JPH07109585A - 循環水の処理方法 - Google Patents

循環水の処理方法

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JPH07109585A
JPH07109585A JP25166593A JP25166593A JPH07109585A JP H07109585 A JPH07109585 A JP H07109585A JP 25166593 A JP25166593 A JP 25166593A JP 25166593 A JP25166593 A JP 25166593A JP H07109585 A JPH07109585 A JP H07109585A
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water
corrosion
calcium carbonate
carbon dioxide
dioxide gas
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JP25166593A
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Takahiko Uchida
隆彦 内田
Norio Yano
教生 矢野
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Kurita Water Industries Ltd
Nippon Steel Corp
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Kurita Water Industries Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F5/00Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/083Mineral agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2103/023Water in cooling circuits
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 循環水系の腐食及びスケール生成を容易かつ
安価に防止する。 【構成】 炭酸カルシウムが析出傾向にある循環水に炭
酸ガスを添加する。 【効果】 炭酸ガスの添加により炭酸カルシウムを未飽
和(溶解状態)に維持でき、炭酸カルシウム系スケール
の析出を防止できる。また、金属表面に炭酸カルシウム
の防食皮膜が形成され、腐食が防止される。簡易な操作
で容易かつ効率的に、安価にスケールの生成防止及び金
属の腐食防止を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は循環水の処理方法に関す
る。更に詳しくは、炭酸カルシウムの析出が予想される
水循環系統に使用される金属の防食及びスケール防止の
ための水処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】水の濃縮を伴う冷却水系や鉄鋼工場で使
用される集塵水系では、水中の塩類濃度の増加により腐
食やスケールを生じやすくなる。例えば水中の塩化物イ
オンや硫酸イオンなど腐食性イオンの増加は、水循環系
統に使用される金属の腐食を加速し、漏水事故や設備寿
命の低下などの問題を引き起こす。また、集塵水や濃縮
した冷却水中のカルシウムイオンや重炭酸イオンは、ス
ケール生成の原因となり、配管の詰まりや熱交換器の熱
交換効率低下などの問題を引き起こす。このため、従
来、冷却水系では、スケールによる障害を防止するため
に、水の濃縮を極力避けて、冷却水水質を管理する対策
がとられたり、腐食やスケール生成を防止する効果を有
するポリマーを含む水処理剤が添加されたりしている
(特公昭55−6439号公報など)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の方法
では、腐食による障害は防止できず、また、水を大量に
必要とするなどの難点がある。
【0004】他方、前記のポリマーを含む水処理剤の添
加によってスケールや腐食による障害を防止する方法は
極めて効率の良い方法であり、広く適用されているが、
ポリマーを使用する点で日常の薬注管理等が煩雑とな
り、経済的にも高価であるという欠点がある。
【0005】このようなことから、日常管理が容易で、
安価な循環水の処理方法が望まれていた。
【0006】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、循環水系の腐食及びスケールに起因する
障害を防止して水資源の有効利用を図る容易かつ安価な
循環水の処理方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の循環水の処理方
法は、炭酸カルシウムが析出傾向にある循環水に炭酸ガ
スを添加することを特徴とする。
【0008】以下、図面を参照して本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。
【0009】図1は本発明の循環水の処理方法の一実施
例方法を示す系統図である。
【0010】図中、1は冷却塔であり、冷却塔1で冷却
された水は、ポンプPを備える配管2から、配管2A,
2Bを経て、各熱交換器3A,3Bに送給され、熱交換
を行なう。熱交換により温度が上昇した水は、それぞれ
配管4A,4Bを経て、配管4より冷却塔に返送して再
冷却し、循環再使用する。なお、熱交換器は2個に限ら
ず、3個以上設けられる場合もある。
【0011】本実施例においては、冷却水の供給配管2
に炭酸ガスの吹き込み用配管5を設け、熱交換器に流入
する冷却水中に炭酸ガスの吹き込みを行なう。6は手動
バルブ、7は電磁バルブであり、冷却塔1内の冷却水中
に設けたpHセンサー8Aの測定値に基き、pHコント
ローラ8に連動して開閉するように構成されている。
【0012】即ち、本発明においては、後述の作用の項
で述べるように、処理対象水系の最高使用温度におい
て、炭酸カルシウムが未飽和となるように、炭酸ガスを
添加することが重要である。このような炭酸ガス添加量
の制御は、当該水系のpH調節により行なうことがで
き、pHが7〜9となるように炭酸ガスの添加量を制御
すれば良い。
【0013】このため、本実施例においては、pHセン
サー8Aの測定pHが炭酸カルシウムが未飽和となるよ
うに、pHコントローラ8により電磁バルブ7の開閉を
制御して、炭酸ガス吹き込み量の調節を行なう。なお、
9はチャッキ弁である。
【0014】このようにして、炭酸カルシウムの析出が
予想される循環冷却水中に、炭酸ガスを吹き込むことに
より、スケールの生成及び金属の腐食が有効に防止され
る。
【0015】図1に示す方法は、炭酸ガスの吹き込みを
pHによる自動制御で行なうものであるが、本発明の方
法は、図2に示す如く、pHセンサー(図示せず)の測
定値に基いて手動バルブ6で炭酸ガスの吹き込み量を制
御することもできる。なお、図2に示す方法は、炭酸ガ
ス吹き込み配管にpHコントローラと連動する電磁バル
ブを設けていない点のみが図1に示す方法と異なり、そ
の他、同一機能を奏する部材には同一符号を付してあ
る。
【0016】いずれの方法においても、既存の設備の適
当な箇所に炭酸ガス吹き込み配管を設けるという極めて
簡易な改造工事により、本発明の方法を容易に実施する
ことができ、良好な効果を達成することができる。
【0017】なお、本発明の方法は、図1,2に示す循
環冷却水系に限らず、炭酸カルシウムが析出する傾向に
ある水系であれば有効に適用することができ、例えば、
鉄鋼工場で使用される集塵水系等に適用して良好な効果
を得ることができる。また、炭酸ガスの添加方法にも特
に制限はなく、貯槽内の水にバブリングする方法などを
採用することもできる。
【0018】なお、用いる炭酸ガスとしては、高純度の
炭酸ガスに限らず、場合によっては各種工場内で発生す
る炭酸ガスを多く含む廃ガスなどを利用することもでき
る。この場合には工場の廃ガス排出量の低減が図れ、有
利である。
【0019】
【作用】本発明の循環水の処理方法は、水中のカルシウ
ムイオンや重炭酸イオンなどの防食性イオンを有効に利
用して、系内の金属表面に保護皮膜を形成させて防食す
るとともに、水と炭酸ガスとを接触させることによって
水中の炭酸カルシウムを未飽和な状態に維持し、炭酸カ
ルシウム系スケールの生成を防止するという原理に基づ
くものである。
【0020】以下に本発明の循環水の処理方法の作用効
果について詳細に説明する。
【0021】 スケールの防止効果 炭酸カルシウムの飽和溶液については下記(1)式の関
係があり、また、炭酸イオンと炭酸水素イオンとは下記
(2)式の平衡関係にある。
【0022】
【化1】
【0023】炭酸カルシウムの飽和又は過飽和溶液に炭
酸ガスを吹き込むと、水のpHが低下(H+ が増加)
し、上記(2)の平衡反応は左(←)に進む結果、炭酸
カルシウムの構成に必要なCO3 2- が減少するため、炭
酸カルシウムを未飽和(溶解状態)に維持することがで
きる。即ち、炭酸カルシウム系スケールの析出を防止す
ることができる。
【0024】 防食効果 金属、例えば鉄表面での腐食反応では、鉄の溶出反応
(アノード反応)と酸素の還元反応が下記(3),
(4)式に従って起こる。
【0025】
【化2】
【0026】上記アノード、カソードの各反応は各々別
々の鉄表面で起こる。これら(3),(4)式のいずれ
か一方又は両方の反応を抑制することにより防食が可能
である。上記(4)式より明らかなように、カソード反
応の起こっている場所では、pHが上昇(OH- が増
加)しており、例え炭酸ガスを吹き込んでいたとして
も、前記(2)式の反応が右側(→)に進む結果、炭酸
カルシウムの析出が起こる。析出した炭酸カルシウム
は、バルク状ではなく、スケールとは異なる極めて薄い
膜として鉄表面を覆う。カソード反応の起こっている鉄
表面にこのような炭酸カルシウムの皮膜が形成される
と、酸素の拡散が阻害されるため、(4)式は起こりに
くくなる。その結果、腐食を防止できる。
【0027】本発明の方法は、防食剤及びスケール防止
剤を使用する方法に比べて日常管理が容易であり、かつ
安価に実施できる。しかも、炭酸ガスを用いるものであ
り、塩酸や硫酸などの酸によるpH調整と異なり、腐食
性イオンの増加の問題もない。
【0028】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0029】実施例1、比較例1,2 表1に示す水質の工業用水のpHが7.0〜8.0の範
囲を維持するように45℃,大気開放静置の条件で炭酸
ガスを1〜5ml/分の割合で吹き込みながら濃縮さ
せ、濃縮倍数に対する水中のカルシウム硬度の変化を調
べた(実施例1)。比較のため、炭酸ガスを吹き込まな
かった場合(比較例1)及び市販の冷却水処理剤(スケ
ール防止剤並びに防食剤配合:商標クリロイヤル526
1 栗田工業(株)商品)を所定量添加した場合(比較
例2)についても試験した。なお、濃縮倍数は、濃縮に
要した水の量を濃縮後の水の量で除した値を用いた。
【0030】結果を図3に示す。図3より、炭酸ガスを
吹き込まなかった場合には、濃縮倍数3倍以上になると
炭酸カルシウムの析出によりカルシウム硬度が理論値よ
り低下してくるのに対して、炭酸ガスを吹き込んだ場合
には、市販の冷却水処理剤を添加した場合と同様にほぼ
理論値通りカルシウム硬度が水中に維持されていること
がわかる。
【0031】本実施例により、濃縮水と炭酸ガスとの接
触によって、水中の炭酸カルシウムの析出が有効に防止
され、本発明の方法はスケールの生成防止に有効である
ことが明らかである。
【0032】
【表1】
【0033】実施例2、比較例3,4 実施例1で調整した5倍濃縮水に鉄の金属試験片を浸漬
し、水温45℃の条件下で、金属の重量変化量の経時変
化を調べた(実施例2)。なお、試験期間中も炭酸ガス
の濃縮水中への吹き込みを5ml/分の割合で継続し
た。比較のため、比較例1で調整した5倍濃縮水(比較
例3)及び比較例2で調整した5倍濃縮水(比較例4)
についても同様に試験を行なった。
【0034】結果を図4に示す。図4より明らかなよう
に、実施例2では、初期の腐食減量は炭酸ガスを吹き込
まない比較例3と変わらないものの、一定時間経過後に
腐食減量はほぼ一定となった。これは、鉄表面に炭酸カ
ルシウムの保護皮膜形成が形成され、腐食が防止されて
いることを示している。炭酸ガスを吹き込まなかった比
較例3の場合も本発明による実施例2とほぼ同様に時間
経過とともに腐食減量の増加速度が低下する傾向を示し
たが、本発明による実施例2に比べると腐食の低下傾向
は緩慢であった。
【0035】一方、市販の冷却水処理剤を添加した比較
例4では、初期の腐食減量は実施例2より少ないもの
の、一定時間経過後の腐食減量の増加量は、実施例2と
ほとんど変わらなかった。この結果は、本発明による実
施例2で保護皮膜を形成した後は、防食剤を使用した場
合に匹敵する防食効果が期待できることを示している。
従って、本発明の方法は、水中の金属の防食に有効であ
ることが明らかである。
【0036】以上の結果から、炭酸ガスの吹き込みを行
わない場合には、腐食防止には有効であっても、スケー
ル防止はできないのに対し、炭酸ガスの吹き込みを行う
本発明の方法では、スケール防止剤及び防食剤を使用し
た場合に匹敵するスケール防止効果及び防食効果を達成
できることが明らかである。
【0037】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の循環水の処
理方法によれば、炭酸カルシウムの析出が予想される水
に炭酸ガスを接触させるという極めて簡易な操作によっ
て、スケールの生成防止及び金属の腐食防止を、容易か
つ効率的に、しかも安価に実現することが可能になっ
た。
【0038】本発明によれば、腐食やスケールといった
障害を生じることなく、水の高度利用を図ることがで
き、工業的、経済的に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の循環水の処理方法の一実施例方法を示
す系統図である。
【図2】本発明の循環水の処理方法の他の実施例方法を
示す系統図である。
【図3】実施例1及び比較例1,2における濃縮倍数と
水中のカルシウム硬度との関係を示すグラフである。
【図4】実施例2及び比較例3,4における腐食減量の
経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 冷却塔 3A,3B 熱交換器 6 手動バルブ 7 電磁バルブ 8 pHコントローラ 8A pHセンサー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭酸カルシウムが析出傾向にある循環水
    に炭酸ガスを添加することを特徴とする循環水の処理方
    法。
JP25166593A 1993-10-07 1993-10-07 循環水の処理方法 Pending JPH07109585A (ja)

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