JP3748865B2 - 脱酸素方法 - Google Patents

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

Claims (3)

1. 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。
2. 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。
3. 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。

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