(57)【要約】【課題】散気膜のエアレーションノズルを用いることなく、酸化反応を促進して、良好な処理が可能な散気管及びこれを備えた海水排煙脱硫装置を提供する。【解決手段】被処理水である希釈使用済海水１０３Ｂ中に微細気泡１６１を発生させる散気管であって、希釈使用済海水１０３Ｂ中に浸漬され、希釈使用済海水１０３Ｂを底部側より取り入れる水導入口１５２を有する散気管本体１５３と、散気管本体１５３の側壁に設けられ、供給空気１５４を旋回させつつ導入する空気導入口１５５と、導入された希釈使用済海水１０３Ｂと旋回空気１５４Ａとが混合された状態で上方外部へ放出する放出口１５６と、前記混合流放出口１５６内に、周囲から所定間隙をもって設けられ、旋回流を分散させる蓋部１５７とを有する。【選択図】図２−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中に微細気泡を発生させる散気管であって、
被処理水中に浸漬され、被処理水を底部側より取り入れる水導入口を有する散気管本体と、
該散気管本体の側壁に設けられ、供給空気を旋回させつつ導入する空気導入口と、
導入された被処理水と旋回空気とが混合された状態で上方外部へ放出する放出口と、
前記混合流放出口内に、周囲から所定間隙をもって設けられ、旋回流によって該散気管本体の軸中心部に集まった微細気泡群を該散気管本体の側壁へ分散させる蓋部とを有することを特徴とする散気管。
【請求項２】
請求項１において、
前記間隙に気泡破砕網を有することを特徴とする散気管。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記散気管本体内に、気泡破砕手段を有することを特徴とする散気管。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記蓋部の底面側に、円すい形微細気泡分散器を有することを特徴とする散気管。
【請求項５】
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のいずれか一つの散気管を有する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。
【請求項６】
請求項５において、
極微細気泡を発生する極微細気泡発生装置を併設した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）を脱炭酸（曝気）する散気管及びこれを備えた海水排煙脱硫装置に関する。
【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。
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。
【０００６】
本発明は、前記問題に鑑み、散気膜のエアレーションノズルを用いることなく、酸化反応を促進して、良好な処理が可能な散気管及びこれを備えた海水排煙脱硫装置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】
【０００７】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、被処理水中に微細気泡を発生させる散気管であって、被処理水中に浸漬され、被処理水を底部側より取り入れる水導入口を有する散気管本体と、該散気管本体の側壁に設けられ、供給空気を旋回させつつ導入する空気導入口と、導入された被処理水と旋回空気Ａとが混合された状態で上方外部へ放出する放出口と、前記混合流放出口内に、周囲から所定間隙をもって設けられ、旋回流によって該散気管本体の軸中心部に集まった微細気泡群を該散気管本体の側壁へ分散させる蓋部とを有することを特徴とする散気管にある。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記間隙に気泡破砕網を有することを特徴とする散気管にある。
【０００９】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記散気管本体内に、気泡破砕手段を有することを特徴とする散気管にある。
【００１０】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つにおいて、前記蓋部の底面側に、円すい形微細気泡分散器を有することを特徴とする散気管にある。
【００１１】
第５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のいずれか一つの散気管を有する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。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明において、極微細気泡を発生する極微細気泡発生装置を併設したことを特徴とする海水排煙脱硫装置にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、散気管内の旋回空気によって発生する旋回流、および気泡の浮力によって発生するエアリフト効果により、水路（ＳＯＴＳ）内において、被処理水が、旋回流で水平方向に攪拌混合されるとともに、エアリフト効果により鉛直方向に攪拌混合されて、酸化処理が促進されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施例１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、実施例１に係るエアレーション装置の散気管の概略図である。
【図２−２】図２−２は、その平面図である。
【図３−１】図３−１は、図２−１に示す散気管の平面図である。
【図３−２】図３−２は、その断面図である。
【図４】図４は、散気管の他の形態の概略図である。
【図５】図５は、散気管の他の形態の概略図である。
【図６】図６は、散気管の他の形態の概略図である。
【図７】図７は、散気管の他の形態の概略図である。
【図８】図８は、散気管の他の形態の概略図である。
【図９】図９は、実施例２に係る海水排煙脱硫装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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１】
【００１６】
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。
【００１７】
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、エアレーション装置を構成する散気管１５０から発生させた微細気泡１６１より、酸化処理して水質回復させた後、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は海水を上方に噴出させる液柱用の噴霧ノズル、１２０Ａはエアレーション装置、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は浄化ガス１０１Ａの排出ライン、Ｌ6は排水１２４の排出ラインである。
【００１８】
図２−１は、実施例１に係るエアレーション装置の散気管の概略図である。図２−２は、その平面図である。図３−１は、図２−１に示す散気管の平面図、図３−２はその断面図である。
これらの図面に示すように、本実施例に係るエアレーション装置１２０を構成する散気管１５０は、被処理水である希釈使用済海水１０３Ｂ中に微細気泡１６１を発生させる散気管であって、希釈使用済海水１０３Ｂ中に浸漬され、希釈使用済海水１０３Ｂを底部側より取り入れる水導入口１５２を有する散気管本体１５３と、散気管本体１５３の側壁に設けられ、供給空気１５４を旋回させつつ導入する空気導入口１５５と、散気管の下部から導入された希釈使用済海水１０３Ｂと旋回空気１５４Ａとが混合された状態で上方外部へ放出する放出口１５６と、前記混合流放出口１５６内に、周囲から所定間隙をもって設けられ、旋回流によって該散気管本体の軸中心部に集まった微細気泡群を該散気管本体の側壁へ分散させる蓋部１５７とを有するものである。
図２中、符号１５５ａは空気導入口の開口部、１５８は散気管本体１５３を支持する支持柱を図示する。
【００１９】
散気管１５０は、図１に示すように、酸化槽１０６の底側に複数設けられており、外部に設けた吐出手段であるブロア１６２から供給される供給空気１５４を空気供給管１６３により各散気管１５０に供給している。
【００２０】
空気供給管１６３から分岐された空気導入口１５５が散気管本体１５３の側壁の接線方向に設けられ、この空気導入口１５５から供給空気１５４を吐出することで、本体内部に旋回流の旋回空気１５４Ａを発生するようにしている。
【００２１】
散気管内に噴出した微細気泡群の浮力によるエアリフト効果により希釈使用済海水１０３Ｂが散気管内部に取り込まれ、また、散気管内への空気噴出による旋回流効果で、散気管の外の希釈使用済海水１０３Ｂは、鉛直方向、および水平方向に攪拌混合されて、希釈使用済海水１０３Ｂの酸化処理が促進されることとなる。図中、符号Ｘは水平方向旋回流、Ｙは鉛直方向旋回流を図示する。
【００２２】
ここで、空気導入口１５５からは、水深圧以上の供給空気１５４を外部のブロア１６２により供給する。この供給された空気に引きずられて、空気量以上の希釈使用済海水１０３Ｂが散気管の内部に水導入口１５２から引き込まれる。
その後、引き込まれた希釈使用済海水１０３Ｂは旋回流により空気と混合されつつ上昇する。
その後、気泡破砕金網１６１を通過することで、気泡は、更に微細化される。
また、上昇した水流は、再度散気管１５０の底部側に循環され、微細気泡の循環流が形成された酸化処理が促進される。
【００２３】
図４乃至図８は、散気管の他の形態の概略図である。
本実施例では、図４に示すように、散気管本体１５３の放出口１５６の内側近傍に支持部１５７ａにより三方から支持される蓋部１５７の上方側に気泡破砕金網１６４を設けるようにしてもよい。
この気泡破砕金網１６４は、上昇して外部に放出する気泡を微細化するようにしている。
【００２４】
すなわち、気泡破砕金網１６１を通過することで、気泡は、更に微細化される。
【００２５】
また、図５に示すように、気泡破砕金網１６４を蓋部１５７の周囲に配設するようにしてもよい。
これにより支持部１５７ａを不要とすると共に、気泡の破砕効果を促進することができる。
【００２６】
また、図６に示すように、気泡破砕金網１６４の代わりにワイヤ１６５等の気泡破砕手段を用いて、蓋部１５７の下方側に斜め縦横に張り巡らせている。なお、ワイヤの代わりに細孔を有する分散板を設置するようにしてもよい。
この複数のワイヤ１６５により蓋部１５７の下方側において、旋回流中の気泡の破砕効果を促進することができる。
また、気泡破砕手段としては、ワイヤ以外に例えば分散板等を用いるようにしてもよい。
【００２７】
また、図７及び図８に示すように、図４及び図５に示す散気管において、蓋部１５７の底面側に、円すい形微細気泡分散器１６６を設置している。この円すい形微細気泡分散器１６６を設置することにより、旋回流によって該散気管本体の軸中心部１６７に集まった微細気泡群を該散気管本体１５３の側壁へ分散し易くするようにしている。
【００２８】
この円すい形微細気泡分散器１６６は、蓋部１５７の底面側に直接設けてもよいが、蓋部１５７と所定間隔を持って設けるようにしてもよい。
【００２９】
また、図示していないが、図６の蓋部１５７においても、円すい形微細気泡分散器を設置するようにしてもよい。
【実施例２】
【００３０】
本発明による実施例２に係るエアレーション装置について、図面を参照して説明する。図９は、実施例２に係るエアレーション装置を備えた海水排煙脱硫装置の概略図である。
本実施例の海水排煙脱硫装置において、図１で示したブロア１６２に加えて極微細気泡発生装置１７０併設し、微細気泡１６１と極微細気泡１７３を同時に水路の希釈使用済海水１０３Ｂに導入するようにしている。
【００３１】
ここで、本発明で極微細気泡１７３とは、その気泡径が１０〜数１０μｍのマイクロバブルや、数１００ｎｍ以下のナノバブルをいう。また、両方の中間の大きさの気泡が混合している状態のものをマイクロナノバブルという。
これらのナノバブル等は、極微細気泡発生装置１７０より発生される。本実施例では、外部に設置した極微細気泡発生装置１７０を用いているが、本発明はこれに限定されず、海水中に浸漬され、極微細気泡発生装置を設けるようにしてもよい。
【００３２】
本実施例によれば、微細気泡１６１と極微細気泡１７３を同時に水路の希釈使用済海水１０３Ｂに供給するので、エアレーションに供給する総空気量の低減、エアレーション水路の縮小化が実現でき、水路の建設コストの低減、運転コストの低減が可能となる。
例えば、従来の散気膜を用いたエアレーション装置（一例として、水路の長さ１５０ｍ、水路の幅２０ｍ、水深４ｍ）に対し、供給する空気量（極微小気泡の空気量と対流用気泡の空気量）が１／２低減すれば、水路の幅と水深を従来と同で、水路の長さは、従来の水路の長さの１／２の７５ｍとなる。また、例えば、建設費が最小となる様に、水路長の変更に加え、水路の幅と水深も変更してもよい。
【００３３】
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適用して、長期間に亙って安定して操業することができる。
【符号の説明】
【００３４】
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
１２０Ａ〜１２０Ｂ  エアレーション装置
１５０  散気管
１５３  散気管本体
１５７  蓋部
１７０  極微細気泡発生装置
１７３  極微細気泡
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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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】
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【図９】
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