(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を濾過塔の内部に通水して濾過処理する冷却水用濾過器であって、該濾過器が、該濾過塔の下部に被処理水を取り入れるための流入口と、該濾過塔の上部から処理水を取り出すための流出口を有し、該濾過塔内に、通水性の袋状物に収容された粒状濾材を有する冷却水用濾過器を用いて、冷却塔の下部水槽内の冷却水を該濾過器に上向流で通水して濾過処理して該下部水槽へ戻す冷却水の濾過処理方法であって、
前記濾過器の流出口から濾過処理水を取り出して前記下部水槽へ戻すための戻り配管の先端を該下部水槽内の冷却水中に水没させておき、該濾過器の逆洗が必要な際にサイフォン形式で該下部水槽内の冷却水を該戻り配管の先端から前記濾過塔内に逆洗水として取り込み、該濾過器の下部に設けられた逆洗排水管から逆洗排水を排出するようにしたことを特徴とする冷却水の濾過処理方法。
【請求項２】
前記粒状濾材の嵩比重が０．０１２〜０．０５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１に記載の冷却水の濾過処理方法。
【請求項３】
前記粒状濾材の粒径が０．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却水の濾過処理方法。
【請求項４】
前記粒状濾材が発泡ポリスチレンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷却水の濾過処理方法。
【請求項５】
前記粒状濾材が収容された袋状物の空間部の高さが、該袋状物の高さの２０〜５０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷却水の濾過処理方法。
【請求項６】
前記濾過塔の側面部の少なくとも一部が透明材料で構成されており、該濾過塔の内部が視認可能となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の冷却水の濾過処理方法。
【請求項７】
前記下部水槽内の冷却水水位と前記逆洗排水管の排出部との水頭差が８００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の冷却水の濾過処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調や内陸市場の食品・飲料・製薬工場等における比較的小規模（例えば５０〜１００ＲＴ程度）の開放循環冷却水系のスラッジ、濁質、ＳＳ等を除去する濾過器として好適な冷却水用濾過器に関し、特に装置構成が簡易で省エネルギーに適した冷却水用濾過器と、この冷却水用濾過器を用いた冷却水の濾過処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却塔の下部水槽に貯留された冷却水を濾過処理する濾過器において、濾材を洗浄する方法としては、従来、濾過処理を停止し、濾過器内に設置した撹拌機で濾材を撹拌して洗浄を行い、続いて静置状態にすることによって重い懸濁物（ＳＳ）を沈殿させ、排水弁を開いてＳＳを排出する方法が取られてきた（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２１８１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の濾材の洗浄方法は、撹拌機による撹拌流を利用して濾材を洗浄するため、摩耗によって濾材が劣化し、濾過器の外へ流出してしまうという問題があった。
また、小規模の冷却水系に用いられる冷却塔は比較的小型のものが用いられるため、冷却水系の保有水量もそれほど多くない。従って、このような冷却水を濾過処理するための濾過器も小さくて済む。そのため、濾過器内に撹拌機のように複雑な構造のものを設置するのは容易ではない。
このようなことから、小規模の冷却水系で用いられる小型の濾過器としても好適な、よりコンパクトかつ低コストで省エネルギーに対応した仕組みを採用した冷却水用濾過器が望まれていた。
【０００５】
本発明は、空調や内陸市場の食品・飲料・製薬工場等における比較的小規模（例えば５０〜１００ＲＴ程度）の開放循環冷却水系のスラッジ、濁質、ＳＳ等を除去する濾過器として好適な、装置構成が簡易かつコンパクトで低コストであり、省エネルギーに適した冷却水用濾過器と、この冷却水用濾過器を用いた冷却水の濾過処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を鑑みて鋭意研究した結果、粒状濾材を袋状物に収容して濾過塔内に装填することにより、また、この濾過器の洗浄に当たり、サイフォン形式で冷却塔の下部水槽内の冷却水を取り込むことにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
本発明の冷却水用濾過器は、循環冷却水を濾過塔の内部に通水して濾過処理する冷却水用濾過器であって、該濾過器が、該濾過塔の下部に被処理水を取り入れるための流入口と、該濾過塔の上部から処理水を取り出すための流出口を有し、該濾過塔内に、通水性の袋状物に収容された粒状濾材を有することを特徴とする。
前記粒状濾材の嵩比重は０．０１２〜０．０５ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
前記粒状濾材の粒径は０．５〜３ｍｍであることが好ましい。
前記粒状濾材は発泡ポリスチレンであることが好ましい。
前記粒状濾材が収容された袋状物の空間部の高さは、該袋状物の高さの２０〜５０％であることが好ましい。
前記濾過塔の側面部の少なくとも一部は透明材料で構成され、該濾過塔の内部が視認可能となっていることが好ましい。
【０００８】
本発明の冷却水の濾過処理方法は、かかる本発明の冷却水用濾過器を用いた冷却水の濾過処理方法であって、冷却塔の下部水槽内の冷却水を該濾過器に上向流で通水して濾過処理して該下部水槽へ戻すことを特徴とする。
本発明の冷却水の濾過処理方法では、前記濾過器の流出口から濾過処理水を取り出して前記下部水槽へ戻すための戻り配管の先端を該下部水槽内の冷却水中に水没させておき、該濾過器の逆洗が必要な際にサイフォン形式で該下部水槽内の冷却水を該記戻り配管の先端から前記濾過塔内に逆洗水として取り込み、該濾過器の下部に設けられた逆洗排水管から逆洗排水を排出することが好ましい。
この場合において、前記下部水槽内の冷却水水位と前記逆洗排水管の排出部との水頭差は８００ｍｍ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷却水用濾過器及び冷却水の濾過処理方法を採用することにより、濾材洗浄のための撹拌機を不要とすることができ、濾過器を低コストかつコンパクトで簡易なものとすることができる。また、サイフォン方式を利用した洗浄（逆洗）を行うことによって、濾材の摩耗、劣化を防止することができ、また、濾材を袋状物に収容することで濾材の流出を防止することができる。さらに、無駄な電力を使用せずに洗浄を行えることから、省エネルギーで低コストな濾過器及び濾過処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の冷却水用濾過器を適用した循環冷却水系の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の冷却水用濾過器の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の冷却水用濾過器の実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の冷却水用濾過器を適用した循環冷却水系の一例を示すフロー図である。
図１において、１は冷却塔、２は循環ポンプ、３は熱交換器であり、循環水路４により連結して循環冷却水系を構成している。冷却塔１では、散水管１ａから散水された冷却水が充填材層１ｂを流下する間にルーバ１ｃから導入される空気と接触して冷却されて、下部水槽（ピット）１ｄに貯留され、蒸気を含む空気はファン１ｆにより大気中に排気される。
冷却塔１は架台８上に設置されている。
【００１２】
この循環冷却水系においては、循環ポンプ２を駆動して冷却塔１の下部水槽１ｄから冷却水を熱交換器３に供給して負荷の冷却を行う。熱交換器３において高温となった冷却水は、冷却塔１において一部が蒸発することにより冷却されて下部水槽１ｄに流下し、再び循環する。冷却水の蒸発飛散による損失分を補うため補給水路５からボールタップ６を介して補給水が供給され、下部水槽１ｄの水位を一定に保つ。
【００１３】
冷却塔１では冷却水の一部が蒸発することにより循環冷却水は濃縮されて、塩分濃度が上昇する。また大気中からゴミ等の異物が混入したり、循環冷却水系のスケールやスライムが剥離して混入したりすることで、循環冷却水系には濁質が含まれるようになる。このような循環冷却水中の濁質を濾過器２０で濾過して除去する。
【００１４】
冷却塔１の下部水槽１ｄ内に貯留された冷却水は、下部水槽１ｄと濾過器２０との間を濾過器２０への供給配管１２と濾過器２０から出た濾過処理水の戻り配管１５とで循環するように接続されている。供給配管１２の一端には水中ポンプ１１が設けられており、下部水槽１ｄ内の冷却水を供給配管１２及び三方弁１４を介して濾過器２０へ供給するようになっている。戻り配管１５の一端１５ｅは下部水槽１ｄ内の冷却水中に水没した状態となっている。
【００１５】
三方弁１４には、供給配管１２、流入口２２、逆洗排水管１９が接続されている。供給配管１２と逆洗排水管１９には開度を調節できる弁（例えば、ボールバルブ）１３，１８が設けられている。供給配管１２に設けられた開度調節弁１３の手前には、分岐配管１７が接続されている。この分岐配管１７の他端１７ｅは冷却塔１の下部水槽１ｄの上部に位置するように設置されている。この分岐配管１７の途中に開度調節弁１６が設けられている。
【００１６】
三方弁１４を切り替えることにより、濾過処理時は冷却塔下部１の水槽１ｄ内の冷却水を供給配管１２を通じて濾過器２０内に導入し、濾過処理を行い、逆洗排水管１９には冷却水が通じないようになっている。また、濾材の逆洗時には三方弁１４の切り替えにより、濾過器２０と逆洗排水管１９とが通じるようになり、供給配管１２とは通じないようになる。
【００１７】
次に濾過器２０の構成について図２，３を参照して説明する。
濾過器２０の円筒状ケーシング（濾過塔）２１の下部には、冷却塔１の下部水槽１ｄに貯留された冷却水が被処理水として送水されて取り入れるための流入口２２が設けられている。ケーシング２１の上部には濾過処理水を取り出すための流出口２３が設けられている。流入口２２及び流出口２３にはそれぞれパンチングプレート２４，２５が設置されている。ケーシング２１内には、軽比重の粒状濾材２６を収容した通水性の袋状物２７が配置されている。粒状濾材２６は、軽比重であるため、袋状物２７は濾過器２０内の上部に浮上状態にて配置されている。
【００１８】
被処理水である冷却水は、流入口２２から濾過器２０内に取り込まれ、濾材２６で濾過処理されて流出口２３から処理水として取り出される。また、逆洗時には流出口２３から洗浄水（冷却水）が流入し、濾材２６を逆洗した後、流入口２２から逆洗排水が流出する仕組みとなっている。
【００１９】
袋状物２７は、水は通すが粒状濾材２６は通さない大きさの目が開いた材料で形成されており、また、ケーシング２１の内径と同じ大きさと形状を有している。このようにケーシング２１と同じ大きさ及び形状の袋状物２７を使用することにより、ケーシング２１の内周面と袋状物２７とを密着させ、隙間から被処理水（冷却水）がすり抜けることを防止し、濾過効率を高くすることができる。
【００２０】
この袋状物２７に収容される粒状濾材２６の嵩比重は、０．０１２〜０．０５ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．０２〜０．０４ｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。このような嵩比重の粒状濾材２６を使用することにより、濾過処理時の濾材２６による濾過効率が良く、また逆洗時には適度に濾材２６が展開されることによって濾材２６の洗浄効率が良くなる。
【００２１】
袋状物２７内の粒状濾材２６の収容量は、逆洗時に粒状濾材２６が効率良く洗浄されるように、袋状物２７に展開できるスペースを形成するために、袋状物２７の容積の半分以下とすることが好ましい。具体的には、粒状濾材２６を入れた袋状物２７の空間部の高さが、袋状物２７の高さの２０〜５０％であることが好ましく、３０〜４０％であることがより好ましい（以下、袋状物の高さに対する袋状物の空間部の高さの割合を「空間部率」と称す。）。空間部率が２０％より小さいと逆洗時の粒状濾材２６の展開率が悪くなり、効率良く濾材２６の洗浄が行えず、５０％より大きいと濾材２６の量が不足する場合があり、効率良く濾過処理を行うことができなくなる虞がある。
【００２２】
粒状濾材２６を入れる袋状物２７はケーシング２１内の容積と同じにすることも可能であるが、逆洗時に袋状物２７がケーシング２１内を上下に移動できるようにする方が、粒状濾材２６が適度に展開するのと相まって効率の良い濾材２６の洗浄が行えるため、好ましい。
このため、例えば、袋状物２７は、直径については、ケーシング２１の内径とほぼ同等で、高さはケーシング２１の筒状部の高さの１／２〜２／３程度の高さであることが好ましい。
【００２３】
本発明で使用する粒状濾材２６の粒径（平均粒径）は、０．５〜３ｍｍであることが好ましく、１〜１．５ｍｍであることがより好ましい。粒径が０．５ｍｍより小さいと濾過処理時の圧損が生じやすくなるとともに、取り扱い難くなる。また、粒径が３ｍｍより大きいと被処理水との接触効率が悪くなり、効率良く濾過処理を行うことができなくなる虞がある。
【００２４】
粒状濾材２６の材質としては、上記の条件を満たすような材料で濾過処理と逆洗処理を行っても劣化や摩耗しにくいものであれば良く、特に制限はないが、発泡ポリスチレンを使用するのが好適である。
【００２５】
粒状濾材２６を入れる袋状物２７の材質としては、耐久性に優れ柔軟性があるものであれば良く、特に制限はないが特にポリプロピレン製の袋状物を好適に使用することができる。
【００２６】
ケーシング２１の流入口２２と流出口２３にパンチングプレート２４，２５を設置することによって、濾材２６と袋状物２７が流出することが防止される。
【００２７】
ケーシング２１の材質としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を好適に用いることができ、特にケーシング２１の側面部の少なくとも一部を透明ＰＶＣとすることで、濾過器２０の内部を観察することができるようになり、濾過処理状況及び逆洗時の逆洗効果を視覚的に確認することができるため、好ましい。
【００２８】
この実施の形態では、ケーシング２１は、透明ＰＶＣ製の円筒体２１ａと、該円筒体２１ａの上部及び下部にそれぞれ取り付けられたテーパ体２１ｂ，２１ｃとで構成されている。
このケーシング２１はスタンド３０に取り付けられている。スタンド３０は、脚部３１と、該脚部３１から立ち上がるポール３２，３３とポール３２，３３の上端同士をつなぐトップ部３４と、ポール３２，３３の上下方向の途中同士に架け渡されたプレート３５とを有する。
濾過器２０のケーシング２１は、筒軸心方向を上下方向にしてプレート３６に当てがわれ、Ｕ字形バンド部材３６によってスタンド３０に固定されている。
【００２９】
以下に、この濾過器２０を用いた冷却水の濾過処理方法の操作手順の一例を示す。
【００３０】
（１）濾過処理工程
三方弁１４を切り替えて冷却塔１の下部水槽１ｄ内の冷却水を濾過器２０に導き、冷却塔下部水槽１ｄの底部に堆積したスラッジ及び冷却水中の濁質やＳＳを捕捉する。この際、三方弁１４手前の供給配管１２に設けられた開度調整弁１３と、分岐配管１７に設けられた開度調整弁１６を調整して濾過器２０への通水量を、０．３〜１．８ｍ３／ｈｒ、例えば１ｍ３／ｈｒ程度に調整する。濾過継続時間は好ましくは１５分〜３時間とする。濾過器２０内の濾材２６で濾過処理された処理水は、戻り配管１５を通じて下部水槽１ｄ内の冷却水中に循環される。
【００３１】
供給配管１２から分岐した分岐配管１７の先端１７ｅは、下部水槽１ｄ内の水面よりも上方に配置させるのが好ましい。このように構成すると、分岐配管１７の先端１７ｅから流出した水が落下することによって下部水槽１ｄ内の水が撹拌され、下部水槽１ｄ内のスラッジ、濁質及びＳＳ成分が巻き上げられ、効率よく水中ポンプ１１で吸い込ませて供給配管１２に送水されるようになる。
【００３２】
（２）逆洗工程
タイマー設定により、前記濾過処理後、三方弁１４を切り替えるとともに水中ポンプ１１をＯＦＦにする。サイフォン作用により、下部水槽１ｄ内の冷却水が戻り配管１５を経由して濾過器２０内に導入され、粒状濾材２６が洗浄される。粒状濾材２６は逆洗水によって袋状物２７内で展開され、濾材２６に捕捉された汚れが逆洗排水管１９から排出される。逆洗流量を調整するために逆洗排水管１９に設けた開度調整弁１８の開度を調整する。
【００３３】
逆洗時間は、概ね濾過処理工程１５分〜３時間に対して逆洗工程１５秒〜２分とするのが良い。十分な逆洗効果を得るためには、逆洗工程１回当たりの逆洗水量は１５Ｌ／ｍｉｎ以上、例えば１５〜２５Ｌ／ｍｉｎとするのが好ましい。そのため、冷却塔下部水槽１ｄ内の冷却水水位と逆洗排水管１９の排水先の水頭差ΔＨは８００ｍｍ以上、例えば８００〜１，２００ｍｍであることが好ましい。
【００３４】
逆洗時には、逆洗効果を高めるために粒状濾材２６が通水性の袋状物２７の中で十分に展開される必要がある。そのため、前述の通り、粒状濾材２６を入れた袋状物２７の空間部の高さが、袋状物２７の高さの２０〜５０％であることが好ましく、３０〜４０％であることが好ましい。
【００３５】
この逆洗方法は、サイフォン方式を採用しているため、濾過処理水の戻り配管１５の先端１５ｅが冷却塔下部水槽１ｄの冷却水中に水没している必要がある。また、逆洗排水管１９の先端１９ｅは、逆洗排水がそのまま排水槽に入るようになっていれば大気中にあっても排水タンク中の排水中に水没させても良いが、冷却塔下部水槽１ｄ内の冷却水水位と逆洗排水管１９の排水先の水頭差ΔＨを一定に保つためには、逆洗排水管１９の先端１９ｅを排水溝の排水Ｗ中に水没させた方が水頭差ΔＨが安定するため好ましい。
【００３６】
逆洗終了後は、三方弁１４を切り替えるとともに水中ポンプ１１をＯＮとし、濾過処理工程に移行する。
【００３７】
本発明は、比較的小規模の冷却水系に適用するのが好ましく、空調や内陸市場の食品・飲料・製薬工場等における、概ね５０ＲＴ〜１００ＲＴ程度の比較的小規模な開放循環冷却水系において好適に使用される。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３９】
以下の実施例は、図２，３に示す冷却水用濾過器を用いて試験を行った。この濾過器の仕様は次の通りである。
［濾過器仕様］
ケーシング：ＰＶＣ製、内径１００ｍｍ、筒状部高さ４６０ｍｍ
袋状物：ポリプロピレン製、直径１００ｍｍ、高さ２３０ｍｍの円筒形状
粒状濾材：発泡ポリスチレン製
粒径（平均粒径）１．１ｍｍ
嵩比重０．０３ｇ／ｃｍ３
充填高さ１５０ｍｍ(袋状物内の空間部の高さ８０ｍｍ、空間部率３５％)
濾材表面積０．００９ｍ２
【００４０】
［実施例１］
＜対象水系＞
食品工場の開放循環冷却水系
＜実施条件＞
冷却塔能力：７８ＲＴ（角型冷却塔）
保有水量：約４ｍ３
濾過器への通水量：１ｍ３／ｈｒ
冷却塔下部水槽の水位と逆洗排水先の水頭差ΔＨ：１，０００ｍｍ
逆洗水量：２０Ｌ／ｍｉｎ
【００４１】
＜試験方法＞
上記仕様の濾過器を用いて、１時間、２時間、３時間と冷却水の濾過時間を変化させて濾過処理を行い、それぞれ、濾過処理後の冷却塔下部水槽内の冷却水の濁度とＳＳ濃度を測定した。
また、各時間の濾過処理後に、濾材の逆洗を２分間行い、逆洗排水管から排出された逆洗排水の濁度とＳＳ濃度を測定した。
【００４２】
＜試験結果＞
各濾過時間毎の冷却水と逆洗排水の濁度及びＳＳ濃度の測定結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
0006554862.tif 000002
【００４４】
冷却水中の濁度及びＳＳ濃度には変化がないものの、逆洗排水中の濁度及びＳＳ濃度は、濾過時間が長くなると高くなる傾向が見られ、濾過処理により、冷却塔下部水槽内の濁度及びＳＳが濾過器に捕捉除去され、かつ逆洗によりこれらが洗浄除去されていることが確認された。
【００４５】
［実施例２］
＜対象水系＞
医療機器工場の開放循環冷却水系
＜実施条件＞
冷却塔能力：６０ＲＴ（角型冷却塔）
保有水量：約０．５ｍ３
濾過器への通水量：１ｍ３／ｈｒ
冷却塔下部水槽の水位と逆洗排水先の水頭差ΔＨ：８００ｍｍ
逆洗水量：１５Ｌ／ｍｉｎ
【００４６】
＜試験方法＞
上記仕様の濾過器を用いて、１時間、３時間と冷却水の濾過時間を変化させて濾過処理を行い、それぞれ、濾過処理後の冷却塔下部水槽内の冷却水の濁度とＳＳ濃度を測定した。
また、各時間の濾過処理後に、濾材の逆洗を２分間行い、逆洗排水管から排出された逆洗排水の濁度とＳＳ濃度を測定した。
【００４７】
＜試験結果＞
各濾過時間毎の冷却水と逆洗排水の濁度及びＳＳ濃度の測定結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
0006554862.tif 000003
【００４９】
冷却水の濁度及びＳＳ濃度は、濾過時間が長くなるほど、いずれの値も低くなる傾向が見られた。また、逆洗排水中の濁度は濾過処理時間が長いほど高くなる傾向が見られた。一方、逆洗排水中のＳＳ濃度は、濾過時間が長くなっても高くなる傾向が見られなかった。この理由としては、冷却水中に含まれる汚れ成分が、スラッジ等の沈降性の高いものよりも水中に浮遊している濁度成分が多かったためと考えられる。
この実施例２においても、十分に冷却水中の汚れ成分が濾過器に捕捉除去され、かつ逆洗によりこれらが洗浄除去されていることが確認された。
【符号の説明】
【００５０】
１  冷却塔
３  熱交換器
２０  濾過器
２１  円筒状ケーシング
２２  流入口
２３  流出口
２６  粒状濾材
２７  袋状物
３０  スタンド
【図１】
0006554862.tif 000004
【図２】
0006554862.tif 000005
【図３】
0006554862.tif 000006