JP3748865B2

JP3748865B2 - Deoxygenation method

Info

Publication number: JP3748865B2
Application number: JP2003174980A
Authority: JP
Inventors: 善一西; 大輔飯塚
Original assignee: Tohzai Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Tohzai Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: JP2005007309A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理水中に溶存する酸素を除去する脱酸素方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被処理水中に溶存する酸素を除去するには、還元剤などの脱酸素剤を被処理水中に添加することが行われている。しかし、近年環境への配慮からノンケミカル処理に対する意識が高まってきたこと、並びに、用水中からの溶存酸素除去技術が発達したことから、このような薬品による脱酸素技術からの脱却が思考されており、ボイラの給水タンクに窒素ガスを投入し、給水中の脱酸素を行うことが、多くのメーカー等によって採用、検討されるに至っている。現在ではボイラ給水中の溶存酸素濃度は、０．１ｐｐｍ以下に維持することも可能になっている。
【０００３】
給水タンクに窒素ガスを投入する際に、ポンプにより給水するとともに、前記ポンプの水吐出口に、吸気管を設け、窒素ガス供給装置に接続するとともに、微細気泡形成用の分散板やノズルを設けて、水中に窒素の微細気泡を供給する（特許文献１参照）。これにより、気液接触による水中への窒素ガス溶解をはかり、逆に水中の酸素ガスを析出させて、水中の酸素濃度を低下させ、脱酸素水を得る。また、前記微細気泡形成用の分散板やノズルについては、種々の用途で種々の形態のものが用いられている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、脱酸素水は、ボイラ給水や密閉冷温水系統などの密閉配管系統の防錆のためのみならず、超純水に対して脱酸素して、ＬＳＩの洗浄水として用い、洗浄工程時の酸化膜の形成を防止するために用いられたりする。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３２１６０６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９１９４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにして気泡を形成する場合、気泡径を微細に形成するにも限界があり、さらに気液接触効率の向上をはかることは困難になってきている。そのため、水中の酸素濃度を十分に下げるには、ポンプによる水の供給を高速に、かつ、大量に行わねばならず装置の大型化、窒素ガスの大量消費に伴う運転費の増加を招来するものとなっていた。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記実情に鑑み、装置の簡単な改良で、効率よく脱酸素可能な脱酸素方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明の脱酸素方法の第１特徴構成は、
被処理水を貯留する水槽を設け、前記水槽中の被処理水を供給するポンプを設け、前記ポンプの吸い込み側に吸気自在なガス吸入部を設け、前記ガス吸入部に窒素ガスを供給するガス供給部を設けてある脱酸素装置を使用して、前記ポンプを出口圧が０．２ＭＰａ以上で０．６ＭＰａ未満になるように運転しながら、前記ガス吸入部に窒素ガスを供給する点にある。
尚、前記ポンプが、前記水槽内の被処理水を取り出して、再度前記水槽に供給する循環ポンプであるのが好ましく、前記水槽が、ボイラ用給水タンク、空調用給水タンクから選ばれることが好ましい。
【０００９】
〔作用効果〕
つまり、被処理水を貯留する水槽を設け、前記水槽中の被処理水を供給するポンプを設けてあれば、ポンプからの供給水に窒素ガスの気泡を混合させることによって、水中で気液接触を図り、水中に溶解するガスを窒素に置換し、水中からの脱酸素が可能となる。
ここで、ポンプの吸い込み側に吸気自在なガス吸入部を設け、前記ガス吸入部に窒素ガスを供給するガス供給部を設けて、ポンプを出口圧が０．２ＭＰａ以上で０．６ＭＰａ未満になるように運転しながら、ガス吸入部に窒素ガスを供給すると、前記ガス供給部から供給される窒素ガスは、ポンプの内部を通って水槽に供給される。そのため、ポンプ内部で微細に撹拌混合された気泡は細かな気液混相流となって前記水槽内に吐出されることになる。そのため、水槽内において効率の良い気液接触をはかることができ、ポンプに対する配管径路を変更するだけの簡単な改良で、装置構成を大がかりにしたり、ポンプ能力を高める必要なく、脱酸素効率を向上させることができた。
尚、前記水槽が、ボイラ用給水タンク、空調用給水タンク等、密閉系の管路であれば、脱酸素状態の維持が容易であるとともに、脱酸素による防錆効果が、ボイラ、空調機器等の運転効率に大きく影響するため、本発明の脱酸素方法の利用価値が高いといえる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の脱酸素装置は、被処理水を貯留するボイラ用給水タンク（水槽）１を設け、前記水槽１中の被処理水を循環させる循環ポンプ２を設け、窒素ガスを供給するガス供給部３を設けて構成してある。
【００１１】
前記ガス供給部３は、前記循環ポンプの吸い込み側のガス吸入部４に接続してあり、前記循環ポンプ２が前記ガス供給部３から窒素ガスを吸気自在に構成してある。
【００１２】
前記循環ポンプ２の水循環容量が１００Ｌ／分である場合、窒素ガスの供給割合は１０Ｌ／分程度としておく事により、前記循環ポンプ２のエア詰まりが発生しないように定常運転することができる。
尚、前記循環ポンプに代えて、前記水槽に給水する給水路に設けた給水ポンプの吸い込み側にガス供給部を接続し、一過的にガスを供給する構成とすることもできる。また、種々の従来の脱気装置と本発明の脱酸素装置とを組み合わせて用いることもできる。
【００１３】
窒素ガスを供給するガス供給部３としては、吸着分離式ガス供給装置ＰＳＡ（Pressure Swing Absorption ）が好適に利用でき、このような装置によると、小型のものでも、３Ｌ／分の窒素ガス安定供給が行える。
【００１４】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（１）本発明の脱酸素装置を表１に記載の条件下で稼働させたところ、水槽中の溶存酸素濃度（ＤＯ）の経時変化を調べたところ、図２のようになった。
尚、比較として、微細気泡を形成するための分散板（管）を４経路に分け、前記水槽内全領域に気泡が行き渡るようにして水槽内に単にばっ気する構成とした脱気装置を用いた場合の経時変化を併せて示す。
【００１５】
【表１】

【００１６】
図２によると脱酸素装置の稼働から約２５分間で溶存酸素および残留塩素が１ｐｐｍ以下の低濃度になり、以後漸減していることがわかる。これは、前記比較例において、非常に大量の窒素ガスを用いているのにかかわらず、気泡径が大きく脱酸素効率が向上しにくいのに対して、本発明では、非常に微細な気泡が生じているため、高い気液接触効率のために、溶存酸素が素早く窒素に置換されたものと考えられる。
【００１７】
（２）図３に示すように、給水タンク５から前記水槽１に給水する給水路に設けた給水ポンプ２の吸い込み側にガス供給部３を接続し、種々条件（１〜３）下で稼働させたところ、表２のようになった。尚、溶存酸素濃度は、水槽に供給された水１００Ｌを、なるべく空気に触れないように貯水した後速やかに測定した。
【００１８】
【表２】

【００１９】
表２より、一過的にガス供給するような場合であっても、通水量の１０％程度の窒素ガス供給により、きわめて高い脱酸素効果が発揮されることがわかった。尚、ここで用いたポンプは渦流ポンプであるが、窒素ガス供給量が通水量の１０％を超えると、ポンプ自体の稼働に支障をきたす場合があるので、ポンプの能力に応じてガス供給量を設定することが望ましい。
【００２０】
尚、表２の１の条件で、ポンプ出口圧を種々変更した場合の脱酸素効果について調べたところ、表３のようになった。脱酸素効果は、ポンプから吐出される水中の溶存酸素濃度により評価した。
【００２１】
【表３】

【００２２】
表３より、ポンプ出口圧を０．２ＭＰａ以上にすると微細気泡が発生し、脱酸素効果が得られ始めるとともに、出口圧の上昇に伴いその効果も向上する。しかし、出口圧を上げすぎると、気泡が集合して気泡が微細に形成されにくくなる傾向が見られ、脱酸素効果が向上しにくくなる。従って、ポンプの能力に応じてポンプ出口圧を好適に設定することが望ましいことが読みとれる。
【００２３】
（３）先の（１）における本発明の脱酸素装置と、従来の脱気装置とを併用した場合の脱酸素効果を調べたところ、表４のようになった。
【００２４】
【表４】

【００２５】
表４より、種々の脱気装置、脱酸素装置と組み合わせることにより、さらに高い脱酸素効果が発揮されていることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脱酸素装置の概略図
【図２】実施例（１）による脱酸素効率を示すグラフ
【図３】実施例（２）による脱酸素装置の概略図
【符号の説明】
１水槽
２循環ポンプ
３ガス供給部
４ガス吸入部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a deoxygenation method for removing oxygen dissolved in water to be treated.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to remove oxygen dissolved in the water to be treated, an oxygen scavenger such as a reducing agent is added to the water to be treated. However, in recent years, awareness of non-chemical treatment has increased due to environmental considerations, and technology for removing dissolved oxygen from water has been developed. Many manufacturers, etc. have adopted and studied to introduce nitrogen gas into the water supply tank of a boiler and perform deoxygenation in the water supply. At present, the dissolved oxygen concentration in boiler feed water can be maintained at 0.1 ppm or less.
[0003]
When nitrogen gas is introduced into the water supply tank, water is supplied by a pump, an intake pipe is provided at the water discharge port of the pump, connected to a nitrogen gas supply device, and a dispersion plate and nozzle for forming fine bubbles are provided. Then, nitrogen fine bubbles are supplied into water (see Patent Document 1). Thereby, nitrogen gas dissolution in water by gas-liquid contact is measured, and conversely, oxygen gas in water is precipitated to reduce the oxygen concentration in water to obtain deoxygenated water. Moreover, about the dispersion | distribution board and nozzle for the said fine bubble formation, the thing of a various form is used for various uses (refer patent document 2).
[0004]
Also, deoxygenated water is used not only for rust prevention of sealed piping systems such as boiler feed water and sealed cold / hot water systems, but also deoxygenated for ultrapure water and used as LSI cleaning water for the cleaning process. It is used to prevent the formation of an oxide film.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-321606 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-191949
[Problems to be solved by the invention]
However, when bubbles are formed in this way, there is a limit to the formation of fine bubble diameters, and it has become difficult to further improve the gas-liquid contact efficiency. Therefore, in order to sufficiently reduce the oxygen concentration in the water, the water supply by the pump must be performed at high speed and in large quantities, which increases the size of the device and increases the operating cost due to the large consumption of nitrogen gas It was.
[0007]
Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a deoxygenation method capable of efficiently deoxygenating with a simple improvement of the apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the first characteristic configuration of the deoxygenation method of the present invention is:
A gas tank for storing water to be treated, a pump for supplying the water to be treated in the water tank, a gas suction part that can be sucked in on the suction side of the pump, and a gas that supplies nitrogen gas to the gas suction part Using a deoxygenation apparatus provided with a supply unit, nitrogen gas is supplied to the gas suction unit while operating the pump so that the outlet pressure is 0.2 MPa or more and less than 0.6 MPa. .
In addition, it is preferable that the pump is a circulation pump that takes out water to be treated in the water tank and supplies the water tank again, and the water tank is preferably selected from a boiler water tank and an air conditioning water tank. .
[0009]
[Function and effect]
In other words, if a water tank for storing the water to be treated is provided and a pump for supplying the water to be treated in the water tank is provided, the gas-liquid contact is made in water by mixing the bubbles of nitrogen gas with the water supplied from the pump. By replacing the gas dissolved in water with nitrogen, deoxygenation from water becomes possible.
Here, an inhalable gas suction part is provided on the suction side of the pump, a gas supply part for supplying nitrogen gas is provided in the gas suction part, and the outlet pressure of the pump becomes 0.2 MPa or more and less than 0.6 MPa. When nitrogen gas is supplied to the gas suction part while operating as described above, the nitrogen gas supplied from the gas supply part is supplied to the water tank through the inside of the pump. Therefore, bubbles that are finely stirred and mixed inside the pump are discharged into the water tank as a fine gas-liquid mixed phase flow. As a result, efficient gas-liquid contact can be achieved in the water tank, and the deoxygenation efficiency can be improved by simply modifying the piping path to the pump without the need for a large equipment configuration or increased pump capacity. I was able to.
If the water tank is a closed pipeline such as a boiler water tank or an air conditioning water tank, it is easy to maintain a deoxygenated state, and the rust prevention effect due to deoxygenation can be achieved in boilers, air conditioners, etc. This greatly affects the operation efficiency of the present invention, and thus it can be said that the utility value of the deoxidation method of the present invention is high.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the deoxygenation apparatus of the present invention is provided with a boiler feed water tank (water tank) 1 for storing treated water, a circulation pump 2 for circulating the treated water in the water tank 1, and nitrogen A gas supply unit 3 for supplying gas is provided.
[0011]
The gas supply unit 3 is connected to a gas suction unit 4 on the suction side of the circulation pump, and the circulation pump 2 is configured to be able to suck in nitrogen gas from the gas supply unit 3.
[0012]
When the water circulation capacity of the circulation pump 2 is 100 L / min, the nitrogen gas can be supplied at a rate of about 10 L / min so that the circulation pump 2 can be operated in a steady manner so as not to cause air clogging.
In addition, it can replace with the said circulation pump and can also be set as the structure which connects a gas supply part to the suction side of the water supply pump provided in the water supply path which supplies the said water tank, and supplies gas temporarily. Further, various conventional degassing apparatuses and the deoxygenating apparatus of the present invention can be used in combination.
[0013]
As the gas supply unit 3 for supplying nitrogen gas, an adsorption separation type gas supply device PSA (Pressure Swing Absorption) can be suitably used. According to such a device, nitrogen gas can be stably supplied even at a small size of 3 L / min. Can be done.
[0014]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) When the deoxygenation apparatus of the present invention was operated under the conditions shown in Table 1, the time-dependent change in dissolved oxygen concentration (DO) in the water tank was examined, and the result was as shown in FIG.
For comparison, a deaeration device is used in which a dispersion plate (tube) for forming fine bubbles is divided into four paths, and bubbles are distributed to all areas in the water tank so that the air is simply aerated in the water tank. The change with time is also shown.
[0015]
[Table 1]

[0016]
According to FIG. 2, it can be seen that dissolved oxygen and residual chlorine become a low concentration of 1 ppm or less in about 25 minutes from the operation of the deoxygenation device and gradually decrease thereafter. This is because, in the comparative example, despite the use of a very large amount of nitrogen gas, the bubble diameter is large and the deoxidation efficiency is difficult to improve, whereas in the present invention, very fine bubbles are generated. Therefore, it is considered that dissolved oxygen was quickly replaced with nitrogen for high gas-liquid contact efficiency.
[0017]
(2) As shown in FIG. 3, the gas supply part 3 is connected to the suction side of the water supply pump 2 provided in the water supply path for supplying water from the water supply tank 5 to the water tank 1, and operates under various conditions (1 to 3). As a result, it was as shown in Table 2. The dissolved oxygen concentration was measured immediately after storing 100 L of water supplied to the water tank so as not to touch the air as much as possible.
[0018]
[Table 2]

[0019]
From Table 2, it was found that even when the gas was supplied temporarily, a very high deoxidation effect was exhibited by supplying nitrogen gas of about 10% of the water flow rate. The pump used here is a vortex pump, but if the nitrogen gas supply amount exceeds 10% of the water flow rate, it may interfere with the operation of the pump itself, so the gas supply amount depends on the capacity of the pump. It is desirable to set
[0020]
In addition, when the deoxygenation effect when the pump outlet pressure was variously changed under the condition 1 in Table 2, it was as shown in Table 3. The deoxygenation effect was evaluated by the dissolved oxygen concentration in the water discharged from the pump.
[0021]
[Table 3]

[0022]
From Table 3, when the pump outlet pressure is set to 0.2 MPa or more, fine bubbles are generated, and the deoxygenation effect starts to be obtained, and the effect is improved as the outlet pressure increases. However, if the outlet pressure is increased too much, bubbles tend to gather and bubbles are less likely to be formed, making it difficult to improve the deoxygenation effect. Therefore, it can be read that it is desirable to appropriately set the pump outlet pressure according to the capacity of the pump.
[0023]
(3) Table 4 shows the results of deoxidation when the deoxygenation device of the present invention in the previous (1) and the conventional degassing device are used in combination.
[0024]
[Table 4]

[0025]
From Table 4, it was found that a higher deoxygenation effect was exhibited by combining with various deaeration devices and deoxygenation devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a deoxygenation apparatus of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the deoxygenation efficiency according to Example (1). FIG. 3 is a schematic diagram of a deoxygenation apparatus according to Example (2).
1 Water tank 2 Circulation pump 3 Gas supply part 4 Gas suction part

Claims

被処理水を貯留する水槽を設け、前記水槽中に被処理水を供給するポンプを設け、前記ポンプの吸い込み側に吸気自在なガス吸入部を設け、前記ガス吸入部に窒素ガスを供給するガス供給部を設けてある脱酸素装置を使用して、
前記ポンプを出口圧が０．２ＭＰａ以上で０．６ＭＰａ未満になるように運転しながら、前記ガス吸入部に窒素ガスを供給する脱酸素方法。A gas tank for storing water to be treated, a pump for supplying the water to be treated in the water tank, a gas suction part that can be sucked in on the suction side of the pump, and a gas for supplying nitrogen gas to the gas suction part Using a deoxygenation device with a supply section,
A deoxygenation method in which nitrogen gas is supplied to the gas suction part while operating the pump so that the outlet pressure is 0.2 MPa or more and less than 0.6 MPa .

前記ポンプが、前記水槽内の被処理水を取り出して、再度前記水槽に供給する循環ポンプである請求項１記載の脱酸素方法。 The deoxygenation method according to claim 1, wherein the pump is a circulation pump that takes out water to be treated in the water tank and supplies the water to the water tank again.

前記水槽が、ボイラ用給水タンク、空調用給水タンクから選ばれるものである請求項１に記載の脱酸素方法。 The deoxygenation method according to claim 1, wherein the water tank is selected from a boiler water tank and an air conditioning water tank.