(57)【要約】【課題】散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制・回避することができる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、エアレーション装置の運転方法を提供する。【解決手段】被処理水である海水１０３中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置１２０であって、空気１２２をブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより供給する空気供給ラインＬ5と、前記空気供給ラインＬ5に介装され、供給する空気を５０℃以下に冷却する冷却器１３１と、前記冷却された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を具備する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記空気供給配管に介装され、供給する空気を５０℃以下に冷却する冷却手段と、
前記冷却された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を具備することを特徴とするエアレーション装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記冷却手段の冷却媒体が海水であることを特徴とするエアレーション装置。
【請求項３】
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、
前記空気供給配管に介装され、供給する空気を第１の冷却温度以下まで冷却する冷却器と、
海水中に浸漬され、海水により第２の冷却温度以下まで冷却空気を更に冷却する海水冷却器とを具備することを特徴とするエアレーション装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記供給する空気に水分を付与する水分付与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５】
請求項１又は２のエアレーション装置を用い、
吐出手段により供給された空気を４０℃以下に冷却し、エアレーションノズルに冷却空気を供給することを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
【請求項６】
請求項３のエアレーション装置を用い、
吐出手段により供給された空気を冷却手段により５０℃以下に冷却し、その後海水冷却手段により空気を４０℃以下に冷却し、エアレーションノズルに冷却空気を供給することを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記吐出手段に導入する空気の大気状態に応じて、吐出手段の圧力及び冷却温度を制御して、空気を所定温度以下まで冷却し、冷却空気の相対湿度を１００％以上にすることを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか一つにおいて、
前記供給する空気に水分付与手段から水分を付与することを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
【請求項９】
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４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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚き、原油焚き及び重油焚き等の発電プラントに適用される排煙脱硫装置の排水処理に係り、特に、海水法を用いて脱硫する排煙脱硫装置の排水（使用済海水）をエアレーションにより脱炭酸（曝気）する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、エアレーション装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭や原油等を燃料とする発電プラントにおいて、ボイラから排出される燃焼排気ガス（以下、「ガス」と呼ぶ）は、該排ガス中に含まれている二酸化硫黄（ＳＯ2）等の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去してから大気に放出される。このような脱硫処理を施す排煙脱硫装置の脱硫方式としては、石灰石石膏法、スプレードライヤー法及び海水法等が知られている。
【０００３】
このうち、海水法を採用した排煙脱硫装置（以下、「海水排煙脱硫装置」と呼ぶ）は、吸収剤として海水を使用する脱硫方式である。この方式では、たとえば略円筒のような筒形状を縦置きにした脱硫塔（吸収塔）の内部に海水及びボイラ排ガスを供給することにより、海水を吸収液として湿式ベースの気液接触を生じさせて硫黄酸化物を除去している。
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０５５７７９号公報
【特許文献２】特開２００９−０２８５７０号公報
【特許文献３】特開２００９−０２８５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エアレーション装置で用いるエアレーションノズルは、基材の周囲を覆うゴム製等の散気膜に小さなスリットが多数設けられたものである。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は、供給される空気の圧力により、スリットから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。従来、ゴム製の散気膜の場合、スリットの長さは、１〜３ｍｍ程度である。
【０００６】
このようなエアレーションノズルを用いて、海水中でエアレーションを連続して行うと、散気膜のスリット壁面やスリット開口近傍に、海水中の硫酸カルシウム等の析出物が析出し、スリットの間隙が狭くなったり、スリットを塞いだりする結果、散気膜の圧力損失を増大させ、散気装置に空気を供給するブロワ、コンプレッサ等の吐出手段の吐出圧高が発生し、ブロワ、コンプレッサ等に負荷がかかるという、問題がある。
【０００７】
析出物の発生は、散気膜の外側に位置する海水が、スリットから散気膜の内側へ浸み込み、常時スリットを通過する空気に、長時間に亙って触れて乾燥（海水の濃縮）が促進され、析出に至っている、と推定される。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制・回避することができる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、エアレーション装置の運転方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、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、前記空気供給配管に介装され、供給する空気を５０℃以下に冷却する冷却手段と、前記冷却された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を具備することを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記冷却手段の冷却媒体が海水であることを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１１】
第３の発明は、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、前記空気供給配管に介装され、供給する空気を第１の冷却温度以下まで冷却する冷却器と、海水中に浸漬され、海水により第２の冷却温度以下まで冷却空気を更に冷却する海水冷却器とを具備することを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記供給する空気に水分を付与する水分付与手段を有することを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１３】
第５の発明は、第１又は２のエアレーション装置を用い、吐出手段により供給された空気を４０℃以下に冷却し、エアレーションノズルに冷却空気を供給することを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。
【００１４】
第６の発明は、第３のエアレーション装置を用い、吐出手段により供給された空気を冷却手段により５０℃以下に冷却し、その後海水冷却手段により空気を４０℃以下に冷却し、エアレーションノズルに冷却空気を供給することを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。
【００１５】
第７の発明は、第５又は６の発明において、前記吐出手段に導入する空気の大気状態に応じて、吐出手段の圧力及び冷却温度を制御して、空気を所定温度以下まで冷却し、冷却空気の相対湿度を１００％以上にすることを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。
【００１６】
第８の発明は、第５乃至７のいずれか一つの発明において、前記供給する空気に水分付与手段から水分を付与することを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。
【００１７】
第９の発明は、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第１乃至４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にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、エアレーション装置の散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制・回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本実施例に係る海水排煙脱硫装置の概略図である。
【図２−１】図２−１は、エアレーションノズルの平面図である。
【図２−２】図２−２は、エアレーションノズルの正面図である。
【図３】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４】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５】図５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６】図６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７】図７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８−１】図８−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和度の低い湿り空気）の流出と海水の浸入、及び濃縮海水の状況を示す図である。
【図８−２】図８−２は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水及び析出物の状況を示す図である。
【図８−３】図８−３は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水及び析出物（析出物が成長した場合）の状況を示す図である。
【図８−４】図８−４は、空気（相対湿度１００％以上）の流出と海水の浸入状況を示す図である。
【図９】図９は、空気供給管に相対湿度１００％の冷却空気を間欠的に供給する場合の、エアレーションノズルのスリットに浸み込んだ海水の塩分濃度の変化とエアレーション装置の運転状況を示す図である。
【図１０−１】図１０−１は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３０℃）、相対湿度（５５％）の場合に、ブロアから供給した空気を冷却器で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図１０−２】図１０−２は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３０℃）、相対湿度（６５％）の場合に、ブロアから供給した空気を冷却器で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図１０−３】図１０−３は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３０℃）、相対湿度（７５％）の場合に、ブロアから供給した空気を冷却器で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図１１−１】図１１−１は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３５℃）、相対湿度（５５％）の場合に、ブロアから供給した空気を冷却器で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図１１−２】図１１−２は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３５℃）、相対湿度（６５％）の場合に、ブロアから供給した空気を冷却器で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図１１−３】図１１−３は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３５℃）、相対湿度（７５％）の場合に、ブロアから供給した空気を冷却器で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図１２−１】図１２−１は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（４０℃）、相対湿度（５５％）の場合に、ブロアから供給した空気を冷却器で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図１２−２】図１２−２は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（４０℃）、相対湿度（６５％）の場合に、ブロアから供給した空気を冷却器で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図１２−３】図１２−３は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（４０℃）、相対湿度（７５％）の場合に、ブロアから供給した空気を冷却器で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、空気温度と水蒸気分圧との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２１】
本発明による実施例に係るエアレーション装置及び海水排煙脱硫装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る海水排煙脱硫装置の概略図である。
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。
【００２２】
海水排煙脱硫装置１００では、排煙脱硫吸収塔１０２において海水供給ラインＬ1を介して供給される海水１０３の内の一部の吸収用の海水１０３を排ガス１０１と気液接触させて、排ガス１０１中のＳＯ2を海水１０３に吸収させる。そして、排煙脱硫吸収塔１０２で硫黄分を吸収した使用済海水１０３Ａを、排煙脱硫吸収塔１０２の下部に設けられている希釈混合槽１０５に供給される希釈用の海水１０３と混合させる。そして、希釈用の海水１０３と混合希釈された希釈使用済海水１０３Ｂは、希釈混合槽１０５の下流側に設けられている酸化槽１０６に送給され、酸化用空気ブロア１２１より供給された空気１２２をエアレーションノズル１２３により供給し、水質回復させた後、排水１２４として海へ放流するようにしている。
図１中、符号１０２ａは海水１０３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、Ｌ6は浄化ガス１０１Ａの排出ライン、Ｌ7は排水１２４の排出ラインである。
【００２３】
このエアレーションノズル１２３の構成を図２−１、図２−２及び図３を参照して説明する。
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。
【００２４】
図２−１、図２−２に示すように、エアレーションノズル１２３は、空気供給ラインＬ5から分岐した複数（本実施例では８本）の枝管（図示せず）に設けられたヘッダ１５に対して、フランジ１６を介して取り付けられている。なお、希釈使用済海水１０３Ｂ中に設置される枝管及びヘッダ１５には、耐食性を考慮して樹脂製パイプ等が使用されている。
【００２５】
エアレーションノズル１２３は、たとえば図３に示すように、希釈使用済海水１０３Ｂに対する耐食性を考慮して樹脂製とした略円筒形状の支持体２０を用い、この支持体２０の外周を覆うようにして多数のスリット１２が形成されたゴム製の散気膜１１を被せた後、左右両端部をワイヤやバンド等の締結部材２２により固定した構成とされる。
【００２６】
また、上述したスリット１２は、圧力を受けない通常の状態においては閉じている。なお、海水排煙脱硫装置１００においては、常時空気１２２を供給しているので、常にスリット１２は開放状態である。
【００２７】
ここで、支持体２０の一端２０ａは、ヘッダ１５に取り付けた状態で空気１２２の導入を可能とすると共に、その他端２０ｂは、海水１０３が導入可能に開口されている。
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２０の外周面との間に、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。
【００２８】
このように構成されたエアレーションノズル１２３において、ヘッダ１５から空気導入口２０ｃを通って流入する空気１２２は、空気出口２０ｅ、２０ｆを通って加圧空間１１ａへ流出することにより、最初はスリット１２が閉じているため加圧空間１１ａ内に溜まって内圧を上昇させる。内圧が上昇された結果、散気膜１１は加圧空間１１ａ内の圧力上昇を受けて膨張し、散気膜１１に形成されているスリット１２が開くことによって空気１２２の微細気泡を希釈使用済海水１０３Ｂ中に流出させる。
【００２９】
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５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ラインＬ5と、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とを具備するものである。なお、酸化槽１０６に流入される希釈使用済海水１０３Ｂは図示を省略している。
また、空気供給ラインＬ5には、冷却器１３１及びフィルタ１３２が各々設けられている。これにより、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより圧縮された空気１２２は冷却され、次いで濾過されている。冷却・濾過された空気１２２は、枝管Ｌ5A〜5H及びヘッダ１５を介して空気供給を受ける全てのエアレーションノズル１２３で供給され、微細気泡が発生する。
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、図示しないが、冷却器１３１及びフィルタ１３２は各々２基設けており、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。
【００３０】
本実施例に係る冷却器１３１では、海水１０３を用いて、供給する空気１２２の冷却を行うようにしている。この冷却の冷却温度は５０℃以下、より好ましくは４０℃以下とするのが良い。
【００３１】
供給する空気を冷却手段１３１で冷却する際には、以下の諸条件を加味することで、相対湿度が１００％を超える冷却空気を供給するようにしている。
具体的には、吐出手段であるブロア１２１に導入する空気の大気状態、及びブロアの出口圧力と出口温度に応じて、冷却器の冷却温度を制御して、空気を所定温度以下まで冷却し、冷却空気の相対湿度を１００％以上としている。
【００３２】
この際、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄに供給する大気条件（空気の温度、相対湿度、及び気圧）が先ず重要となる。次いで、ブロアの昇圧条件と昇温条件が重要となる。この際ブロアは、いわゆる「ルーツブロア」と称されるもので、昇圧昇温過程で発生するドレンの除去装置が付いていない形式のものである。
【００３３】
図１０−１〜図１０−３、図１１−１〜図１１−３、図１２−１〜図１２−３は、ブロア入口の大気条件をパラメタ（気圧を標準大気圧とし、気温と相対湿度をパラメタとしている）とした場合の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係の一例を示す図である。
【００３４】
図１０−１は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３０℃）、相対湿度（５５％）の場合に、ブロアから供給した空気１２２を冷却器１３１で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図で、冷却器の出口圧力をパラメタとしている。冷却器出口の圧力を０．４ｂａｒＧ、０．５ｂａｒＧ、０．６ｂａｒＧと設定している（以下同様）。
【００３５】
図１０−２は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３０℃）、相対湿度（６５％）の場合に、ブロアから供給した空気１２２を冷却器１３１で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図で、冷却器の出口圧力をパラメタとしている。
【００３６】
図１０−３は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３０℃）、相対湿度（７５％）の場合に、ブロアから供給した空気１２２を冷却器１３１で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図で、冷却器の出口圧力をパラメタとしている。
【００３７】
図１０−１の供給する空気１２２の相対湿度が５５％の場合には、冷却空気の相対湿度が１００％となるのは、２８℃以下であり、図１０−２の供給する空気１２２の相対湿度が６５％の場合には、冷却空気の相対湿度が１００％となるのは、３１℃以下であり、図１０−３の供給する空気１２２の相対湿度が８０％の場合には、冷却空気の相対湿度が１００％となるのは、３４℃以下となる。
【００３８】
このように、ブロア入口の大気相対湿度が５５％、６５％、７５％と上昇するにつれて、冷却器１３１での冷却度を少なくして、供給空気の相対湿度を１００％とすることができる。
【００３９】
同様に、図１１−１は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３５℃）、相対湿度（５５％）の場合に、ブロアから供給した空気１２２を冷却器１３１で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図で、冷却器の出口圧力をパラメタとしている。
【００４０】
図１１−２は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３５℃）、相対湿度（６５％）の場合に、ブロアから供給した空気１２２を冷却器１３１で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図で、冷却器の出口圧力をパラメタとしている。
【００４１】
図１１−３は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（３５℃）、相対湿度（７５％）の場合に、ブロアから供給した空気１２２を冷却器１３１で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図で、冷却器の出口圧力をパラメタとしている。
【００４２】
図１１−１の供給する空気１２２の相対湿度が５５％の場合には、冷却空気の相対湿度が１００％となるのは、３３℃以下であり、図１１−２の供給する空気１２２の相対湿度が６５％の場合には、冷却空気の相対湿度が１００％となるのは、３６℃以下であり、図１１−３の供給する空気１２２の相対湿度が７５％の場合には、冷却空気の相対湿度が１００％となるのは、３９℃以下となる。
【００４３】
同様に、図１２−１は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（４０℃）、相対湿度（５５％）の場合に、ブロアから供給した空気１２２を冷却器１３１で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図で、冷却器の出口圧力をパラメタとしている。
【００４４】
図１２−２は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（４０℃）、相対湿度（６５％）の場合に、ブロアから供給した空気１２２を冷却器１３１で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図で、冷却器の出口圧力をパラメタとしている。
【００４５】
図１２−３は、ブロア入口大気条件が気圧（大気圧）、気温（４０℃）、相対湿度（７５％）の場合に、ブロアから供給した空気１２２を冷却器１３１で冷却させた際の冷却器出口における空気の温度と相対湿度との関係を示す図で、冷却器の出口圧力をパラメタとしている。
【００４６】
図１２−１の供給する空気１２２の相対湿度が５５％の場合には、冷却空気の相対湿度が１００％となるのは、３８℃以下であり、図１１−２の供給する空気１２２の相対湿度が６５％の場合には、冷却空気の相対湿度が１００％となるのは、４１℃以下であり、図１２−３の供給する空気１２２の相対湿度が７５％の場合には、冷却空気の相対湿度が１００％となるのは、４４℃以下でとなる。
【００４７】
ブロアに供給する空気は大気条件により春秋の場合と、夏場と冬場との場合では大きく変化するので、エアレーション装置を運転する際に、供給する空気１２２を冷却器１３１で冷却する際に、大気条件を計測し、相対湿度が１００％を超える冷却空気１２２Ａを供給することができるように予め求めた図１０−１〜図１２−３のような関係図より、冷却温度を制御する。
【００４８】
図１３は、空気温度と水蒸気分圧との関係図を示す図である。
図１３中、実線は水蒸気の飽和蒸気圧曲線を示す。実線よりも上側領域は液相状態であり、下側領域は気相状態である。
図１３では、ブロア入口における導入空気の状態として、気圧（標準大気圧）、気温（３５℃）、相対湿度（６５％）の場合（図中※）に、冷却器１３１の出口状態として、圧力（０．６ｂａｒＧ）の際、冷却器１３１出口での空気の温度を５５℃、４５℃、３５℃と変化させた場合のそれぞれの相状態と相対湿度を示す。
【００４９】
図１３に示すように、冷却空気１２２Ａを例えば温度が５５℃に冷却する場合には相対湿度３７％であり、未飽和の状態である。これをさらに例えば４５℃まで冷却すると、相対湿度が６１％に上昇する。
また、この冷却空気の冷却を、例えば３５℃まで冷却すると、相対湿度は１０３％と過飽和の状態となる。
【００５０】
後述するように、冷却空気１２２Ａの相対湿度を７０％以上とすることで、エアレーションノズル１２３のスリット１２での析出物の付着が抑制される。
よって、例えば、図１３に示すような条件［気圧（大気圧）、気温（３５℃）、相対湿度（６５％）］の場合（図中※）、冷却器１３１の出口状態として、圧力（０．６ｂａｒＧ）とする場合には、冷却器１３１での冷却温度を３５℃とすることで、相対湿度は１０３％と過飽和の状態なり、析出物の析出の抑制が可能となり、スリット１２の詰まりが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止することができる。
【００５１】
供給される空気の水分量は気象条件により変動するので、必要に応じて図５に示すエアレーション装置１２０Ｂのように、真水タンク１４０から真水１４１を供給して、水分を補うようにしてもよい。
なお、真水１４１の代わりに、海水や水蒸気を供給するようにしてもよい。
【００５２】
冷却媒体の海水１０３は、独立して海水をくみ上げてもよいが、図１に示す排煙脱硫吸収塔１０２に供給する海水１０３の一部を用いるようにしてもよい。
【００５３】
図６は、本実施例の他のエアレーション装置１２０Ｃの概略図である。
図６に示すエアレーション装置１２０Ｃは、図４に示すエアレーション装置１２０Ａにおいて、供給する空気１２２を第１の冷却温度以下まで冷却する冷却器１３１と、海水１０３中に浸漬され、該海水１０３により第２の冷却温度以下まで冷却空気１２２Ａを更に冷却する海水冷却器１３３とを具備している。
【００５４】
そして、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより供給された空気１２２を先ず第１の冷却温度（例えば５０℃）以下まで冷却器１３１にて冷却する。この場合、相対湿度は７０％〜８０％程度となる。
次いで、海水１０３中に浸漬された海水冷却器１３３により、冷却空気１２２Ａをさらに第２の冷却温度（例えば４０℃）以下まで冷却することで、相対湿度が約１００％以下としている。この結果、析出物の析出の抑制が可能となり、スリット詰まりが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止することができる。
【００５５】
水分付与手段は、空気に真水、海水、水蒸気を供給する以外に、ブロア入口近傍に水分を供給することで、付与するようにしてもよい。
【００５６】
図７は、本実施例の他のエアレーション装置１２０Ｄの概略図である。
図７のエアレーション装置１２０Ｄでは、吐出手段であるブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの空気導入口近傍に水分１４３を供給する吸気スプレーノズル（図示せず）を設けている。この場合、水分１４３を吸気に添加し（水分は、ブロア本体に入る前に蒸発するようにする。）、ブロア出口側の冷却器１３１での冷却量を調整し、エアレーションノズル１２３のスリットを通過する空気を飽和湿り空気とする。
【００５７】
すなわち、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより加圧圧縮された空気１２２は、その温度が例えば１００℃程度の高温となるが、この際、水分１４３を余分に供給することで供給される空気１２２は水分リッチの状態となる。その後、冷却器１３１により空気の温度を低下させると（例えば４０℃）、空気１２２中の水分量には変化がないので、冷却された空気１２２の水分の飽和度（相対湿度）が増加することとなる。結果として、エアレーションノズル１２３のスリット１２での空気は相対湿度が１００％となり、吸気に添加する水の量を更に増やすと、水ミストを含む飽和湿り空気となり、気液二相の状態となる。
【００５８】
また、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの入口側において、ブロアが吸込む大気の相対湿度が１００％であっても、圧縮・冷却された結果、エアレーションノズル１２３のスリット１２での空気の相対湿度が１００％とならない場合もある。このような場合には、不足した水分１４３をブロア入口で補給すると、水分１４３が蒸発せずブロア内部に浸入するため、好ましくない。この場合は、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの出口側、あるいは冷却器１３１の後流側において、真水や海水等の水分を供給するようにすればよい。
【００５９】
ここで、スリット１２に析出物が析出するメカニズムを図８−１〜図８−３を用いて説明する。
図８−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和度の低い湿り空気）の流出と海水の浸入、及び濃縮海水の状況を示す図である。図８−２は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水及び析出物の状況を示す図である。図８−３は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水及び析出物（析出物が成長した場合）の状況を示す図である。図８−４は、空気（相対湿度１００％以上）の流出と海水の浸入状況を示す図である。
ここで、本発明において、スリット１２とは、エアレーションノズル１２３の散気膜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。
【００６０】
図８−１は、空気１２２の相対湿度（飽和度）が低い（例えば５０〜７０％）の場合であり、海水１０３の塩分濃縮が徐々に増加し、濃縮海水１０３ａが形成される状況を示している。但し、海水の濃縮が始まっても海水の塩分濃度が概ね１４％以下では、硫酸カルシウム等の析出はない。
【００６１】
図８−２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１２２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。
【００６２】
これに対し、図８−３は、濃縮海水１０３ａの濃縮が進行すると、析出物１０３ｂによる閉塞（プラッギング）状態となり、圧力損失が大きくなる状態である。なお、このような状態でも空気１２２の通路は残っているものの吐出手段にはかなりの負荷がかかるものとなる。
【００６３】
よって、このような状態とならないように、図８−４に示すように、ブロアから供給される空気１２２を所定温度（例えば５０℃）以下まで冷却することで、冷却空気１２２Ａの相対湿度を１００％近傍まで引き上げるようにしている。これにより、スリットでの析出物１０３ｂの発生を抑制・回避できるので、長期間に亙って安定した運転が可能となる。
【００６４】
図９は、空気を一時的に冷却した場合の時間の経過と散気膜の圧力損失の変動の関係を示すグラフである。
図９に示すように、相対湿度が１００％程度の空気を一時的に供給する場合は、一時的に冷却器１３１の冷却能力を向上させることになる。冷却温度は、５０℃以下、より好ましくは４０℃以下とする。相対湿度１００％の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、メンブレンスリットに析出した硫酸カルシウム等の海水塩を定期的、間欠的に除去する運転が可能となる。
【００６５】
この冷却の態様は、気象条件及び析出物の析出の状態に対応して適宜変更すればよく、大きく二つの態様がある。
【００６６】
１）  第１の態様では、先ず、供給する空気１２２Ａを５０℃以下の所定の温度に冷却して、相対湿度を１００％以上とすることで、常に水蒸気で飽和した湿り空気を散気膜に導入する。これにより、硫酸カルシウム等の析出がない操業が可能となる。
２）  第２の態様では、通常における空気１２２の冷却を５０〜６０℃程度とし、散気膜に供給する空気の圧損が上昇傾向となった際に、供給する空気１２２Ａを５０℃以下の所定の温度に冷却して、相対湿度を１００％以上とすることで、湿り空気を散気膜に導入し、定期的、間欠的に、メンブレンスリットに析出した硫酸カルシウム等の海水塩の析出を除去する操業が可能となる。
【００６７】
本実施例によれば、海水にエアレーションを行うエアレーション装置において、散気孔（メンブレンスリット）での海水成分や汚泥等の汚れ成分の析出によるプラッギングを防止できることとなるので、エアレーション装置の圧損上昇を防止でき、長期間に亙って安定して操業することができる。
【００６８】
また、メンブレンスリットに析出する硫酸カルシウム等の海水塩の潮解性が顕著な場合には、冷却器出口での空気の相対湿度を１００％以上にせずとも、概ね８０％以上の未飽和の湿り空気となる様に、冷却器を作動（連続作動もしくは間欠作動）させることで、海水塩の析出抑制、除去が可能となる。
【００６９】
以上、本実施例では被処理水として海水を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば汚染処理における汚染水にエアレーションを行うエアレーション装置において、散気孔（メンブレンスリット）での汚泥成分の析出によるプラッギングを防止でき、長期間に亙って安定して操業することができる。
【００７０】
以上、本実施例ではエアレーション装置として、チューブ型のエアレーションノズルを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばディスク型や平板型のエアレーション装置や、セラミックス、金属（例えばステンレス製）の散気装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１１  散気膜
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  使用済海水
１０３Ｂ  希釈使用済海水
１０５  希釈混合槽
１０６  酸化槽
１２０、１２０Ａ〜１２０Ｄ  エアレーション装置
１２３  エアレーションノズル
１３１  冷却器
１３２  フィルタ
１３３  海水冷却器
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図８−４】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１０−３】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１１−３】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１２−３】
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【図１３】
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