JP4849264B2 - 海水の鉛直循環装置 - Google Patents
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Description
上記課題を解決するために、本発明は、底質・水質環境改善が特に必要とされる沿岸域に多く設置されているエネルギー関連施設の廃熱を有効利用することで、廃熱処理の問題を解決し、なおかつ、底質・水質環境改善対策のための、ランニングコストの上昇を抑える。
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
本項に記載の海水の鉛直循環装置は、放水ラインの先端が海底面の近傍まで延び、その先端開口が、人工構造物と一定以上の距離を置いて、かつ、人工構造物と対向するように配置されていることにより、放水ラインの先端開口から、ポンプにより汲み上げられた海水を放水することによって、海中に垂直循環流を発生させる。そして、嫌気化した底質に酸素を供給し、好気化させるものである。このようにして、従来、その処理に多大なコストを割いていた廃熱の処理を、本装置の運転エネルギーとして有効利用する。
なお、放水ラインの先端は、海底面から0.5m程度上方に設置されることで、嫌気化した底質に対し、循環流を有効に作用させることができる。
本項に記載の海水の鉛直循環装置は、取水ラインによって、海表面の飽和酸素水を陸上に汲み上げ、ポンプにより汲み上げられた海水を、放水ラインの先端開口から放水することによって、放水ラインの先端開口と人工構造物との間に、海表面の飽和酸素水による海水の循環流を発生させる。そして、嫌気化した底質に酸素を供給し、好気化させるものである。なお、取水ラインの先端は、本装置が設置される沿岸域の最低水位よりも1m程度下方に設置されることで、飽和酸素水の取水を常に行うことができる。
本項に記載の海水の鉛直循環装置は、取水ラインによって、海底面近傍の貧酸素水を陸上部に汲み上げ、気液混合装置によって溶存酸素濃度を高めた後に、ポンプにより汲み上げられた海水を、放水ラインの先端開口から放水することによって、放水ラインの先端開口と人工構造物との間に、飽和酸素水による海水の循環流を発生させる。そして、嫌気化した底質に酸素を供給し、好気化させるものである。なお、取水ラインの先端は、海底面から1m程度上方に設置されることで、海底の浮泥等の巻上げを防ぐことができる。
本項に記載の海水の鉛直循環装置は、廃熱供給ラインから受取る廃熱の熱エネルギーと、取水ラインを介してポンプにより汲み上げられた海水の熱エネルギーの差を利用して、スターリングエンジンを駆動する。そして、スターリングエンジンにより発電機を駆動し、発電機から得られる電力により、電動ポンプを駆動するものである。
本項に記載の海水の鉛直循環装置は、廃熱供給ラインから受取る廃熱の熱エネルギーと、取水ラインを介してポンプにより汲み上げられた海水の熱エネルギーの差を利用して、スターリングエンジンを駆動する。そして、スターリングエンジンにより、ポンプを駆動するものである。
本項に記載の海水の鉛直循環装置は、蒸発器において、廃熱供給ラインから受取る廃熱の熱エネルギーを利用して蒸気を発生させ、蒸気タービンを駆動し、蒸気タービンにより駆動される発電機から得られる電力により、電動ポンプを駆動するものである。なお、蒸気タービンを駆動した後の蒸気は、濃縮器において海水を用いて冷却され、再び蒸発器へと送られる。
図1には、本発明の第1の実施の形態に係る、底質・水質環境を改善するための、海水の鉛直循環装置10が示されている。この、海水の鉛直循環装置10は、護岸(岸壁)等、海岸線に沿って人工構造物12が設けられた沿岸域に設置されるものである。水質環境改善が必要とされる海域は、一般に、閉鎖性の強い海岸域であり、特に護岸(岸壁)等、海岸線に沿って設けられた人工構造物12には、夏場、堤体に貝類等が付着し、それらの生物の死骸が海底に多数落下して腐敗することにより、更なる環境の悪化を招いている。又、そのような沿岸域には、エネルギー関連施設等が設置されている場合が多い。
又、これら取水ライン26及び放水ライン28を形成するパイプは、鋼管のような硬質な材質、あるいは、いわゆるサニーホースのような柔軟性の高い材質の何れを用いることとしても良く、取水量、放水量や、海象条件を考慮して、適宜選択するものである。また、放水ライン28は、ブロック29等を用いることにより、海底に安定的に設置されるものである。
本発明の第2の実施の形態に係る海水の鉛直循環装置44は、図4に示されるように、取水ライン26の先端26aが海底面の近傍(例えば、海底面から1m程度上方。)まで延びている。又、陸上部22には、取水ライン26を介してポンプ18により汲み上げられた海水の、溶存酸素濃度を高めるための、気液混合装置46が含まれている。そして、スターリングエンジン30により発電機32を駆動し、発電機32から得られる電力Eにより、ポンプ18及び気液混合装置46を駆動するものである。なお、図示は省略するが、図3の例と同様に、エネルギー変換装置20として、図3に示される蒸気駆動装置40を用いることも可能である。
従って、本発明の第2の実施の形態によれば、海表面の飽和酸素水の取水が困難か、又は適切でないような場合であっても、第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることが可能となる。
Claims (6)
- 海岸線に沿って人工構造物が設けられた沿岸域における、海水の鉛直循環装置であって、
近隣の熱源設備から廃熱の供給を受けるための廃熱供給ラインと、海水を汲み上げるためのポンプと、前記廃熱供給ラインから受取る廃熱の熱エネルギーを、前記ポンプの駆動力へと変換するエネルギー変換装置とが陸上に設置され、該陸上から海中へ、海水の取水ラインと、該取水ラインを介して前記ポンプにより汲み上げられた海水を海中へと戻す放水ラインとが延設され、
該放水ラインの先端が海底面の近傍まで延び、その先端開口が、前記人工構造物と一定以上の距離を置いて、かつ、前記人工構造物と対向するように配置されていることを特徴とする海水の鉛直循環装置。 - 前記取水ラインの先端が海表面の近傍に水没するように設置されていることを特徴とする請求項1記載の海水の鉛直循環装置。
- 前記取水ラインの先端が海底面の近傍まで延び、かつ、前記取水ラインを介して前記ポンプにより汲み上げられた海水の、溶存酸素濃度を高める気液混合装置が設けられていることを特徴とする請求項1記載の海水の鉛直循環装置。
- 前記エネルギー変換装置には、スターリングエンジン及び該スターリングエンジンに駆動される発電機が含まれ、前記ポンプは電動ポンプであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の海水の鉛直循環装置。
- 前記エネルギー変換装置には、スターリングエンジンが含まれ、前記ポンプは該スターリングエンジンに直接駆動されるものであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の海水の鉛直循環装置。
- 前記エネルギー変換手段には、前記廃熱供給ラインから受取る温排水の熱により蒸気を発生させる蒸発器と、蒸気タービンと、前記取水ラインを介して前記ポンプにより汲み上げられた海水により、前記蒸気タービンを駆動した後の蒸気を冷却する濃縮器とを含む蒸気駆動装置と、前記蒸気タービンに駆動される発電機とが含まれ、前記ポンプは電動ポンプであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の海水の鉛直循環装置。
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