JP5582952B2 - エアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置 - Google Patents
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Description
上述した脱硫塔内で吸収剤として使用した脱硫後の海水(使用済海水)は、たとえば、上部が開放された長い水路(Seawater Oxidation Treatment System;SOTS)内を流れ排水される際、水路の底面に設置したエアレーション装置から微細気泡を流出させるエアレーションによって脱炭酸(爆気)される(特許文献1〜3)。
図1に示すように、海水排煙脱硫装置100は、排ガス101と海水103とを気液接触してSO2を亜硫酸(H2SO3)へ脱硫反応させる排煙脱硫吸収塔102と、排煙脱硫吸収塔102の下側に設けられ、硫黄分を含んだ使用済海水103Aを希釈用の海水103と希釈混合する希釈混合槽105と、希釈混合槽105の下流側に設けられ、希釈使用済海水103Bの水質回復処理を行う酸化槽106とからなるものである。
図1中、符号102aは海水を上方に噴出させる液柱用の噴霧ノズル、120はエアレーション装置、122aは気泡、L1は海水供給ライン、L2は希釈海水供給ライン、L3は脱硫海水供給ライン、L4は排ガス供給ライン、L5は空気供給ラインである。
図2−1は、エアレーションノズルの平面図、図2−2は、エアレーションノズルの正面図、図3はエアレーションノズルの内部構造概略図である。
図2−1、図2−2に示すように、エアレーションノズル123は、基材の周囲を覆うゴム製の散気膜11に小さなスリット12が多数設けられたものであり、一般的には「ディフューザノズル」と呼ばれている。このようなエアレーションノズル123は、空気供給ラインL5から供給される空気122の圧力により散気膜11が膨張すると、スリット12が開いて略均等な大きさの微細気泡を多数流出させることができる。
このため、一端20a側は、ヘッダ15及びフランジ16を貫通する空気導入口20cを介してヘッダ15内部と連通している。そして、支持体20の内部は、支持体20の軸方向の途中に設けた仕切板20dにより分割され、この仕切板20dにより空気の流通が阻止されている。さらに、この仕切板20dよりヘッダ15側となる支持体20の側面には、散気膜11の内周面と支持体外周面との間に、すなわち、散気膜11を加圧して膨張させる加圧空間11aへ空気122を流出させるための空気出口20e、20fが開口している。従って、ヘッダ15からエアレーションノズル123に流入する空気122は、図中に矢印で示すように、空気導入口20cから支持体20の内部へ流入した後、側面の空気出口20e、20fから加圧空間11aへ流出することとなる。
なお、締結部材22は、散気膜11を支持体20に固定するとともに、空気出口20e、20fから流入する空気が両端部から漏出することを防止するものである。
図4は、本実施例に係るエアレーション装置の概略図である。
図4に示すように、本実施例に係るエアレーション装置120Aは、被処理水である希釈使用済海水(図示せず)中に浸漬され、希釈使用済海水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気122を吐出手段であるブロア121A〜121Dにより供給する空気供給配管である分岐空気供給ライン(枝管)L5A〜5Hを有する空気供給ラインL5と、各枝管L5A〜5Hのヘッダ15より空気122が供給されるスリット12を有する散気膜11を備えたエアレーションノズル123と、空気供給ラインL5に水141を供給する水導入手段である水タンク140及び供給ポンプP1とを具備し、前記エアレーションノズル123の圧力損失が増大した際、空気122の導入を停止しつつ、水141を空気供給ラインL5から分岐された枝管L5A〜5Hに導入するものである。水141は水供給ラインL6から導入されており、各分岐されたラインには、バルブV11〜V18が介設されている。
なお、ブロアが4基あるのは、通常は3基で運転しており、その内の1基は予備としている。また、冷却器131A、131Bと、フィルタ132A、132Bとが各々2基あるのは、連続して運転する必要から、通常は片方のみで運転し、他方はメンテナンス用としている。
なお、導入する水の水量の調整は、バルブ操作を行い、所定の流量となるように流量管理をすればよい。
ここで、エアレーション装置の運転初期は、制御手段により空気122を空気供給ラインL5内に導入して、通常のエアレーションのみを行っている。この場合には、水141は空気供給ラインL5には導入していない。
そして、スリット12に付着物が発生すると、エアレーションノズル123の圧力損失が規定値以上に上昇する。このような圧力損失の上昇があった場合には、先ず空気122の導入を停止する。次いで、水タンク140から水141を空気供給ラインL5より分岐した分岐空気供給ラインL5A〜5Hに導入し、導入された水141が各エアレーションノズル123内に充満させ、エアレーションノズル123の散気膜11のスリット12を水141が通過する際に、付着した硫酸カルシウム等を溶解し、これにより、散気膜11の圧力損失の低減を図る。
圧力損失の上昇で所定値となった際に、空気の供給を停止(OFF)すると共に、水を導入(ON)し、所定時間水の導入を継続する。その後、水141の導入を停止(OFF)すると共に、空気の供給を行い(ON)、定格の空気の導入を行い、エアレーションを再開する。なお、エアレーションの再開に際しては、空気122の導入は徐々に行い、内部に残存する水を排出するようにしている。
この場合には、使用できる水の流量が少ない場合に好適である。
ここで、本発明において、スリット12とは、散気膜11に形成される切れ込みをいい、スリット12の間隙は空気が排出される通路となる。
この通路を形成するスリット壁面12aは、海水103が接触しているが、空気122の導入によって乾燥・濃縮され、濃縮海水103aとなり、その後スリット壁面12aに析出物103bが析出され、スリット12の通路を閉塞するものとなる。
図6−1は、濃縮海水103aの一部において、局所的に海水の塩分濃度が14%を超えた部分に析出物103bが発生している状態である。この状態では析出物103bが僅かであるので、スリット12を空気が通過する際の圧力損失が僅かに上昇するものの、空気122は通過可能である。
自動で行う場合には、制御手段は、マイコン等で構成されている。制御手段は、RAMやROM等から構成されてプログラムやデータが格納される記憶部(図示せず)が設けられている。記憶部に格納されるデータは、エアレーションノズル123の圧力損失の上昇が確認され、所定値以上であると、スリット12における付着物の多量発生を検知すると共に、エアレーションノズル123の圧力損失がどのブロック(本実施例では8ブロック(図4に示す第1ブロックA〜第8ブロックH))で発生したかの確認をする。
また、制御手段は、水タンク140からの水141を供給する枝管L5A〜5HのバルブV1〜V8に接続されている。この制御手段は、圧力損失が発生した際に、ブロック毎(8ブロック)A〜Hに供給する空気122の供給を停止する指令を発する。
次いで、制御手段は、バルブV11を開ける指令を出して、水タンク140より水141を供給し、枝管L5A内に導入する。
枝管L5Aに導入された水141は、ヘッダ15を介して、エアレーションノズル123に導入され、散気膜11に設けたスリット12から外部に排水される。
この水141の排水の際に、スリット12に析出した硫酸カルシウム等の析出物を溶解して、スリット析出物を外部に排出する。
図5に示すように、本実施例では、高圧空気供給手段142より高圧空気供給ラインL7を介して高圧空気143を供給する手段を設けている。
この結果、エアレーションの再開に際して、枝管L5A内及びエアレーションノズル123内に水141が残存しているので、この残存している水141をいち早く追い出すことができる。なお、V12は高圧空気を導入する切替えバルブである。
次いで、空気の供給を停止した枝管へ、水タンク140より水141を導入し、エアレーションノズル123へ水141を供給する(この水の導入により付着物が溶解される)(ステップS14)。
なお、計測した圧力損失が所定値以下の場合(ステップS12:No)、引き続き圧力損失を計測する(ステップS11)。
この空気排出管151を設けることにより、内部に水141を導入する際の、管内に残存する空気122を迅速に外部に排出することができ、全てのヘッダ15内のエアレーションノズル123内に水141を導入することができる。なお、空気122の排出が終了した後は、バルブV13を閉じて、導入される水141の排出を防止する。
この連通空気排出管152を設けることにより、複数のヘッダ15A〜15J 内部に水141を導入する際の、複数のヘッダ15A〜15J内に残存する空気122を迅速に外部に排出することができる。
このような対策を講じた後、さらに、プラッギングの予防措置を行うこともできる。
図10は、本実施例に係る他のエアレーション装置の概略図である。
図10に示すように、本実施例に係るエアレーション装置120Bは、図4に示すエアレーション装置120Aにおいて、さらに、空気供給ラインL5から分岐した枝管L5A〜5Hに水141を供給するノズル161A〜161Hを備えた水ミスト供給手段を有している。P2は水供給ポンプである。
これにより、散気膜11のスリット12に浸入した海水を乾燥させず、海水濃縮(塩分濃度の増加)を抑え、海水の塩分濃度を14%程度以下に保つことが可能となる。
図14に示すように、相対湿度が100%以下の空気を供給する際には、所定時間の定常運転を行った後に、水ミスト150を含む水分リッチの湿度100%の飽和湿り空気、もしくは水ミスト150を同伴する飽和湿り空気を間欠的に導入(導入部分をピークで図示する)することで、硫酸カルシウム等の析出がない操業が可能となる。
12 スリット
100 海水排煙脱硫装置
102 排煙脱硫吸収塔
103 海水
103a 濃縮海水
103b 析出物
103A 使用済海水
103B 希釈使用済海水
105 希釈混合槽
106 酸化槽
120A〜D エアレーション装置
122 空気
123 エアレーションノズル
140 水タンク
141 水
Claims (9)
- 硫黄分を吸収した海水を含む被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させて、前記被処理水を脱炭酸するエアレーション装置であって、
空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、
空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルと、
前記空気供給配管内に水を導入する水導入手段とを具備し、
前記エアレーションノズルの圧力損失が増大した際、空気の導入を停止しつつ水を空気供給配管内に導入することを特徴とするエアレーション装置。 - 請求項1において、
前記空気供給配管内に、水をミスト状で供給する水ミスト供給手段を有することを特徴とするエアレーション装置。 - 請求項1において、
前記水が真水または海水のいずれかであることを特徴とするエアレーション装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記空気供給配管より分岐した複数のヘッダにエアレーションノズルが設けられると共に、枝管及びヘッダの端部に空気を外部に排出する空気排出管を有することを特徴とするエアレーション装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一つにおいて、
前記エアレーションノズルは、内部に空気が導入される支持体を覆う散気膜と、
前記散気膜に多数設けられたスリットとからなり、
スリットから微細気泡を流出させることを特徴とするエアレーション装置。 - 海水を吸収剤として使用する脱硫塔と、
前記脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路と、
前記水路内に設置され、前記使用済海水中に微細気泡を発生して脱炭酸を行う請求項1乃至5のいずれか一つのエアレーション装置とを具備することを特徴とする海水排煙脱硫装置。 - 硫黄分を吸収した海水を含む被処理水中に浸漬され、被処理水中にエアレーションノズルの散気膜のスリットから微細気泡を発生させて、前記被処理水を脱炭酸するエアレーション装置を用い、
エアレーションノズルの圧力損失が増大した際、空気の導入を停止しつつ水を空気供給配管内に導入し、
導入された水を、散気膜のスリットに供給し、析出物を溶解除去することを特徴とするエアレーション装置のスリット析出物の除去・防止方法。 - 請求項7において、
次いで、水の導入を停止し、空気を空気供給配管内に導入して、導入された空気で空気供給配管内に充満された水を押し出つつ析出物を溶解除去することを特徴とするエアレーション装置のスリット析出物の除去・防止方法。 - 請求項7又は8において、
さらに、吐出手段により空気を供給する際、水分又は水蒸気を添加し、
水分が含まれた空気を、散気膜のスリットに供給することを特徴とするエアレーション装置のスリット析出物の除去・防止方法。
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