JPS61220793A - 水質監視方法及び水質制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、海水淡水化装置からの製造水、工業用水、冷
水塔の循環水等による配管の腐食及びスケールの析出を
防止することを目的として、金属管、コンクリート管、
アスベストライニング管の内面に保護皮膜を形成させ、
かつ必要以上のスケールの析出を防止するための水質の
監視及び制御方法に関するものである。

（従来の技術） 海水淡水化装置で得られた製造水は非常に純度がよく、
すなわち水中に溶解している蒸発残留物が少なく、純水
に近い場合、配管例えば鋼管の場合には鋼管の鉄分が製
造水に溶解し、鋼管が減肉する一方、製造水が赤い水と
なったり、またコンクリート管やアスベストライニング
管ではセメント成分やアスベスト成分が製造水に溶解す
る等問題を生じていた。

さらに、開放循環冷却系の冷水塔において、循環冷却水
を高濃縮運転すると空気中の炭酸ガスの吸収により炭酸
カルシウムのスケールが伝熱管上に析出し、伝熱効果を
妨げる結果になっていた。

このような障害を解決するために従来は、前者の海水淡
水化装置からの製造水の場合には、製造水に炭酸カルシ
ウム、水酸化カルシウム等のカルシウム硬度剤やアルカ
リ剤を注入して水質を飽和化及び安定化させることによ
り、管内壁からの金属イオンやライニング成分の溶解を
防止し、逆に保護皮膜として若干のスケールを形成させ
る方法を採用している。

また、後者の冷水塔の循環水の場合には、高濃縮倍率を
下げたり、リン酸塩系のスケール析出抑制剤を添加する
手段をとっている。

これらの硬化剤、アルカリ剤、スケール析出抑制剤の添
加量は、原水の水素イオン濃度指数（ｐＨ）や全硬度を
測定して目安としていた。

さらに高度な判定法としては、スケール析出−腐食の関
係を求めたランジェリエ飽和指数（以下り、１．と記載
する）やリズナの安定指数（以下Ｓ、Ｉ。

と記載する）によって水質を判定する方法も採用してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、Ｌ、１．及び５．１．はカルシウムイオン濃度
、アルカリ度、ｐＨ１温度より求められるもので、実用
面ではそれらの値を水質分析等により求めてから添加量
を決定するもので、時間的な遅れは避けられず、また手
数もかかっていた。特にアルカリ度は滴定による化学分
析によって求めなければならず非常に手数を要していた
。

この時間的な遅れは、水質分析中に原水の水質が変化し
た場合、誤ったデータによって制御することになり、配
管の腐食あるいはスケールの析出を促進させる結果にも
なり得る状態であった。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、従来の煩雑な水質分析の操作に代って
、水中のカルシウムイオン濃度、炭Ｍ　ｔｉｔ度、水素
イオン濃度及び水温を検出することにより水のし、！、
及び／又はＳ、　１．を演算し、表示させ、更にはこの
自動演算したり、１．及びｓ、ｒ、を予め入力した設定
値の範囲内に維持するように酸、アルカリ注入を行うこ
とを特徴とする水質監視及び制御方法を提供するもので
ある。

（作用） 一般に、ランジェリエ飽和指数（Ｌ、　１．）及びリズ
ナ安定指数（Ｓ、１．）は下記のように表示されている
。

Ｌ、１．　＝ｐＨ−ｐＨｓ Ｓ、１．＝　２（ｐＨｓ　）　　ｐＨ ここで、ｐＨは原水の水素イオン濃度指数でありｐＨ＝
−＋［Ｈ＋１ ｐＨ＜９の場合 ｐＨｓ　＝　（ｐＫ２−ｐＫｓ　）　−”ｙ　［Ｃａ２
＋］−”ｙ　［ＡＬＫ］で表され、 Ｋ２は炭酸の第２解離定数 ＫｓはＣａ　ＣＯ３のイオン積 ＡＬＫは原水のアルカリ度である。

原水の水質は り、Ｉ　、　＝ｏ　、　６＜Ｓ、１．＜７であれば平衡
状態り、１．（０，Ｓ、１．）８であれば腐食傾向り、
１．）０．Ｓ、１．（６であればスケール形成傾向を示
している。

本発明者は、上式のに２　、Ｋｓ、ＡＬＫが個々の原水
に対して飽和結合炭酸濃度［ＣＯ２］　、水素イオン濃
度（ｐＨ）　、及び原水温度によって定まる値であるこ
とを追求し、すなわち、 ａｃｏＨ＝ａ”斗ｃｏｄ− は温度の関数として表されており、 また　Ｋｓ＝〔ＣＭ＋〕〔ＣＯ３−〕 も温度によって定まる値であり、温度の関数である。

次にＡＬＫは個々の原水に対して　（ＨＯＯｉ）に関係
し、一方、 ｃｏ２＋ｎ２ｏ＝＝ａａｏａ＋Ｈの解離定数は温度の関
数として表されていることから、原水の温度、ｐＨ，Ｃ
Ｏ２ｔＭ度を測定すればＡＬＫを求めることができる。

従って、ｐＨｓは原水の炭酸濃度、水素イオン濃度、温
度、カルシウムイオン濃度を計測し、演算することによ
って求めることができ、Ｌ、１．、Ｓ、Ｉ。

も容易に計算することができる。

上記のり、１．及び又はＳ、１．を自動演算させるデー
タは水素イオン濃度はｐ■計により、カルシウムイオン
濃度及び炭酸ガス濃度はイオン電極及び隔膜電極によっ
て計測し、何れも電気信号として取出し、温度も電気信
号に変換し、これらの計測用器具は市販のものが使用で
き、計測は簡単に実施できる。ここでり、　１．の設定
値として−０，５〜＋０．５の範囲とし、Ｓ、１．は６
．０〜７．０を最適とする。もしこれらの値を逸脱する
場合、例えばり、Ｉ　＝−０，９５、Ｔ　＝８．７とな
れば腐食傾向にあることから、酸性剤、アルカリ剤、硬
度剤等の注入を行い水質を制御することが出来る。なお
り、１．及びＳ、１．の設定範囲については装置設計や
水質に応じて多少変動があるため適宜室める必要がある
。

（実施例） 図は本発明の水質監視方法を具体化した装置のフローシ
ートである。

図において、１は分析器、２はトランスミッタ、３はイ
ンターフェイス、４はデジタル表示器、６は演算器、７
はり、１．デジタル表示器、８はＳ、１．デジタル表示
器、９はケミカル注入自動弁装置、１０は炭酸ガス注入
自動弁装置であって、分析器１及びトランスミッタ２は
現場に設置され、インターフェイス３、デジタル表示器
４、記録計５及び演算器６はパネルに取付けられている
。ケミカル注入自動弁装置９及び炭酸ガス注入自動弁装
置１０は現場に設置されている。

この水質監視装置の作動は次のとおりである。

分析用のサンプル入口管１１から導入された水は、出口
管１２へ流れ、その間分析器１に設けられた温度計１３
、カルシウムイオン濃度計１４、炭酸濃度計１５、およ
びｐＨ計１６でそれぞれ測定され、トランスミッタ２お
よびインターフェイス３を通過して電気信号に変換され
、必要に応じてデジタル表示器４で表示され、記録計５
に記録される。

これらの電気信号は演算器６に入力され、Ｌ、Ｉ。

及びＳ、１．が計算表示されるとともに、このり、１．
。

Ｓ、Ｉに基づき、予め演算器に入力された設定値即ちり
、！　＝−０，５＋０．５　、Ｓ、１．＝６．０〜７．
０との差を検出し、この差を減少させる電気信号に従っ
て、ケミカル注入自動弁装置９を作動させたり、炭酸ガ
ス注入自動弁装置１０を作動させる。尤もこの両目動弁
装置は、必要に応じてデジタル表示に従って手動に切替
えて注入作業を行うこともできる。

また、制御すべき原水の流量が変動する場合には、配管
中に流量計を設置し、流量変動に応じて注入量を設定、
制御できることはもちろんである。

（効果） 海水淡水化より生成した淡水、逆浸透圧装置の給水、あ
るいは一般の河川水のパイプ輸送、またはクーリングタ
ワーの循環水によるスケール析出、配管の腐食等のトラ
ブルを避けるため、従来使用する水のカルシウムイオン
濃度、炭酸濃度、水素イオン濃度、アルカリ度および温
度を測定し、その値に基づいてり、１．及びＳ、１．を
求め、この指数を監視しつつ薬剤を注入してスケール生
成および腐食を防ぐ操作を手作業で行っており、個々の
分析は厄介であり、かつり、１．、Ｓ、１．の計算も煩
雑であったが、本発明ではカルシウムイオン濃度、炭酸
濃度、水素イオン濃度及び温度の計測値を基礎として演
算でり、１．及びＳ、１．をパネルに表示し、更には予
め入力設定した値との差異を検出して、これを補正する
ため、ケミカル注入自動弁装置、炭酸ガス注入自動弁装
置を作動させる構成としたから、Ｌ、１．、Ｓ、１．は
簡単に確認でき、しかも常にり、１．。

Ｓ、１．を設定値に維持でき、補正作業は自動化によっ
て迅速化し、原水の水質の変化にもよく追従してスケー
ル析出によるトラブルや腐食に起因する鉄管の赤い水の
流出あるいはコンクリート成分の溶解は避けられ、その
効果は大である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明を具体化した水質監視装置の一実施例におけ
るフローシートである。 １・・・分析器、　　　　　２・・・トランスミッタ、
３・・・インターフェイス、 ４・・・デジタル表示器、５・・・記録計、６・・・演
算器、　　　　７・・・Ｌ、１．デジタル表示器、８・
・・ｓ、ｒ、デジタル表示器、 ９・・・ケミカル注入自動弁装置、 ｌＯ・・・炭酸ガス注入自動弁装置、 １１・・・サンプル入口管、１２・・・出口管、１３・
・・温度計、 １４・・・カルシウムイオン濃度 １５・・・炭酸濃度計、　　１６・・・ｐＨ計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水中のカルシウムイオン濃度、炭酸濃度、水素イオ
   ン濃度及び水温を検知して、これらより水の飽和指数、
   及び／又は安定指数を演算し、表示させることにより水
   の腐食性、スケール性を監視することを特徴とする水質
   監視方法。 ２、水中のカルシウムイオン濃度、炭酸濃度、水素イオ
   ン濃度及び水温を検知して、これらより水の飽和指数、
   及び／又は安定指数を演算し、この演算した水の飽和指
   数、及び／又は安定指数を、予め入力した設定値の範囲
   内に維持するように酸、アルカリ注入を行うことを特徴
   とする水質制御方法。