JP3998111B2

JP3998111B2 - スライム形成モニター装置

Info

Publication number: JP3998111B2
Application number: JP16831699A
Authority: JP
Inventors: 顕矢原
Original assignee: Sumika Enviro Science Co Ltd
Current assignee: Sumika Enviro Science Co Ltd
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2019-06-15
Also published as: JP2000234950A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、製紙工業抄紙機の白水系やその他の工業用水系において、スライム形成状況を適時測定する装置に関するものであり、この装置により実系に適用したスライムコントロール剤の効力を評価したり、数種の薬剤の実系における効力比較を試験検討する事が可能なスライム形成モニター装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙パルプ工業分野における抄紙工程では、紙を生産するために大量の水を使用しており、その水には紙を生産するために必要な各種有機物が分散・溶解しているため、細菌、真菌等の微生物の栄養源となりやすい。製紙工程中で細菌・真菌等の微生物がそれらを栄養源にして繁殖し、粘液状の代謝産物を産出し、パルプ、填料など製紙工程中に分散している製紙原料を取り込んで、水流の淀んだチェスト内の壁面やフローボックス等にスライムを形成する。形成されたスライムは、徐々に増大しやがて離脱しパルプ等の製紙原料と共に紙に抄き込まれ紙上の異物となってあらわれ、品質の低下をまねく。また最近では、紙をかなり高速で抄くため、最悪の場合断紙となり、生産性の低下を引き起こす。
【０００３】
また、その他の各種工場等の冷却水系統においても同様のスライム形成が見られ、熱交換効率の低下や配管の腐食等の重大な問題を引き起こす原因となっている。
【０００４】
抄紙工程における微生物要因によるスライムの発生を防止するために殺菌原体を主成分としたスライムコントロール剤を用水に添加し、スライムの発生を防止する処置が一般に行われている。その効果は実機の運転停止時に系内を観察して目視により判定するか、或いは系内の水中の細菌数を測定することで間接的な評価を行うしかなく、スライム形成状況を適時把握でき、適切なスライムコントロール管理を迅速に行えるようにすることが望まれている。
【０００５】
系におけるスライム形成挙動は水中に含有する栄養分、温度、ｐＨ等の条件により大きく変化し、またスライムコントロール剤の効力も前述の要因に加え、水中の効力妨害物質等の濃度によっても大きく影響される事から各系の最適なコントロール方法は異なる。しかし、実系におけるスライムコントロール剤の効力試験は、薬剤が十分な効力を発揮し得なかった場合重大な被害をもたらすため頻繁に行うことが出来ない。そこで対象とする実系において現在の状況に対する薬剤の効力評価を行いたいという要望は強い。
【０００６】
従来より行われてきたスライム形成の検知方法として、試験片を使用したモニター法がある。これは、樹脂や金網を試験片として容器内に浸漬し、一定期間後それを取り出しスライムの付着重量を測定するものである（例えば、特開平６−１８３９０７公報記載のスライム付着定量方法）。
【０００７】
また、スライムの付着状況を電気的に連続測定する装置も数種提供されている。これらには系内に浸漬させた透明板にスライムが付着することで透明板を透過する光量が減少することを利用して付着状況をモニターするもの（例えば、特開平９−２３６５４６公報）や、水中に浸漬させたローターの回転負荷がローター表面へのスライム形成により増加することを利用したもの（例えば、特開平９−７５０６５公報）などがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、試験片を用いた方法では、主に付着物を乾燥させその重量を測定する手段が用いられるがこの方法では人の手で試験片を取り出し煩雑な操作を行わなければならず時間と手間がかかる上、乾燥後のスライム重量が小さい事から値の精度も低いものとならざるを得なかった。また、既存の電気的な連続測定装置に関しても、仕組みが複雑であったり装置が高価なものになる場合が多かった。
【０００９】
本発明は、前記問題点を解決し、非常に簡易な仕組みで低コストな装置を用いて系のスライム形成状況を形成初期段階から高感度にモニターできる装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水系外に設置したタンクと、スライム付着担体とからなるスライム形成器を備え、予めスライム付着担体を張力測定装置に吊り下げた状態で該タンク内へ設置させ、測定しようとする系の水を該タンク内へ導入しスライム付着担体表面にスライムを形成させるようにしたスライム形成モニター装置であって、定期的にスライム付着担体を水中から取り出し、スライム付着担体の重量を測定する事を特徴とするスライム形成モニター装置である。
【００１１】
かかるスライム形成モニター装置においては、スライムが水を保持しやすいという性質を利用し担体に付着したスライム中の水分が９０〜９９重量％である状態でスライム付着担体の重量を適時測定することで本来それ自身非常に軽いスライムの重量を増幅させた値として得ることが出来る。また、任意の方法により水中から取り出した後、１分〜２０分間、好ましくは２分〜８分間保持させた後に重量を測定することにより安定した重量値を得ることが出来る。更に、この装置においては非常に簡易な機器により構成されていることから安価なものとなり、機器のトラブル発生頻度も非常に低い。
【００１２】
スライム付着担体としては表面にスライムを形成しうる固体であり、好ましくはその材質がフェルト、樹脂網、金属網、樹脂板、金属板であり、更に好ましくは樹脂網または金属網である。
【００１３】
かかるスライム形成モニター装置によると、この装置へ導入する水が含有する成分等によりスライム付着担体の材質をフェルト、樹脂網、金属網、樹脂板、金属網から任意に選択することで最適な重量増加挙動を得る条件を設定する事が出来る。
【００１４】
かかるスライム形成モニター装置において、張力測定装置とは対象とする物質を吊り下げた状態でその重量を測定出来るものであり、この装置とシーケンサやパソコン等とをケーブルで接続する事で張力測定装置の測定データをパソコン等に記録する事やその値を基にシーケンサを介し薬剤添加ポンプなどの機器を制御することが出来るものである。つまり、スライム形成モニター装置はスライムの形成に伴って増加するスライム付着担体重量の増加挙動に応じて最適量のスライムコントロール剤を自動的に系に注入させる信号を出力する制御手段を設けている。
【００１５】
かかるスライム形成モニター装置においては、スライム付着担体重量の増加挙動に応じてシーケンサを介し薬剤添加ポンプなどを制御することで最適量のスライムコントロール剤を適時自動的に添加することが出来る。
【００１６】
かかるスライム形成モニター装置においては、該タンク底部に弁を取り付け、それを定期的に開放し排水することで白水中に含まれるパルプ、填料、泡やスカムなどがタンク内に過剰に蓄積するのを防止でき、機器の安定した運転を長期に渡って継続させることが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に解説する。
【００１８】
図１はスライム形成器１、張力測定装置２及びシーケンサ３からなるスライム形成モニターの系統図であり、その内のスライム形成器１の詳細は図２に示す。実水系からの水はスライム形成器１の構成装置の一つであるタンク４へ送られる。原水はタンク４の流入部４ａから導入され、排出部４ｂからオーバーフローにより排出される。
【００１９】
スライム形成器１の構成装置の一つであるスライム付着担体５は取付軸７により張力測定装置に吊り下げた状態で取り付けられておりスライム付着担体の重量が張力として検出され、この値はシーケンサへ入力、記録される。
【００２０】
スライムを形成させる担体としてフェルト、樹脂網、金属網、樹脂板、金属網を使用することは従来より行われてきたが、付着量の定量は主に付着物を剥離し乾燥させその重量を測定する手段が用いられてきた。しかし、この方法では人の手で試験片を取り出し煩雑な操作を行わなければならず時間と手間がかかり連続的な定量を行うことも出来ない上、乾燥後のスライム重量が小さい事から値の精度も低いものとならざるを得なかった。
【００２１】
またスライムはそれ自身非常に軽いため、スライム付着担体の面積を現実的な範囲で大きくしたとしてもそこに形成されるスライムの総重量は小さいものとなり、その重量を浮力の働く水中で測定する場合、値の精度は低いものとならざるを得ない。これに対し、本発明者はスライムが水を保持しやすいという性質に着目し種々の検討を行った結果、その表面にスライムを形成させた担体を水中から取り出した直後のスライム中の水分は約９９重量％であり、室温下でそのまま２０分間放置しても９０重量％以上の水分を含有していることを発見した。この事から表面にスライムを形成させたスライム付着担体を水中から取り出した後１分間以上保持させ、スライム中の水分が９０〜９９重量％の状態で担体の重量を測定することでそれ自身非常に軽いスライムの重量を大きく増幅させた値として得ることが出来、その重量測定値はスライム付着量と非常に高い相関関係にあることを見いだした。更にこの方法では十分に湿潤した状態でスライム付着担体を再び水中に浸漬する為、その後も同様の操作により断続的にスライム付着量を高精度にモニター出来る事が確認された。
【００２２】
このスライム形成モニター装置におけるスライム付着担体としてはその表面にスライムが形成されるものであれば何を用いてもよいが、フェルト、樹脂網、金属網、樹脂板、金属板が好ましい。一般的には流水系に形成されるスライムは水中に懸濁している種々の物質により物理的衝撃を受け容易に剥がれる傾向がある為、板等の平面上に付着するスライムはより剥離しやすい傾向がある。
【００２３】
これに対し、金属製や樹脂製の網を付着担体とした場合、形成されるスライムは板等の平面上に付着するものとは異なり、網の表裏両面から付着し始めたスライムが徐々に伸長しやがてお互いが一体化することで強固な付着力を持つスライムが形成されるため物理的な衝撃に強く、結果としてこのスライム形成モニター装置における重量測定値のふれも非常に小さいものとなる事から、特に水中の浮遊物量が多い場合、網状のスライム付着担体を選定することが望ましい。
【００２４】
この装置において、スライム付着担体として網を選択した場合、スライム以外の水中の浮遊物が網表面へ物理的に付着する事が懸念されるが、スライム形成初期において微生物が担体表面に産出する粘着物質層が形成させていない状態ではこの物理的な付着は極僅かであり測定が妨害されることはなく、逆に目視では確認できない前述の粘着物質層が形成された場合にはこの浮遊物質が粘着物質を介して表面に付着する事で網重量測定値が顕著に増加する為、初期の段階からスライムの形成を測定する事が出来る。
【００２５】
この原理を用いたスライム形成モニター装置において、手動で付着量の測定を行う場合には人の手によってタンク内からスライム付着担体を取り出し重量測定を行うが、自動的に測定を行う場合にはシーケンサを介し、次の手順に従い操作を行う。まず、スライム形成装置の原水流入部４ａからの水の供給を一旦停止し、弁６を開放してタンク内の水を完全に排出させる。この操作により網はタンク内で張力測定装置に吊り下げられた状態となり、湿潤状態の網の重量が張力として検出される。但し、タンク内の水を排出させた直後の網重量は不安定であるため、１分間〜２０分間、好ましくは２分間から８分間保持させ網が保持している過剰の水分がある程度落下した後の重量をその時点におけるスライム付着量として記録する。その後、スライム形成器の弁６を閉じ、原水流入部４ａからの水の供給を再開する。以上の操作を実機の運転期間中必要に応じて１日に数回繰り返すことで系内のスライム形成状況をタイムリーにモニターすることが出来る。
【００２６】
このスライム形成モニター装置において、スライム付着担体を水中から取り出す手段として上記の方法以外に、スライム付着担体そのものを上方向に引き上げたり、逆にスライム付着担体を固定しタンクを下方向へ下げる方法が考えられるが、定期的にスライム付着担体を水中から取り出し重量を測定できればどのような手段を用いても何ら問題はない。
【００２７】
このスライム形成モニター装置における張力測定装置はシーケンサ、パソコン及びプリンタなどに測定値を出力することが出来、その値を基に自動薬剤添加装置等を操作し、最適な薬剤添加を自動的に実現することが出来る。
【００２８】
このスライム形成モニター装置において、該タンクへ実水系からの白水を供給した場合、白水中に含まれるパルプ、填料、泡やスカム等が過剰に蓄積し、正確なスライム形成モニターが不可能になる事が懸念されるが、タンク底部に取り付けた弁を定期的に開放する事でこれらの物質を白水と共に完全に排出させる事が出来る為、機器の安定した運転を長期に渡って継続させることが出来る。
【００２９】
実機に適用する薬剤を選定する場合、このスライム形成モニター装置を現場の実水系に複数台設置し、それぞれのタンクへの水の供給量や滞留時間等の条件を実機の状態が再現されるように設定した後、ポンプなどを用いて各タンクへ実機と同条件となるように種々のスライムコントロール剤を添加する事で、それぞれの薬剤のスライム付着抑制効果の比較が可能であり、これにより最適な薬剤種を選定することが出来る。
【００３０】
以上の各機器を組み合わせ、装置を構築することで自動的に長期間測定可能なスライム形成モニター装置が提供される。
【００３１】
【実施例】
実施例１．（ステンレス金網をスライム付着担体として用いた場合のスライム形成モニター試験）
図１のスライム形成器１においてタンク４として内径９０ｍｍ、高さ１７０ｍｍのポリプロピレン製容器の底部に原水流入部４ａ及び弁６を取り付け図２の構造としたものを用いた。また、スライム付着担体５はステンレス金網（２４メッシュ、１００×２００ｍｍ）をロール状に成形し、取付軸７に固定した。取付軸７は張力測定装置（株式会社イマダ製デジタルフォースゲージＤＰＳ型を使用）と接続し、シーケンサを介して運転期間中１日１回、弁６を解放する事でタンク内の白水を排出させ湿潤状態での網の重量を測定した。尚、重量の測定はタンク内の白水が完全に排水されてから４分後の値を測定値とした。更にこの実施例ではこの装置を２つ設置し、両者の重量増加挙動を比較した。
【００３２】
実験に供した試験水は実際の製紙工場から採取した白水を濾過してパルプ等を除去した後これを予め３０℃に保温したものを用い、これを１０ｍｌ／ｍｉｎの流速で連続的にそれぞれのタンクへ供給した。
【００３３】
上記の設定条件で試験を行った場合、設置した２つの装置どちらにおいても金網表面に均一なスライムが形成された。この時のそれぞれの重量増加挙動を図３に「ＳＡＭＰＬＥ：１」及び「ＳＡＭＰＬＥ：２」として示した。
【００３４】
この試験に供した試験水にはパルプ等の浮遊物質はほとんど含まれていないため、この重量増加は網表面に形成したスライムによるものであり、本装置によって、スライム形成状況をモニターすることが出来た。また２つの増加挙動は非常に安定しており、値の信頼性が確認された。
【００３５】
実施例２．（薬剤添加の有無によるスライム形成モニター試験）
実施例１と同様な実験系において、設置した２つのスライム形成器の内、一方にＤＢＮＰＡ（２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド）を有効成分として３０重量％含有しているスライムコントロール剤をＤＢＮＰＡ濃度として２．５ｐｐｍ、１日３回添加した。
【００３６】
上記の設定条件で試験を行った場合、設置した２つの装置どちらにおいても網表面にスライムが形成された。この時のそれぞれの重量増加挙動を図４に示した。尚、薬剤添加を行わなかったタンクへ浸漬させた網の重量は「ＳＡＭＰＬＥ：３」、薬剤添加を行ったものは「ＳＡＭＰＬＥ：４」として示した。
【００３７】
この場合、試験に供した試験水中にはパルプ等の浮遊物質はほとんど含まれていないため、この重量増加は網表面に形成したスライムによるものであるが、図４に示したようにスライムコントロール剤の添加により明らかにスライム付着担体の重量増加が抑制されており、その時点における薬剤の効力を重量測定値で評価する事が出来た。
【００３８】
実施例３．（フェルトをスライム付着担体とした場合のスライム形成モニター試験）
実施例１と同様な実験系において、設置した２つのスライム形成器の両方にフェルト（１００×２００ｍｍ、日本不織布株式会社製フェルト（品名ボンニップ、品番Ｎ２０１５））をスライム付着担体として使用して実施例１と同様の設定条件でタンクへ試験水を供給した。
【００３９】
上記の設定条件で試験を行った場合、設置した２つの装置どちらにおいてもフェルト表面にスライムが形成された。この時のそれぞれの重量増加挙動を図５に「ＳＡＭＰＬＥ：５」及び「ＳＡＭＰＬＥ：６」として示した。
【００４０】
この場合、試験に供した試験水中にはパルプ等の浮遊物質はほとんど含まれていないため、この重量増加はフェルト表面に形成したスライムによるものであるが、フェルトをスライム付着担体としてこの装置に供した場合でもスライム形成状況をモニター出来た。
【００４１】
実施例４．（重量増加挙動に対する試験水中のパルプ濃度の影響）
実施例１と同様な試験系において、設置した２つのスライム形成器の内、一方にＤＢＮＰＡ（２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド）を有効成分として３０重量％含有しているスライムコントロール剤をＤＢＮＰＡ濃度として２．５ｐｐｍ、１日３回添加した。
【００４２】
実験に供した試験水は実際の製紙工場から採取した白水を濾過してパルプ等を除去した後改めてパルプを３重量％添加したものを３０℃に保温し、１０ｍｌ／ｍｉｎの流速で連続的にタンクへ供給した。尚、この実験においてはスライム付着担体として実施例１と同等のステンレス金網を用いた。
【００４３】
上記の設定条件で試験を行った場合、設置した２つの装置どちらにおいても金網表面に付着物が形成された。この時のそれぞれの重量増加挙動を図６に示した。尚、薬剤添加を行わなかったタンクへ浸漬させた網の重量は「ＳＡＭＰＬＥ：７」、薬剤添加を行ったものは「ＳＡＭＰＬＥ：８」として示した。
【００４４】
この場合、試験に供した試験水中には３重量％のパルプを含有している為、スライム付着担体の重量増加はそれらが網表面に物理的に付着した事による可能性がある。図６に示された値は図４に示されたパルプを含有しない試験水を供給した場合と比較して全体的に高くなっており、パルプが金網表面へ物理的に付着した可能性が示唆されるがこれらの値はスライムコントロール剤の添加により顕著に抑制されていることから前述の物理的な付着量は生物的なスライム形成量に依存しており、この様な条件下においても薬剤の効力を重量測定値で評価する事が出来た。
【００４５】
実施例５．（マシンにおけるタンク内への異物蓄積量の確認）
図１のスライム形成器１においてタンク４として縦、横それぞれ２５０ｍｍ、高さ３５０ｍｍのステンレス容器の底部に原水流入部４ａ及び弁６を取り付け図２の構造としたものへ中性抄造マシンからの白水を２００ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給した。
【００４６】
この実施例ではこの装置を２つ設置し、一方のみタンク底部の弁を８時間毎にタイマーを介して開放することでタンク内の白水を排出させ、両タンク内へのパルプ、填料、泡やスカムなどの蓄積量を比較した。
【００４７】
試験に供した白水はＳＳ濃度が高く、装置の運転開始から３日間経過時点で弁の開放を行わなかったタンク内には大量の泡やスカムの蓄積が認められたのに対し、定期的に弁の開放を行ったタンク内には試験期間中を通じて異物の蓄積が殆ど認められなかった。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明のスライム形成モニター装置によると、次の効果が奏される。
【００４９】
▲１▼非常にシンプルな構造の装置により工業用冷却水系や製紙工場白水系等様々な水系でのスライム形成状況を長期に渡ってタイムリーにモニタリングする事が出来る。
【００５０】
▲２▼対象とする水系中の浮遊物質濃度などに応じて最適なスライム付着担体を選定することで様々な条件下において精度の高いスライム形成状況のモニターが可能となる。
【００５１】
▲３▼実際のスライム形成状況をタイムリーにモニター出来る為、シーケンサなどを介し状況に応じた最適量のスライムコントロール剤を自動的に系へ添加する事によりトラブル発生頻度を著しく低減させることが出来る。
【００５２】
▲４▼実水系を用いたスライムコントロール剤の選定装置としても使用できる。つまり、このスライム形成モニター装置を現場の実水系に複数台設置し、それぞれのタンクへの水の供給量や滞留時間、薬剤の添加間隔等の条件を実機の状態が再現されるように設定すれば、その時点における数種類のスライムコントロール剤の実際の効力比較が可能であり、その結果を基に最適な薬剤種を選定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスライム形成モニター装置の系統図である。
【図２】スライム形成器の断面図である。
【図３】測定結果を示すグラフである。
【図４】測定結果を示すグラフである。
【図５】測定結果を示すグラフである。
【図６】測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１スライム形成器
２張力測定装置
３シーケンサ
４タンク
５スライム付着担体
６弁
７取付軸

Claims

水系外に設置したタンクと、スライム付着担体とからなるスライム形成器を備え、予めスライム付着担体を張力測定装置に吊り下げた状態で該タンクへ設置させ、測定しようとする系の水を該タンクへ導入しスライム付着担体表面にスライムを形成させるようにしたスライム形成モニター装置であって、定期的にスライム付着担体を水中から取り出し、スライム付着担体の重量を測定することを特徴としたスライム形成モニター装置。
スライム付着担体を水中から取り出した後、担体に付着したスライム中の水分が９０〜９９重量％である状態でスライム付着担体の重量を測定することを特徴とする請求項１記載のスライム形成モニター装置。
スライム付着担体がフェルト、樹脂網、金属網、樹脂板、金属板であることを特徴とする請求項１記載のスライム形成モニター装置。
スライム形成に伴って増加する付着担体重量の増加挙動に応じて最適量のスライムコントロール剤を自動的に系に注入させる信号を出力する制御手段が設けられている事を特徴とする請求項１記載のスライム形成モニター装置。
該タンク底部に取り付けた弁を定期的に開放し排水する事により白水中に含まれるパルプ、填料、泡やスカム等がタンク内に蓄積するのを防止することを特徴とする請求項１記載のスライム形成モニター装置。