JPS593679B2 - 循環冷却水系における水処理設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷却水の処理設備、とくに開放循環式冷却水系
における水処理設備の改良に関する。

一般に化学工場などにおいては、熱交換器ニ必要な冷却
水を節約するため、該熱交換器を通過した冷却水を冷却
塔に導いて空気冷却し、ここで蒸発、飛散した損失分は
補給水から補充し、これらを再び熱交換器に循環せしめ
る如き、いわゆる開放循環式冷却水系が使用されている
が、この循環冷却水系において、循環水中には冷却塔な
どから入りこんだ懸濁物や補給水中の懸濁物が含まれて
おり、これらが循環系内に堆積してスケール生成やスラ
イム発生の原因となっている。

とくに、冷却水の濃縮率を高めた場合、循環水中の溶存
塩類、２＋ 例えばＣａ 、Ｍｇ２＋が濃縮によって析出し、著
しいスケール障害を生ずる。

また、循環水中の溶存酸素や塩類によって循環系内の金
属の腐食が起る。

このため従来は、循環水路の途中に設けた分岐水路中に
砂ろ過器を設置して循環水の一部をろ過し循環水中の懸
濁物を除去していた。

しかし、従来の装置では懸濁物除去効率が悪く、そのた
めろ過器に通す水量を多くしなげればならず、またろ過
では所定期間ごとにろ過器を逆洗する必要があり、循環
水の処理が断続的になり、さらに逆洗のための用水が必
要となるばかりでなく、逆洗排水の処理も必要となる。

また、ろ過では通水量を多くする必要があること、通水
速度を大きくとれないこと、逆洗時に生ずる多量の排水
を受けるために大きな貯槽が必要なことなどから設備の
設置面積が大きくなり、加えて、ろ過器ではろ層で微生
物が増殖し、それがリークして循環冷却水系内でスライ
ムを生成する欠点があった。

本発明は上記の課題を解決するべく考案されたもので、
その要旨とするところは、冷却塔、熱交換部、防食剤注
入手段及び殺菌剤注入手段を備えた冷却水循環系統設備
において、冷却塔の冷却水槽またはその下流側の循環水
路から分岐して分岐水路を設け、該分岐水路にカチオン
性有機高分子凝集剤の注入手段を連絡するとともに凝集
反応装置、ガスを溶解した水の供給手段及び加圧浮上分
離装置を設置し、該加圧浮上分離装置からの処理水を冷
却水槽に返送するようにしたことを特徴とする冷却水循
環系統設備にある。

以下図面を参照しながら本発明を説明する。

第１図において、循環冷却水系１は、冷却塔２、その下
方の冷却水槽３、循環ポンプ４、熱交換器５とそれらを
連結する循環水路から形成されている。

なお、冷却水槽３には補給水管６が開口して不足した水
量を供給する。

ｔは防食剤貯槽、８は防食剤供給管、９は殺菌剤貯槽、
１０は殺菌剤供給管を示す。

１１はバルブ、１２はポンプである。防食剤の添加場所
は、後述する分岐水路の下流側が望ましい。

これは、塩類とくにアニオンの増加が凝集剤の凝集作用
に悪影響を与えるので、分岐水路の下流側で防食剤を添
加することにより、その悪影響を軽減させるためである
。

防食剤としては重合リン酸、有機ホスホン酸などが使用
される。

この添加により循環水系の金属の防食が可能となる。

また、殺菌剤の添加場所は冷却水槽、とくにポンプ吸上
口付近がよい。

ここで添加すると殺菌剤は循環冷却水路を循環してスラ
イムの発生を防止するとともに、一部は分岐水路に入る
。

殺菌剤としては次亜塩素酸ソーダなどの次亜塩素塩、塩
素などが使用される。

塩素剤の酸化作用は懸濁粒子のコロイド性を破壊して凝
集性を高め凝集剤の作用を促進するのに役立つ。

前述した分岐水路１３は、図示したように冷却水の循環
水路の途中で循環ポンプの下流側から分岐して設けられ
、後述する装置を通って再び冷却水槽に戻る。

また、その分岐点を冷却水槽に直接設けることも可能で
あるが、とくに重い懸濁物は水槽中で自然沈降して分離
できるために分岐水路１３は冷却水槽またはその下流に
設けることが好ましい。

該分岐水路に分流する水の量は、循環水中に許容される
懸濁物量によって任意に設定できるが、通常１〜３％程
度でよい。

この水路には流量計１４が配置され、さらにカチオン性
高分子凝集剤溶解槽１５がカチオン性凝集剤注入管１６
を介し、またアニオンあるいはノニオン性高分子凝集剤
溶解槽１７がアニオンあるいはノニオン性凝集剤注入管
１８を介して該水路に連結している。

各注入管１６．１８にもバルブ１１及びポンプ１２が配
設されている。

さらに、この分岐水路１３には、例えば急速攪拌槽１９
と凝集槽２０とからなる凝集反応装置、加圧浮上装置２
１、および処理水槽２２が設置されている。

上記凝集反応装置１９．２０と加圧浮上装置２１は任意
の型式のものを使用でき、この二種を一部で形成しても
よい。

前記分岐水路１３は、該導入管２３と戻り管２４とから
なり、上記各装置は互いに原水導入管２３で連結されて
いる。

図示されているように、カチオン性高分子凝集剤の注入
手段は、急速攪拌槽１９の前で導入管２３に連結してい
るが、該注入手段を攪拌槽１９に直接連結して設けるこ
とも可能である。

このカチオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアク
リルアミドのマンニッヒ化物、アミノ化アクリル酸エス
テル、ポリアルキレンポリアマイドなどが使用される。

このカチオン性凝集剤は水中の懸濁物を凝集させる働き
をするが、その一部は水中に残存して循環冷却水系に入
り、カチオン性有機高分子のもつ微生物に対する制菌作
用、殺菌作用により循環水系におけるスライムの発生を
抑制する作用をする。

また、アニオンあるいはノニオン性高分子凝集剤の注入
手段は、前記攪拌槽２０の出口と凝集槽間の導入管２３
に連絡され、そこで添加されるのが好ましいが、カチオ
ン性凝集剤の添加場所と同じ場所でもよい。

この凝集剤の添加は必ずしも必要でないが、カチオン性
凝集剤によって生成したフロックを成長させるのに有効
である。

この凝集剤としてはポリアクリルアマイド、ポリアクリ
ルアマイドの加水分解物、ポリアクリル酸またはその塩
などである。

さらに、凝集槽２０と加圧浮上分離装置２１間の導入管
２３に気体供給管２５が接続されている。

該気体供給管は加圧水にガス、例えば空気を溶解させ、
これを加圧浮上分離装置２１の傾斜室３１に供給するた
めのものであり、その他端はガス溶解装置２６に連絡し
ている。

さらに該溶解装置２６はガスと水を混合するための混合
装置２７に連絡している。

ここでガスを溶解するための水は、循環水の一部、加圧
処理水の一部、あるいはその他の用水を使用することが
できる。

前記凝集反応装置１９，２０の内部にはカチオン性凝集
剤と原水を混合攪拌するために攪拌手段２８が設けられ
ている。

さらに、凝集槽の上部には分配室２９が連設されている
。

前記加圧浮上分離装置の構造の詳細を第２図に示す（特
公昭４７−２６８１３号参照）。

該加圧浮上装置は槽内に平行に設けられた複数の傾斜板
３０と上下の傾斜板によって形成される複数の傾斜室３
１と傾斜室の上部の上側傾斜板に近づけて原水人口３２
が設けられている。

この各傾斜室内の原水人口３２は前記分配室２９と導入
管２３によって連絡されている。

また、傾斜室３１の下部は傾斜板３０によって完全に遮
断されていて、その最底部にスラッジ出口３３が設けら
れており、これはスラッジ排出管３４に連絡している。

処理水出口３５は処理水管３６に連絡している。

３７はクロス出口であり、クロス浮上路３８の上端は槽
本体上部の液面付近で上部開放の濃縮室部に連絡してい
る。

さらに、槽本体の液面付近にはスキマー４０が設けられ
、その掻寄端にフロス流出口４１が開口している。

加圧浮上分離槽は上述した構造の槽を使用することには
限定されず任意の構造のものでもよいが、なかでも図示
したように傾斜板を多段に重ねた分離装置を用いること
が好ましい。

また、分岐水路には、前記加圧浮上分離装置？１に連絡
してスカム貯槽４２、スカムポンプ４３、貯蔵槽４４さ
らにスカム処理装置４５例えば遠心脱水機が設置されて
いる。

上記の構成から成る処理設備は次のような作用をする。

冷却水を循環ポンプ４によって、熱交換器５、冷却塔２
、冷却水槽３の順に循環させて冷却水系１が形成される
。

この冷却水系中に防食剤貯槽７から防食剤供給管８を通
って防食剤が添加される。

さらに、殺菌剤貯槽９から殺菌剤供給管１０を通って殺
菌剤が冷却水槽３中に添加される。

このようにして、防食剤、殺菌剤を混入した原水は循環
冷却水路中を流れる。

そして、循環する原水の一部は分岐水路１３中に導入さ
れる。

導入原水の水量は、該ラインの入口に設置されている流
量計１４によって常に一定に維持される。

そして、この原水にカチオン性高分子凝集剤注入管１６
を通って凝集剤が添加される。

ついで原水は急速攪拌槽１９に導かれ、該槽内で均一に
攪拌される間に凝集剤と原水中の不純物とが反応し、フ
ロックが形成される。

続いて、該フロックを含む原水にアニオン又はノニオン
性高分子凝集剤溶解槽１７から該凝集剤注入管１８を通
って凝集剤が添加される。

該原水は凝集槽２０に導かれ、核種で十分攪拌され、そ
こで、フロックは凝集してさらに大きく成長する。

該成長フロックを含んだ原水は凝集槽上部から導入管２
３を通って加圧浮上分離槽２１の原水入口に導かれる。

このとき導入管２３には気体供給管２５を通ってガスを
加圧溶解した水が供給され、原水と混合して各原水人口
３２から均一に各傾斜室内３１へ導入される。

このとき浮上分離槽２１は、大気圧下に保たれているた
め、ガス加圧溶解水は減圧されて微細な気泡を発生して
浮上する。

そしてフロックは気泡に付着してクロスとして浮上し、
フロス出口３７からフロス浮上路３８を通って浮上し、
濃縮室３９において濃縮され、スキマー４０の駆動によ
ってフロス流出口４１から槽外へ排出される。

一方、クロスを分離した水はゆっくりと下降して処理水
出口３５から処理水管３６を通って処理水槽２２に導入
され、清澄な処理水として戻り配管２４に流出する、原
水入口より下方では同伴する若干のクロスの浮上と、若
干のスラッジの沈降は生ずるが、乱流または循環流は起
らすはｇ均一な下降流となって清澄な処理水が得られる
。

クロスの大部分は浮上して排出されるが、ごく微量のも
のがスラッジとして下部に沈降する。

この場合にはスラッジ出口３３からスラッジ排出管３４
を通って排出される。

そして、上述のフロス流出口４１から排出されたフロス
は、スカム貯蔵槽４２に導入され、そこで十分に攪拌さ
れた後、ポンプ４３によっていったん貯蔵槽４４に導入
され、続いてスカム処理装置４５で浮上分離したスカム
を脱水濃縮したのち、廃棄する。

一方、上述した処理水槽２２に導入した原水は、戻り管
２４を通って再び冷却水槽３に戻り、再び循環冷却水系
１に導入される。

以上、本発明による設備を用いた処理方法と現在まで多
く使用されている砂ろ過器によるサイドフィルター処理
法と比較すると本発明には次のような利点がある。

■ 処理水の水質が良好になる。

■ 処理水量が少なくて済む。

（本発明では分岐水路に分流する水量は循環水の約１〜
３％、ろ過による方法ではそれの約３〜５％である。

）■ 処理水量が少なくて済むこと、および連続運転が
できるのでスカムの排出量も少量ずつであり、大容積の
貯槽が不要となるため装置全体の設定面積が少なくて済
む。

■ 逆洗排水処理が不用である。

■ 連続処理が可能である。

なお、本発明ではカチオン性高分子凝集剤を用いるが、
Ａｌ系凝集剤を用いるものに比べ次の利点がある。

■ リン酸系の防食剤を使用した場合でも使用できる。

■ 汚泥の焼却時において灰が少ない。

■ リークした時、菌のまわりの粘出物の帯電を中和し
、熱交換器の表面等に付着し難くなる。

（通常、菌の粘出物は○に帯電し、熱交換器等の金属表
面は■に帯電している。

）本発明の設備を用いて行った実験例を以下に示す。

く 循環式冷却水系において、次のようなテストプラン
ト仕様で実験を行なった。

循環水量： １５ ｍ／ｈｒ、温度差ニア°Ｃ濃縮倍数
：Ｎ＝２．５ 防食処理ニリン酸−亜鉛系防食剤、塩
素処理２１日に４ｈｒｓ−循環水当りｌｐｐｍ ａｓ
Ｎａ０Ｃｌ注入。

（ａ） 上記の冷却水系に、従来の砂ろ過装置を使用
して分離除去する。

砂ろ過の条件：ろ過水量 ０．４５ ｍ／ｈｒＬＶ−＝
６ｍ／ｈｒ （ｂ） 上記の冷却水系の循環水の一部に比較的低分
子量のカチオン性高分子凝集剤（分子量５０００〜５０
０００）を１〜１０ｐｐｍ加え、５分以上急速攪拌を行
ってクロックを生成せしめ、その後、アニオン性高分子
凝集剤を加えてフロックを大きくし、加圧浮上装置にて
分離除去する。

処理条件を下記に示す。

処理水量： ０．４５ｍ”／ｈｒ、ＬＶ＝８ｍ／ｈｒ×
２段、見掛け： １６ ｍ／ｈｒ カチオン系高分子凝集剤：３ｐｐｍ アニオン系高分子凝集剤：ｌｐｐｍ 以上、（ａ） 、 （ｂ）の実験結果を第１表に示す（
各々、１力月間運転）。

第１表かられかるように、砂ろ過と同量の処理を行えば
、砂ろ過（ａ）に比べ処理水の濁度が下がり、堆積物の
スライムが減少する。

また、本装置を用いて循環水の濃度を砂ろ過と同じ程度
にすれば処理水量が少なくて済む。

また、付着形のスライムが少なくなるため砂ろ適法に比
べて全体のスライム付着物量は減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷却水処理設備による水処理のフロー
シート、第２図は加圧浮上分離装置の縦断面図を示す。 １・・・・・・循環冷却水系、２・・・・・・冷却塔、
３・・・・・・冷却水槽、５・・・・・・熱交換部、７
．８・・・・・・防食剤注入手段、９，１０・・・・・
・殺菌剤注入手段、１３・・・・・・分岐水路、１５，
１６・・・・・・カチオン性有機高分子凝集剤の注入手
段、１９，２０・・・・・・凝集反応装置、２１・・・
・・・加圧浮上分離装置、２５，２６，２７・・・・・
・ガスを溶解した水の供給手段、３１・・・・・・傾斜
室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷却塔、熱交換部、防食剤注入手段及び殺菌剤注入
   手段を配設した冷却水循環系統設備において、冷却塔の
   冷却水槽またはその下流側の循環水路から分岐して分岐
   水路を設け、該分岐水路にカチオン性有機高分子凝集剤
   の注入手段を連絡するとともに、凝集反応装置、ガスを
   溶解した水の供給手段及び加圧浮上分離装置を設置し、
   加圧浮上分離装置からの処理水を冷却水槽に返送するよ
   うにしたことを特徴とする冷却水循環系統設備。 ２ 前記加圧浮上分離装置が、その槽内に傾斜室を設け
   た浮上分離槽を備えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の設備。 ３ 防食剤注入手段が前記分岐水路より下流側の循環水
   路に連絡していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の設備。 ４ 殺菌剤注入手段が冷却水槽に連絡していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の設備。