(57)【要約】雪および氷を融かして浄化するためのプラントであって、雪および氷を融かすために水源のエンタルピーを使用する融解手段と、融かされた雪および氷を含む水相から汚染物質を取り除く浄化手段と、を備えている点が他と異なる、プラント。本発明によるプラントを用いて、雪および氷を融かして浄化する方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雪および氷を融かして浄化するためのプラントであって、
雪および氷を融かすために水源のエンタルピーを使用する融解手段と、
融かされた前記雪および氷を含む水相から汚染物質を取り除く浄化手段と、
を備えていることを特徴とする、プラント。
【請求項２】
前記融解手段は、前記水源が実質的にまたは単に、加熱されない天然の低温水源であるため、燃料の燃焼または電気の消費によって融解するヒータを備えていないことを特徴とする、請求項１に記載のプラント。
【請求項３】
前記プラントは、氷を粉砕する手段を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のプラント。
【請求項４】
前記氷を粉砕する手段の上流に、汚染された前記雪および氷から大きめの物体を選別する手段が配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のプラント。
【請求項５】
前記プラントは、前記融解手段の上流またはその中に、汚染された前記雪および氷に温水を供給する手段を備えていることを特徴とする、先行する請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラントを用いて雪および氷を融かして浄化する方法であって、
汚染された雪および氷を前記プラントに供給する工程と、
水源のエンタルピーを用いて雪および氷を融かす工程と、
融かされた前記雪および氷を含む水相を浄化する工程と、を含む、方法。
【請求項７】
前記溶かす工程は、融解のために燃料を燃焼させたり電気を使用したりすることなく、かつ地熱のための井戸を掘ることなく行われることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農村部の道路沿いなどの汚染された雪および氷に関し、どうしたら汚染された雪および氷を環境によりやさしい方法で処理できるかに関する。詳細には、本発明は、雪および氷の融解および清浄化のためのプラントのほか、このプラントを使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの場所、特に雪の降る人口密度の高い地域、例えば、冬の降雪量が著しい気候帯にある主要都市などでは、雪が降ってしばらくすると、雪はひどく汚染される。典型的な例は、ノルウェーの首都オスロである。ここには、都市交通があるので、雪が急速に著しく汚染されてしまう。このような汚染された雪をオスロフィヨルドに捨てるのが慣習であり、特にオスロ港の内部では、汚染がはっきりと見える。そのほかにも、雪は、個人のゴミ廃棄場に捨てられるが、このようなゴミ廃棄場は、残念なことに大事な河川系に近接していることがよくあり、河川の重大な汚染をもたらす。１つの問題は、汚染された雪をどこに収容するかであるが、より深刻な問題は、フィヨルド、河川、およびゴミ廃棄場に近接した土地の汚染をいかに回避するかである。Ｓｎｏｗ  Ｄｒａｇｏｎと呼ばれるプラントなどの市販の融雪システムが存在する。しかしながら、このようなシステムに浄化機能が統合されたものは、殆どまたはまったく存在せず、せいぜい重くて大きい粒子を保持する程度である。当然、雪は軽くてふわふわし、燃料消費量が多いため、処理能力が限られている。現在のところ、オスロ市の道路に積もった殆どの雪は、収集されて、繁華街から一定距離離れた施設にトラックで運ばれる。大雪の最中や後で、大型のディーゼルトラックが、空荷になるまで長時間に亘ってアイドリング状態で待ち、その後、新たに汚染された雪および氷を積むために市内に戻る。ディーゼル車の排気ガスおよび他の汚染物質は相当なものであり、積もった雪の定期的な掃除が行われないため、すべての汚染物質が、地中に溜まり、時間が経つと河川または地下水貯留部に流れ込み、時には空気中に漏れることもある。また、集積された雪は、通常は、かなりの量のゴミを含んでおり、夏季にゴミ廃棄場の雪が融けるとゴミが顕わになる。純粋と思われる雪、すなわち降雪後最大でも１日か２日しか経っていない雪でさえ、ひどく汚染されているため、近隣の河川は「非常に著しく汚染されている」と分類することができることがわかっている。オスロ市内では、現在、２日以上経過したすべての雪を収集して堆積しなければならないということが求められているが、ゴミ廃棄場は、上記したように自己浄化機能を備えていないし、輸送にはかなりの汚染が伴う。加えて、雪は、２日未満であり、混ざり物がないと分類されても、著しく汚染されていることもあり得る。上記の問題を完全または部分的に解決する、すなわち汚染された雪から汚染物質を減少させるプラントおよび方法、ならびにその処理についての要望が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、雪および氷を融かすために水源のエンタルピーを使用する融解手段と、融かされた雪および氷を含む水相から汚染物質を取り除くための浄化手段と、を備えている点が他と異なる、雪および氷を融かして浄化するプラントを提供することによって上記の要望に応える。
【０００４】
本発明によると、浄化されるのは雪および／または氷自体ではなく、融けた雪および氷を含む水相である。この融解は、燃料を燃焼させて水源からの水を加熱することなく行われ、温水を得るために燃料を燃焼させることなく入手可能な任意の温水、例えば、ポンプで汲み上げる冷却水などによって支援を受けることが可能である。この水源は、好ましくは地表水源、好ましくは低温貯水源である。低温貯水源、例えば、約２５ｍまたはそれ以上の深さの海などから、数℃、例えば、３℃のエンタルピーが冬でも利用可能であるが、利用可能なエンタルピーが低ければ低いほど、雪および氷を融かすのに十分なエンタルピーを供給するためにはより多くの水を使用しなければならない。地下からの温水を使用して雪および氷を融かすことができることが以前から知られているが、得られる水相の浄化とは組み合わせられていないし、大都市からの汚染された雪の浄化に必要とされる規模ではないし、上記の温水を得るために高価な井戸や多量の天然の地熱を利用していないわけでもない。
【０００５】
「水相からの汚染物質の除去」とは、水相中に溶解した汚染物質および非溶解汚染物質、例えば、微粒子および粒子に結合した汚染物質などをできるだけ、すなわち実施可能な限り多く除去することを意味する。「水源」とは、例えば、海またはフィヨルド、例えば、オスロフィヨルド、大きな湖または川、あるいは大きな問題を引き起こすことなく一定のエンタルピーまたは熱エネルギーを取り出すことができる十分に大きな別の主要水源を意味する。
【０００６】
本発明はまた、汚染された雪および氷をプラントに供給すること、水源のエンタルピーを用いて雪および氷を融かすこと、および融かされた雪および氷を含む水相を浄化することを含む点が他と異なる、本発明のプラントを使用して雪および氷を融かして浄化する方法も提供する。
【０００７】
収集された汚染された雪、特に古い雪は、経験によると一定の氷とゴミも含んでいる。プラントは、入口で格子、ドラム、または類似物などを使用してゴミを分離する、粗ろ過となる手段を備えることが好ましい。プラントは、格子またはドラムを振動させることができる手段のほか、大きめの氷の塊がより容易に融けて格子またはドラムを詰まらせず、大きな物体を容易に選別できるように比較的温かい水を注入する手段を備えることが好ましい。
【０００８】
この設備は、氷を砕く１つ以上の工程を有するのが好ましく、この工程は、融解のためのエネルギーが減少するように表面積を大きくさせるのに好ましい。プラントは、粗粉砕手段および細粉砕手段を備えるのが好ましく、それぞれの手段は、必要に応じて運転される。粉砕手段は、パレットアーム、チェーン、および塊を砕いて徐々に小さいサイズにする他の装置を備えた回転シャフトとして設計できることが好ましい。プラントの負荷または利用が種々に異なり、高い最大出力が必要であるため、一般の電源に依存することは一般に不便である。このため、最も実用的な解決策は、必要な電力を発生する発電機を有することである。発電機から得られる冷却水については、導入される汚染された雪の初期の融解のためにこの雪に添加できることが好ましい。しかしながら、十分な温水を得るためには、任意の発電機からの冷却水に加えて、別個の石油／ガスバーナーまたは他の装置が必要な場合もある。好都合なことに、手段が、氷塊の詰まりを防止するために温水が必要とされている場所に温水を案内することができる。プラントは、導入された雪および氷と温水または加えられた水との撹拌が実施される撹拌室または同等物の形態の便利な融解手段を備えることが好ましい。撹拌室は、水源に対して遮断されるか、または雪および氷を融かすために水源から多量または少量の水を取水する。例えば、発電機からの冷却水の形態をとる温水の各導入を除けば、融解設備を、水源に対して完全に遮断することができる、すなわち熱エネルギーまたはエンタルピーが得られる水源が、閉じた系内で熱交換される。開いた系を有すれば、水源からの水も撹拌室に供給され、撹拌室が融解設備となり、便利となるであろう。プラントはまた、様々な量の多様な汚染物質を含有する融かされたばかりの水から微粒子、油、および他の種類の汚染物質を取り除くように配置された、例えば、出口室の形態の浄化手段も備えている。浄化手段は、様々な種類、例えば、吸収トレーンなどの吸収装置の形態の収集手段などとすることができ、浄化手段は、沈殿装置、例えば、沈降タンク、板分離器、層状もしくはドラム分離器、または他の既知の浄化装置などとすることができる。他の装置は、化学的および物理的ろ過、例えば、フィルタまたはサンドフィルタ、例えば、水中に放出された重金属を典型で６０％取り除く石灰質砂、または貝殻砂、ケイ砂、もしくはからん石砂を含むか、または使用することができる。浄化手段として、小型でエネルギー消費の低い浄化器具、例えば、層状およびドラム分離器、ならびに石灰質砂およびかんらん石砂フィルタが、広範囲に使用されることが好ましい。プラントは、雪および氷が頻繁に汚染される繁華街の中またはその近くの船、例えば、艀などに設置することができる。あるいは、プラントは、陸上に設置することもできる。プラントはまた、内陸都市の近くまたは内部などの主要河川または大きな湖にも適用可能である。
【０００９】
都市の内部または近くにある艀上のモジュラープラントは、輸送経路が短いことと、このプラントが、冬季の短い期間であるが非常に集中している期間の運転であり得るため、プラントモジュールの一部を夏季には陸上で保管することができ、艀は、夏季には、例えば、港内の汚染された海底の清浄化などの他の目的に適した他のモジュールを追加して使用できることから、特に有利であると考えられる。本発明の一実施形態では、浄化手段は、通常の下水および地表水処理プラントである。例えば、このプラントは、融解用のモジュールが設置された艀に設置され、その一方で融かされた雪および氷を含む水のすべてまたは一部が、近接した既存の水処理プラントに案内される。本発明の一実施形態は、結果として可能なかぎり最短となる輸送距離で雪を廃棄できる地区のまたはその近くの岸壁に組み入れられ、さらには岸壁地区が以前のように使用され得るようなプラントを有する。本発明によるプラントはまた、そもそも水源からの水が汚染されていても、特に、水源からの水の殆どが浄化手段で混合されてこの浄化手段に通されるのであれば、水源からの水も清浄化する。本発明によるプラントおよび方法は、各種組み合わせの中で本明細書に記載するすべての特徴を任意選択で含むことができる。各種組み合わせでは、最も好ましい組み合わせをそれぞれの場合に当てなければならない。
【００１０】
本発明によるプラントの一実施形態を図１〜図４に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるプラントの計画図である。
【図２】図１の線ＡＡに沿った、主処理の中心ラインに沿った処理ラインＡＡを示す図である。
【図３】ろ布が、目詰まりを防止して下流のサンドフィルタの寿命を延ばすように出口の周りに配置されているような、図１の層状分離器の出口の特徴を示す図である。
【図４】立体的に斜めから見た図１に例示されているプラントを示す図である。
【図５】本発明のプラントの計画図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面全般は、当業者には一目瞭然であると考える。オスロ市の中心部に設置されたプラントについて計算を行った。交通量の減少のみによる減少、すなわち処理プラントの効果が含まれていない減少は、ＮＯｘが２．６〜２．９トン、ＣＯが１．５トン、ＶＯＣが０．３トン、微粒子が０．１トン、そしてＣＯ２が３４０〜４５０トンであると推定される。プラントが既存の艀で実現されるか、または陸上に設置されると、輸送によるＳＯ２の排出が０．１５トン削減される。
【００１３】
雪および氷を融かすために燃料がまったく燃焼されず、電力がまったく使用されないことを考慮したときの排出物の減少に、融かされた雪とｉｓから除去される排出物を加えると、上述の数字よりも何倍も大きい。電力を必要とする唯１つの必須の機構は、熱交換が開放混合型であるとすると、例えば、４℃の海水を本発明のプラントに投入し、例えば、３．５℃の熱エネルギーを取り出し、海水と融かされた雪および氷の混合物を浄化してから０．５℃で排水するために使用されるポンプまたは流量装置である。
【００１４】
オスロのような都市では、雪および氷の融解は、通常は、氷を含む雪を融解する１時間当たりの推定最大負荷量が５００ｍ３／時間の場合、融解のために３５０ｋＪ／ｋｇを消費するため、２４．３ＭＷのエンタルピーを必要とする。融解のために低温水源の水から３．５℃取り出すには、５８００ｍ３／時間のポンプ吐出量が必要である。２５ｍの深さから海水を汲み上げ、海面に位置するポンプから水を４ｍ揚げるには、約０．０８２ＭＷの電力を使用するポンプが必要である。実施可能な好ましい粉砕および撹拌のための電力を加えると、プラントの総所要電力は、約０．１ＭＷとなる。融解および目詰まり防止のためにポンプの冷却水を使用すると、水の流量条件が低下する。燃料の燃焼または電力の消費によって駆動されるヒータを使用する従来技術は、０．１ＭＷと比較して、２５ＭＷを運転のために必要とする。したがって、従来技術のプラントは、１時間当たりディーゼル２６４０リットル、または１時間当たりプロパン１８８４ｋｇを燃焼させる。ディーゼルで運転される従来技術のプラントは、雪および氷を融かすために、本発明によるプラントが０であるのに対して、１時間当たり７９２０ｋｇのＣＯ２を排出する。加えて、本発明のプラントは、効果的な浄化を提供し、輸送の必要が最小限の場所に設置することができる。
【００１５】
本発明の必須の特徴は、雪および氷自体を効果的に浄化するのが困難であるため、有効な浄化をする前に必要となる融解に要する電力を大幅に低下させるように、融解のための熱交換で実質的に天然の低温水を使用すること、および本明細書の導入部で説明した汚染問題を解決するために浄化手段を備えることである。融解手段は主に、雪および氷を融かすために天然の低温水源と熱交換するエンタルピー室からなる。
【符号の説明】
【００１６】
（図１）
１  粗粉砕器
２  細粉砕器
３  撹拌室(エンタルピー室)
４  サンドフィルター
５  層状分離器またはマイクロフィルター
（図２）
３  撹拌室
５  フィルター
６  処理過程
７  オイルアブソーバ
８  セパレータ
９  シルトベット
１０  排出
（図３）
１１  ろ布
１２  サンドフィルターへの出口
（図４）
１    グリッド
２    細グリッド
４    フィルターサンド
５    層状分離器またはマイクロフィルター
１０  水の出口
（図５）
３    エンタルピー室
４    サンドフィルター
５    層状分離器
１０  出口
１３  クレーン
１４  容器
【図１】
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【図２】
2012515865.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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