(57)【要約】【課題】シリカ成分とカルシウム成分とを少なくとも含む流入水に対して、安価な方法でシリカ系スケール及びカルシウム系スケールを抑制できるスケール抑制装置、これを使用した発電システム及びスケール抑制方法を提供する。【解決手段】流入水のカルシウム成分を捕捉する不溶性キレート部材１ａと、不溶性キレート部材を入れた容器１と、不溶性キレート部材に接触させた後の流入水にアルカリ性物質を添加して流入水のｐＨを７より高くするアルカリ性物質添加装置と、不溶性キレート部材に接触させる前の流入水に酸性物質を添加して流入水のｐＨを７未満にする酸性物質添加装置と、アルカリ性物質添加装置の作動と酸性物質添加装置の作動とを交互に切り替える制御装置１１を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ成分及びカルシウム成分を少なくとも含む流入水のスケール発生を抑制するスケール抑制装置において、
前記流入水の多価金属イオンを捕捉する不溶性キレート部材と、
前記不溶性キレート部材を入れた容器と、
前記不溶性キレート部材に接触させた後の前記流入水にアルカリ性物質を添加して前記流入水のｐＨを７より高くするアルカリ性物質添加装置と、
前記不溶性キレート部材に接触させる前の前記流入水に酸性物質を添加して前記流入水のｐＨを７未満にする酸性物質添加装置と、
前記アルカリ性物質添加装置の作動と前記酸性物質添加装置の作動とを交互に切り替える制御装置を備えるスケール抑制装置。
【請求項２】
前記制御装置は、予め設定された間隔で前記アルカリ性物質添加装置の作動と前記酸性物質添加装置の作動とを交互に切り替える請求項１に記載のスケール抑制装置。
【請求項３】
前記容器の下流にスケールの析出具合を検出するスケール検出装置を備え、
前記制御装置は、前記スケール検出装置の出力信号を記憶する記憶部と、
前記スケール検出装置が出力する信号に基づいて演算し、演算した結果の値が上限閾値を超えた場合、前記アルカリ性物質添加装置から前記酸性物質添加装置に動作を切り替え、演算した結果の値が下限閾値未満の場合、前記酸性物質添加装置から前記アルカリ性物質添加装置に動作を切り替える演算部とを備え、
前記制御装置は、前記酸性物質添加装置より先に前記アルカリ性物質添加装置を作動させる請求項１に記載のスケール抑制装置。
【請求項４】
前記容器の下流にスケールの析出具合を検出するスケール検出装置を備え、
前記制御装置は、前記スケール検出装置の出力信号を記憶する記憶部と、
前記スケール検出装置が出力する信号に基づいて演算し、演算した結果の値が上限閾値を超えた場合、前記酸性物質添加装置から前記アルカリ性物質添加装置に動作を切り替え、演算した結果の値が下限閾値未満の場合、前記アルカリ性物質添加装置から前記酸性物質添加装置に動作を切り替える演算部とを備え、
前記制御装置は、前記アルカリ性物質添加装置より先に前記酸性物質添加装置を作動させる請求項１に記載のスケール抑制装置。
【請求項５】
前記スケール検出装置は、スケール析出部と、前記スケール析出部の上流側の圧力を計測し前記制御装置へ信号を出力する上流側圧力計と、前記スケール析出部の下流側の圧力を計測し前記制御装置へ信号を出力する下流側圧力計とを備える請求項３または４に記載のスケール抑制装置。
【請求項６】
前記スケール検出装置は、前記流入水の流速を計測し前記演算部へ信号を出力する流量計を備え、
前記制御装置は、前記アルカリ性物質添加装置または前記酸性物質添加装置の作動開始時の前記流量計の流量からその後の前記流量計の流量を引いた値を演算する請求項３または４に記載のスケール抑制装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記アルカリ性物質添加装置の作動状態から前記酸性物質添加装置の作動状態へ切り替える時、および、前記酸性物質添加装置の作動状態から前記アルカリ性物質添加装置の作動状態へ切り替える時の少なくとも一方の時に、前記アルカリ性物質および前記酸性物質の添加を停止させる期間を設けている請求項１から６のいずれか一項に記載のスケール抑制装置。
【請求項８】
前記アルカリ性物質を添加した後の前記流入水を通すアルカリ性用排出配管と、
前記酸性物質を添加した後の前記流入水を通す酸性用排出配管と、
前記流入水の流路を前記アルカリ性用排出配管または前記酸性用排出配管に切り替える弁とを備え、
前記制御装置は、前記アルカリ性物質を添加中は、前記流入水の流路を前記アルカリ性用排出配管に接続し、前記酸性物質を添加中は前記流入水の流路を前記酸性用排出配管へ接続するように前記弁を制御する請求項１から７のいずれか一項に記載のスケール抑制装置。
【請求項９】
前記アルカリ性用排出配管がアルカリ性の井戸へ接続されており、前記酸性用排出配管が酸性の井戸へ接続されている請求項７に記載のスケール抑制装置。
【請求項１０】
アルカリ性物質の添加場所より下流の流入水のｐＨを計測するｐＨ計を備え、
前記アルカリ性物質添加装置および前記酸性物質添加装置のうち少なくともいずれか一方は、前記ｐＨ計の値がアルカリ性物質添加時の目標ｐＨおよび酸性物質添加時の目標ｐＨにそれぞれ近づくように制御される請求項１から９のいずれか一項に記載のスケール抑制装置。
【請求項１１】
地熱水で媒体を蒸発させる蒸発器と、
前記媒体で回転するタービンと、
前記タービンと連結されて前記タービンの回転力で発電する発電機と、
前記タービンから出た前記媒体を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器から出た前記媒体を前記蒸発器へ送る循環ポンプとを備え、
前記蒸発器を通過した後の前記地熱水を流入水にする請求項１から１０のいずれか一項に記載のスケール抑制装置を備えた地熱発電システム。
【請求項１２】
シリカ成分及びカルシウム成分を少なくとも含む流入水のスケール発生を抑制するスケール抑制方法において、
前記流入水の多価金属イオンを不溶性キレート部材に捕捉させた後の前記流入水にアルカリ性物質を添加して前記流入水のｐＨを７より高くする第１工程と、
前記不溶性キレート部材と接触する前の前記流入水に酸性物質を添加して前記流入水のｐＨを７未満にして前記不溶性キレート部材に接触させる第２工程とを備え、
前記第１工程と前記第２工程とを交互に切り替えるスケール抑制方法。
【請求項１３】
前記第１工程から前記第２工程へ切り替える時、および、前記第２工程から前記第１工程へ切り替える時の少なくとも一方の時に、前記アルカリ性物質および前記酸性物質の添加を停止させる期間を設けている請求項１２に記載のスケール抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケール抑制装置、その装置を用いた地熱発電システム及びスケール抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地熱発電システムは、生産井から噴出した蒸気又は熱水を用いて発電を行った後、温度が下がった熱水を還元井に戻している。生産井から噴出する高温の熱水は、井戸水や河川水よりもカルシウムや溶存シリカを多く含むため、炭酸カルシウムや非晶質シリカなどのスケールを析出しやすい。特に地上部や還元井では、熱水が地上部で温度降下することにより発生するシリカスケールを抑制することが課題である。
【０００３】
一般に、シリカスケールの抑制法として硫酸注入法が用いられている。硫酸注入法は、熱水のｐＨを下げることにより、シリカの重合速度を抑制し、スケール析出量を低下させている。しかし、硫酸注入法はあくまでシリカの重合速度を低下させるだけであるため、還元井内で十分に時間が経過した後にはシリカが析出すると予想されている。また、硫酸イオン濃度が上昇するため、硬石膏等のスケールが析出する可能性が高まる。また、酸によって配管等が腐食する問題点も存在する。
【０００４】
これらの課題を解決する方法として、熱水をアルカリ性にすることが挙げられる（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、非晶質シリカの溶解度は、アルカリ性になるほど高くなり、特にｐＨ８以上で急激に上昇する。そのため、高ｐＨ溶液中ではシリカスケールが発生し難くなる。さらにこの効果は、上述のシリカ重合速度を抑制する方法とは異なり、時間が経過してもシリカの析出量が増加しないので、還元井内でも持続する。さらに、生産井内でカルシウムやマグネシウムを捕捉するキレート剤を併用することで、生産井内における炭酸カルシウムや硬石膏、マグネシウム珪酸塩の析出を抑制する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献１には、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が再生水の流れる方向に沿って直列に配置され、前記イオン交換樹脂へ再生水を供給して、イオン交換樹脂を再生することが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】福田大輔、地熱技術，Ｖｏｌ．３４，Ｎｏｓ．１＆２（Ｓｅｒ．Ｎｏ７４）５１−５７，２００９
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２６０６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１に開示された方法は、キレート剤を生産井内に注入し、アルカリ剤を地上部において注入している。しかしながら十分な量のキレート剤がカルシウムイオンを捕捉することで、カルシウムシリケート水和物（以下、ＣＳＨとして略記する）の生成を防止することが可能となるが、多量のキレート剤を注入することが必要となる。一般的にキレート剤は高価な薬剤であるため経済的ではないという課題がある。
【０００９】
特許文献１のように、キレート剤を使用せず金属イオンを捕捉する方法として、イオン交換樹脂を用いて金属イオンを捕捉する方法が知られている。しかし、イオン交換樹脂は、1価のイオン(ナトリウムイオン等)を優先的に捕捉してしまうため、２価のイオン(カルシウムイオン等)を捕捉し難いという課題がある。そのため、２価のイオンを含むスケールの生成を抑制するには適していないという課題があった。
【００１０】
本発明は、シリカ成分及びカルシウム成分を少なくとも含む流入水に対して、安価な方法でシリカ系スケール及びカルシウム系スケールを抑制できるスケール抑制装置、これを使用した発電システム及びスケール抑制方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の実施態様は、シリカ成分及びカルシウム成分を少なくとも含む流入水のスケール発生を抑制するスケール抑制装置において、前記流入水の多価金属イオンを捕捉する不溶性キレート部材と、前記不溶性キレート部材を入れた容器と、前記不溶性キレート部材に接触させた後の前記流入水にアルカリ性物質を添加して前記流入水のｐＨを７より高くするアルカリ性物質添加装置と、前記不溶性キレート部材に接触させる前の前記流入水に酸性物質を添加して前記流入水のｐＨを７未満にする酸性物質添加装置と、前記アルカリ性物質添加装置の作動と前記酸性物質添加装置の作動とを交互に切り替える制御装置を備える。
【００１２】
図１４に流入水をアルカリ性にした場合（第１工程）および酸性にした場合（第２工程）における析出物と溶解物の関係を示した。流入水をアルカリ性にした場合（第１工程）、多価金属イオンと反応して析出する化合物（例えばＣＳＨ）が析出し、非晶質シリカが溶解する。流入水を酸性にした場合（第２工程）、非晶質シリカが析出し、多価金属イオンと反応して析出する化合物（例えばＣＳＨ）が溶解する。
【００１３】
アルカリ性物質添加装置を動作させているときには、アルカリ性物質が流入水に添加される場所より上流側で不溶性キレート部材によって流入水中の多価金属イオンが除去されて、多価金属イオンと反応して析出する化合物の生成を抑制できる。しかし、不溶性キレート部材の捕捉容量を超えて不溶性キレート部材に流入水を通過させると、多価金属イオンを十分に除去できなくなる。そうなると、補足されなかった多価金属イオンとシリカ成分が反応して徐々にスケールを発生する。特に、カルシウムイオンは、シリカ成分と反応しＣＳＨを生成する。アルカリ性物質添加装置を動作させているときには、酸性物質添加装置を動作させている際に生成した非晶質シリカを溶解できる。多価金属イオンとしては、カルシウムイオンや鉄イオンやアルミニウムイオンが挙げられる。不溶性キレート部材としては、キレート能力のある樹脂や、キレート能力のある繊維や、不溶性の担体にキレート能力のある分子を結合させた材料を使用できる。例えば、キレート能力のある繊維として、キレスト株式会社製のキレストファイバー（登録商標）を用いることができる。
【００１４】
一方、酸性物質添加装置を動作させているときには、流入水中のシリカ成分が徐々に非晶質シリカとして析出する。なお、酸性の条件では、中性の条件に比べて非晶質シリカの生成速度を遅くできる。酸性物質添加装置を動作させているときには、多価金属イオンと反応して析出した化合物は、酸によって溶解する。そして、多価金属イオンを捕捉した不溶性キレート部材は、捕捉していた多価金属イオンを放出する。これにより、不溶性キレート部材は多価金属イオン捕捉能力を回復する。不溶性キレート部材を使用することで、キレート剤を流入水に添加する方法よりも経済的な運転ができ、かつ、不溶性キレート部材の上流側に酸性物質を添加することと、不溶性キレート部材の下流側にアルカリ性物質を添加することを交互に繰り返すことで、非晶質シリカと、多価金属イオンと反応して析出する化合物（例えばＣＳＨ）とを交互に溶解することが可能となる。
【００１５】
また、前記制御装置は、予め設定された間隔で前記アルカリ性物質添加装置の作動と前記酸性物質添加装置の作動とを交互に切り替えることとしてもよい。
このような構成によれば、制御装置のタイマー機能によって予め設定された間隔で自動的に切り替え運転できる。
【００１６】
また、上記スケール抑制装置において、前記容器の下流にスケールの析出具合を検出するスケール検出装置を備え、前記制御装置は、前記スケール検出装置の出力信号を記憶する記憶部と、前記スケール検出装置が出力する信号に基づいて演算し、演算した結果の値が上限閾値を超えた場合、前記アルカリ性物質添加装置から前記酸性物質添加装置に動作を切り替え、演算した結果の値が下限閾値未満の場合、前記酸性物質添加装置から前記アルカリ性物質添加装置に動作を切り替える演算部とを備え、前記制御装置は、前記酸性物質添加装置より先に前記アルカリ性物質添加装置を作動させることとしてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、スケール検出装置の出力値に応じて、アルカリ性物質の添加時期および酸性物質の添加時期を自動で決定することが可能となる。
酸性物質添加装置より先にアルカリ性物質添加装置を作動させた場合のスケール検出装置の出力値の経時変化を図１２に示す。図１２では、アルカリ性物質添加装置を作動中（第１工程）に、流入水中のシリカ成分と多価金属イオンとが反応して徐々に固形の化合物が生成される。そうすると、スケール検出装置の出力値が徐々に上昇する。これと同時に、流入水がアルカリ性にされることで、非晶質シリカが溶解される。
【００１８】
固形の化合物の量に対応するスケール検出装置の出力値が上限閾値を超えたことをトリガーとして、アルカリ性物質添加装置を停止させる。そして、酸性物質添加装置を作動させる（第２工程）。流入水が酸性にされることで、多価金属イオンと反応して析出した前記固形の化合物が溶解され、スケール検出装置の出力値が減少する。これと同時に、多価金属イオンを捕捉した不溶性キレート部材は、捕捉していた多価金属イオンを放出する。これにより、不溶性キレート部材は多価金属イオン捕捉能力を回復する。
【００１９】
次に、スケール検出装置の前記出力値が下限閾値未満になったことをトリガーとして、酸性物質添加装置を停止して、アルカリ性物質添加装置を作動させる（第１工程）。
このようにして、制御装置が、アルカリ性物質添加装置と酸性物質添加装置の作動を自動で交互に切り替えることができ、不溶性キレート部材の多価金属イオン捕捉能力を自動で回復することができる。
【００２０】
また、上記スケール抑制装置において、前記容器の下流にスケールの析出具合を検出するスケール検出装置を備え、前記制御装置は、前記スケール検出装置の出力信号を記憶する記憶部と、前記スケール検出装置が出力する信号に基づいて演算し、演算した結果の値が上限閾値を超えた場合、前記酸性物質添加装置から前記アルカリ性物質添加装置に動作を切り替え、演算した結果の値が下限閾値未満の場合、前記アルカリ性物質添加装置から前記酸性物質添加装置に動作を切り替える演算部とを備え、前記制御装置は、前記アルカリ性物質添加装置より先に前記酸性物質添加装置を作動させることとしてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、スケール検出装置の出力値に応じて、アルカリ性物質の添加時期および酸性物質の添加時期を自動で決定することが可能となる。
別の動作として、アルカリ性物質添加装置より先に酸性物質添加装置を作動させた場合のスケール検出装置の出力値の経時変化を図１３に示す。図１３では、酸性物質添加装置を作動中（第２工程）に、流入水中のシリカ成分同士が徐々に反応して非晶質シリカが生成される。そうすると、スケール検出装置の出力値が徐々に上昇する。これと同時に、流入水が酸性にされることで、多価金属イオンと反応して析出した固形の化合物が溶解される。また、多価金属イオンを捕捉した不溶性キレート部材は、捕捉していた多価金属イオンを放出する。これにより、不溶性キレート部材は多価金属イオン捕捉能力を回復する。
【００２２】
非晶質シリカの生成量に対応するスケール検出装置の出力値が、上限閾値を超えたことをトリガーとして、酸性物質添加装置を停止させる。そして、アルカリ性物質添加装置を作動させる（第１工程）流入水がアルカリ性にされることで、非晶質シリカが溶解され、スケール検出装置の出力値が減少する。これと同時に、不溶性キレート部材は、流入水中の多価金属イオンを捕捉する。これにより、不溶性キレート部材は、流入水中のシリカ成分と多価金属イオンとが反応して固形の化合物が生成されることを抑制する。
【００２３】
次に、スケール検出装置の前記出力値が下限閾値未満になったことをトリガーとして、アルカリ性物質添加装置を停止して、酸性物質添加装置を作動させる（第２工程）。
このようにして、制御装置が、酸性物質添加装置とアルカリ性物質添加装置の作動を自動で交互に切り替えることができ、不溶性キレート部材の多価金属イオン捕捉能力を自動で回復することができる。
【００２４】
一般に、アルカリ性物質は酸性物質よりも高価である。アルカリ性物質添加装置より先に酸性物質添加装置を作動させた場合、アルカリ性物質より安価な酸性物質を使用する期間が長くなるので、アルカリ性物質の使用量が抑えられ、経済的な運転ができる。
【００２５】
また、上記スケール抑制装置において、前記スケール検出装置は、スケール析出部と、前記スケール析出部の上流側の圧力を計測し前記制御装置へ信号を出力する上流側圧力計と、前記スケール析出部の下流側の圧力を計測し前記制御装置へ信号を出力する下流側圧力計とを備えることとしてもよい。この構成の変形例として、前記上流側圧力計と前記下流側圧力計とを設置する代わりに、前記スケール析出部前後の圧力差を求める差圧計を用い、差圧計から出力される圧力差信号を制御装置に入力することも本発明の範疇に含まれる。
【００２６】
このような構成によれば、制御装置は、スケール析出部の前後の圧力計の出力値から圧力差を演算し、圧力差が上限閾値を超えた場合または圧力差が下限閾値未満の場合、前記アルカリ性物質添加装置と前記酸性物質添加装置の作動を切り替える。したがって、スケール析出部のスケールの付着量に応じて変化する前記圧力差に応じて、自動で流路を切換え、不溶性キレート部材を再生することができる。
【００２７】
また、上記スケール抑制装置において、前記スケール検出装置は、前記流入水の流速を計測し前記演算部へ信号を出力する流量計を備え、前記制御装置は、前記アルカリ性物質添加装置または前記酸性物質添加装置の作動開始時の前記流量計の流量からその後の前記流量計の流量を引いた値を演算することとしてもよい。
【００２８】
このような構成によれば、制御装置は、前記アルカリ性物質添加装置または前記酸性物質添加装置の作動開始時の前記流量計の流量からその後の前記流量計の流量を引いた値を演算し、前記流量差が上限閾値を超えた場合または前記流量差が下限閾値未満の場合、前記アルカリ性物質添加装置と前記酸性物質添加装置の作動を切り替える。したがって、スケール析出部のスケールの付着量に応じて変化する前記流量差に応じて、自動で流路を切換え、不溶性キレート部材を再生することができる。
【００２９】
また、上記スケール抑制装置において、前記制御装置は、前記アルカリ性物質添加装置の作動状態から前記酸性物質添加装置の作動状態へ切り替える時、および、前記酸性物質添加装置の作動状態から前記アルカリ性物質添加装置の作動状態へ切り替える時の少なくとも一方の時に、前記アルカリ性物質および前記酸性物質の添加を停止させる期間を設けることとしてもよい。
酸性物質を添加されて酸性にされた流入水中では、金属がイオン化される。この流入水がアルカリ側にｐＨが変化すると、イオン化していた金属が水酸化物になることでスケールを凝集させる効果が高まり、非晶質シリカの生成速度が速くなる。アルカリ性物質および酸性物質の添加を停止させる期間を設けることで、酸性物質が添加された流入水とアルカリ性物質が添加された流入水の混合が起こらず、前記酸性物質を添加する第２工程から前記アルカリ性物質を添加する第１工程に動作を切り替える時の非晶質シリカの生成を抑制できる。また、アルカリ性物質貯留タンクから供給されるアルカリ性物質と、酸性物質貯留タンクから供給される酸性物質とが直接混合して析出物が生じたり、中和熱が生じたりすることを抑制できる。
【００３０】
また、上記スケール抑制装置において、前記アルカリ性物質を添加した後の前記流入水を通すアルカリ性用排出配管と、前記酸性物質を添加した後の前記流入水を通す酸性用排出配管と、前記流入水の流路を前記アルカリ性用排出配管または前記酸性用排出配管に切り替える弁とを備え、前記制御装置は、前記アルカリ性物質を添加中は、前記流入水の流路を前記アルカリ性用排出配管に接続し、前記酸性物質を添加中は前記流入水の流路を前記酸性用排出配管へ接続するように前記弁を制御することとしてもよい。
【００３１】
このような構成によれば、アルカリ性の水と酸性の水を分離して排出できる。
また、上記スケール抑制装置において、前記アルカリ性用排出配管がアルカリ性の井戸へ接続されており、前記酸性用排出配管が酸性の井戸へ接続されることとしてもよい。
【００３２】
このような構成によれば、アルカリ性運転時の排出水と酸性運転時の排出水とを１つの排出先に排出するのではなく、別々の排出先に排出することができるので、排出先でアルカリ性の水と酸性の水が混合されて中性になることを防止できるため、スケールの生成が抑制され排出先のメンテナンス頻度を低減できる。
【００３３】
また、上記スケール抑制装置において、アルカリ性物質の添加場所より下流の流入水のｐＨを計測するｐＨ計を備え、前記アルカリ性物質添加装置および前記酸性物質添加装置のうち少なくともいずれか一方は、前記ｐＨ計の値がアルカリ性物質添加時の目標ｐＨおよび酸性物質添加時の目標ｐＨにそれぞれ近づくように制御されることとしてもよい。
【００３４】
このような構成によれば、過剰に一定量を添加する場合に比べて、アルカリ性物質または酸性物質の添加量を抑制でき、コストを低減できる。
また、地熱水で媒体を蒸発させる蒸発器と、前記媒体で回転するタービンと、前記タービンと連結されて前記タービンの回転力で発電する発電機と、前記タービンから出た前記媒体を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から出た前記媒体を前記蒸発器へ送る循環ポンプとを備え、前記蒸発器を通過した後の前記地熱水を流入水にする上記スケール抑制装置を備えた地熱発電システムとしてもよい。
【００３５】
このような構成によれば、地上配管や還元井内に付着する非晶質シリカおよびＣＳＨの生成を抑制できるので、地上配管や還元井のメンテナンス頻度を低減できる。
また、本発明のスケール抑制方法は、シリカ成分及びカルシウム成分を少なくとも含む流入水のスケール発生を抑制するスケール抑制方法において、前記流入水の多価金属イオンを不溶性キレート部材に捕捉させた後の前記流入水にアルカリ性物質を添加して前記流入水のｐＨを７より高くする第１工程と、前記不溶性キレート部材と接触する前の前記流入水に酸性物質を添加して前記流入水のｐＨを７未満にして前記不溶性キレート部材に接触させる第２工程とを備え、前記第１工程と前記第２工程とを交互に切り替える。
【００３６】
このような構成によれば、流入水から多価金属イオンを捕捉する第１工程では、前記多価金属イオンを不溶性キレート部材に捕捉させることで多価金属イオンと化合物を形成するスケール（例えば、ＣＳＨ）の生成を抑制し、さらに、不溶性キレート部材と接触後の前記流入水にアルカリ性物質を添加することで、非晶質シリカの溶解度も高められるので非晶質シリカの生成も抑制できる。第１工程中では、不溶性キレート部材の多価金属イオンを捕捉する能力が弱くなってくると徐々にＣＳＨが析出するが、非晶質シリカを溶解することができる。
【００３７】
一方、下記に示す第２工程中では、非晶質シリカが徐々に析出するが、ＣＳＨを溶解することができる。第２工程では、多価金属イオンを捕捉する不溶性キレート部材から多価金属イオンを脱離させることで不溶性キレート部材の多価金属イオンの捕捉能力を回復できる。さらに、流入水が酸性になることでシリカ重合反応速度を低下でき、非晶質シリカの生成を抑制できる。そして、前記流入水に酸性物質を添加することで、ＣＳＨの溶解度も高められるのでＣＳＨの生成も抑制できる。さらに、不溶性キレート部材を使用することで、キレート剤を流入水に添加するよりコストを低減できる。
【００３８】
上記スケール抑制方法において、前記第１工程から前記第２工程へ切り替える時、および、前記第２工程から前記第１工程へ切り替える時の少なくとも一方の時に、前記アルカリ性物質および前記酸性物質の添加を停止させる期間を設けることとしてもよい。
【００３９】
酸性物質が添加された流入水中では、金属がイオン化される。この流入水が急激にアルカリ側にｐＨが変化すると、イオン化していた金属が水酸化物になることでスケールを凝集させる効果が高まり、シリカ重合反応速度が速くなり易い。アルカリ性物質および酸性物質の添加を停止させる期間を設けることで、酸性物質が添加された流入水とアルカリ性物質が添加された流入水の混合が起こらず、前記酸性物質を添加する第２工程から前記アルカリ性物質を添加する第１工程に動作を切り替える時の非晶質シリカの生成を抑制できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、シリカ成分とカルシウム成分とを少なくとも含む流入水に対して、キレート剤を添加するより安価な方法でシリカ系スケール及びカルシウム系スケールを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る概略構成図（アルカリ添加時）
【図２】本発明の第１の実施例に係る概略構成図（酸添加時）
【図３】本発明の第２の実施例に係る概略構成図（アルカリ添加時）
【図４】本発明の第２の実施例に係る概略構成図（酸添加時）
【図５】本発明の第３の実施例に係る概略構成図（アルカリ添加時）
【図６】本発明の第３の実施例に係る概略構成図（酸添加時）
【図７】本発明の第４の実施例に係る概略構成図（アルカリ添加時）
【図８】本発明の第４の実施例に係る概略構成図（酸添加時）
【図９】本発明の第５の実施例に係る概略構成図
【図１０】本発明の第６の実施例に係る概略構成図
【図１１】本発明の各実施例に係るフロー図
【図１２】本発明の実施例に係るスケール検出装置の出力値の経時変化（第１工程を先行）
【図１３】本発明の実施例に係るスケール検出装置の出力値の経時変化（第２工程を先行）
【図１４】流入水をアルカリ性にした場合（第１工程）および酸性にした場合（第２工程）における析出物と溶解物の関係を示した図
【図１５】本発明の第７の実施例に係る概略構成図
【図１６】本発明の第８の実施例に係る概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照しながら本発明に係るスケール抑制方法の実施形態を説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できる。
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例に係る概略構成図である。本発明の第１の実施例のスケール抑制装置は、シリカ成分とカルシウム成分とを少なくとも含む流入水のスケール発生を抑制する装置であり、流入水の多価金属イオンを捕捉する不溶性キレート部材１ａと、前記不溶性キレート部材１ａを入れた容器１と、前記不溶性キレート部材１ａに接触させた後の前記流入水にアルカリ性物質を添加して前記流入水のｐＨを７より高くするアルカリ性物質添加装置５０ａと、前記不溶性キレート部材に接触させる前の前記流入水に酸性物質を添加して前記流入水のｐＨを７未満にする酸性物質添加装置４０ａと、前記アルカリ性物質添加装置５０ａの作動と前記酸性物質添加装置４０ａの作動とを交互に切り替える制御装置１１ａを備えている。流入水入口１２から取り込まれた流入水は、配管Ｌ２を通って容器１に流入する。容器１に入れられた不溶性キレート部材１ａの例としては、キレスト株式会社製のキレストファイバー（登録商標）を用いることができる。配管Ｌ２の途中には、弁３が設置されている。配管Ｌ３は、容器１と還元井１３を接続している。配管Ｌ３の途中には、弁４が設置されており、容器１と弁４の間の配管Ｌ３には、配管Ｌ５が接続されている。配管Ｌ５の他端にはポンプ８が設置されている。配管Ｌ６は、ポンプ８とアルカリ性物質貯留タンク６を接続している。配管Ｌ６の途中には、弁７が設けられている。配管Ｌ７の一端は、配管Ｌ６のポンプ８と弁７の間の部分に接続しており、配管Ｌ７の他端は、酸性物質貯留タンク９に接続している。配管Ｌ７の途中には、弁１０が設置されている。アルカリ性物質貯留タンク６には、アルカリ性物質が貯留されている。酸性物質貯留タンク９には、酸性物質が貯留されている。上記アルカリ性物質添加装置５０ａは、配管Ｌ５、ポンプ８、配管Ｌ６、アルカリ性物質貯留タンク６、弁７から構成される部分に相当する。上記酸性物質添加装置４０ａは、アルカリ性物質添加装置５０ａの配管Ｌ５とポンプ８を共用しており、これらと、配管Ｌ７、酸性物質貯留タンク９、弁１０から構成される部分に相当する。配管Ｌ１の一端は、配管Ｌ２の流入水入口１２と弁３の間の部分に接続している。配管Ｌ１の他端は、配管Ｌ３の容器１と弁４の間の部分に接続している。配管Ｌ１の途中には、弁２が設置されている。配管Ｌ４の一端は、配管Ｌ２の弁３と容器１の間の部分に接続している。配管Ｌ４の他端は、配管Ｌ３の弁４と還元井１３の間の部分に接続している。配管Ｌ４の途中には、弁５が設置されている。配管Ｌ３と配管Ｌ４が合流した場所より下流側にｐＨ計２６を備えている。制御装置１１ａは、弁２、弁３、弁４、弁５、弁７、弁１０およびポンプ８と制御線で接続されており、これらを制御する。ｐＨ計２６の出力信号は、制御装置１１ａに取り込まれる。さらに、アルカリ性物質の添加場所より下流の流入水のｐＨを計測するｐＨ計２６を備え、アルカリ性物質添加装置５０ａおよび酸性物質添加装置４０ａのうち少なくともいずれか一方は、ｐＨ計２６の値がアルカリ性物質添加時の目標ｐＨおよび酸性物質添加時の目標ｐＨにそれぞれ近づくように制御される。
【００４３】
次に、本発明の各実施例の主な動作について概略を説明する。動作フローを図１１に示す。本発明の上記スケール抑制装置のスケール抑制方法は、多価金属イオンを不溶性キレート部材１ａに捕捉させた後の流入水にアルカリ性物質を添加して流入水のｐＨを７より高くする第１工程（Ｓ２）と、不溶性キレート部材１ａと接触する前の流入水に酸性物質を添加して流入水のｐＨを７未満にして不溶性キレート部材１ａに接触させる第２工程（Ｓ３）とを備え、第１工程と第２工程とを交互に切り替える（Ｓ１）ことに特徴がある。この切り替えに関して、図１２、図１３に示すように、第１工程を先に実行する方法と、第２工程を先に実行する方法がある。また、第１工程から第２工程へ切り替える時、および、第２工程から第１工程へ切り替える時の少なくとも一方の時に、アルカリ性物質および酸性物質の添加を停止させる期間を設けることにしてもよい。
【００４４】
第１工程と第２工程を切り替えるタイミングは、流入水の流量とカルシウム濃度に対する不溶性キレート部材１ａの量を考慮して、不溶性キレート部材１ａの多価金属イオンの捕捉能力の許容範囲を超える場合に第１工程と第２工程と切り替えることが望ましい。
【００４５】
簡易的な動作としては、予め不溶性キレート部材１ａの多価金属イオンの捕捉能力が許容範囲を超えるまでの時間と、不溶性キレート部材１ａが多価金属イオンの捕捉能力を回復するのに要する時間を実験で予測しておき、それら時間より短い時間を第１工程から第２工程へ切り替える時間および第２工程から第１工程へ切り替える時間としてもよい。すなわち、制御装置１１ａが、予め設定された間隔で前記アルカリ性物質添加装置の作動と前記酸性物質添加装置の作動とを交互に切り替えることにしてもよい。
【００４６】
後述する各実施例のスケール抑制装置においても、上記のような様々なスケール抑制方法を実行できる。
次に、図１、図２を用いて、第１の実施例における動作の一例をより詳細に説明する。太線の矢印は、水や薬液の流れを表している。図１は、アルカリ添加時の液体の流れを表しており、図２は、酸添加時の液体の流れを表している。まず、弁３、弁４および弁７を開け、弁２、弁５および弁１０を閉じ、ポンプ８を作動させながら、流入水を流入水入口１２から配管Ｌ２、容器１、配管Ｌ３を経由して還元井１３へ通水させる。この際、流入水の多価金属イオンを不溶性キレート部材１ａに捕捉させ、その後、ポンプ８を作動させて容器１より下流の流入水にアルカリ性物質を添加して流入水のｐＨを７より高くしている（図１参照。第１工程）。
【００４７】
不溶性キレート部材１ａの多価金属イオンの捕捉能力が低下してきたら、弁２、弁５および弁１０を開け、弁３、弁４および弁７を閉じ、ポンプ８を作動させながら、流入水を流入水入口１２から配管Ｌ１、容器１、配管Ｌ４を経由して還元井１３へ通水させる。この際、ポンプ８を作動させて不溶性キレート部材１ａと接触する前の流入水に酸性物質を添加して流入水のｐＨを７未満にして不溶性キレート部材１ａに接触させている。そうすると、不溶性キレート部材１ａから多価金属イオンが放出され、不溶性キレート部材１ａの多価金属イオンの捕捉能力が回復する（図２参照。第２工程）。
【００４８】
図１４に流入水をアルカリ性にした場合（第１工程）および酸性にした場合（第２工程）における析出物と溶解物の対応関係を図示した。流入水をアルカリ性にした場合（第１工程）、多価金属イオンと反応して析出する化合物（例えばＣＳＨ）が析出し、非晶質シリカが溶解する。流入水を酸性にした場合（第２工程）、非晶質シリカが析出し、多価金属イオンと反応して析出する化合物（例えばＣＳＨ）が溶解する。
【００４９】
ｐＨ計２６の値がアルカリ性物質添加時の目標ｐＨおよび酸性物質添加時の目標ｐＨにそれぞれ近づくようにポンプ８が流量制御されるので、過剰に一定量を添加する場合に比べて、アルカリ性物質または酸性物質の添加量を抑制でき、コストを低減できる。
（第２の実施例）
次に、第１工程および第２工程を切り替える点において別の機構を備える第２の実施例を、図３、図４を用いて説明する。太線の矢印は、水や薬液の流れを表している。図３は、アルカリ添加時の液体の流れを表しており、図４は、酸添加時の液体の流れを表している。第１の実施例（図１および図２）と、第２の実施例（図３および図４）との主な相違点は、容器１の下流にスケールの析出具合を検出するスケール検出装置６０が付加されている点と、制御装置の制御方法が違う点である。
【００５０】
スケール検出装置６０は、スケール析出部１６と、前記スケール析出部１６の上流側の圧力を計測し制御装置１１ｂへ信号を出力する上流側圧力計１７と、前記スケール析出部１６の下流側の圧力を計測し前記制御装置１１ｂへ信号を出力する下流側圧力計１８とを備える。配管Ｌ８、容器１の一端とスケール析出部１６を接続しており、配管Ｌ９は、容器１の他端と前記配管Ｌ８の弁４の下流に接続している。配管Ｌ１０は、スケール析出部１６と還元井１３とを接続している。
【００５１】
制御装置１１ｂは、スケール検出装置６０の出力信号を記憶する記憶部２５と、スケール検出装置６０が出力する信号に基づいて差圧を演算し、演算した結果の値（差圧）が上限閾値を超えた場合、前記アルカリ性物質添加装置から前記酸性物質添加装置に動作を切り替え、上記演算した結果の値（差圧）が下限閾値未満の場合、酸性物質添加装置からアルカリ性物質添加装置に動作を切り替える演算部２４を備えている。前記差圧は、上流側圧力計１７の値から下流側圧力計１８の値を引いて算出する。
【００５２】
図１２に本装置を運転したときのスケール検出装置の出力値の経時変化を示した。第１工程が進むと徐々にスケール検出装置６０の出力値（差圧）が増加する。スケール検出装置の出力値（差圧）が上記上限閾値を超えると、第１工程から第２工程に切り替えられる。第２工程で不溶性キレート部材１ａがｐＨ７未満の流入水にさらされて、不溶性キレート部材１ａから多価金属イオンが放出される。第２工程では、スケール析出部１６に析出したスケールも溶解されるので、スケール検出装置６０の出力値（差圧）が減少する。スケール検出装置の出力値（差圧）が下限閾値未満になると第２工程から第１工程に切り替えられる。以下、上記のように第１工程と第２工程との切り替えが繰り返される。
【００５３】
また、上記の各スケール抑制装置において、前記第１工程から前記第２工程へ切り替える時、および、前記第２工程から前記第１工程へ切り替える時の少なくとも一方の時に、前記アルカリ性物質および前記酸性物質の添加を停止させる期間を設けるように制御してもよい。
【００５４】
別の形態のスケール検出装置としては、図３のスケール検出装置６０の代わりに、後述する図１０のスケール検出装置６１のように、流入水の流速を計測し下記演算部２４へ信号を出力する流量計２１と、スケール析出部１６とを備えることにしてもよい。そして、制御装置１１ｂは、アルカリ性物質添加装置５０ａの作動開始時の前記流量計２１の流量からその後の前記流量計２１の流量を引いた値を演算する。このときの演算結果は、図１２のスケール検出装置の出力値のようになる。制御装置１１ｂは、スケール検出装置６０の出力信号を記憶する記憶部２５と、前記スケール検出装置６１が出力する信号に基づいて演算し、演算した結果の値が上限閾値を超えた場合、前記アルカリ性物質添加装置５０ａから前記酸性物質添加装置４０ａに動作を切り替え、演算した結果の値が下限閾値未満の場合、前記酸性物質添加装置４０ａから前記アルカリ性物質添加装置５０ａに動作を切り替える演算部２４とを備え、前記制御装置１１ｂは、前記酸性物質添加装置４０ａより先に前記アルカリ性物質添加装置５０ａを作動させる（図１２参照）。
【００５５】
また、別の形態としては、図３のスケール検出装置６０の代わりに、後述する図１０のスケール検出装置６１のように、流入水の流速を計測し演算部２４へ信号を出力する流量計２１と、スケール析出部１６とを備え、制御装置１１ｂは、酸性物質添加装置４０ａの作動開始時の前記流量計２１の流量からその後の前記流量計２１の流量を引いた値を演算することにしてもよい。そして、制御装置１１ｂは、前記スケール検出装置６０の出力信号を記憶する記憶部２５と、前記スケール検出装置６１が出力する信号に基づいて演算し、演算した結果の値が上限閾値を超えた場合、前記酸性物質添加装置４０ａから前記アルカリ性物質添加装置５０ａに動作を切り替え、演算した結果の値が下限閾値未満の場合、前記アルカリ性物質添加装置５０ａから前記酸性物質添加装置４０ａに動作を切り替える演算部２４とを備え、前記制御装置１１ｂは、前記アルカリ性物質添加装置５０ａより先に前記酸性物質添加装置４０ａを作動させることとしてもよい（図１３参照）。
（第３の実施例）
次に、図５、図６を用いて第３の実施例を説明する。太線の矢印は、水や薬液の流れを表している。図５は、アルカリ添加時の液体の流れを表しており、図６は、酸添加時の液体の流れを表している。第１の実施例（図１、図２）と、第３の実施例（図５、図６）との相違点は、次の通りである。
【００５６】
第１の実施例では、配管Ｌ４を通った酸性の流入水と、配管Ｌ３を通ったアルカリ性の流入水とが、共に還元井１３へ排出されていた。
一方、第３の実施例では、配管Ｌ１２の一端が配管Ｌ２の弁３と容器１との間の部分に接続され、配管Ｌ１２の他端が酸性用還元井１５に接続しており、さらに、配管Ｌ１１の一端が容器１に接続され、配管Ｌ１１の他端がアルカリ性用還元井１４に接続している。これにより、酸性の流入水は、酸性用還元井１５へ、アルカリ性の流入水は、アルカリ性用還元井１５へ排出されるようになった。それ以外の動作は、第１の実施例と同じである。アルカリ性物質を添加した後の流入水を通すアルカリ性用排出配管とは、配管Ｌ１１に相当する。酸性物質を添加した後の流入水を通す酸性用排出配管とは、配管Ｌ１２に相当する。
【００５７】
このような構成にすることで、排出先でアルカリ性の水と酸性の水が混合されて中性になることを防止できるため、スケールの生成が抑制され排出先のメンテナンス頻度を低減できるようになった。
【００５８】
第３の実施例と同様に、後述する実施例４（図７、図８）、実施例５（図９）、実施例６（図１０）、実施例８（図１６）でも、アルカリ性用排出配管（Ｌ１１、Ｌ１３、Ｌ１８、Ｌ２２）がアルカリ性用還元井１４へ接続されており、酸性用排出配管（Ｌ１２、Ｌ１４、Ｌ１７、Ｌ２１）が酸性用還元井１５へ接続されている。
（第４の実施例）
次に、図７、図８を用いて第４の実施例を説明する。太線の矢印は、水や薬液の流れを表している。図７は、アルカリ添加時の液体の流れを表しており、図８は、酸添加時の液体の流れを表している。第２の実施例（図３、図４）と、第４の実施例（図７、図８）との相違点は、次の通りである。第２の実施例（図３、図４）では、配管Ｌ１０が１つの還元井１３に接続していた。一方、図７および図８では、配管Ｌ１３の端がアルカリ性用還元井１４に接続しており、配管Ｌ１３の途中には、弁１９が設置されている。さらに、配管Ｌ１４の一端が、配管Ｌ１３の弁１９より上流側に接続されており、配管Ｌ１４の他端が酸性用還元井１５に接続され、配管Ｌ１４の途中には弁２０が設置されている。制御装置１１ｄは、図３、図４の制御装置１１ｂの機能に加えて、弁１９および弁２０を制御できる。アルカリ性物質が流入水に添加される時は、弁１９が開けられ、弁２０は閉じられる。一方、酸性物質が流入水に添加される時は、弁２０が開けられ、弁１９は閉じられる。それ以外の動作は、第２の実施例と同じである。
（第５の実施例）
次に、図９を用いて第５の実施例を説明する。
【００５９】
流入水入口１２は、配管Ｌ１５で容器１に接続されている。
酸性物質添加装置４０ｂは、配管Ｌ１９を通して配管Ｌ１５に酸性物質を供給している。酸性物質添加装置４０ｂは、酸性物質を貯留した酸性物質貯留タンク９と、ポンプ８ａと、酸性物質貯留タンク９とポンプ８ａを接続する配管Ｌ７と、配管Ｌ７の途中に設けたれた弁１０と、ポンプ８ａと配管Ｌ１５を接続する配管Ｌ１９と、配管Ｌ１９の途中に設けられた弁２２を備えている。
【００６０】
容器１の中には不溶性キレート部材１ａが備えられている。不溶性キレート部材１ａの例としては、キレスト株式会社製のキレストファイバー（登録商標）を用いることができる。スケール検出装置６０は配管Ｌ１６で容器１に接続されている。
【００６１】
アルカリ性物質添加装置５０ｂは、配管Ｌ２０を通して配管Ｌ１６にアルカリ性物質を供給している。アルカリ性物質添加装置５０ｂは、アルカリ性物質を貯留したアルカリ性物質貯留タンク６と、ポンプ８ｂと、アルカリ性物質貯留タンク６とポンプ８ｂを接続する配管Ｌ６と、配管Ｌ６の途中に設けたれた弁７と、ポンプ８ｂと配管Ｌ１６を接続する配管Ｌ２０と、配管Ｌ２０の途中に設けられた弁２３を備えている。
【００６２】
スケール検出装置６０は、スケール析出部１６と、スケール析出部１６の上流側の配管に設置された圧力計１７と、スケール析出部１６の下流側の配管に設置された圧力計１８を備えている。スケール析出部１６の上流側は、配管Ｌ１６で容器１に接続されており、スケール析出部１６の下流側は、配管Ｌ１８でアルカリ性用還元井１４に接続される。
【００６３】
アルカリ性物質の添加場所より下流の流入水のｐＨを計測するｐＨ計２６を備える。
配管Ｌ１７は、ｐＨ計２６より下流側の配管Ｌ１８から分岐して酸性用還元井１５に接続している。配管Ｌ１８の途中には、弁１９が設置されている。配管Ｌ１７の途中には、弁２０が設置されている。
【００６４】
制御装置１１ｅは、弁１０、弁２２、弁７、弁２３、弁１９、弁２０、ポンプ８ａおよびポンプ８ｂと制御線で接続されており、これらを制御する。圧力計１７、圧力計１８およびｐＨ計２６の出力信号は、制御装置１１ｅに取り込まれる。さらに、アルカリ性物質添加装置５０ｂおよび酸性物質添加装置４０ｂのうち少なくともいずれか一方は、ｐＨ計２６の値がアルカリ性物質添加時の目標ｐＨおよび酸性物質添加時の目標ｐＨにそれぞれ近づくように制御される。
【００６５】
次に、本発明の各実施例の主な動作について概略を説明する。主な動作フローを図１１に示した。本発明の上記スケール抑制装置のスケール抑制方法は、多価金属イオンを不溶性キレート部材１ａに捕捉させた後の流入水にアルカリ性物質を添加して流入水のｐＨを７より高くする第１工程（Ｓ２）と、不溶性キレート部材１ａと接触する前の流入水に酸性物質を添加して流入水のｐＨを７未満にして不溶性キレート部材１ａに接触させる第２工程（Ｓ３）とを備え、第１工程と第２工程とを交互に切り替える（Ｓ１）ことに特徴がある。この切り替えに関して、図１２、図１３に示すように、第１工程を先に実行する方法と、第２工程を先に実行する方法がある。また、第１工程から第２工程へ切り替える時、および、第２工程から第１工程へ切り替える時の少なくとも一方の時に、アルカリ性物質および酸性物質の添加を停止させる期間を設けることにしてもよい。
【００６６】
第１工程と第２工程を切り替えるタイミングは、流入水の流量とカルシウム濃度に対する不溶性キレート部材１ａの量を考慮して、不溶性キレート部材１ａの多価金属イオンの捕捉能力が許容範囲を超える場合に第１工程と第２工程と切り替えることが望ましい。
【００６７】
簡易的な動作としては、予め不溶性キレート部材１ａの多価金属イオンの捕捉能力が許容範囲を超えるまでの時間と、不溶性キレート部材１ａが多価金属イオンの捕捉能力を回復するのに要する時間を実験で予測しておき、それら時間より短い時間を第１工程から第２工程へ切り替える時間および第２工程から第１工程へ切り替える時間としてもよい。すなわち、制御装置１１ａが、予め設定された間隔で前記アルカリ性物質添加装置５０ｂの作動と前記酸性物質添加装置４０ｂの作動とを交互に切り替えることにしてもよい。
【００６８】
後述する各実施例のスケール抑制装置においても、上記のような様々なスケール抑制方法を実行できる。
次に、図９を用いて、第５の実施例における各工程の動作をより詳細に説明する。
【００６９】
第１工程では、弁７、弁２３および弁１９を開け、弁１０、弁２２および弁２０を閉じ、ポンプ８ｂを作動させながら、流入水を流入水入口１２から配管Ｌ１５、容器１、配管Ｌ１６、スケール検出装置６０、配管Ｌ１８を経由してアルカリ性用還元井１４へ通水させる。この際、流入水の多価金属イオンを不溶性キレート部材１ａに捕捉させ、その後、ポンプ８ｂを作動させて容器１より下流の流入水にアルカリ性物質を添加して流入水のｐＨを７より高くしている。
【００７０】
第２工程では、弁１０、弁２２および弁２０を開け、弁７、弁２３および弁１９を閉じ、ポンプ８ａを作動させながら、流入水を流入水入口１２から配管Ｌ１５、容器１、配管Ｌ１６、スケール検出装置６０、配管Ｌ１８を経由して酸性用還元井１５へ通水させる。この際、ポンプ８ａを作動させて不溶性キレート部材１ａと接触する前の流入水に酸性物質を添加して流入水のｐＨを７未満にして不溶性キレート部材１ａに接触させている。そうすると、不溶性キレート部材１ａから多価金属イオンが放出され、不溶性キレート部材１ａの多価金属イオンの捕捉能力が回復する。
【００７１】
上記のような第１工程と第２工程を、先に記載したように様々なバリエーションで交互に実行することによって、スケールの発生を抑制できる。
図１４に流入水をアルカリ性にした場合（第１工程）および酸性にした場合（第２工程）における析出物と溶解物の対応関係を図示した。流入水をアルカリ性にした場合（第１工程）、多価金属イオンと反応して析出する化合物（例えばＣＳＨ）が析出し、非晶質シリカが溶解する。流入水を酸性にした場合（第２工程）、非晶質シリカが析出し、多価金属イオンと反応して析出する化合物（例えばＣＳＨ）が溶解する。
【００７２】
また、ｐＨ計２６の値がアルカリ性物質添加時の目標ｐＨおよび酸性物質添加時の目標ｐＨにそれぞれ近づくようにポンプ８ａ、ポンプ８ｂが流量制御されるので、過剰に一定量を添加する場合に比べて、アルカリ性物質または酸性物質の添加量を抑制でき、コストを低減できる。
（第６の実施例）
次に、図１０を用いて第６の実施例を説明する。第６の実施例は、第５の実施例のスケール検出装置６０をスケール検出装置６１に交換し、これに対応して制御装置１１ｆの演算方法を変更した点が相違しており、その他は同じである。スケール検出装置６１スケール検出部１６と、流量計２１を備えている。スケール検出装置６１は、流入水の流速を計測し制御装置１１ｆの演算部２４へ信号を出力する流量計を備え、制御装置１１ｆは、アルカリ性物質添加装置５０ｂまたは前記酸性物質添加装置４０ｂの作動開始時の流量計の流量からその後の流量計の流量を引いた値を演算する。図１２、図１３では、この演算値をスケール検出装置６１の出力値として扱った。
【００７３】
上記各実施例の制御装置（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）は、上限閾値や下限閾値などの各種設定値や、図１２、図１３で示したようなスケール検出装置の出力値の経時データを記憶部２５で記憶している。制御装置（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）は、図示していない入出力装置と接続でき、入出力装置で、各種設定値を変更したり、データを取り出したりできる。
（第７の実施例）
次に、図１５を用いて第７の実施例を説明する。第７の実施例は、上記スケール抑制装置のいずれか１つを備えた地熱発電システムである。具体的には、生産井７０から取り出した地熱水で媒体を蒸発させる蒸発器７１と、前記媒体で回転するタービン７２と、前記タービン７２と連結されて前記タービン７２の回転力で発電する発電機７３と、前記タービン７２から出た前記媒体を凝縮する凝縮器７４と、前記凝縮器７４から出た前記媒体を前記蒸発器７１へ送る循環ポンプ７５とを備え、前記蒸発器７１を通過した後の前記地熱水を上記スケール抑制装置１００の流入水にする。スケール抑制装置１００をでた地熱水は、還元井１３へ供給される。発電機７３で発電された電力は、電力配線７６を通ってコンディショナー７７に入れられ、コンディショナー７７で所望の電圧電流に変換されて、外部への電力出力配線７８を通って外部に出力される。
（第８の実施例）
次に、図１６を用いて第８の実施例を説明する。第８の実施例は、上記第３の実施例、第４の実施例、第５の実施例、第６の実施例の各スケール抑制装置のいずれか１つを、第７の実施例のスケール抑制装置１０１に組み入れ、地熱発電システムにしたものである。スケール抑制装置１０１から出るアルカリ性の排水をアルカリ性用還元井１４に流入させ、酸性の排水を酸性用還元井１５に流入させている。
【００７４】
このような構成にすることで、排出先でアルカリ性の水と酸性の水が混合されて中性になることを防止できるため、スケールの生成が抑制され排出先のメンテナンス頻度を低減できるようになった。
【００７５】
以上、本発明の各実施例のように実施すれば、シリカ成分とカルシウム成分とを少なくとも含む流入水に対して、キレート剤を添加するより安価な方法でシリカ系スケール及びカルシウム系スケールを抑制できる。
【符号の説明】
【００７６】
１  容器
１ａ  不溶性キレート部材
２、３、４、５、７、１０、１９、２０、２２、２３  弁
６  アルカリ性物質貯留タンク
８、８ａ、８ｂ  ポンプ
９  酸性物質貯留タンク
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ  制御装置
１２  流入水入口
１３  還元井
１４  アルカリ性用還元井
１５  酸性用還元井
１６  スケール析出部
１７、１８  圧力計
２１  流量計
２４  演算部
２５  記憶部
２６、２７、２８  ｐＨ計
４０ａ、４０ｂ  酸性物質添加装置
５０ａ、５０ｂ  アルカリ性物質添加装置
６０、６１  スケール検出装置
７０  生産井
７１  蒸発器
７２  タービン
７３  発電機
７４  凝縮器
７５  循環ポンプ
７６  電力配線
７７  コンディショナー
７８  外部への電力出力配線
１００、１０１  スケール抑制装置
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７、Ｌ１８、Ｌ１９、Ｌ２０  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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