(57)【要約】【課題】ファウリング原因物質を効率良く除去可能な冷却塔の循環水処理システムを提供する。【解決手段】本発明に係る冷却塔の循環水処理システムは、被冷却装置を冷却する循環水を冷却し、冷却した循環水を被冷却装置へ供給する開放式の冷却塔と、冷却塔と被冷却装置との間を循環水が循環する循環ラインと、循環水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、吸着装置に前記循環水を供給する吸着ラインと、吸着装置で、吸着ラインから供給された循環水に含まれるファウリング原因物質を除去することにより得られた吸着処理水を、濃縮水とろ過処理水とに分離する膜ろ過装置と、膜ろ過装置から循環ラインへろ過処理水を供給する処理水供給ラインと、を備える。吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、循環水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備える。【選択図】図１
2016040031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却装置を冷却する循環水を冷却し、冷却した循環水を前記被冷却装置へ供給する開放式の冷却塔と、
前記冷却塔と前記被冷却装置との間を前記循環水が循環する循環ラインと、
前記循環水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、
前記吸着装置に前記循環水を供給する吸着ラインと、
前記吸着装置で、前記循環水に含まれるファウリング原因物質を除去することにより得られた吸着処理水を、濃縮水とろ過処理水とに分離する膜ろ過装置と、
前記膜ろ過装置から前記循環ラインへ前記ろ過処理水を供給する処理水供給ラインと、
を備え、
前記吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、前記循環水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備える、冷却塔の循環水処理システム。
【請求項２】
被冷却装置を冷却する冷却水が循環する冷却水循環ラインを循環水により冷却する密閉式の冷却塔と、
前記冷却塔を前記循環水が循環する循環ラインと、
前記循環水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、
前記吸着装置に前記循環水を供給する吸着ラインと、
前記吸着装置で、前記循環水に含まれるファウリング原因物質を除去することにより得られた吸着処理水を、濃縮水とろ過処理水とに分離する膜ろ過装置と、
前記膜ろ過装置から前記循環ラインへ前記ろ過処理水を供給する処理水供給ラインと、
を備え、
前記吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、前記循環水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備える、冷却塔の循環水処理システム。
【請求項３】
更に、
前記被冷却装置を冷却する循環水に補給用循環水を供給する循環水補給装置を備え、
前記循環水補給装置から供給される前記補給用循環水は、吸着装置によってファウリング原因物質が除去される、請求項１または２に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項４】
更に、
前記循環水に含まれるスケール生成原因物質濃度を計測する濃度計測装置を備え、
前記濃度計測装置は、スケール生成原因物質濃度の計測結果に基づき、前記循環水を前記吸着装置に供給する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項５】
更に、
前記吸着装置に流体を供給し、前記流体によって前記親水性高分子吸着材を再生する吸着材再生装置を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項６】
前記吸着材再生装置は、
前記膜ろ過装置によって分離された濃縮水を前記吸着装置に供給し、前記流体として前記濃縮水を用いて、前記吸着装置の親水性高分子吸着材を再生する、請求項５に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項７】
更に、
前記吸着装置でファウリング原因物質を吸着除去した後の前記吸着処理水のファウリング原因物質濃度を計測する濃度計測装置を備える、請求項５または６に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項８】
更に、
前記濃度計測装置のファウリング原因物質濃度の計測結果に基づき、前記吸着材再生装置の流体供給条件を制御する制御装置、
を備える、請求項７に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項９】
前記流体供給条件は、前記吸着材再生装置から前記吸着装置に供給される前記流体の温度、流速、時間、及び流量の少なくとも１つを含む、請求項８に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項１０】
前記濃度計測装置は、吸光度計測装置、全有機体炭素計、ろ過性評価装置、高速液体クロマトグラフ装置の少なくともいずれか１つを含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項１１】
更に、
前記吸着装置は、第１吸着装置と、第２吸着装置とを含み、
前記循環水を前記第１吸着装置に供給するか、または前記第２吸着装置に供給するかを選択する選択手段を備え、
前記選択手段は、前記第２吸着装置に前記循環水を供給することを選択し、前記第２吸着装置において前記循環水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する一方、前記第１吸着装置において親水性高分子吸着材を再生する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項１２】
前記親水性高分子吸着材において、吸着対象のファウリング原因物質がバイオポリマーである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項１３】
前記親水性高分子吸着材は、親水性高分子を母体とし、
前記親水性高分子は、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリ（メタ）アクリルアミド、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、ポリアミド、セルロース誘導体、デキストリン、キチン、およびキトサンのいずれかから選択される少なくとも１種である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項１４】
前記親水性高分子吸着材において、化学吸着性官能基が、アミノ基、４級アンモニウム基およびそれらの塩からなる群から選択された少なくとも一種の化学吸着性官能基である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項１５】
前記親水性高分子吸着材は、化学吸着性官能基を有する高分子（Ａ）と親水性高分子（Ｂ）とで少なくとも構成されたアロイ材である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【請求項１６】
前記親水性高分子吸着材において、親水性高分子（Ｂ）がエチレン−ビニルアルコール系共重合体である、請求項１５に記載の冷却塔の循環水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却塔の循環水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却塔の循環水を処理するシステムとして、膜ろ過装置を使用して、循環水中にスケール成分の析出又はスライム発生を抑制する冷却塔の循環水処理システムが知られている。この循環水処理システムにおいては、運転時間の経過に伴い、膜の目詰まりによって膜の透過性能が低下する現象（膜ファウリング）が生じる。特に、ファウリング原因物質による膜汚染であるバイオファウリングは、物理的に不可逆なファウリングである。このため、循環水処理システムにおいて、バイオファウリングを抑制することが求められている。
【０００３】
近年、冷却塔の循環水処理システムにおいては、逆浸透モジュールを備えた循環水処理システムが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示された冷却塔の循環水処理システムでは、逆浸透膜モジュールを用いて、循環水中の無機イオン等を中心とした不純物を、不純物が濃縮された濃縮水と、不純物が除去された処理水とに分離している。特許文献１では、この逆浸透膜モジュールを用いて循環水中の不純物を除去し、循環水のスケール成分濃度を低く維持することにより、スケール生成を抑制している。また、特許文献１では、逆浸透膜モジュールの前段に、フィルター又は活性炭ろ過器を備え、これらのフィルター又は活性炭ろ過器を使用して、逆浸透膜モジュールの目詰まりの原因となる塵埃又は遊離塩素等を除去している。
【０００４】
一方、近年、膜ろ過におけるファウリング物質に関する詳細な解析がなされており、例えば、非特許文献１では、バイオファウリングの原因となるファウリング原因物質は、フミンなどよりも比較的親水性が高い有機体炭素のうち糖類やたんぱく質などのバイオポリマーが主因であることが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１０５９５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】渡辺義公、膜、３８（５）、２０７−２１４（２０１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、活性炭等による物理的吸着によってファウリング原因物質を除去しているため、バイオファウリングの主因であるバイオポリマーを効率良く除去することができないという問題を有する。
【０００８】
本発明の目的は、冷却塔の循環水に含まれるファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうちバイオポリマーを効率的に吸着除去することができる冷却塔の循環水処理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、２５℃水中での膨潤度が特定の範囲にある親水性高分子吸着材を用いると、適度な膨潤により、吸着材内部までファウリング原因物質が浸透するため、内部の吸着性官能基も有効に活用でき、かつ、ファウリング原因物質による目詰まりも起こり難いため、優れたファウリング原因物質除去能を発現することを見出した。また、このような親水性高分子吸着材は、ファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうち親水性が高いバイオポリマーとの親和性が高いため、バイオポリマーの吸着能力に優れることを見出した。
その結果、膜ろ過装置を用いた冷却塔の循環水処理システムにおいて、分離膜を用いてろ過処理する膜ろ過装置の前段に、ファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうち親水性が高いバイオポリマーを吸着することができる親水性高分子吸着材を備えた吸着装置を設けた。これにより、膜ろ過装置において膜汚染を抑制でき、長期に渡り透水性を維持することができる冷却塔の循環水処理システムを提案するに至った。
【００１０】
本発明の一態様に係る冷却塔の循環水処理システムは、
被冷却装置を冷却する循環水を冷却し、冷却した循環水を前記被冷却装置へ供給する開放式の冷却塔と、
前記冷却塔と前記被冷却装置との間を前記循環水が循環する循環ラインと、
前記循環水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、
前記吸着装置に前記循環水を供給する吸着ラインと、
前記吸着装置で、前記循環水に含まれるファウリング原因物質を除去することにより得られた吸着処理水を、濃縮水とろ過処理水とに分離する膜ろ過装置と、
前記膜ろ過装置から前記循環ラインへ前記ろ過処理水を供給する処理水供給ラインと、
を備え、
前記吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、前記循環水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る冷却塔の循環水処理システムによれば、循環水に含まれるファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうちバイオポリマーを効率的に吸着除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図
【図２】本発明の第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムにおける吸着装置の構成図
【図３】実施例４で用いられた被処理水について、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）に湿式全有機炭素計測器（ＯＣＤ計）を接続したＬＣ−ＯＣＤ（ＤＯＣ-Ｌａｂｏｒ製）により測定された有機体炭素の分子量分布スペクトルを示すグラフ
【図４】本発明の第２実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図
【図５】本発明の第３実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図
【図６】本発明の第４実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図
【図７】本発明の第４実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの変形例の構成図
【図８】本発明の第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図
【図９】本発明の第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの変形例の構成図
【図１０】本発明の第６実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１の態様に係る冷却塔の循環水処理システムは、
被冷却装置を冷却する循環水を冷却し、冷却した循環水を前記被冷却装置へ供給する開放式の冷却塔と、
前記冷却塔と前記被冷却装置との間を前記循環水が循環する循環ラインと、
前記循環水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、
前記吸着装置に前記循環水を供給する吸着ラインと、
前記吸着装置で、前記吸着ラインから供給された循環水に含まれるファウリング原因物質を除去することにより得られた吸着処理水を、濃縮水とろ過処理水とに分離する膜ろ過装置と、
前記膜ろ過装置から前記循環ラインへ前記ろ過処理水を供給する処理水供給ラインと、
を備え、
前記吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、前記循環水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備えてもよい。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る冷却塔の循環水処理システムは、
被冷却装置を冷却する冷却水が循環する冷却水循環ラインを循環水により冷却する密閉式の冷却塔と、
前記冷却塔を前記循環水が循環する循環ラインと、
前記循環水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、
前記吸着装置に前記循環水を供給する吸着ラインと、
前記吸着装置で、前記循環水に含まれるファウリング原因物質を除去することにより得られた吸着処理水を、濃縮水とろ過処理水とに分離する膜ろ過装置と、
前記膜ろ過装置から前記循環ラインへ前記ろ過処理水を供給する処理水供給ラインと、
を備え、
前記吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、前記循環水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備えてもよい。
【００１５】
本発明の第３の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第１又は２の態様の前記被冷却装置を冷却する循環水に補給用循環水を供給する循環水補給装置を備え、
前記循環水補給装置から供給される前記補給用循環水は、吸着装置によってファウリング原因物質が除去されてもよい。
【００１６】
本発明の第４の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第１〜３のいずれかの態様における前記循環水に含まれるスケール生成原因物質濃度を計測する濃度計測装置を備え、
前記濃度計測装置は、スケール生成原因物質濃度の計測結果に基づき、前記循環水を前記吸着装置に供給してもよい。
【００１７】
本発明の第５の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第１〜４のいずれかの態様における前記吸着装置に流体を供給し、前記流体によって前記親水性高分子吸着材を再生する吸着材再生装置を備えてもよい。
【００１８】
本発明の第６の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第５の態様における前記吸着材再生装置は、
前記膜ろ過装置によって分離された濃縮水を前記吸着装置に供給し、前記流体として前記濃縮水を用いて、前記吸着装置の親水性高分子吸着材を再生してもよい。
【００１９】
本発明の第７の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第５又は６の態様における前記吸着装置でファウリング原因物質を吸着除去した後の前記吸着処理水のファウリング原因物質濃度を計測する濃度計測装置を備えてもよい。
【００２０】
本発明の第８の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第７の態様における前記濃度計測装置のファウリング原因物質濃度の計測結果に基づき、前記吸着材再生装置の流体供給条件を制御する制御装置を備えてもよい。
【００２１】
本発明の第９の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第８の態様における前記流体供給条件は、前記吸着材再生装置から前記吸着装置に供給される前記流体の温度、流速、時間、及び流量の少なくとも１つを含んでもよい。
【００２２】
本発明の第１０の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第７〜９のいずれかの態様における前記濃度計測装置は、吸光度計測装置、全有機体炭素計、ろ過性評価装置、高速液体クロマトグラフ装置の少なくともいずれか１つを含んでもよい。
【００２３】
本発明の第１１の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第１〜１０のいずれかの態様における前記吸着装置は、第１吸着装置と、第２吸着装置とを含み、
前記循環水を前記第１吸着装置に供給するか、または前記第２吸着装置に供給するかを選択する選択手段を備え、
前記選択手段は、前記第２吸着装置に前記循環水を供給することを選択し、前記第２吸着装置において前記循環水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する一方、前記第１吸着装置において親水性高分子吸着材を再生してもよい。
【００２４】
本発明の第１２の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第１１の態様における前記親水性高分子吸着材において、吸着対象のファウリング原因物質がバイオポリマーであってもよい。
【００２５】
本発明の第１３の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第１〜１２のいずれかの態様における前記親水性高分子吸着材は、親水性高分子を母体とし、
前記親水性高分子は、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリ（メタ）アクリルアミド、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、ポリアミド、セルロース誘導体、デキストリン、キチン、およびキトサンのいずれかから選択される少なくとも１種であってもよい。
【００２６】
本発明の第１４の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第１〜１３のいずれかの態様における前記親水性高分子吸着材において、化学吸着性官能基が、アミノ基、４級アンモニウム基およびそれらの塩からなる群から選択された少なくとも一種の化学吸着性官能基であってもよい。
【００２７】
本発明の第１５の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第１〜１４のいずれかの態様における前記親水性高分子吸着材は、化学吸着性官能基を有する高分子（Ａ）と親水性高分子（Ｂ）とで少なくとも構成されたアロイ材であってもよい。
【００２８】
本発明の第１６の態様に係る冷却塔の循環水処理システムにおいては、前記第１５の態様における前記親水性高分子吸着材において、親水性高分子（Ｂ）がエチレン−ビニルアルコール系共重合体であってもよい。
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００３０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムについて説明する。
【００３１】
［第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図を示す。図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ａは、被冷却装置１０１を冷却する循環水を冷却する開放式の冷却塔１１０ａを備える。この循環水処理システム１００Ａは、ビル又はプラント等において、空調器又は冷凍機に使用される熱交換器等の被冷却装置１０１を冷却する循環水を、冷却塔１１０ａによって冷却し、循環させるシステムである。
【００３２】
図１に示すように、循環水処理システム１００Ａは、開放式の冷却塔１１０ａと、循環ライン１０２と、吸着装置１２０と、吸着ライン１０３と、膜ろ過装置１３０と、処理水供給ライン１０４と、循環水補給装置１４０と、を備える。
【００３３】
循環水処理システム１００Ａでは、被冷却装置１０１を冷却する循環水を冷却塔１１０ａで冷却する。冷却塔１１０ａで冷却された循環水は、循環ライン１０２を通って被冷却装置１０１に供給される。被冷却装置１０１に供給された循環水は、熱交換され、温度が上昇する。被冷却装置１０１を通って温度が上昇した循環水は、循環ライン１０２を通って再び冷却塔１１０ａに戻り、冷却される。このように、循環水は、循環ライン１０２を通って被冷却装置１０１と冷却塔１１０との間を循環する。
【００３４】
また、冷却塔１１０ａの循環水の一部は、吸着ライン１０３を通って吸着装置１２０に供給され、ファウリング原因物質が吸着除去される。吸着装置１２０でファウリング原因物質が吸着除去された処理水は、吸着処理水として、膜ろ過装置１３０に供給される。膜ろ過装置１３０に供給された吸着処理水は、分離膜によってスケール生成原因物質（例えば、無機イオン等の不純物）を含む濃縮水と、スケール生成原因物質が除去されたろ過処理水と、に分離される。膜ろ過装置１３０で分離されたろ過処理水は、処理水供給ライン１０４を通って、循環ライン１０２に供給され、循環水として使用される。
【００３５】
循環水処理システム１００Ａにおける冷却塔１１０ａは、開放式の冷却塔である。開放式の冷却塔は、冷却塔内で散布した循環水と冷却塔内に送り込まれた外気（空気）とを直接接触させ、循環水の一部を蒸発させている。開放式の冷却塔は、この蒸発潜熱によって残りの循環水を冷却している。また、蒸発した循環水を補給するため、循環水補給装置１４０から冷却塔１１０ａへ循環水を供給している。循環水としては、例えば、上水道水、工業用水、地下水等が用いられるため、循環水中にはスケール生成原因物質、例えば、無機イオン等の不純物が含まれている。そのため、循環水は、蒸発と補給を繰り返すことによって濃縮され、循環水中のスケール生成原因物質の濃度が増大する。スケール生成原因物質の濃度が増大すると、被冷却装置１０１等にスケール成分として析出する。このスケール成分が被冷却装置１０１に付着し、被冷却装置１０１の熱交換率を低下させることになる。このため、循環水処理システム１００Ａは、膜ろ過装置１３０によって、循環水を膜ろ過し、循環水に含まれるスケール生成原因物質として、無機イオン等の不純物等を除去している。また、循環水処理システム１００Ａは、膜ろ過装置１３０の前段に、吸着装置１２０を設けることにより、膜ろ過装置１３０でバイオファウリングの原因となるファウリング原因物質を吸着除去している。
【００３６】
本明細書では、吸着装置１２０でファウリング原因物質を吸着除去された循環水を「吸着処理水」と定義している。また、本明細書では、膜ろ過装置１３０で分離され、吸着処理水中のスケール生成原因物質が除去された処理水を「ろ過処理水」と定義している。また、本明細書では、「ライン」とは、循環水又は処理水等が流通可能に連通された流路、経路、管路等を意味する。また、本明細書では、「スケール生成原因物質」とは、循環水中に含まれるスケールを生成する原因となる物質を意味し、例えば、無機イオン等の不純物を含む。無機イオン等の不純物とは、例えば、カルシウム成分、シリカ成分、マグネシウム成分等を含む。
【００３７】
次に、第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ａの各構成要素について具体的に説明する。
【００３８】
＜冷却塔＞
第１実施形態に係る冷却塔１１０ａは、冷却塔本体１１１と、散水部１１２と、貯留部１１３と、ルーバ１１４と、ファン１１５と、充填材１１６と、を備える。冷却塔本体１１１は、冷却塔１１０ａの外郭を形成している。冷却塔本体１１１の上部には、開口部１１７が設けられており、開口部１１７にはファン１１５が配置されている。冷却塔本体１１１の側面部には、ルーバ１１４が設けられている。冷却塔本体１１１の内部においては、上部に散水部１１２が設けられており、下部に貯留部１１３が設けられている。さらに、冷却塔本体１１１の内部においては、散水部１１２の下方に充填材１１６が配置されている。
【００３９】
散水部１１２は、被冷却装置１０１から供給されてきた循環水を貯留する水槽と、水槽に貯留された循環水を散布する複数の散水口と、を備える。水槽は、循環ライン１０２と接続されている。被冷却装置１０１で使用されて温度上昇した循環水は、循環ライン１０２を通って水槽に供給される。水槽に供給された循環水は、それぞれの散水口から冷却塔本体１１１の内部に散布されることにより、冷却される。
【００４０】
貯留部１１３は、散水部１１２から散布されて冷却された循環水を貯留するタンクである。貯留部１１３は、循環水を被冷却装置１０１に供給する循環ライン１０２と、循環水を吸着装置１２０に供給する吸着ライン１０３と、に接続されている。貯留部１１３で貯留された循環水は、循環ライン１０２を通って被冷却装置１０１に供給される。または、貯留部１１３で貯留された循環水は、循環水に含まれるスケール生成原因物質及びファウリング原因物質を除去するために吸着ライン１０３を通って、吸着装置１２０及び膜ろ過装置１３０に供給される。
【００４１】
ルーバ１１４は、冷却塔本体１１１の外部から内部に外気（空気）を送り込むための通風孔である。ルーバ１１４は、例えば、冷却塔本体１１１の側面部に傾斜状に設けられている。
【００４２】
ファン１１５は、回転軸を介してモータと接続されており、モータを駆動させることによって回転駆動する。ファン１１５が回転駆動すると、ルーバ１１４から冷却塔本体１１１の内部に外気（空気）を引き込むと共に、開口部１１７から冷却塔本体１１１の外部へ、冷却塔本体１１１の内部の空気を排出する。
【００４３】
充填材１１６は、散水部１１２の下方に取り付けられ、散水口から散布された循環水を滴状にする。充填材１１６は、循環水を滴状にすることによって、ルーバ１１４から送り込まれた外気（空気）と循環水との接触面積を大きくすると共に、接触時間を長くしている。
【００４４】
＜循環ライン＞
循環ライン１０２は、冷却塔１１０ａの貯留部１１３から被冷却装置１０１へ循環水を供給する第１循環ライン１０２ａと、被冷却装置１０１から冷却塔１１０ａの散水部１１２における水槽へ循環水を供給する第２循環ライン１０２ｂと、を備える。第１循環ライン１０２ａには、例えば、循環水を被冷却装置１０１に供給するためのポンプＰ１が設けられている。第１循環ライン１０２ａでは、ポンプＰ１を駆動することによって、冷却塔１１０ａで冷却された循環水を被冷却装置１０１に供給する。一方、第２循環ライン１０２ｂは、被冷却装置１０１で熱交換されて温度上昇した循環水を冷却塔１１０ａの散水部１１２の水槽に供給する。水槽に供給された循環水は、複数の散水口から散布されることによって冷却され、貯留部１１３に貯留される。このように、循環ライン１０２は、被冷却装置１０１と冷却塔１１０ａとの間で循環水を循環させている。
【００４５】
＜吸着ライン＞
吸着ライン１０３は、冷却塔１１０ａの貯留部１１３から吸着装置１２０へ循環水の一部を供給するラインである。吸着ライン１０３には、例えば、循環水を吸着装置１２０に供給するためのポンプＰ２が設けられている。吸着ライン１０３では、ポンプＰ２を駆動することによって、冷却塔１１０ａの貯留部１１３に貯留された循環水の一部を吸着装置１２０に供給する。
【００４６】
＜吸着装置＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ａにおける吸着装置１２０の構成図を示す。図２に示すように、吸着装置１２０は、冷却塔１１０ａの貯留部１１３から吸着ライン１０３を通って循環水が供給される吸着容器（カラム）２０１と、吸着容器２０１内に配置される親水性高分子吸着材２００と、を備える。親水性高分子吸着材２００は、詳しくは後述するが、膜ろ過装置１３０においてバイオファウリングの原因となるファウリング原因物質、特に循環水中に含まれるバイオポリマーを効率良く吸着することができる材料から成る。吸着装置１２０においては、冷却塔１１０ａの貯留部１１３から吸着ライン１０３を通って供給されてきた循環水を、吸着容器２０１の入口２０２から容器内に供給する。循環水は、吸着容器２０１内の親水性高分子吸着材２００を通過することによって、循環水中に含まれるファウリング原因物質が吸着除去される。吸着装置１２０によってファウリング原因物質を吸着除去された循環水は、吸着処理水として、吸着容器２０１の出口２０３から排出される。出口２０３から排出された吸着処理水は、例えば、吸着装置１２０と膜ろ過装置１３０との間に設けられたポンプによって、吸着処理水が流通可能に連通されたラインを通じて膜ろ過装置１３０に供給される。なお、吸着容器２０１内には、親水性高分子吸着材２００を支えるフィルター又はメッシュなどを備えてもよい。
【００４７】
＜膜ろ過装置＞
膜ろ過装置１３０は、吸着装置１２０から供給される吸着処理水を入れる処理容器と、処理容器の内部に配置された分離膜と、吸着処理水に圧力を加えて分離膜を通過させる高圧ポンプと、を備える。第１実施形態における分離膜としては、逆浸透膜（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＲＯ膜）を用いることができる。膜ろ過装置１３０は、吸着装置１２０から供給されてきた吸着処理水を、高圧ポンプに供給する。高圧ポンプは、吸着処理水に圧力を加えて、処理容器内に吸着処理水を供給する。処理容器内に供給された吸着処理水は、逆浸透膜を通過し、スケール生成原因物質を含む濃縮水と、スケール生成原因物質が除去されたろ過処理水と、に分離される。濃縮水は、廃棄される。ろ過処理水は、処理水供給ライン１０４を通って循環ライン１０２に戻され、循環水として再利用される。
【００４８】
＜処理水供給ライン＞
処理水供給ライン１０４は、膜ろ過装置１３０で分離されたろ過処理水を循環ライン１０２に戻すラインである。処理水供給ライン１０４は、スケール生成原因物質を除去したろ過処理水を循環水として使用するため、ろ過処理水を循環ライン１０２に戻す。
【００４９】
＜循環水補給装置＞
循環水補給装置１４０は、新たな循環水として補給用の循環水を貯留する補給容器と、冷却塔１１０ａに補給用循環水を供給するポンプと、を備える。循環水補給装置１４０は、循環水補給ライン１０５と接続されている。循環水補給ライン１０５は、循環水補給装置１４０から冷却塔１１０ａへ循環水が流通するラインである。循環水補給装置１４０は、ポンプによって、補給容器に貯留された補給用循環水を、循環水補給ライン１０５を介して冷却塔１１０ａに供給する。例えば、循環水補給装置１４０は、一定量の補給用循環水を冷却塔１１０ａに供給してもよい。
【００５０】
（吸着工程）
循環水には、各種ファウリング原因物質が存在しているが、本発明の第１実施形態に係る循環水処理システム１００Ａでは、吸着工程において、従来吸着が困難であったファウリング原因物質を吸着除去することができる。特に、循環水処理システム１００Ａは、粒子径０．４５μｍ以下の有機物（例えば、フミン酸やフルボ酸などの芳香族含有有機物、界面活性剤等の合成化学物質、バイオポリマーなど）を効率よく吸着することが可能である。
【００５１】
本明細書において、ファウリング原因物質とは、ファウリングを生じさせる原因となる物質を意味する。ファウリング原因物質は、例えば、有機体炭素、各種菌、無機粒子等を含む。なお、第１実施形態における親水性高分子吸着材２００で吸着除去できるファウリング原因物質としては、無機粒子を除いてもよい。また、本明細書において、有機体炭素とは、水中に存在する有機物を構成する炭素を意味する。有機体炭素は、例えば、多糖やタンパク質などのバイオポリマー、フミン、フルボ酸、ウロン酸、クツロン酸、臭気成分（ゲオスミン、２−メチルイソボルネオ−ル）などを含む。なお、第１実施形態における親水性高分子吸着材２００で吸着除去できる有機体炭素としては、臭気成分を除いてもよい。
循環水処理システム１００Ａにおける吸着工程では、ファウリング原因物質の中でも、特に、親水性が高いバイオポリマーの除去に優れている。バイオポリマーは、各種原水中に存在する有機体炭素の一種であり、一般的には、みかけ分子量が１０万Ｄａ以上の多糖類およびタンパク質とされている。
本発明では、他の有機体炭素とバイオポリマーとを区別する指標として、例えば、実施例で示したＬＣ−ＯＣＤ（Ｈｕｂｅｒｓ社製、ＤＯＣ−Ｌａｂｏｒ）の分析にて、２５分−３５分の保留時間の成分をバイオポリマー、保留時間３５分−４６分の成分をフミン質と定義してもよい。
【００５２】
バイオポリマーは、ベンゼン環などの不飽和結合が少ないことから、バイオポリマーは主に親水性の高い有機物で構成されており、例えば、ＳＵＶＡ値が１．０［Ｌ／（ｍ・ｍｇ）］以下を示す有機物で構成されていてもよい。
一方、フミン質は、ベンゼン環などＵＶ吸収性を有する構造が含まれているため、フミン質は、主に疎水性が高い有機物で構成されており、例えば、ＳＵＶＡ値が２．０［Ｌ／（ｍ・ｍｇ）］以上を示す有機物で構成されていてもよい。
【００５３】
なお、ＳＵＶＡ値は、以下の式で求められる。
ＳＵＶＡ（Ｌ／ｍｇ−Ｃ・ｍ）＝ＵＶ（ｍ−１）／ＤＯＣ（ｍｇ−Ｃ／Ｌ）
【００５４】
ＵＶ値算出方法
（ｉ）バイオポリマーのＵＶ＝全スペクトルのＵＶ×バイオポリマー（保留時間：２５〜３５分）の面積値／全スペクトルの面積値
（ｉｉ）フミン質のＵＶ＝全スペクトルのＵＶ×フミン質（保留時間：３５〜４６分）の面積値／全スペクトルの面積値
【００５５】
ＤＯＣ値算出方法
（ｉ）バイオポリマーのＤＯＣ＝全スペクトルのＤＯＣ×バイオポリマー（保留時間：２５〜３５分）の面積値／全スペクトルの面積値
（ｉｉ）フミン質のＤＯＣ＝全スペクトルのＤＯＣ×フミン質（保留時間：３５〜４６分）の面積値／全スペクトルの面積値
【００５６】
現在一般に上市されているスチレン系やアクリル系のイオン交換樹脂やキレート樹脂では、このような親水性のバイオポリマーを効率よく吸着することができない。しかしながら、循環水処理システム１００Ａでは、特定の親水性高分子吸着材２００を用いることによって、このような親水性のバイオポリマーであっても、効率よく吸着することが可能となる。
【００５７】
吸着工程では、循環水と、親水性高分子吸着材２００とを接触させることができる限り特に限定されず、例えば、循環水へ吸着材を添加し、公知の方法で撹拌することにより吸着処理を行ってもよいし、親水性高分子吸着材２００を充てんしたカラムに対し、循環水を通液させることにより吸着処理を行ってもよい。また、吸着工程は、一段であってもよいし、多段であってもよい。
また、吸着工程では、吸着処理後、必要に応じて公知の方法により固液分離工程を行ってもよく、固液分離工程により、吸着処理後の吸着材を吸着処理液から除去してもよい。
【００５８】
吸着工程では、被処理水中のファウリング原因物質を効率よく吸着することができ、特に、上述のようにバイオポリマーの吸着を効率よく行うことができる。例えば、吸着工程では、循環水からのバイオポリマーの除去率が、例えば１５％以上であってもよく、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上であってもよい。なお、除去率は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。除去率が低すぎる場合、後段の膜ろ過工程における膜汚染の抑制効果が十分でない場合がある。
【００５９】
［親水性高分子吸着材］
循環水処理システム１００Ａにおける吸着装置１２０に用いられる親水性高分子吸着材２００について、説明する。
親水性高分子吸着材２００は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であり、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％である。好ましくは、親水性高分子吸着材２００は、親水性高分子を母体として吸着性官能基が導入された吸着材である。
【００６０】
親水性高分子吸着材２００は、親水性高分子であることにより、ファウリング原因物質が内部まで浸透し、吸着性官能基を有効利用でき、ファウリング原因物質を効率的に吸着することができる。従来のイオン交換樹脂では、ポリスチレンなどの疎水性高分子を母体として吸着性官能基を付与したものである。そのため、このような疎水性高分子と比べて、循環水処理システム１００Ａに用いられる親水性高分子吸着材２００は、水中のファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうち親水性が高く膜汚染の懸念物質と考えられ始めているバイオポリマーを効率的に吸着することができる。
【００６１】
一方で、膨潤度が所定の範囲に制御されているため、親水性高分子を母体とする場合であっても、過度な膨潤により吸着材の取扱い性が悪化することを抑制しつつ、水中におけるファウリング原因物質を効率よく吸着することが可能である。
例えば、親水性高分子吸着材２００は、膨潤度が制御されているため、特許第５２１８７３１号公報に記載されている水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーと異なって、あらかじめ水への膨潤処理を行うことなく、被処理水と接触させてもよい。また、膨潤性が制御されているため、含水状態であったとしても、流通性に優れている。
【００６２】
上記の親水性高分子は、例えば、繰り返し単位中に水酸基、エーテル基、カチオン性基、アニオン性基、アミド基等の親水性基を有する高分子のことをいう。例えば、酢酸ビニル誘導体ポリマー［例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール（例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒドなどの各種アルデヒド類によるポリビニルアルコールアセタール化物）］、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリアクリロニトリル、カチオン性ポリマー（例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリアミドアミンデンドリマー、ポリピリジン、ポリビニルピリジン、ポリアミノ酸、ポリジアリルジメチルアンモニウムハライド、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムハライド、ポリジアクリルジメチルアンモニウムハライド、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸塩、ポリヌクレオチドなど）、アニオン性ポリマー（例えば、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニル硫酸、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリマレイン酸、ポリアミック酸）、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリビニルピロリドン、セルロース誘導体、デキストリン、キチン、およびキトサンからなる群より選ばれる少なくとも１種が好適に用いられる。
これらのポリマーは、他のコモノマー単位（例、マレイン酸、イタコン酸、アクリル酸等の不飽和カルボン酸単位、シラノール基、アルデヒド基、又はスルホン酸基を有するモノマー単位など）を有していてもよい。
【００６３】
親水性高分子としては、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール）、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリアクリロニトリル、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、フェノール樹脂、ポリビニルピロリドン、デキストリン、キチン、およびキトサンが好ましく、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタールがより好ましく、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルホルマールが特に好ましく、耐水性を有するだけでなく、成形性および親水性に優れる観点から、エチレン−ビニルアルコール共重合体が最も好ましい。このとき、エチレン単位の含量が全モノマー単位中２０〜６０モル％であることが好ましく、より好ましくは２５〜５０モル％である。エチレン含量が２０モル％より小さいと、耐水性が悪くなるおそれがある。一方、エチレン含量が６０モル％を超えると、製造が難しい。
【００６４】
循環水処理システム１００Ａにおける吸着装置１２０に用いられる親水性高分子吸着材２００は、ファウリング原因物質と相互作用する化学吸着性官能基を有する。化学吸着性を有する官能基としては、キレート形成基、カチオン性イオン交換基、アニオン性イオン交換基などが挙げられ、ファウリング原因物質に対する吸着性を有する限り、特に限定されない。
【００６５】
官能基は、例えば、Ｎ、Ｓ、ＰおよびＯからなる群から選択された元素を少なくとも一つ含む化学吸着性官能基であってもよい。
具体的には、そのような官能基としては、アミノ基（１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基）、４級アンモニウム基、イミノ基、イミダゾール基、４級イミダゾリウム基、ピリジル基、４級ピリジニウム基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホネート基、スルホン酸基、スルホニウム基、メルカプト基、チオウレア基、ホスホネート基、ホスホン酸基、ホスホニウム基などが挙げられる。それらは塩の状態で存在していてもよい。これらの官能基は、単独でまたは二種以上組み合わせて存在していてもよい。これらのうち、好ましい官能基としては、アミノ基、４級アンモニウム基およびそれらの塩が挙げられる。
【００６６】
化学吸着性官能基は、上記親水性高分子を作製する際に吸着性官能基を重合や後変性により導入してもよく、化学吸着性官能基を有する成分とアロイ化することにより導入されていてもよい。導入の容易さと膨潤度の制御の観点から化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）と親水性高分子マトリクス（Ｂ）のアロイ化により導入することが好ましい。
【００６７】
［化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）］
例えば、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、ポリビニル硫酸（ＰＶＳ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＡ）、ポリマレイン酸、ポリアミック酸などのアニオン系ポリマーであってもよいし、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリピリジン、ポリビニルピリジン、ポリアミノ酸、ポリジアリルジメチルアンモニウムハライド、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムハライド、ポリジアクリルジメチルアンモニウムハライド、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸塩、ポリヌクレオチドなどのカチオン性ポリマーであってもよい。このような高分子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。
【００６８】
これらのうち、親水性マトリクス高分子と組み合わせて、バイオポリマーをより効率よく吸着する観点から、上述のカチオン性ポリマーが好ましく、特に、強塩基性高分子（４級アンモニウム基含有高分子、４級ピリジニウム基含有高分子など）や、高カチオン密度を有する高分子（例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミンなど）が好ましい。
【００６９】
［親水性マトリクス高分子（Ｂ）］
親水性マトリクス高分子（Ｂ）は、特に限定されないが、例えば、親水性マトリクス高分子（Ｂ）としては、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール）、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、（メタ）アクリル系高分子、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリアミド、セルロース誘導体、デキストリン、キチン、キトサンなどを挙げることができる。これらの高分子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。
【００７０】
これらの高分子は、他のコモノマー単位を有していてもよく、コモノマー単位の含有量は、全モノマー単位中１０モル％以下であることが好ましく、５％モル以下であることがより好ましい。
【００７１】
親水性マトリクス高分子（Ｂ）の重量平均分子量は、高分子の種類に応じて適宜好ましい範囲を設定することが可能であるが、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）を親水性マトリクス高分子（Ｂ）の内部に保持する観点から、例えば、親水性マトリクス高分子（Ｂ）の重量平均分子量は、少なくとも５０００以上（例えば、５０００〜１０００００）であってもよく、好ましくは１００００以上であってもよい。なお、重量平均分子量は、例えばＧＰＣを用いて求めることができる。
【００７２】
好ましい親水性マトリクス高分子（Ｂ）としては、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール）などが挙げられ、成形性および親水性の双方に優れる観点から、エチレン−ビニルアルコール共重合体が特に好ましい。
【００７３】
エチレン−ビニルアルコール共重合体において、エチレン単位の含量は、全モノマー単位中２０〜６０モル％であることが好ましく、より好ましくは２５〜５５モル％であってもよい。エチレン含量が少なすぎると、成形体の耐久性が悪くなるおそれがある。一方、エチレン含量が多すぎると、親水性が低下するおそれがある。
なお、ポリビニルアルコールに関しては、粘度平均重合度で規定してもよく、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）を所定の分散径で分散できる限り特に限定されず、３０℃水溶液の粘度から求めた粘度平均重合度が、例えば１００〜１５０００程度の幅広い範囲から選択できる。マトリクス高分子としての耐久性を向上させる観点から、高重合度のものを用いるのが好ましく、その場合、例えば、平均重合度は好ましくは８００〜１３０００程度、さらに好ましくは１０００〜１００００程度であってもよい。
【００７４】
また、ポリビニルアルコールのけん化度も、目的に応じて適宜選択でき特に限定されるものではないが、例えば、８８モル％以上、好ましくは９０モル％以上、さらに好ましくは９５モル％以上であってもよい。特に耐久性を向上させる観点からは、けん化度９８モル％以上のものが好ましい。
【００７５】
［化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）と親水性マトリクス高分子（Ｂ）との質量比］
循環水処理システム１００Ａにおける吸着装置１２０に用いられる親水性高分子吸着材２００で、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）と親水性高分子マトリクス（Ｂ）のアロイにおける、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）と親水性マトリクス高分子（Ｂ）との割合は、高分子（Ａ）が所定の範囲で分散する限り特に限定されない。この割合は、例えば、質量比で高分子（Ａ）／高分子（Ｂ）＝１／９９〜７０／３０程度であってもよく、好ましくは５／９５〜６５／４５程度、より好ましくは８／９２〜６０／４０程度であってもよい。高分子（Ａ）が多すぎると、耐水性が低下する恐れがあり、高分子（Ａ）が少ないと、吸着性能が低下する傾向にある。
【００７６】
［その他の成分］
なお、循環水処理システム１００Ａにおいて、ファウリング原因物質の吸着性を有する親水性高分子吸着材２００は、本発明の効果を阻害しない範囲内で、樹脂成分として、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）及び親水性マトリクス高分子（Ｂ）以外のポリマー高分子を含んでいてもよい。また、循環水処理システム１００Ａにおける吸着装置１２０に用いられる親水性高分子吸着材２００は、必要に応じて、例えば、架橋剤、酸化防止剤、安定剤、滑剤、加工助剤、帯電防止剤、着色剤、消泡剤、分散剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
【００７７】
循環水処理システム１００Ａにおける吸着装置１２０に用いられる親水性高分子吸着材２００では、バイオポリマーの吸着を可能にするとともに、ハンドリング性を良好にする観点から、２５℃における膨潤度が２０〜４００％の範囲内に保持されている。親水性高分子吸着材の膨潤度は、好ましくは４０〜３００％程度であってもよく、より好ましくは５０〜２００％程度であってもよい。なお、親水性高分子吸着材の膨潤度は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。
【００７８】
膨潤度が２０％未満であると、バイオポリマーを含有する溶液との接触が不十分となるためか、バイオポリマーの吸着性が不良となり、また、膨潤度が４００％を超えると、過度の膨潤のため吸着材が軟化し、カラムの閉塞が起こり易くなる。吸着材使用後にカラムから吸着材を取り出す際に、カラム取り出し性が悪化するなどの問題が生じる。
【００７９】
例えば、親水性高分子吸着材２００の膨潤性は、架橋剤により架橋することにより制御してもよいし、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）に対して、低膨潤性または非膨潤性である親水性マトリクス高分子（例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体、及びポリアミドなど）を組み合わせたアロイ材として制御してもよい。
【００８０】
特に、循環水処理システム１００Ａにおける吸着装置１２０に用いられる親水性高分子吸着材２００は、耐久性や膨潤性を制御する観点から、架橋剤により架橋していることが好ましい。架橋剤は、親水性高分子の架橋反応性基の種類に応じて適宜決定することができるが、例えば、エポキシ基、カルボキシル基、ハロゲン基、酸無水物基、酸ハライド基、ホルミル基、Ｎ−クロロホルミル基、クロロホーメイト基、アミジニル基、イソシアネート基、ビニル基、アルデヒド基、アゼチジン基、カルボジイミド基などから選択される少なくとも１種又は２種以上の官能基を少なくとも２個含む化合物が挙げられる。また、ジルコニル系架橋剤（硝酸ジルコニル、炭酸ジルコニウムアンモニウム、塩化ジルコニル、酢酸ジルコニル、硫酸ジルコニル）、チタン系架橋剤（チタン系架橋剤、チタンラクテート、チタンジイソプロポキシビス（トリエタノールアミネート））などを用いてもよい。このような架橋剤は、市販されている各種架橋剤を利用することができ、特に限定されないが、エポキシ基、ハロゲン基、イソシアネート基、ビニル基、アルデヒド基、アゼチジン基、カルボジイミド基などから選択される少なくとも１種又は２種以上の官能基を少なくとも２個含む化合物が好ましい。
【００８１】
例えば、架橋剤による架橋構造の導入は、親水性高分子吸着材２００を合成時にジビニルモノマーを共重合することにより、架橋構造を導入してもよい。
【００８２】
また、架橋剤と親水性高分子吸着材の構成成分と合わせて溶融混練することにより架橋構造を導入してもよい。
溶融混練を行う場合、親水性高分子吸着材２００の構成成分、架橋剤、必要に応じて任意成分を、二軸型の混練機などを用いて溶融混練する方法（溶融混練法）が挙げられる。この溶融混練法によれば、各成分が均一に分散した吸着材を得ることが容易であるという利点を有する。
【００８３】
また、一旦、親水性高分子吸着材材料を溶融成形、溶液成形などにより成形し、各種形状の成形体を形成した後、架橋剤を含む溶液に成形体を浸漬させて架橋構造を導入してもよい。
溶融成形を行う場合、例えば、架橋剤を少なくとも除く親水性高分子吸着材材料を、二軸型の混練機などを用いて溶融混練し、溶融混練物を押出成形、射出成形などにより各種形状の成形体を得た後、この成形体に対して架橋剤を含む溶液に浸漬させ架橋処理を施してもよい。
また、溶液成形を行う場合、例えば、架橋剤を少なくとも除く親水性高分子吸着材材料から、適当な溶媒を用いて混合液を調製し、この混合液を用いて、キャスト製膜または乾式紡糸、湿式紡糸などにより、膜状または繊維状の成形体を得た後、この成形体に対して架橋剤を含む溶液に浸漬させ架橋処理を施してもよい。
【００８４】
（親水性高分子吸着材の形状）
親水性高分子吸着材２００は、被処理水からのバイオポリマーの吸着処理に用いることができる限り、各種形状を有することができ、例えば、粒子状、繊維状、フィルム状、各種立体形状などであってもよい。表面積を大きく取り、吸着効率を向上させる観点から、親水性高分子吸着材２００は、粒子状または繊維状であるのが好ましく、カラム充填し使用する方法を考慮すると体積充填率の観点から粒子状が好ましい。
【００８５】
親水性高分子吸着材２００が粒子状である場合、その粒子径は特に制限はないが、粒子径は１μｍ〜５０００μｍが好ましく、１０μｍ〜４０００μｍがさらに好ましく、２０μｍ〜３０００μｍが最も好ましい。粒子径が小さすぎる場合、微粉が舞い易いなど取り扱いが難しい。粒子径が大きすぎる場合、吸着性能が充分に得られないことがある。なお粒子径は、篩分けにより分級された値を示す。
【００８６】
親水性高分子吸着材２００が繊維状である場合、その繊維径は特に制限はないが、０．１〜１０００μｍの幅広い範囲から選択することができ、例えば１〜５００μｍであってもよく、好ましくは２〜２００μｍであってもよい。なお、繊維径は、例えば、短繊維を無作為にサンプリングし、繊維の断面を電子顕微鏡で観察し繊維径を測定して求めることができる。
【００８７】
以下、実施例により親水性高分子吸着材２００をより詳細に説明するが、親水性高分子吸着材２００は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「％」および「部」は特に断りのない限り、それぞれ「質量％」および「質量部」を表す。
【００８８】
（膨潤度の評価）
吸着材１ｇを２５℃の水に１２時間浸漬させた後、吸着材を遠心脱水して秤量（Ａ）した後、１０５℃で４時間乾燥して秤量（Ｂ）する。以下の式より、膨潤度を求めた。
膨潤度＝［（Ａ−Ｂ）／（Ｂ）］×１００  （％）
【００８９】
（バイオポリマーの測定方法）
バイオポリマー濃度は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）に湿式全有機炭素計測器（ＯＣＤ計）を接続したＬＣ−ＯＣＤ（ＤＯＣ-Ｌａｂｏｒ製）により測定する。測定は、Stefan A. Huber et al. “Characterisation of aquatic humic and non-humic matter with size-exclusion chromatography -organic carbon detection -organic nitrogen detection (LC-OCD-OND)” Water Research 45 (2011) pp879-885に記載された方法に準じ、以下の条件下で行った。
流速：１．１ｍＬ／ｍｉｎ
サンプル注入量：１ｍＬ
カラム：２５０ｍｍ×２０ｍｍ、ＴＳＫ  ＨＷ５０Ｓ
ＵＶ波長：２５４ｎｍ
ＯＣＤ計：酸注入量  ０．２ｍＬ／ｍｉｎ
溶離液：ｐＨ６．８５  リン酸バッファ
酸性化溶液：１Ｌ超純水に対し、４ｍＬ  Ｏ−リン酸（８５％）およびペルオキソ二硫酸カリウム０．５ｇを添加
【００９０】
（ファウリング原因物質の除去率）
ファウリング原因物質を有する被処理液に対して吸着材を用いて吸着処理を行った後、吸着材をろ別し吸着処理液を得た。吸着処理液のファウリング原因物質である有機体炭素のうちバイオポリマーの除去率（％）を以下のようにして算出した。
吸着処理前後の上澄み液を、ＬＣ−ＯＣＤ（Ｈｕｂｅｒｓ社製、ＤＯＣ−Ｌａｂｏｒ）を用いて分析し、バイオポリマー（保留時間２５〜３５分）の除去率（％）を以下の式にて算出した。
（ｉ）バイオポリマーの除去率＝（吸着工程前のバイオポリマー濃度―吸着工程後のバイオポリマー濃度）／（吸着工程前のバイオポリマー濃度）×１００（％）
【００９１】
（ろ過膜の透水性評価）
処理対象の水をＦｌｕｘ  ２．０（ｍ３／ｍ２／日）でろ過膜に対して通液するとともに、３０分に１回Ｆｌｕｘ  ３．０ｍ３／ｍ２／日）の純水で逆洗浄を実施し、膜を通液する際の圧力変化を評価し、６０ｋＰａに到達するまでの時間（分）を求め、以下の基準にて、長期の透水性を評価した。
Ａ：１２００分以上
Ｂ：９００分以上１２００分未満
Ｃ：６００分以上９００分未満
Ｄ：６００分未満
【００９２】
［実施例１］
（親水性高分子吸着材の作製）
アコジェルＣ（ＭＴアクアポリマー（株）製）の鉱物油エマルジョンをヘキサンにて洗浄後、乾燥させ４級アンモニウム基を有する粒子を得た。粒子２０質量部とエチレン−ビニルアルコール共重合体（（株）クラレ製、「Ｇ−１５６」）８０部をラボプラストミルにて溶融混練した後、粉砕処理を施し粒子状吸着材を得た。得られた吸着材の２５℃水中の膨潤度は７０％であった。
被処理水として、印旛沼（千葉県）から採取した表流水（ファウリング原因物質濃度＝３．６ｍｇ−Ｃ／Ｌ、バイオポリマーのＳＵＶＡ値：０．２１（Ｌ／ｍｇ−Ｃ・ｍ）、フミン質のＳＵＶＡ値：３．３（Ｌ／ｍｇ−Ｃ・ｍ）、ｐＨ＝８．７）を用い、被処理水を、まず、排除径２μｍのステンレスメッシュカートリッジフィルター（ＴＭＰ−２、Ａｄｖａｎｔｅｃｈ社製）でろ過することにより不溶物を取り除き、そのろ過後の水１Ｌに、得られた親水性高分子吸着材を５ｇ投入し、２５℃にて２時間攪拌した。撹拌後、親水性高分子吸着材をろ別し、得られた吸着処理水を用いて、ＰＥ製ＭＦ膜（三菱レイヨン（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表１に示す。
【００９３】
［比較例１］
ファウリング原因物質の吸着処理を行わない以外、実施例１と同様に水処理をして、ＰＥ製ＭＦ膜（三菱レイヨン（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＤであった。結果を表１に示す。
【００９４】
【表１】
2016040031.tif 000003
【００９５】
［実施例２］
ポリビニルアルコール（（株）クラレ製「ＰＶＡ―１１７」）８８質量部、ポリアリルアミン（ニットーボーメディカル（株）製「ＰＡＡ−１５Ｃ」）１２質量部となるような樹脂組成とし、それら樹脂を水に溶解させた。この溶液を直径０．０８ｍｍ、孔数１０００のノズルから４０℃の飽和硫酸ナトリウム浴に湿式紡糸し、１５ｍ／分の速度で引き取った。形成した糸はさらに２倍に湿延伸した後、１３０℃で乾燥させ、２３０℃で５倍の乾熱延伸を施した。この繊維をさらにグルタルアルデヒド１％、マレイン酸２％の４０℃の溶液に浸漬し架橋処理を行い、目的の繊維状吸着材を得た。得られた吸着材の２５℃での膨潤度は６５％であった。
被処理水として、印旛沼（千葉県）から採取した表流水（ファウリング原因物質濃度＝３．６ｍｇ−Ｃ／Ｌ、ｐＨ＝８．７）を用い、被処理水を、まず、排除径２μｍのステンレスメッシュカートリッジフィルター（ＴＭＰ−２、Ａｄｖａｎｔｅｃｈ社製）でろ過することにより不溶物を取り除き、そのろ過後の水１Ｌに、得られた親水性高分子吸着材を５ｇ投入し、２５℃にて２時間攪拌した。撹拌後、親水性高分子吸着材をろ別し、得られた処理水を用いて、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＢであった。結果は表２に示す。
【００９６】
［実施例３］
エチレン−ビニルアルコール共重合体（（株）クラレ製、「Ｆ−１０１」）６０質量部、及びポリエチレンイミン（（株）日本触媒製、「エポミンＳＰ−２００」）４０質量部をラボプラストミルにて２１０℃で溶融混練した後、粉砕処理を施し、粒子径０．６〜１．２ｍｍの複合体を得た。さらに、この複合体をエポキシ化合物（ナガセケムテックス（株）製デナコールＥＸ−８１０（商品名））２％の２５℃の溶液で架橋処理を行い、目的の粒子状吸着材を得た。得られた吸着材の２５℃水中の膨潤度は１２５％であった。
被処理水として、印旛沼（千葉県）から採取した表流水（ファウリング原因物質濃度＝３．６ｍｇ−Ｃ／Ｌ、ｐＨ＝８．７）を用い、被処理水を、まず、排除径２μｍのステンレスメッシュカートリッジフィルター（ＴＭＰ−２、Ａｄｖａｎｔｅｃｈ社製）でろ過することにより不溶物を取り除き、そのろ過後の水１Ｌに、得られた親水性高分子吸着材を５ｇ投入し、２５℃にて２時間攪拌した。撹拌後、親水性高分子吸着材をろ別し、得られた処理水を用いて、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表２に示す。
【００９７】
［実施例４］
エチレン−ビニルアルコール共重合体（（株）クラレ製、「Ｅ−１０５」）７５部、及びポリエチレンイミン（（株）日本触媒製、「エポミンＳＰ−２００」）２５部をラボプラストミルにて２１０℃で溶融混練した後、粉砕処理を施し粒子径０．１〜０．２ｍｍの複合体を得た。この複合体をエポキシ化合物（ナガセケムテックス（株）製デナコールＥＸ−８１０（商品名））２％の２５℃の溶液で架橋処理を行い、目的の粒子状吸着材を得た。得られた吸着材の２５℃水中の膨潤度は８２％であった。
この吸着材を用いて実施例３と同様にして、被処理水の吸着処理およびろ過処理を行った。ろ過処理に用いたＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表２に示す。
なお、ＬＣ−ＯＣＤによりこの実施例において使用された被処理水中に含まれる有機物の分子量分布を測定した際に、図３に示すようなスペクトルが得られた。
【００９８】
［実施例５］
ポリエチレンイミン（（株）日本触媒製、「エポミンＳＰ−２００」）をエポキシ化合物（ナガセケムテックス（株）製、「デナコールＥＸ−８１０」）を用いて架橋させた後、粉砕処理を施した。得られた粉砕物を多量の８０℃熱水で攪拌洗浄することで、表１に示すとおり目的の粒子状の親水性高分子吸着材２００を得た。得られた親水性高分子吸着材２００の２５℃水中の膨潤度は２７６％であった。
得られた親水性高分子吸着材２００を、モデル海水に浸漬、攪拌させ、アルギン酸ナトリウムの吸着試験を行った。吸着試験後に得られた処理水を用いて、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表２に示す。
【００９９】
［比較例２］
ファウリング原因物質の吸着処理を行わない以外、実施例３と同様に水処理をして、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＤであった。結果を表２に示す。
【０１００】
［比較例３］
吸着材として、２５℃水中の膨潤度が５８％である市販の粒状活性炭（Ｃｈａｒｃｏｌ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ、和光純薬社製）を用いる以外は、実施例３と同様にして水処理を行って、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＣであった。結果を表２に示す。
【０１０１】
［比較例４］
２５℃水中の膨潤度が９８％である市販の陰イオン吸着材（Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ ＩＲＡ４００、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を用いる以外は、実施例３と同様にして水処理を行って、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成社製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＣであった。結果を表２に示す。
【０１０２】
【表２】
2016040031.tif 000004
【０１０３】
［実施例６］
実施例４で用いた吸着材で吸着処理した処理水を用いて、ポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)製ＵＦ膜（旭化成（株）製、分画分子量１００ｋＤａ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表３に示す。
【０１０４】
【表３】
2016040031.tif 000005
【０１０５】
［比較例５］
アコジェルＣ（ＭＴアクアポリマー（株）製）の鉱物油エマルジョンをヘキサンにて洗浄後、乾燥させ４級アンモニウム基を有する粒子を得た。この粒子をそのままファウリング原因物質の吸着工程に用いようとしたところ、乾燥状態の粒子は粒子径が極めて小さいため、被処理水に対する撹拌性が悪いだけでなく、被処理水により膨潤した後は、粒子が４００％を超えて膨潤し、粒子同士を良好に撹拌することが困難であったため、試験を中止した。
【０１０６】
実験例１〜６に見られるように、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％である親水性を有する高分子吸着材を用いて水中のファウリング原因物質を除去する工程を設けた場合、ファウリング原因物質の中でも、効率的に親水性が高い有機体炭素のうちバイオポリマーを除去できる。その結果、ろ過膜の透水性が長期に安定であることが分かる。
【０１０７】
一方、比較例１および２にみられるように、ファウリング原因物質を除去する工程を設けない場合、長期の透水性は得られない。また、比較例３および４にみられるように、市販の活性炭やイオン交換樹脂など疎水性の構造が主成分である吸着材を用いた場合、一部のファウリング原因物質は、除去可能であるが、バイオポリマーの除去能が低いため、充分な長期透水性が得られない。比較例５のような４級アンモニウムを有するポリマーの架橋体では膨潤度が高すぎるという問題があった。
【０１０８】
［第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの効果］
本発明の第１実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ａにおいては、吸着装置１２０に２５℃水中での膨潤度が特定の範囲に存在する親水性高分子吸着材２００を用いている。この親水性高分子吸着材２００は、ファウリング原因物質を高度に吸着することができる。例えば、親水性高分子吸着材２００は、吸着処理中のファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうち糖類やたんぱく質といった親水性が高いバイオポリマーを低減することが可能である。したがって、循環水処理システム１００Ａは、バイオファウリングの主因となるバイオポリマーを効率良く吸着除去できるため、膜ろ過装置１３０でのバイオファウリングを抑制することができる。その結果、循環水処理システム１００Ａによれば、分離膜の透水性を長期にわたって維持することができるとともに、分離膜の交換寿命を延ばし、システム全体としての運転コストを低減することができる。
【０１０９】
さらに、バイオポリマーは、細菌の培地となり得るため、循環水中にスライムを発生させる原因となる。循環水処理システム１００Ａでは、吸着装置１２０によって、バイオポリマーを効率良く吸着除去できるため、循環水中にスライムが発生するのを抑制することができる。また、吸着装置１２０の親水性高分子吸着材２００は、菌等も吸着除去できるため、例えば、循環水中に含まれるレジオネラ属菌等も除去することが可能である。さらに、循環水処理システム１００Ａは、循環水中のバイオポリマーを吸着除去した吸着処理水を膜ろ過装置１３０によって、膜ろ過することにより、スケール生成原因物質を除去することができる。
【０１１０】
以上のように、循環水処理システム１００Ａは、吸着装置１２０及び膜ろ過装置１３０によって循環水中のスケール生成原因物質及びスライム発生の原因となるバイオポリマーを効率良く除去することができる。その結果、開放式の冷却塔１１０ａを備える循環水処理システム１００Ａにおいて、ラインや各種装置の通水性が悪化すること又は被冷却装置１０１の冷却能力が低下することを抑制することができる。
【０１１１】
なお、第１実施形態に係る循環水処理システム１００Ａにおいては、膜ろ過装置１３０の分離膜として、逆浸透膜を用いたが、これに限定されない。例えば、分離膜として、精密ろ過膜（Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＭＦ膜）、限外ろ過膜（Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＵＦ膜）、ナノ膜（Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＮＦ膜）等の多数の孔を有する膜を用いてもよい。
【０１１２】
膜ろ過装置１３０は、循環水に含まれるスケール生成原因物質を除去できる装置であればよい。例えば、膜ろ過装置１３０は、循環水を軟水化する軟水化装置であってもよい。冷却塔１１０ａにおいて、循環水の蒸発と、循環水の補給とを繰り返し行うと、循環水が濃縮され、循環水に含まれる硬度成分（例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等）が増大することによって、循環水の硬度が高くなる。循環水の硬度が高くなると、スケール成分が析出しやすくなる。したがって、循環水処理システム１００Ａにおいて、循環水に含まれる硬度成分を低減して軟水化することは、スケール成分の析出の抑制に有益である。軟水化装置としては、例えば、イオン交換膜を備えるイオン交換樹脂装置を用いることができる。イオン交換樹脂装置は、イオン交換樹脂を膜状にしたイオン交換膜を利用して陽イオン交換又は陰イオン交換を行う。イオン交換膜は、陽イオンのみを通過させる陽イオン交換膜、又は陰イオンのみを通過させる陰イオン交換膜を使用することができる。イオン交換樹脂装置は、イオン交換膜を使用して、循環水に含まれる硬度成分（例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等）を低減することにより、循環水を軟水化することができる。
【０１１３】
また、膜ろ過装置１３０として、例えば、イオン交換膜を備える電気透析装置を用いてもよい。電気透析装置は、１対の電極間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列されている。電気透析装置において、電極間に直流電流を流すと、陽イオン（例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等）が、陽イオン交換膜を透過して陰極側に引き寄せられる。一方、陰イオンは、陰イオン交換膜を透過して陽極側に引き寄せられる。このように、電気透析装置は、イオン交換膜と電気の働きで循環水中の硬度成分を分離し、循環水を軟水化することができる。
【０１１４】
膜ろ過装置１３０は、上記で説明した装置を少なくとも１つ以上含めばよい。例えば、ＵＦ膜を備えた装置と、逆浸透膜を備えた装置と、を２つ備えてもよい。これらの装置を複数備えることによって、循環水に含まれるスケール生成原因物質をより多く除去することができる。
【０１１５】
循環水処理システム１００Ａにおいては、吸着ライン１０３は、冷却塔１１０ａの貯留部１１３から循環水の一部を吸着装置１２０に供給する構成について説明したが、これに限定されない。吸着ライン１０３は、冷却塔１１０ａの貯留部１１３から循環水の全部を吸着装置１２０に供給してもよい。
【０１１６】
循環水処理システム１００Ａにおいては、処理水供給ライン１０４は、膜ろ過装置１３０から循環ライン１０２ａに接続されている構成について説明したが、これに限定されない。例えば、処理水供給ライン１０４は、膜ろ過装置１３０から冷却塔１１０ａ、被冷却装置１０１又は循環ライン１０２ｂ等に接続されてもよい。
【０１１７】
なお、循環水処理システム１００Ａは、被冷却装置１０１、吸着装置１２０、膜ろ過装置１３０、循環水補給装置１４０をそれぞれ１つずつ備える構成を説明したが、この構成に限定されない。これらの装置は、複数備えてもよい。
【０１１８】
循環水処理システム１００Ａにおいては、循環水補給装置１４０は、一定量の補給用循環水を補給する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、電気伝導率計測装置によって、冷却塔１１０ａの貯留部１１３に貯留された循環水の電気伝導率を計測し、その計測結果に基づいて、補給用循環水を補給してもよい。循環水の濃縮率が上がると、電気伝導率が上がるため、電気伝導率測定装置の計測結果が所定の閾値を超えた場合に、補給用循環水を補給してもよい。このような構成により、循環水の濃縮率を管理することができる。また、冷却塔１１０ａの貯留部１１３に変位センサを設け、貯留部１１３に貯留された循環水の水位が所定の値を下回ると、循環水補給装置１４０は、補給用循環水を冷却塔１１０ａに供給してもよい。
【０１１９】
循環水補給装置１４０については、補給用循環水を冷却塔１１０ａに供給する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、循環水補給装置１４０は、吸着ライン１０３又は循環ライン１０２に補給用循環水を供給してもよい。特に、吸着ライン１０３に補給用循環水を供給すれば、吸着装置１２０及び膜ろ過装置１３０によってスケール生成原因物質及びファウリング原因物質等を除去したろ過処理水を循環水として使用することができる。また、循環水補給装置１４０は、吸着装置１２０を含んでもよい。例えば、循環水補給装置１４０は、吸着装置１２０によってファウリング原因物質を除去した循環水を冷却塔１１０ａに補給してもよい。
【０１２０】
なお、冷却塔１１０ａには、循環水を排水する排水ラインを設けてもよい。排水ラインを設けることにより、循環水の水量を調整することができる。
【０１２１】
なお、循環水処理システム１００Ａにおいては、循環水にスケール防止剤を供給してもよい。スケール防止剤とは、循環水に含まれるスケール生成原因物質がスケール成分として析出することを防止する、又はスケール成分が被冷却装置１０１やライン等に付着することを防止する薬品である。例えば、スケール防止剤としては、カルボン酸系ポリマー（例えば、マレイン酸ポリマー、アクリル酸ポリマー、イタコン酸ポリマー等）、アクリル酸系ポリマー、ホスホン酸系キレート剤、カルボン酸系キレート剤、ポリエチレングリコール等がある。
【０１２２】
循環水処理システム１００Ａは、必要に応じて、ポンプ、バルブ、フィルター等をさらに備えてもよい。
【０１２３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムについて説明する。
【０１２４】
［第２実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成］
図４は、本発明の第２実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図を示す。図４に示すように、本発明の第２実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｂは、前述の第１実施形態の冷却塔の循環水処理システム１００Ａの構成と比べて、密閉式の冷却塔１１０ｂを備えている点で異なる。
【０１２５】
図４に示すように、密閉式の冷却塔１１０ｂは、被冷却装置１０１を冷却する冷却水が密閉状態で循環する冷却水循環ライン１１８を備える。冷却塔１１０ｂは、冷却水循環ライン１１８の外側を循環水により冷却することによって、冷却水循環ライン１１８の内部を流れる冷却水を間接的に冷却する構成を有する。即ち、第２実施形態の密閉式の冷却塔１１０ｂは、第１実施形態の開放式の冷却塔１１０ａと比べて、冷却水が循環する冷却水循環ライン１１８を備える点、被冷却装置１０１を冷却水で冷却する点、冷却水循環ライン１１８を循環水で冷却する点で異なる。
【０１２６】
循環水処理システム１００Ｂにおける密閉式の冷却塔１１０ｂについて具体的に説明する。循環水処理システム１００Ｂにおいて、冷却塔１１０ｂ以外の他の構成は、第１実施形態に係る循環水処理システム１００Ａの構成と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【０１２７】
図４に示すように、第２実施形態の密閉式の冷却塔１１０ｂは、冷却水循環ライン１１８と、冷却塔本体１１１と、散水部１１２と、貯留部１１３と、ルーバ１１４と、ファン１１５と、充填材１１６と、を備える。冷却塔本体１１１は、冷却塔１１０ａの外郭を形成している。冷却塔本体１１１の上部には、開口部１１７が設けられており、開口部１１７にはファン１１５が配置されている。冷却塔本体１１１の側面部には、ルーバ１１４が設けられている。冷却塔本体１１１の内部においては、上部に散水部１１２が設けられており、下部に貯留部１１３が設けられている。さらに、冷却塔本体１１１の内部においては、散水部１１２の下方に充填材１１６が配置されている。また、冷却塔本体１１１の内部には、冷却水循環ライン１１８が散水部１１２の下方を通るように配置されている。冷却水循環ライン１１８は、被冷却装置１０１と接続されており、冷却水を被冷却装置１０１に循環する。なお、第２実施形態の冷却塔１１０ｂにおいて、冷却塔本体１１１、散水部１１２、貯留部１１３、ルーバ１１４、ファン１１５、充填材１１６の具体的な説明については、第１実施形態の冷却塔１１０ａの説明と同じであるため省略する。
【０１２８】
冷却塔１１０ｂは、被冷却装置１０１を冷却する冷却水を循環水によって冷却する構成を有している。したがって、被冷却装置１０１を冷却するための冷却水の流れと、冷却水を冷却するための循環水の流れと、について説明する。
【０１２９】
冷却水の流れについて説明する。
冷却水は、冷却水循環ライン１１８の内部を流れる。冷却水循環ライン１１８の内部を流れる冷却水は、冷却塔１１０ｂで間接的に冷却されながら、被冷却装置１０１を循環している。具体的には、冷却塔１１０ｂでは、散水部１１２から散布された循環水を充填材１１６で受け、ルーバ１１４から送り込まれた外気（空気）によって循環水の一部を蒸発させ、この蒸発潜熱によって冷却水循環ライン１１８が冷却される。冷却水循環ライン１１８が冷却されると、冷却水循環ライン１１８の内部を流れる冷却水が間接的に冷却される。冷却塔１１０ｂで冷却された冷却水は、被冷却装置１０１に供給される。被冷却装置１０１に供給された冷却水は、熱交換されて温度が上昇する。温度上昇した冷却水は、再び冷却塔１１０ｂの内部に位置する冷却水循環ライン１１８を流れる際に冷却される。なお、冷却水循環ライン１１８には、冷却水を循環する循環ポンプＰ３が備えられている。冷却水は、このポンプＰ３を駆動することにより、冷却水循環ライン１１８の内部を流れて、被冷却装置１０１を循環する。
【０１３０】
次に、循環水の流れについて説明する。
循環水は、循環ライン１０２によって冷却塔１１０ｂを循環しながら、冷却される。具体的には、循環水は、冷却塔１１０ｂの散水部１１２から冷却水循環ライン１１８に散布される。散水部１１２から散布された循環水の一部は、蒸発して冷却塔本体１１１の上部に設けられた開口部１１７から排出される。一方、蒸発せずに残った循環水は、冷却塔本体１１１の下部に設けられた貯留部１１３に貯留される。貯留部１１３に貯留された循環水は、循環ライン１０２を通って、散水部１１２に供給される。散水部１１２に供給された循環水は、冷却塔本体１１１内部に散布され、再び冷却水循環ライン１１８を冷却するために使用される。また、蒸発して減った量の循環水は、循環水補給装置１４０から、例えば、減った量と同じ量の循環水が冷却塔１１０ｂに補給される。
【０１３１】
また、第２実施形態における吸着ライン１０３、吸着装置１２０、膜ろ過装置１３０、処理水供給ライン１０４は、第１実施形態の構成と同じである。即ち、第２実施形態の循環水処理システム１００Ｂは、冷却塔１１０ｂの貯留部１１３で貯留された循環水の一部を、吸着ライン１０３を介して吸着装置１２０に供給し、循環水中のファウリング原因物質を吸着除去する。吸着装置１２０でファウリング原因物質を吸着除去した吸着処理水は、膜ろ過装置１３０に供給され、吸着処理水に含まれるスケール生成原因物質を含む濃縮水と、スケール生成原因物質が除去されたろ過処理水と、に分離される。ろ過処理水は、処理水供給ライン１０４を通って、循環ライン１０２に供給される。
【０１３２】
［第２実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの効果］
本発明の第２実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｂにおいては、吸着装置１２０に備えられた親水性高分子吸着材２００によって、ファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうち親水性が高いバイオポリマーを低減することが可能である。したがって、循環水処理システム１００Ｂは、バイオファウリングの主因となるバイオポリマーを効率良く吸着除去できるため、膜ろ過装置１３０でのバイオファウリングを抑制することができる。その結果、密閉式の冷却塔１１０ｂを備える循環水処理システム１００Ｂにおいても、分離膜の透水性を長期にわたって維持することができるとともに、分離膜の交換寿命を延ばし、システム全体としての運転コストを低減することができる。
【０１３３】
循環水処理システム１００Ｂは、吸着装置１２０及び膜ろ過装置１３０によって循環水中のスケール生成原因物質及びスライム発生の原因となるバイオポリマーを効率良く除去することができる。その結果、循環水処理システム１００Ｂにおいては、ラインや各種装置の通水性が悪化すること又は冷却塔１１０ｂの冷却能力が低下することを抑制することができる。なお、循環水処理システム１００Ｂでは、被冷却装置１０１を冷却する冷却水は、密閉状態で冷却水循環ライン１１８を循環するため、大気からの不純物や微生物の混入がないという利点がある。そのため、冷却水中にスケール成分又はスライムが発生しづらく、被冷却装置１０１の冷却能力の低下を抑制することが可能となる。
【０１３４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムについて説明する。
【０１３５】
［第３実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成］
図５は、本発明の第３実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図を示す。図５に示すように、本発明の第３実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｃは、前述の第１実施形態の循環水処理システム１００Ａに、さらに濃度計測装置１５０ａを備えた構成を有する。濃度計測装置１５０ａは、サンプリングラインを介して、冷却塔１１０ａに接続されている。また、第３実施形態の吸着ライン１０３には、吸着装置１２０への循環水の供給及び停止を行うバルブ１０６が設けられている。
【０１３６】
濃度計測装置１５０ａは、冷却塔１１０ａの貯留部１１３に貯留された循環水に含まれるスケール生成原因物質濃度を計測している。濃度計測装置１５０ａは、計測されたスケール生成原因物質濃度の結果に基づいて、吸着ライン１０３に設けられたバルブ１０６の開閉動作を行い、冷却塔１１０ａの貯留部１１３に貯留された循環水を吸着装置１２０及び膜ろ過装置１３０に供給する。
【０１３７】
循環水処理システム１００Ｃにおける濃度計測装置１５０ａについて具体的に説明する。第３実施形態に係る循環水処理システム１００Ｃにおいて、濃度計測装置１５０ａ及びバルブ１０６以外の他の構成は、第１実施形態に係る循環水処理システム１００Ａの構成と同じであるため、説明を省略する。
【０１３８】
＜濃度計測装置＞
濃度計測装置１５０ａは、循環水に含まれるスケール生成原因物質濃度を計測する装置である。スケール生成原因物質としては、例えば、カルシウム成分又はシリカ成分等が挙げられる。濃度計測装置１５０ａは、例えば、循環水に含まれるカルシウム濃度を計測するカルシウム濃度計測装置、又は循環水に含まれるシリカ濃度を計測するシリカ濃度計測装置の少なくとも１つを含む装置である。
【０１３９】
カルシウム濃度計測装置又はシリカ濃度計測装置は、例えば、吸光度計測装置である。吸光度計測装置は、循環水を入れた透明な容器に色素を含む試薬を添加し、かつ特定の波長の光を照射したときの色素の反応による循環水の色相の変化による吸光度を測定する。カルシウム濃度計測装置又はシリカ濃度計測装置は、測定された吸光度から、カルシウム濃度又はシリカ濃度を計測する。
【０１４０】
濃度計測装置１５０ａは、サンプリングラインを経由して、冷却塔１１０ａの貯留部１１３から循環水を取得する。濃度計測装置１５０ａは、取得した循環水に含まれるカルシウム濃度又はシリカ濃度を計測する。濃度計測装置１５０ａは、例えば、計測されたカルシウム濃度又はシリカ濃度が所定の閾値を超えている場合、吸着ライン１０３に設けられたバルブ１０６を開くように制御する。吸着ライン１０３のバルブ１０６が開かれると、冷却塔１１０ａの貯留部１１３に貯留された循環水が吸着装置１２０に供給される。吸着装置１２０に供給された循環水は、親水性高分子吸着材２００によってファウリング原因物質、特にバイオポリマーが吸着除去され、吸着処理水として膜ろ過装置１３０に供給される。膜ろ過装置１３０に供給された吸着処理水は、分離膜によって、スケール生成原因物質を含む濃縮水と、スケール生成原因物質が除去されたろ過処理水と、に分離される。分離されたろ過処理水は、処理水供給ライン１０４を通って、循環ライン１０２ａに循環水として戻される。
【０１４１】
［第３実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの効果］
本発明の第３実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｃによれば、濃度計測装置１５０ａによって、循環水中のスケール生成原因物質濃度、例えば、カルシウム濃度又はシリカ濃度を計測することができる。そのため、循環水処理システム１００Ｃは、濃度計測装置１５０ａの計測結果に基づいて、循環水を吸着装置１２０及び膜ろ過装置１３０に供給し、循環水中に含まれるスケール成分析出の原因となるスケール生成原因物質を除去することができる。したがって、循環水処理システム１００Ｃは、必要に応じて、吸着装置１２０および膜ろ過装置１３０を動作させればよく、システム全体としてのランニングコストをさらに低減することができる。
【０１４２】
なお、循環水処理システム１００Ｃにおいては、濃度計測装置１５０ａが吸着ライン１０３に設けられたバルブ１０６の開閉動作を行う構成について説明したが、これに限定されない。例えば、濃度計測装置１５０ａは、スケール生成原因物質濃度、例えば、カルシウム濃度又はシリカ濃度の計測結果を表示する表示部を備え、使用者がその表示部を見ながら、手動でバルブ１０６の開閉動作を行ってもよい。
【０１４３】
循環水処理システム１００Ｃにおいては、濃度計測装置１５０ａは、吸光度計測装置として説明したが、これに限定されない。濃度計測装置１５０ａは、スケール成分原因物質濃度を計測できる装置であればよい。例えば、濃度計測装置１５０ａとして、電気伝導率測定装置、硬度成分測定装置等を用いてもよい。電気伝導率測定装置は、循環水の電気伝導率を測定する装置である。循環水中のスケール成分原因物質が増大すると、循環水の電気伝導率が増大する。そのため、循環水処理システム１００Ｃにおいては、電気伝導率測定装置によって循環水の電気伝導率を測定し、所定の閾値を超えた場合に、冷却塔１１０ａの循環水を吸着装置１２０及び膜ろ過装置１３０に供給してもよい。硬度成分測定装置は、色素エリオクロムブラックＴ等を含有する硬度測定用試薬を循環水に添加し、硬度成分と硬度測定用試薬に含まれる色素との反応（色相の変化）を監視することによって硬度成分を測定する。循環水処理システム１００Ｃにおいては、硬度成分計測装置によって循環水中の硬度成分を測定し、測定結果に基づき、循環水を吸着装置１２０及び膜ろ過装置１３０に供給してもよい。
【０１４４】
なお、循環水処理システム１００Ｃにおいて、濃度計測装置１５０ａは、バルブ１０６を制御する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、濃度計測装置１５０ａは、吸着ライン１０３に設けられたポンプＰ２を制御してもよい。
【０１４５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムについて説明する。
【０１４６】
［第４実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成］
図６は、本発明の第４実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図を示す。図６に示すように、本発明の第４実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｄは、前述の第３実施形態の循環水処理システム１００Ｃの構成に、さらに吸着材再生装置１６０を備えた構成を有する。吸着材再生装置１６０は、流体が流通可能に連通された配管などのラインを介して吸着装置１２０と接続されている。
【０１４７】
吸着装置１２０における親水性高分子吸着材２００では、運転時間の経過に伴い、吸着材の表面にファウリング原因物質が蓄積されていき、親水性高分子吸着材２００のファウリング原因物質の吸着性能が低下していく。循環水処理システム１００Ｄにおいて、吸着材再生装置１６０は、親水性高分子吸着材２００の表面に蓄積されたファウリング原因物質を洗浄して取り除くことができる。そのため、循環水処理システム１００Ｄにおいては、親水性高分子吸着材２００を再生することによって、吸着性能を回復させることができる。
【０１４８】
循環水処理システム１００Ｄにおける吸着材再生装置１６０について具体的に説明する。循環水処理システム１００Ｄにおいて、吸着材再生装置１６０以外の他の構成は、第３実施形態に係る循環水処理システム１００Ｃの構成と同じであるため、説明を省略する。
【０１４９】
＜吸着材再生装置＞
吸着材再生装置１６０は、親水性高分子吸着材２００を洗浄する洗浄流体を入れる洗浄容器と、洗浄容器から吸着装置１２０に洗浄流体を供給する洗浄流体供給ポンプと、洗浄流体の流量調整を行う流量調整弁と、を備える。洗浄容器内の洗浄流体を加熱するヒータを備えていてもよい。
【０１５０】
洗浄容器内の洗浄流体は、必要に応じて、洗浄容器に取り付けられたヒータによって任意の温度まで加熱される。任意の温度は、例えば、４０〜１００℃が好ましく、より好ましくは５０〜９０℃である。洗浄流体の温度は、高温ほど再生しやすくなる。洗浄容器内の加熱された洗浄流体は、洗浄流体供給ポンプによってラインを通じて吸着装置１２０に供給される。洗浄容器から吸着装置１２０へ供給される洗浄流体の流量は、洗浄容器と吸着装置１２０とを接続するラインに取り付けられた流量調整弁の開度によって調整される。
【０１５１】
洗浄容器と吸着装置１２０とを接続するラインには、吸着装置１２０への洗浄流体の供給の開始又は停止を行うことができる開閉弁を設けてもよい。使用者は、この開閉弁を開閉操作することによって、吸着装置１２０への洗浄流体の供給の開始又は停止を行うことができる。この開閉弁は、流量調整弁と兼用していてもよい。また、吸着材再生装置１６０は、一定時間毎に開閉弁の開閉を自動的に行うことによって、吸着装置１２０への洗浄流体の供給の開始又は停止を行ってもよい。
【０１５２】
吸着材再生装置１６０は、任意の供給条件で洗浄流体を供給することができる。吸着材再生装置１６０は、供給条件として、例えば、洗浄流体の温度、洗浄流体を供給する速度（流速）、洗浄流体を供給している時間、又は洗浄流体の流量等を設定することができる。
【０１５３】
吸着材再生装置１６０は、加熱された洗浄流体を吸着装置１２０に供給することによって、親水性高分子吸着材２００を洗浄している。親水性高分子吸着材２００が洗浄されると、親水性高分子吸着材２００の表面に付着したファウリング原因物質が取り除かれ、親水性高分子吸着材２００が再生される。
【０１５４】
洗浄流体としては、ファウリング原因物質を含まない又は低減された流体であれば、特に限定されない。洗浄流体としては、例えば、純水、吸着処理水、淡水、洗浄薬剤を添加した水溶液を用いることができる。また、洗浄流体は、液体に限定されず、例えば、空気又は加熱蒸気等の気体であってもよい。即ち、洗浄流体は、親水性高分子吸着材２００を洗浄し、表面に付着したファウリング原因物質を剥がすことができる流体であればよい。
【０１５５】
なお、循環水処理システム１００Ｄにおける吸着材再生装置１６０は、これらの構成に限定されない。例えば、洗浄流体供給ポンプにインバータが接続されてもよい。インバータは、洗浄流体供給ポンプの回転数を制御することによって、洗浄流体の流量、流速を調整することができる。また、吸着材再生装置１６０は、洗浄流体の温度を計測する温度センサ、洗浄流体の流量を計測する流量センサ等を備えてもよい。例えば、温度センサによって洗浄流体の温度を検出し、洗浄流体を任意の温度に設定することができる。また、流量センサによって、洗浄流体の流量を制御してもよい。
【０１５６】
［第４実施形態の冷却塔の循環水処理システムの効果］
本発明の第４実施形態に係る循環水処理システム１００Ｄによれば、吸着材再生装置１６０によって、吸着性能が低下した親水性高分子吸着材２００を再生し、元の状態に戻すことができる。元の状態とは、親水性高分子吸着材２００でファウリング原因物質を吸着する前の状態である。したがって、循環水処理システム１００Ｄは、長期間にわたって安定的に循環水中のファウリング原因物質の中でも有機体炭素のうち、特にバイオポリマーを効率良く除去することができる。その結果、循環水処理システム１００Ｄは、バイオファウリングによる逆浸透膜の性能低下を抑制することができ、システム全体のランニングコストを低減することができる。
【０１５７】
［第４実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの変形例］
図７は、本発明の第４実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの変形例の構成図を示す。図７に示すように、本発明の第４実施形態の変形例に係る循環水処理システム１００Ｅにおいて、第４実施形態に係る循環水処理システム１００Ｄと異なる点は、吸着材再生装置１６０が、膜ろ過装置１３０で分離された濃縮水を洗浄流体として使用する点である。
【０１５８】
循環水処理システム１００Ｅにおいて、吸着材再生装置１６０は、膜ろ過装置１３０で分離された濃縮水を洗浄容器に返送する濃縮水返送手段を備える。濃縮水返送手段は、濃縮水を貯水する貯水槽と、貯水槽と洗浄容器とを接続する配管などのラインと、貯水槽から洗浄容器へ濃縮水を返送する返送ポンプと、を備える。
【０１５９】
膜ろ過装置１３０で分離された濃縮水は、貯水槽に貯水される。貯水槽に貯水された濃縮水は、返送ポンプによって配管などのラインを通じて洗浄容器に返送される。洗浄容器に返送された濃縮水は、親水性高分子吸着材２００を洗浄する洗浄流体として使用され、吸着装置１２０に供給される。
【０１６０】
このように、循環水処理システム１００Ｅによれば、吸着材再生装置１６０、洗浄流体として濃縮水を用いることによって、低コストの循環水処理システムを提供することができる。
【０１６１】
なお、循環水処理システム１００Ｅとして、膜ろ過装置１３０で分離された濃縮水を洗浄流体として使用する例を説明したが、これに限定されない。例えば、洗浄流体として、吸着装置１２０によって処理された吸着処理水、又は膜ろ過装置１３０で分離されたろ過処理水を使用してもよい。
【０１６２】
また、吸着装置１２０の前段に、開閉弁を設けてもよい。吸着装置１２０において親水性高分子吸着材２００が洗浄されている間、この開閉弁を閉じることにより、循環水が吸着装置１２０に供給されないようにしてもよい。
【０１６３】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムについて説明する。
【０１６４】
［第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成］
図８は、本発明の第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図を示す。図８に示すように、本発明の第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｆは、前述の第４実施形態の循環水処理システム１００Ｄと比べて、濃度計測装置１５０ｂがスケール生成原因物質濃度の計測に加えて、ファウリング原因物質濃度を計測する点で異なる。
【０１６５】
濃度計測装置１５０ｂは、循環水に含まれるスケール生成原因物質濃度を計測すると共に、循環水に含まれるファウリング原因物質濃度を計測する。例えば、濃度計測装置１５０ｂは、循環水のスケール生成原因物質濃度を計測する装置と、循環水のファウリング原因物質濃度を計測する装置と、を含む複数の計測装置から構成される。濃度計測装置１５０ｂにおいて、スケール生成原因物質濃度を計測する装置については、前述の第４実施形態の濃度計測装置１５０ａと同じであるため説明を省略し、ファウリング原因物質濃度を計測する装置について説明する。
【０１６６】
濃度計測装置１５０ｂは、吸着装置１２０でファウリング原因物質を吸着する前の循環水のファウリング原因物質の第１濃度と、吸着装置１２０でファウリング原因物質を吸着した後の吸着処理水のファウリング原因物質の第２濃度と、を計測する。循環水処理システム１００Ｆは、濃度計測装置１５０ｂで計測されたファウリング原因物質濃度の結果に基づいて、親水性高分子吸着材２００を再生する時期（タイミング）を判断することができる。
【０１６７】
循環水処理システム１００Ｆにおける濃度計測装置１５０ｂについて具体的に説明する。第５実施形態に係る循環水処理システム１００Ｆにおいて、濃度計測装置１５０ｂ以外の他の構成は、第４実施形態に係る循環水処理システム１００Ｄの構成と同じであるため、説明を省略する。
【０１６８】
循環水処理システム１００Ｆにおける濃度計測装置１５０ｂは、ファウリング原因物質の濃度を吸光度により計測する吸光度測定装置である。濃度計測装置１５０ｂは、冷却塔１１０ａの貯留部１１３に接続されたサンプリングラインを経由して循環水を取得する。また、濃度計測装置１５０ｂは、吸着装置１２０と膜ろ過装置１３０との間から分岐されたサンプリングラインを経由して吸着処理水を取得する。これらのサンプリングラインには、流体の流通を制御するバルブを設けてもよい。また、濃度計測装置１５０ｂは、計測結果を表示する表示部を備える。
【０１６９】
濃度計測装置１５０ｂは、循環水に含まれるファウリング原因物質の第１濃度と、吸着処理水に含まれるファウリング原因物質の第２濃度と、を計測する。使用者は、濃度計測装置１５０ｂで計測されたファウリング原因物質濃度の結果に基づいて、吸着装置１２０の親水性高分子吸着材２００を再生する時期を知ることができる。例えば、濃度計測装置１５０ｂで計測されたファウリング原因物質の第１濃度と第２濃度との差又は比が表示部に表示され、使用者は、親水性高分子吸着材２００の吸着性能が低下していると判断することができる。また、表示部は、計測されたファウリング原因物質の第１濃度と第２濃度との差又は比が所定の閾値を超えると、点滅などして使用者に親水性高分子吸着材２００の吸着性能が低下していることを知らせてもよい。使用者は、濃度計測装置１５０ｂの計測結果から親水性高分子吸着材２００の吸着性能が低下していると判断した場合、吸着材再生装置１６０から吸着装置１２０へ洗浄流体を供給し、親水性高分子吸着材２００を再生することができる。
【０１７０】
［第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの効果］
本発明の第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｆによれば、濃度計測装置１５０ｂによる循環水中のファウリング原因物質の濃度計測結果に基づいて、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下を知ることができる。したがって、使用者は、適切なタイミングで吸着性能が低下した親水性高分子吸着材２００を、吸着材再生装置１６０によって再生することができる。その結果、循環水処理システム１００Ｆにおいて、ファウリング原因物質の吸着除去を効率良く、かつ安定して行うことができる。
【０１７１】
なお、循環水処理システム１００Ｆでは、濃度計測装置１５０ｂにおいてファウリング原因物質を計測する装置として、吸光度を計測する吸光度計測装置を説明しているが、これに限定されない。例えば、濃度計測装置１５０ｂは、吸光度以外に光学的性質として屈折率、蛍光等を計測してもよく、電気化学的性質として導電率、ｐＨ等を計測してもよい。
【０１７２】
濃度計測装置１５０ｂにおいてファウリング原因物質濃度を計測する装置は、高速液体クロマトグラフィー法を実施する高速液体クロマトグラフィー装置であってもよい。また、ファウリング原因物質濃度を計測する装置は、ろ過性評価装置であってもよい。ろ過性評価装置とは、吸着装置１２０において処理水が親水性高分子吸着材２００を通過する速度（ろ過速度）を測定し、ろ過速度の変化からファウリング原因物質の濃度を計測する。濃度計測装置１５０ｂにおいてファウリング原因物質濃度を計測する装置は、全有機体炭素計であってもよく、高速液体クロマトグラフィー装置と全有機体炭素計を組み合わせた装置であってもよい。その他、ファウリング原因物質濃度を計測する装置は、電気伝導度検出器、質量分析計等であってもよい。
【０１７３】
また、循環水処理システム１００Ｆにおいては、濃度計測装置１５０ｂは、吸着前の循環水のファウリング原因物質の第１濃度と、吸着後の吸着処理水のファウリング原因物質の第２濃度とを計測する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、濃度計測装置１５０ｂは、吸着後の吸着処理水のファウリング原因物質の第２濃度のみを計測する構成としてもよい。このような構成の場合、使用者は、例えば、ファウリング原因物質の第２濃度が所定の閾値を超えた場合に、吸着材再生装置１６０から吸着装置１２０に洗浄流体を供給し、親水性高分子吸着材２００を再生してもよい。
【０１７４】
循環水処理システム１００Ｆでは、吸着材再生装置１６０を備える構成について説明したが、これに限定されない。例えば、吸着材再生装置１６０を備えていない構成としてもよい。このような構成においては、使用者は、濃度計測装置１５０ｂのファウリング原因物質濃度の計測結果に基づき、ファウリング原因物質の吸着性能が低下した親水性高分子吸着材２００を、新しい吸着材に交換してもよい。
【０１７５】
［第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの変形例］
図９は、本発明の第５実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの変形例の構成図を示す。図９に示すように、本発明の第５実施形態の変形例に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｇにおいて、第５実施形態に係る循環水処理システム１００Ｆと異なる点は、吸着材再生装置１６０を制御する制御装置１７０を備える点である。制御装置１７０は、濃度計測装置１５０ｂ及び吸着材再生装置１６０と通信可能に接続されている。
【０１７６】
＜制御装置＞
制御装置１７０は、コントローラ等のコンピュータで構成される。制御装置１７０は、濃度計測装置１５０ｂの計測結果に基づいて、吸着材再生装置１６０の洗浄流体の供給条件を制御する。制御装置１７０は、濃度計測装置１５０ｂで計測されたファウリング原因物質を吸着する前後の処理水の濃度（循環水の第１濃度と吸着処理水の第２濃度）の比又は差に基づいて、洗浄流体の温度、洗浄流体を供給する速度（流速）、洗浄流体を供給する時間、又は洗浄流体の流量等を設定する。
【０１７７】
制御装置１７０は、吸着材再生装置１６０におけるヒータ、洗浄流体供給ポンプ、流量調整弁と通信可能に接続されている。制御装置１７０は、ヒータ、洗浄流体供給ポンプ、流量調整弁の動作を制御することによって、所望の供給条件を設定することができる。制御装置１７０は、濃度計測装置１５０ｂのファウリング原因物質濃度の計測結果に基づいて、ヒータの温度、洗浄流体供給ポンプの回転速度、流量調整弁の開度を制御する。
【０１７８】
循環水処理システム１００Ｇの動作について説明する。
まず、濃度計測装置１５０ｂは、循環水に含まれるファウリング原因物質の第１濃度と、吸着処理水に含まれるファウリング原因物質の第２濃度と、を計測する。計測結果は、制御装置１７０に送信される。
【０１７９】
制御装置１７０は、濃度計測装置１５０ｂの計測結果から、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下の度合いを判断する。制御装置１７０は、吸着性能の低下が大きいと判断すると、洗浄力の高い供給条件を設定する。洗浄力の高い供給条件とは、例えば、洗浄流体の温度が高い、洗浄時間が長い、洗浄流体の流速が大きい、単位時間当たりの流量が多い等である。また、制御装置１７０は、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下の度合いに応じた複数の供給条件を予め用意しておき、濃度計測装置１５０ｂの計測結果に応じて、複数の供給条件うちから最適な供給条件を選択して設定してもよい。なお、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下の度合いは、ファウリング原因物質の第１濃度と第２濃度との比が大きいほど、吸着性能の低下が小さいと判断してもよい。または、ファウリング原因物質の第１濃度と第２濃度との差が小さいほど、吸着性能の低下が大きいと判断してもよい。
【０１８０】
制御装置１７０は、濃度計測装置１５０ｂのファウリング原因物質濃度の計測結果に基づいて、吸着材再生装置１６０による吸着材の再生動作と、吸着装置１２０によるファウリング原因物質の吸着動作と、を切り替える信号を、吸着材再生装置１６０と吸着装置１２０とに送信する。例えば、制御装置１７０は、濃度計測装置１５０ｂで測定されたファウリング原因物質濃度の比又は差が所定の閾値を超えている場合に、吸着動作から再生動作へ切り替える再生信号を、吸着材再生装置１６０と吸着装置１２０とに送信する。また、制御装置１７０は、濃度計測装置１５０ｂで測定されたファウリング原因物質濃度の比又は差が所定の閾値以下になった場合に、再生動作から吸着動作に切り替える吸着信号を、吸着材再生装置１６０と吸着装置１２０とに送信する。
【０１８１】
制御装置１７０から吸着材再生装置１６０に再生信号又は吸着信号が送信された場合について説明する。
吸着材再生装置１６０においては、洗浄容器から吸着装置１２０への洗浄流体の供給を開始及び停止する開閉弁が備えられている。吸着材再生装置１６０における開閉弁は、制御装置１７０と通信可能に接続されており、制御装置１７０からの信号によって、開閉動作を行う。例えば、吸着材再生装置１６０における開閉弁は、制御装置１７０からの再生信号を受信すると、弁を開いて吸着装置１２０へ洗浄流体の供給を開始し、制御装置１７０からの吸着信号を受信すると、弁を閉じて洗浄流体の供給を停止する。なお、吸着材再生装置１６０において、この開閉弁は、流量調整弁と兼用してもよい。
【０１８２】
制御装置１７０から吸着装置１２０に再生信号又は吸着信号が送信された場合について説明する。
吸着装置１２０においても、吸着容器（カラム）２０１内への循環水の供給を開始及び停止する開閉弁が備えられている。吸着装置１２０における開閉弁は、制御装置１７０と通信可能に接続されており、制御装置１７０からの信号によって、開閉動作を行う。例えば、吸着装置１２０における開閉弁は、制御装置１７０からの再生信号を受信すると、弁を閉じて吸着容器２０１へ循環水の供給を停止し、制御装置１７０からの吸着信号を受信すると、弁を開いて循環水の供給を開始する。なお、この開閉弁は、吸着ライン１０３に設けられたバルブ１０６と兼用してもよい。
【０１８３】
本発明の第５実施形態の変形例に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｇによれば、制御装置１７０によって、吸着材再生装置１６０から吸着装置１２０へ供給される洗浄流体の供給条件を、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下の度合いに応じて設定することができる。また、濃度計測装置１５０ｂのファウリング原因物質濃度の計測結果に基づいて、吸着材再生装置１６０による吸着材の再生動作と、吸着装置１２０による吸着動作を自動的に行うことができる。その結果、循環水処理システム１００Ｇは、さらに効率良く循環水中のファウリング原因物質を吸着除去することができる。
【０１８４】
なお、循環水処理システム１００Ｇにおいては、制御装置１７０は、吸着材再生装置１６０及び吸着装置１２０におけるそれぞれの開閉弁の開閉動作を制御する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、吸着材再生装置１６０及び吸着装置１２０におけるそれぞれの開閉弁の開閉動作は、使用者によって手動で行われてもよい。
【０１８５】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムについて説明する。
【０１８６】
［第６実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成］
図１０は、本発明の第６実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの構成図を示す。図１０に示すように、本発明の第６実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｈは、前述の第５実施形態の変形例に係る循環水処理システム１００Ｇの構成と比べて、吸着装置として第１吸着装置１２０ａと第２吸着装置１２０ｂとを備える点、及び選択手段１８０を備える点で異なる。循環水処理システム１００Ｈにおいて、その他の構成は、前述の第５実施形態の変形例に係る循環水処理システム１００Ｇの構成と同じである。
【０１８７】
循環水処理システム１００Ｈにおける第１吸着装置１２０ａ、第２吸着装置１２０ｂ、選択手段１８０について具体的に説明する。循環水処理システム１００Ｈにおいて、第１吸着装置１２０ａ、第２吸着装置１２０ｂ、及び選択手段１８０以外の他の構成は、第５実施形態の変形例に係る循環水処理システム１００Ｇの構成と同じであるため、説明を省略する。
【０１８８】
＜第１吸着装置及び第２吸着装置＞
循環水処理システム１００Ｈにおいて、第１吸着装置１２０ａと第２吸着装置１２０ｂとは、それぞれ並列に接続されている。また、第１吸着装置１２０ａと第２吸着装置１２０ｂとは、配管などのラインを通じて吸着材再生装置１６０と接続されている。第１吸着装置１２０ａと第２吸着装置１２０ｂとは、どちらも親水性高分子吸着材２００ａ、２００ｂを内部に含み、循環水中に含まれるファウリング原因物質の中でも有機体炭素、特にバイオポリマーを吸着除去することができる。また、第１吸着装置１２０ａと第２吸着装置１２０ｂとは、どちらも吸着材再生装置１６０によって、それぞれの親水性高分子吸着材２００ａ、２００ｂを再生することができる。
【０１８９】
＜選択手段＞
循環水処理システム１００Ｈにおいて、第１吸着装置１２０ａと第２吸着装置１２０ｂとの前段に選択手段１８０が設けられている。選択手段１８０は、冷却塔１１０ａから吸着ライン１０３を通って供給されてきた循環水を、第１吸着装置１２０ａに供給するか、又は第２吸着装置１２０ｂに供給するかを選択する選択弁である。例えば、選択手段１８０が、第２吸着装置１２０ｂに循環水を供給することを選択した場合を説明する。第２吸着装置１２０ｂにおいて循環水が供給されると、第２吸着装置１２０ｂによって循環水中のファウリング原因物質が吸着除去される（吸着動作）。一方、第１吸着装置１２０ａにおいて、循環水の供給が停止される。このとき、第１吸着装置１２０ａでは、吸着材再生装置１６０によって、第１吸着装置１２０ａにおける親水性高分子吸着材２００ａが再生される（再生動作）。
【０１９０】
選択手段１８０は、制御装置１７０によって選択動作を制御されてもよい。例えば、制御装置１７０が、濃度計測装置１５０ｂのファウリング原因物質濃度の計測結果に基づいて、循環水の供給先として第１吸着装置１２０ａ又は第２吸着装置１２０ｂを選択する信号を、選択手段１８０に送信する。具体的な例として、選択手段１８０が、第１吸着装置１２０ａを選択しているときに、循環水の供給先を第２吸着装置１２０ｂに変更する信号を、制御装置１７０から受信した場合を説明する。
【０１９１】
制御装置１７０は、濃度計測装置１５０ｂで計測されたファウリング原因物質の第１濃度と、吸着処理水の第２濃度との比又は差が所定の閾値を超えている場合、循環水の供給先を第１吸着装置１２０ａから第２吸着装置１２０ｂに変更する信号を選択手段１８０に送信する。選択手段１８０は、信号を受信すると、第２吸着装置１２０ｂを選択し、第２吸着装置１２０ｂに循環水を供給するとともに、第１吸着装置１２０ａへの供給を停止する。循環水が供給された第２吸着装置１２０ｂにおいては、循環水中に含まれるファウリング原因物質の吸着動作が行われる。
【０１９２】
次に、制御装置１７０は、第１吸着装置１２０ａの親水性高分子吸着材２００ａを再生するため、吸着材再生装置１６０に再生信号を送信する。再生信号を受信した吸着材再生装置１６０は、循環水の供給が停止された第１吸着装置１２０ａに、洗浄流体を供給することによって、親水性高分子吸着材２００ａの再生動作を行う。吸着材再生装置１６０から第１吸着装置１２０ａへの洗浄流体の供給は、制御装置１７０で設定された供給条件に従って行われる。例えば、親水性高分子吸着材２００ａの再生動作は、所定時間が経過したら停止してもよいし、第２吸着装置１２０ｂで吸着動作をしている間、継続してもよい。
【０１９３】
第２吸着装置１２０ｂで吸着動作をしている場合において、濃度計測装置１５０ｂで計測された循環水のファウリング原因物質の第１濃度と、吸着処理水のファウリング原因物質の第２濃度との比又は差が所定の閾値を超えると、制御装置１７０は、循環水の供給先を第２吸着装置１２０ｂから第１吸着装置１２０ａに変更する信号を選択手段１８０に送信する。選択手段１８０は、信号を受信すると、第１吸着装置１２０ａを選択し、第１吸着装置１２０ａに循環水を供給するとともに、第２吸着装置１２０ｂへの供給を停止する。第１吸着装置１２０ａにおいては、再び吸着動作が行われる。一方、第２吸着装置１２０ｂにおいては、第１吸着装置１２０ａの親水性高分子吸着材２００ａの再生動作と同様に、親水性高分子吸着材２００ｂの再生動作が行われる。
【０１９４】
このように、循環水処理システム１００Ｈにおいては、第１吸着装置１２０ａと第２吸着装置１２０ｂとを用い、一方の吸着装置で循環水中のファウリング原因物質を吸着除去しつつ、他方の吸着装置で親水性高分子吸着材２００の再生を行っている。
【０１９５】
［第６実施形態に係る冷却塔の循環水処理システムの効果］
本発明の第６実施形態に係る冷却塔の循環水処理システム１００Ｈによれば、第１吸着装置１２０ａと第２吸着装置１２０ｂとによって、第１吸着装置１２０ａで吸着動作を行いながら、第２吸着装置１２０ｂで親水性高分子吸着材２００ｂの再生動作を行うことができる。このため、循環水処理システム１００Ｈは、循環水中のファウリング原因物質を効率良く安定して吸着除去することができる。また、循環水処理システム１００Ｈは、ファウリング原因物質の中でも特に、有機体炭素のうちバイオポリマーを効率良く除去し、バイオファウリングを抑制することができるため、運転コストを低減することができる。
【０１９６】
なお、循環水処理システム１００Ｈにおいては、２つの吸着装置１２０ａ、１０２ｂを備える構成について説明したが、これに限定されない。例えば、吸着装置１２０は、３つ以上備えてもよい。
【０１９７】
また、第１吸着装置１２０ａが吸着動作を行っている間、第２吸着装置１２０ｂで親水性高分子吸着材２００ｂの再生動作を行うこと、又は第２吸着装置１２０ｂで吸着動作を行っている間、第１吸着装置１２０ａで親水性高分子吸着材２００ｂの再生動作を行うことを説明したが、これらに限定されない。例えば、第１吸着装置１２０ａと第２吸着装置１２０ｂの両方で吸着動作を行ってもよい。
【０１９８】
循環水処理システム１００Ｈにおいては、選択手段１８０は、制御装置１７０によって選択動作を制御する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、使用者が、濃度計測装置１５０ｂのファウリング原因物質濃度の計測結果を見て、手動で選択手段１８０を操作してもよい。また、選択手段１８０は、所定の時間毎に自動的に循環水の供給先を変更してもよい。
【０１９９】
本発明をある程度の詳細さをもって各実施形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【０２００】
第３〜６実施形態については、開放式の冷却塔を備える循環水処理システムについて説明したが、これに限定されない。例えば、第３〜６実施形態における冷却塔は、密閉式の冷却塔であってもよい。
【０２０１】
本発明の冷却塔の循環水処理システムでは、発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて既存の装置を組み合わせてもよい。既存の装置としては、例えば、砂ろ過装置、凝集沈殿装置、オゾン処理装置、既存の吸着材や活性炭等を用いた吸着装置等が挙げられる。これらの装置は、本発明の冷却塔の循環水処理システムに、単独で又は２つ以上を組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２０２】
本発明は、循環水中に含まれるファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうちバイオファウリングの主因となるバイオポリマーを効率良く吸着除去することが可能であるため、膜ろ過装置を用いた冷却塔の循環水処理システムに有用である。
【符号の説明】
【０２０３】
１００  循環水処理システム
１０１  被冷却装置
１０２  循環ライン
１０３  吸着ライン
１０４  処理水供給ライン
１０５  補給ライン
１０６  バルブ
１１０  冷却塔
１１８  冷却水循環ライン
１２０  吸着装置
１３０  膜ろ過装置
１４０  循環水補給装置
１５０  濃度計測装置
１６０  吸着材再生装置
１７０  制御装置
１８０  選択手段
２００  親水性高分子吸着材
２０１  吸着容器（カラム）
２０２  入口
２０３  出口
【図１】
2016040031.tif 000006
【図２】
2016040031.tif 000007
【図３】
2016040031.tif 000008
【図４】
2016040031.tif 000009
【図５】
2016040031.tif 000010
【図６】
2016040031.tif 000011
【図７】
2016040031.tif 000012
【図８】
2016040031.tif 000013
【図９】
2016040031.tif 000014
【図１０】
2016040031.tif 000015