(57)【要約】【課題】従来の海水を冷却水として利用する装置においては、塩素発生装置を使用して塩素と水素ガスとを発生させ、取水配管に対する貝類等の海洋生物の付着を防止することが提案されいるが、海洋汚染が生じると共に設備費及びランニングコストが高くなるという不都合があり、この不都合を解消させること。【解決手段】取水配管を介して海水を取り入れ冷却水として利用している装置において、取水配管の取水口近傍で、取水された冷却水に不活性ガスを微細気泡状に曝気させて溶存させ冷却水を貧酸素または無酸素状態にすることにより、取水した海水中に含まれる海洋生物（幼生）が取水配管内において生息できない状態にするので、取水配管の内面壁に付着した貝類を除去できると共に、貝類が付着するのを効率よく防止できるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水配管を介して海水を取り入れ冷却水として利用している装置において、
取水配管の取水口近傍で、取水された冷却水に不活性ガスを微細気泡状に曝気させて溶存させ冷却水を貧酸素または無酸素状態にすること
を特徴とする取水配管における貝類の除去及び付着防止方法。
【請求項２】
不活性ガスは、窒素ガス及び／または炭酸ガスである
請求項１に記載の取水配管における貝類の除去及び付着防止方法。
【請求項３】
冷却水排出管の排出口近傍において、冷却後の冷却水に酸素または酸素と空気との混合気体を微細気泡状に曝気させて溶存させた後に排出する
請求項１に記載の取水配管における貝類の除去及び付着防止方法。
【請求項４】
微細気泡状の曝気は、所要時間をもって間欠的に行う
請求項１または３に記載の取水配管における貝類の除去及び付着防止方法。
【請求項５】
微細気泡の大きさが５０〜２００μｍの範囲である
請求項１または３に記載の取水配管における貝類の除去及び付着防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、原子力発電所または火力発電所などで、海水を冷却水として使用している発電装置等において、冷却水である海水の取水配管に付着した貝類を除去すること及び貝類の付着を防止する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の海水を冷却水として利用する装置において、海洋から海水を取水するために比較的長い取水配管が配設されている。この取水配管に導入される海水は、海岸に造成されたプール状または溜め池状に仕切られた領域から取水されるものであり、該領域には、海上のゴミや、クラゲや大型の魚が入り込まないように複数条のネットを段階的に張り巡らせ、海水が自由に出入りできるようにしている。
【０００３】
ところで、海水中には多くのプランクトンや貝類の幼生や海草の種子が遊動しており、特に、フジツボ等の貝類の幼生が取水配管の内壁に付着して成長し、冷却水の取り入れに支障を来すようになってくる。そこで、これらフジツボ等の貝類は作業者によって除去するようにしているが、その除去作業において、作業者が酸素ボンベを背負って除去用の道具と照明とを持って配管の内部に潜り、道具を使って順次フジツボを剥がし取るものであるが、その作業は重労働であると共に危険な作業でもあり、多大な費用がかかっているのが実情である。
【０００４】
このような危険で費用がかかる作業を避けるために、例えば、海水中に海洋生物を殺傷する塩素の化合物である次亜塩素酸ナトリウムを注入したり、または、取水した海水をそのまま利用し、塩素発生装置を用いて塩素成分と水素ガスとを発生させて、塩素成分はそのまま冷却水循環系の海水中に混入し、水素ガスは主発電機の冷却系に供給する技術が公知になっている（特許文献１参照）。
【０００５】
このように毒性物質を海水である冷却水に混入することで、海洋生物を殺傷して取水配管の内部に貝類等の海洋生物の付着を防止し、且つ雑菌の除去を行うというものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３７６６６（第２〜４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載の発明においては、取水口から取り入れた海水の一部を塩素発生装置で塩素と水素ガスと、その内の次亜塩素酸ナトリウム等の塩素成分を取水口側に戻して海水中に混入させ、その海水を復水器における冷却水として利用した後に放水口側にそのまま放出するものであり、毒性物質である次亜塩素酸ナトリウムを含んだまま海洋に排出しており、海洋において毒性物質が薄められるものの消去されるわけではないので、継続排出によってその毒性物質による汚染領域が徐々に拡がっていき、その汚染領域においては、海洋生物が生存できなくなり、いわゆる海洋汚染につながるという問題点を有しており、そのために現実問題としては未だに実施されていないのである。
【０００８】
また、前記特許文献１に記載の発明においては、塩素発生装置は海水を電気分解して塩素と水素ガスとを発生させるものであり、発電プラントにおいて使用される冷却水は大量であって、その中の海洋生物を殺傷させるためには、それなりに大量の次亜塩素酸ナトリウムの発生が必要であることから、必然的に塩素発生装置は大型化されることになり、設備費がコスト高になるばかりでなく、多量の電力を消費しランニングコストも高くなるという問題点を有している。
【０００９】
従って、従来の海水を冷却水として利用する装置の取水配管に対し、貝類等の海洋生物の付着を防止する方法においては、海洋汚染が生じないようにすること及び設備費及びランニングコストを低減させることに解決しなければならない課題を有している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した従来例の課題を解決する具体的手段として本発明は、取水配管を介して海水を取り入れ冷却水として利用している装置において、取水配管の取水口近傍で、取水された冷却水に不活性ガスを微細気泡状に曝気させて溶存させ冷却水を貧酸素または無酸素状態にすることを特徴とする取水配管における貝類の除去及び付着防止方法を提供するものである。
【００１１】
この発明において、不活性ガスは、窒素ガス及び／または炭酸ガスであること；冷却水排出管の排出口近傍において、冷却後の冷却水に空気または酸素を微細気泡状に曝気させて溶存させた後に排出すること；微細気泡状の曝気は、所要時間をもって間欠的に行うこと；及び微細気泡の大きさが５０〜２００μｍの範囲であることを付加的な要件として含むものである。
【００１２】
本発明に係る取水配管における貝類の除去及び付着防止方法は、取水された冷却水（海水）を貧酸素または無酸素状態にすることによって、海洋生物が取水配管内で生息または繁殖できないようにし、それによって取水配管内にフジツボ等の貝類または海草類の付着を完全に防止することができるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る具体的な実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
まず、図１は、本発明の方法を実施する装置を略示的にブロックで示したものであって、原子力発電所または火力発電所等の施設１においては、海水を冷却水として取り込む取水配管２が設けられると共に、冷却後の冷却水を海に戻す排出管３が設けられており、前記取水配管２は、海岸に造成された港湾状またはプール状に形成された取水領域４に取水口５が開口し、適宜のポンプ６により吸引し海水を冷却水として汲み上げるように構成されている。
【００１４】
そして、取水配管２の取水口５の近傍に冷却水処理手段７を設け、排出管３の排出口近傍に冷却後の冷却水処理手段８を設ける。この場合に、取水側の冷却水処理手段７は、取水口５とポンプ６との間に設けた方が、処理された後の冷却水（海水）をポンプ６で汲み上げるので、ポンプ自体の保護にもなる。なお、取水側と排出側の両冷却水処理手段７、８の構成は実質的に同じであるので、その一方の冷却水処理手段７について説明する。
【００１５】
冷却水処理手段７の第１の実施の形態としては、図２に示したように、所要大きさのタンク１０と、気体供給装置１１と、ディフューザ１２とからなるものであり、ディフューザ１２は貯水タンク１０の底部に設置され、パイプ１３により気体供給装置１１と接続されており、該パイプ１３を介して気体供給装置１１からディフューザ１２に所要の不活性ガスを供給するものである。
【００１６】
タンク１０は、潮の満ち引きに対応させて所要の深さをもって形成され、上部には大気中のゴミなどが入らないように、且つ内部の状態が視認できるように、例えば、透明な蓋部材１４を施蓋してあり、ディフューザ１２が適正に機能しているかどうか、または、タンクの内面状態及び取水した冷却水１５の状態等を点検することができるようにしてある。
【００１７】
気体供給装置１１には、所要のポンプが内蔵されており、不活性ガスとして、例えば、窒素ガスまたは炭酸ガス等の一種または２種が使用され、これらガスがディフューザ１２に供給され、該ディフューザ１２によって冷却水１５中に微細気泡群１６の状態で曝気されるのである。この場合に、個々の微細気泡は直径が１ｍｍ以下で、好ましくは５０〜２００μｍの範囲のものであって、冷却水１５中に曝気させた時に気泡群が略乳化状態に視認できる程度に微細なものにする。なお、微細気泡群を発生させる装置として、例えば、市販品のＭＢＴ−２０型ユニット（株式会社丸八ポンプ製作所製）を使用した。
【００１８】
冷却水１５中に曝気された不活性ガスの微細気泡群１６における個々の微細気泡は、極めて小径であるのでガスの供給量に比べて冷却水１５との接触面積が比較的大きくなり且つ上昇速度も比較的遅くなり、それによって冷却水１５へのガスの溶存が効率よく行われ、冷却水１５を貧酸素または無酸素（酸欠）状態にすることができるのである。
【００１９】
この場合に、タンク１０内において、冷却水１５中に不活性ガスが曝気されるが、そのタンク１０内で全ての不活性ガスが冷却水１５に溶存する訳ではなく、ポンプ６による吸引の流れが生じているので、大半の微細気泡群１６は冷却水１５中に混在したままの状態で、その流れに沿って攪拌されながら取水配管２内を移動し、その間に不活性ガスが冷却水１５中に溶存するのである。なお、一部の大径の気泡はタンク１０内で上昇して抜けるものもある。
【００２０】
また、冷却水処理手段７の第２の実施の形態としては、図３に示したように、タンク１０を設けないで、取水配管２の取水口５の内部に直接ディフューザ１２を設置し、該ディフューザ１２をパイプ１３により気体供給装置１１と接続させ、該パイプ１３を介して気体供給装置１１からディフューザ１２に所要の不活性ガスを供給するようにしても良い。
【００２１】
そして、取水口５から取り入れられた海水、即ち冷却水１５中に、ディフューザ１２から不活性ガスの微細気泡群１６を曝気させ、そのまま微細気泡群１６を含んだ状態で冷却水１５は取水配管２内を流動し、所要の冷却部へ供給されるのである。なお、取水口５には、ゴミなどを除去するためのフィルター材１７が着脱自在に取り付けられている。
【００２２】
いずれにしても、海水を汲み上げて冷却水とする場合に、冷却水１５となる海水中に不活性ガスの微細気泡群１６を曝気させることにより、不活性ガスを海水中に溶存させて、海水を貧酸素または無酸素（酸欠）状態にするのである。
【００２３】
この場合に、微細気泡群１６は、個々の微細気泡の直径が１ｍｍ以下であり、且つ海水が流動していることから、全体が攪拌状態となり海水との接触が積極的に行われて、不活性ガスの海水中への溶存が効果的に行われ、海水を貧酸素または無酸素（酸欠）状態にすることによって、海水中に存在する海洋生物（幼生）が生存できない状態にするのであり、それによって取水配管内にフジツボ等の貝類または海草類の付着を完全に防止することができるのである。
【００２４】
更に、冷却水処理手段７の第３の実施の形態としては、図４に示したように、オゾン発生装置２０を使用して、不活性ガスに換えてオゾンと空気の混合気体を冷却水である海水に供給するものである。
【００２５】
このオゾン発生装置２０は、前記第１及び第２の実施の形態における気体供給装置１１に代えて使用するものであり、該オゾン発生装置２０は、その内部が仕切壁２１によってポンプ室２２とオゾン室２３とに仕切られており、ポンプ室２２にはエアーポンプ２４が装備され、外気を取り入れてオゾン室２３に供給できるようになっている。そして、オゾン室２３には蓋部材２５が着脱自在に密閉施蓋されており、該蓋部材２５の中央部に紫外線ランプ２６が垂下状態で取り付けられ、該紫外線ランプ２６がオゾン室２３内に配設されている。なお、オゾン室２３に供給される空気は、フィルターを介してクリーンにされたものである。
【００２６】
そして、このオゾン室２３には所要長さのパイプ２７が取り付けられ、該パイプ２７の先端部側には、前記実施の形態と同様にディフーザが取り付けられており、オゾン室２３で生成されたオゾンを含む空気がパイプ２７を介して前記第１の実施の形態に係る冷却水処理手段７のタンク１０に設けたディフューザ１２または第２の実施の形態に係る取水口５の内部に設けたディフューザ１２に供給するものである。因みに、オゾン室２３に設けられた紫外線ランプ２６の波長は１８４．９ｎｍである。
【００２７】
また、オゾンを含む空気を供給する場合には、ディフューザ１２が取り付けられている近傍、例えば、第１の実施の形態の場合には、タンク１０の内部の所要位置に、第２の実施の形態の場合には、取水口５の内部の所要位置に、例えば、波長が２５３．７ｎｍ程度の紫外線ランプを取り付けて使用すると更にオゾン効果を増大させることができる。
【００２８】
オゾン室２３で生成されたオゾンと空気の混合気体は、パイプ２７を介してディフューザ１２から微細気泡群の状態で海水（冷却水）中に曝気され、タンク１０内または取水配管２内に拡がり、紫外線ランプ（図示せず）の照射を受け、気泡中のオゾンは、発生期酸素と活性酸素を生成する。また、微細気泡群は極めて小径であるので接触面積が大きくなり且つ取水配管２内を流動するので、全体的に攪拌されそれによって海水との接触時間が長く行われ、効率の良い反応が行われるのである。
【００２９】
海水中で生成された発生期酸素は、水（Ｈ２Ｏ）の水素引き抜き反応を起こして、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）を生成する。また、活性酸素は、水（Ｈ２Ｏ）との相互作用により基底状態酸素（Ｏ２）になる。
【００３０】
要するに、発生期酸素と活性酸素とによる反応で、一重項の酸素（’Ｏ２）；過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）；ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）（水酸基）；スーパーオキシド（Ｏ２ー）が生成され、特に、ヒドロキシラジカルは、極めて反応性の高いラジカルで、最初に出くわした分子と反応し、電子を受け取ってＯＨーになり易い活性酸素であり、細胞のアミノ酸残基を酸化させる働きがある。また、過酸化水素は、微量ながらも常に生体内に存在する活性酸素種で、強い殺菌力はないが細胞膜を通過することができ生体内に微量に存在する金属イオンと反応し、そこで水酸基（・ＯＨ）を生じさせて殺菌作用に関与するものであり、これらによって有機物の細胞成分を酸化させ、酸素障害を引き起こして海水中に存在する微細な海洋生物（幼生）及び細菌等を死滅させるのである。
【００３１】
従って、前記第１及び第２の実施の形態と同様に、取水した海水中（冷却水）に含まれている海洋生物（幼生）が取水配管２内で生存できない状態になり、それによって取水配管内にフジツボ等の貝類または海草類の付着を完全に防止することができるのである。
【００３２】
そして、いずれの実施の形態においても、冷却水として使用後においては、排出管３を介して海に戻されるものであるが、その戻される直前に冷却水処理手段８において処理してから排出する。この場合に、前記第１及び第２の実施の形態で採用している気体供給装置１１、ディフューザ１２及びパイプ１３と同様の手段が用いられ、不活性ガスまたはオゾンと空気の混合気体の代わりに酸素、または酸素と空気との混合気体を供給して、排水中に微細気泡を曝気処理してから排水するのである。
【００３３】
このように処理して使用済み海水を排水することにより、海水中に所要量の酸素が溶存することになり、海に戻されても海洋生物（幼生）に悪影響を及ぼさないのである。特に、海水を冷却水として使用する際に、不活性ガスまたはオゾンを溶存させてあるだけで、他の有害な化学物質は混入させていないので、海洋生物（幼生）生存に必要な所要量の酸素を溶存させれば、本来の海水に戻るのであり、全体として温度が高いことを除けば、海洋または環境汚染にはつながらないのである。
【００３４】
また、前記したいずれの実施の形態においても、冷却水における微細気泡の曝気処理は取水している間中連続して行う必要はなく、例えば、毎日略決まった時間帯に２〜３時間程度行うかまたは８時間おきに１時間づつ３回行うようにすれば良いのである。その理由は、取水した海水中に、海洋生物（幼生）が存在していて、仮に、微細気泡の曝気処理をしていない間に、取水配管２の内壁面に着床しても、直ちに成長するわけではないから、毎日２〜３時間程度の連続または間欠的に曝気処理を行って海水を酸欠状態にすることで、海洋生物（幼生）は死滅し成長しないうちに取水配管２の内壁面から剥がれ落ちてしまうのである。
【００３５】
そして、取水側における不活性ガスまたはオゾンと空気の混合気体の微細気泡曝気処理と、排水側における酸素または酸素と空気との混合気体の微細気泡曝気処理とを連動させて行うことにより、取水配管に対して貝類等の海洋生物の付着を効率的に防止することができると共に、全体の取水時間に対して微細気泡を曝気処理のための時間が短く、大半の時間は取水した海水をそのまま冷却水として使用し排水するので海洋汚染が生じないばかりでなく、ランニングコストも著しく低減させることができるのである。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る取水配管における貝類の除去及び付着防止方法は、取水配管を介して海水を取り入れ冷却水として利用している装置において、取水配管の取水口近傍で、取水された冷却水に不活性ガスを微細気泡状に曝気させて溶存させ冷却水を貧酸素または無酸素状態にすることにより、取水した海水中に含まれる海洋生物（幼生）が取水配管内において生息できない状態にするので、取水配管の内面壁に付着した貝類を除去できると共に、貝類が付着するのを効率よく防止できるという優れた効果を奏する。
【００３７】
また、微細気泡状の曝気は、所要時間をもって間欠的に行うようにしたことによって、取水した海水中に含まれる海洋生物（幼生）が一時的にせよ取水配管内において生息できない状態にして、取水配管の内面壁に付着した貝類を除去し且つ付着を防止できるので、ランニングコストを著しく低減させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態を略示的に示した説明図である。
【図２】同実施の形態において、冷却水処理手段の第１の実施の形態を略示的に示した要部の断面図である。
【図３】同実施の形態において、冷却水処理手段の第２の実施の形態を略示的に示した要部の断面図である。
【図４】同実施の形態において、冷却水処理手段の第３の実施の形態におけるイオン発生装置を略示的に示した説明図である。
【符号の説明】
１  原子力発電所または火力発電所等の施設
２  取水配管
３  排出管
４  取水領域
５  取水口
６  ポンプ
７、８  冷却水処理手段
１０  タンク
１１  仕切壁
１２  ディフューザ
１３    パイプ
１４、２５  蓋部材
１５  冷却水（海水）
１６  微細気泡群
１７  フィルター
２０  オゾン発生装置
２１  仕切壁
２２  ポンプ室
２３  オゾン室
２４  エアーポンプ
２６  紫外線ランプ
【図１】
2004332235.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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