(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を処理してボイラに給水するボイラ給水装置において、原水中の硬度成分を除去する逆浸透膜分離装置と、
原水中の溶存酸素を除去する脱酸素装置と、
ボイラブロー水中のアルカリ成分を回収し、回収したアルカリ成分を該逆浸透膜分離装置の透過水に供給するアルカリ回収・供給装置とを備えてなることを特徴とするボイラ給水処理装置。
【請求項２】
請求項１において、逆浸透膜分離装置の透過水の全硬度成分濃度が０．５ｍｇ／Ｌ以下であり、脱酸素装置の脱酸素処理水の溶存酸素濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とするボイラ給水処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１項において、該脱酸素装置が真空脱気装置、窒素脱気装置、膜脱気装置、触媒樹脂脱酸素装置又は加熱脱気装置であることを特徴とするボイラ給水処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該アルカリ回収・供給装置が弱酸性カチオン交換樹脂塔、電気透折器又は活性炭電極脱塩装置であることを特徴とするボイラ給水処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、該アルカリ回収・供給装置から排出されたボイラブロー水を装置の入口側へ循環する手段を備えることを特徴とするボイラ給水処理装置。
【請求項６】
原水を処理してボイラに給水するボイラ給水の処理方法において、
逆浸透膜分離装置により原水中の硬度成分を除去する工程と、
脱酸素装置により原水中の溶存酸素を除去する工程と、
ボイラブロー水中のアルカリ成分を回収して逆浸透膜分離装置の透過水に供給する工程とを備えてなることを特徴とするボイラ給水の処理方法。
【請求項７】
請求項６において、逆浸透膜分離装置の透過水の全硬度成分濃度が０．５ｍｇ／Ｌ以下であり、脱酸素装置の脱酸素処理水の溶存酸素濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とするボイラ給水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボイラ給水処理装置及びボイラ給水の処理方法に係り、特に、スケール防止剤、防食剤、更にはボイラ給水処理のための装置の再生剤等の薬剤を必要とすることなく、ボイラへの給水を行えるボイラ給水処理装置及びボイラ給水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般産業用のボイラの給水系においては、ボイラのスケール障害及び腐食障害を防止するために、陽イオン交換樹脂を用いた軟化処理と、スケール防止剤（清缶剤）、防食剤としてのアルカリ剤及び脱酸素剤の薬剤処理が行われている。アルカリ剤は、シリカスケールの生成防止、腐食抑制に有効であり、また、脱酸素剤は、酸素に起因する腐食防止に有効である。清缶剤としては、リン酸系の薬剤と、非リン酸系の薬剤とがあるが、最近では、閉鎖性水域の富栄養化防止の観点から、非リン酸系の薬剤が主に使用されており、なかでも、ポリマー系の薬剤、具体的にはアクリル酸ポリマー系の薬剤が用いられている。このアクリル酸ポリマー系の薬剤はスケール生成抑制効果に優れるものの、水中の微量の硬度成分にしか有効でないことから、従来においては、軟水器による軟水処理も必要となっている。この軟水器では、陽イオン交換樹脂の再生用の食塩が必要となる。
【０００３】
また、発電ボイラーなどの高圧ボイラでも、ボイラ給水には、純水装置によるスケール成分の除去処理、アンモニアによる高ｐＨ処理、ヒドラジンによる脱酸素処理が行われており、ボイラ給水に直接添加されるアンモニア等の薬剤の他、苛性ソーダや塩酸等の純水装置の再生剤が必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来においては、ボイラのスケール障害や腐食障害を防止するために、ボイラ給水に直接添加するスケール防止剤や防食剤等の薬剤の他、水処理装置の再生剤としての薬剤が必要とされており、このため、薬剤の運搬、調製、貯留、補充等の手間を要する上に、作業環境の悪化、更には薬剤成分を含む排水の処理といった様々な問題があった。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点を解決し、ボイラ給水への添加薬剤やボイラ給水の処理装置の再生剤といった薬剤を使用することなく、ボイラのスケール障害及び腐食障害を防止することができるボイラ給水処理装置及びボイラ給水の処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のボイラ給水処理装置は、原水を処理してボイラに給水するボイラ給水装置において、原水中の硬度成分を除去する逆浸透膜分離装置と、原水中の溶存酸素を除去する脱酸素装置と、ボイラブロー水中のアルカリ成分を回収し、回収したアルカリ成分を該逆浸透膜分離装置の透過水に供給するアルカリ回収・供給装置とを備えてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明のボイラ給水の処理方法は、原水を処理してボイラに給水するボイラ給水の処理方法において、逆浸透膜分離装置により原水中の硬度成分を除去する工程と、脱酸素装置により原水中の溶存酸素を除去する工程と、ボイラブロー水中のアルカリ成分を回収して逆浸透膜分離装置の透過水に供給する工程とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、逆浸透（ＲＯ）膜分離装置において、ボイラ給水の硬度成分を十分に除去することにより、スケール障害を防止する。これにより、ポリマー系のスケール防止剤を不要とする。
【０００９】
また、脱酸素装置により溶存酸素（ＤＯ）を除去することで、酸素による腐食を防止する。これにより、脱酸素剤を不要とする。
【００１０】
更に、ボイラブロー水中のアルカリ成分を回収してボイラ給水に供給することでアルカリ剤の添加も不要となる。
【００１１】
即ち、ボイラに供給された水（缶水）は加熱され、蒸気を生産すると共に缶水は濃縮される。生産された蒸気は任意の用途に直接使用されたり、間接的に使用され、一部又は全部が復水として給水タンクに返送され、給水として循環使用される。缶水は所定の電気伝導度に維持されるように、一部はブロー水としてボイラから排出される。
【００１２】
通常、ボイラ缶水は、腐食抑制、シリカスケール抑制の目的でボイラ給水に添加されたアルカリ性に保持され、この調整ｐＨはボイラによって異なるが、通常、缶水ｐＨ９〜１２とされ、軟水給水の場合はｐＨ１１〜１２に調整されることが多い。
【００１３】
従って、このような缶水から一部ブローされるボイラブロー水も高ｐＨのアルカリ性であるので、本発明では、従来廃棄していたブロー水からアルカリ成分を回収して再度給水に添加する。
【００１４】
本発明で用いるＲＯ膜分離装置は再生剤不要であり、また、脱酸素装置としては、真空脱気装置、窒素脱気装置、脱脱気装置、触媒樹脂脱酸素装置、加熱脱気装置などがあるが、これらの脱酸素装置も、再生剤等の薬剤は不要である。
【００１５】
更に、アルカリ回収・供給装置としても、弱酸性カチオン交換樹脂塔、電気透折器、活性炭電極脱塩装置などを用いることができるが、これらの装置についても再生剤は不要であり、従って、後述のボイラの運転開始時のアルカリ剤以外は薬剤を全く必要とすることなく、ボイラ給水の処理を行える。
【００１６】
本発明においては、逆浸透膜分離装置の透過水の全硬度成分濃度が０．５ｍｇ／Ｌ以下となるように、また、脱酸素装置の脱酸素処理水のＤＯ濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以下となる処理を行うのが好ましい。
【００１７】
本発明において、脱酸素装置としては、真空脱気装置、窒素脱気装置、膜脱気装置、触媒樹脂脱酸素装置又は加熱脱気装置を用いることができ、また、アルカリ回収・供給装置としては、弱酸性カチオン交換樹脂塔、電気透折器又は活性炭電極脱塩装置を用いることができる。
【００１８】
このアルカリ回収・供給装置から排出されたボイラブロー水は装置の入口側へ循環することが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明のボイラ給水処理装置の実施の形態を示す系統図であり、図２，３，４は本発明に係るアルカリ回収・供給装置の実施の形態を示す系統図である。
【００２１】
図１のボイラ給水処理装置では、井水、水道水、工業用水等の原水は、まず、配管１１を経てポンプＰ１によりＲＯ膜分離装置１に導入され、含有される硬度成分が除去される。
【００２２】
ＲＯ膜分離装置１のＲＯ膜としては、原水中の硬度成分を除去できるものであれば良く、全塩類を除去するＲＯ膜であっても、硬度成分を主として除去するＲＯ膜であっても良い。また、原水水質によって、高脱塩率のＲＯ膜でも低脱塩率の膜、例えば、ルーズＲＯ膜、ナノフィルトレーション膜と呼ばれるＲＯ膜であっても良い。
【００２３】
また、膜の形式、材質、膜装置の形式は任意であり、ポリスルホン膜、芳香族ポリアミド膜、セルロース膜等の管型モジュール、平膜型モジュール、スパイラル型モジュール、中空糸型モジュール等を用いることができる。
【００２４】
ＲＯ膜分離装置１は、ボイラ５内でスケール化する硬度成分を除去するためのものであり、ボイラ５内のスケール障害を確実に防止するためには、ＲＯ膜分離装置１の透過水（ＲＯ透過水）の全硬度成分濃度を０．５ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましい。
【００２５】
ＲＯ膜分離装置１により、全硬度成分濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下のＲＯ透過水を得るためには、原水水質に応じて、適当な脱塩率のＲＯ膜を選択使用しても良いが、水質の変動にかかわらず、安定して全硬度成分濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下の透過水を得ることができることから、ＲＯ膜分離装置１の水回収率を制御して透過水側に透過する硬度成分濃度を調節するのが好ましい。
【００２６】
即ち、一般にＲＯ膜分離装置は水回収率８０％程度で運転される場合が多いが、この場合、透過水の全硬度成分濃度は１〜２ｍｇ／Ｌ程度である。このような全硬度成分濃度のボイラ給水ではボイラにスケール障害が発生する。しかし、ＲＯ膜分離装置の水回収率を低減することにより透過水の全硬度成分濃度を下げることができる。
【００２７】
ＲＯ膜分離装置１の水回収率を調整することにより、全硬度成分濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下の透過水を得るには、図１に示す如く、ＲＯ膜分離装置１の濃縮水排出配管１４に全硬度計、電気伝導度計等のセンサＳ１を設け、濃縮水の全硬度成分を検出し、演算器６において、濃縮水の全硬度成分濃度検出値と原水水質や組成から、透過水の全硬度成分濃度を算出し、この濃度が０．５ｍｇ／Ｌ以下となるように、図１に示す如く、原水側に戻す濃縮水量と排出する濃縮水量とを、濃縮水を原水側に戻す配管１３の弁Ｖ−１と、濃縮水排出配管１４の弁Ｖ−２の開度操作により調整して水回収率を調整するのが好ましい。このように高濃度の濃縮水の全硬度成分濃度を検出して透過水の全硬度成分濃度を算出する方が、希薄な透過水の全硬度成分濃度を検出するよりも、精度良く測定することができ、的確な制御を行える。
【００２８】
なお、ＲＯ膜分離装置１では、硬度成分をできるだけ多く除去することが好ましいが、Ｎａ＋，Ｋ＋などの１価のカチオンは完全に脱塩する必要はなく、僅かに透過水側にリークして透過水中に含有されていることが好ましい。このようにすることにより、後段のアルカリ回収・供給装置２でのボイラブロー水からのアルカリ成分の回収が十分でない場合に、透過水中にリークした１価のカチオンがＮａ＋等のアルカリ成分としてアルカリ回収・供給装置２で回収され、ボイラ給水へのアルカリ成分の補給に寄与するようになり、好ましい。
【００２９】
ＲＯ膜分離装置１の透過水はアルカリ回収・供給装置２を経て給水タンク３に送給されるが、図１の装置では、このＲＯ透過水の一部がアルカリ回収・供給装置２の弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ａに通水され、残部は直接給水タンク３に送給され、各々の流量を調整することにより、ボイラ給水のｐＨが所定のｐＨとなるように構成されている。
【００３０】
即ち、ＲＯ透過水の一部は弁Ｖ−４を備える配管１１、弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ａ及び配管１５，１６を経て給水タンク３に送給され、残部は弁Ｖ−３を備える配管１２及び配管１６を経て直接給水タンク３に送給される。配管１６にはｐＨセンサＳ２が設けられており、演算器７にて、ｐＨセンサＳ２のｐＨ測定値に基いて、弁Ｖ−３，Ｖ−４の開度を調整することにより、給水タンク３に送給されるボイラ給水のｐＨを所定のｐＨ値に維持している。
【００３１】
通常の場合、ボイラ給水のｐＨは９以上、特に１１〜１１．８となるように制御することで、アルカリによるシリカスケールの防止、腐食抑制効果を得ることができる。
【００３２】
図１の装置では、アルカリ回収・供給装置２として、弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ａ，２Ｂを用い、一方の弱酸性カチオン交換樹脂塔２ＡでＲＯ透過水を処理してＲＯ透過水にアルカリを供給し、他方の弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ｂでボイラ５からのボイラブロー水を処理してボイラブロー水からアルカリを回収し、このアルカリの供給を行う弱酸性カチオン交換樹脂塔とアルカリの回収を行う弱酸性カチオン交換樹脂塔とを交互に入れ換えることにより、再生剤を必要とすることなく、アルカリの回収・供給を行う。
【００３３】
以下に、このアルカリ回収・供給装置２について図２を参照して説明する。なお、図２（ａ），（ｂ）において、黒ぬりの弁は閉状態であることを示し、白ぬきの弁は開状態であることを示す。
【００３４】
弱酸性カチオン交換樹脂は、アルカリ性の水を通水するとアルカリ（Ｎａ＋，Ｋ＋等の陽イオン）を捕捉し、酸性水や中性水を通水すると、この捕捉しているアルカリを放出する。アルカリ回収・供給装置２は、この原理を利用するものであり、まず、図２（ａ）に示す如く、弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ６，Ｖ７開、弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ８閉として、ＲＯ透過水を弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ａ（以下「Ａ塔」と称す。）に通水し、ボイラブロー水を弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ｂ（以下「Ｂ塔」と称す。）に通水する。なお、通水開始時において、ＲＯ透過水を通水するＡ塔の弱酸性カチオン交換樹脂はＮａ形、ボイラブロー水を通水するＢ塔の弱酸性カチオン交換樹脂はＨ形としておく。
【００３５】
ＲＯ透過水は、Ａ塔のＮａ形弱酸性カチオン交換樹脂に接触すると、下記反応でＮａ＋イオンがＮａ形弱酸性カチオン交換樹脂から放出され、アルカリ水となる。
Ｒ−ＣＯＯＮａ＋Ｈ２Ｏ→Ｒ−ＣＯＯＨ＋ＮａＯＨ
Ｎａ＋イオンを放出した弱酸性カチオン交換樹脂はＨ形弱酸性カチオン交換樹脂となる。
【００３６】
一方、ボイラブロー水（このボイラブロー水はｐＨ１１以上のアルカリ水である。）はＢ塔のＨ形弱酸性カチオン交換樹脂に接触すると、下記反応でＮａ＋イオンが弱酸性カチオン交換樹脂に取り込まれる。
Ｒ−ＣＯＯＨ＋ＮａＯＨ→Ｒ−ＣＯＯＮａ＋Ｈ２Ｏ
Ｎａ＋イオンを取り込んだＨ形弱酸性カチオン交換樹脂はＮａ形弱酸性カチオン交換樹脂となる。
【００３７】
通水を継続することにより、Ａ塔はＮａ形弱酸性カチオン交換樹脂からＨ形弱酸性カチオン交換樹脂が多くなり、Ｂ塔はＨ形弱酸性カチオン交換樹脂からＮａ形が多くなり、Ａ塔ではＮａ＋イオンが放出されなくなり、Ｂ塔ではＮａ＋イオンの捕捉ができなくなるので、その前に、ＲＯ透過水とボイラブロー水の通水する塔を入れ替える。即ち、図２（ｂ）に示す如く、弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ８開、弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ６，Ｖ７閉として、ＲＯ透過水をＢ塔に、ボイラブロー水をＡ塔にそれぞれ通水する。これにより、ボイラブロー水からアルカリを回収してＮａ形となったＢ塔において、ＲＯ透過水にアルカリの供給が行われ、また、ＲＯ透過水にアルカリを供給することでＨ形となったＡ塔において、ボイラブロー水からのアルカリの回収を行える。
【００３８】
ＲＯ透過水を通水する塔と、ボイラブロー水を通水する塔との切り替えは、タイマー制御で行っても良く、また、各塔の流出水のｐＨを検出し、その検出値に基いて行っても良い。
【００３９】
このように、通水する弱酸性カチオン交換樹脂塔の切り替えを繰り返し行うと共に、アルカリ回収・供給装置２に通水するＲＯ透過水の水量を調節することにより、ｐＨ９以上のアルカリ性のボイラ給水を給水タンク３に安定に送給することができる。
【００４０】
給水タンク３内のボイラ給水は、配管１７よりポンプＰ２で抜き出され、配管２０よりボイラ５に送給されるが、図１の装置では、その一部が配管１８より脱酸素装置４に送給され、ＤＯが除去された後、配管１９より給水タンク３に戻される。
【００４１】
脱酸素装置４は、被処理水に含まれるＤＯを除去するためのものであり、脱酸素装置４でＤＯを除去することにより、ボイラ５内でのＤＯによる腐食を抑制する。ボイラ５内でのＤＯによる腐食を確実に抑制するためには、ボイラ給水のＤＯを０．１ｍｇ／Ｌ以下にすることが好ましい。
【００４２】
脱酸素装置４としては、任意の装置を用いることができ、例えば、次のような膜脱気装置、真空脱気装置、窒素脱気装置、触媒樹脂脱酸素装置、加熱脱気装置などの１種を単独で或いは２種以上を組み合わせて用いることができる。
(i)   真空脱気装置：内部を真空化（減圧）した脱気塔内に被処理水を噴霧して水中のＤＯを除去する装置
(ii)  窒素脱気装置：被処理水に窒素ガスを吹き込み、ＤＯを窒素ガス中に取り込んで除去する装置
(iii)   膜脱気装置：気体分離膜の一側に被処理水を供給し、他側の気相室を減圧して、水中のＤＯを気相室に移行させて除去する装置
(iv)  触媒樹脂脱酸素装置：パラジウムなどの触媒を担持させた樹脂に、水素ガスを供給しながら被処理水を接触させ、ＤＯを水素と反応させて除去する装置
(v)   加熱脱気装置：被処理水を加熱して気体溶解度を低下させてＤＯを除去する装置
このような脱酸素装置を用いることにより、亜硫酸塩、ヒドラジン、糖類などの化学薬品を成分とした脱酸素剤を使用することなく、ＤＯの除去を行える。
【００４３】
このような脱酸素装置はＲＯ膜分離装置の後段に設けるのが好ましいが、ＲＯ膜分離装置の前段であっても良い。ＲＯ膜分離装置の後段に設けることにより、原水中の汚染物質がＲＯ膜分離装置で除去された透過水が脱酸素装置に流入するため、脱酸素装置でのファウリングが防止され、好ましい。
【００４４】
図１の実施の形態では、脱酸素装置４を給水タンク３の循環ラインに設けているが、給水タンク３からボイラ５への給水配管１７，２０に設けても良く、この場合には、脱酸素処理水が空気と触れることによる酸素や炭酸ガスの再溶解が防止され、好ましい。
【００４５】
給水タンク３から配管１７，２０を経てボイラ５に送給されたボイラ給水は、ボイラ５で蒸気となり、配管２１を経て需要箇所に送給され、復水は配管２２より給水タンク３に戻される。
【００４６】
ボイラ５のボイラブロー水は配管２３よりアルカリ回収・供給装置２でアルカリが回収された後、配管２４で原水側に戻され、ボイラ給水として再利用される。
【００４７】
即ち、本発明のボイラ給水処理装置により、このようにアルカリ成分を回収した後のブロー水は、従来のように、給水処理のための薬剤を含まず、更にアルカリ成分も除去されているために、塩類や有機物を殆ど含まない清澄な水であるので、図示の如く、原水側に戻し、ボイラ給水の原水として回収再利用することが望ましい。このようなボイラブロー水の回収により、ボイラ給水処理のための薬品添加を必要としない効果と共に、排水量及び使用水量を著しく削減できるという効果も奏される。
【００４８】
なお、図１のボイラ給水処理装置には、アルカリ回収・供給装置として弱酸性カチオン交換樹脂塔を用いたものであるが、アルカリ回収・供給装置は弱酸性カチオン交換樹脂塔に限らず、電気透折器又は活性炭電極脱塩装置であっても良い。また、弱酸性カチオン交換樹脂塔、電気透折器、活性炭電極脱塩装置のうちの２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００４９】
図３はアルカリ回収・供給装置としての電気透折器８を示すものである。電気透折器８は、電解槽内に陰極８Ａを有する陰極室と陽極８Ｂを有する陽極室とがイオン交換膜（本実施例ではカチオン交換膜）８Ｃで仕切られたものであり、陽極室にアルカリ水を、陰極室に中性水を通水して両極８Ａ，８Ｂ間に電圧を印加すると、陰極室のアルカリ（Ｎａ＋イオン等の陽イオン）がカチオン交換膜８Ｃを透過して陰極室側へ移行する。この電気透折器８では、イオン交換膜としてカチオン交換膜を設けているため、陰極室側から陽極室側への陰イオンの透過はない。
【００５０】
従って、このような電気透折器８の陽極室側へアルカリ性のボイラブロー水を通水し、陰極室側へＲＯ透過水を通水することにより、ボイラブロー水中のアルカリを陰極室のＲＯ透過水側へ移行させることができ、ボイラブロー水からのアルカリの回収と、ＲＯ透過水への回収したアルカリの供給を行える。
【００５１】
なお、この電気透折器８に印加する電圧は、１．２Ｖ以上の直流電圧であることが好ましい。
【００５２】
図４は、アルカリ回収・供給装置としての活性炭電極脱塩装置９Ａ，９Ｂを示すものである。活性炭電極脱塩装置は、金属、黒鉛等の集電極に接した活性炭電極が電気絶縁性で透水性のセパレータを介して１対向い合って配置しているものであり、電極間に直流電圧を印加しながら、イオンを含む水を通水すると、水中の陽イオンは陰極側へ、陰イオンは陽極側へ吸着することで、水中のイオンが除去される。そして、このイオンの吸着が飽和に達する前に、両極を短絡させるか、逆接続することにより、吸着したイオンが脱離される。
【００５３】
本発明では、この原理を利用して、活性炭電極脱塩装置を２塔設置し、一方の活性炭電極脱塩装置に電極間を短絡又は逆接続した状態でＲＯ透過水を通水して、活性炭電極からアルカリを溶離させ、他方の活性炭電極脱塩装置に電極間に直流電圧を印加してボイラブロー水を通水してアルカリを吸着除去し、このアルカリの溶離と吸着除去を行う活性炭電極脱塩装置を切り替える。
【００５４】
即ち、図４に示す如く、２塔の活性炭電極脱塩装置９Ａ，９Ｂを並設する。この活性炭電極脱塩装置９Ａ，９Ｂは、アルカリ（陽イオン）のみの吸着、溶離を行うため、陽極９ｂ側には比表面積の小さい活性炭電極又は炭素電極のみとし、陰極９ａ側は通常の活性炭電極とし、これらの電極９ａ，９ｂが非導電性透水性セパレータ９ｓで仕切られている。
【００５５】
まず、活性炭電極脱塩装置９Ａに電極間を短絡又は逆接続した状態でＲＯ透過水を通水して、活性炭電極からアルカリを溶離させ、他方の活性炭電極脱塩装置９Ｂに電極間に０．５〜２Ｖ程度の直流電圧を印加してボイラブロー水を通水してアルカリを吸着除去する。なお、通水開始時においては、ＲＯ透過水を通水する活性炭電極脱塩装置９Ａの活性炭電極にアルカリを吸着させておく。
【００５６】
活性炭電極脱塩装置９Ａの活性炭電極からのアルカリの溶離がなくなり、また、活性炭電極脱塩装置９Ｂの活性炭電極へのアルカリの吸着が飽和に達する前に、両活性炭電極脱塩装置９Ａ，９Ｂの通水を切り替え、活性炭電極脱塩装置９Ｂに電極間を短絡又は逆接続した状態でＲＯ透過水を通水して、活性炭電極からアルカリを溶離させ、活性炭電極脱塩装置２Ａに電極間に０．５〜２Ｖ程度の直流電圧を印加してボイラブロー水を通水してアルカリを吸着除去する。以降、この切り替えを繰り返す。
【００５７】
このような通水の切り替えは、前述の図２に示す弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ａ，２Ｂの通水の切り替えと同様に弁の開閉操作で行うことができる。
【００５８】
これにより、ボイラブロー水のアルカリを回収して、ＲＯ透過水に供給することができる。
【００５９】
なお、このようなアルカリ回収・供給装置では、通常運転中はボイラブロー水から回収したアルカリをＲＯ透過水に供給することで、アルカリ薬剤を添加することなく、ボイラ給水のｐＨ調整を行える。ただし、ボイラ稼動初期においては、給水タンク３内のｐＨを所定値にするために、アルカリ薬剤が必要とされる。また、運転中において、ボイラブロー水からの回収アルカリが不足する場合においても、アルカリ薬剤を補給することとなる。また、ＲＯ透過水が通水される弱酸性カチオン交換樹脂塔や活性炭電極脱塩装置に予めアルカリを吸着させておくために薬剤が必要となる場合もあるが、ｐＨ調整した給水タンク３内のボイラ給水を通水して弱酸性カチオン交換樹脂塔をＮａ形にしたり、活性炭電極脱塩装置にアルカリを吸着させるようにしても良い。
【００６０】
図２〜４のアルカリ回収・供給装置では、ボイラブロー水から回収したアルカリを直接ＲＯ透過水に供給するが、このアルカリ水は、貯槽に一旦貯留して、必要量を任意の箇所に供給しても良い。
【００６１】
このようなアルカリ回収・供給装置によるボイラ給水へのアルカリの供給は、ＲＯ膜分離装置の出口からボイラに至る任意の箇所で行うことができるが、給水タンク３が大気と連通している場合、給水タンク３内の水がアルカリ性になると、大気中の炭酸ガスを吸収してしまい、アルカリ成分を消費する恐れがあることから、この場合には、給水タンク３の下流側でアルカリの供給を行うのが望ましい。
【００６２】
ただし、給水タンク３内のボイラ給水には、空気中の酸素が溶解するのを防止するために、通常、水面に遮蔽材が設けられ大気と遮断されており、この場合には炭酸ガスの溶解も防止されるため、図１に示す如く、給水タンク３の上流側でアルカリの供給を行ってもこのような問題を生じることはない。
【００６３】
【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。
【００６４】
なお、実施例及び比較例でボイラ給水の処理を行ったボイラは蒸発量１ｍ３／ｈｒ、最高圧力２ＭＰａの水管ボイラであり、ボイラブロー水量は０．０５ｍ３／ｈｒ、缶水ｐＨは１１となるようにした。
【００６５】
実施例１
図１に示す装置で全硬度成分濃度２５〜５０ｍｇ／Ｌに変動する水道水を原水として処理を行った。
用いた各装置の仕様は次の通りである。
＜ＲＯ膜分離装置＞
日東電工（株）製ＥＳ２０，４インチ
モジュール２４本
給水圧力０．８ＭＰａ
＜アルカリ回収・供給装置＞
三菱化学（株）製弱酸性カチオン交換樹脂「ダイアイオンＷＫ１１」を２５Ｌ充填した弱酸性カチオン交換樹脂塔
ＲＯ透過水を通水する弱酸性カチオン交換樹脂塔はＮａ形のものを充填し、ボイラブロー水を通水する弱酸性カチオン交換樹脂塔にはＨ形のものを通水した。
＜脱酸素装置＞
大日本印刷（株）製脱気膜ＳＥＰＡＲＥＬ  ＥＦ−０４０  φ１８０×６１５ｍｍ１本を用いて２ｍ３／Ｈｒで給水タンクに循環処理した。操作真空圧は２ｋＰａで運転した。
【００６６】
ＲＯ膜分離装置１では、濃縮水の全硬度成分濃度が１００ｍｇ／Ｌとなるように水回収率８０〜５０％で運転した。その結果、水回収率７０％の運転では、原水の全硬度が３０ｍｇ／Ｌ以下の時は処理水の全硬度が０．５ｍｇ／Ｌ以下であったが、３０ｍｇ／Ｌ以上の場合は０．５ｍｇ／Ｌ以上となった。原水硬度が５０ｍｇ／Ｌの時は約０．９ｍｇ／Ｌにもなったが、本実施例では水回収率を調整することにより、安定して全硬度成分濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下のＲＯ透過水を得た。
【００６７】
このＲＯ膜分離装置の透過水の一部はＮａ形弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ａに通水し、残部は直接給水し、給水タンク３に送給されるボイラ給水のｐＨが９となるように両通水量を制御した。また、ボイラブロー水はＨ形弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ｂに通水し、このＲＯ透過水とボイラブロー水の通水を弱酸性カチオン交換樹脂塔２Ａと２Ｂとで切り替え、この切り替えを繰り返し行った。
【００６８】
また、脱酸素装置では、給水タンクで２ｍ３／Ｈｒ循環通水することにより、給水タンク３内のＤＯ濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以下とした。
【００６９】
実施例２
実施例１において、アルカリ回収・供給装置として弱酸性カチオン交換樹脂塔の代りに下記仕様の電気透折器を用いたこと以外は同様にして処理を行った。
＜電気透折器＞
電極面積２ｄｍ２
カチオン交換膜はトクヤマ（株）製「ネオセプタＣＭ１」
この電気透折器の陽極室にボイラブロー水を０．０５ｍ３／ｈｒで通水すると共に、陰極室にＲＯ透過水を同流量で通水し、給水タンク３に送給されるボイラ給水のｐＨが９となるように、３〜５Ｖの範囲で電圧を調整して直流電圧を印加した。電流は１．５〜２Ａであった。
【００７０】
実施例３
実施例１において、アルカリ回収・供給装置として、下記仕様の活性炭電極脱塩装置を２塔用いたこと以外は同様にして処理を行った。
＜活性炭電極脱塩装置＞
クラレ製活性炭繊維クラアクティブＣＨ−２０（正極はＣＨ−１０）を２ｍ２、集電極として日本カーボン（株）製ニカフィルムＦＬ−４００（厚み０．４ｍｍ）、セパレータはポリプロピレン製不織布０．２ｍｍを用いて活性炭電極脱塩セルを組み立てた。
【００７１】
運転開始に当っては、ＲＯ透過水を通水する活性炭電極脱塩装置には、ＮａＯＨを予め負荷した。
【００７２】
一方の活性炭電極脱塩装置にＲＯ透過水を通水すると共に電極を短絡させ、他方の活性炭電極脱塩装置にボイラブロー水を通水すると共に直流電圧０．８〜１．２Ｖを印加し、このＲＯ透過水とボイラブロー水の通水を２塔の活性炭電極脱塩装置で切り替え、この切り替えを繰り返し行った。
【００７３】
実施例１と同様に通水量の制御で給水タンク３に送給されるボイラ給水のｐＨが９となるように調整した。
【００７４】
比較例１
実施例１において、アルカリ回収・供給装置と脱酸素装置を用いず、ＲＯ膜分離装置における水回収率を７０％の一定条件とし、薬剤として下記のものを添加したこと以外は同様にして処理を行った。
＜添加薬剤及び添加量＞
ポリマー（ポリアクリル酸ソーダ）系スケール防止剤：５〜５０ｍｇ／Ｌ
リン酸（ＰＯ４イオン）系スケール防止剤：１〜５０ｍｇ／Ｌ
アルカリ（苛性ソーダ）：４〜１０ｍｇ／Ｌ
脱酸素剤（亜硫酸ナトリウム）：７０〜９０ｍｇ／Ｌ
上記薬剤の添加によりボイラ給水のＣＯＤは１０〜１００ｍｇ／Ｌとなった。
【００７５】
上記実施例１〜３及び比較例１の処理で１ヶ月運転した後、ボイラを開缶してスケール付着量及び腐食量を調べたところ、いずれの場合も、
スケール付着量：０．０５ｍｇ／ｃｍ２／日
腐食量（孔食深さ）：０．０５〜１ｍｍ／年
と同等の結果が得られ、実施例１〜３では薬剤不使用で良好なスケール防止、腐食防止効果が得られたことが確認された。
【００７６】
また、実施例１〜３では、アルカリ回収後のボイラブロー水として
Ｐアルカリ：５ｍｇ／Ｌ以下
ＣＯＤ：２ｍｇ／Ｌ以下
の清浄度の高い水が得られ、この水は、ボイラ給水の原水として再使用することができたが、比較例１では、薬剤を添加したために、ボイラブロー水の水質は、
Ｐアルカリ：約４０〜１００ｍｇ／Ｌ
ＣＯＤ：約４００ｍｇ／Ｌ
であり、このようなボイラブロー水（０．０５ｍ３／ｈｒ）の中和のために２５％硫酸約１０〜２０ｍＬ／ｍｉｎが必要となった。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、リン酸、アルカリ剤、ポリマー等のスケール防止剤や脱酸素剤等のボイラ給水への添加薬剤やボイラ給水の処理装置の再生剤といった薬剤を使用することなく、ボイラのスケール障害及び腐食障害を防止することができる。
【００７８】
このため、薬剤の運搬、調製、貯留、補充等の手間が不要となる上に、作業環境の悪化、更には薬剤成分を含む排水の処理といった薬剤使用に起因する様々な問題が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボイラ給水処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明に係るアルカリ回収・供給装置の実施の形態を示す系統図である。
【図３】本発明に係るアルカリ回収・供給装置の実施の形態を示す系統図である。
【図４】本発明に係るアルカリ回収・供給装置の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  ＲＯ膜分離装置
２  アルカリ回収・供給装置
２Ａ，２Ｂ  弱酸性カチオン交換樹脂塔
３  給水タンク
４  脱酸素装置
５  ボイラ
６，７  演算器
８  電気透折器
９Ａ，９Ｂ  活性炭電極脱塩装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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