(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水中に浸漬した電極に通電して、該水中に含まれる塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させた電解処理水を冷却水系の冷却水に含有させる冷却水系の水処理装置であって、
該冷却水の流入口及び流出口を有した電解槽と、該電解槽内に配置された板状電極とを有する冷却水の水処理装置において、
該電極を板面が略鉛直方向となるように設置すると共に、冷却水が該電解槽内において略水平方向に流れるように該流入口と流出口とを離隔させて配置し、該電解槽内に導入された冷却水が直接電極に当たらないように、かつ、導入された冷却水が分散されて前記電極表面の冷却水の流速を下げるように、該電解槽内の電極と冷却水の流入口との間に邪魔板を設置したことを特徴とする冷却水系の水処理装置。
【請求項２】
冷却水中に浸漬した電極に通電して、該水中に含まれる塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させた電解処理水を冷却水系の冷却水に含有させる冷却水系の水処理方法において、
該電解槽内に板状の該電極を板面が略鉛直方向となるように設置し、該電解槽内の電極と冷却水の流入口との間に邪魔板を設置して、該電解槽内に導入された冷却水が直接電極に当たらないように、かつ、導入された冷却水が分散されて前記電極表面の冷却水の流速を下げるようにして該冷却水を該電解槽内に略水平方向に通水することを特徴とする冷却水の水処理方法。
【請求項３】
冷却水中に浸漬した電極に通電して、該水中に含まれる塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させた電解処理水を冷却水系の冷却水に含有させる冷却水系の水処理方法において、
該電極表面を流れる冷却水の流速を０．０１〜０．１０ｍ／ｓｅｃの範囲となるように制御することを特徴とする冷却水系の水処理方法。
【請求項４】
請求項２又は３において、該電極に印加する電圧の極性を定期的に反転させる方法であって、該反転間隔を１〜１０時間となるように制御することを特徴とする冷却水系の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷却水系の水処理装置及び水処理方法に係り、詳しくは、冷却水を電解処理することにより冷却水中の塩化物イオンから次亜塩素酸等の塩素系酸化剤を生成させ、この塩素系酸化剤により冷却水系のスライム障害を防止する冷却水系の水処理装置及び水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷却水系では、微生物によりスライムが発生し易い。特に、循環冷却水系の高濃縮運転では、冷却水の水質が悪化し、細菌、黴、藻類などの微生物群に土砂、塵埃などが混ざり合って形成されるスライムが発生し易くなり、熱交換器における熱効率の低下や通水の悪化を引き起こす。また、スライム付着部において、機器や配管の局部腐食を誘発する。
【０００３】
このようなスライムによる障害を防止するために、酸化剤が用いられている。スライム防止のための酸化剤は薬品タンクにストックされ、薬注ポンプにより冷却水系に注入される。この薬品タンクには定期的に薬品を補充する必要があり、薬品運搬の労力（ローリー運搬、コンテナ移動、キュービの高所への移動等）を要する。また、薬品の管理、発注等の手間もかかる。
【０００４】
スライムを防止する別の方法として、冷却水中に含まれる塩化物イオンを電解酸化により次亜塩素酸などの塩素系酸化剤に変換し、この塩素系酸化剤を冷却水中に存在させる方法が知られている。
【０００５】
冷却水系の補給水として用いられる水道水や工業用水には、通常数ｍｇ−Ｃｌ−／Ｌ〜１０ｍｇ−Ｃｌ−／Ｌ程度の塩化物イオンが含まれており、循環冷却水系の冷却水には、補給水中の塩化物イオンが６〜８倍程度に濃縮して存在している。このため、この冷却水を電解処理することにより、冷却水中の塩化物イオンからスライム防止効果のある残留塩素（遊離塩素）を発生させることができる。この残留塩素を含む電解処理水を冷却水系に戻すことにより、スライム障害を防止することができる。
【０００６】
この塩素系酸化剤を発生させるための電解処理装置では、陽極と陰極との間に外部電源を用いて直流電圧を印加すると共に、両極間に冷却水を通水する。これにより、陽極の表面において冷却水中の塩化物イオンが酸化され、次亜塩素酸などの強い酸化力を有する残留塩素が生成する。生成した残留塩素は、スライムの原因となる微生物を殺菌し、あるいは増殖を抑制するので、循環冷却水系のスライム発生を効果的に防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
冷却水を電解処理する方法では、冷却水の硬度成分濃度が高い場合、運転の経過と共に、電解次亜塩素酸発生装置等の電解処理装置の電極表面に冷却水中の硬度成分がスケールとして付着する。このように電極にスケールが付着すると、電解効率、塩素系酸化剤の生成効率が低下するため、冷却水系に必要量の塩素系酸化剤を供給し得なくなる。
【０００８】
なお、この電極板表面に沿う冷却水の流速が大きいと、単位時間当りに接触する冷却水量が多いため、電極板表面にスケールが生成し易くなる。
【０００９】
本発明は、冷却水を電解処理して塩素系酸化剤を含ませるようにした電解処理水を冷却水系に供給し、系内のスライムの発生を防止する冷却水系の水処理において、電極へのスケール付着を効果的に防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の冷却水系の水処理装置は、冷却水中に浸漬した電極に通電して、該水中に含まれる塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させた電解処理水を冷却水系の冷却水に含有させる冷却水系の水処理装置であって、該冷却水の流入口及び流出口を有した電解槽と、該電解槽内に配置された板状電極とを有する冷却水の水処理装置において、該電極を板面が略鉛直方向となるように設置すると共に、冷却水が該電解槽内において略水平方向に流れるように該流入口と流出口とを離隔させて配置し、該電解槽内に導入された冷却水が直接電極に当たらないように、かつ、導入された冷却水が分散されて前記電極表面の冷却水の流速を下げるように、該電解槽内の電極と冷却水の流入口との間に邪魔板を設置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の冷却水系の水処理方法は、冷却水中に浸漬した電極に通電して、該水中に含まれる塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させた電解処理水を冷却水系の冷却水に含有させる冷却水系の水処理方法において、該電解槽内に板状の該電極を板面が略鉛直方向となるように設置し、該電解槽内の電極と冷却水の流入口との間に邪魔板を設置して、該電解槽内に導入された冷却水が直接電極に当たらないように、かつ、導入された冷却水が分散されて前記電極表面の冷却水の流速を下げるようにして該冷却水を該電解槽内に略水平方向に通水することを特徴とする。
【００１２】
冷却水の電解処理により電極表面から塩素ガスや水素ガス等のガスが発生する。これらのガスは電解槽内を上方に移動する。電解槽内に冷却水を略水平方向に通水すると、このガスの上昇流と冷却水の通水方向とが交叉することにより電極表面で乱流が発生する。この気泡を含む冷却水の乱流による掃流作用で電極表面が浄化される。また、この乱流により硬度成分が分散されることによっても、電極表面へのスケール付着が防止される。
【００１３】
ところで、このように冷却水を略水平方向に通水した場合であっても、電解槽の流入口から流入した冷却水の流れが直接電極に当る場合、この冷却水が直接に当る部分では、電極表面での冷却水の流速が速くなることも相俟ってスケールが発生し易くなる。
【００１４】
そこで、請求項１の装置及び請求項２の方法では、電解槽セルの冷却水流入口と電極との間に邪魔板を設けて、電解槽セル内に流入した冷却水が直接電極に当ることを防止し、冷却水の流速を下げると共に、流入直後の冷却水に乱流を発生させ、スケール発生を防止する。
【００１５】
なお、電解槽内に冷却水が上向きに導入されるよう構成された電解槽の場合、導入された直後の冷却水が電解槽内を上方に向って流れるようになる。このような電解槽において請求項１，２のように邪魔板を設けると、電解槽に上向きに導入されて上向きに流れようとした冷却水が水平方向に分散されるようになり、冷却水が電解槽内の全域にわたって略水平に流れるようになり、電極へのスケール付着が防止される。
【００１６】
請求項３の冷却水系の水処理方法は、冷却水中に浸漬した電極に通電して、該水中に含まれる塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させた電解処理水を冷却水系の冷却水に含有させる冷却水系の水処理方法において、該電極表面を流れる冷却水の流速を０．０１〜０．１０ｍ／ｓｅｃの範囲となるように制御することを特徴とする。
【００１７】
前述の如く、電極表面を流れる冷却水の流速が速いとスケールが発生し易くなる。従って、請求項３の方法では、この冷却水の流速を遅く制御することにより、電極表面へのスケールの付着を防止する。
【００１８】
請求項４の冷却水系の水処理方法は、このような本発明の冷却水系の水処理方法において、該電極に印加する電圧の極性を定期的に反転させる方法であって、該反転間隔を１〜１０時間となるように制御することを特徴とする。
【００１９】
電極に印加する電圧の極性を定期的に反転させることにより、電極へのスケール付着を防止することができるが、極性を頻繁に反転させると、電極素材が早期に劣化し、電極寿命が短くなる。
【００２０】
請求項４の方法では、この反転間隔を制御することにより、電極寿命を維持した上で電極へのスケール付着をより一層効果的に防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の冷却水系の水処理装置及び水処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１，２は本発明の冷却水系の水処理装置の実施の形態を示す水平通水型電解処理装置の構成図であり、各々（ａ）図は縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２３】
図１，２において円筒形の本体部１Ａの両端部を円盤状の端面部材１Ｂ，１Ｂ’で閉鎖することにより電解槽セル１が構成されている。この電解槽セル１の本体部１Ａの側周面には冷却水の流入口２Ａと、電解処理水の流出口２Ｂが設けられている。円筒状の本体部１Ａは、その筒軸方向がほぼ水平となるように設置され、流入口２Ａは一方の端面部材１Ｂ近傍の本体部１Ａの下側の側周面に設けられ、流出口２Ｂは他方の端面部材１Ｂ’近傍の本体部１Ａの上側の側周面に設けられている。電解槽セル１内には１対の板状の電極３Ａ，３Ｂが板面を略鉛直方向にして対面配置されている。電極３Ａ，３Ｂは図示しない接続線により通電される。
【００２４】
図２の装置では、流入口２Ａから冷却水が本体部１Ａ内に流入する部分に、該流入口２Ａに対面して略水平に邪魔板４が設けられている。図２の装置のその他の構成は図１と同一である。
【００２５】
図１，２の装置において、流入口２Ａから電解槽セル１内に導入された冷却水は、電極３Ａ，３Ｂにより電解処理され、電解処理により生成した塩素系酸化剤を含む電解処理水は排出口２Ｂから排出される。
【００２６】
図１，２の装置では、この流入口２Ａと流出口２Ｂとが本体部１Ａの両端部に離隔して設けられていることにより、流入口２Ａから流入した冷却水は、本体部１Ａ内の電極３Ａ，３Ｂ間を矢印Ｆのように略水平方向に流れる。このため、冷却水の水流と電解処理で発生するガスとが交叉して乱流化が促進され、これにより、電極３Ａ，３Ｂへのスケール付着が防止される。
【００２７】
図１の装置では、流入口２Ａから本体部１Ａ内に流入した冷却水が電極３Ａ，３Ｂの下端に当たる恐れがあるが、図２の装置では、冷却水の流入口２Ａと電極３Ａ，３Ｂとの間に邪魔板４を設け、矢印Ｇのように冷却水の流入水流を邪魔板４により分散させている。これにより、冷却水の流入水流が直接電極３Ａ，３Ｂに当たることがなくなり、この部分でのスケール付着が防止される。また、この邪魔板４を設けたことにより、流入口２Ａからの流入水が水平方向に分散されるようになり、本体部１Ａ内での水の流れ方向が全体としてさらに水平に近いものになる。
【００２８】
図１，２に示す水平通水型の電解処理装置の場合、冷却水系の冷却塔のピットから冷却水を引き抜き、電解処理した後、電解処理水を冷却水系に戻したり、循環冷却水の配管にバイパスラインを設け、循環冷却水の一部を抜き出して電解処理し、電解処理水を循環配管に戻したりすることができる。
【００２９】
電極３Ａ，３Ｂへの印加電圧は、塩素系酸化剤が発生し得る電圧であれば良く、特に制限はないが、人体への影響を考慮して４０Ｖ以下であることが好ましく、また、塩素系酸化剤の生成効率の面からは２Ｖ以上であることが好ましい。電解処理のための電流値にも特に制限はないが、導入される冷却水１Ｌ／ｈｒに対して０．０１〜０．１Ａであることが好ましい。
【００３０】
電極３Ａ，３Ｂのうち陰極の素材はステンレス、Ａｌ、Ａｇなどが好ましく、また、陽極の素材はＰｔ、Ｉｒなどの次亜塩素酸発生効率の良い素材が望ましいが、何らこれに限定されるものではない。陰極と陽極の素材は同一であっても良い。
【００３１】
本発明では、電極表面を流れる冷却水の流速を制御することにより、電極へのスケールの付着を防止することもできる。
【００３２】
この場合、電極表面の冷却水の流速は、低い程、電極表面へのスケールの付着量を低減することができるが、過度に流速を低くすると、電極間の冷却水が加熱されてセル内温度が上昇したり、電解処理効率、塩素系酸化剤の発生効果が低下するため、電極表面の冷却水の流速は０．０１〜０．１０ｍ／ｓｅｃの範囲とすることが好ましい。
【００３３】
本発明では、更に、電極に印加する極性を定期的に反転し、この反転間隔を制御することによっても電極へのスケールの付着をより一層効果的に防止することができる。即ち、電極の極性を反転させることにより、電極に付着しているスケールを剥離することができる。この場合、スケール付着防止の点では、この反転間隔は短い程効果的であるが、反転間隔を過度に短くすると、電極素材が早期に劣化し、電極寿命が短くなる。このため、電極の反転間隔は１〜１０時間、即ち、１〜１０時間に１回の頻度で極性を反転させることが電極寿命を維持した上で電極へのスケール付着を防止する上で好ましい。
【００３４】
本発明では、このように電解槽内の電極と冷却水の流入口との間に邪魔板を設置し、
(1)  電解槽セル内の冷却水の通水方向を略水平方向とする。
又は
(2)  電極表面の冷却水の流速を制御する。
ことにより、更には、電極の極性の反転間隔を制御することにより、電極へのスケールの付着を防止するが、上記(1)及び(2)を組み合わせて採用しても良く、更に、この場合において、電極の極性の反転間隔の制御を行っても良く、これにより、より一層良好なスケール防止効果を得ることができる。
【００３５】
電極表面の冷却水の流速の制御及び電極の極性の反転間隔の制御は、図１，２に示すような電解槽セルを用いる方法に限らず、冷却塔のピット内などの他の位置に電極を配置する方法においても採用することができる。
【００３６】
なお、冷却水の塩化物イオン濃度は、当該水系の濃縮倍率等によっても異なるが、一般的には、３０〜１００ｍｇ／Ｌ程度である。従って、このような塩化物イオン濃度の冷却水を電解処理することにより、例えば、次亜塩素酸濃度１〜１０ｍｇ／Ｌ程度の電解処理水を得ることができる。
【００３７】
冷却水は、このように十分に高い塩化物イオン濃度を有し、従って、冷却水には特に塩化物イオンを補給することなく電解処理装置で処理して十分量の残留塩素濃度の電解処理水を得ることができるが、必要に応じて冷却水に食塩（ＮａＣｌ）等を添加して塩化物イオン濃度を１００〜３００ｍｇ／Ｌ程度にまで高めても良い。
【００３８】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３９】
実施例１〜５、比較例１
パイロット規模の熱交換器を有する冷却水系（濃縮倍率１０倍）において、冷却塔のピットから冷却水を抜き出し、図１に示す電解処理装置に、電極表面での冷却水の流速が表１に示す流速となるように略水平方向に通水して電解処理した後、冷却塔のピットに戻した。この冷却水系には補給水として市水（塩化物イオン濃度１０ｍｇ／Ｌ、カルシウム硬度約４０ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ）を補給した。
【００４０】
用いた電解処理装置の仕様は下記の通りであり、電圧、電流値は表１に示す値とした。また、電極の極性は６時間毎に切り替えた。
電解処理装置：栗田工業（株）製「電解次亜塩素酸ナトリウム発生装置」
陽極＝Ｔｉ材（５００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚み１ｍｍ）の表面にＰｔ                        を担持したもの
陰極＝Ｔｉ材（５００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚み１ｍｍ）の表面にＰｔ                        を担持したもの
極板間距離＝３ｍｍ
【００４１】
３０日間の連続運転を行った後、電極へのスケール付着量を測定し、スケール付着速度を調べ、結果を表１に示した。なお、この運転期間中の冷却水のカルシウム硬度は表１に示す通りであり、また、電解処理水中の残留塩素濃度は表１に示す通りであった。
【００４２】
実施例６
図２に示す如く、邪魔板として１０ｃｍ×１０ｃｍ×１ｃｍ厚さの塩化ビニル板を直径７ｃｍの冷却水流入口と電極との中間位置に設けたこと以外は比較例１と同様にして電解処理を行った。用いた装置の邪魔板以外の仕様は実施例１で用いたものと同様である。
【００４３】
３０日間の連続運転を行った後、電極へのスケール付着量を測定し、スケール付着速度を調べ、結果を表１に示した。なお、この運転期間中の冷却水のカルシウム硬度は表１に示す通りであり、また、電解処理水中の残留塩素濃度は表１に示す通りであった。
【００４４】
【表１】
0003685124.tif 000002
【００４５】
表１より、本発明によれば、電解処理装置の電極へのスケール付着を防止して、冷却水系に所定量の残留塩素を供給することができることがわかる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の冷却水系の水処理装置及び水処理方法によれば、冷却水を電解処理することにより生成させた塩素系酸化剤を含む電解処理水を冷却水系に供給することにより、系内のスライムの発生を防止する冷却水系の水処理において、電極へのスケール付着を防止して、塩素系酸化剤の生成効率を長時間安定に維持することができる。このため、冷却水系に所定量の塩素系酸化剤を安定に供給することができ、冷却水系のスライム障害を長期に亘り確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（ａ）は本発明の冷却水系の水処理装置の実施の形態を示す水平通水型電解処理装置の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】  図２（ａ）は本発明の冷却水系の水処理装置の他の実施の形態を示す水平通水型電解処理装置の断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１  電解槽セル
３Ａ，３Ｂ  電極
４  邪魔板
【図１】
0003685124.tif 000003
【図２】
0003685124.tif 000004