(57)【要約】【課題】水が循環利用される工業水系で生じる障害の評価方法を提供する。【解決手段】水が循環利用される工業水系で生じる障害の評価方法であって、逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製し、上記濃縮水から生じる障害を評価することを特徴とする障害の評価方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が循環利用される工業水系で生じる障害の評価方法であって、逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製し、前記濃縮水から生じる障害を評価することを特徴とする障害の評価方法。
【請求項２】
濃縮水は、工業水系に供給される供給水と同じ水源から取水される原料水から作製される請求項１に記載の障害の評価方法。
【請求項３】
濃縮水に、水処理薬品を添加する工程を含む請求項１又は２に記載の障害の評価方法。
【請求項４】
障害が、スケール、スライム、ファウリング及び腐食からなる群から選択される少なくとも一つである請求項１、２又は３に記載の障害の評価方法。
【請求項５】
濃縮水に、工業水系で循環利用される水と接液する材質からなる試験材を接触させる工程を含む請求項１、２、３又は４に記載の障害の評価方法。
【請求項６】
試験材は、濃縮水と接触する面の少なくとも一部が伝熱面である請求項５に記載の障害の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業水系で生じる障害の評価方法に関し、具体的に、逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製し、上記濃縮水から生じる障害を評価することにより、工業水系で生じる障害を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
開放循環式冷却水系、密閉循環式冷却水系、ボイラ水系等の工業水系の経路には、スケールと呼ばれる水中に含まれるカルシウムやシリカ等の無機物が固体化したものや、スライムと呼ばれる水中に含まれる細菌や藻類等の微生物群の有機物等が付着する。また、装置の壁面や伝熱面には、固体の付着物（ファウリング）が生成することもある。上記工業水系における伝熱面に沈積してその伝熱効率の低下や、消費電力の増加等の障害を招くことがある。
上記工業水系においては、熱交換器や配管等に、炭素鋼、銅及びステンレス等の金属材料が用いられており、腐食による障害が発生する。この腐食が生じると、腐食生成物による伝熱効率の低下、流路阻害、チューブ閉塞等の障害が生じ、機器の寿命が短くなり、さらに腐食により穴が開くと、製品の漏洩や水系による製品の汚染が起こる。
また、ファウリングが生じることで、１）熱交換器及び配管等における差圧の上昇による運転障害、２）熱交換器における熱効率の低下によるエネルギーロスや熱回収不良のようなファウリング障害を招く。
【０００３】
かかる観点から、従来、上記各種工業水系に添加され、水中のスケール成分、スライム成分、ファウリング成分及び腐食成分をコントロールし、上記障害の発生を防止又は抑制するための水処理薬品が用いられている。
ここで、上記工業水系に用いられる水は、一般に水道水や河川水であり、これらの水質は地域によって無機物、有機物及び懸濁物質等の含有量が大きく異なる。このため、上記工業水系で発生する障害は、用いる水に特有なものであり、各工業水系において生じる障害に適した水処理薬品を用いる必要がある。従って、各工業水系で用いられる水を取水又は再現することで得られた試験水を用いて、水処理薬品を選定するために、試験水から生じる障害の評価が実施されている。
【０００４】
上記各種工業用水系においては、水の有効利用の観点から、近年、水が循環再利用される頻度が上昇し、より高濃縮水を利用する傾向にある。そして、このような高濃縮水においては、スケール成分であるカルシウム硬度やシリカ硬度が極めて高くなり、水中の全硬度が３００ｐｐｍを超える場合もしばしば生じている。
このような高濃縮水に用いられる水処理薬品を選定するための障害の評価を行うに当たり、現実の工業水系における高濃縮水を、評価試験に必要な量取水することは困難である。そのため、従来は、水道水又は河川水に対し試薬を添加することや、水道水又は河川水を蒸発濃縮することにより、現実の工業水系における高濃縮水に近い試験水を作製し、水処理薬品選定のための障害の評価に用いていた。
【０００５】
しかしながら、現実の工業水系における高濃縮水には、スケール成分、スライム成分、ファウリング成分及び腐食成分等の無機物や有機物等が高濃度（例えば、スケール成分であれば、水中の全硬度が３００ｐｐｍ以上等）で含まれており、試薬の添加や蒸発濃縮等の従来方法においてこのような高濃縮水を作製しようとすると、不溶化成分が発生する等して、高濃縮水と同程度の高濃度の無機物や有機物等が含まれた試験水を作製することは極めて困難であった。
【０００６】
また、試薬の添加による試験水の作製において、検査対象成分が複数ある場合、検査対象となる全ての溶質成分を、満遍なく目的濃度まで添加することは困難であり、検査対象成分の何れかの濃度が高くなる等の偏りが生じ、目的とする水質の試験水を得ることができなかった。
さらに、現実の工業水系における濃縮水には、工業水系で発生する障害の原因となる無機物や有機物等の他にも、様々な成分が含まれている。このような現実の工業水系における濃縮水と同一成分を有する試験水を作製することは困難であった。なぜなら、薬品添加による試験水の作製は、目的とする水を分析し判明している成分を添加することにより行うが、濃縮水中の全ての含有成分を分析することは不可能であり、薬品添加法による試験水の作製により、現実の工業水系における濃縮水と同様の成分及び濃度を有する試験水を得るには限界があるためである。
【０００７】
また、上記問題を解決するために用いられている蒸発濃縮法による試験水の作製は、時間がかかり、また、加熱による溶質成分の蒸発及び／又は形態変化等があり、現実の工業水系における濃縮水と同様の成分及び濃度を有する試験水を作製することは困難であった。
さらに、蒸発濃縮法による試験水の作製においては、水処理薬品の添加が必要となる場合があるため、得られる試験水を用いて評価される障害が一項目に限定され、大変効率が悪かった。
【０００８】
そのため、従来方法においては、現実の工業水系における濃縮水と同一成分が同程度の濃度含まれた試験水は作製されておらず、水処理薬品の選定のための障害の評価を行うにあたり、現実の工業水系（以下において単に「工業水系」とも記載する）で発生する障害（腐食、スケール、スライム及びファウリング等）を再現し、水処理薬品の効果を障害の評価を行うことで確認するには至っていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４６６６６００号公報
【特許文献２】特開２００４−０７７２９９号公報
【特許文献３】特許第３１９２６９１号公報
【特許文献４】特許第５８４２２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、水が循環利用される工業水系で生じる障害の評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、水が循環利用される工業水系で生じる障害の評価方法であって、逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製し、上記濃縮水から生じる障害を評価することを特徴とする障害の評価方法である。
上記濃縮水は、工業水系に供給される供給水と同じ水源から取水される原料水から作製されることが好ましい。
また、本発明は、上記濃縮水に、水処理薬品を添加する工程を含むことが好ましい。
また、上記障害が、スケール、スライム、ファウリング及び腐食からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
また、本発明は、上記濃縮水に、工業水系で循環利用される水と接液する材質からなる試験材を接触させる工程を含むことが好ましい。
また、上記試験材は、濃縮水と接触する面の少なくとも一部が伝熱面であることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明は、水が循環利用される工業水系で生じる障害の評価方法であって、逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製する工程を有する。
逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製することで、容易かつ効率的に工業水系で循環利用される水と同一成分が含まれている濃縮水を得ることができる。ここで、上記濃縮水は、工業水系に供給される供給水と同じ水源から取水された原料水を逆浸透膜装置に通水して作製されることが好ましい。
なお、上記「原料水」には、工業水系で利用されている水も含まれる。
また、本発明において「水源」とは、地表水（河川、ダム、湖水、湖沼水等）、伏流水及び地下水等をいうが、用水や水道水として利用される水の供給源となる各地域における浄水場等もこれに含まれる。
上記逆浸透膜装置は、通水された原料水を、原料水中の含有成分濃度が高められた濃縮水と、原料水中の含有成分が除去された水とに分離するものであり、濃縮工程において、原料水中の含有成分が熱により減少及び／又は形態変化を起こすことがない。また得られる濃縮水の各水質項目（電気伝導率、全硬度、イオン状シリカ濃度、硫酸イオン濃度及び塩化物イオン濃度）の濃縮倍率は、原料水を逆浸透膜装置に通水させ、得られた濃縮水を連続して逆浸透膜装置に通水させること等により適宜調整することができる。原料水を逆浸透膜装置に通水することにより得られた第一濃縮水は、所望の水質項目が所望の濃縮倍率となるまで連続して逆浸透膜装置に通水されるが、逆浸透膜装置の膜負荷を軽減させたり、濃度調整等の目的により、得られた濃縮水に、原料水及び／又は逆浸透膜装置から得られる原料水中の含有成分が除去された分離水の一部を添加し、再び逆浸透膜装置に通水することとしてもよい。なお、水質項目については、上記水質項目の他に、所望の濃縮水を得るのに適した水質項目を選択することができる。
このように、逆浸透膜装置を用いて原料水を濃縮することにより、従来法の試薬添加法により得られた濃縮水には含有されていなかった原料水中の極微量成分が含まれた濃縮水を作製できる。すなわち、従来法では得られなかった工業水系で循環利用されている水と同一成分を含有する濃縮水を作製することができる。
さらに、連続して複数回逆浸透膜に通水させることで、従来法では困難であった高濃度の濃縮水を作製することができる。
なお、逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製する工程において、一般的に逆浸透膜の保護を目的として逆浸透膜の前段に設置されている活性炭フィルタを用いることもできるが、用いないことが好ましい。
【００１３】
本発明の障害の評価方法によれば、工業水系で循環利用される水の電気伝導率を測定し、逆浸透膜装置を用いて作製された濃縮水の電気伝導率が、上記工業水系で循環利用される水の電気伝導率の測定値に対し、所望の濃縮倍率となるように、上記原料水を濃縮することができる。例えば、工業水系で循環利用される水を更に高濃度で循環利用できないか検討する目的で障害の評価を行う場合は、作製された濃縮水の電気伝導率が、上記工業水系で循環利用される水の電気伝導率よりも高くなるように、上記濃縮倍率を設定することができる。
一例として、上記濃縮水の電気伝導率を１０００μｓ／ｃｍとしたい場合は、９００〜１２００μｓ／ｃｍの範囲となるように上記原料水を濃縮することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の障害の評価方法では、工業水系で循環利用される水が懸濁物質や析出物等により白濁しておらず、透明である場合は、逆浸透膜装置を用いた濃縮水の作製工程において、濃縮水の白濁の有無を確認し、白濁が生じないように濃縮水の濃縮倍率を適宜調整することが好ましい。上記濃縮水に溶解されない成分が析出し白濁することや、懸濁物質の増加により濃縮水が白濁することは、現実の工業水系で生じ得ない障害を引き起こす原因となりうるためである。なお、濃縮倍率は、逆浸透膜装置から得られる濃縮水を繰り返し逆浸透膜装置に通水することにより、倍率を上げることができ、原料水や、逆浸透膜装置から得られる分離水を添加すること等により倍率を下げることができる。
なお、試薬添加法で作製された濃縮水には、工業水系で循環利用される水に含まれる懸濁物質は含まれないが、本発明で用いられる濃縮水は、原料水を逆浸透膜装置に通水して作製されているため、懸濁物質を含む濃縮水が得られる。この懸濁物質は、工業水系で発生するスケールや腐食等の障害の要因となるため、懸濁物質を含む濃縮水が作製されることで、現実の工業水系で循環利用される水と同一成分を有する濃縮水を用いて障害の評価を行うことができるため、工業水系において生じ得る障害を再現し、正確に障害の評価を行うことができる。
【００１５】
ここで、電気伝導率は、水中にイオンとして乖離している無機塩類濃度の概要や濃縮の指標であり、濃縮とほぼ比例関係にある。そのため、電気伝導率を測定することにより濃縮水における濃縮の程度を確認することができる。ただし、濃縮がある程度高くなると電気伝導率の測定値が比例曲線から乖離してくる。これは、イオンの中で比較的スケールしやすいカルシウムイオン等の一部が析出するためである。
本発明の障害の評価方法においては、工業水系で循環利用される水の電気伝導率に加え、濁度を測定し、測定値に基づき原料水の濃縮倍率を設定することとしてもよい。
【００１６】
また、本発明の障害の評価方法によれば、工業水系で循環利用される水の全硬度を測定し、濃縮水の全硬度が、上記工業水系で循環利用される水の全硬度の測定値に対し所望の濃縮倍率となるように上記原料水を濃縮することができる。上記濃縮倍率は、適宜設定することができ、例えば、上記濃縮水の全硬度を２００ｍｇ／Ｌとしたい場合は、１８０〜２４０ｍｇ／Ｌの範囲となるように上記原料水を濃縮することが好ましい。
なお、本明細書において「全硬度」は、カルシウム硬度、マグネシウム硬度の総和をいう。炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムはスケール因子となるため、工業水系における障害がスケールである場合は、濃縮の程度の指標の一つに全硬度を加えることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の障害の評価方法によれば、さらに、工業水系で循環利用される水のイオン状シリカ濃度を測定し、濃縮水のイオン状シリカ濃度が、上記工業水系で循環利用される水のイオン状シリカ濃度の測定値に対し、所望の濃縮倍率となるように上記原料水を濃縮することができる。上記濃縮倍率は、適宜設定することができ、例えば、上記濃縮水のイオン状シリカ濃度を１００ｍｇ／Ｌにしたい場合には、９０〜１２０ｍｇ／Ｌの範囲となるように上記原料水を濃縮することが好ましい。
ここで、イオン状シリカは、シリカスケールの原因となる物質であるが、シリカスケールが系内に付着すると除去が大変であるため、工業水系においてはシリカスケールを付着させないよう管理することが重要となる。そのため、工業水系における障害にシリカスケールが含まれている場合は、濃縮の程度の指標の一つにイオン状シリカ濃度を加えることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の障害の評価方法によれば、さらに、工業水系で循環利用される水の硫酸イオン濃度及び／又は塩化物イオン濃度を測定し、濃縮水の硫酸イオン濃度及び／又は塩化物イオン濃度が、上記工業水系で循環利用される水の硫酸イオン濃度及び／又は塩化物イオン濃度の測定値に対し所望の濃縮倍率となるように、上記原料水を濃縮することができる。上記濃縮倍率は、適宜設定することができ、例えば、上記濃縮水の硫酸イオン濃度及び／又は塩化物イオン濃度を８０ｍｇ／Ｌとしたい場合は、７２〜９６ｍｇ／Ｌの範囲となるように上記原料水を濃縮することが好ましい。
ここで、硫酸イオン濃度及び／又は塩化物イオン濃度は、腐食の原因となる物質であるため、工業水系における障害に腐食が含まれている場合は、濃縮の程度の指標の一つに硫酸イオン濃度及び／又は塩化物イオン濃度を加えることが好ましい。
【００１９】
工業水系を循環する水に含まれるような微生物は、試薬添加法で作製された濃縮水には存在していないため菌数をカウントすることはできないが、本発明の障害の評価方法においては、原料水を逆浸透膜装置に通水することで濃縮水を得るため、微生物を含む濃縮水が得られる。この微生物は、工業水系で発生するスライムやファウリング等の障害の要因となる。よって、微生物を含む濃縮水が得られることで、現実の工業水系で循環利用される水と同一成分を有する濃縮水を用いて障害の評価を行うことができるため、工業水系において生じ得る障害を再現し、正確に障害の評価を行うことができる。
【００２０】
なお、本発明の障害の評価方法では、上述の通り、工業水系で循環利用される水の電気伝導率、全硬度、イオン状シリカ濃度、硫酸イオン濃度及び塩化物イオン濃度からなる群から選択される少なくとも一つの指標を測定し、濃縮水が、上記指標の測定から得られた測定値に対して所望の倍率となるように原料水を濃縮することができる。上述の指標の選択においては、評価対象とする障害に応じて、上記指標を選択することが好ましい。なお、本発明の障害の評価方法では、上記指標以外の指標を用いて原料水を濃縮することもできる。
例えば、評価対象とする障害がスケールである場合は、工業水系で循環利用される水の電気伝導率に加え、全硬度及び／又はイオン状シリカ濃度を測定し、濃縮水における電気伝導率と全硬度及び／又はイオン状シリカ濃度とが、上記測定により得られた測定値の０．８〜１．４倍となるように原料水を濃縮することが好ましく、０．９〜１．２倍となるように原料水を濃縮することが更に好ましい。
また、評価対象とする障害が腐食である場合は、工業水系で循環利用される水の電気伝導率に加え、硫酸イオン濃度及び／又は塩化物イオン濃度を測定し、濃縮水における電気伝導率と硫酸イオン濃度及び／又は塩化物イオン濃度とが、上記測定により得られた測定値の０．９〜１．２倍となるように原料水を濃縮することが好ましい。
逆浸透膜装置から得られる濃縮水の水質の指標（水質項目ともいう）が、上述の数値範囲となるように原料水を濃縮することで、工業水系で循環利用される水の水質と同様の水質の濃縮水が得られるため、工業水系で生じる障害を再現し評価できるためである。
なお、以下、本願明細書において、濃縮水が工業水系で循環利用される水と「同程度の濃度」であると表現を用いるが、同程度の濃度とは、濃縮水の電気伝導率が、工業水系で循環利用される水の電気伝導率に対し、０．９〜１．２倍であることをいう。
【００２１】
また、本発明の障害の評価方法で用いられる濃縮水は、任意の温度とすることができるが、工業水系で障害が発生しやすい箇所の水の温度を測定し、濃縮水の温度が、上記工業水系で障害が発生しやすい箇所における水の測定温度と同程度となるようにすることが好ましい。ここで、同程度とは、工業水系で循環利用される水の温度と、試験水の温度との差が１０℃以下であることを意味するものとする。物質の水に対する溶解量は、温度に依存するため、工業水系で循環利用される水の水質を再現できるためである。
【００２２】
また、本発明の障害の評価方法では、濃縮水に、水処理薬品を添加する工程を含むことが好ましい。本願明細書において、上記水処理薬品は、工業水系で生じる障害を改善する目的で用いられる薬品である。本発明の障害の評価方法によれば、逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製することで、容易かつ効率的に工業水系で循環利用される水と同一成分が含まれている濃縮水を得ることができ、これに水処理薬品を添加し障害を評価することで、工業水系に適した水処理薬品を選定することができるためである。
ここで、上記水処理薬品を濃縮水に添加する方法は特に限定されず、例えば、濃縮水の入っている容器に水処理薬品を添加するバッチ方式であってもよく、評価に用いられる機器内を循環している濃縮水に連続的に添加する方法であってもよい。
なお、本発明によれば、容易かつ効率的に工業水系で循環利用される水と同一成分が含まれている濃縮水を得ることができるため、複数の水処理薬品を用いて同一条件及び／又は同一時期において工業水系で生じる障害の評価を行うことができるため、条件及び／又は時期の影響を受けることなく、正確に障害の評価を行うことができ、適切な水処理薬品を選定することができる。なお、時期の影響とは、気温及び湿度等の気候による影響も含まれる。
また、本発明によれば、複数条件における障害の評価を同時に実施できるため、効率よく障害の評価を行うことができる。
【００２３】
本発明の障害の評価方法においては、例えば、「水処理剤の腐食及びスケール防止評価試験方法（ＪＩＳ  Ｇ  ０５９３）」、「工業用水腐食性試験方法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１００）」及び「金属材料の高温腐食試験方法通則（ＪＩＳ  Ｚ  ２２９０）」等、既に知られている水処理評価試験を用いて、障害の発生の有無を評価することができる。
また、本発明の障害の評価方法では、スケール、スライム、ファウリング及び腐食からなる群から選択される少なくとも一つの障害を評価することが好ましい。
【００２４】
本発明の障害の評価方法では、逆浸透膜装置から得られた濃縮水を、評価に用いられる機器内で循環、又は、ビーカー等の容器内でスターラーを用いて攪拌させることにより、濃縮水の状態変化を経時的に観察し、障害の発生の有無を評価することができる。例えば、濃縮水を６０℃にて２〜２４時間、ビーカー等の容器内でスターラーを用いて攪拌させた後に、濃縮水中の含有物の析出の有無を確認することにより、障害の発生の有無を評価することができる。
また、本発明の障害の評価方法では、濃縮水に、工業水系で循環利用される水と接液する材質からなる試験材を接触させる工程を含むことが好ましい。水が循環利用される工業水系で生じる障害は、循環利用される水とこれに接液する機械材及び充填材等の材質との関係により、障害の発生に至るまでの期間や、障害の度合いが異なり、また、発生する障害自体も異なる場合があるためである。例えば、上記試験材からなる試験片が上記濃縮水と接液するように、評価に用いられる機器の配管内又は機器類中に固定し、一定の試験期間後に上記試験片における障害発生状態、及び／又は、濃縮水の状態変化を確認することにより障害を評価することができる。ただし、障害の評価方法はこれに限定されるものではない。
上記試験材としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、チタン等の純金属、これらの合金等の無機材質、及び、ＰＶＣ並びにポリエチレン等の有機材質等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
本発明の障害の評価方法において用いられる上記試験材は、濃縮水と接触する面の少なくとも一部を伝熱面とすることができる。現実の工業水系においても、伝熱面と伝熱面ではない箇所とを比較すると、生じる障害や、障害発生の度合いが異なるため、上述のように伝熱面を設けることにより、より正確に工業水系における障害を評価することができる。
例えば、図１のように、上記試験材からなるテストチューブ５を有する二重管テストカラム４を用いて、伝熱面を模した二重管評価試験を行い、障害を評価することができる。熱交換器等の伝熱面を模した試験方法としては、上記二重管評価試験の他に、試験材からなる試験片を評価に用いられる機器の配管内又は機器類中に固定し、試験片における濃縮水と接液する面と反対側の面からヒーター等を用いて試験片を加温する方法も使用できる。なお、伝熱面を模した試験方法はこれらに限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、逆浸透膜装置から得られる濃縮水を用いて、工業水系で循環利用される水から生じる障害と同様の障害を再現することができるため、工業水系で生じる障害を正確に評価することができる。また、工業水系で生じる障害を改善する目的で用いられる水処理薬品の効果を、障害の評価を通じて正確に評価することができる。
本発明の障害の評価方法によれば、従来法（試薬添加法や蒸発濃縮法による試験水の作製）では得られなかった工業水系で循環利用される水と同一成分を含む濃縮水を用いて、障害の評価を行うことができるため、従来法では正確な評価が困難であった障害（例えば、スライム等）についても工業水系における障害を再現し、正確に障害を評価することができる。なお、従来法の一つである試薬添加法では、微生物や有機物の栄養源が含まれないため、正確に障害の評価を行うことができなかった。
また、従来は、工業水系で循環利用される水と同一成分を同程度の濃度で有する濃縮水を作製することができなかったため、工業水系で生じる障害を正確に評価することができなかったが、本発明によれば、工業水系で循環利用される濃縮水と同一成分を同程度の濃度で有する濃縮水を作製し、障害の評価に用いることができるため、工業水系で生じる障害を正確に評価することができる。
また、工業水系で循環利用される水が高濃縮水である場合、従来法では、上記高濃縮水と同一成分を同程度の高濃度で含有する濃縮水を作製することができなかったが、本発明によれば、上記高濃縮水と同一成分を同程度の高濃度で含有する濃縮水を作製することができるため、高濃縮水が循環利用されている工業水系における障害についても評価することができる。
さらに、本発明によれば、高濃縮水を用いた障害の評価が可能であるため、工業水系で循環利用される水の含有成分濃度よりも高濃縮された濃縮水を作製し、工業水系で生じ得る障害を評価することも可能である。
なお、従来の蒸発濃縮法では、工業水系で循環利用される水と同一成分を含む原料水を用いて濃縮水を作製していたが、蒸発濃縮工程においてスケール等の障害を防止又は抑制するために水処理薬品の添加が必要となること、また加熱による溶質成分の蒸発及び／又は形態変化等が生じており、工業水系で循環利用される水と同一成分を含む濃縮水は作製できなかった。本発明によれば、濃縮水の作製工程において水処理薬品の添加及び加熱が不要であるため、工業水系で循環利用される水と同一成分を含む濃縮水を、より短期間に、大量に作製することが可能となり、様々な条件における工業水系の障害を効率的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は本発明における障害の評価方法に用いられる二重管試験装置の略図である。
【図２】図２（ａ）は、実施例３におけるスケールの付着を示す写真であり、図２（ｂ）は、比較例３においてスケールの付着がないことを示す写真である。
【００２８】
以下に、実施例及び比較例を用いて本発明をさらに説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定して解釈されるものではない。
【実施例】
【００２９】
（実施例１）
某化学プラント工場Ａの冷却水系から、水１０００Ｌ（以下、原料水という。）を採取し、室温（２５℃）の原料水を逆浸透膜装置（製品名「ピュアライトＰＲＯ−０１００」、オルガノ株式会社製）に通水させて、全硬度が３６０ｍｇ／Ｌである濃縮水１００Ｌ（実施例１）を得た。
（実施例２〜４）
実施例１における全硬度を下記表１又は２の数値に変更した以外は、実施例１と同様の操作を行い、実施例２〜４の濃縮水を得た。
【００３０】
（比較例１）
１００Ｌの水道水に、全硬度及びイオン状シリカ濃度が下記表１の数値となるように塩化カルシウム・２水和物（キシダ化学株式会社製）、硫酸カルシウム・２水和物（キシダ化学株式会社製）、硫酸マグネシウム・７水和物（キシダ化学株式会社製）、炭酸水素ナトリウム（キシダ化学株式会社製）及びメタケイ酸ナトリウム・９水和物（キシダ化学株式会社製）を添加し、濃縮水（比較例１）を得た。
（比較例３〜５）    
比較例１における全硬度及びイオン状シリカ濃度が下記表１又は２の数値となるように、比較例１と同様の操作を行い、比較例３〜５の濃縮水を得た。なお、比較例３及び５については、ｐＨ値を下記表１又は２に記載の数値とする目的で、硫酸をさらに添加した。
【００３１】
（比較例２）
某化学プラント工場Ａの冷却水系から、水１５００Ｌ（以下、原料水という。）を採取し、室温（２５℃）の供給水に、３ＤＴ  １６５（片山ナルコ株式会社製）、ミラクルＤＰ３７００（株式会社片山化学工業研究所製）を添加し、得られた水処理薬品添加原料水を、熱交換器及び冷却塔に１２日間循環させることにより蒸発濃縮させて、全硬度が２４０ｍｇ／Ｌである濃縮水１００Ｌ（比較例２）を得た。
【００３２】
（参考例１及び２）
某化学プラント工場Ａの冷却水系から、水１０Ｌを採取し、室温（２５℃）にて貯蔵した。これを原料水（参考例１）とした。
某化学プラント工場Ａの工業水系で循環利用される水を１０Ｌ採取し、室温（２５℃）にて貯蔵した。これを実機水（参考例２）とした。
【００３３】
上記の通り作製した実施例１〜４、比較例１〜５及び参考例１及び２のイオン状シリカ濃度、硫酸イオン濃度、ｐＨ及び試験水の外観を測定又は評価し、これらの濃縮水を用いて工業水系で生じる障害を評価するための障害の評価試験を実施した。
障害の評価試験は、得られた濃縮水を図１に示す二重管試験における軟鋼性のテストチューブ（形状：長さ１０ｃｍ、外径１５．９ｍｍ、内径１２ｍｍ）に、下記条件で通水させることにより行った。各項目の測定結果、及び、障害の評価試験の結果を下記表１及び２に示す。
【００３４】
（二重管試験の条件）
水温    ：４０℃
温水温度：８０℃
流速    ：０．３６ｍ／ｓ
伝熱量  ：４３０００ｋｃａｌ／ｍ２／ｈｒ
試験期間：５日
保有水量：１０Ｌ
【００３５】
【表１】
2019120528.tif 000002
【００３６】
【表２】
2019120528.tif 000003
【００３７】
上記表１を確認すると、実施例１〜３における濃縮水は比較例１及び２と比べて、明らかに高濃度で、透明な濃縮水が得られており、これらを用いた障害の評価試験においてもスケールの付着を確認することができた。一方、比較例１及び２は、実施例１〜３と比べて、低濃度かつ白濁した濃縮水が得られ、障害の評価を行うことができなかった。また、比較例３は、高濃度で透明な濃縮水が得られたが、硫酸イオン濃度が極めて高く、障害の評価試験においてはスケールの付着が生じなかった。なお、実施例３及び比較例３におけるスケール付着の有無を示す写真を図２に示す。
上記表２を確認すると、原料水を逆浸透膜装置に通水して得られた濃縮水（実施例４）では、全硬度、カルシウム硬度、シリカイオン濃度、硫酸イオン濃度及びｐＨ値について、参考例２（実機水）と同程度の数値を示しており、実機水を再現した濃縮水が得られたことが分かる。さらに、障害の評価試験においてもスケールの付着を確認し、また、菌数レベルも参考例２（実機水）と同じ１０３オーダーでの菌数が確認され、工業水系で生じる障害を評価することができた。
一方、従来から行われている薬品添加による濃縮水の作成においては、全硬度及び／又はイオン状シリカ濃度が目的となる濃度まで薬品を添加すると、白濁したり（比較例１）、ｐＨ値が高くなったり（比較例４）、ｐＨ値を抑えるために硫酸を添加することにより、硫酸濃度が高くなったり（比較例３及び５）して、実機水と同一成分が同程度含まれる濃縮水を再現することがでず、障害の評価を行うことができなかった。また、菌数においても薬品添加法により得られた濃縮水では菌数の測定値が小さく、スライム障害の評価を行うことができなかった（比較例４及び５）。
【００３８】
（参考例３）
某化学プラント工場Ｂの冷却水系から水１０Ｌ採取し（以下、原料水という。）、電気伝導率、カルシウム硬度、硫酸イオン濃度、イオン状シリカ濃度を測定した。測定結果を下記表３に示す。
【００３９】
（参考例４）
某化学プラント工場Ｂの工業水系で水処理薬品がすでに添加され循環利用されている水を１０Ｌ採取し（以下、実機水という。）、電気伝導率、カルシウム硬度、硫酸イオン濃度、イオン状シリカ濃度を測定した。測定結果を下記表３に示す。
なお、参考例４における実機水中に添加されている上記水処理薬品は、３ＤＴ１７７（片山ナルコ株式会社製）及び３ＤＴ３０４（片山ナルコ株式会社製）である。
【００４０】
（実施例５）
某化学プラント工場Ｂの冷却水系から、水１０００Ｌを採取し（以下、原料水という。）、室温（２５℃）の供給水を逆浸透膜装置（製品名「ピュアライトＰＲＯ−０１００」、オルガノ株式会社製）に通水させて、電気伝導率が下記表３に記載の参考例３の電気伝導率の６〜８倍となるように原料水を濃縮し、電気伝導率が１３００μｓ／ｃｍである濃縮水１００Ｌ（実施例５）を得た。
【００４１】
（比較例６）
某化学プラント工場Ｂの冷却水系から、水１５００Ｌを採取し（以下、原料水という。）、室温（２５℃）の供給水に、水処理薬品である３ＤＴ１７７（片山ナルコ株式会社製）及び３ＤＴ３０４（片山ナルコ株式会社製）を添加し、得られた薬品添加供給水を熱交換器及び冷却塔に７日間循環させることにより蒸発濃縮させて、電気伝導率が下記表３に記載の参考例３の電気伝導率の６〜８倍となるように原料水を濃縮し、電気伝導率が１３００μｓ／ｃｍである濃縮水１００Ｌ（比較例６）を得た。
【００４２】
上記の通り作製した実施例５、比較例６及び参考例３並びに４の各項目の測定結果を下記表３に示す。また、これらの濃縮水を用いて工業水系の障害を評価するための障害の評価試験を実施した結果を下記表３に示す。
【００４３】
【表３】
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※１  水処理薬品の添加有り
【００４４】
上記表３に示すように、原料水を逆浸透膜装置に通水して得られた濃縮水（実施例５）は、濃縮水外観が透明であり、障害の評価試験においてもスケールの付着が観察され、工業水系における障害を再現し、評価することができた。さらに、濃縮水中の溶質成分の含有比についても、実機水（参考例４）における試験水中の溶質成分の含有比と近似しており、実機水に含まれる溶質成分を同程度の濃度で含有する濃縮水が作製されていることが確認できた。
一方、蒸発濃縮装置を用いて原料水を濃縮して得られた濃縮水（比較例６）は、濃縮水中の溶質成分の含有比に偏りが生じ、実機水に含まれる溶質成分を同程度の濃度で含有する濃縮水を得ることができなかった。
なお、逆浸透膜装置を用いた濃縮水の作製方法（実施例５）においては、濃縮水の作製期間が２日間であったのに対し、蒸発濃縮装置を用いた試験水の作製方法（比較例６）では、濃縮水の作製期間が８日間必要であった。
また、蒸発濃縮装置により得られた濃縮水（比較例６）は、白濁するため水処理薬品の添加が必須であった。
上記より、逆浸透膜装置を用いることにより、実機水の水質が再現された濃縮水が短期間に作製されるため、効率的に大量に作製された濃縮水を用いて、様々な条件において工業水系の障害を評価することができる。また、逆浸透膜を用いることにより、水処理薬品の添加が不要であるため、実機水に含まれていない成分を添加することなく実機水を再現した濃縮水が作製され、工業水系の障害を正確に評価できることが確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１  試験水ピット
２  送水ポンプ
３  流量計
４  テストカラム
５  テストチューブ
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月5日(2018.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が循環利用される工業水系で生じる障害の評価方法であって、逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製し、前記濃縮水を用いて、水が循環利用される工業水系で生じる障害を評価することを特徴とする障害の評価方法。
【請求項２】
濃縮水は、工業水系に供給される供給水と同じ水源から取水される原料水から作製される請求項１に記載の障害の評価方法。
【請求項３】
濃縮水に、水処理薬品を添加する工程を含む請求項１又は２に記載の障害の評価方法。
【請求項４】
障害が、スケール、スライム、ファウリング及び腐食からなる群から選択される少なくとも一つである請求項１、２又は３に記載の障害の評価方法。
【請求項５】
濃縮水に、工業水系で循環利用される水と接液する材質からなる試験材を接触させる工程を含む請求項１、２、３又は４に記載の障害の評価方法。
【請求項６】
試験材は、濃縮水と接触する面の少なくとも一部が伝熱面である請求項５に記載の障害の評価方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、水が循環利用される工業水系で生じる障害の評価方法であって、逆浸透膜装置を用いて濃縮水を作製し、上記濃縮水を用いて、水が循環利用される工業水系で生じる障害を評価することを特徴とする障害の評価方法である。
上記濃縮水は、工業水系に供給される供給水と同じ水源から取水される原料水から作製されることが好ましい。
また、本発明は、上記濃縮水に、水処理薬品を添加する工程を含むことが好ましい。
また、上記障害が、スケール、スライム、ファウリング及び腐食からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
また、本発明は、上記濃縮水に、工業水系で循環利用される水と接液する材質からなる試験材を接触させる工程を含むことが好ましい。
また、上記試験材は、濃縮水と接触する面の少なくとも一部が伝熱面であることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。