(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水された海水中に塩素系の殺菌剤を注入することなく二酸化炭素を注入し、海水のｐＨを５〜６に低下させることを特徴とする海生物付着防止方法。
【請求項２】
請求項１に記載の海生物付着防止方法において、取水された海水中に燃焼排ガスを吹き込むことにより二酸化炭素を注入し、海水のｐＨを５〜６に制御することを特徴とする海生物付着防止方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の海生物付着防止方法において、前記ｐＨを５〜６にされた海水の放流に当り、空気を放流海水中に吹き込み、放流海水のｐＨを水質規制値の範囲内に調節することを特徴とする海生物付着防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、海水を取水し機器・配管類に供給する海水取水ライン等に適用される海生物付着防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海水取放水施設における海生物の付着防止方法としては、塩素系の殺菌剤（塩素ガス、次亜塩素酸ソーダ等）を取水路中の海水に注入したり、有機スズ等を含有する塗料を取放水路に塗布している。
【０００３】
塩素系の殺菌剤を取水路中の海水に注入する従来の技術の１例を、図６に示す。海水の取水路３１に設けられた海水取水ポンプ２９は、火力発電所の熱交換器等へ海水を供給するためのポンプである。この海水取水ポンプ２９の回転部の冷却は、軸冷ポンプ２５により取水路３１から海水を分取して、海水を回転部にかけることにより行われる。この海水は軸冷海水供給管２６を通されるが、この管の直径は約１０ｃｍと細く、海生物の管内付着が原因で流量の低下や閉塞による海水取水ポンプ２９の焼きつきが起こるおそれがある。そこで、塩素注入管３０より軸冷海水管２６内の海水に塩素系の殺菌剤を注入することにより、海生物の管内付着を防止している。
【０００４】
また、塩素系の殺菌剤を、発電プラントの熱交換器へ供給される海水の取水用の管路内の海水に注入する従来の技術を、図７に示す。この技術は、ボイラ５０において給水を燃料の燃焼熱によって蒸発させて蒸気を発生させ、この蒸気によってタービン５１を駆動した上、タービン５１を出た蒸気を熱交換器５２において取水用の管路５３よりの取水海水と熱交換させて凝縮水とする場合に、前記管路５３内の取水海水に塩素系の殺菌剤としての塩素を注入して、管路５３及び熱交換器５２への海生物の付着を防止するようにしている。
【０００５】
熱交換器５２を出た海水は、放水管５４を経て放流海水として放流される。また、ボイラ５０からの燃焼排ガスは、排ガス処理装置５７へ導入されて含有するＳＯｘ  とＮＯｘ  が除去された上、煙道５６を経て煙突５５より大気中へ排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
海水を取水するプラントにおいては、取水中の生物による機器・配管類の汚損を抑止するため、従来前記のように、取水の中に塩素などの塩素系の殺菌剤を注入したり、水路壁に有機スズ等を含有した塗料を塗布してきた。しかし、前者は発癌性物質を生成したり海生物を無差別殺傷するので生体系破壊につながり、また、塩素系の殺菌剤により管路や機器に腐食が起る可能性がある。後者は重金属が生物体内に蓄積するなど重大な生態系破壊に繋がり、使用を避けなければならない状況にいたっている。このため、現時点では環境問題を考慮すれば、有効な防止策はなく付着した海生物を定期的にブラシなどで清掃するほか方法がない。
【０００７】
本発明は、環境への影響、特に生物の無差別的殺傷を避け生態系への影響を極力低減して、しかも、プラント機器に最も甚大な汚損を与える殻を有する付着海生物（フジツボや二枚貝等）が付着し、かつ、これが成長することを防止する海生物付着防止方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）  本発明の海生物付着防止方法は、取水された海水中に塩素系の殺菌剤を注入することなく二酸化炭素（ＣＯ２  ）を注入し、海水のｐＨを５〜６に低下させることを特徴とする。
（２）  また、本発明の海生物付着防止方法は、上記（１）を行なうに当たって、取水された海水中に燃焼排ガスを吹き込むことにより二酸化炭素を注入し、海水のｐＨを５〜６に制御することを特徴とする。
（３）  また更に、本発明の海生物付着防止方法は、上記（１）または（２）において、前記ｐＨを５〜６にされた海水の放流に当り、空気を放流海水中に吹き込み、放流海水のｐＨを水質規制値の範囲内に調節することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
海水中の付着生物幼生は、固着に適当な基盤に接触すると接着物質を分泌し永久固着しながらホルモン作用によって変態し、多くのものは強固な殻を作る。この際、幼生は低ｐＨ海水（ｐＨ５〜６）中では殻形成できない。この際幼生は死なず、適当な海域に至るまで付着変態を一時延期する。
【００１０】
前記本発明（１）では、取水された海水中に塩素系の殺菌剤を注入することなくＣＯ２  を注入することによって、ＣＯ２  が次の化１に示される化学反応によって解離し、発生する水素イオン〔Ｈ＋  〕によって海水中のｐＨを５〜６に低下させる。
【００１１】
【化１】
0003605128.tif 000002
【００１２】
海水のｐＨは、注入されるＣＯ２  量だけでなく海水のアルカリ度や温度などに影響されるが、例えば温度２５度の一般的な海水では、次の表１に示すように、５０ｐｐｍ  のＣＯ２  注入で海水のｐＨを６程度に下げることができる。
【００１３】
【表１】
0003605128.tif 000003
【００１４】
以上のように、本発明（１）では、取水された海水中に塩素系の殺菌剤を注入することなくＣＯ２  を注入し、海水のｐＨを５〜６に下げることによって、配管系などで海生物が変態し殻を生成することがない。
【００１５】
前記本発明（２）においては、前記本発明（１）を行なうに当たって、取水された海水中に燃焼排ガスを吹き込むことによって、燃焼排ガス中に通常８〜１５％含有されるＣＯ２  が前記化１に示す反応によって解離し海水中に注入され、発生する水素イオンによって海水中のｐＨを低下させる。しかも、本発明（２）においては、前記のように、海水のｐＨを海水中の付着生物の幼生が殻を形成できない５〜６に制御しているために、海水取水ライン等において海生物が変態して殻を生成することがない。
【００１６】
前記本発明（２）では、取水された海水中に燃焼排ガスを吹き込み、海水のｐＨを５〜６としているために、前記本発明（１）におけると同様に、海水取水ライン等において海生物が変態して殻を生成することがない。
また、前記本発明（３）によれば、前記本発明（１）または（２）において、熱交換器等を通した後海水を放流するに当って、放流海水中に空気を吹き込み、海水中に溶け込んでいるＣＯ２  を放流海水中から放散させて放流海水のｐＨを上げ、そのｐＨ値を水質規制値（ｐＨ５．８〜８．６）の範囲内に調節して放流することができる。
【００１７】
【実施例】
図１は、本発明の第１の実施例の説明図である。プランクトン幼生２を含む海水１は、矢印に示すように、取水ポンプ３によって取水管５に取水される。同取水管５の入口側においてＣＯ２  注入装置４によって取水された海水中にＣＯ２  が注入され、海水のｐＨを６以下、望ましくは５〜６にする。このようにｐＨが下がった海水は、取水管５を経てプラント６へ送られた上、放水管７の出口付近において脱気用ポンプ８によって空気脱気されて海水中に注入されたＣＯ２  が除去されて正常海水程度のｐＨに戻され、矢印に示すように、海へ戻される。
【００１８】
本実施例では、以上の通り、取水管５に取水された海水中にＣＯ２  を注入してそのｐＨを６以下とすることによって、プラント６及び放水管７中にはｐＨの低下した海水が流れることとなり、殻をもつ付着生物等が付着し生長することを防止することができる。
【００１９】
本実施例に用いられるＣＯ２  の注入及び脱気システムを図２に示す。取水管５の入口側にＣＯ２  を注入するＣＯ２  注入装置４は、ＣＯ２  ガスを収容するＣＯ２  容器４ａと同容器４ａ内のＣＯ２  ガスを取水管５内の吸込みノズル４ｃへ供給するブロワ４ｂを備えており、取水管５内の流量１０００ｔ／ｈ、ｐＨ８．０の海水に、黒塗り矢印に示すように、６０ｋｇ／ｈの純ＣＯ２  を注入して、海水のｐＨを６．０に下げるようになっている。
【００２０】
６はプラントであり、図２中には冷却器が図示されている。前記のように、ｐＨを下げた海水は、プラント６を通った上放水管７の放流口より海へ戻されるが、放水管６の出口（放流口）付近には、脱気用ポンプ８より空気が供給され、放水管７中の海水を空気脱気して海水中のＣＯ２  を除去し、海へ戻される海水のｐＨをほぼ元の値に戻す。
【００２１】
前記の脱気用ポンプ８に代えて、図２に示す放散塔１１を用いることもできる。この場合には、放水管７に弁１０を設け、同弁１０を閉じた状態で弁１０の上流側からポンプ１２によって放水管７内を流れる海水を放散塔１１内へ導き、海水を放散塔１１内でスプレーし、放散塔１１内を流れる空気流（白抜き矢印で示す）によって、黒塗り矢印に示すように、海水中のＣＯ２  を除去し、海水のｐＨを上げる。このように、ｐＨが上昇した海水は、弁１０の下流側で放水管７へ戻される。
【００２２】
前記のように、取水管５内の流量１０００ｔ／ｈ、ｐＨ８．０の海水に６０ｋｇ／ｈの純ＣＯ２  を注入して海水のｐＨを６．０に下げる場合には、幅５ｍ、長さ２０ｍ、高さ３ｍのＣＯ２  放散率５５％の直交流型の放散塔１１が用いられる。
【００２３】
以上の条件における各部分の海水の流量、ｐＨ及び全炭酸は、図２中に示されている。また、図２中１３は取水管５のＣＯ２  注入点より下流側に設けられたｐＨ計、１４は放散塔１１の出口側に設けられたｐＨ計である。
【００２４】
次に、汚損海生物の代表であるフジツボを用いた実験例を示す。
【００２５】
１．方法
１．１  材料
タテジマフジツボのキプリス幼生。
１．２  器具・条件
（１）コルターカウンター
（２）収容恒温槽温度…２３℃
（３）光条件…暗黒下（コルターカウンターをアルミホイルで包む）
（４）使用海水…紫外線照射した濾過海水
（５）幼生密度…約２０個体／２０ミリリットル紫外線照射濾過海水／容器
１．３  手順
（１）コルターカウンターに海水を入れる
（２）二酸化炭素ガスを約５秒通気
（３）ｐＨを計測する
（４）付着期のキプリス幼生を入れる
（５）コルターカウンターを一晩恒温器内に放置
（６）ｐＨを計測後、付着数の計数
（７）再度二酸化炭素ガスを約５秒通気
（８）ｐＨを計測する
（９）コルターカウンターを二晩恒温器内に放置
（１０）ｐＨを計測後、付着数の計数と幼生の観察を実体双眼顕微鏡で行なう
（１１）（９）（１０）を繰り返す
（１２）二酸化炭素ガスを通気せず二晩恒温器内に放置
（１３）ｐＨを計測後、付着数の計数と幼生の観察を実体双眼顕微鏡で行なう
以上の条件の実験を実験区とし、同様の容器同様の手順でただし二酸化炭素ガス通気の代わりにエアー通気を行なったものを対照区とする。
【００２６】
２．結果
前記実験の結果を表２に示す。この結果によれば、二酸化炭素ガス通気を行った場合には、キプリス幼生の付着が認められないことが判明した。また、本実験では二酸化炭素のバブリングによって低下させたｐＨは５．５８→６．６６又は５．３５→６．３１と若干上昇してしまった。しかし、どちらの状態でもキプリス幼生の付着はなく顕著な付着抑止効果が認められた。また、死亡数は、ｐＨを低下させた実験区の方が若干多かったが、いたずらに殺傷する効果が強いというものでないことが判明した。しかも、死亡しなかった個体には付着能力は残っていることが判明した。
【００２７】
以上の通り、本実施例では、ＣＯ２  の注入により取水海水のｐＨ値を６以下、望ましくは５〜６とすることによって、有用なプランクトン等を無差別に殺傷することなく海生物の機器、配管への付着とその成長を抑えることができる。また、取水海水中にはＣＯ２  が注入されるために、塩素系の殺菌剤の注入により発生する機器、配管の腐食を防止することができる。
【００２８】
【表２】
0003605128.tif 000004
【００２９】
本発明の第２の実施例を、図３によって説明する。本実施例における海水の取水路３１、海水取水ポンプ２９、軸冷ポンプ２５及び軸冷海水供給管２６は、図６に示す従来のものとは相違がないので、その説明を省略する。
【００３０】
本実施例では、軸冷ポンプ２５の入口側と取水路３１との間にｐＨ調節槽２１を設け、排ガス供給ポンプ２２を経て供給されるボイラ排ガスを散気管２７よりｐＨ調節槽２１内の海水に吹き込むことにより、ｐＨ値が５から６となった海水が、軸冷ポンプ２５により軸冷海水供給管２６を経て海水取水ポンプ２９に供給される。
【００３１】
前記のボイラ排ガスが吹き込まれた海水のｐＨは、ｐＨ計２８により測定され、ｐＨ値を５から６の間に保つように、ｐＨ計２８の信号を受ける調節器２４が排ガス供給ポンプ２２の上流側のボイラ排ガスラインに設けられた流量調節弁２３および排ガス供給ポンプ２２を制御する。
【００３２】
以上の通り、本実施例では、軸冷海水供給管２６と軸冷ポンプ２５を流れる海水はｐＨ５〜６に保たれているために、有用なプランクトン等を無差別に殺傷することなく殻を有する海生物が軸冷海水供給管２６や軸冷ポンプ２５に付着し殻を生成することを確実に防止することができる。また、取水海水中のｐＨを下げるために元来大気中へ放出する燃焼排ガスを用いており、コストを低減することができると共に、従来の塩素系の殺菌剤を用いた場合に発生する機器・配管の腐食を防止することができる。
【００３３】
海水中に燃焼排ガスを吹き込む本発明の効果検証のため、図４に示す装置によって基礎試験を実施した。この試験では、ガラス容器４０、４０ａ（４０〜５０ｍｌ）内の濾過海水４１中に、付着生物の代表であるタテジマフジツボのキプリス幼生を１０数個入れて付着抑制試験を行った。ガラス容器４０、４０ａは光が入らないようにアルミフォイルで包み恒温水浴槽４２（温度２０〜２３℃）内に設置した。
【００３４】
実験系は模擬排ガス（ＣＯ２  濃度１５％とし、他のガスはＳＯ２  １００ｐｐｍ  を混合し、窒素ガスでバランスさせたもの）をポンプ４３から調整弁４４、流量計４５を介してガラス容器４０内に吹き込んだ。一方対照系は、同様にポンプ４３ａから調整弁４４ａ、流量計４５ａを介してガラス容器４０ａ内に空気を吹き込み、両者の差異を比較した。なお、実験系のｐＨを５．７に設定するように、模擬ガス流量を間欠的に調節した（通常流量は５００ｃｃ／分とした）。一方、対照系のｐＨは８．０とした。試験結果を表３に示す。
【００３５】
【表３】
0003605128.tif 000005
【００３６】
対照系（空気吹込みｐＨ＝８．０）では、試験時間経過とともに幼生の付着個数が増え、９６時間後には全数（１３個体）が付着した。一方、実験系（模擬ガス吹込みｐＨ＝５．７）では、９６時間経過後もすべての幼生が付着することなく、しかも死滅することなく浮遊していることが確認できた。
【００３７】
本発明の第３の実施例を、図５によって説明する。本実施例におけるボイラ５０、タービン５１、熱交換器５２、管路５３、放水管５４、煙突５５及び煙道５６及び排ガス処理装置５７は、図７に示される装置と相違するところがないので、その説明を省略する。
【００３８】
本実施例では、発電プラントの熱交換器５２に導入される取水海水路である管路５３に、ボイラ５０の燃焼排ガスの煙道５６から、開閉弁６３を開けて抽気管６１を経てブロワ６５によってボイラ５０の燃焼排ガスの一部を引抜く。この燃焼排ガスを流量調整弁６６、流量計６７を経て取水海水路である管路５３の取水側の端部付近の底部に設置された散気装置６８から微細気泡を形成させて海水中に吹き込む。吹き込む燃焼排ガスの量は、管路５３内に設置したｐＨ計６９によりｐＨ値を検出し、ｐＨ値が５〜６になるように調節器７０から前記流量調整弁６６に信号を送って流量制御する。
【００３９】
一方、熱交換器５２を出た海水は、放流する前に放水管５４に設置されたｐＨ計８３によってｐＨ値を検出し、海水のｐＨが放流規制範囲（５．８〜８．６）外にあるときは、ｐＨ計８３の信号が入力される調節器８４から信号を送り流量調整弁８１を開けてブロワ８０から放水管５４内へ空気を送る。空気は、放水管５４の出口側の端部付近の底部に設置された散気装置８２から微細気泡を形成させて海水中に吹き込み、海水中に溶解しているＣＯ２  ガスを大気中に放散させて海水のｐＨを高め、放流される海水のｐＨ値が放流規制値の範囲（５．８〜８．６）になるように調整する。
【００４０】
なお、図５中、６２は余剰の燃焼排ガスをブロワ６５から煙道５６へ戻すバイパスラインであり、６４は同バイパスライン６２に設けられた開閉弁である。
【００４１】
以上の通り、本実施例では、管路５３、熱交換器５２及び放水管５４を流れる海水はｐＨ５〜６に保たれているために、殻を有する海生物がこれらの管や熱交換器に付着し殻を生成することを確実に防止することができると共に、有用なプランクトンなどを無差別に殺傷することがない。
【００４２】
また、放流される海水は、放流前に空気を吹き込んで海水中に溶解しているＣＯ２  ガスを大気中に放散させてｐＨ値を高め、放流される海水のｐＨ値を放流規制値の範囲内になるようにフィードバック制御を行っているので、海水を適切な状態にして放流を行うことができる。
【００４３】
本実施例では、また、散気装置６８、８２からそれぞれ微細気泡の状態で燃焼排ガスと空気が海水中に吹き込まれるために、大気中にこれらのガスが吹き抜けることがなく、ＣＯ２  ガスの海水中への溶解効率を高くし、また、海水中に溶解したＣＯ２  ガスの放散を確実に行うことができる。
【００４４】
また更に、本実施例では、発電プラントのボイラから発生する燃焼排ガスを有効に使用することができると共に、燃焼排ガス中のＣＯ２  を利用しているために、大気汚染を起すことがなく、また、塩素系の殺菌剤を用いる場合のように機器・配管の腐食を発生させることもない。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載された本発明は、取水された海水中に塩素系の殺菌剤を注入することなくＣＯ２  を注入し、海水のｐＨを５〜６に低下することによって、プラント内の機器・配管類等に付着し、汚損（材料腐食、目詰まり、破損、機器性能の劣下など）の原因となる殻を持つ海生物が付着・成長することを防止して、海生物による汚損の程度を飛躍的に改善することができる。また、ＣＯ２  を用いているために、従来の塩素系の殺菌剤を用いた場合に発生する機器・配管等の腐食を低減することができる。
【００４６】
請求項２に記載された本発明は、請求項１に記載の海生物付着防止方法において、取水された海水中に燃焼排ガスを吹き込むことによりＣＯ２  を注入し、海水のｐＨを５〜６に制御することによって、プラント内の機器・配管類等に付着し、汚損の原因となる殻を持つ海生物が付着・成長することを防止して、海生物による汚損の程度を飛躍的に改善することができる。しかも、元来大気へ放出する燃焼排ガスを有効利用しており、原料コストを殆んど必要とせず、原料の輸送・貯蔵を必要とせず、かつ、大気汚染を起すことがない。また、燃焼排ガス中のＣＯ２  を利用しているために、従来問題であった塩素系の殺菌剤を用いた場合に発生する機器・配管等の腐食問題を低減することができる。
【００４７】
請求項３に記載された本発明は、前記の請求項１または請求項２に記載された本発明の効果に加えて、ｐＨを５〜６にされた海水の放流に当り、空気を放流海水中に吹き込み、放流海水のｐＨを水質規制値の範囲内に維持することができ、放流海水により環境汚染が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図２】同実施例のＣＯ２  注入及び脱気システムの概略図である。
【図３】本発明の第２の実施例の構成図である。
【図４】燃焼排ガスを海水中に吹き込む本発明の基礎試験装置の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施例の構成図である。
【図６】塩素系の殺菌剤を取水路中の海水に注入する従来の技術の１例の概略図である。
【図７】塩素系の殺菌剤を発電プラントの熱交換器へ供給される海水の取水用の管路内の海水に注入する従来の技術の構成図である。
【符号の説明】
１        海水
２        プランクトン幼生
３        取水ポンプ
４        ＣＯ２  注入装置
５        取水管
６        プラント
７        放水管
８        脱気用ポンプ
１１        放散塔
２１        ｐＨ調節槽
２２        排ガス供給ポンプ
２３        流量調整弁
２４        調節器
２５        軸冷ポンプ
２６        軸冷海水供給管
２７        散気管
２８        ｐＨ計
２９        海水取水ポンプ
３１        取水路
５０        ボイラ
５１        タービン
５２        熱交換器
５３        管路
５４        放水管
５５        煙突
５６        煙道
５７        排ガス処理装置
６１        抽気管
６２        バイパスライン
６３、６４  開閉弁
６５        ブロワ
６６        流量調整弁
６７        流量計
６８        散気装置
６９        ｐＨ計
７０        調節器
８０        ブロワ
８１        流量調整弁
８２        散気装置
８３        ｐＨ計
８４        調節器
【図１】
0003605128.tif 000006
【図２】
0003605128.tif 000007
【図３】
0003605128.tif 000008
【図４】
0003605128.tif 000009
【図５】
0003605128.tif 000010
【図６】
0003605128.tif 000011
【図７】
0003605128.tif 000012