(57)【要約】      （修正有）【課題】土地利用の効率化、エネルギー効率を上げて、水を処理し、処理水を産業プロセスの冷却のために使用する、方法及びシステムの提供。【解決手段】流入水１１は、容器１２又は人工ラグーン１２に保存され、高い透明度を有する水に処理する為、化学物質適用手段１８、可動式吸引手段２２及び濾過手段２０を含むプロセスにより処理され、容器または人工ラグーンに返送される。連係手段１０は、水質パラメータを特定の限界値内に調節するために、プロセスを監視及び制御する。大型容器又は人工ラグーンは、ヒートシンクとして機能することができ、産業冷却プロセス９からの廃熱を吸収し、持続可能な方式で熱エネルギー貯蔵部を形成することができ、淡水、汽水及び海水を含む任意の種類の利用可能な水を用いた産業冷却システムにおいて使用することができる。【選択図】図３
2014097493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高い微生物学的品質の冷却水を産業プロセスに提供するための方法であって、
ａ．水源から流入水を収集することと；
ｂ．容器内に前記流入水を保存すること（前記容器は、可動式吸引手段により清浄化され得る底部を有する）と；
ｃ．７日の期間内で、
ｉ．３５℃以下の容器水温に対しては、容器水に殺菌剤を添加することにより、前記容器水温１℃当たり１時間の最低期間、前記容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持すること；
ｉｉ．３５℃を超え７０℃未満の容器水温に対しては、前記容器水に殺菌剤を添加することにより、最低期間、前記容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持すること（前記最低期間は、以下の式により計算される：
［３５時間］−［水温（℃）−３５］＝最低期間）；または
ｉｉｉ．７０℃以上の容器水温に対しては、前記容器水に殺菌剤を添加することにより、１時間の最低期間、前記容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持することと；
ｄ．連係手段により、以下の工程：
ｉ．前記容器水に酸化剤を適用して、前記容器水の鉄およびマンガン濃度が１．５ｐｐｍを超えないようにすること；
ｉｉ．前記容器水に凝固剤および／または凝集剤を適用して、前記容器水の濁度が７ＮＴＵを超えないようにすること；
ｉｉｉ．可動式吸引手段で前記容器水を吸引し、沈降材料の厚さが平均１００ｍｍを超えないようにすること；
ｉｖ．前記可動式吸引手段により吸引された前記容器水を濾過すること；ならびに
ｖ．前記濾過された水を前記容器に戻すこと
を、始動することと；
ｅ．産業プロセスに進入する冷却水と前記産業プロセスを出る冷却水との間の温度差が少なくとも３℃となるような流量で、高い微生物学的品質の冷却水を前記容器から前記産業プロセスに供給することと
を含む方法。
【請求項２】
前記容器の表面積が、前記産業プロセスにより必要とされる冷却のＭＷ当たり、５０ｍ2から３０，０００ｍ2の範囲内である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記産業プロセスを出る前記冷却水が、前記容器水に１０ｐｐｍを超える鉄を追加しない、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記殺菌剤が、オゾン、ビグアニド化合物、臭素系化合物、ハロゲン系化合物、またはそれらの組合せを含み；
前記酸化剤が、ハロゲン系化合物、過マンガン酸塩、過酸化物、オゾン、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、電気分解法により生成された酸化体、またはそれらの組合せを含み；
前記凝固剤および／または凝集剤が、カチオン性およびアニオン性ポリマーなどのポリマー、アルミニウム塩、アルミニウムクロロハイドレート、ミョウバン、硫酸アルミニウム、４級アンモニウム化合物および／もしくはポリ４級アンモニウム化合物、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、ポリアクリルアミド、アルミン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、キトサン、ゼラチン、グアーガム、アルギネート、モリンガ種子、デンプン誘導体、またはそれらの組合せ；あるいはそれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記連係手段が、制御されるパラメータに関する情報を受容し、ステップ（ｄ）の工程を適時に始動して前記パラメータをそれぞれの限界値内に調節する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記連係手段により受容された前記情報が、経験的方法により得られる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記沈降材料の前記平均厚さが、１５ｍｍを超えない、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記可動式吸引手段は、人工ラグーンの底部を横切って進み、沈降粒子を含有する水流を完全に吸引し、それにより、水を通して前記ラグーンの前記底部を見ることができ、前記容器の前記底部は、白色、黄色または水色である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記産業プロセスが、熱交換器を含み、前記方法が、スケールを低減または防止するために、前記熱交換器に進入する高い微生物学的品質の冷却水の流れに、スケール防止剤を添加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記スケール防止剤が、ホスホネート系化合物、ホスホン酸、ＰＢＴＣ（ホスホブタン−トリカルボン酸）、クロメート、ポリリン酸亜鉛、ニトライト、シリケート、有機物質、苛性ソーダ、リンゴ酸系ポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム塩、腐食防止剤、ベンゾトリアゾール、またはそれらの組合せを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記容器が、前記産業冷却プロセスを出る前記冷却水の温度を、容器水が水源に放出される前に低下させるように構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記容器水が、ＥＰＡ  Ｃｒｉｔｅｒｉａ  ｆｏｒ  Ｂａｔｈｉｎｇ  （Ｆｕｌｌ  Ｂｏｄｙ  Ｃｏｎｔａｃｔ）  Ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎａｌ  Ｗａｔｅｒｓ、１９８６に指定されるような、環境保護庁からの直接接触する娯楽用の水に対する細菌学的要件に適合する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記容器水が、少なくとも６メートルの水平可視度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
高い微生物学的品質の冷却水を産業プロセスに提供するためのシステムであって、
−  冷却水を保存するための容器であって、沈降粒子を受容するための底部を含む容器と；
−  前記容器への流入水の供給ラインと；
−  前記冷却水のパラメータを所定の限界値内に調節するために必要なプロセスを適時に始動するための連係手段と；
−  前記連係手段により始動される化学物質適用手段と；
−  前記容器の前記底部に沿って移動し、沈降粒子を含有する冷却水を吸引するための可動式吸引手段と；
−  前記可動式吸引手段を前記容器の前記底部に沿って移動させるための推進手段と；
−  沈降粒子を含有する前記冷却水を濾過するための濾過手段と；
−  前記可動式吸引手段と前記濾過手段との間を連結する収集ラインと；
−  前記濾過手段から前記容器への返却ラインと；
−  前記容器から前記産業プロセスへの熱交換器流入ラインと；
−  前記産業プロセスから前記容器への返却水ラインと
を含むシステム。
【請求項１５】
前記容器の前記底部が、膜、ジオメンブレン、ジオテキスタイル膜、プラスチックライナー、コンクリート、被覆コンクリート、またはそれらの組合せを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記連係手段が、情報を受容し、その情報を処理し、他のプロセスを始動することができる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記化学物質適用手段が、注入器、スプリンクラー、手動適用、重量による分配器、またはそれらの組合せを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記推進手段が、レールシステム、ケーブルシステム、自己推進システム、手動推進システム、ロボットシステム、遠隔誘導システム、エンジンを有するボート、エンジンを有する浮遊デバイス、またはそれらの組合せを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記濾過手段が、カートリッジフィルタ、サンドフィルタ、マイクロフィルタ、限外濾過フィルタ、ナノフィルタ、またはそれらの組合せを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
前記収集ラインが、可撓性ホース、硬質ホース、任意の材料を含む管、またはそれらの組合せを含む、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年９月１２日に、ＰＣＴ国際特許出願として、米国を除く全ての国の指定に係る出願人である米国内企業Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｌａｇｏｏｎｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ＬＬＣ、およびチリ国民であるＦｅｒｎａｎｄｏ  Ｆｉｓｃｈｍａｎｎ  Ｔ．の名称にて出願されており、２０１１年３月３０日出願の米国特許仮出願第６１／４６９，５２６号および２０１１年８月１日出願の米国特許出願第１３／１９５，６９５号に基づく優先権を主張し、これらの出願は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、水を処理し、処理水を産業プロセスの冷却のために使用する、方法およびシステムに関する。水は、処理され、大型容器または人工ラグーンに保存され、高い透明度および高い微生物学的品質を有する。大型容器または人工ラグーンは、ヒートシンクとして機能することができ、産業冷却プロセスからの廃熱を吸収し、したがって持続可能な様式で熱エネルギー貯蔵部を形成し、これは後に他の目的で使用され得る。方法およびシステムは、淡水、汽水および海水を含む任意の種類の利用可能な水を用いた任意の産業冷却システムにおいて使用することができる。
【背景】
【０００３】
ここ数年にわたり、産業は、世界的に数が大幅に増え、そのプロセスが改善されてきた。これらの産業の多くは、そのプロセスの少なくともいくつかに冷却を提供するシステムを必要とする。冷却システムの多くは、ヒートシンクまたは熱伝導流体として水を利用する。しかしながら、水は限られた資源である。地下帯水層、大洋および地表水の利用および汚染が生じており、適した水の量のみならず、天然で利用可能な水の品質の低下をもたらしている。したがって、この資源を効率的に、また環境を損なうことなく利用するために、持続可能および経済的な様式で水を使用する新たな手法を見出す必要がある。
【０００４】
現在の産業冷却システムは、多くの場合、大量の冷却水が利用可能な区域に制限されている。たとえば、冷却システムは、多くの場合、この資源が豊富に存在する海岸線沿いまたは他の天然水源、たとえば川および大型湖の近くに位置する。したがって、水ベース冷却システムに関連する大きな欠点は、特定の地理的区域に制約されることが多いという点にある。たとえば、石炭を使用した３５０ＭＷ発電所の場合、発電所熱交換器等において、１時間当たり約４５，０００立方メートルの水が冷却目的で必要とされ得るが、これは、わずか１時間でオリンピックのスイミングプール１８個分を満たすことに等しい。
【０００５】
さらに、冷却水により吸収される廃熱は、一般に、加熱水を天然水源に放出することにより、または水蒸気を大気中に放出することにより、環境中に逃がされる。世界中で１日当たり廃棄される回収可能エネルギーは、世界中で毎日消費される全電気量の最大８０％となり得る。
【０００６】
改善された産業水ベース冷却システムから利益を得ることができる具体的な環境の代表的なものには、以下を含み得るが、これらに限定されない。
【０００７】
火力発電所
人口増加および技術的発展は、さらなるエネルギーの莫大な需要をもたらした。世界中のエネルギーの膨大な使用は、発電に集中している。電気の需要は、国の近代化およびその経済発展により確定されるペースで成長している。たとえば、発電は、過去１０年間でほぼ４０％増加した（図１を参照されたい）。この需要は、世界中の新たな発電用施設の建設の増加をもたらした。
【０００８】
火力発電所は、現在、運転中の発電所の主要な種類である。これらの発電所は、燃焼を発生させるために燃料を使用するが、この燃焼は、一方で発電回路においてタービンを駆動する流体を加熱する。また、再生可能資源、たとえば太陽エネルギーまたは地熱エネルギーを使用するいくつかの発電所もあり、これらも同様にタービンを駆動する駆動流体を生成する。さらに他の火力発電所は、核燃料、たとえばウランを使用する。しかしながら、入手可能な統計によると、２００８年に消費された全エネルギーのうち、８０％から９０％は、火力発電所における化石燃料の燃焼から得られたものであることが示されている。最も典型的には、これらの種類の発電所は、石炭、油または天然ガスを使用する。電力生産のこの高いパーセンテージは、１つには、世界の化石燃料の高い利用可能性に起因する。１９７３年、世界のエネルギーマトリックスは、７８．４％の火力発電所（原子力発電所を含む）からなっていたが、２００８年においては、パーセンテージは８１．５％に増加した。これらの発電所がその運転効率を改善すると共に、その環境影響を低減することが、引き続き必要とされている。
【０００９】
時と共に、火力発電所は、その運転に関連した多様な変更がなされている。たとえば、排出および燃料の効率的使用に関連した変更が行われている。しかしながら、これらの発電所の残された欠点は、水冷システムの使用である。これらのシステムは、ある特定の地理的場所に使用を制限するいくつかの不利点を有する。さらに、水の使用および付随する水の加熱は、潜在的に環境に被害を与える影響を生み出し、エネルギーコストを上昇させ、水の集中的な使用をもたらし、残留熱を浪費し、ならびに／または高い設置および運転コストを有する。したがって、エネルギーおよび電気の増加する需要に対応するために、改善された冷却システムが必要とされている。
【００１０】
火力発電所および他の産業において使用されている現在の冷却システムは、貫流冷却システム、湿式冷却塔および冷却池である。
【００１１】
貫流冷却システム
今日使用されている冷却システムの主要な種類の１つは、「貫流」冷却システムであり、これは開放サイクルシステム（すなわち、水の再循環を使用していない）を指す。この種のシステムは、天然源から水を収集するための取水構造、および天然源（たとえば、しばしば大洋または海）に水を戻すための放出構造からなる。収集された冷却水は、産業プロセスの一部として機能する熱交換器を通して循環される。熱交換器において、水はヒートシンクとして機能し、それにより水温は交換器を通って流動すると上昇する。次いで、加熱水は、天然源に再び放出される。米国のみで約５，５００の発電所が、貫流冷却システムを使用している。これらの発電所は、冷却目的で１日当たり１，８００億ガロンを超える水を使用する。この量は、たとえば、オーストラリアにおいて１日に使用される灌漑用水の１３倍を上回る。貫流冷却システムは、吸引および海洋生物の死滅に起因する環境被害、戻された加熱水からの熱公害、海岸線（または大型水源の境界線）に制限された発電所の場所、低い水質、ならびに残留熱の浪費を含む、多くの欠点を有する。
【００１２】
貫流冷却システムは、比較的低コストで大量の水を使用するが、しばしば海洋生態系に対する大規模な悪影響をもたらす。たとえば、このシステムは、放出される水の温度上昇をもたらす。大洋においては、急激な温度上昇は、深刻な問題を引き起こす可能性があり、生体の死滅をもたらすことさえある。これは、海洋生態系および海岸において営まれる人間の活動、たとえば漁業および他の経済活動に影響する。また、貫流冷却システムは、取水口において生成される吸引によって海洋生物の死滅を引き起こす可能性がある。それらは熱交換器につながる導管内に吸引されるため、これは毎年世界中で何百万もの魚類、幼生および他の水生生物に影響し得る。死滅は、フィルタまたはスクリーン（たとえば、フィルタ／スクリーンとの衝突、またはフィルタもしくはスクリーンによる拘束）により、駆動ポンプにより（たとえば、壁との衝突を引き起こす高い圧力および／または流量で構造内を通過することにより）、添加され得る化学物質により、ならびに熱交換器内での急激な温度変化により生じ得る。いくつかの国および州の法律は、貫流冷却システムの使用を禁止している。したがって、時間的に持続可能であり、より良好な性能および効率を可能とする冷却の新たな手法を探す必要がある。
【００１３】
貫流冷却システムの別の大きな制限は、その限定された場所である。上述のように、これらの種類の発電所は、典型的には、大量の水をより良好に確保するために、海に接する海岸または川沿いの内陸地に位置しなければならない。これらの場所は、大きな土地利用問題をもたらし得る。それにより、これらの産業は、確保されるべき大量の水、およびそのような場所における熱公害の影響に起因して制限される。このために、発電所は、場所に関連する様々な問題を有し、これによってより高いコストおよびその地域の住民による潜在的な拒絶がもたらされる。
【００１４】
貫流冷却システムの別の問題は、冷却に使用される水の低い品質である。貫流冷却システムは、典型的には、大量の有機含有物を有する海水を使用する。これは、冷却プロセスの熱伝導システムに悪影響を及ぼす。たとえば、管に付着または閉塞する、生きているまたは死滅した生物により、熱伝導の低下が生じる。生物付着は、管の内側表面に生成し、付着し始め、熱伝導を低下させ、したがってより大きな非効率性を生じる。さらに、新たな環境基準は、発電所が、単位燃料当たり生成されるエネルギーの量を最大化するために高効率で運転することを推奨（および一部では規定）している。ある研究では、熱交換器内の汚損は、先進工業国において国内総生産（ＧＤＰ）の約０．２５％のレベルで金銭的損失をもたらすと推定されている。
【００１５】
貫流冷却システムの別の制約は、吸収された熱の全てが、水中の熱エネルギーを使用することなく天然水源に再び放出されるという点である。いくつかの場合において、浪費される熱エネルギーは、全生成熱の３分の２に匹敵し得、一方、発電所により生成された電気エネルギーの量は、全生成熱のわずか３分の１である。この浪費される有価値なエネルギーを、他の有益な目的に使用することができれば有利である。
【００１６】
湿式冷却塔
現在使用されている別の冷却システムは、湿式冷却塔である。これらのシステムは、蒸発煙突（evaporation chimney）内の空気との熱交換を通して水を冷却する。煙突は、発電所の凝縮器（冷却器）を通って循環するポンプにより発電所に供給する冷水貯蔵部を底部に含有し、それにより発電所の作動流体の熱を水に伝導する。高温排水が塔の頂部に到達すると、微細噴流として下降し始め、熱伝導のための接触面積を最大化する。いくつかの発電所は、水との向流接触を達成するように空気を上方に循環させるために、塔の頂部または底部のいずれかにファンを有する。水は、下降すると共に冷却され、蒸発により熱損失が生じる。水が蒸発すると、溶解塩は再び水タンク内に落ち、それによりその濃度が増加する。したがって、ある特定量の水が時折パージされなければならず、貯蔵部に淡水が供給されなければならない。湿式冷却塔は、高い取込み速度および水の蒸発、高いコスト、都市景観または風景の悪化、ならびに捕捉された残留熱の損失を含む、その運転に関連した様々な問題を有する。
【００１７】
湿式冷却塔の大きな問題は、高い水使用率である。電力研究所（ＥＰＲＩ）によれば、石炭で稼働するスチーム駆動発電所の場合、水取込み速度は約２，０８２リットル／ＭＷｈであり、蒸発による水消費は約１，８１７リットル／ＭＷｈである。さらに、湿式冷却塔は、高い蒸発速度によりもたらされる大きな水消費に起因して、頻繁な補充を必要とする。蒸発した水は全て置きかえられなければならず、また、時折、タンク内のミネラル濃度の増加に起因して、ある特定量の水がパージされなければならず、この分もまた補充されなければならない。一般に、湿式冷却塔は淡水で動作し、より高い運転コストをもたらす。
【００１８】
湿式冷却塔の別の大きな問題は、高い設置、運転および維持コストを有するという点である。たとえば、２，２４５ＭＷの発電所の場合、資本コストは、６億ドルまで増大し得る。
【００１９】
さらに、湿式冷却塔は、都市景観および風景の悪化をもたらす。これは、塔の構造と塔から大気中に放出されるスチームの両方に起因する。スチームは、風景の眺望に干渉し、湿った歩道、道路および他の隣接表面をもたらす可能性がある。湿式冷却塔のさらなる制限は、それらが実質的に全ての残留熱を水蒸気として大気中に放出することから、残留エネルギーを利用しないという点である。したがって、プロセスの全体的エネルギー効率は低減される。
【００２０】
冷却池
産業プロセスにおいて使用される現在の冷却システムの多くは、冷却池を使用する。冷却池は、一般に、池に含有される大量の水からなり、ここから冷却水が引き出される。発電所内の熱交換プロセスを通過した後、水（より高い温度を有する）は、再び池に放出される。池の面積は、典型的には、発電所の容量および効率に依存する。これらの種類の池は、米国における石炭、他の化石燃料を使用する火力発電所、複合サイクルおよび原子力発電所のほぼ十五パーセント（１５％）により使用されている。冷却池の主要な不利点は、導入に必要となる広大な物理的区域、および池に含有される水の低い品質である。
【００２１】
冷却池の導入のための広大な区域の必要性は、一般に２２℃未満である維持されるべき低い温度に基づく。これは、水温が一旦上昇し始めたら、池の水は、冷却システムおよび池自体において問題を引き起こす藻類および他の生物の成長および増殖をより受けやすくなるためである。低い温度を維持するために、冷却池は、最大２，５００ヘクタールの非常に広大な面積を有する。土地利用が徐々に不足してきていることを考慮すると、この解決策はより実行不可能となっている。
【００２２】
冷却池の別の制限は、池における水の低い品質である。いくつかの発電所においては、池からの冷却水は、追加的処理、たとえば機械類に損傷を与える化合物の濾過および除去に供されなければならない。低い品質は、微生物、藻類および沈積粒子の増殖に起因する。これらの池における水質により、池は、娯楽目的の用途には魅力的ではなくなり、池を使用する人々に対して健康被害を及ぼす可能性がある。
【００２３】
また、冷却池における水温は、２５〜３０℃またはそれ以上に上昇することが許されないため、他の目的のために加熱水を使用することができず、したがって有価値な熱エネルギーが浪費される。
【００２４】
鋳造産業
他の産業、たとえば鋳物および鋳造産業も、冷却水システムを使用し得る。鋳物産業は、特に、他の製品を製造するために金属が溶融される鉱業にとって、高い重要性を有する。鋳造プロセスにおいて、ガスが極めて高温で生成されるが、これは後の放出または使用のために冷却されなければならない。現在、ほとんどの鋳物産業が、リサイクルまたは貫流冷却システムのいずれかによる水冷システムを使用している。
【００２５】
多くの産業の冷却の必要性および既存の冷却システムの欠点を踏まえて、より低コストで動作し、海洋生態系に対する熱公害および関連した熱被害を回避し、より少量の水を使用し、地理的場所における柔軟性を実現し、ならびに／または冷却プロセス（たとえば熱交換器）により生成された熱エネルギーを有用な目的に利用する、改善された冷却システムが必要とされている。
【先行技術】
【００２６】
米国特許第４，２５４，８１８号は、概して、２０〜３５重量％の濃度の塩水の使用による産業工程の冷却システムにおける腐食の防止を説明している。塩水は、工程用の熱交換器と冷却池との間の閉回路を循環して所望の塩水濃度を維持するが、この濃度は２０〜３５重量％でなければならない。冷却方法は、水および塩の水溶液による腐食に抵抗性の金属または合金冷却システムを必要とし、また、２０から３５重量％の濃度の塩の水溶液を含有する冷却タンク、および塩水が循環する前記タンクと冷却システムとの間の閉回路も必要とする。所望の塩水濃度を維持するために、この方法は、損失分を置きかえ塩濃度を維持するための水の補充を企図する。また、産業工程の冷却からの排水からの炭酸カルシウムおよび硫酸カルシウムの沈殿用の補助槽またはタンクを使用し、それらの塩を含まない水を冷却池に移送して塩を回収するという選択肢がある。
【００２７】
米国特許第４，２５４，８１８号は、２０〜３５重量％の範囲内のある特定の濃度の塩を含む水の使用を必要とし、したがって使用できる水の種類が制限される。また、この特許は、酸化剤および凝集剤または凝固剤の使用を開示しておらず、またこの特許は、懸濁固体、藻類、細菌、金属および有機物の除去も開示していない。さらに、この特許は、経済的な濾過システムを提供しない。その代わりに、この特許は、炭酸カルシウムおよび硫酸カルシウムを沈殿させることを目的とした補助タンクの使用を開示しており、より高い設置および維持コストをもたらしている。
【発明の概要】
【００２８】
この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される簡略化された形態における概念の抜粋を導入するために提示されるものである。この概要は、特許請求される主題の、必要とされるまたは必須とされる特徴を特定することを意図するものではない。また、この概要は、特許請求される主題の範囲を制限するように使用されることを意図するものではない。本発明は、広範な産業および冷却システムにおいて使用することができる。本出願は、本発明の概念が使用され得る特定の環境に言及するが、そのような環境は代表例であって制限的なものではない。
【００２９】
本発明の原理に従う方法およびシステムは、多くの場合スイミングプールの水質に匹敵する高品質の冷却水を使用する産業プロセスを、非常に低コストで提供する。いくつかの態様において、産業プロセスに供給するために使用される水を保存するための大型容器を含む、連係した冷却方法およびシステムが説明され、水は、まず高品質に調整および維持され、次いで時間的に持続可能な冷却システムを達成するためにリサイクルされる。さらに、産業プロセスにより加熱された水は、任意選択で、他の目的、たとえば、住宅暖房、温水の生成、熱脱塩（thermal desalinization）および温室暖房ならびに様々な他の産業および住宅目的に使用されてもよい。熱脱塩において、脱塩される水は、脱塩プロセスを通過する前に加熱される必要がある。したがって、容器からの加熱水は、熱脱塩プロセスにおいて加熱目的に使用することができる。
【００３０】
また、高温の水または他の流体を使用する産業は、水蒸気もしくはスチームを生成するために、または熱交換を介して別の流体の温度を上昇させるために、この「予熱された」水を使用することができ、これによりエネルギーおよびコスト効率が改善される。
【００３１】
発電所において使用される冷却システムの場合、本発明は、既存のシステムに勝るいくつかの利点、たとえば、低コストであること、環境に優しいこと、および時間的に持続可能であること等を有する、連係された冷却方法を提供する。本発明は、他のシステムよりも少ない水を使用し、それにより産業は、以前は想像できなかった場所に位置することができる。さらに、ラグーンは、冷却プロセスから熱を吸収するため、多くの産業および娯楽目的に使用することができる大規模温暖ラグーン（たとえば熱エネルギー貯蔵部）が形成され得る。たとえば、全ての火力発電所が、さもなくば浪費される熱エネルギーの使用を可能とする本発明を冷却目的で使用した場合、ＣＯ2排出は、世界中で最大５０％低減され得る。
【００３２】
現在の貫流冷却技術とは異なり、本発明は、経済的で持続可能で環境に優しい様式で閉回路で稼働する温暖化（tempered）ラグーンを含む、連係した冷却方法およびシステムを提供する。この方法およびシステムは、海への高温での水の放出に関連した熱公害の悪影響、およびその海洋生物に対する影響を回避する。最終的には、本発明は、先行技術の装置の吸引システムおよび産業冷却システムへの通過に起因して生じ得る、水生生物の高い死亡率の防止を補助する。さらに、本発明は、多種多様な地理的場所への発電所の位置付けを可能とする。いくつかの場合において、省エネルギーを提供するために発電所の移転が可能となり得る（たとえば、発電所は、生成と消費との間に大きな距離を有することなく、エネルギーが使用される場所の近くまたは需要中心地の近くに位置することができるため）。
【００３３】
さらに、本発明は、低コストで、非常に高品質の水（たとえば、スイミングプールの水に匹敵する）の使用を介して熱交換器の効率を増加させることができる。たとえば、海水は、平均して、水平で２メートルの透明性を有するが、本発明の水は、最大４０メートルの水平透明性を有する。また、海水は、大量の細菌を含有するが、本発明の水は、処理後に、大幅に低減された量の有機物を含有し、好ましくは、ほとんどまたは全く有機物を含有しない。したがって、本発明からの水は、生物付着を最小限化し、熱伝導を低減する管内の望ましくない蓄積物の形成を防止する。本発明の冷却水は、最小限の置きかえをもってリサイクルされ、本発明における水の置きかえは、主にラグーンからの蒸発により必要とされる。
【００３４】
最後に、本発明は、産業プロセスにより廃棄された残留熱エネルギーの使用を可能とし得る。たとえば、冷却ラグーンに戻る水の上昇した温度は、他の目的、たとえば、住宅暖房、温水の生成、熱脱塩、または他の産業および住宅用途に使用されてもよい。
【００３５】
湿式冷却塔と比較して、本発明は、冷却塔に比べ約２０％少ない水を補充し、（現在の推定値ならびに周囲温度および湿度に基づいて）約２０％少ない水を大気に蒸発させるシステムに適用される、連係された冷却方法を提供する。したがって、本発明は、環境および天然資源により良い。本明細書に記載の大型ラグーンはまた、コスト削減の面で利益をもたらし、湿式冷却塔の建設および運転に対して最大５０％と推定される節約を達成する。さらに、本発明は、娯楽用および観光地として使用することができるラグーンを形成する。たとえば、１年を通して娯楽用に使用され得る非常に大型の温暖化ラグーンを形成することができる。また、上述のように、ラグーン内の残留熱を、他の産業および住宅目的に使用することができる。娯楽または産業目的のラグーンは、いくつかの人工冷却ラグーンを同時に可能とするために、様々な構成で組織化することができる。そのようなラグーンは、直列で、並列で、および１つのラグーンを別のラグーンに連結することにより、構成することができる。
【００３６】
また、本発明は、冷却池に勝るいくつかの利点を有する方法およびシステムを提供する。まず第１に、本明細書における処理水は、３０℃の高さ、または５０℃の高さ、またはそれ以上の温度に達しながらも、これまでのスイミングプールの水に匹敵する優れた品質を維持することができる。したがって、本明細書に開示されるラグーンの露出した表面積は、従来の冷却池の露出した表面積よりも少なくとも３分の１から１０分の１小さくなることができる。また、水が高温、たとえば４０℃に維持される場合、さらなる面積低減を達成し、したがって本明細書に開示されるラグーンをさらにより有益とすることができる。容器または人工ラグーンの必要な表面積を低減することにより、以前は不可能であった区域で工場を建設および運転することができる。さらに、本発明により提供される水の品質は、多くの人工湖の現在の品質をはるかに上回り、約２０℃から約５０℃以上の範囲内に含まれ得る温度でも高い透明度の水である。
【００３７】
一般に、本発明は、建設された人工ラグーンまたは他の人工の大型水体（たとえば容器）から、高い純度および透明度の水を提供するための方法およびシステムを開示する。この水は、様々な産業プロセスを冷却するための熱伝導流体として使用することができる。本発明の態様は、経済的および持続可能な様式での、産業プロセスの冷却のための大量の水の使用に関する。水を供給する容器または人工ラグーンは、ヒートシンクとして機能し、循環冷却水への熱の伝導により産業プロセスからの廃熱を吸収することができる。
【００３８】
一態様において、高い微生物学的品質の冷却水を産業プロセスに提供するための方法は、
ａ．水源から流入水を収集することと；
ｂ．容器内に流入水を保存すること（容器は、可動式吸引手段により清浄化され得る底部を有する）と；
ｃ．７日の期間内で、
ｉ．３５℃以下の容器水温に対しては、容器水に殺菌剤を添加することにより、容器水温１℃当たり１時間の最低期間、容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持すること；
ｉｉ．３５℃を超え７０℃未満の容器水温に対しては、容器水に殺菌剤を添加することにより、最低期間、容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持すること（最低期間は、以下の式により計算される：
［３５時間］−［水温（℃）−３５］＝最低期間）；または
ｉｉｉ．７０℃以上の容器水温に対しては、容器水に殺菌剤を添加することにより、１時間の最低期間、容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持することと；
ｄ．連係手段により、以下の工程：
ｉ．容器水に酸化剤を適用して、容器水の鉄およびマンガン濃度が１．５ｐｐｍを超えないようにすること；
ｉｉ．容器水に凝固剤および／または凝集剤を適用して、容器水の濁度が７ＮＴＵを超えないようにすること；
ｉｉｉ．可動式吸引手段で容器水を吸引し、沈降材料の厚さが平均１００ｍｍを超えないようにすること；
ｉｖ．可動式吸引手段により吸引された容器水を濾過すること；ならびに
ｖ．濾過された水を容器に戻すこと
を、始動することと；
ｅ．産業プロセスに進入する冷却水と産業プロセスを出る冷却水との間の温度差が少なくとも３℃となるような流量で、高い微生物学的品質の冷却水を容器から産業プロセスに供給することと
を含む。
【００３９】
一態様において、冷却水を産業プロセスに供給するための本発明のシステムは、
−  冷却水を保存するための容器であって、沈降粒子を受容するための底部を含む容器と；
−  容器への流入水の供給ラインと；
−  冷却水のパラメータを所定の限界値内に調節するために必要なプロセスを適時に始動するための連係手段と、
−  連係手段により始動される化学物質適用手段と；
−  容器の底部に沿って移動し、沈降粒子を含有する冷却水を吸引するための可動式吸引手段と；
−  可動式吸引手段を容器の底部に沿って移動させるための推進手段と；
−  沈降粒子を含有する冷却水を濾過するための濾過手段と；
−  可動式吸引手段と濾過手段との間を連結する収集ラインと；
−  濾過手段から容器への返却ラインと；
−  容器から産業プロセスへの熱交換器流入ラインと；
−  産業プロセスから容器への返却水ラインと
を含む。
【００４０】
システムにおいて、容器の底部は、一般に、膜、ジオメンブレン、ジオテキスタイル膜、プラスチックライナー、コンクリート、被覆コンクリート、またはそれらの組合せを含む。連係手段は、情報を受容し、その情報を処理し、他のプロセス、たとえば、化学物質適用手段、可動式吸引手段および濾過手段を始動することができる。化学物質適用手段は、一般に、注入器、スプリンクラー、手動適用、重量による分配器、管、またはそれらの組合せを含む。推進手段は、可動式吸引手段を駆動し、典型的には、レールシステム、ケーブルシステム、自己推進システム、手動推進システム、ロボットシステム、遠隔誘導システム、エンジンを有するボート、エンジンを有する浮遊デバイス、またはそれらの組合せを含む。濾過手段は、多くの場合、カートリッジフィルタ、サンドフィルタ、マイクロフィルタ、限外濾過フィルタ、ナノフィルタ、またはそれらの組合せを含み、一般に、可撓性ホース、硬質ホース、管、またはそれらの組合せを含む収集ラインにより、可動式吸引手段に接続される。
【００４１】
本発明は、熱公害およびそのような熱公害により引き起こされる環境への悪影響を含む、産業冷却プロセスから生じる多様な環境問題に対応する。本明細書に開示される新技術の発明者、Ｆｅｒｎａｎｄｏ  Ｆｉｓｃｈｍａｎｎ氏は、世界中で速やかに導入されている水処理技術における多くの新たな進歩を開発した。短期間で、娯楽用の透明度の高いラグーンに関連した本発明者の技術は、世界中で１８０を超えるプロジェクトに組み込まれている。本発明者、および水処理技術における進歩は、ｈｔｔｐ：／／ｐｒｅｓｓ．ｃｒｙｓｔａｌ−ｌａｇｏｏｎｓ．ｃｏｍ／において確認できるように、２，０００を超える記事の主題となっている。本発明者はまた、水処理技術におけるこれらの進歩に関連して、革新および起業家精神に対する重要な国際的な賞を受賞し、ＣＮＮ、ＢＢＣ、ＦＵＪＩおよびＢｌｏｏｍｂｅｒｇ’ｓ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓｗｅｅｋを含む大手報道機関によりインタビューを受けている。
【００４２】
上記概要と以下の詳細な説明の両方は、例を提供するものであり、また単なる例示である。したがって、上記概要および以下の詳細な説明は、限定的であるとみなされるべきではない。さらに、本明細書に記載されるものに加えて、特徴または変形が提供されてもよい。たとえば、ある特定の態様は、詳細な説明に記載される様々な特徴の組合せおよび部分的組合せに関連し得る。
【００４３】
本開示に組み込まれその一部を成す添付の図面は、本発明の様々な態様を例示する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】１９９３年から２００８年までの世界の発電量（ＴＷｈ）の増加を示すグラフ。
【図２】本発明の一態様の熱交換システムを示す概略プロセスフロー図。
【図３】本発明の一態様における、水含有構造、たとえばラグーンからの熱伝導流体としての水の使用を示す概略プロセスフロー図。
【図４】本発明の一態様における、水含有構造、たとえばラグーンの上面図。
【図５】本発明の態様における、水含有構造、たとえばラグーンの可能な娯楽および産業用途を示す概略図。
【発明の詳細な説明】
【００４５】
以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。本発明の態様が説明され得るが、修正、適合および他の実装が可能である。たとえば、図面に示される要素に、置換、追加または修正が行われてもよく、本明細書に記載の方法は、段階を置換する、順番を変える、または開示される方法に段階を追加することにより、修正されてもよい。したがって、以下の詳細な説明は、本発明の範囲を制限しない。システムおよび方法は、様々な装置またはステップを「含む」という用語で説明されるが、システムおよび方法はまた、別段に指定されない限り、様々な装置またはステップ「から本質的に構成される」またはそれら「から構成される」ことが可能である。さらに、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」という用語は、別段に指定されない限り、複数の可能性、たとえば少なくとも１つを含むように意図される。たとえば、「殺菌剤」、「流入ライン」、「可動式吸引手段」等の開示は、別段に指定されない限り、１つまたは複数の、殺菌剤、流入ライン、可動式吸引手段等を包含するように意図される。
【００４６】
定義
本開示に照らして、以下の用語または語句は、以下に説明される意味を有するものと理解されるべきである。
【００４７】
「容器」または「含有手段」または「水含有構造」という用語は、本明細書において、一般的に、人工ラグーン、人工湖、人工池、プール等を含む、任意の人工の大型水体を説明するために使用される。
【００４８】
「連係手段」という用語は、本明細書において、一般的に、情報を受容し、それを処理し、それに従い決定を行うことができる自動化システムを説明するように使用される。本発明の一態様において、これは、人間により行われてもよく、別の態様において、これは、センサに連結したコンピュータにより行われてもよい。
【００４９】
「化学物質適用手段」という用語は、本明細書において、一般的に、たとえば容器またはラグーン内の水に、化学物質を添加または適用することができる任意のシステムを説明するために使用される。
【００５０】
「可動式吸引手段」という用語は、本明細書において、一般的に、容器の底部表面を横切って進み、任意の沈降材料または粒子を吸引することができる任意の吸引デバイスを説明するために使用される。
【００５１】
「推進手段」という用語は、本明細書において、一般的に、別のデバイスを押すことまたは引くことのいずれかにより移動を提供する任意の推進デバイスを説明するために使用される。
【００５２】
「濾過手段」という用語は、本明細書において、一般的に、フィルタ、濾し器および／または分離器等を含むシステムを含む、任意の濾過システムを説明するために使用される。
【００５３】
本明細書において使用される場合、水の一般的な種類およびそのそれぞれの全蒸発残留物（ＴＤＳ）濃度（ｍｇ／Ｌ）は、淡水、ＴＤＳ≦１，５００；汽水、１，５００＜ＴＤＳ≦１０，０００；および海水、ＴＤＳ＞１０，０００である。
【００５４】
本明細書において使用される場合、「高い微生物学的水質」という用語は、好ましくは２００コロニー形成単位「ＣＦＵ」／ｍｌ未満、より好ましくは１００ＣＦＵ／ｍｌ未満、最も好ましくは５０ＣＦＵ／ｍｌ未満の好気性細菌数を含む。
【００５５】
本明細書において使用される場合、「高い透明度」は、好ましくは１２比濁計濁度単位「ＮＴＵ」未満、より好ましくは１０ＮＴＵ未満、最も好ましくは７ＮＴＵ未満の濁度レベルを含む。
【００５６】
本明細書において使用される場合、濾過される水の量に対応する「少量」という用語は、従来の構成のスイミングプール水濾過システムにおいて濾過される流量より２００分の１まで低い流量を含む。
【００５７】
本明細書において使用される場合、「従来のスイミングプール水濾過システム」または「これまでのスイミングプール水濾過システム」または「これまでのスイミングプール濾過システム」という用語は、１日に１から６回、典型的には集中濾過ユニットを用いて、処理されるべき全水量を濾過する濾過システムを含む。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
上述のように、産業冷却システムは、典型的には、多くの産業における凝縮または冷却プロセスのための熱交換器に供給するために、大量の高品質および低コストの水を必要とする。一般に、水は、空気よりも約４倍大きい熱容量を有し、より高い効率の熱伝導を可能とするため、熱交換器において使用される。熱交換プロセスにおいて、冷却水は、初期温度で交換器に進入し、熱を吸収して、たとえば、少なくとも３℃、または３℃〜２０℃、または約１０℃冷却水の温度が上昇する。次いで、より高い温度の冷却水は、熱交換器を出て放出され、再びラグーンにリサイクルされるか、または他のいくつかの下流プロセスにおいて使用される。たとえば、人工ラグーンは、産業冷却プロセスを出る水の温度を、水が水源に放出される前に低下させるために使用され得る。
【００５９】
さらに、冷却水の品質に依存して、熱交換器における熱伝導はより高いまたはより低い効率を有し、したがって発電所の運転および維持コストに影響するため、冷却水の品質もまた非常に重要である。今日使用されている冷却水の品質は、海、川、湖等のいずれかの、水が引き出された水源に大きく依存する。
【００６０】
本発明は、産業プロセスに、スイミングプールの水質に匹敵する高い微生物学的品質の冷却水を非常に低コストで提供するための方法およびシステムに関する。冷却水を再循環させることにより、持続可能なプロセスを達成することができると同時に、大量の水が加熱され、したがって、他の用途、たとえば、住宅暖房、温水の生成、熱脱塩、温室暖房等ならびに他の産業および住宅用途のための熱エネルギーの貯蔵部が形成される。
【００６１】
大量の処理水は、大型容器または人工ラグーンから供給され得る。容器またはラグーンの表面積は、いくつかの態様において、産業プロセスにおいて消散される必要があるエネルギーの量により確定され得る。典型的には、表面積は、産業プロセスにより必要とされる冷却のＭＷ当たり、約５０ｍ2から約３０，０００ｍ2の範囲であってもよい。いくつかの態様において、表面積は、産業プロセスにより必要とされる冷却のＭＷ当たり、約５０ｍ2から約２０，０００ｍ2、約５０ｍ2から約１０，０００ｍ2、または約５０ｍ2から約５，０００ｍ2の範囲であってもよい。容器またはラグーンは、娯楽または産業目的で使用されてもよく、いくつかの人工冷却ラグーンまたは容器を同時に使用することを可能とするために、様々な構成で組織化されてもよい。そのようなラグーンまたは容器は、直列で、並列で、および１つのラグーンまたは容器を別のラグーンまたは容器に連結することにより、構成することができる。
【００６２】
本明細書に開示される態様に従い、方法およびシステムは、大量の水を低コストで処理することができる。一般に、これは、全ての水量を濾過することなく、従来のスイミングプール水濾過方法の場合よりも２００分の１まで小さい量に相当する少量を濾過するだけで、水を浄化して水から懸濁固体を排除することを含む。これらの方法およびシステムにより生成された処理水は、産業目的の冷却水、たとえば産業熱交換プロセスへの流入水として使用することができる。
【００６３】
図２は、熱交換システムに向けた本発明の一態様を示す。図２のシステムは、簡略化された火力発電プロセス（９）用として示されている。しかしながら、図２の一般的な熱交換の概念は、材料または装置の冷却が必要となり得る任意の産業プロセスに適用することができる。図２中、蒸気は、１つ以上のタービン（５）を通過し、次いで熱交換器（３）に流動し、そこで蒸気が凝縮される。加熱された蒸気（７）は熱交換器に進入し、そこで熱が吸収され、材料は凝縮物（８）として出る。凝縮物（８）は、ポンプシステム（６）を通過することができ、そこで凝縮物がボイラー（４）に向けて駆動され、再び蒸気に変換されてタービン（５）を通過する。熱交換器（３）において、熱を吸収する流体は、流入冷却水（１）であってもよく、これは所定の温度で進入して、熱交換器を通過し、蒸気（７）から熱を吸収し、次いでより高い温度で出る（２）。
【００６４】
本発明のシステムは、一般に、含有手段、連係手段、化学物質適用手段、可動式吸引手段および濾過手段を含む。図３は、本発明のシステムの一態様を示し、容器または人工ラグーンからの水は、産業プロセスにおける熱交換流体として使用される。このシステムは、容器または人工ラグーン（１２）への流入水ライン（１１）を含むことができる。容器または人工ラグーンのサイズは特に限定されないが、多くの態様において、容器またはラグーンは、少なくとも１０，０００ｍ3、または代替として、少なくとも５０，０００ｍ3の容積を有してもよい。容器またはラグーンは、１００万ｍ3、５０００万ｍ3、５億ｍ3、またはそれ以上の容積を有してもよいことが企図される。容器または人工ラグーン（１２）は、沈降材料、たとえば、細菌、藻類、懸濁固体、金属、および水から沈降する他の粒子を受容することができる底部（１３）を有してもよい。また、水質パラメータ（１４）をそのそれぞれの限界値内に調節するためにプロセスを監視および制御する、制御デバイスまたは手段（１０）がある。そのようなプロセスは、化学物質適用手段（１８）の始動（１６）および可動式吸引手段（２２）の始動（１７）を含んでもよい。可動式吸引手段（２２）は、ラグーンの底部に沿って移動し、本明細書に開示されるプロセスのいずれかにより生成された、水質に影響し得る沈降粒子を含有する水を吸引する。また、可動式吸引手段がラグーンの底部を横断することができるように、可動式吸引手段に移動を提供する推進手段（２３）がある。吸引された水は、沈降粒子を含有する水を濾過する濾過手段（２０）に送ることができ、したがって、全ての水量を濾過する必要性が排除される（たとえば、典型的なプール用濾過システムと同じ期間にわたってラグーン内の少量の水を濾過するのみである）。吸引された水は、吸引手段に接続された収集ライン（１９）により、濾過手段に送ることができる。また、濾過された水を戻すための、濾過手段からラグーンへの返却ライン（２１）がある。冷却水流入ライン（１）は、ラグーンから産業プロセス（９）、たとえば熱交換器に冷却水を提供し、返却ライン（２）は、産業冷却プロセスから再びラグーンに戻るより高い温度を有する水のために提供される。いくつかの態様において、産業冷却プロセスから再びラグーンに戻るこの水は、容器またはラグーン内の水に、１０ｐｐｍを超える鉄を添加しない。連係手段（１０）は、産業プロセス（９）への処理された冷却水の流量を変更することができる。産業プロセス（９）は、水質の所定の限界値を確立するために、情報（１５）を連係手段（１０）に送ることができる。
【００６５】
流入水ライン（１１）は、本発明の方法およびシステムに従い処理される、処理水、淡水、汽水または海水を含んでもよい。方法およびシステムは、制御されるパラメータ（たとえば水質パラメータ）を操作者により指定される、または所定の限界値内に調節するために必要なプロセスの適時の始動を可能とする、連携手段（１０）を含んでもよい。態様において、産業プロセス（９）は、水質の所定の限界値を確立するために、情報（１５）を連係手段（１０）に送ることができる。化学物質は、水温に依存するアルゴリズムの使用によりシステムの要求に従い適用されるため、本発明は、従来のスイミングプール水処理システムよりもはるかに少ない化学物質を使用し、したがって、より高い運転コストをもたらす恒常的な水中の化学物質濃度を維持する必要性が排除される。したがって、使用される化学物質の量を、これまでのスイミングプール水処理と比較して１００分の１まで大幅に低減することができ、運転コストが大きく低減される。
【００６６】
ラグーンに戻される水は、徐々に循環してラグーン内の全水量と混合し始め、より低い温度に達する。伝導、対流および／または蒸発による環境との熱交換により、熱が損失し得る。ラグーンから産業プロセスへの少なくとも１つの水の引出し点（１）があり、また産業プロセスからラグーンへの少なくとも１つのより高い温度の水の返却点（２）があるが、それらは、有益にも、引出し点における水の温度が返却点での水の温度により影響を受けないように、ある距離だけ隔てられてもよい。さらに、返却点での水の温度および／またはラグーン水の温度がより高い場合、ラグーン面積／容積の低減が実現され得る。
【００６７】
連係手段により受容された情報は、目視検査、経験的方法、経験に基づくアルゴリズム、電子検出器、またはそれらの組合せにより得ることができる。連係手段は、１名以上の人、１つ以上の電子デバイス、情報を受容しその情報を処理し他のプロセスを始動することができる１つ以上の任意の手段を含んでもよく、またこれはそれらの組合せを含む。コントローラ手段の一例は、コンピュータデバイス、たとえばパーソナルコンピュータである。また、連係手段は、水質パラメータに関する情報を受容するために利用されるセンサを含んでもよい。
【００６８】
化学物質適用手段は、連係手段により始動することができ、化学物質を水中に適用または分配する。化学物質適用手段は、これらに限定されないが、注入器、スプリンクラー、手動適用、重量による分配器、管、およびそれらの組合せを含んでもよい。
【００６９】
容器またはラグーンの底部は、一般に、非多孔質材料を含むか、またはそれで被覆されている。非多孔質材料は、膜、ジオメンブレン、ジオテキスタイル膜、プラスチックライナー、コンクリート、被覆コンクリート、またはそれらの組合せであってもよい。本発明の好ましい態様において、容器または人工ラグーンの底部は、プラスチックライナーを含んでもよい。
【００７０】
可動式吸引手段は、容器またはラグーンの底部に沿って移動し、本明細書に開示されるプロセスのいずれかにより生成された沈降粒子および材料を含有する水を吸引する。推進手段は、可動式吸引手段に連結されて、可動式吸引手段が容器またはラグーンの底部を横切って進むのを可能にしてもよい。推進手段は、システム、たとえば、レールシステム、ケーブルシステム、自己推進システム、手動推進システム、ロボットシステム、遠隔誘導システム、エンジンを有するボートもしくはエンジンを有する浮遊デバイス、またはそれらの組合せを使用することにより、可動式吸引手段を駆動する。本発明の好ましい態様において、推進手段は、エンジンを有するボートを含む。
【００７１】
可動式吸引手段により吸引された水は、濾過手段に送ることができる。濾過手段は、可動式吸引手段により吸引された水の流れを受容し、沈降粒子および材料を含有する吸引された水を濾過し、したがって、全ての水量を濾過する必要性が排除される（たとえば、少量を濾過するのみである）。濾過手段は、これらに限定されないが、カートリッジフィルタ、サンドフィルタ、マイクロフィルタ、限外濾過フィルタ、ナノフィルタ、およびそれらの組合せを含んでもよい。吸引された水は、可動式吸引手段に接続された収集ラインにより、濾過手段に送ることができる。収集ラインは、可撓性ホース、硬質ホース、任意の材料の管、およびそれらの組合せから選択され得る。システムは、濾過された水を戻すための、濾過手段から容器またはラグーンへのラインを含んでもよい。
【００７２】
図４は、本発明のシステムの上面図を示す。容器または人工ラグーン（１２）は、蒸発または他の水の損失（たとえば、パージもしくは浸透）により、容器またはラグーンに補給するために流入供給管システム（１１）を含んでもよい。システムはまた、化学物質を水中に適用または分配するために、容器または人工ラグーンの縁に沿って配置された注入器（２４）を含んでもよい。表面の油および粒子を除去するために、スキマー（２５）もまた使用され得る。
【００７３】
一態様において、高い微生物学的品質の冷却水を産業プロセスに提供するためのシステムは、以下の要素：
−  冷却水を保存するための容器であって、沈降粒子を受容するための底部を含む容器と；
−  容器への流入水の供給ラインと；
−  冷却水のパラメータを所定の限界値内に調節するために必要なプロセスを適時に始動するための連係手段と、
−  連係手段により始動される化学物質適用手段と；
−  容器の底部に沿って移動し、沈降粒子を含有する冷却水を吸引するための可動式吸引手段と；
−  可動式吸引手段を容器の底部に沿って移動させるための推進手段と；
−  沈降粒子を含有する冷却水を濾過するための濾過手段と；
−  可動式吸引手段と濾過手段との間を連結する収集ラインと；
−  濾過手段から容器への返却ラインと；
−  容器から産業プロセスへの熱交換器流入ラインと；
−  産業プロセスから容器への返却水ラインと
を含む。
【００７４】
可動式吸引手段は、容器の底部から全ての沈降粒子を吸引することができるため、この同システムは、化学薬品の添加により沈降しやすい化合物または材料の排除を可能にする。
【００７５】
本発明は、従来のスイミングプール水処理システムより、使用される化学物質が少なく、消費されるエネルギーが少ないことから、水を処理するための本発明の方法は、従来のスイミングプール水処理システムと比較して低コストで行うことができる。一側面において、本方法は、水の温度に依存してある特定の期間少なくとも５００ｍＶのＯＲＰ（酸化還元電位）を維持するためのアルゴリズムを適用し、それにより水の実際の必要性に従い高い微生物学的品質を維持するため、本方法は、はるかに少ない化学物質を使用する。本方法は、システムから受容した情報に基づき、制御されるパラメータをその限界値内に調節するために必要な化学物質を適用する時期を決定する連係手段を含む、本明細書に記載のようなシステムで行われる。連係手段が使用されるため、化学物質は、必要とされる時のみ適用され、恒常的な水中の化学物質濃度を維持する必要性が排除される。したがって、従来のスイミングプール水処理システムより１００分の１まで少ないという、化学物質の量の大幅な削減がなされ、運転および維持コストの低減がもたらされる。
【００７６】
別の態様において、本発明の方法およびシステムは、同じ時間枠ではるかに大量の水を濾過するこれまでのスイミングプール水濾過システムと比較して、特定の時間枠内に全水量のうちのごく少量を濾過する。一態様において、全水量のうちの少量は、全ての水量を濾過する従来のスイミングプール水濾過システムにおいて処理される流量よりも、２００分の１まで少ない。本発明の方法およびシステムにおける濾過手段は、連係手段から受容される命令によって、より短い期間で動作する。したがって、濾過手段は、非常に小さい容量を有し、これまでのスイミングプール水濾過システムにおいて必要とされる集中濾過ユニットと比較して、５０分の１まで低い資本コストおよびエネルギー消費がもたらされる。
【００７７】
本発明の態様に従い、高い微生物学的品質の冷却水を産業プロセスに提供するための方法は、
ａ．水源から流入水を収集するステップと；
ｂ．容器内に流入水を保存するステップ（容器は、可動式吸引手段により清浄化され得る底部を有する）と；
ｃ．７日の期間内で、
ｉ．３５℃以下の容器水温に対しては、容器水に殺菌剤を添加することにより、容器水温１℃当たり１時間の最低期間、容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持するステップ；
ｉｉ．３５℃を超え７０℃未満の容器水温度に対しては、容器水に殺菌剤を添加することにより、最低期間、容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持するステップ（最低期間は、以下の式により計算される：
［３５時間］−［水温（℃）−３５］＝最低期間）；または
ｉｉｉ．７０℃以上の容器水温に対しては、容器水に殺菌剤を添加することにより、１時間の最低期間、容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持するステップと；
ｄ．連係手段により、以下の工程：
ｉ．容器水に酸化剤を適用して、容器水の鉄およびマンガン濃度が１．５ｐｐｍを超えないようにすること；
ｉｉ．容器水に凝固剤および／または凝集剤を適用して、容器水の濁度が７ＮＴＵを超えないようにすること；
ｉｉｉ．可動式吸引手段で容器水を吸引し、沈降材料の厚さが平均１００ｍｍを超えないようにすること；
ｉｖ．可動式吸引手段により吸引された容器水を濾過すること；ならびに
ｖ．濾過された水を容器に戻すこと
を、始動するステップと；
ｅ．産業プロセスに進入する冷却水と産業プロセスを出る冷却水との間の温度差が少なくとも３℃となるような流量で、高い微生物学的品質の冷却水を容器から産業プロセスに供給するステップとを含んでもよい。
【００７８】
本発明の方法により処理される水は、天然水源、たとえば、大洋、地下水、湖、川、処理水、またはそれらの組合せにより提供され得る。
【００７９】
１度に７日の期間内で、水の温度に従う最低期間の間少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルを維持するために、化学物質適用手段により殺菌剤が水に適用されてもよい。殺菌剤は、これらに限定されないが、オゾン、ビグアニド製品、殺藻剤および抗菌剤、たとえば、銅製品；鉄塩；アルコール；塩素および塩素化合物；過酸化物；フェノール化合物；ヨードフォア；一般に４級アミン（ポリ４級アンモニウム化合物（polyquats））、たとえば、塩化ベンザルコニウムおよびＳ−トリアジン；過酢酸；ハロゲン系化合物；臭素系化合物、ならびにそれらの組合せを含む。
【００８０】
水温が３５℃以下である場合、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、水温１℃当たり１時間の最低期間維持される。たとえば、水温が２５℃である場合、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、２５時間の最低期間維持され、これは、７日の期間にわたり割り振られてもよい。
【００８１】
水温が３５℃を超え７０℃未満である場合、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、以下の式により計算される最低期間維持される。
【００８２】
［３５時間］−［水温（℃）−３５］＝最低期間
たとえば、水温が５０℃である場合、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、２０時間（［３５］−［５０−３５］）の最低期間維持され、これは、７日の期間にわたり割り振られてもよい。
【００８３】
最後に、水温が７０℃以上である場合、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、７日の期間にわたり、１時間の最低期間維持される。
【００８４】
鉄およびマンガン濃度を維持する、および／またはその濃度が１．５ｐｐｍを超えないようにするために、酸化剤が水中に適用または分散されてもよい。好適な酸化剤は、これらに限定されないが、過マンガン酸塩；過酸化物；オゾン；過硫酸ナトリウム；過硫酸カリウム；電気分解法により生成された酸化体；ハロゲン系化合物；およびそれらの組合せを含む。一般に、酸化剤は、化学物質適用手段により、水中に適用および／または分散される。
【００８５】
たとえば産業プロセスの熱交換器のスケールを低減または防止するために、スケール防止剤が水中に適用または分散されてもよい。スケール防止剤の制限されない例は、これらに限定されないが、ホスホネート系化合物、たとえばホスホン酸、ＰＢＴＣ（ホスホブタン−トリカルボン酸）、クロメート、ポリリン酸亜鉛、ニトライト、シリケート、有機物質、苛性ソーダ、リンゴ酸系ポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム塩、腐食防止剤、たとえばベンゾトリアゾール、およびそれらの組合せを含む。
【００８６】
水中の疑いのある粒子を凝集、凝塊化、合体および／または凝固させ、次いでそれらが含有手段の底部に沈降するように、凝集剤または凝固剤が水中に適用または分散されてもよい。一般に、凝集剤または凝固剤は、化学物質適用手段により水中に適用または分散される。好適な凝集剤または凝固剤は、これらに限定されないが、ポリマー、たとえば、カチオン性ポリマーおよびアニオン性ポリマー；アルミニウム塩、たとえば、アルミニウムクロロハイドレート、ミョウバンおよび硫酸アルミニウム；４級アンモニウム化合物（quats）およびポリ４級アンモニウム化合物；酸化カルシウム；水酸化カルシウム；硫酸第一鉄；塩化第二鉄；ポリアクリルアミド；アルミン酸ナトリウム；ケイ酸ナトリウム；天然産物、たとえば、キトサン、ゼラチン、グアーガム、アルギネート、モリンガ種子；デンプン誘導体；ならびにそれらの組合せを含む。凝集物が集合または沈降する水の部分は、一般に、容器の底部に沿った水の層である。凝集物は、容器の底部に沈積物を形成し、次いでこれは、含有手段内の水の全てを濾過する必要なく、可動式吸引手段により除去することができ、たとえば、ごく少量が濾過される。
【００８７】
本発明の方法およびシステムにおける化学物質適用手段および可動式吸引手段は、制御されるパラメータをそれぞれの限界値内に調節するために、連係手段により適時に始動される。化学物質適用手段および可動式吸引手段は、システムの要求に従い始動され、これまでのスイミングプール水処理システムと比較してはるかに少ない化学物質の適用、および、同じ時間枠内で、全ての水量を濾過するこれまでのスイミングプール水濾過システムと比較して２００分の１まで少ない、全水量のうちの少量の濾過がもたらされる。本明細書において企図されるいくつかの態様において、濾過される「少量」の水は、１日当たり、全水量の約３０％未満、約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、約４％未満、約３％未満、約２％未満、約１％未満、約０．９％未満、約０．８％未満、約０．７％未満、約０．６％未満、または約０．５％未満であってもよい。
【００８８】
本明細書に開示される方法およびシステムにおいて、連係手段は、水質パラメータおよびそのそれぞれの限界値に関する情報を受容することができる。連係手段により受容される情報は、経験的方法により得ることができる。連係手段はまた、情報を受容し、その情報を処理し、その情報に従い必要なプロセスを始動することができ、その組合せを含む。連係手段の一例は、パラメータを測定してそのような情報に従いプロセスを始動する、センサに接続されたコンピュータデバイス、たとえばパーソナルコンピュータである。
【００８９】
連係手段により始動され得る代表的プロセスは、以下を含む。
【００９０】
−  制御される水質パラメータをそれぞれの限界値内に維持するために好適な化学物質の用量および添加に関する情報を提供する、化学物質適用手段の適時の始動。
【００９１】
−  可動式吸引手段により吸引された水を濾過し、したがって、従来の構成の集中スイミングプール濾過システムと比較して、容器または人工ラグーンの水のごく少量を濾過するための濾過手段を同時に始動し得る、可動式吸引手段の適時の始動。
【００９２】
連係手段はまた、可動式吸引手段を始動するために、可動式吸引手段に情報を提供する。連係手段は、可動式吸引手段により吸引された流量を濾過する、すなわち全水量のうちのごく少量を濾過するために、濾過手段を同時に始動することができる。可動式吸引手段は、沈降材料の厚さが一般に１００ｍｍを超えないように、連係手段により始動される。濾過手段および可動式吸引手段は、実質的に絶え間なく動作するこれまでの濾過システムとは対照的に、水のパラメータをその限界値内に維持するために必要とされる時のみ、たとえば１日数時間のみ動作する。さらなる態様において、可動式吸引手段は、沈降材料の厚さが５０ｍｍ、または２５ｍｍ、または１５ｍｍを超えないようにすることができる。いくつかの状況において、容器または人工ラグーンは、産業プロセスの冷却水源であるだけでなく、娯楽目的で使用され得る。
【００９３】
いくつかの態様において、可動式吸引手段は、人工ラグーンの底部に沿って進み、沈降粒子を含有する水流を完全に吸引することができ、それにより、水を通して容易にラグーンの底部を見ることができる。さらに、ラグーンの底部は、白色、黄色または水色を含む任意の色であってもよく、しばしば水体に魅力的な色を提供する。一態様において、ラグーン水を通した水平可視度は、少なくとも４メートル、少なくとも６メートル、少なくとも１０メートル、または少なくとも１５メートル、いくつかの場合においては最大４０メートルとなり得る。
【００９４】
冷却目的での使用に加えて、人工ラグーン内の水は、直接接触する娯楽用の水に対する政府規制および／またはスイミングプール水質に対する政府規制に適合する、十分な品質および純度となり得る。たとえば、人工ラグーン内に含有される水は、環境保護庁からの直接接触する娯楽用の水に対する細菌学的要件［ＥＰＡ  Ｃｒｉｔｅｒｉａ  ｆｏｒ  Ｂａｔｈｉｎｇ  （Ｆｕｌｌ  Ｂｏｄｙ  Ｃｏｎｔａｃｔ）  Ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎａｌ  Ｗａｔｅｒｓ、１９８６］に適合し得る。
【００９５】
図５は、本明細書に開示される容器または人工ラグーン（１２）の様々な娯楽および産業用途の態様を示す。容器または人工ラグーン（１２）は、水の流入ライン（２）および流出ライン（１）を含む。一態様（３３）において、加熱水を含有するラグーン（熱エネルギー貯蔵部）の様々な用途、すなわち、住宅暖房（３０）、熱脱塩目的での温水の供給（２８）、温室暖房（２９）、またはプロセス流体の予熱もしくは多様な産業プロセスへの予熱水の供給（２７）、ならびに他の種々の産業および住宅用途（３１）が示されている。別の態様（３２）において、加熱水を含有するラグーン（１２）（熱エネルギー貯蔵部）の、商業的／娯楽目的の用途、たとえば不動産開発によるラグーンの包囲（２６）が示されている。
【００９６】
［実施例］
以下の例において、「ａ／ａｎ／ｔｈｅ」という用語は、複数の可能性（少なくとも１つ）を含む。開示される情報は例示的であり、他の態様が存在し、本発明の範囲内である。
【００９７】
例１
本発明の方法およびシステムを、オイルジェネレータの冷却プロセスに使用した。２００ｍ3の容積および約２８５ｍ2の表面積を有する容器に、約３５，０００ｐｐｍのＴＤＳ濃度を有する海水を満たした。容器内の水の温度は３５℃であった。この温度に基づき、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰを、１週間の間で（３５×１）３５時間の期間維持した。月曜日に、ＯＲＰを１２時間維持するために、水中０．１６ｐｐｍの濃度に達するように次亜塩素酸ナトリウムを水に添加した。その後、その週の水曜日に、同じ次亜塩素酸ナトリウム濃度を維持することにより、ＯＲＰを９時間の期間維持した。最後に、金曜日に、水中０．１６ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム濃度を、残りの（３５−１２−９）１４時間維持し、１週間で３５時間を完了した。次亜塩素酸ナトリウムが鉄およびマグネシウムを酸化するのに十分な酸化還元電位を有していたため、鉄およびマンガンレベルを調節するための追加的酸化プロセスを行う必要はなかった。水の濁度が７ＮＴＵの値に達する前に凝集剤を添加し、０．０９ｐｐｍの濃度に達するまで、Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｃｌｅａｒ（登録商標）を容器内に注入した。
【００９８】
システムから受容した情報に基づき、沈降材料の厚さが１００ｍｍを超える前に、連係手段が吸引手段を始動した。連係された方法の産物である沈降材料は、容器の表面を進むデバイスにより吸引され、収集された流れは、５Ｌ／秒の速度でサンドフィルタを通して濾過された。全水量を濾過する必要はなかった。吸引デバイスは、全水量のうち沈積物を含有するごく少量を引き出し、この水をサンドフィルタに送達した。次いで、濾過された水は、返却ラインを介してサンドフィルタから容器に戻された。
【００９９】
調整された水を、１つのヒュンダイディーゼルエンジン、モデルＤ６ＣＡの冷却に使用した。エンジンのタイプは、水冷の６気筒縦型エンジンである。ジェネレータは、１２５ｋＶＡのＳｔａｎｆｏｒｄであった。ディーゼルエンジンの熱交換器に、容器からの濾過された水を供給した。交換器への供給水の温度は３５℃であり、容器への放出水の温度は３９．３℃であり、したがって冷却水温度は約４．３℃増加した。各ジェネレータのリサイクル水流量は３．４５Ｌ／秒であった。このように、ジェネレータが冷却されると同時に、残留熱が容器の水の加熱に使用され、容器の水はこの熱交換により高温に維持された。冷却された熱出力は約６２ｋＷであり、以下の表面／ＭＷ率をもたらした。
【数１】
2014097493.tif 000003
【０１００】
加熱水は、娯楽目的の温暖化スイミングプールに使用され、したがって、従来の方法（たとえばボイラー）による水の加熱と比較して高いエネルギー節約を示した。
【０１０１】
例２
本発明の方法およびシステムは、４２０ＭＷ火力発電所を冷却するための水を処理および維持するために使用することができる。３６０，０００ｍ2の表面積、約５４０，０００ｍ3の容積、および約４５℃の水温を有する人工ラグーンを建造することができる。以下の表は、ラグーン水温に基づく、４２０ＭＷ発電所の冷却に必要となり得る推定表面積（ヘクタール＝ｈａ）を示す。
【表１】
2014097493.tif 000004
【０１０２】
ラグーンには、約３５，０００ｐｐｍの全蒸発残留物濃度を有する海からの水を用いた流入水ラインにより、ラグーンが満杯となるまで供給され得る。
【０１０３】
水の温度は、３５℃を超える４５℃であり、したがって、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰは、７日の期間内で割り振られた全２５時間（３５−［４５−３５］＝２５）維持される。たとえば、火曜日に、０．１３４ｐｐｍの濃度を維持するために水中に臭化ナトリウムを１２時間添加することができ、次いで同じ週の金曜日に、同様に１３時間化学物質添加を繰り返し、このようにして７日の期間で全２５時間を完了することができる。
【０１０４】
人であってもよい連係手段は、方法およびシステムの制御されるパラメータ（たとえば、様々な水質パラメータ）に関する情報を受容する。臭化ナトリウムは、一般に、鉄およびマンガンを酸化するのに十分な酸化還元電位を有するため、酸化剤を水に添加する必要性をなくすことができる。
【０１０５】
凝集ステップのために、濁度が７ＮＴＵの値に達する前にＣｒｙｓｔａｌ  Ｃｌｅａｒ（登録商標）を注入し、水中０．０８ｐｐｍの濃度を得ることができる。凝集剤添加は、４８時間毎に繰り返すことができる。
【０１０６】
細菌、金属、藻類および他の固体を沈降させた後かつ沈降材料層の厚さが１５ｍｍに達する前に、連係手段は、可動式吸引手段を始動することができ、これは、ラグーンの底部に沿って移動し、任意の沈降粒子を含有する水を吸引する９個の吸引デバイスを含むことができる。９個の吸引デバイスのそれぞれは、推進手段、この場合ではエンジンを有するボートに連結され得る。各吸引デバイスにおいて、沈降粒子を含有する水流は、５．５ｋＷポンプにより可撓性ホースを通して濾過手段に拍出され得る。
【０１０７】
各吸引デバイスにおける吸引流は、サンドフィルタにより２１Ｌ／秒で濾過され得る。したがって、全水量を濾過する必要はなく、その代わりに、吸引デバイスにより吸引された沈降粒子を含有する水の部分のみを濾過し、これは、これまでのスイミングプール濾過システムにより濾過される水の量よりも２００分の１まで少ない。濾過された水は、可撓性ホースであってもよい返却ラインによりラグーンに戻すことができる。
【０１０８】
処理水は、４２０ＭＷ火力発電所の冷却水として使用することができる。消散される出力（または熱）、水流量、および水の温度上昇は、以下の式により関連付けられる。
【数２】
2014097493.tif 000005
【０１０９】
式中、Cp は、一定圧力での水の比熱であり、約
【数３】
2014097493.tif 000006
【０１１０】
である。したがって、４２０ＭＷ発電所では、冷却水流量は、約７℃の冷却水温度の上昇を伴って、５４，０００ｍ3／時間となり得る。ラグーンの表面積は３６ヘクタールであり、これは、冷却が必要とされる各ＭＷ当たり０．０８６ヘクタールに変換される。
【０１１１】
火力発電所の熱交換器の冷却水部分には、様々な手段によりラグーンからの水を供給することができる。ラグーンの水温、ひいては熱交換器への流入冷却水温度は、約４５℃である。熱交換器を出た後、水は約５２℃の温度でラグーンに戻され得る。したがって、産業冷却プロセスにおいて使用される水は、約７℃温度が増加する。
【０１１２】
より高い温度であるラグーンに戻された水は、ラグーン全体に徐々に流動し始め、ラグーンの全水量と混合し、したがって戻された水の温度が低減される。ラグーンの温度は平均約４５℃に留まり、再び産業冷却プロセスにおける使用のために、または連続的にラグーンから水を引き出すことができる。ラグーン内の処理水は、以下のパラメータを有し得る。
【表２】
2014097493.tif 000007
【０１１３】
この実施例から分かるように、本発明の使用は、既存の冷却システムに勝るいくつかの利点を有し、これには、例示されたシステムが大洋または天然水源と相互作用しない閉回路での再循環水システムであるため、熱公害および水生生物の産業プロセスへの吸引のいずれかに起因する、海洋生態系に対する有害な環境影響の発生を回避すること；冷却塔および他の既知の冷却システムと比較して低い設置および運転コスト；水源からの水の低い消費量に起因して、以前は想像できなかった場所への工場の位置付けが可能であること、すなわち、工場は、海または他の天然水源の近くに位置する必要がないこと；またそれと同時に、多くの他の用途、たとえば、住宅暖房、温水の生成、熱脱塩ならびに他の産業、住宅および／または娯楽用途のためのエネルギーの大型貯蔵部を形成することが含まれる。
【０１１４】
全水量のごく少量が濾過される（これまでのスイミングプール濾過システムよりも２００分の１まで少ない）低コストの濾過手段、および化学物質の低減された使用量（これまでのシステムにおいて使用されるものよりも１００分の１まで少ない）により、これらの高い透明度の大型水体を維持することが可能である。これまでの濾過および殺菌技術の使用は、これらの大寸法の容器またはラグーンに対しては経済的に実現不可能である。
【０１１５】
これまでのプール濾過システムは、多くの場合、１日６回まで全水量を濾過し、プロセスにおいて大量のエネルギーを消費するだけでなく、高い設置および維持コストを課す。上に示された３６ヘクタールラグーンの場合、１日６回全水量を濾過するためには、濾過システム全体を設置するのに約１ヘクタールの建物／区域が必要となり得、これによってそのような建築および維持は実行不可能となり、したがっていかなる関連した冷却システムも、経済的に実現不可能である。さらに、上に示された例における、コスト面での比較を以下に示す。
【表３】
2014097493.tif 000008
【０１１６】
９個の吸引デバイスおよび本明細書に記載のシステムを使用することにより、設置コストは約５０分の１に削減され、運転コストは約２５分の１に削減される。したがって、容器またはラグーンは、発電所および他の産業プロセスに冷却水を提供するための実行可能でコスト効率の良い選択肢となる。
【０１１７】
本発明のある特定の態様を説明したが、他の態様も存在し得る。さらに、任意の開示された方法ステップまたは段階は、本発明から逸脱せずに、ステップの順番を変える、および／またはステップを挿入もしくは削除することにより、任意の様式で修正されてもよい。本明細書は、詳細な説明および関連した図面を含んでいるが、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により示される。さらに、本明細書は、構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言語で説明されているが、特許請求の範囲は、上述の特徴または行為に限定されない。むしろ、上述の特定の特徴および行為は、本発明の例示的側面および態様として開示される。本発明の精神または請求される主題の範囲から逸脱せずに、様々な他の側面、態様、修正、およびその均等物が、本明細書における説明を読んだ後に、当業者には示唆され得る。
【図１】
2014097493.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月11日(2013.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高い微生物学的品質の冷却水を産業プロセスに提供するためのシステムであって、
−  冷却水を保存するための容器であって、沈降粒子を受容するための底部を含む容器と；
−  前記容器への流入水の供給ラインと；
−  前記冷却水のパラメータを所定の限界値内に調節するために必要なプロセスを適時に始動するための連係手段と；
−  前記連係手段により始動される化学物質適用手段と；
−  前記容器の前記底部に沿って移動し、沈降粒子を含有する冷却水を吸引するための可動式吸引手段と；
−  前記可動式吸引手段を前記容器の前記底部に沿って移動させるための推進手段と；
−  沈降粒子を含有する前記冷却水を濾過するための濾過手段と；
−  前記可動式吸引手段と前記濾過手段との間を連結する収集ラインと；
−  前記濾過手段から前記容器への返却ラインと；
−  前記容器から前記産業プロセスへの熱交換器流入ラインと；
−  前記産業プロセスから前記容器への返却水ラインと
を含むシステム。
【請求項２】
前記容器の前記底部が、膜、ジオメンブレン、ジオテキスタイル膜、プラスチックライナー、コンクリート、被覆コンクリート、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記連係手段が、情報を受容し、その情報を処理し、他のプロセスを始動することができる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記化学物質適用手段が、注入器、スプリンクラー、手動適用、重量による分配器、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記推進手段が、レールシステム、ケーブルシステム、自己推進システム、手動推進システム、ロボットシステム、遠隔誘導システム、エンジンを有するボート、エンジンを有する浮遊デバイス、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記濾過手段が、カートリッジフィルタ、サンドフィルタ、マイクロフィルタ、限外濾過フィルタ、ナノフィルタ、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記収集ラインが、可撓性ホース、硬質ホース、任意の材料を含む管、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
本発明のある特定の態様を説明したが、他の態様も存在し得る。さらに、任意の開示された方法ステップまたは段階は、本発明から逸脱せずに、ステップの順番を変える、および／またはステップを挿入もしくは削除することにより、任意の様式で修正されてもよい。本明細書は、詳細な説明および関連した図面を含んでいるが、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により示される。さらに、本明細書は、構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言語で説明されているが、特許請求の範囲は、上述の特徴または行為に限定されない。むしろ、上述の特定の特徴および行為は、本発明の例示的側面および態様として開示される。本発明の精神または請求される主題の範囲から逸脱せずに、様々な他の側面、態様、修正、およびその均等物が、本明細書における説明を読んだ後に、当業者には示唆され得る。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
高い微生物学的品質の冷却水を産業プロセスに提供するための方法であって、
ａ．水源から流入水を収集することと；
ｂ．容器内に前記流入水を保存すること（前記容器は、可動式吸引手段により清浄化され得る底部を有する）と；
ｃ．７日の期間内で、
ｉ．３５℃以下の容器水温に対しては、容器水に殺菌剤を添加することにより、前記容器水温１℃当たり１時間の最低期間、前記容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持すること；
ｉｉ．３５℃を超え７０℃未満の容器水温に対しては、前記容器水に殺菌剤を添加することにより、最低期間、前記容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持すること（前記最低期間は、以下の式により計算される：
［３５時間］−［水温（℃）−３５］＝最低期間）；または
ｉｉｉ．７０℃以上の容器水温に対しては、前記容器水に殺菌剤を添加することにより、１時間の最低期間、前記容器水のＯＲＰを５００ｍＶ超に維持することと；
ｄ．連係手段により、以下の工程：
ｉ．前記容器水に酸化剤を適用して、前記容器水の鉄およびマンガン濃度が１．５ｐｐｍを超えないようにすること；
ｉｉ．前記容器水に凝固剤および／または凝集剤を適用して、前記容器水の濁度が７ＮＴＵを超えないようにすること；
ｉｉｉ．可動式吸引手段で前記容器水を吸引し、沈降材料の厚さが平均１００ｍｍを超えないようにすること；
ｉｖ．前記可動式吸引手段により吸引された前記容器水を濾過すること；ならびに
ｖ．前記濾過された水を前記容器に戻すこと
を、始動することと；
ｅ．産業プロセスに進入する冷却水と前記産業プロセスを出る冷却水との間の温度差が少なくとも３℃となるような流量で、高い微生物学的品質の冷却水を前記容器から前記産業プロセスに供給することと
を含む方法。
［２］
前記容器の表面積が、前記産業プロセスにより必要とされる冷却のＭＷ当たり、５０ｍ2から３０，０００ｍ2の範囲内である、［１］に記載の方法。
［３］
前記産業プロセスを出る前記冷却水が、前記容器水に１０ｐｐｍを超える鉄を追加しない、［１］に記載の方法。
［４］
前記殺菌剤が、オゾン、ビグアニド化合物、臭素系化合物、ハロゲン系化合物、またはそれらの組合せを含み；
前記酸化剤が、ハロゲン系化合物、過マンガン酸塩、過酸化物、オゾン、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、電気分解法により生成された酸化体、またはそれらの組合せを含み；
前記凝固剤および／または凝集剤が、カチオン性およびアニオン性ポリマーなどのポリマー、アルミニウム塩、アルミニウムクロロハイドレート、ミョウバン、硫酸アルミニウム、４級アンモニウム化合物および／もしくはポリ４級アンモニウム化合物、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、ポリアクリルアミド、アルミン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、キトサン、ゼラチン、グアーガム、アルギネート、モリンガ種子、デンプン誘導体、またはそれらの組合せ；あるいはそれらの任意の組合せを含む、［１］に記載の方法。
［５］
前記連係手段が、制御されるパラメータに関する情報を受容し、ステップ（ｄ）の工程を適時に始動して前記パラメータをそれぞれの限界値内に調節する、［１］に記載の方法。
［６］
前記連係手段により受容された前記情報が、経験的方法により得られる、［５］に記載の方法。
［７］
前記沈降材料の前記平均厚さが、１５ｍｍを超えない、［１］に記載の方法。
［８］
前記可動式吸引手段は、人工ラグーンの底部を横切って進み、沈降粒子を含有する水流を完全に吸引し、それにより、水を通して前記ラグーンの前記底部を見ることができ、前記容器の前記底部は、白色、黄色または水色である、［１］に記載の方法。
［９］
前記産業プロセスが、熱交換器を含み、前記方法が、スケールを低減または防止するために、前記熱交換器に進入する高い微生物学的品質の冷却水の流れに、スケール防止剤を添加することをさらに含む、［１］に記載の方法。
［１０］
前記スケール防止剤が、ホスホネート系化合物、ホスホン酸、ＰＢＴＣ（ホスホブタン−トリカルボン酸）、クロメート、ポリリン酸亜鉛、ニトライト、シリケート、有機物質、苛性ソーダ、リンゴ酸系ポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム塩、腐食防止剤、ベンゾトリアゾール、またはそれらの組合せを含む、［９］に記載の方法。
［１１］
前記容器が、前記産業冷却プロセスを出る前記冷却水の温度を、容器水が水源に放出される前に低下させるように構成される、［１］に記載の方法。
［１２］
前記容器水が、ＥＰＡ  Ｃｒｉｔｅｒｉａ  ｆｏｒ  Ｂａｔｈｉｎｇ  （Ｆｕｌｌ  Ｂｏｄｙ  Ｃｏｎｔａｃｔ）  Ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎａｌ  Ｗａｔｅｒｓ、１９８６に指定されるような、環境保護庁からの直接接触する娯楽用の水に対する細菌学的要件に適合する、［１］に記載の方法。
［１３］
前記容器水が、少なくとも６メートルの水平可視度を有する、［１］に記載の方法。
［１４］
高い微生物学的品質の冷却水を産業プロセスに提供するためのシステムであって、
−  冷却水を保存するための容器であって、沈降粒子を受容するための底部を含む容器と；
−  前記容器への流入水の供給ラインと；
−  前記冷却水のパラメータを所定の限界値内に調節するために必要なプロセスを適時に始動するための連係手段と；
−  前記連係手段により始動される化学物質適用手段と；
−  前記容器の前記底部に沿って移動し、沈降粒子を含有する冷却水を吸引するための可動式吸引手段と；
−  前記可動式吸引手段を前記容器の前記底部に沿って移動させるための推進手段と；
−  沈降粒子を含有する前記冷却水を濾過するための濾過手段と；
−  前記可動式吸引手段と前記濾過手段との間を連結する収集ラインと；
−  前記濾過手段から前記容器への返却ラインと；
−  前記容器から前記産業プロセスへの熱交換器流入ラインと；
−  前記産業プロセスから前記容器への返却水ラインと
を含むシステム。
［１５］
前記容器の前記底部が、膜、ジオメンブレン、ジオテキスタイル膜、プラスチックライナー、コンクリート、被覆コンクリート、またはそれらの組合せを含む、［１４］に記載のシステム。
［１６］
前記連係手段が、情報を受容し、その情報を処理し、他のプロセスを始動することができる、［１４］に記載のシステム。
［１７］
前記化学物質適用手段が、注入器、スプリンクラー、手動適用、重量による分配器、またはそれらの組合せを含む、［１４］に記載のシステム。
［１８］
前記推進手段が、レールシステム、ケーブルシステム、自己推進システム、手動推進システム、ロボットシステム、遠隔誘導システム、エンジンを有するボート、エンジンを有する浮遊デバイス、またはそれらの組合せを含む、［１４］に記載のシステム。
［１９］
前記濾過手段が、カートリッジフィルタ、サンドフィルタ、マイクロフィルタ、限外濾過フィルタ、ナノフィルタ、またはそれらの組合せを含む、［１４］に記載のシステム。
［２０］
前記収集ラインが、可撓性ホース、硬質ホース、任意の材料を含む管、またはそれらの組合せを含む、［１４］に記載のシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月13日(2014.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
例１
本発明の方法およびシステムを、オイルジェネレータの冷却プロセスに使用した。２００ｍ3の容積および約２８５ｍ2の表面積を有する容器に、約３５，０００ｐｐｍのＴＤＳ濃度を有する海水を満たした。容器内の水の温度は３５℃であった。この温度に基づき、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰを、１週間の間で（３５×１）３５時間の期間維持した。月曜日に、ＯＲＰを１２時間維持するために、水中０．１６ｐｐｍの濃度に達するように次亜塩素酸ナトリウムを水に添加した。その後、その週の水曜日に、同じ次亜塩素酸ナトリウム濃度を維持することにより、ＯＲＰを９時間の期間維持した。最後に、金曜日に、水中０．１６ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム濃度を、残りの（３５−１２−９）１４時間維持し、１週間で３５時間を完了した。次亜塩素酸ナトリウムが鉄およびマンガンを酸化するのに十分な酸化還元電位を有していたため、鉄およびマンガンレベルを調節するための追加的酸化プロセスを行う必要はなかった。水の濁度が７ＮＴＵの値に達する前に凝集剤を添加し、０．０９ｐｐｍの濃度に達するまで、Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｃｌｅａｒ（登録商標）を容器内に注入した。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
調整された水を、１つのヒュンダイディーゼルエンジン、モデルＤ６ＣＡの冷却に使用した。エンジンのタイプは、水冷の６気筒縦型エンジンである。ジェネレータは、１２５ｋＶＡのＳｔａｎｆｏｒｄであった。ディーゼルエンジンの熱交換器に、容器からの濾過された水を供給した。交換器への供給水の温度は３５℃であり、容器への放出水の温度は３９．３℃であり、したがって冷却水温度は約４．３℃増加した。各ジェネレータのリサイクル水流量は３．４５Ｌ／秒であった。このように、ジェネレータが冷却されると同時に、残留熱が容器の水の加熱に使用され、容器の水はこの熱交換により高温に維持された。冷却された熱出力は約６２ｋＷであり、以下の表面／ＭＷ率をもたらした。
【数１】
2014097493.tif 000014
【外国語明細書】
2014097493000001.pdf