JPH04250880A

JPH04250880A - 冷却水の循環方法

Info

Publication number: JPH04250880A
Application number: JP41694190A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nakano; 康彦中野
Original assignee: Nitto Denko Corp; Techno Ryowa Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp; Techno Ryowa Ltd
Priority date: 1990-12-29
Filing date: 1990-12-29
Publication date: 1992-09-07
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JP2511732B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱交換器と冷却塔とを有
する冷却水循環系における冷却水の循環方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】製造プロセスや空気調和等において、流
体例えば空気を熱交換器により冷却する場合、図２に示
すように、循環ポンプ４’の駆動により熱交換器の冷却
水管１３’に冷却水を流通させ、熱交換器１’内の冷却
水管１３’を経て熱交換器内の流体の熱をその流通冷却
水に伝達させ、この熱伝達により加温された冷却水を冷
却塔２’で冷却し、この冷却塔２’で冷却した冷却水を
再び熱交換器に送り、以後、この繰返しにより冷却水を
循環させている。

【０００３】この場合、冷却塔２’においては、上記熱
交換器１’を通過した加温水を散水器２３’によって散
水し、この散水を空気との直接接触により冷却している
。而して、この冷却の主体は蒸発であり、この蒸発水量
を補うために、水道水又は地下水を補給している。而る
に、この補給水には、無機イオンが含有されており、溶
媒である水の蒸発に伴いこの無機イオンが次第に濃縮さ
れていくから、熱交換器や配管内にスケールが付着して
冷却効率の低下や配管詰りが問題となる。

【０００４】かかるスケール対策として、（１）循環系
を定期的に酸で薬品洗浄すること、（２）図２において
、冷却塔から多量の冷却水量ａを系外に放流し、この放
流量を補うように新鮮水（水道水又は地下水）ｂを補給
すること等が公知である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法においては、多大な労力を必要とする。しかも、熱
交換器の運転を停止しする必要があり、洗浄時期を自由
に選定できないといった不利もある。

【０００６】他方、後者の方法においては、水道水又は
地下水の放流に対する補給量を循環冷却水量の１〜３％
にしても、循環水中の無機イオン濃度が新鮮水（水道水
、地下水）に較べてまだかなり高く、抜本的な解決が困
難であるし、補給水量を多くすると、水道代が過大とな
ってコスト的に不利となる。

【０００７】上記したスケールの発生は、水道水、地下
水に含有されているシリカが主原因であり、新鮮水をシ
リカを除去したうえで冷却水循環系に補給すれば、スケ
ールの発生を防止でき、その除去手段として、膜モジュ
ールを使用すれば、運転エネルギーコストが安価であっ
て、有利である。

【０００８】しかしながら、水道水等の温度が低いため
、シリカの溶解限度が低く（２５℃においては、１１０
ｐｐｍ）、シリカの大部分が非溶解の固形状態で存在す
るために、膜面に大量のシリカが析出し、膜モジュール
の透過流量が早期に低下してしまい、シリカの低濃度状
態を安定に維持し難い。

【０００９】本発明の目的は、冷却水循環系において膜
モジュールの透過流量を初期の高流量に保持しつつ、膜
モジュールで循環水の無機イオン濃度を安定な低濃度に
維持して、スケールの発生を防止することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の冷却水の循環方
法は熱交換器と冷却塔と循環ポンプとを有し、新鮮水を
補給しつつ冷却水を循環させ、熱交換器での熱交換によ
って加温された冷却水を冷却塔において冷却し、この冷
却した水を熱交換器に供給する冷却水循環系において、
循環回路中に逆浸透膜モジュールを設け、該モジュール
の非透過側の無機イオン濃縮水を放流することを特徴と
する構成であり、熱交換器での熱交換によって加温され
た冷却水を逆浸透膜モジュールに送入することができる
。

【００１１】

【作用】循環冷却水の温度は補給水の温度に較べて高い
から、循環冷却水でのシリカ溶解限度を補給水でのシリ
カ溶解限度よりも高くできるので、循環回路側に逆浸透
膜モジュールを挿入したために、膜面へのシリカの析出
を少なくして膜特性を初期の高特性のままに保持できる
。従って、循環冷却水のシリカ低濃度状態を安定に維持
できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明する
。図１は本発明において使用する冷却水循環設備を示し
ている。図１において、１は熱交換器であり、ユ−スポ
イント側循環水の流入口１１並びに吐出口１２を有する
ケース１０内に冷却水管１３を収容してある。２は冷却
塔であり、上端に空気出口２１を、下端側部に空気入口
２２，２２をそれぞれ有するケース２０内の上部に散水
器２３を設け、空気出口２１内にファン２４を設け、下
端にパン２５を設け、ケース２０内に充填物２６を収容
してある。この冷却塔２の散水器２３には、熱交換器１
の冷却水管１３の出口１３１を配管３１により連通し、
冷却塔２のパン２５を熱交換器１の冷却水管１３の入口
１３２に配管３２により連通してある。４は冷却水循環
ポンプである。５は新鮮水の補給管である。

【００１３】６は逆浸透膜モジュールであり、熱交換器
１の冷却水出口１３１側に分岐配管３３を接続し、この
分岐配管３３を逆浸透膜モジュール６の入口６１に連通
し、同モジュール６の透過液出口６２を冷却塔２のパン
２５に配管３４によって連通してある。６３は逆浸透膜
モジュール６の濃縮水出口、７は濃縮水出口６３に設け
たモジュール運転圧力設定弁、８は加圧ポンプである。

【００１４】上記循環ポンプ４の駆動によって熱交換器
１内の冷却水管１３に冷却水が流通され、熱交換器１の
ケース１０内に流入するユ−スポイント側循環水の熱が
冷却水管１３のフィンを経てその流通冷却水に伝達され
、この熱伝達によって加熱された冷却水が冷却塔２の散
水器２３に送られ、散水がファン２４による流動空気に
より冷却され、この冷却水がパン２５を経て循環ポンプ
４により再度、熱交換器１に供給され、以後、上記の経
路で冷却水が循環されていく。上記冷却塔２での流動空
気による散水の冷却は、主に、蒸発によって行われる。

【００１５】本発明によって冷却水を循環させるには、
上記循環ポンプ４による冷却水の循環に加え、熱交換器
１を通過した冷却水の一部を加圧ポンプ８の駆動により
逆浸透膜モジュール６に浸透圧以上の圧力で圧送し、圧
送冷却水の溶媒（水）を膜に通過させて分離し、この分
離により無機イオン、特に、シリカが濃縮された非透過
液（濃縮水）を上記濃縮液出口６３から放流し、この高
濃度シリカ水の放流により循環冷却水のシリカ濃度を低
濃度にする。

【００１６】他方、逆浸透膜モジュール６の透過水は冷
却塔２のパン２５に還流し、また、非透過の高濃度シリ
カ水の放流量に対応して補給管５より新鮮水（水道水、
地下水）を補給する。この補給水量は逆浸透膜モジュー
ル６の濃縮液出口６３での放流量と冷却塔２での蒸発水
量との総和に等しくするか、若しくはやや多量とする。

【００１７】上記において、循環水の温度が補給管５側
の新鮮水の温度よりも高く、従って、循環水中でのシリ
カ溶解限度が新鮮水中でのシリカ溶解限度よりも高いか
ら、逆浸透膜モジュール６の非透過側でのシリカの非溶
解分を少なくでき、非溶解シリカの膜面への析出をそれ
だけ少なくし得、逆浸透膜モジュールの透過流量を初期
透過流量によく保持できる。従って、逆浸透膜モジュー
ル６の濃縮水出口６３での濃縮水放流量、透過水量をよ
く一定に保持でき、循環冷却水中のシリカ濃度をほぼ一
定の低濃度に維持できる。

【００１８】上記において、逆浸透膜モジュール６の非
透過側においては、冷却液が膜に接して流動する間に溶
媒（水）の分離が進行し、この分離の進行と共にシリカ
濃度が増大していくから、シリカ濃度は濃縮水出口６３
で最大となる。この最大シリカ濃度を濃縮水温度でのシ
リカの溶解限度に等しくするように、逆浸透膜モジュー
ルの回収率を選定し、新鮮水補給量，放水量を設定すれ
ば、シリカの膜面への析出を排除してシリカを効率よく
放出できる。

【００１９】特に、熱交換器の冷却水出口側での冷却水
温度が循環中での最高温度となるから、図１に示すよう
に、熱交換器１の冷却水管１３の出口１３１側において
、冷却水を逆浸透膜モジュール６に分流させ、逆浸透膜
モジュール６の濃縮水出口６３でのシリカ濃度を、その
温度でのシリカの溶解限度とするように逆浸透膜モジュ
ールの回収率を選定し、新鮮水補給量，放水量を設定す
ることがより好ましい。

【００２０】上記の選定如何によっては、逆浸透膜モジ
ュール６の濃縮水出口６３での濃縮水放流量を、補給管
５からの補給水量にほぼ等しくして、オバーフロー放流
量を実質的に零とすることもできる。また、図１に示し
た実施例に対し、逆浸透膜モジュール６の透過水を冷却
塔２の散水器２３に導入することも可能である。

【００２１】次ぎに、本発明の効果を比較例との対比の
もとで説明する。まず、図１に示す冷却水循環設備にお
いて、加圧ポンプ８を駆動せず、逆浸透膜モジュール６
を停止したままにし、しかも冷却水の補給を行わずに、
熱交換器容量６００，０００Ｋｃａｌ／ｈｒ，冷却水循
環水量１２０ｍ３／ｈｒ，熱交換器の冷却水入口温度３
２℃，熱交換器の冷却水出口温度３７℃の条件で地下水
（初期の電気伝導度１６０μｓ／ｃｍ，ＳｉＯ２含有量
４８ｍｇ／ｌ）を循環させたところ、図３のイで示すよ
うに、２ヵ月経過後、電気伝導度が１３００μｓ／ｃｍ
に達した。

【００２２】この時点で１ｍ３／ｈｒのオバーフロー放
流を行うと共に水道水を１ｍ３／ｈｒで補給したが、図
３のロで示すように循環水の電気伝導度が６２０μｓ／
ｃｍで飽和し、ＳｉＯ２濃度が２１０ｍｇ／ｌとなって
シリカスケールの発生が観察された。

【００２３】そこで、図１において、逆浸透膜モジュー
ルに塩除去率９９．５％（日東電工製、ＮＴＲ−７５９
ＨＲ）のものを使用し、運転圧力２０Ｋｇ／ｍ２，供給
水量４００Ｌ／ｈｒ，逆浸透透過水流量３００Ｌ／ｈｒ
，逆浸透濃縮水流量１００Ｌ／ｈｒ，補給水流量１００
Ｌ／ｈｒの条件で逆浸透膜モジュールを運転して、本発
明を実施したところ、図３のハで示すように、循環水の
電気伝導度を８３μｓ／ｃｍに減少でき、循環水のＳｉ
Ｏ２濃度も１２ｍｇ／ｌに減少できてスケールの発生を
防止できた。また、逆浸透濃縮水のＳｉＯ２濃度をほぼ
シリカの溶解限度である１６０ｐｐｍ（３７℃）以下に
できた。

【００２４】従って、本発明によれば従来例ロに較べ、
補給水量を１０分の１にでき、循環水中のシリカ濃度を
約６％に低減できる。また、逆浸透濃縮水のシリカ濃度
をシリカの溶解限度にほぼ等しくしているから、膜面で
のシリカの析出を排除してシリカを多量に放出でき、膜
性能を初期のままの高性能に保持して循環冷却水の低シ
リカ濃度を安定に維持できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の冷却水の循環方法によれば、上
述した通り熱交換器と冷却塔等から成る冷却水循環系に
おいて、循環水中のシリカを逆浸透膜モジュールにより
、膜面でのシリカの析出をよく排除して除去できるから
、膜性能を初期の高性能のままに保持して循環水中のシ
リカ濃度を一定の低濃度に維持し得、冷却水循環系での
スケールの発生を良好に防止できる。また、補給水量を
充分に少なくでき、コスト的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において使用する冷却水循環設備の一例
を示す説明図である。

【図２】従来例を示す説明図である。

【図３】本発明による循環冷却水の水質を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　熱交換器２　　　　冷却塔４　　　　循環ポンプ５　　　　新鮮水補給管６　　　　逆浸透膜モジュール６３　　濃縮水出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換器と冷却塔と循環ポンプとを有し、
新鮮水を補給しつつ冷却水を循環させ、熱交換器での熱
交換によって加温された冷却水を冷却塔において冷却し
、この冷却した水を熱交換器に供給する冷却水循環系に
おいて、循環回路中に逆浸透膜モジュールを設け、該モ
ジュールの非透過側の無機イオン濃縮水を放流すること
を特徴とする冷却水の循環方法。
【請求項２】熱交換器での熱交換によって加温された冷
却水を逆浸透膜モジュールに送入する請求項１記載の冷
却水の循環方法。