(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水系の冷却水の少なくとも一部を除濁装置により懸濁物質除去処理した後、逆浸透膜分離処理し、得られた濃縮水を電解処理して、該電解処理水を該除濁装置の逆洗水として使用することを特徴とする冷却水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、冷却水をｐＨ３〜６の条件下で脱炭酸処理した後、更にｐＨ３〜６の条件下で前記逆浸透膜分離処理を行うことを特徴とする冷却水の処理方法。
【請求項３】
冷却水系の冷却水の少なくとも一部を懸濁物質除去処理する除濁装置と、該除濁装置からの除濁水を逆浸透膜分離処理する逆浸透膜分離装置と、該逆浸透膜分離装置からの濃縮水を電解処理する電解処理装置と、該電解処理水で前記除濁装置を逆洗するための逆洗手段とを有することを特徴とする冷却水の処理装置。
【請求項４】
請求項３において、酸添加手段、脱炭酸処理手段、及び前記逆浸透膜分離装置が配設されると共に、該脱炭酸処理手段及び該逆浸透膜分離装置に導入される水をｐＨ３〜６に調整するためのｐＨ調整手段を有することを特徴とする冷却水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷却水の処理方法及び処理装置に係り、特に、循環冷却水系の冷却塔ブロー水を回収して補給水として再利用するための処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び先行技術】
循環冷却水系においては、系内のスケール成分の濃縮によるスケール障害を防止するために、冷却塔から系内の水をブロー水として排出し、このブロー水量に見合う水量の水を補給水として補給している。このブロー水は、循環冷却水系の６〜８倍の高濃縮運転により、硬度成分やシリカ等のスケール成分が既に析出限界にまで濃縮された水である。このため、一般的には、これを回収して再利用することはなされていなかったが、逆浸透（ＲＯ）膜分離装置（以下「ＲＯ膜装置」と称す。）で脱塩処理して回収、再利用する方法も提案されている。
【０００３】
また、本発明者らは、このブロー水をＲＯ膜装置で処理して再利用するに当たり、簡易な装置で安価に安定かつ効率的に処理することができる水処理システムとして、ブロー水に塩酸等を添加してｐＨ３〜６に調整した後脱炭酸処理し、次いで膜濾過処理し、その後ＲＯ膜装置で脱塩処理する方法を提案した（特願２００１−１２７９４６）。
【０００４】
この方法であれば、ブロー水をｐＨ３〜６の弱酸性で脱炭酸処理することにより、水中の炭酸イオン、重炭酸イオンを炭酸ガスとして効率的に除去することができ、後段のＲＯ膜装置でのスケール障害の最も大きな要因となる炭酸カルシウム等の炭酸塩スケールの析出を有効に防止することが可能となる。また、膜濾過処理により懸濁物質（ＳＳ）を除去することにより、ＲＯ膜装置での目詰まりや閉塞を防止することができる。
【０００５】
ところで、循環冷却水系ではスケール障害だけでなく、微生物によるスライム障害も考慮する必要がある。即ち、循環冷却水系の高濃縮運転では、冷却水の水質が悪化し、細菌、黴、藻類などの微生物群に、土砂、塵埃などが混ざり合って形成されるスライムが発生し易くなり、熱交換器における熱効率の低下や通水の悪化を引き起こす。また、スライム付着部の下部において、機器や配管の局部腐食を誘発する。
【０００６】
そこで、従来においては、このようなスライムによる障害を防止するために、一般にスライムコントロール剤として塩素系薬剤や非塩素系の微生物忌避剤を循環冷却水中に添加することが行われている。
【０００７】
従って、上記のようにＲＯ膜装置により脱塩処理したブロー水を再利用するに当っても、これらのスライムコントロール剤の添加が必要とされていた。
【０００８】
一方、ＲＯ膜装置や膜濾過装置でもスライム障害を防止するために、これらの装置の供給水や逆洗水に塩素系殺菌剤や非塩素系の微生物忌避剤を添加することが行われている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ブロー水をＲＯ膜装置で脱塩処理し、更にスライムコントロール剤を添加して冷却水系に戻したり、ＲＯ膜装置や膜濾過装置の供給水や逆洗水にスライムコントロール剤を添加するためには、脱塩処理システムに加えて、スライムコントロール剤添加のための薬品タンク、薬注ポンプ等の薬注設備を必要とする上に、薬剤の搬入、薬剤の在庫管理等の煩雑な作業が必要となる。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決し、循環冷却水系のブロー水をＲＯ膜装置で脱塩処理して再利用すると共に、スライムコントロール剤としての遊離塩素をも供給することができる冷却水の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の冷却水の処理方法は、冷却水系の冷却水の少なくとも一部を除濁装置により懸濁物質除去処理した後、逆浸透膜分離処理し、該逆浸透膜分離処理による濃縮水を電解処理して、該電解処理水を該除濁装置の逆洗水として使用することを特徴とする。
【００１４】
本発明の冷却水の処理装置は、冷却水系の冷却水の少なくとも一部を懸濁物質除去処理する除濁装置と、該除濁装置からの除濁水を逆浸透膜分離処理する逆浸透膜分離装置と、該逆浸透膜分離装置からの濃縮水を電解処理する電解処理装置と、該電解処理水で前記除濁装置を逆洗するための逆洗手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
循環冷却水系の補給水として用いられる水道水や工業用水には、通常数ｍｇ−Ｃｌ−／Ｌ〜１０ｍｇ−Ｃｌ−／Ｌ程度の塩化物イオンが含まれている。
【００１６】
このため、循環冷却水系の冷却水には、６〜８倍の高濃縮運転で、この補給水中の塩化物イオンが濃縮されており、この冷却水を更にＲＯ膜装置で脱塩処理して得られる濃縮水（以下「ＲＯ濃縮水」と称す。）では、更に塩化物イオンが濃縮されている。このため、このＲＯ濃縮水を電解処理することにより、ＲＯ濃縮水中の塩化物イオンからスライムコントロール剤として有効な遊離塩素を発生させることができる。従って、遊離塩素を含む電解処理水を冷却水系やＲＯ膜装置の前段に戻したり、ＲＯ膜装置の前段に設けた除濁装置の逆洗水に注入することにより、スライム障害を防止することができる。
【００１７】
即ち、電解処理装置では、陽極と陰極との間に外部電源を用いて直流電圧を印加すると共に、両極間にＲＯ濃縮水を通水する。これにより、陽極の表面においてＲＯ濃縮水中の塩化物イオンが酸化され、次亜塩素酸などの強い酸化力を有する塩素が生成する。生成した遊離塩素は、スライムの原因となる微生物を殺菌し、あるいは増殖を抑制するので、循環冷却水系のスライム発生を効果的に防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の冷却水の処理方法及び処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の冷却水の処理方法及び処理装置の実施の形態を示す系統図である。図中、１はストレーナ、２は脱炭酸塔であり、入口にｐＨ計２Ａを備える。３は膜濾過装置、４は中間槽であり、ｐＨ計４Ａとレベルスイッチ４Ｂを備える。５はＲＯ膜装置、６は電解処理装置（例えば、電解次亜塩素酸ナトリウム発生装置）である。Ｖ１〜Ｖ６は開閉弁を示す。
【００２０】
冷却塔からのブロー水は、電解処理装置６からの電解処理水の一部をスライムコントロール剤として添加され、ストレーナ１で除塵された後、ｐＨ調整のためのＨＣｌ等の酸が添加され、その後脱炭酸塔２で脱炭酸処理される。
【００２１】
ここでスライムコントロール剤としては、必要あればさらに次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）等の次亜塩素酸塩、塩素ガス、クロラミン、塩素化イソシアヌル酸塩などの塩素剤、ジブロモヒダントインなどの臭素剤、ＤＢＮＰＡ（ジブロモニトリロプロピオンアミド）、ＭＩＴ（メチルイソチアゾロン）などの有機剤を添加してもよい。
【００２２】
図１の装置によれば、電解処理装置６で発生したスライムコントロール剤としての遊離塩素が循環冷却水系にも添加されるため、このストレーナ１前段でのスライムコントロール剤の添加は必ずしも必要とされないが、処理系内のスライム障害を防止するためには、遊離塩素濃度が０．５〜２ｍｇ／Ｌの範囲となるように添加することが望ましい。
【００２３】
脱炭酸塔２の入口でのｐＨ調整は、ｐＨが３〜６、好ましくはｐＨが４．５〜５．５の範囲となるように行う。このような酸性条件とすることにより、ブロー水中のＭアルカリ成分、即ち炭酸イオン（ＣＯ３２−）や重炭酸イオン（ＨＣＯ３−）を炭酸ガスに変換して脱炭酸塔２で効率的に除去し、後段のＲＯ膜装置５での炭酸成分に起因するスケール障害を有効に防止することができると共に、ＲＯ膜装置５を透過する炭酸成分を低減して処理水の水質を向上することができる。この脱炭酸効率の面からはｐＨが低い方が望ましいが、過度にｐＨが低いと、脱炭酸塔２の流出水のｐＨが下がり過ぎ、ＲＯ膜装置５の前段においてｐＨを再調整する必要が生じたり、腐食が生じるため、調整ｐＨはｐＨ３〜６、好ましくは４〜６とする。
【００２４】
脱炭酸塔２の流出水は、ポンプＰ１により懸濁物質除去手段としての膜濾過装置３に導入され、膜濾過により、水中のＳＳ（懸濁物質）が除去される。この膜濾過装置３は、ＲＯ膜装置５の膜汚染の原因となる水中の濁質やコロイダル成分を除去するためのものであり、ＭＦ（精密濾過）膜、ＵＦ（限界濾過）膜等、好ましくはＵＦ膜を用いることができ、その膜型式にも特に制限はなく、中空糸型、スパイラル型等の膜濾過装置を採用することができる。また、濾過方式にも制限はなく、内圧濾過、外圧濾過、クロスフロー濾過、全量濾過のいずれの方式も適用可能である。
【００２５】
この膜濾過装置３の濃縮水は脱炭酸塔２に返送され、透過水は必要に応じてｐＨ調整剤、スケール防止剤が添加された後、中間槽４に貯留される。
【００２６】
この膜濾過装置３では、膜の目詰りによる膜性能の低下を防止するために定期的に逆洗を行う必要がある。膜濾過時には、弁Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５を開、弁Ｖ２，Ｖ４を閉として脱炭酸処理水を導入し、濃縮水及び透過水を取り出すが、逆洗時には、弁Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５を閉、弁Ｖ２，Ｖ４を開として、電解処理水が添加された清水を膜濾過装置３の膜の透過側から逆流させ、逆洗排水は必要に応じてｐＨ調整した後系外へ排出する。なお、この逆洗の間、ポンプＰ１からの脱炭酸処理水は脱炭酸塔２に返送する。
【００２７】
ＲＯ膜装置５の入口側でのｐＨ調整は、シリカによるスケール障害を防止するために、ｐＨ３〜６、好ましくは４〜６、さらに好ましくは４．５〜５．５となるように行う。脱炭酸処理して得られる脱炭酸処理水は、脱炭酸処理前に比較してｐＨが変動する。このため、この中間槽４の入口側では必要に応じてｐＨ調整剤として塩酸、硫酸、硝酸などの酸やＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリを添加する。ＲＯ膜装置５におけるスケール障害防止の面からは、この調整ｐＨは酸性にすることが好ましいが、過度に調整ｐＨが低いと機器や配管材質の腐食の原因となるので、上記ｐＨ範囲とする必要がある。
【００２８】
スケール防止剤は、例えばホスホン酸系、ポリリン酸系、ポリアクリル酸系、ポリアクリルアミド系等のスケール防止剤を用いることができるが、有機系のスケール防止剤はＲＯ膜装置でのファウリングの原因となることがあるため、ホスホン酸系、ポリリン酸系のスケール防止剤が好適に用いられる。
【００２９】
通常の場合、循環冷却水には、既にスケール防止剤が添加されていることから、このスケール防止剤の添加は必ずしも必要とされないが、１〜２０ｍｇ／Ｌ程度の添加により、ＲＯ膜装置５内でのスケール生成をより確実に防止することができ好ましい。なお、スケール防止剤は、ＲＯ膜装置５の前段で添加されていれば良く、ＲＯ膜装置５の入口部に限らず、脱炭酸塔２の入口側又は出口側その他、その添加箇所には特に制限はない。
【００３０】
中間槽４内の水はポンプＰ２によりＲＯ膜装置５に導入され、ＲＯ膜処理され、ＲＯ透過水は必要に応じてｐＨ調整された後、処理水として系外へ排出され、通常の場合、循環冷却水の補給水として返送される。
【００３１】
このＲＯ膜装置５のＲＯ膜の種類としては、酸化剤に対し耐性のある酢酸セルロース系ＲＯ膜が好ましく、脱塩率については８５％以上、特に９０％以上のものが好ましい。脱塩率がこれよりも悪いと、脱イオン効率が悪く、良好な水質の処理水（透過水）を得ることができない。
【００３２】
ＲＯ膜装置５のＲＯ濃縮水の必要量は、電解処理装置６に送給されて電解処理される。
【００３３】
このＲＯ濃縮水の塩化物イオン濃度は、ブロー水の水質やＲＯ膜装置５の脱塩性能等によっても異なるが、一般的には、１０００〜３０００ｍｇ／Ｌ程度である。従って、このような塩化物イオン濃度のＲＯ濃縮水を電解処理することにより、例えば、次亜塩素酸ナトリウム１９００〜５７００ｍｇ／Ｌ程度の遊離塩素含有水を得ることができ、このような電解処理水は、スライムコントロール剤として循環冷却水系に有効に利用することができる。
【００３４】
電解処理装置６で用いる電極の材質には、特に制限はないが、陽極としては、例えば、チタンなどの耐食性の材料に白金、イリジウムなどの白金系元素の単体及び／又はその酸化物を被覆した次亜塩素酸の生成効率が良好な材質を好適に用いることができる。陰極としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銀などを用いることができるが、陰極と陽極を同一のタイプとすることもできる。また、電流の方向は特に固定する必要はなく、電流の正負を定期的又は随意的に逆転させ、陰極と陽極とを反転させながら電解を行うことができる（極性変換）。この極性変換により、陰極に付着した炭酸カルシウムなどのスケールを剥離しながら運転することができるため、電解効率の低下を防ぐことができる。なお、この場合、両電極を同一のタイプのものとすれば、一定の次亜塩素酸の発生効率が得られる。この場合、用いる電極としては、例えば、チタンを基材としたものに白金やイリジウムなどを被覆したものなどが挙げられる。極性変換の頻度としては５〜１００ｈｒ、好ましくは１２〜２４ｈｒ毎に行う。
【００３５】
本発明において、電解のために印加する直流電圧に特に制限はないが、通常２〜２０Ｖであり、好ましくは３〜１０Ｖ、３〜４Ｖであることがより好ましい。印加する電圧が２Ｖ未満であると、遊離塩素の生成効率が低下するおそれがある。印加する電圧が５０Ｖを超えると、人体に対して危険性が生ずるおそれがある。本発明方法において、電解のために通電する電流値に特に制限はないが、導入されるＲＯ濃縮水１Ｌ／ｈｒに対して、０．５〜５Ａであることが好ましい。
【００３６】
前述の如く、ＲＯ濃縮水は、十分に高い塩化物イオン濃度を有し、従って、ＲＯ濃縮水には特に塩化物イオンを補給することなく電解処理装置６で処理して十分量の遊離塩素濃度の電解処理水を得ることができるが、必要に応じてＲＯ濃縮水に食塩（ＮａＣｌ）等を添加して塩化物イオン濃度を５，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度にまで高めても良い。
【００３７】
また、電解処理に当って、ＲＯ濃縮水は特にｐＨ調整を行う必要はないが、生成した遊離塩素の気中への飛散を防止するためには、ｐＨ７〜９程度に調整しても良い。
【００３８】
電解処理装置６で得られる遊離塩素を含む電解処理水は、スライムコントロール剤として循環冷却水系に添加されるが、この電解処理水は、遊離塩素濃度が高く、このような電解処理水を長い配管で移送することは、配管腐食等の面から好ましくない。従って、図１に示す如く、電解処理水の取出配管をＲＯ透過水の排出配管に接続し、スライムコントロール剤としての必要量の電解処理水を、ＲＯ透過水に混合して循環冷却水系に返送するのが好ましい。
【００３９】
この場合、循環冷却水系への返送に当ってｐＨ調整が必要であれば、ＲＯ透過水と混合した後ｐＨ調整を行えば良い。
【００４０】
なお、ブロー水をＲＯ膜装置で処理して得られるＲＯ濃縮水の全量を電解処理して循環冷却水系に返送すると、ＲＯ膜装置で除去した塩類を再び循環冷却水系に戻すことになり好ましくない。従って、一般的にはブロー水をＲＯ膜装置で処理して得られるＲＯ濃縮水の１／４００〜１／１００程度を電解処理し、例えば次亜塩素酸ナトリウム１９００〜５７００ｍｇ／Ｌ程度の遊離塩素含有水を得、これをＲＯ透過水と共に循環冷却水系に戻すことが好ましい。
【００４１】
従って、電解処理に供さない残余のＲＯ濃縮水は必要に応じてｐＨ調整した後排水として系外へ排出される。
【００４２】
図１に示す装置は本発明の実施の形態の一例であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００４３】
ブロー水への酸添加方法としては、被処理水導入ラインやライン中に設けたラインミキサに直接或いは、別途設けたｐＨ調整槽に薬注ポンプ等により行う方法などを挙げることができる。ここで使用される酸は特に限定されるものではなく、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸を好適に用いることができる。
【００４４】
酸添加後の脱炭酸処理手段としては、通常の炭酸ガス除去手段を用いることができ、脱炭酸塔等の他、脱気膜や曝気塔などを採用することができる。
【００４５】
ｐＨ調整手段としては、本実施例では脱炭酸塔２の入口に酸添加手段を設け、脱炭酸塔２とＲＯ膜装置５との間にｐＨ調整剤添加手段を設け、脱炭酸塔入口側及びＲＯ膜装置入口側のそれぞれで、各薬剤の添加量を自動或いは手動によって調整することで実施している。しかし、ＲＯ膜装置５の入口側のｐＨ調整剤添加手段を省略して、脱炭酸塔２の入口側での酸添加のみにより、脱炭酸塔２の入口側及びＲＯ膜装置５の入口側のｐＨを共に上記ｐＨ範囲に収まるよう調整することも可能である。
【００４６】
ＲＯ膜装置の前段のＳＳ除去手段としては、特に制限はなく、膜濾過装置の他、カートリッジフィルタ等を用いることもできる。
【００４７】
このＳＳ除去手段は、ＲＯ膜装置等の脱イオン処理手段の前段に設ければ良く、脱炭酸処理手段の前でも後でも良い。図１に示す如く、脱炭酸処理手段である脱炭酸塔と脱イオン処理手段であるＲＯ膜装置との間に設けた場合には、スケールの生成し易い循環冷却水がそのまま流入することによる膜濾過装置等のＳＳ除去手段でのスケール障害の問題が解消されるという利点がある。
【００４８】
また、脱炭酸処理手段の前段にＳＳ除去手段を設けた場合には、膜濾過装置等のＳＳ除去手段の逆洗排水等として系外へ排出される水量分のｐＨ調整剤を節減することができると共に、ｐＨ調整前の水が導入されるということから、ＳＳ除去手段の構成材料を耐酸性のものにする必要がなくなる。
【００４９】
このＳＳ除去手段は、後段のＲＯ膜装置の安定運転のために、ＲＯ膜装置の前段側に設けてＳＳを除去する。
【００５０】
なお、図１においては、冷却塔のブロー水を原水として処理を行っているが、本発明で対象とする被処理水はブロー水に限らず、本発明では循環冷却水系の循環配管から循環冷却水の一部又は全部を引き抜いて本発明に従って処理した後当該循環冷却水系に戻すようにしても良い。
【００５１】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５２】
実施例１
図１に示す装置により、水道水を補給水とする循環冷却水系の冷却塔のブロー水（水質は表１に示す通り。）を２１６Ｌ／ｈｒの処理量で処理した。
【００５３】
各装置の仕様は次の通りであり、ブロー水中の遊離塩素濃度が１ｍｇ／Ｌとなるように、ストレーナの前段で電解処理水の一部を添加し、更に脱炭酸塔の入口において、ＨＣｌを添加して脱炭酸塔入口での被処理水をｐＨ４．９±０．２に調整した。
【００５４】
また、ＲＯ膜処理する水には必要に応じてＮａＯＨ等を添加してｐＨ４．９±０．２に調整すると共にスケール防止剤としてホスホン酸系スケール防止剤を２０ｍｇ／Ｌ添加した。
【００５５】
ＲＯ膜装置の透過水１８０Ｌ／ｈｒ及び濃縮水３６Ｌ／ｈｒの水質は表１に示す通りであった。このＲＯ濃縮水の一部３６Ｌ／ｈｒは電解処理装置に送給して電解処理し、残部は排水として系外へ排出した。
【００５６】
なお膜濾過装置は遊離塩素濃度が１．５ｍｇ／Ｌになるように電解処理水を添加した清水で２０分に１回の頻度で逆洗浄を実施した。
0003731555.tif 000002
【００５７】
【表１】
0003731555.tif 000003
【００５８】
ＲＯ透過水は循環冷却水系の補給水として再利用可能な高水質処理水であった。
【００５９】
また、塩化物イオン濃度１０００〜３０００ｍｇ／Ｌ、平均約１８００ｍｇ／ＬのＲＯ濃縮水を電解処理装置で電解処理することにより、平均で約３４２０ｍｇ／Ｌの次亜塩素酸ナトリウムを発生させることができ、この電解処理水は、循環冷却水系及び冷却水処理装置内のスライムコントロール剤として有効に使用することができた。
【００６０】
実施例２
実施例１において、ＲＯ濃縮水に食塩を加えて塩化物イオン濃度を約６０００ｍｇ／Ｌに調整した後、電解処理したこと以外は同様にしてブロー水の処理を行ったところ、約１１４００ｍｇ／Ｌの次亜塩素酸ナトリウムを含有する電解処理水を得ることができ、この電解処理水は、循環冷却水系及び冷却水処理装置内のスライムコントロール剤として有効に使用することができた。
【００６１】
なお、実施例１，２において、電解処理装置の極性変換を行わない場合には、数日の処理で電圧上昇が生じたが、極性変換を行って、１２ｈｒに１回の頻度で陽極と陰極とを交互に変換させたところ、電圧が安定し、次亜塩素酸ナトリウム（遊離塩素）の発生も安定することが確認された。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の冷却水の処理方法及び処理装置によれば、循環冷却水のブロー水をＲＯ膜装置で処理して補給水として再利用可能な処理水を得ると共に、ＲＯ濃縮水を電解処理することにより遊離塩素を発生させ、これをスライムコントロール剤として循環冷却水系に有効利用することが可能となる。
【００６３】
このため、本発明によれば、冷却水の水回収と共にスライムコントロール剤としての遊離塩素の供給が可能となり、冷却水の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却水の処理方法及び処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  ストレーナ
２  脱炭酸塔
３  膜濾過装置
４  中間槽
５  ＲＯ膜装置
６  電解処理装置（電解次亜塩素酸ナトリウム発生装置）
【図１】
0003731555.tif 000004