JP2014054591A - 浄水設備の運転方法及び発電設備を併設した浄水設備 - Google Patents

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Abstract

【課題】
発電設備を併設した浄水設備において、浄水設備の被処理水(原水)のpH調整剤として発電設備に由来する酸性成分を容易に利用可能とし、経済性をより高めることが可能な浄水設備の運転方法及び発電設備を併設した浄水設備を提供する。
【課題を解決するための手段】
ガスタービンの圧縮機への大気の吸気から燃焼器への圧縮空気の供給までの間に空気を加湿する過程で発生した酸性水又はガスタービン排ガスの湿分を回収して得られた酸性水を、浄水設備の被処理水のpH調整剤として用いる。例えば、ガスタービンの吸気噴霧冷却のドレン水やその濃縮水、高湿分空気利用ガスタービンの増湿装置の循環水をpH調整に用いる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、浄水設備の運転方法及び発電設備を併設した浄水設備にかかり、特にガスタービン発電設備を併設した浄水設備の運転方法及び浄水設備に関する。
浄水場は、河川水などの原水から、土砂などの固形物を除去し、殺菌消毒したのち、配水場に送水する施設である。浄水場では、河川などから取水するポンプ動力、水を撹拌し、沈殿、ろ過させるための動力、配水場に水を送水するための動力、汚泥などの沈殿物を処理するための動力などが必要である。これらの動力を安定して確保する観点から、発電設備を備えた浄水場が着目されている。
浄水場にガスエンジンまたはガスタービンを設置する例として、例えば、特許文献1および特許文献2に開示されたものがある。また、これら特許文献1および特許文献2には、懸濁物を沈殿させるための凝集剤を注入する前に、原水にガスタービンの排ガスを接触させて、原水を酸性側にpH調整することが提案されている。これにより、凝集剤の効果が高まるとともに、従来用いられている硫酸などのpH調整剤が不要になる利点がある。また、ガスタービンの排ガスを原水に接触させることにより、排ガス中の窒素酸化物を原水に取り込むことができ、脱硝のための装置が不要又は小型になる利点がある。
特開2004−66059号公報 特開2005−54650号公報
特許文献1および特許文献2で提案されている方法は、排ガスを浄水場の原水に直接接触させるものである。このため、大量の排ガスを水中に注入するための動力と、排ガスと原水が充分に気液接触するための反応空間が必要となり、経済性を高めることが容易ではない。
本発明の目的は、発電設備を併設した浄水設備において、浄水設備の被処理水(原水)のpH調整剤として発電設備の運転に由来する酸性成分を容易に利用可能とし、経済性をより高めることが可能な浄水設備の運転方法及び発電設備を併設した浄水設備を提供することにある。
本発明は、ガスタービンの圧縮機への大気の吸気から燃焼器への圧縮空気の供給までの間に空気を加湿する過程で発生した酸性水又はガスタービン排ガスの湿分を回収して得られた酸性水を、浄水設備の被処理水(原水)のpH調整剤として用いることを特徴とする。
本発明によれば、浄水設備の被処理水のpH調整剤として発電設備に由来する酸性成分を容易に利用することができ、浄水設備の経済性をより高めることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の一実施例である発電設備を備えた浄水設備を示す概略系統図。 本発明の他の実施例である発電設備を備えた浄水設備を示す概略系統図。 本発明の更に他の実施例である発電設備を備えた浄水設備を示す概略系統図。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明の一実施例である発電設備を併設した発電設備の構成を示す概略系統図である。浄水設備200と発電設備100は、必ずしも同じ敷地内に立地する必要はないが、配管で相互に接続されており、水や排ガスを授受できるように構成されている。また、本実施例では、発電設備100によって発生した電力を、浄水設備200で利用可能に構成されている。
本実施例では、発電設備100として、高湿分空気利用ガスタービン発電システムが用いられている。後で詳述するが、浄水設備に併設する発電設備として高湿分空気利用ガスタービン発電システムを用いることは、浄水設備の経済性を高め、また、高湿分空気利用ガスタービン発電システム自体の経済性も高めることができる特徴的な構成である。
ガスタービン本体は、空気を圧縮して吐出する圧縮機2、圧縮空気と燃料とを混合して燃焼する燃焼器4、燃焼器が生成する燃焼ガスにより駆動されるタービン1が主要な機器である。圧縮機2とタービン1を連結するシャフト5は、図示しない減速機、発電機に接続されており、発電した電力を系統に送電可能となっている。
圧縮機2の吸気ダクト3には、大気93に水94を噴霧して空気を冷却する吸気噴霧冷却装置14が設けられている。
圧縮機2から吐出された圧縮空気が燃焼器4に至る経路には、圧縮により高温となった空気を循環水により冷却して熱を回収する空気冷却器21、空気冷却器21およびエコノマイザ16で生成した高温の循環水により圧縮空気を加湿する加湿装置(増湿塔)7、排ガス13を熱源として、加湿装置7で加湿された空気を加熱する再生熱交換器12が設置され、これらは配管41、配管42、配管43、配管47で接続されている。
加湿装置7は、充填物72を内蔵した容器であり、空気冷却器21とエコノマイザ16で熱回収して生成した高温の循環水を充填物72の上方に設置された液分散器(図示せず)から散布し、充填物72の表面を流下する熱水と、充填物72の下方から上向きに流れる空気の気液直接接触により、空気が加湿される構造となっている。加湿装置7の下部容器62には、充填物72表面を流下した水(加湿装置で蒸発しなかった水)が収集され、ポンプ63により加圧されて、配管34を経由してエコノマイザ16へ給水されるとともに、配管33を経由して空気冷却器21へ給水されるよう構成されている。エコノマイザ16あるいは空気冷却器21で熱回収し加熱された循環水は、再び加湿装置7の充填物72の上方の液分散器に供給されるよう、配管系が構成されている。
加湿された圧縮空気は再生熱交換器12により加熱され、加熱された加湿空気は燃焼器4に供給され、燃料95と混合して燃料を燃焼させる。燃焼器4で生成した燃焼ガスはタービン1を駆動して、排ガス13としてタービン1から排気される。さらに、タービン1からの排ガス13は、再生熱交換器12、エコノマイザ16を経由し、浄水設備200へ供給され、最終的にはスタック54から排出されるよう、配管系が構成されている。
浄水設備200は、河川やダムなどの水源からポンプにより原水を取水する取水過程22、取水した原水(被処理水)を受け入れる貯槽である着水井23、原水に凝集剤29を混合し、フロックと呼ばれる大きな塊を形成するフロック形成過程24、ろ過膜によりフロックを含む固形物をろ過する膜ろ過過程25、ろ過水に塩素61を注入して殺菌消毒した浄水を貯える配水池26、配水池26の浄水をポンプにより事業所や家庭など水の需要地へ送水する送水過程27から構成される。また、凝集剤29の注入前にpH調整剤を原水に注入し、原水のpH調整が行われる。
本実施例の特徴的な構成は、pH調整剤として発電設備の運転に由来する酸性成分を利用する点にある。発電設備の運転に由来する酸性成分として、従来は、排ガスに含まれる成分を用いており、排ガスをそのままpH調整に用いている。本実施例では、ガスタービンの圧縮機への大気の吸気から燃焼器への圧縮空気の供給までの間に空気を加湿する過程で発生した酸性水をpH調整剤として用いている。即ち、本実施例では、吸気噴霧冷却装置14から発生する噴霧水のドレン水や、加湿装置7の下部容器62に収集された水(加湿装置で蒸発しなかった水)をpH調整剤として用いている。具体的な構成要素としては、吸気噴霧冷却装置14で発生する噴霧水のドレン水をpH調整剤容器28(pH調整剤供給装置)に供給するドレン水供給系として配管65を備えており、また、加湿装置7において蒸発しなかった水をpH調整剤容器28に供給する水供給系として加湿装置7の下部容器62に収集された水を加圧するポンプ63から水を導入する配管67と配管67の途中に設置された弁66を備えている。また、pH調整剤容器28のpH調整剤を着水井23に供給する配管49を備えている。
また、本実施例の特徴的な他の構成としては、エコノマイザ16から排出された排ガス68を熱源として、膜ろ過過程25で発生した汚泥から水分を除去、乾燥させて減容する汚泥処理過程60を有することや、高湿分空気利用ガスタービン発電システムの加湿装置7への補給水として浄水設備で得られた浄水を用いるようにしたことである。加湿装置7へ浄水設備の浄水を供給する浄水供給系として、膜ろ過過程25を経た浄水を加圧するポンプ91、脱塩装置75、配管31を有している。浄水供給系は、浄水設備の原水ろ過過程の下流かつ消毒過程の上流から分岐している。
次に、本実施例による浄水設備200および発電設備100の動作を説明する。
発電設備100では、大気93は、吸気ダクト3に設置された図示しない吸気フィルタによって煤塵などを除去されたあと、吸気噴霧冷却装置14で水94が微細な液滴として噴霧される。吸気噴霧冷却装置14の内部で、水94の一部が蒸発することにより大気93は冷却される。蒸発しなかった微細な液滴の一部は、大気93の流れと同伴して圧縮機2に吸入される。蒸発しなかった微細な液滴の別の一部は、吸気ダクト3の内部で壁面等に衝突し、ドレン水として配管65を介してpH調整剤容器28に供給される。このとき、大気93には、地球上での化石燃料の燃焼や、火山の噴火等に由来する微量の亜硫酸ガスが含まれており、これらは微細な液滴である水94に吸収され、ドレン水には微量の亜硫酸イオンが含まれている。従って、ドレン水は発電設備に由来する酸性成分を含み、圧縮機への吸気空気を加湿する過程で発生した酸性水となる。
大気93は、圧縮器2で圧縮される過程で、空気の温度と圧力が上昇すると、噴霧された水94の微細な液滴が蒸発し、蒸発潜熱を奪うことにより空気が冷却される。吸気噴霧冷却装置14および圧縮機2での冷却により、圧縮される空気の体積が減少するため、圧縮機2の圧縮動力が低減され、ガスタービンの熱効率が向上する。
圧縮機2から吐出される圧縮空気は、空気冷却器21によって冷却される。冷却する理由は、加湿装置7の充填物72から流下する水の温度を可及的に低下させ、エコノマイザ16への給水温度を低下させ、エコノマイザ16から排出される排ガス68の温度を低下させることにより、システムとしての排熱回収量を増加させるためである。空気冷却器21で冷却された圧縮空気は、配管42により加湿装置7の充填物72の下部から供給され、充填物72の上方から散布されて流下する熱水と、充填物72の表面で気液接触を繰返し、飽和水蒸気圧となるまで加湿される。充填物72の上方から散布された熱水は、加湿により蒸発した分の流量が減少し、蒸発しなかった水が加湿装置7の下部容器62に収集される。
下部容器62に収集された水は、ポンプ63により加圧されて、一部は配管34を経由してエコノマイザ16へ給水され、エコノマイザ16で排ガス13により加熱されて、再び加湿装置7の上部空間の液分散器に供給される。一方、ポンプ63により加圧された水の別の一部は、配管33を経由して空気冷却器21へ供給され、圧縮機2の高温の吐出空気により加熱されて、再び加湿装置7の上部空間の液分散器に供給される。ポンプ63により加圧された水のさらに別の一部(循環水の一部)は、配管67と弁66を経由して、pH調整剤容器28へ供給される。
この加湿装置7では、充填物72の表面で、空気に対して循環水が繰り返し気液接触するため、空気中に含まれる微量の亜硫酸ガスを吸収し、水中には亜硫酸イオンが蓄積していく。この亜硫酸イオンの濃度は、弁66の開度調整により、水の抜き出し量を調整することで制御できる。本実施例では、pH調整剤容器28の水素イオン濃度pHが約4となるように調整する。従って、加湿装置から排出される循環水の一部(加湿装置で蒸発しなかった水)は発電設備に由来する酸性成分を含み、燃焼器へ供給する圧縮空気を加湿する過程で発生した酸性水となる。なお、配管67による水の抜き出しにより、加湿装置7の循環水量が減少してくるので、本実施例では、配管31から清浄な水を補給して、下部容器62の水位が一定になるように制御している。また、清浄な水を供給することは、循環水の水質が一定になるように制御することでもある。
加湿装置7で加湿された圧縮空気は、再生熱交換器12で排ガス13により加熱されて、配管47から燃焼器4に供給される。燃焼器4では、加湿空気とともに燃料95を燃焼させ、高温の燃焼ガスを生成する。この高温の燃焼ガスは、タービン1に供給され、静翼と動翼とを通過することにより、ブレイトンサイクルの膨張過程を経て、熱エネルギーが回転運動エネルギーに変換される。回転運動エネルギーは、同じ軸に連結された圧縮機2を駆動することに消費されるとともに、図示しない発電機により、電気エネルギーとして取り出される。この際、加湿装置7により、圧縮空気に加湿しているため、タービン1を駆動する流体の質量流量が、圧縮機2で圧縮した流体の質量流量よりも増加していることから、通常のガスタービンと比較してより多くのエネルギーを取り出すことができ、プラント熱効率の向上に寄与する。
タービン1での膨張過程を経て排出された排ガス13は、再生熱交換器12で、加湿装置で加湿された圧縮空気(湿り圧縮空気)の加熱に利用される。さらに、再生熱交換器12から排出された排ガス13は、エコノマイザ16へ供給され、配管34から供給される加湿装置7の循環水を加熱するために利用される。エコノマイザ16から排出された排ガス68は、汚泥処理過程60に導かれる。汚泥処理過程60では、排ガス68を熱源として汚泥を加熱し、乾燥させる。乾燥した汚泥は、土として排出される。汚泥を乾燥後の排ガス68は、スタック54から大気中に放出される。
一方、浄水設備200では、取水過程22で河川やダムなどの水源から図示しないポンプにより原水を取水し、原水は着水井23に供給される。着水井23では、凝集剤29の注入とフロック形成過程24に先立ち、pH調整剤容器28から、pH調整剤が注入される。pH調整剤は、凝集剤29が効率よく作用する水素イオン濃度(pH)条件に調整するためのものである。原水がこの目標のpH条件よりもアルカリ性の場合には酸性のpH調整剤が注入され、原水が目標の条件よりも酸性の場合には、アルカリ性のpH調整剤が注入される。凝集剤29としては、PAC(ポリ塩化アルミニウム)や硫酸バンドと呼ばれるものが一般的に使用され、pH=7付近がもっとも効率よく凝集効果を得ることができる。近年では、河川水などの富栄養化が進み、原水のpHが高い例が多くみられ、その場合は、硫酸など、酸性のpH調整剤が用いられる。本実施例では、凝集剤29としてPACを使用し、酸性のpH調整剤が必要となる場合を想定しており、pH調整剤として、配管65および配管67から供給される亜硫酸イオンを含むpH=4程度の酸性水を利用する。これにより、吸気噴霧冷却装置で発生するドレン水と、加湿装置7の水質維持のために抜き出した循環水の有効利用ができるとともに、浄水場の凝集過程のためのpH調整剤の外部調達を不要または低減することができ、経済性が向上する。また、本実施例では、高湿分利用ガスタービン発電システムで発生するドレン水や循環水をpH調整剤容器に移送する供給系を設けるだけで良いので、排ガスを原水に直接接触させる場合に必要となる、大量の排ガスを水中に注入するための動力や、排ガスと原水が充分に気液接触するための反応空間などの、大きな動力や大きな設備は不要であり、経済性がより向上する。
pH=7前後に調整された原水は、凝集剤29であるPACを注入され、フロック形成過程24で、フロックを形成する。フロックを含む固形物は、膜ろ過過程25により分離され、汚泥処理過程60に導かれ、乾燥した土に処理される。ろ過水の一部は、ポンプ91により脱塩装置75に供給され、水中に含まれる不純物イオンを除去して加湿装置7へ給水される。ここで不純物イオンを除去する理由は、加湿装置の給水に不純物イオンが含まれている場合、加湿装置内部で不純物が空気に混入し、ガスタービンに流入することを防止するためである。ガスタービンの動作する高温条件では、例えばナトリウム、カリウム等の混入物は、ガスタービンの金属部材を腐食させることが一般に知られている。脱塩装置の方式としては、イオン交換樹脂や、逆浸透膜などが利用可能である。残りのろ過水は、塩素61を注入して殺菌消毒した後、配水池26から送水過程27の図示しないポンプにより、事業所や家庭など水の需要地へ送水される。
また、従来提案されている高湿分空気利用ガスタービン発電システムは、加湿装置7で加湿のために消費する水を補給するため、ガスタービンの排ガスに含まれる湿分を回収する、水回収装置を設置する必要があった。しかし、本実施例では、浄水設備200から配管31によって加湿装置7へ給水することにより、水回収装置が不要となり、水回収装置の運転に必要な排ガスの凝縮潜熱の放熱も不要になることから、発電設備100の高湿分空気利用ガスタービン発電システムの建設費、運転費を低減することが可能となる。この特徴は、発電設備の観点からすれば、高湿分空気利用ガスタービン発電システムを浄水設備に併設することにより、高湿分空気利用ガスタービン発電システム自体の経済性を向上させる効果が得られるということである。従って、発電設備という観点からすれば、ドレン水や循環水をpH調整剤として用いることは副次的な構成である。
また、ガスタービンの排ガス68を利用して汚泥処理過程60で汚泥を乾燥できるため、浄水設備200の運転費も低減可能となる。
また、浄水設備200の運転に必要な電力を、発電設備100から供給可能とすることにより、系統電源の異常時などでも継続して浄水設備200を運転して需要地に送水することが可能となり、社会生活基盤の安全性を向上することができる。特に、本実施例では、浄水設備に併設する発電設備として、高湿分空気利用ガスタービン発電システムを用いることにより、浄水場に、高効率なガスタービン発電システムが併設可能となり、浄水場のエネルギー自立性をより向上させることができる。
なお、上述の実施例では、高湿分空気利用ガスタービン発電システムとして、吸気噴霧冷却装置を設けている。効率や出力は低下するが、吸気噴霧冷却装置を省略して、加湿装置による空気の加湿だけの構成とし、加湿装置の循環水をpH調整剤として用いるようにしても良い。
本発明の他の実施例である発電設備を併設した浄水設備について図2を用いて説明する。
本実施例の発電設備を併設した浄水設備は、実施例1の発電設備を併設した浄水設備と基本的な構成及び作用は同じなので、両者に共通した説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。
本実施例では、発電設備100のエコノマイザ16から排出された排ガス13は、汚泥処理過程60ではなく、水回収装置17に供給される構成となっている。水回収装置17は、装置内部に設置されたスプレイノズルから供給される水と排ガス13との気液直接接触により、排ガス13に含まれる湿分を凝縮させ、下部空間の回収水容器18に回収する構造となっている。また、本実施例の水回収装置は、加湿装置7へ補給する水量の一部のみを回収する小型のものとし、加湿装置7へ補給する水量の残りの部分は、実施例1と同様に配管31により浄水設備200から供給するよう配管されている。水回収装置17で湿分を回収した後の排ガスは、スタック54から系外に排出されるよう構成されている。また、回収水容器18の回収水は、ポンプ92により、一部は冷却器85に供給され、冷却されたのちに再び配管32を経由して水回収装置17のスプレイノズルに供給される構造となっている。ポンプ92で送出される回収水の残りの一部は、配管69と配管70により加湿装置7の下部容器62に接続されており、配管70には弁73が設置されている。ポンプ92で送出される回収水のさらに残りの一部は、配管69および配管71および弁74を経由して、pH調整剤容器28に接続されている。配管69および配管71および弁74が回収水供給系を構成する。
次に、本実施例の固有の動作を説明する。
発電設備100では、エコノマイザ16から排出された排ガス13は、水回収装置17に導かれる。水回収装置17では、配管32から供給されスプレイノズルから散布される循環水と排ガス13が気液直接接触し、排ガス13に含まれる湿分が凝縮し、下部空間の回収水容器18に回収される。水回収装置17から排出される排ガス13は、スタック54から大気中に放出される。回収水容器18の回収水は、ガスタービンの排気ガスと直接接触するため、燃料の種類に応じて、燃焼ガスの成分である微量の窒素酸化物や、二酸化炭素、もしくは硫黄酸化物を吸収し、酸性となる。回収水容器18の回収水の一部は、ポンプ92により冷却器85に移送され、冷却器85で冷却されたのちに再び配管32から水回収装置17のスプレイノズルに供給される。回収水容器18の回収水の残りの一部は、配管70から加湿装置7へ供給され、加湿装置7で空気に加湿して消費される水分を補給する。回収水容器18の回収水の残りの一部は、配管71からpH調整剤容器28へ供給される。水回収装置17の回収水容器18の水位は、排ガス13の凝縮により回収された水量と、配管70から加湿装置7へ供給される水量と、配管71からpH調整剤容器28へ供給される水量のバランスにより変化する。そこで、回収水容器18の水位が一定になるよう、図示しない注水機構によって不足する水を補給し、回収水容器18の水位を維持する。
回収水容器18の回収水は、上述したように燃焼ガスの成分を吸収して酸性であるため、酸性のpH調整剤として好適である。即ち、回収水は、発電設備の運転に由来する酸性成分を含む酸性水である。
本実施例によれば、排ガス13から湿分を回収してから加湿装置7へ補給することにより、浄水設備200から加湿装置7へ補給する水量が低減でき、浄水設備200の経済性が向上する。また、回収水容器18の回収水は、酸性であるため、浄水設備200の原水のpH調整剤として利用でき、pH調整剤を実施例1の場合よりも多く確保することができ、pH調整剤の外部調達を不要または低減することができるので、浄水設備200の経済性が向上する。また、従来提案されている高湿分空気利用ガスタービンシステムと比較して、水回収装置17の回収能力を低減することができ、水回収装置17の運転に必要な冷却設備の能力も削減できることから、発電設備100の高湿分空気利用ガスタービンシステムの建設費、運転費を低減することが可能となる。さらに、浄水設備200の運転に必要な電力を、発電設備100から供給可能とすることにより、系統電源の異常時などでも継続して浄水設備200を運転して需要地に送水することが可能となり、社会生活基盤の安全性を向上することができる。このように、本実施例によっても、浄水場のエネルギー自立性を向上させるとともに、より経済性を高めた浄水場を提供することができる
本発明の更に他の実施例である発電設備を併設した浄水設備について図3を用いて説明する。
本実施例では、発電設備100の構成が、図1あるいは図2に示した先の実施例とは若干異なり、シンプルサイクルガスタービンを基本構成としている。
ガスタービン本体は、空気を圧縮して吐出する圧縮機2、圧縮空気と燃料とを混合して燃焼する燃焼器4、燃焼器が生成する燃焼ガスにより駆動されるタービン1から構成される。圧縮機2の吸気ダクト3には、大気93に水94を噴霧して冷却する吸気噴霧冷却装置14が設けられている。吸気噴霧冷却装置14には、噴霧水が壁面などに衝突して生成するドレン水を貯槽77に供給する配管65、貯槽77に収集されたドレン水をポンプ64により加圧して膜分離装置76に供給する配管44、膜分離装置76で不純物を除去された水を吸気噴霧冷却装置14に供給する配管45、膜分離装置76で濃縮された不純物をpH調整剤容器28に供給する配管46が備えられている。
浄水設備200の基本的構成は図1に示した実施例1と類似しているが、フロック形成過程24の下流側の膜ろ過過程25が、沈殿池を用いた沈殿過程19と、ろ過池20の組み合わせで構成されている。
次に本実施例の固有の動作を説明する。
発電設備100では、大気93は、吸気ダクト3に設置された図示しない吸気フィルタによって煤塵などを除去されたあと、吸気噴霧冷却装置14で水94が微細な液滴として噴霧される。吸気噴霧冷却装置14の内部で、水94の一部が蒸発することにより大気93は冷却される。蒸発しなかった微細な液滴の一部は、大気93の流れと同伴して圧縮機2に吸入される。蒸発しなかった微細な液滴の別の一部は、吸気ダクト3の内部で壁面等に衝突し、ドレン水として配管65により貯槽77に供給される。このとき、大気93には、地球上での化石燃料の燃焼や、火山の噴火等に由来する微量の亜硫酸ガスが含まれており、微細な液滴である水94に吸収され、ドレン水には微量の亜硫酸イオンが含まれている。大気93は、圧縮器2で圧縮される過程で、空気の温度と圧力が上昇すると、噴霧された水94の微細な液滴が蒸発し、蒸発潜熱を奪うことにより空気が冷却される。吸気噴霧冷却装置14および圧縮機2での冷却により、圧縮される空気の体積が減少するため、圧縮機2の圧縮動力が低減され、ガスタービンの熱効率が向上する。圧縮機2から吐出される圧縮空気は、ガスタービンの内部の配管47から燃焼器4に供給される。燃焼器4では、圧縮空気とともに燃料95を燃焼させ、高温の燃焼ガスを生成する。この高温の燃焼ガスは、タービン1に供給され、熱エネルギーが回転運動エネルギーに変換され、最終的には実施例1と同様に、電気エネルギーとして取り出される。タービン1での膨張過程を経て排出された排ガス13は、図1で説明した実施例1と同様に、汚泥処理過程60に導かれ、汚泥の乾燥に利用される。
貯槽77に収集されたドレン水は、膜分離装置76に供給される。膜分離装置76は、逆浸透膜で構成され、ドレン水に含まれる亜硫酸などの不純物イオンは濃縮されて配管46によりpH調整剤容器28に供給される。膜分離装置76で不純物イオンを除去した水は、配管45によって再び吸気噴霧冷却装置14に供給され、吸気噴霧に利用される。吸気噴霧に利用する水の量は、配管65を経由して回収されるドレン水だけでは不足するため、不足分はポンプ91および配管31により、浄水設備200から供給する。
本実施例では、吸気噴霧冷却装置14で発生した微量の亜硫酸イオンを含むドレン水を膜分離装置76で分離することにより、濃縮した亜硫酸イオンを浄水設備200のpH調整剤として利用できるので、酸性のpH調整剤の外部調達を不要または低減することができ、浄水設備200の経済性が向上する。また、浄水設備200から固形物などを除去した状態の浄水と、膜分離装置76の組み合わせにより、吸気噴霧冷却装置14へ供給する水の固形物や不純物イオンが十分に除去されたものとなり、独立した純水製造装置を発電設備100に設置するのに比べて、発電設備100の建設費用および運転費用の経済性が向上する。
一方、浄水設備200では、フロック形成過程24で、フロックを形成するまでは実施例1と同様であるが、本実施例では、フロックを含む固形物の大部分は、沈殿過程19により沈殿池に沈殿させる。沈殿池で沈殿しなかった懸濁物や有機物は、ろ過池20で砂や砂利の層によりろ過し、配水池26へ送水される。図1および図2で例示した膜ろ過過程25では、微細な膜に原水を高圧で供給するためにポンプの動力が必要であるが、本実施例では水を加圧することは不要であるため、浄水設備200の運転に必要なエネルギーを削減できるメリットがある。但し、沈殿過程19の沈殿池や、ろ過池20の面積が多く必要であり、浄水設備200の立地条件に制約となる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加,削除,置換をすることが可能である。
1:タービン、2:圧縮機、3:吸気ダクト、4:燃焼器、5:シャフト、7:加湿装置、12:再生熱交換器、13:排気ガス、14:吸気噴霧冷却装置、16:エコノマイザ、17:水回収装置、18:回収水容器、19:沈殿過程、20:ろ過池、21:空気冷却器、22:取水過程、23:着水井、24:フロック形成過程、25:膜ろ過過程、26:配水池、27:送水過程、28:pH調整剤容器、29:凝集剤、31、32、33、34、41、42、43、44、45、46、47、48、49:配管、53:伝熱管、54:スタック、55:汚泥、56:乾燥汚泥、57:熱交換器、60:汚泥処理過程、61:塩素、62:下部容器、63、64:ポンプ、65:配管、66:弁、67:配管、68:排気ガス、69、70、71:配管、72:充填物、73、74:弁、75:脱塩装置、76:膜分離装置、77:貯槽、85:冷却器、91、92:ポンプ、93:大気、94:水、95:燃料、100:発電設備、200:浄水設備。

Claims (12)

  1. 浄水設備の被処理水に、pH調整剤の注入を行い、その後、凝縮剤を注入するようにした浄水設備の運転方法であって、
    ガスタービンの圧縮機への大気の吸気から燃焼器への圧縮空気の供給までの間に空気を加湿する過程で発生した酸性水又はガスタービン排ガスの湿分を回収して得られた酸性水を、前記pH調整剤として用いることを特徴とする浄水設備の運転方法。
  2. 請求項1において、前記ガスタービンは、前記吸気へ水を噴霧する吸気噴霧冷却装置を備え、前記空気を加湿する過程で発生した酸性水は、前記吸気噴霧冷却装置で発生するドレン水であることを特徴とする浄水設備の運転方法。
  3. 請求項2において、前記空気を加湿する過程で発生した酸性水は、前記ドレン水の不純物成分を濃縮した濃縮水であることを特徴とする浄水設備の運転方法。
  4. 請求項1において、前記ガスタービンは、前記圧縮機からの圧縮空気を加湿する加湿装置を備え、前記空気を加湿する過程で発生した酸性水は、前記加湿装置で蒸発しなかった水であることを特徴とする浄水設備の運転方法。
  5. 請求項4において、前記加湿装置は、蒸発しなかった水を循環させながら圧縮空気を加湿するように構成され、前記空気を加湿する過程で発生した酸性水は、前記加湿装置から一部排出された循環水であることを特徴とする浄水設備の運転方法。
  6. 請求項1において、前記ガスタービンは、前記吸気へ水を噴霧する吸気噴霧冷却装置及び/又は前記圧縮機からの圧縮空気を加湿する加湿装置と、前記ガスタービン排ガスから湿分を回収する水回収装置を備え、前記ガスタービン排ガスの湿分を回収して得られた酸性水として前記水回収装置で得られた回収水を用いることを特徴とする浄水設備の運転方法。
  7. 発電設備を併設した浄水設備であって、
    前記発電設備は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気を加湿する加湿装置と、前記加湿装置で加湿された空気と燃料とが供給され燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスで回転され動力エネルギーを発生するタービンと、前記タービンの排ガスにより前記加湿装置で加湿された空気を加熱する再生熱交換器を備えた高湿分空気利用ガスタービン発電システムであり、
    前記浄水設備の被処理水へのpH調整剤供給装置に、前記加湿装置において蒸発しなかった水を供給する水供給系を備えたことを特徴とする発電設備を併設した浄水設備。
  8. 請求項7において、前記発電設備は、前記圧縮機の吸気へ水を噴霧する吸気噴霧冷却装置を備え、前記浄水設備は、前記吸気噴霧冷却装置で発生するドレン水を前記pH調整剤供給装置へ供給するドレン水供給系を備えたことを特徴とする発電設備を併設した浄水設備。
  9. 請求項7において、前記発電設備は、前記タービンの排ガスから湿分を回収する水回収装置を備え、前記浄水設備は、前記水回収装置で回収した回収水を前記pH調整剤供給装置へ供給する回収水供給系を備えたことを特徴とする発電設備を併設した浄水設備。
  10. 請求項7において、前記加湿装置へ前記浄水設備で得られた浄水を供給する浄水供給系を備えたことを特徴とする発電設備を併設した浄水設備。
  11. 請求項10において、前記浄水供給系は、前記浄水設備の原水ろ過過程の下流かつ消毒過程の上流から分岐していることを特徴とする発電設備を併設した浄水設備。
  12. 浄水設備に併設された発電設備であって、
    前記発電設備は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気を加湿する加湿装置と、前記加湿装置で加湿された空気と燃料とが供給され燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスで回転され動力エネルギーを発生するタービンと、前記タービンの排ガスにより前記加湿装置で加湿された空気を加熱する再生熱交換器を備えた高湿分空気利用ガスタービン発電システムであり、
    前記浄水設備で得られた浄水を前記加湿装置へ供給する浄水供給系を備えたことを特徴とする浄水設備に併設された発電設備。
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