CN106029206A - 废气处理装置及废气处理装置的排水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的废气处理装置及废气处理装置的排水处理方法能够削减用于排水处理的能耗。通过在洗涤器(10)中使废气(g1)中包含的SO2与洗净后海水(a1)相接触，来对废气进行净化来作为净化气体(g2)，并将吸收了SO2的洗净后海水作为排水(a2)排出。此时，对废气的流量及SO2浓度、净化气体的SO2浓度进行测定。根据这些测定值，运算被洗净后海水吸收而成为HSO3 ‑的量，将与该运算结果相对应的量的稀释海水(a3)提供给排出的排水。

Description

废气处理装置及废气处理装置的排水处理方法
技术领域
本发明涉及通过使海水与废气相接触来净化废气的废气处理装置及废气处理装置的排水处理方法。
背景技术
在火力发电厂及化工厂、废弃物焚烧设施、船舶等中，会使用利用化石燃料的发动机、锅炉。从上述发动机、锅炉中排出的废气中包含有硫磺成分(主要为SO2)，从环境保护的观点出发，需要利用废气处理装置来对SO2进行去除直到达到一定水平为止。这里，在废气处理装置中，大多采用下述方法(湿法脱硫)，即：利用碱性的吸收剂，通过洗涤器(吸收塔)中的废气与碱性的吸收剂的接触来吸收SO2，由此对其进行去除(例如，参照专利文献1和2)。
专利文献1和2中，在去除废气中的SO2的情况下，在洗涤器中，导入洗净后海水作为碱性的吸收剂，该洗净后海水吸收SO2，从而生成pH(氢离子浓度)为3～5左右的排水。将该排水从洗涤器导入排水处理箱。在排水处理箱内，将排水与通过海水泵汲取得到的稀释海水相混合，然后经由喷嘴等进行曝气(aeration)处理。通过该曝气处理，排水的pH增加，在除排放控制海域(ECA)以外的海域，可作为经过水质改善后的处理水排放到大海。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006-55779号公报
专利文献2：日本专利特表2011-524800号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在对比文件1和2的方法中，稀释海水的量多达洗净后海水的量的约2～6倍(参照***合众国环境保护厅2011年发表的报告书“废气洗涤器清洗水排放”)。因此，存在为了汲取该大量的稀释海水来进行使用，海水泵的能耗变得极大。尤其在船舶中，由于在航行中船内所能提供的能量有限，因此该问题尤为显著。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种能够削减用于排水处理的消耗能量的废气处理装置及废气处理装置的排水处理方法。
解决技术问题的技术方案
本发明的废气处理装置包括：洗涤器，该洗涤器使废气中包含的SO2与洗净后海水相接触，对废气进行净化以得到净化后气体，并将吸收了SO2的所述洗净后海水作为排水；第1测定部，该第1测定部对导入所述洗涤器之前的废气的流量进行测定；第2测定部，该第2测定部对导入所述洗涤器之前的废气的SO2浓度进行测定；第3测定部，该第3测定部对所述净化后气体的SO2浓度进行测定；以及控制部，该控制部基于所述各测定部的测定值运算所述排水的HSO3 -的量，并将与该运算结果相对应的量的碱性物质提供给所述排水。
根据上述排水处理装置，根据上述流量及SO2浓度的测定值来控制提供给排水的碱性物质的量，因此能够在充分改善被提供了碱性物质的排水的水质的同时，防止无谓地提供碱性物质。由此，能够削减提供碱性物质的泵等装置的能耗。此外，由于能够减少进行处理的排水量，因此，能够削减进行驱动以用于排水处理的装置(例如，进行曝气处理的装置)的能耗，能够缩短其处理时间。
此外，在上述排水处理装置中，所述控制部将所述碱性物质提供给所述排水，以使得所述洗净后海水的碱离子和所述碱性物质的碱离子的总和比所述排水的HSO3 -的摩尔数要多。
此外，在上述排水处理装置中，所述控制部将所述碱性物质提供给所述排水，以使得所述洗净后海水的碱离子和所述碱性物质的碱离子的总和为所述排水的HSO3 -的摩尔数的2倍以上2.33倍以下。由此，能够使处理水成为可排放至大海的pH，并且能够进一步有效地防止碱性物质的供给量过剩。
此外，在上述排水处理装置中，所述控制部可以根据运行海域对所述洗净后海水的碱离子和所述碱性物质的碱离子的总和进行更新。
在上述排水处理装置中，还包括测定提供给所述洗涤器的所述洗净后海水的流量的第4测定部，所述控制部可以根据所述第4测定部的测定值、以及所述排水的HSO3 -的量，来运算提供给所述排水的所述碱性物质的量。
在上述排水处理装置中，所述控制部可以每隔规定时间对所述排水的HSO3 -的量进行运算，并根据该运算结果更新提供给所述排水的所述碱性物质的量。
在上述排水处理装置中，所述碱性物质为海水。据此，能够抑制提供给排水处理箱的海水量。
上述排水处理装置中，所述碱性物质可以是NaOH水溶液、Mg(OH)2浆液、Ca(OH)2浆液、以及CaCO3浆液中的至少一个。据此，能够大幅减少碱性物质相对于洗净后海水的相对量。
在上述排水处理装置中，所述控制部将被提供了所述碱性物质的所述排水提供给所述洗涤器，作为所述洗净后海水进行循环使用。
上述排水处理装置中，所述控制部对将被提供了所述碱性物质的所述排水提供给所述洗涤器，还是排出至外部进行切换。
上述排水处理装置中，所述控制部可以基于所述第2测定部及所述第3测定部的测定值运算所述洗涤器的脱硫率，基于所述脱硫率控制所述洗净后海水的流量。
上述排水处理装置中，所述控制部对所述排水进行曝气处理，即，通过向所述排水混入空气来进行曝气处理。
上述排水处理装置的排水处理方法的特征在于，包括：通过使导入到洗涤器的废气中包含的SO2与洗净后海水相接触，来对废气进行净化以得到净化后气体，并将吸收了SO2的所述洗净后海水作为排水进行排出的净化工序；对导入所述洗涤器之前的废气的流量及SO2浓度、所述净化后气体的SO2浓度、以及导入所述洗涤器的洗净后海水的流量进行测定的测定工序；根据所述测定工序的测定值来运算所述排水的HSO3 -的量的运算工序；以及将与所述运算工序的运算结果相对应的量的碱性物质提供给所述排水的供给工序。
上述排水处理装置的特征在于，包括：洗涤器，该洗涤器使废气中包含的SO2与洗净后海水相接触，对废气进行净化以得到净化后气体，并将吸收了SO2的所述洗净后海水作为排水；第1测定部，该第1测定部对导入所述洗涤器之前的废气的流量进行测定；第2测定部，该第2测定部对导入所述洗涤器之前的废气的SO2浓度进行测定；第3测定部，该第3测定部对所述净化后气体的SO2浓度进行测定；以及控制部，该控制部基于所述各测定部的测定值运算所述排水的HSO3 -的量，并将与该运算结果相对应的量的所述洗净后海水提供给所述洗涤器。
上述排水处理装置的排水处理方法的特征在于，包括：通过使导入到洗涤器的废气中包含的SO2与洗净后海水相接触，来对废气进行净化以得到净化后气体，并将吸收了SO2的所述洗净后海水作为排水进行排出的净化工序；对导入所述洗涤器之前的废气的流量及SO2浓度、所述净化后气体的SO2浓度、以及提供给所述洗涤器的所述洗净后海水的流量进行测定的测定工序；根据所述测定工序的测定值，运算所述净化工序的脱硫率的第1运算工序；将与所述第1运算工序的运算结果相对应的流量的所述洗净后海水提供给所述洗涤器的第1供给工序；根据所述测定工序的测定值来运算所述排水的HSO3 -的量的第2运算工序；以及将与所述第2运算工序的运算结果相对应的量的碱性物质提供给所述排水的第2供给工序。
发明效果
根据本发明，由于根据上述测定值来控制提供给排水的碱性物质的量，因此能够削减用于排水处理的能耗。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的废气处理装置的简要结构图。
图2是表示连续测定实施方式1的排水处理箱的pH得到的结果的图表。
图3是用于说明实施方式1的排水处理方法的流程的流程图。
图4是表示实施方式2所涉及的废气处理装置的简要结构图。
图5是用于说明实施方式2的排水处理方法的流程的流程图。
图6是表示实施方式3所涉及的废气处理装置的简要结构图。
图7是表示实施方式4所涉及的废气处理装置的简要结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示实施方式1所涉及的废气处理装置的简要结构图。另外，作为本实施方式所涉及的废气处理装置，可考虑对从船舶所使用的发动机排出的废气进行净化的装置。但并不限于此，本实施方式所涉及的废气处理装置还能够适用于火力发电厂及化工厂、废弃物焚烧设施中的废气处理。
这里，在本说明书和权利要求书的范围中，“碱离子”是指OH-离子(氢氧离子)、HCO3 -离子(碳酸氢离子)、CO3 2-离子(碳酸离子)。
如图1所示，废气处理装置构成为包括：洗涤器10，来自发动机20的废气g1被提供给该洗涤器10；第1海水泵30，该第1海水泵30将洗净后海水a1提供给洗涤器10；排水处理箱40，来自洗涤器10的排水a2被导入到该排水处理箱40；以及第2海水泵(供给单元)50，该第2海水泵50向排水处理箱40内提供稀释海水a3(碱性物质)。另外，在将本实施方式的废气处理装置应用于各种类型的工厂等的情况下，也可以使用锅炉来代替发动机20。
从发动机20排出的废气g1通过废气管21被导入到洗涤器10。该废气g1中包含有SO2(二氧化硫)。并且，利用第1海水泵30的驱动，使洗净后海水a1通过洗净后海水管31而导入到洗涤器10内。通过多个喷嘴(未图示)对导入到洗涤器10内的洗净后海水a1进行喷雾，从而使其与在洗涤器10内上升的废气g1进行气液接触。
废气g1内的SO2如下式(1)所示，被洗净后海水a1吸收，从而解离成氢离子(H+)和亚硫酸根离子(HSO3 -)。此外，氢离子的一部分如下式(2)所示那样，与洗净后海水a1中的碳酸氢盐离子(HCO3 -)发生反应。
SO2(气体)+H2O→H2SO3→H++HSO3 -···(1)
H++HCO3 -→H2O+CO2(aq)···(2)
在洗涤器10中，废气g1中的SO2被洗净后海水a1吸收并去除。因此，废气g1成为在洗涤器10内经过净化后的净化后气体g2，从洗涤器10的上部排出到大气中。此外，在洗涤器10内，吸收了SO2后的洗净后海水a1成为排水a2，成为在排水a2中溶解有亚硫酸根离子(HSO3 -)和碳酸(CO2)的状态。因此，排水a2的pH(氢离子指数)为3～5左右。洗涤器10内的排水a2沿着洗涤器10的内壁面因自重而落下，并储存在洗涤器10下方的储存部中，然后通过排水管11排出到排水处理箱40。
导入到排水处理箱40的排水a2为了要排放到大海而需要对酸进行中和。因此，在排水处理箱40中，利用第2海水泵50提供稀释海水a3，使该稀释海水a3与来自洗涤器10的排水a2混合，由此来使排水a2被稀释。此外，在排水处理箱40中，对稀释后的排水a2进行曝气(aeration)处理，即，经由作为空气供给装置的鼓风机41向稀释后的排水a2混入空气。作为曝气处理，可举例示出：从排水处理箱40内的喷嘴42将由鼓风机41提供的空气作为细致的气体泡喷出，使其与排水处理箱40内的稀释后的排水a2相接触。排水处理箱40中进行的曝气处理的反应式如下式(3)～(5)所示。
HSO3 -+(1/2)O2→H++SO4 2-···(3)
H++HCO3 -→H2O+CO2(aq)···(4)
CO2(aq)→CO2(气体)↑···(5)
通过上述反应，在排水处理箱40中混合后的稀释海水a3及排水a2中，由于亚硫酸根离子(HSO3 -)氧化，硫酸根离子(SO4 2-)残留而成为中性，从而能够作为水质改善后的处理水a4而排放至大海。另外，在从排水处理箱40排出的处理水a4的排出路径43中设置有对处理水a4中的pH进行检测的测量器44。
接着，说明本实施方式的废气处理装置中对第2海水泵50提供稀释海水a3的供给流量进行控制的结构。为了进行上述控制，废气处理装置包括第1～第4测定部61～64、以及控制部65。
第1测定部61设置于废气管21，由测定导入到洗涤器10之前的废气g1的流量的质量流量计构成。第2测定部62设置于废气管21，由测定导入到洗涤器10之前的废气g1的SO2浓度的激光型气体分析仪构成。第3测定部63设置于洗涤器10中净化后气体g2的出口侧，由测定通过洗涤器10后的净化后气体g2的SO2浓度的激光型气体分析仪构成。第4测定部64设置于洗净后海水管31，由测定导入到洗涤器10的洗净后海水a1的流量的质量流量计构成。各测定部61～64构成为能够连续地对测定对象的变动进行测定。另外，上述各测定部61～64的结构表示一个示例，在能够对测定对象的变动进行测定的前提下，能够采用任意的结构。
控制部65例如由包括执行稀释海水a3的供给控制所需的各种处理的处理器、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储介质的可编程控制器(PLC)构成。控制部65经由规定的信号线与各测定部61～64、第2海水泵50相连接。各测定部61～64的测定结果作为电信号被输出到控制部65。控制部65基于从各测定部61～64输出的测量结果，对第2海水泵50提供稀释海水a3的最佳供给流量进行运算。接着，控制部65将与上述运算结果相对应的电信号输出到第2海水泵50，对第2海水泵50的驱动进行控制。另外，优选利用控制部65对第2海水泵50进行变频控制。
第2海水泵50提供稀释海水a3的供给流量例如按下述方式来运算。这里，在下述运算式中，“C1”表示由第2测定部62测定的导入到洗涤器10之前的废气g1的SO2浓度，“C2”表示由第3测定部63测定的通过洗涤器10之后的净化后气体g2的SO2浓度，其测定单位均为ppm。此外，“G”表示由第1测定部61测定的导入到洗涤器10之前的废气g1的流量，其测定单位为Nm3(标准立方米)/h。“W”表示由第4测定部64测定的导入到洗涤器10的洗净后海水a1的流量，其测定单位为m3/h。
首先，通过下式(6)运算被洗净后海水a1吸收而成为HSO3 -离子的量“S1”(单位：mol/h)。另外，1摩尔的气体的体积为22.4公升。
S1＝(C1-C2)÷22.4×G×10-3···(6)
接着，将稀释海水a3的流量设为Q1(m3/h)，通过下式(7)运算所提供的海水整体、即洗净后海水a1和稀释海水a3的总和中HCO3 -离子(碱离子)的量“S2”(单位：mol/h)。这里，在下式(7)中，将海水的碱离子浓度设为2.0×10-3mol/L，但由于考虑到浓度会因气候、海域而变化，因此优选定期对海水的碱离子浓度进行分析，并反映到式(7)中。例如，还可以设置测定当前位置，并输出基于该当前位置的运行海域信息的GPS。控制部65可以基于GPS输出的运行海域信息，来更新海水的碱离子浓度。对应于运行海域的海水的碱离子浓度可以预先存储在控制部65，也可以使用碱度测定器进行测定。
S2＝(稀释海水的HCO3 -离子量)+(洗净后海水的HCO3 -离子量)
＝(2.0×10-3×Q1×103)+(2.0×10-3×W×103)
＝2Q1+2W···(7)
接着，使用式(6)、(7)的运算结果，通过下式(8)来运算适当的稀释海水a3的流量Q1。在该运算中，求得排水处理箱40中的排水a2作为水质改善后的处理水a4。因此，使用洗净后海水a1和稀释海水a3的HCO3 -离子(碱离子)的总量“S2”比被洗净后海水a1吸收而成为HSO3 -的量“S1”与系数“A”相乘得到的值要大的不等式。
(洗净后海水和稀释海水的HCO3 -离子的量的总和)
＞A×(被洗净后海水吸收而成为HSO3 -离子的量)
S2＞A×S1
2Q1+2W＞A×{(C1-C2)÷22.4×G×10-3}
Q1
＞[A×{(C1-C2)÷22.4×G×10-3}-2W]÷2···(8)
如上所述，提供给排水处理箱40的稀释海水a3的流量Q1比式(8)的右边的运算结果要多。另外，在实际运行时，为了使流量Q1可靠地大于运算得到的式(8)的右边的运算结果，可以使用约为式(8)的右边的运算结果的1.05～1.15倍的流量Q1作为设定值。上式(6)～式(8)的运算通过控制部65每隔几分钟(例如5分钟)间隔来实施，进行控制以对稀释海水a3的流量Q1进行更新。
这里，参照图2，说明式(8)中系数A的设定方法。图2是表示对使海水量变化时的排水处理箱的pH进行连续测定的结果的图表。图2中，示出由下述式(9)运算的系数A改变为0、0.5、1、2、2.33、4、8时的pH的结果。
A＝(由海水提供的HCO3 -离子(碱离子)的量)
÷(被洗净后海水吸收而成为HSO3 -离子的量)···(9)
根据图2的结果可知，在排水处理箱40中经过处理后的处理水a4在A≧2的条件下，pH为6.5～8.6，在相同条件下，能够将处理水a4排放至大海。另一方面，在A＝4、8的条件下也成为能够将处理水a4排放至大海的pH，但会过度提供稀释海水a3。本实施方式中，在2≦A≦2.33的范围内，能够使pH为7左右。即，若在2≦A≦2.33的范围内，则在得到能够将处理水a4排放至大海的水质的同时，例如还能够使稀释海水a3的量为洗净后海水a1的量的2倍以下，从而抑制稀释海水a3的量过剩，实现第2海水泵50的节能。
接着，返回图1说明上述控制部65的结构。图1中将控制部65表示为功能框图。另外，图1所示的控制部65的功能框仅示出与本发明相关联的结构，除此以外的结构省略。
如图1所示，控制部65构成为包括输入部65a、运算部65b以及输出部65c。输入部65a将第1～第4测定部61～64的流量、浓度的测定值作为电信号输入。运算部65b根据输入到输入部65a的各测定值，运算上式(6)所示的被洗净后海水a1吸收而成为HSO3 -的量“S1”，由式(7)所示的洗净后海水a1和稀释海水a3的HCO3 -离子的量的总和“S2”。接着，根据该量“S1”、“S2”的运算结果，运算上式(8)所示的适当的稀释海水a3的流量“Q1”。输出部65c根据运算部65b的流量“Q1”的运算结果，输出用于控制第2海水泵50的驱动的电信号。输出部65c输出用于经由鼓风机41从排水处理箱40内的喷嘴42喷出细致的气体泡的电信号。
接着，参照图1和图3，说明上述废气处理装置中的排气处理方法。图3是用于说明排水处理方法的流程的流程图。如图3所示，本实施方式的排水处理方法中，进行净化工序(ST1)、测定工序(ST2)、运算工序(ST3)及供给工序(ST4)。
首先，在净化工序(ST1)中，来自发动机20的废气g1通过废气管21被导入到洗涤器10内。另一方面，利用第1海水泵30的驱动在洗涤器10内通过洗净后海水管31将洗净后海水a1喷射为雾状。由此，废气g1中包含的SO2与雾状的洗净后海水a1相接触，SO2被洗净后海水a1吸收，废气g1被净化从而作为净化后气体g2从洗涤器10排出。吸收了SO2的洗净后海水a1作为排水a2从洗涤器10被导入到排水处理箱40内。
边进行上述净化工序，边进行测定工序(ST2)。测定工序中，利用第1测定部61测定流过废气管21被导入到洗涤器10之前的废气g1的流量，利用第2测定部62测定该废气g1的SO2浓度。利用第3测定部63，测定通过洗涤器10出口侧的净化后气体g2的SO2浓度，利用第4测定部64测定流过洗净后海水管31并导入到洗涤器10的洗净后海水a1的流量。
基于上述测定工序中的测定值，进行运算工序(ST3)。运算工序中，首先，如上所述，利用控制部65运算被洗净后海水a1吸收而成为HSO3 -的量，根据该运算结果来运算适当的稀释海水a3的流量。
在进行净化工序(ST1)和运算工序(ST3)后，进行供给工序(ST4)。供给工序中，根据运算工序的运算结果，利用控制部65控制第2海水泵50的驱动，将稀释海水a3提供给排水处理箱40。接着，在排水处理箱40内，将来自洗涤器10的排水a2与由第2海水泵50提供的稀释海水a3混合来进行稀释。然后，在排水处理箱40中，对稀释后的排水a2进行曝气处理，将排水a2作为水质改善后的处理水a4排放到海水中。处理水a4在被排放至大海之前，利用测量器44测定pH。另外，排水a2和稀释海水a3的混合及曝气处理可以同时进行。在同时进行的情况下，也将排水a2作为水质改善后的处理水a4排放到海水中。
如上所述，根据本实施方式所涉及的排水处理方法，根据第1～第4测定部61～64的测定值来将稀释排水a2的稀释海水a3调整为适当的量，因此，能够充分地对处理水a4的水质进行改善以使其成为能够排放至大海的pH，并且能够削减稀释海水a3的量。由此，能够抑制用于驱动第2海水泵50的功耗发生无谓的浪费的情况。并且，由于能够削减稀释后的排水a2的量，因此也能够抑制曝气处理中用于驱动鼓风机41的功耗，从而能够实现曝气处理时间的缩短。
另外，在上述说明中，洗净后海水a1的流量可以使用预先确定的设定值，也可以使用通过其他途径来决定的值。此外，如接下来要说明的本发明的实施方式2所示那样，也可以利用控制部65来决定该值。在使用预先确定的设定值的情况下，由于不需要利用第4测定部64进行洗净后海水a1的流量的测定，因此可以不设置第4测定部64。
接着，下面参照图4，对本发明的实施方式2进行详细说明。另外，实施方式2中，对于与实施方式1相同的结构要素，标注相同的标号，并省略其图示和说明。
图4是表示实施方式2所涉及的废气处理装置的简要结构图。如图4所示，本实施方式所涉及的废气处理装置中，控制部65决定洗净后海水a1的流量。控制部65使用由第2测定部62测定的导入洗涤器10之前的废气g1的SO2浓度、第3测定部63测定的通过洗涤器10的出口侧之后的净化后气体g2的SO2浓度，来运算脱硫率(SO2浓度的去除率)。在脱硫率低于规定的阈值的情况下，控制部65控制第1海水泵30的驱动，以使洗净后海水a1的流量增加。脱硫率例如根据由第2测定部62测定的导入洗涤器10之前的废气g1的SO2浓度、与第3测定部63测定的通过洗涤器10的出口侧之后的净化后气体g2的SO2浓度的比(净化后气体g2的SO2浓度/废气g1的SO2浓度)来运算。
控制部65与实施方式1相同，对第2海水泵50的驱动进行控制，以使得洗净后海水a1的HCO3 -离子量与稀释海水的HCO3 -离子量的总和在被洗净后海水a1吸收而成为HSO3 -离子的摩尔数的2倍以上2.33倍以下。由此，能够无浪费且高效地使用洗净后海水a1和稀释海水a3。例如，在为了提高脱硫率而使洗净后海水a1的流量增加的情况下，能够削减与该增加的部分相对应的稀释海水a3的流量。
此外，控制部65能够控制第1海水泵30，以使得洗净后海水a1的HCO3 -离子量在被洗净后海水a1吸收而成为HSO3 -离子的摩尔数的2倍以上2.33倍以下。该情况下，由于不需要稀释海水a3，因此，能够削减第2海水泵50的动力。
接着，参照图4和图5，说明本发明的实施方式2的废气处理装置中的排水处理方法。图5是用于说明排水处理方法的流程的流程图。如图5所示，本实施方式的排水处理方法中，进行净化工序(ST11)、测定工序(ST12)、第1运算工序(ST13)、第1供给工序(ST14)、第2运算工序(ST15)以及第2供给工序(ST16)。
首先，在净化工序(ST11)中，来自发动机20的废气g1通过废气管21被导入到洗涤器10内。另一方面，发动机20的输出值被输入到控制部65的输入部65a。运算部65b中，基于发动机20的输出值运算燃料消耗量。接着，运算部65b中，基于燃料消耗量，运算废气g1的净化所需的洗净后海水a1的流量。输出部65c基于该运算结果，驱动第1海水泵30以将所需流量的洗净后海水a1导入到洗涤器10。通过第1海水泵30的驱动，洗净后海水a1通过洗净后海水管31，在洗涤器10内使洗净后海水a1以雾状向废气g1进行喷射。由此，废气g1中包含的SO2与雾状的洗净后海水a1相接触，SO2被洗净后海水a1吸收，废气g1被净化从而作为净化后气体g2从洗涤器10排出。吸收了SO2的洗净后海水a1作为排水a2从洗涤器10被导入到排水处理箱40内。
边进行上述净化工序，边进行测定工序(ST12)。测定工序中，利用第1测定部61测定流过废气管21被导入到洗涤器10之前的废气g1的流量，利用第2测定部62测定该废气g1的SO2浓度。利用第3测定部63测定通过洗涤器10的出口侧后的净化后气体g2的SO2浓度，利用第4测定部64测定流过洗净后海水管31并导入到洗涤器10的洗净后海水a1的流量。
基于上述测定工序中的测定值，进行第1运算工序(ST13)。在第1运算工序中，首先，如上所述，控制部65使用由第2测定部62测定的导入洗涤器10之前的废气g1的SO2浓度、第3测定部63测定的通过洗涤器10的出口侧之后的净化后气体g2的SO2浓度，来运算脱硫率。接着，根据该脱硫率，利用控制部65来控制第1海水泵30的驱动，将洗净后海水a1提供给洗涤器10。
在进行第1运算工序(ST13)之后，进行第1供给工序(ST14)。在第1供给工序中，控制部65将运算得到的脱硫率与预先确定的阈值进行比较。在脱硫率低于阈值的情况下，控制部65控制第1海水泵30的驱动，以使洗净后海水a1的流量增加。
在进行第1供给工序(ST14)后，基于上述测定工序中的测定值，进行第2运算工序(ST15)。第2运算工序中，如上所述，利用控制部65运算被洗净后海水a1吸收而成为HSO3 -的量，根据该运算结果来运算适当的稀释海水a3的流量。
在进行净化工序(ST11)和第2运算工序(S15)后，进行第2供给工序(ST16)。在第2供给工序中，根据第2运算工序的运算结果，利用控制部65控制第2海水泵50的驱动，将稀释海水a3提供给排水处理箱40。接着，在排水处理箱40内，将来自洗涤器10的排水a2与由第2海水泵50提供的稀释海水a3混合来进行稀释。然后，在排水处理箱40中，对稀释后的排水a2进行曝气处理，将排水a2作为水质改善后的处理水a4排放到海水中。处理水a4在被排放至大海之前，利用测量器44测定pH。另外，排水a2和稀释海水a3的混合及曝气处理可以同时进行。在同时进行的情况下，也将排水a2作为水质改善后的处理水a4排放到海水中。
接着，下面参照图6，对本发明的实施方式3进行详细说明。另外，实施方式3中，对于与实施方式1和2相同的结构要素，标注相同的标号，并省略其图示和说明。
图6是表示实施方式3所涉及的废气处理装置的简要结构图。如图6所示，本实施方式所涉及的废气处理装置中设置有储存碱性物质a5的储存箱80。储存箱80内的碱性物质a5经由作为供给单元的泵90被提供给排水处理箱40，与排水a2相混合。即，实施方式3中，使用储存箱80内的碱性物质a5来去取代实施方式1的稀释海水a3。利用控制部65，以与实施方式1的第2海水泵50同样的方式来控制泵90。
作为碱性物质a5，可以举例示出被稀释为规定浓度的NaOH水溶液、Mg(OH)2浆液、Ca(OH)2浆液，以及CaCO3浆液，除了单一使用这些物质之外，还可以组合多个来混合使用。
在将泵90提供碱性物质a5的供给流量设为Q2(m3/h)的情况下，其运算相对于实施方式1中稀释海水a3的流量Q1的运算在以下方面发生了改变。实施方式3中，将“S2”(单位：mol/h)设为洗净后海水a1和碱性物质a5的总和的碱离子的量，通过下述式(7a)进行运算。这里，在下述式(7a)中，“M”是碱性物质a5的碱离子浓度(单位：mol/L)。
S2＝(碱性物质的碱离子量)+(洗净后海水的碱离子量)
＝(M×Q2×103)+(2.0×10-3×W×103)
＝M×Q2×103+2W···(7a)
使用式(6)、(7a)的运算结果，通过下式(8a)来运算适当的碱性物质a5的流量Q2。
(洗净后海水与碱性物质的碱离子的量的总和)
＞A×(被洗净后海水吸收而成为HSO3 -离子的量)
S2＞A×S1
M×Q2×103+2W＞A×{(C1-C2)÷22.4×G×10-3}
Q2
＞[A×{(C1-C2)÷22.4×G×10-3}-2W]÷(M×103)···(8a)
如上所述，提供给排水处理箱40的碱性物质a5的流量Q2比式(8a)的右边的运算结果要多。实施方式3中，通过将系数A设定在2≦A≦2.33的范围内，从而也能在得到能够将处理水a4排放至大海的水质的同时，抑制碱性物质a5的量过剩，实现泵90的节能。另外，在实际运行时，为了使流量Q2可靠地大于运算得到的式(8)的右边的运算结果，可以使用约为式(8a)的右边的运算结果的1.05～1.15倍的流量Q2作为设定值。上式(6)、式(7a)、式(8a)的运算通过控制部65例如每隔5分钟间隔来实施，进行控制以对碱性物质a5的流量Q2进行更新。这里，在下式(7a)中，将海水的碱离子浓度设为2.0×10-3mol/L，但由于考虑到浓度会因气候、海域而变化，因此优选定期对海水的碱离子浓度进行分析，并反映到式(7a)中。例如，还可以设置测定当前位置，并输出基于该当前位置的海域信息的GPS。控制部65可以基于GPS输出的运行海域信息，来更新海水的碱离子浓度。对应于运行海域的海水的碱离子浓度可以预先存储在控制部65中，也可以使用碱度测定器进行测定。
如上所述，根据实施方式3，由于对排水处理箱40内的排水a2进行中和，从而成为能够作为处理水a4排放至大海的水质，因此，能够适当地提供由碱性水溶液或碱性浆液构成的碱性物质a5，从而能够削减碱性物质a5的无谓的消耗。
下面参照图7，对本发明的实施方式4进行详细说明。另外，实施方式4中，对于与实施方式1、2、3相同的结构要素，标注相同的标号，并省略其图示和说明。
图7是表示实施方式4所涉及的废气处理装置的简要结构图。如图7所示，本实施方式所涉及的废气处理装置中，能够循环使用处理水a4而不排放至大海。此外，本实施方式所涉及的废气处理装置中，与实施方式3相同，具有储存碱性物质a5的储存箱80。储存箱80内的碱性物质a5经由作为供给单元的泵90被提供给排水处理箱40，与排水a2相混合。
控制部65利用使在排水处理箱40内水质改善后的处理水a4通过从排水流路43分支出来的循环海水管71返回到洗净后海水管31，将其作为循环水a6进行循环使用(循环工序)。循环水a6经由洗净后海水管31作为洗净后海水被提供给洗涤器10。循环水a6的流量由第4测定部6在被导入洗涤器10之前进行测定。此外，处理水a4中的pH由测量器44来测量。
控制部65基于测量器44的pH的测定值，来控制设置于分支地点的切换阀h1及h2的开关，从而能够对将处理水a4排放至大海的情况(排放工序)，以及在船舶内循环使用处理水a4的情况(循环工序)进行切换(切换工序)。
如上所述，根据本实施方式，能够在船舶内循环使用处理水a4而不排放到大海。由此，即使在因为限制等而无法将处理水a4排放到大海的运行海域，也能够通过循环使用处理水a4从而在洗涤器10中对废气g1进行净化。此外，能够根据船舶的运行海域的pH限制值来切换将处理水a4排放至大海的情况、以及在船舶内循环使用的情况。另外，本实施方式中，可以对实施方式3增加循环海水管71等构成要素，但也可以是对实施方式1或2增加上述构成要素而得到的废气处理装置。
实施例
接着，说明为了确认上述实施方式所涉及的排水处理方法中的水质改善及节能效果而进行的实验。本实验的实施例1中，与实施方式1相同，使用了稀释海水。实施例2～4中，与实施方式2相同，使用了碱性物质。具体而言，实施例2中使用50％NaOH水溶液，实施例3中使用35％Mg(OH)2浆液，实施例4中使用30％Ca(OH)2浆液。实施例1～4中，对于下述表1的条件，设定为相同的条件。实施例2～4的碱性物质的碱离子浓度M在实施例2中设定为12.5mol/L，在实施例3中设定为12.0mol/L，在实施例4中设定为8.0mol/L。
[表1]
废气g1的SO2浓度C1 500ppm
净化后气体g2的SO2浓度C2 20ppm
废气g1的流量G 60,000Mm3/h
洗净后海水a1的流量W 500m3/h
系数A 2
若将实施例1的各条件代入上式(8)中进行运算，则Q1＞786m3/h，因此对第2海水泵50进行变频控制，以使得成为能够可靠地将处理水a4排放到大海的pH，以使得稀释海水a3的流量成为830m3/h。该运算由控制部65每隔5分钟来实施，进行控制以更新稀释海水a3的流量Q1。其结果使得处理水a4的pH始终为7附近，从而能够排放到大海。此外，稀释海水a3的量少于洗净后海水a1的量的2倍，从而能够削减上述现有技术中为2～6倍的稀释海水a3的量，能够实现节能。另外，本实施例中，即使在将系数A改变为2.23以下的值的情况下，与洗净后海水a1的量的2倍的量相比，也能够减少稀释海水a3的量。
若将实施例2的各条件代入上式(8a)中进行运算，则Q2＞126m3/h，因此对泵90进行变频控制，以使得成为能够可靠地将处理水a4排放到大海的pH，以使得碱性物质a5的流量成为0.14m3/h。该运算由控制部65每隔5分钟来实施，进行控制以更新碱性物质a5的流量Q2。其结果使得处理水a4的pH始终为7附近，从而能够排放到大海。此外，能够使碱性物质a5的量大幅小于与洗净后海水a1或实施例1的稀释海水a3的量，能够实现箱80的小型化和节能。
若将实施例3的各条件代入上式(8a)中进行运算，则Q2＞131m3/h，因此与实施例2同样地对泵90进行变频控制，以使得成为能够可靠地将处理水a4排放到大海的pH，以使得碱性物质a5的流量成为0.15m3/h。其结果能够使处理水a4的pH始终为7附近从而能够排放至大海，并且碱性物质a5的量成为与实施例2相近的量，能获得相同的效果。
若将实施例4的各条件代入上式(8a)中进行运算，则Q2＞0.197m3/h，因此与实施例2同样地对泵90进行变频控制，以使得成为能够可靠地将处理水a4排放到大海的pH，以使得碱性物质a5的流量成为0.21m3/h。其结果能够使处理水a4的pH始终为7附近从而能够排放至大海，并且碱性物质a5的量成为与实施例2相近的量，能获得相同的效果。
另外，本发明不限于上述实施方式，可进行各种变更来实施。在上述实施方式中，附图中所图示的大小、形状等并不限于此，在发挥本发明的效果的范围内可适当进行变更。此外，在不脱离本发明的目的的范围内也可适当进行变更来实施。
例如，在控制部65中，对第2海水泵50的驱动进行控制，以使得洗净后海水a1的HCO3 -离子量与稀释海水的HCO3 -离子量的总和在被洗净后海水a1吸收而成为HSO3 -离子的摩尔数的2倍以上2.33倍以下，但并不限于此。只要能够使处理水a4成为能够排放至大海的水质，也可以将第2海水泵50的驱动控制为使得比成为该HCO3 -离子量的摩尔数要多的量。

Claims (15)

1.一种废气处理装置，其特征在于，包括：
洗涤器，该洗涤器使废气中包含的SO2与洗净后海水相接触，对废气进行净化以得到净化后气体，并将吸收了SO2的所述洗净后海水作为排水；
第1测定部，该第1测定部对导入所述洗涤器之前的废气的流量进行测定；
第2测定部，该第2测定部对导入所述洗涤器之前的废气的SO2浓度进行测定；
第3测定部，该第3测定部对所述净化后气体的SO2浓度进行测定；以及
控制部，该控制部基于所述各测定部的测定值运算所述排水的HSO3 -的量，并将与该运算结果相对应的量的碱性物质提供给所述排水。
2.如权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
所述控制部将所述碱性物质提供给所述排水，以使得所述洗净后海水的碱离子和所述碱性物质的碱离子的总和比所述排水的HSO3 -的摩尔数要多。
3.如权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于，
所述控制部将所述碱性物质提供给所述排水，以使得所述洗净后海水的碱离子和所述碱性物质的碱离子的总和为所述排水的HSO3 -的摩尔数的2倍以上2.33倍以下。
4.如权利要求2或3所述的废气处理装置，其特征在于，
所述控制部根据运行海域对所述洗净后海水的碱离子和所述碱性物质的碱离子的总和进行更新。
5.如权利要求2至4的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
还包括测定提供给所述洗涤器的所述洗净后海水的流量的第4测定部，
所述控制部根据所述第4测定部的测定值、以及所述排水的HSO3 -的量，来运算提供给所述排水的所述碱性物质的量。
6.如权利要求1至5的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
所述控制部每隔规定时间对所述排水的HSO3 -的量进行运算，并根据该运算结果更新提供给所述排水的所述碱性物质的量。
7.如权利要求1至6的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
所述碱性物质为海水。
8.如权利要求1至6的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
所述碱性物质为NaOH水溶液、Mg(OH)2浆液、Ca(OH)2浆液、以及CaCO3浆液中的至少一个。
9.如权利要求8所述的废气处理装置，其特征在于，
所述控制部将被提供了所述碱性物质的所述排水提供给所述洗涤器，使该排水作为所述洗净后海水进行循环使用。
10.如权利要求9所述的废气处理装置，其特征在于，
所述控制部进行切换，对将被提供了所述碱性物质的所述排水提供给所述洗涤器，或者将所述排水排出至外部。
11.如权利要求1至10的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
所述控制部基于所述第2测定部及所述第3测定部的测定值运算所述洗涤器的脱硫率，基于所述脱硫率控制所述洗净后海水的流量。
12.如权利要求1至11的任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
所述控制部对所述排水进行曝气处理，即，通过向所述排水混入空气来进行曝气处理。
13.一种废气处理装置的排水处理方法，其特征在于，包括：
通过使导入到洗涤器的废气中包含的SO2与洗净后海水相接触，来对废气进行净化以得到净化后气体，并将吸收了SO2的所述洗净后海水作为排水进行排出的净化工序；
对导入所述洗涤器之前的废气的流量及SO2浓度、所述净化后气体的SO2浓度、以及导入所述洗涤器的洗净后海水的流量进行测定的测定工序；
根据所述测定工序的测定值来运算所述排水的HSO3 -的量的运算工序；以及
将与所述运算工序的运算结果相对应的量的碱性物质提供给所述排水的供给工序。
14.一种废气处理装置，其特征在于，包括：
洗涤器，该洗涤器使废气中包含的SO2与洗净后海水相接触，对废气进行净化以得到净化后气体，并将吸收了SO2的所述洗净后海水作为排水；
第1测定部，该第1测定部对导入所述洗涤器之前的废气的流量进行测定；
第2测定部，该第2测定部对导入所述洗涤器之前的废气的SO2浓度进行测定；
第3测定部，该第3测定部对所述净化后气体的SO2浓度进行测定；以及
控制部，该控制部基于所述各测定部的测定值运算所述排水的HSO3 -的量，并将与该运算结果相对应的量的所述洗净后海水提供给所述洗涤器。
15.一种废气处理装置的排水处理方法，其特征在于，包括：
通过使导入到洗涤器的废气中包含的SO2与洗净后海水相接触，来对废气进行净化以得到净化后气体，并将吸收了SO2的所述洗净后海水作为排水进行排出的净化工序；
对导入所述洗涤器之前的废气的流量及SO2浓度、所述净化后气体的SO2浓度、以及提供给所述洗涤器的所述洗净后海水的流量进行测定的测定工序；
根据所述测定工序的测定值，运算所述净化工序的脱硫率的第1运算工序；
将与所述第1运算工序的运算结果相对应的流量的所述洗净后海水提供给所述洗涤器的第1供给工序；
根据所述测定工序的测定值来运算所述排水的HSO3 -的量的第2运算工序；以及
将与所述第2运算工序的运算结果相对应的量的碱性物质提供给所述排水的第2供给工序。
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