JP2016215092A - 海水脱硫排水の水質改質装置及び海水排煙脱硫システム - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば攪拌機等を用いることなく、液液混合を良好に行うことができる海水脱硫排水の水質改質装置及び海水排煙脱硫システムを提供する。【解決手段】海水脱硫装置１５により排ガス１２中の硫黄酸化物を海水１４により海水脱硫することで生成される酸性の海水脱硫排水２１を、希釈海水１４ｂ及び空気７１ａにより水質回復処理を行う酸化・曝気部２３を備えた水質改質装置であって、酸化・曝気部２３の前流側に設けられ、希釈海水１４ｂを供給して海水脱硫排水２１と混合する入口側希釈部２２を備え、該入口側希釈部２２の底面２２ａから立設され少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体３１を有する。【選択図】図１
Description
本発明は、例えば石炭焚き、原油焚き及び重油焚き等の発電プラントに適用される海水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海水脱硫装置の海水脱硫排水（排海水）の水質を改質する海水脱硫排水の水質改質装置及び海水排煙脱硫システムに関する。
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、「排ガス」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脱硫装置の脱硫方式としては、石灰石膏法、スプレードライヤー法及び海水法等が知られている。
このうち、海水法を採用した海水脱硫装置は、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又は角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脱硫排水は、たとえば、水路幅が広くて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、水路の一部の底面に設置したエアレーション装置を備えた水質改質装置（酸化・曝気部）において、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）。
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脱硫排水は、たとえば、水路幅が広くて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、水路の一部の底面に設置したエアレーション装置を備えた水質改質装置（酸化・曝気部）において、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）。
しかしながら、海水を用いた脱硫塔からの使用済の海水脱硫排水は、水質改質装置に導入する前において、反応しやすいｐＨに調整するために、希釈用の海水を供給して、海水脱硫排水を希釈しているが、その両者の液液混合が不完全である、という問題がある。
特に、長い水路構造の水質改質装置での改質処理の場合には、水路入口部での混合が良好なことが要求されており、その対策が望まれている。
また、海水脱硫の排水の水質改質には膨大な海水量が必要となるので、一般の攪拌手段である例えば攪拌機等の設置は大幅な動力増加に繋がるという、問題がある。
また、使用済の脱硫排水とそれを希釈する希釈排水とが二方向から導入され、例えば直交流等となって混合する場合には、これらの二方向からの流れを十分に混合させるための対策が望まれている。
また、使用済の脱硫排水とそれを希釈する希釈排水とが二方向から導入され、例えば直交流等となって混合する場合には、これらの二方向からの流れを十分に混合させるための対策が望まれている。
そこで、例えば攪拌機等の設置をすることなく、液液混合を良好に行う水質改質技術の出現が切望されている。
本発明は、前記問題に鑑み、例えば攪拌機等を用いることなく、液液混合を良好に行うことができる海水脱硫排水の水質改質装置及び海水排煙脱硫システムを提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、海水脱硫装置により排ガス中の硫黄酸化物を海水により海水脱硫することで生成される酸性の海水脱硫排水を、希釈海水及び空気により水質回復処理を行う酸化・曝気部を備えた水質改質装置であって、前記酸化・曝気部の前流側に設けられ、前記希釈海水を供給して海水脱硫排水と混合する入口側希釈部を備え、該入口側希釈部に、少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体を有することを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
第２の発明は、第１の発明において、前記入口側希釈部内に海水脱硫排水を導入する排水供給路は、前記希釈海水の海水流れ方向と直交する方向から前記海水脱硫排水を導入することを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
第３の発明は、第１の発明において、前記入口側希釈部内に前記海水脱硫排水を導入する排水供給路を前記希釈海水の海水流れ方向と直交する方向に配置してなり、
前記排水供給路から前記海水脱硫排水を供給する孔に対して、前記渦発生用の抵抗体が対向する位置に配置されていることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
前記排水供給路から前記海水脱硫排水を供給する孔に対して、前記渦発生用の抵抗体が対向する位置に配置されていることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
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、前記酸化・曝気部の後流側に設けられ、水質が改質された水質回復海水にさらに希釈海水を供給して混合する出口側希釈部を備え、該出口側希釈部に、少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体を有することを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記渦発生用の抵抗体が、柱状体であることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
第６の発明は、第５の発明において、前記柱状体の周囲に突起を有することを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記渦発生用の抵抗体が、回転翼を備えていることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
第８の発明は、第７の発明において、前記回転翼を備えた渦発生用の抵抗体が、海水流れ方向に沿って並列に配置されていることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記渦発生用の抵抗体が、千鳥状態で配置されていることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置にある。
第１０の発明は、排ガスと海水とを気液接触して脱硫反応させる海水脱硫装置と、前記海水脱硫装置からの海水脱硫排水を改質処理する請求項１乃至９のいずれか一つの海水脱硫排水の水質改質装置と、を具備することを特徴とする海水排煙脱硫システムにある。
本発明によれば、入口側希釈部の底面から立設され少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体を有するので、海水脱硫排水と希釈海水との液液混合が進み、よく混ざり合った希釈混合海水を生成することができる。
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
図１は、実施例１に係る海水脱硫排水の水質改質装置を備えた海水排煙脱硫システムの概略図である。図２は、図１の要部の平面概略図である。図３は、実施例１に係る海水脱硫排水の水質改質装置の概略図である。図４Ａ乃至図４Gは、渦発生用の抵抗体の断面図である。図５は、本実施例に係る他の渦発生用の抵抗体の斜視図である。図６及び図７は、実施例１に係る他の海水脱硫排水の水質改質装置の概略図である。図８Ａ乃至図８Ｃは、渦発生用の抵抗体を流れ方向に同列に配置した図である。図８Ｄは、渦発生用の抵抗体を千鳥配列とした図である。
図１及び図２に示すように、本実施例に係る海水排煙脱硫システム１０は、ボイラ１１からの排ガス１２を除塵処理する除塵装置１３と、除塵後の排ガス１２中の硫黄酸化物を海水１４により脱硫する吸収塔１５ａを有する海水脱硫装置１５と、この海水脱硫装置１５からの海水脱硫排水（排海水）２１を改質処理する水質改質装置２０とを備えている。
図１及び図２に示すように、本実施例に係る海水排煙脱硫システム１０は、ボイラ１１からの排ガス１２を除塵処理する除塵装置１３と、除塵後の排ガス１２中の硫黄酸化物を海水１４により脱硫する吸収塔１５ａを有する海水脱硫装置１５と、この海水脱硫装置１５からの海水脱硫排水（排海水）２１を改質処理する水質改質装置２０とを備えている。
海水脱硫装置１５の吸収塔１５ａには、海水１４を供給する海水供給ライン（海水流路）Ｌ1の先端が接続され、供給された海水１４の一部１４ａは、装置本体内の噴出部１５ｂに海水導入ラインＬ12により供給される。噴出部１５ｂは、供給された海水１４ａを液柱方式により上方に噴出する。この噴出されて落下する海水は、導入される排ガス１２と対向接触する。
この吸収塔１５ａでは、排ガス１２中の硫黄酸化物を噴出された海水と対向接触により海水脱硫させ、亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）を含んだ酸性の海水脱硫排水２１を生成している。すなわち、吸収塔１５ａ内では、下記式（Ｉ）で示される反応により、排ガス１２中の硫黄酸化物が吸収されて、亜硫酸イオン（ＨＳＯ3 -）と水素イオン（Ｈ＋）とを含む海水脱硫排水２１が生じる。
ＳＯ2（Ｇ）＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2ＳＯ3（Ｌ）→ＨＳＯ3 -＋Ｈ+・・・（Ｉ）
なお、浄化された浄化ガス１２Ａは、煙突６１から外部へ排出される。
ＳＯ2（Ｇ）＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2ＳＯ3（Ｌ）→ＨＳＯ3 -＋Ｈ+・・・（Ｉ）
なお、浄化された浄化ガス１２Ａは、煙突６１から外部へ排出される。
この海水脱硫排水２１は、吸収塔１５ａの底部側から水質改質装置２０に接続された海水脱硫排水ラインＬ13により、排水される。
本実施例に係る水質改質装置２０は、図１及び２に示すように、吸収塔１５ａにより排ガス１２中の硫黄酸化物を海水１４により海水脱硫することで生成される酸性の海水脱硫排水２１を、希釈海水１４ｂ及び空気７１ａにより水質回復処理を行う酸化・曝気部２３を備えた水質改質装置であって、酸化・曝気部２３の前流側に設けられ、希釈海水１４ｂを供給して海水脱硫排水２１と混合する入口側希釈部２２を備え、該入口側希釈部２２の底面２２ａから立設され少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体３１を有するものである。
ここで、本実施例に係る渦発生用の抵抗体３１は、柱状体としており、入口側希釈部２２の底面２２ａから立設されている。
本実施例では、水質改質装置２０は、長辺の側壁２０ａ、２０ｂと短辺の側壁２０ｃ、２０ｄで囲まれてなる矩形型の上部が解放された長い水路構造としており、図中左側の短辺の側壁２０ｃから右側の側壁２０ｄに向かって、その長手方向に海水が上流から下流に移動し、改質処理がなされている。
ここで、入口側希釈部２２の長さＬ1は例えば５ｍ〜１０ｍ、酸化・曝気部２３の長さＬ2は５０ｍ〜２００ｍ、出口側希釈部２４の長さＬ3は５ｍ〜１０ｍとしている。またその幅Ｗは２０ｍ〜５０ｍの一種の大型の海水運河構造としている。このような長い運河構造の場合、従来では十分な液液混合するには、例えば攪拌操作等が必要であったが、本実施例では、位置口部に小さな抵抗体を複数本設置してカルマン渦等の攪拌渦を発生させるだけで、十分な液液混合が可能になる。この流路に設置する渦発生用の抵抗体３１の径は例えば１０ｃｍ〜１００ｃｍとしている。
入口側希釈部２２は、供給する希釈海水１４ｂにより海水脱硫排水２１を希釈する領域である。海水１４を供給する海水供給ラインＬ11からの海水が希釈海水１４ｂとして入口側希釈部２２内に供給されている。この入口側希釈部２２で海水脱硫排水２１と希釈海水１４ｂとが混合されることで、希釈混合海水２５を生成している。
本実施例では、海水脱硫排水２１は、水質改質装置２０と別に設置されている海水脱硫装置１５の吸収塔１５ａから排出されるものであり、入口側希釈部２２の側壁２０ａに設けた排水供給路４１により内部に導入されている。
本実施例では、海水脱硫排水２１は、水質改質装置２０と別に設置されている海水脱硫装置１５の吸収塔１５ａから排出されるものであり、入口側希釈部２２の側壁２０ａに設けた排水供給路４１により内部に導入されている。
酸化・曝気部２３は、外部よりブロワ７１により途導入される空気７１ａにより希釈混合海水２５の水質を改質して、水質回復処理を行う領域である。
ここで、空気７１ａは、空気導入配管７２を介して、散気管７３に供給され、散気管７３に設けたエアレーションノズル７４より、空気７１ａを酸化・曝気部２３内に導入している。
ここで、空気７１ａは、空気導入配管７２を介して、散気管７３に供給され、散気管７３に設けたエアレーションノズル７４より、空気７１ａを酸化・曝気部２３内に導入している。
出口側希釈部２４は、水質改質がなされた水質改質海水２６に対して、放流海水２７として放流する前にさらに必要に応じて希釈海水を供給する領域である。
ここで、入口側希釈部２２内に設置される渦発生用の抵抗体３１は、柱状体としており、入口側希釈部２２の底面２２ａから、幅方向に立設されている。
本実施例では、海水脱硫排水２１は、入口側希釈部２２の側壁２０ａに設けた排水供給路４１により内部に導入されている。この側壁２０ａ側から海水脱硫排水２１が入口側希釈部２２に導入される場合、横幅（Ｗ）方向の流れの分布が形成される。本実施例により、渦発生用の抵抗体３１が所定間隔を持って設置されることで、希釈海水１４ｂと海水脱硫排水２１とが混合される際、単純な液液混合ではなく、渦発生用の抵抗体３１により、攪拌渦等が発生することで、液液混合が進み、十分に混合された希釈混合海水２５となって、幅（Ｗ）方向と直交する方向（海水の流れ方向）への流れとなるようにしている。この結果、海水脱硫排水２１を希釈海水１４ｂと直交する方向から導入する場合、横幅（Ｗ）方向の流れの分布が形成されるが、希釈海水１４ｂと合流する領域において、渦発生用の抵抗体３１を設置することで両者がぶつかり合う際に、攪拌渦の発生が促進され、液液混合が促進することとなる。
次に、本実施例に係る海水脱硫排水の水質改質装置２０について、渦発生用の抵抗体３１を設置する一例について説明する。図３に示す海水脱硫排水の水質改質装置２０Ａでは、入口側希釈部２２の内部において、側壁２０ａに設けた排水供給路４１の開口部４１ａから海水脱硫排水２１を横方向から直接導入するものである。図３に示す海水脱硫排水の水質改質装置２０Ａの場合には、海水脱硫排水２１は、開口部４１ａと対向する側壁２０ｂ側に向かって排出されるので、希釈海水１４ｂと海水脱硫排水２１との混合領域に、渦発生用の抵抗体３１を配置するようにしている。本実施例では、入口側希釈部２２の希釈海水１４ｂの入口側では、渦発生用の抵抗体３１の設置数を少なくすると共に、酸化・曝気部２３側では、渦発生用の抵抗体３１の設置数を多くなるようにしている。ここで、渦発生用の抵抗体３１の配置の位置と数は、プラント毎により変更すればよく、両者の排水速度及び流れにより適宜変更される。
本実施例により、渦発生用の抵抗体３１を所定配置することで、希釈海水１４ｂと海水脱硫排水２１とが混合される際、単純な液液混合ではなく、渦発生用の抵抗体３１に流れ方向が変化することで、渦等が発生し、液液混合が進むようにしている。この結果、海水脱硫排水２１を希釈海水１４ｂと直交する方向から導入する場合、横幅（Ｗ）方向の流れの分布が形成されるが、希釈海水１４ｂと合流する領域において、渦発生用の抵抗体３１を設置することで両者がぶつかり合う際に、カルマン渦等の攪拌渦が発生し、液液混合が促進することとなる。
この渦発生用の抵抗体３１の断面形状は、例えば円、半円、凹部を有する半円、矩形、逆台形等の形状としており、海水が渦発生用の抵抗体３１に当接して、その進行方向の後流側にカルマン渦等の攪拌渦を形成するものであればいずれでもよい。
図４Ａ乃至図４Ｇは、渦発生用の抵抗体の断面図及び渦発生の一例を示すである。
図４Ａは、横断面形状が円の渦発生用の抵抗体３１Ａである。図４Ａに示すように、抵抗体３１Ａの海水流れ後流側に攪拌渦３２が形成されている。また、この抵抗体３１Ａの後流側（背面側）には、流れのよどみ領域３３が形成され、このよどみ領域３３において攪拌渦３２の発生が進むと共に、液液混合が促進される。この発生した攪拌渦３２により、海水脱硫排水２１と希釈海水１４ｂとの混合が良好に促進されることで、海水脱硫排水２１と希釈海水１４ｂとの両者の液液混合が進み、よく混ざり合った希釈混合海水２５を生成することができる。
なお、カルマン渦等の攪拌渦３２の発生は、抵抗体の流れ方向の下流側にて抵抗体の全体にわたって発生するものであり、図中の攪拌渦は模式的に記載した一例である。また、攪拌渦の大きさについても海水の流速により変化するものであり、図に限定されるものではない。
図４Ａは、横断面形状が円の渦発生用の抵抗体３１Ａである。図４Ａに示すように、抵抗体３１Ａの海水流れ後流側に攪拌渦３２が形成されている。また、この抵抗体３１Ａの後流側（背面側）には、流れのよどみ領域３３が形成され、このよどみ領域３３において攪拌渦３２の発生が進むと共に、液液混合が促進される。この発生した攪拌渦３２により、海水脱硫排水２１と希釈海水１４ｂとの混合が良好に促進されることで、海水脱硫排水２１と希釈海水１４ｂとの両者の液液混合が進み、よく混ざり合った希釈混合海水２５を生成することができる。
なお、カルマン渦等の攪拌渦３２の発生は、抵抗体の流れ方向の下流側にて抵抗体の全体にわたって発生するものであり、図中の攪拌渦は模式的に記載した一例である。また、攪拌渦の大きさについても海水の流速により変化するものであり、図に限定されるものではない。
以下は断面が円形以外の渦発生用の抵抗体の他の例を示す。図４Ａに示す抵抗体３１Ａと同様に、渦の発生場所、大きさ範囲等は海水の流速により種々変化するので、以下の図面はその一例であり、これらに限定されるものではない。
図４Ｂは、横断面形状が矩形の渦発生用の抵抗体３１Ｂである。図４Ｂに示すように、抵抗体３１Ｂの海水流れ後流側（背面側）に攪拌渦３２が形成される。また、この抵抗体３１Ｂの後流側（背面側）には、流れのよどみ領域３３が形成され、このよどみ領域３３において攪拌渦３２の発生が進むと共に、液液混合が促進される。
図４Ｂは、横断面形状が矩形の渦発生用の抵抗体３１Ｂである。図４Ｂに示すように、抵抗体３１Ｂの海水流れ後流側（背面側）に攪拌渦３２が形成される。また、この抵抗体３１Ｂの後流側（背面側）には、流れのよどみ領域３３が形成され、このよどみ領域３３において攪拌渦３２の発生が進むと共に、液液混合が促進される。
図４Ｃは、横断面形状が上流側を円弧とした半円形の渦発生用の抵抗体３１Ｃである。図４Ｃに示すように、抵抗体３１Ｃの海水流れ後流側（背面側）に攪拌渦３２が形成される。また、この抵抗体３１Ｃの後流側（背面側）には、流れのよどみ領域３３が形成され、このよどみ領域３３において攪拌渦３２の発生が進むと共に、液液混合が促進される。
図４Ｄは、横断面形状が上流側を頂点とするくの字形の渦発生用の抵抗体３１Ｄである。図４Ｄに示すように、抵抗体３１Ｄの海水流れ後流側（背面側）に攪拌渦３２が形成される。また、この抵抗体３１Ｄの後流側（背面側）には、流れのよどみ領域３３が形成され、このよどみ領域３３において攪拌渦３２の発生が進むと共に、液液混合が促進される。
図４Ｅは、横断面形状が上流側を頂点とする三角形の渦発生用の抵抗体３１Ｅである。図４Ｅに示すように、抵抗体３１Ｅの海水流れ後流側（背面側）に攪拌渦３２が形成される。また、この抵抗体３１Ｅの後流側（背面側）には、流れのよどみ領域３３が形成され、このよどみ領域３３において攪拌渦３２の発生が進むと共に、液液混合が促進される。
図４Ｆは、横断面形状が上流側に向いた円弧状の凹部３１ａを有する半円形の渦発生用の抵抗体３１Ｆである。図４Ｆに示すように、抵抗体３１Ｆの上流側の円弧状の凹部３１ａでは小さい渦が発生し、渦の種となっており、この渦の種が抵抗体３１Ｆの側面を通過し、海水流れ後流側（背面側）に攪拌渦３２が形成される。また、この抵抗体３１Ｆの後流側（背面側）には、流れのよどみ領域３３が形成され、このよどみ領域３３において攪拌渦３２の発生が進むと共に、液液混合が促進される。
図４Ｇは、横断面形状が側壁側に向いた円弧状の凹部３１ａを有する半円形の渦発生用の抵抗体３１Ｇである。図４Ｇに示すように、抵抗体３１Ｇの上流側の円弧状の凹部３１ａでは攪拌渦３２が発生し、渦の種となっており、この渦の種が抵抗体３１Ｇの側面を通過し、海水流れ後流側（背面側）に攪拌渦３２が形成される。また、この抵抗体３１Ｇの後流側（背面側）には、流れのよどみ領域３３が形成され、このよどみ領域３３において攪拌渦３２の発生が進むと共に、液液混合が促進される。
また、この円弧状の凹部３１ａを有する半円形の渦発生用の抵抗体３１Ｇを、円弧状の凹部３１ａが海水流れと直交する海面側に向けて、入口側希釈部２２の底面２２ａに設置することもできる。
本実施例によれば、入口側希釈部２２の底面２２ａから立設され少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体３１を有するので、海水脱硫排水２１と希釈海水１４ｂとの液液混合が進み、よく混ざり合った希釈混合海水２５を生成することができる。渦発生用の抵抗体３１のみを設置することで混合が促進されるので、一般の攪拌手段である例えば攪拌機等の設置が不要となり、動力が不要となる。
図５は、本実施例に係る他の渦発生用の抵抗体の斜視図である。図５に示すように、渦発生用の抵抗体３１Ａの周囲に螺旋状の突起３３を設けている。この突起３３を設けることにより、攪拌渦３２の発生が例えば上下方向に、不規則となり、規則的に発生する攪拌渦３２が抵抗体３１Ａの上下方向の渦の移動等により攪拌を促進させることができる。
本実施例に係る渦発生用の抵抗体３１を設置する一例について、さらに図６及び図７を用いて説明する。
図６に示すように、本実施例に係る海水脱硫排水の水質改質装置２０Ｂは、海水脱硫装置１５により排ガス１２中の硫黄酸化物を海水１４により海水脱硫することで生成される酸性の海水脱硫排水２１を、希釈海水１４ｂ及び空気７１ａにより水質回復処理を行う酸化・曝気部２３を備えた水質改質装置であって、酸化・曝気部２３の前流側に設けられ、希釈海水１４ｂを供給して海水脱硫排水２１と混合する入口側希釈部２２を備え、該入口側希釈部２２の底面２２ａから立設され少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体３１を有するものである。
図６に示すように、本実施例に係る海水脱硫排水の水質改質装置２０Ｂは、海水脱硫装置１５により排ガス１２中の硫黄酸化物を海水１４により海水脱硫することで生成される酸性の海水脱硫排水２１を、希釈海水１４ｂ及び空気７１ａにより水質回復処理を行う酸化・曝気部２３を備えた水質改質装置であって、酸化・曝気部２３の前流側に設けられ、希釈海水１４ｂを供給して海水脱硫排水２１と混合する入口側希釈部２２を備え、該入口側希釈部２２の底面２２ａから立設され少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体３１を有するものである。
ここで、海水脱硫排水２１の入口側希釈部２２への横方向からの供給方法は、図３に示すように、入口側希釈部２２の側壁２０ａに設けた開口部４１ａから直接海水脱硫排水２１を供給する場合以外に、図６及び図７に示すように、海水脱硫排水２１を排水供給路４１により、入口側希釈部２２に供給する場合がある。
図６に示す実施例においては、入口側希釈部２２の内部に希釈海水１４ｂを側壁２０ｃから導入し、入口側希釈部２２の長手方向に流入させている。そして、海水脱硫排水２１は、排水供給路４１を希釈海水１４ｂの流れ方向と直交する方向に側壁２０ａから挿入すると共に、孔４２から排出している。
本実施例では、渦発生用の抵抗体３１は、排水供給路４１の孔４２と対向する位置に所定間隔を持って配置されている。
排水供給路４１の入口側から奇数番号の孔４２に対向するように、所定間隔を持って第１列目の渦発生用の抵抗体３１が配置されている。また、排水供給路４１の入口側から偶数番号の孔４２に対向するように、所定間隔を持って第２列目の渦発生用の抵抗体３１が配置されている。
排水供給路４１の入口側から奇数番号の孔４２に対向するように、所定間隔を持って第１列目の渦発生用の抵抗体３１が配置されている。また、排水供給路４１の入口側から偶数番号の孔４２に対向するように、所定間隔を持って第２列目の渦発生用の抵抗体３１が配置されている。
すなわち、第１列目の渦発生用の抵抗体３１のピッチの半分の位置に、第２列目の渦発生用の抵抗体３１が交互に配置される、千鳥状態で配置している。
また、図７に示す海水脱硫排水の水質改質装置２０Ｃのように、海水脱硫排水の水質改質装置２０Ｂにおいて、さらに渦発生用の抵抗体３１の列を海水流れ方向に沿って複数追加し、千鳥配列の第３列及び第４列とするようにしている。この列の追加により、さらに攪拌渦が増大し、希釈・混合が良好な希釈混合海水２５を得ることができる。なお、列の追加は、入口側希釈部２２の大きさと、混合度合いを考慮して適宜変更される。この混合度合いは、渦発生用の抵抗体３１の段数は、例えば以下の関係式（１）から導きだされる。
ここで、希釈部内の希釈海水の流速は例えば０．５〜２．０ｍ／秒であり、海水脱硫排水の流速は例えば０．５〜２０ｍ／秒である。また、渦発生用の抵抗体３１の径は例えば１０ｃｍ〜１００ｃｍである。
図８Ａ乃至図８Ｄに本実施例の同列配列に設置した場合と千鳥配列とに設置した場合を示す。図８Ａ乃至図８Ｃは、渦発生用の抵抗体３１を流れ方向に同列に配置した図であり、図８Ｄは、渦発生用の抵抗体を千鳥配列とした図である。なお、図中波線は攪拌渦を模式的に示す。
図８Ａに示すような、第１列目の渦発生用の抵抗体３１−１と第２列目の渦発生用の抵抗体３１−２とを流れ方向に同一に配置して、攪拌渦の発生を良好とする場合には、混合状態は持続する。
図８Ａに示すような、第１列目の渦発生用の抵抗体３１−１と第２列目の渦発生用の抵抗体３１−２とを流れ方向に同一に配置して、攪拌渦の発生を良好とする場合には、混合状態は持続する。
図８Ｂに示すように、例えば希釈海水１４ｂの流速が低下（流速：小）する場合等では、第１列目の渦発生用の抵抗体３１−１で発生した渦が第２列目の渦発生用の抵抗体３１−２で干渉され、減衰される。これにより混合状態が低下する場合がある。また、図８Ｃに示すように、希釈海水１４ｂの流速が増大（流速：大）すると、渦が極端に大きくなる場合がある。
このような場合には、図８Ｄに示すように、渦発生用の抵抗体３１−１、３１−２を千鳥配列の配置とすることにより、第１列目の渦発生用の抵抗体３１−１で発生した渦が、第２列目の渦発生用の抵抗体３１−２で減衰されることが無くなり、希釈混合海水の混合状態を持続させることができる。
また、千鳥配列の第２列目の渦発生用の抵抗体３１−２の径を大きくして、発生する攪拌渦を大きくさせることで、液液混合の混合効率を増大することができる。なお、これらの配列の変更は、定期検査のメンテナンス等の際等において、それまでの希釈海水と脱硫排水との流入状態に応じて、適宜変更することができる。
図９は、渦発生用の抵抗体を組み合わせた構造物の斜視図である。図９に示すように、渦発生用の抵抗体３１を支持部材３５、３６により組み合わせていわゆるジャングルジム構造体としている。このようなジャングルジム構造体とすることで、海水流れに沿った方向（横方向）の渦発生に加えて、上下方向（縦方向）の渦の発生を組み合わせることができ、液液混合の混合効率が増大する。
また、渦発生用の抵抗体３１を一本ごと底面２２ａに設置する必要がなくなり、混合に最適な個所に必要に応じて設置することが容易となる。
次に、本実施例における海水排煙脱硫システム１０の動作について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
先ず、ボイラ１１からの排ガスは除塵装置１３で排ガス中の煤塵が除去される。除塵後の排ガスは、ポンプＰを介して海水脱硫装置１５の吸収塔１５ａに導入され、ここで供給される海水１４と気液接触してＳＯ2を亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）へ脱硫反応させ、浄化して浄化ガス１２Ａとする。硫黄分を含んだ使用済海水である海水脱硫排水２１は、海水脱硫排水２１の水質改質装置２０の入口側希釈部２２に導入される。
本実施例では、排水供給路４１の孔４２を介して、海水脱硫排水が導入される。一方、海水供給ラインＬ11から希釈海水１４ｂが入口側希釈部２２内に供給されているので、海水脱硫排水２１は希釈混合される。
先ず、ボイラ１１からの排ガスは除塵装置１３で排ガス中の煤塵が除去される。除塵後の排ガスは、ポンプＰを介して海水脱硫装置１５の吸収塔１５ａに導入され、ここで供給される海水１４と気液接触してＳＯ2を亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）へ脱硫反応させ、浄化して浄化ガス１２Ａとする。硫黄分を含んだ使用済海水である海水脱硫排水２１は、海水脱硫排水２１の水質改質装置２０の入口側希釈部２２に導入される。
本実施例では、排水供給路４１の孔４２を介して、海水脱硫排水が導入される。一方、海水供給ラインＬ11から希釈海水１４ｂが入口側希釈部２２内に供給されているので、海水脱硫排水２１は希釈混合される。
この希釈混合の際、渦発生用の抵抗体３１が所定間隔を持って配置されているので、海水がこの渦発生用の抵抗体３１の横を通過する際、攪拌渦を発生し、希釈・混合が良好な希釈混合海水２５となる。
ｐＨの低い海水脱硫排水２１を未使用の希釈海水１４ｂで希釈することによって、酸化・曝気部２３で処理する際の処理海水のｐＨを中性側にシフトさせることができる。本実施例においては、例えばｐＨ２〜６程度の海水脱硫排水２１を、例えばｐＨ３〜７程度の希釈された希釈混合海水２５にすることができるが、ｐＨはこれらに限定されるものではない。
希釈混合が良好となった希釈混合海水２５は、入口側希釈部２２の下流側に設けられ、水質回復処理を行う曝気装置（エアレーション装置）である散気管７３を有する酸化・曝気部２３に導入され、図示しない曝気用空気ブロアより供給された空気７１ａを散気管７３のエアレーションノズル７４により供給し、水質回復され、水質改質海水２６を得る。
ここで、酸化・曝気部２３内では、式（II）及び（III）で示される反応が生じている。
ＨＳＯ３ −＋１／２Ｏ２→ＳＯ４ ２−＋Ｈ＋ ・・・（II）
ＨＣＯ３ −＋Ｈ＋→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ ・・・（III）
ＨＳＯ３ −＋１／２Ｏ２→ＳＯ４ ２−＋Ｈ＋ ・・・（II）
ＨＣＯ３ −＋Ｈ＋→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ ・・・（III）
このように、海水脱硫装置１５内の反応で生成した亜硫酸イオン（ＨＳＯ３ −）は酸化・曝気部２３内で可溶性の硫酸塩（ＳＯ４ ２−）となり海水へ放出される。一方、亜硫酸イオンの酸化反応で発生した水素イオンは、海水中の炭酸イオン（ＨＣＯ３ −）と反応し、二酸化炭素と水として系外へ放出される。すなわち、酸化・曝気部２３内では酸化と脱炭酸反応が発生している。
水質改質がなされた水質改質海水２６は、出口側希釈部２４で必要に応じてさらに希釈海水１４ｂを供給して、希釈し、放流に適した放流海水２７として放流する。
図１０は、実施例１に係る他の海水脱硫排水の水質改質装置の概略図である。図１０に示す海水脱硫排水の水質改質装置２０Ｄは、出口側希釈部２４の後流側に、さらに放流調整部２９を追設し、出口側希釈部２４及び放流調整部２９内に、渦発生用の抵抗体３１を各々配置させている。これにより、入口側のみならず出口側においても液液混合を良好とすることができる。
図１１は、実施例１に係る他の海水脱硫排水の水質改質装置の概略図である。図１１に示す海水脱硫排水の水質改質装置２０Ｅは、入口側希釈部２２の上流側に、希釈海水１４ｂを導入する希釈海水導入部１９を設けると共に、海水脱硫排水の水質改質装置２０の長手方向に沿って、隔壁２０ｅを設けて、主流路と副流路とを形成している。そして、希釈海水導入部１９に導入された希釈海水１４ｂの一部を、隔壁２０ｅにより形成された副流路を介して出口側希釈部２４内に希釈海水１４ｂとしてバイパスして流入するようにしている。
そして、出口側希釈部２４内にバイパスして導入される希釈海水１４ｂと、水質改質海水２６との混合領域に、渦発生用の抵抗体３１を配置させている。これにより、出口側希釈部２４内においても、さらに渦発生用の抵抗体３１により液液混合が良好となる。
そして、出口側希釈部２４内にバイパスして導入される希釈海水１４ｂと、水質改質海水２６との混合領域に、渦発生用の抵抗体３１を配置させている。これにより、出口側希釈部２４内においても、さらに渦発生用の抵抗体３１により液液混合が良好となる。
図１２は、実施例２に係る海水脱硫排水の水質改質装置の概略図である。なお、実施例１の海水脱硫排水の水質改質装置の構成部材と同一の部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
図１２に示すように、実施例２に係る海水脱硫排水の水質改質装置２０Ｆでは、回転翼５２を備えた渦発生用の抵抗体５１が、海水流れ方向に沿って並列に配置されている。このように、回転翼５２を備えた渦発生用の抵抗体５１とすることにより、渦発生効率を向上させている。
また、回転翼５２の回転方向は、前列側と後列側とが同一方向に回転するものでもよく、あるいは、前列側と後列側との回転翼５２の回転方向を反対回転としてもよい。これらの前後の回転翼の回転方向の組み合わせにより、混合度合いを大きくしたり、小さくしたりすることができる。さらに、ピッチや回転翼５２の角度を変えることで、前列で発生する渦を周囲に拡散することができる。
図１３は、実施例２に係る他の海水脱硫排水の水質改質装置の概略図である。図１３に示す海水脱硫排水の水質改質装置２０Ｇは、実施例１の渦発生用の抵抗体３１と回転翼５２を備えた渦発生用の抵抗体５１とを併用し、入口側希釈部２２の前列側に渦発生用の抵抗体３１を２列配置させ、その後列側に回転翼５２を備えた渦発生用の抵抗体５１を２列配置させている。このように、回転翼５２を備えた渦発生用の抵抗体５１を２列の配置とすることにより渦発生効率を更に向上させている。
図１４は、実施例２に係る他の海水脱硫排水の水質改質装置の概略図である。図１４に示す海水脱硫排水の水質改質装置２０Ｈは、入口側希釈部２２の前列側に渦発生用の抵抗体３１を２列配置させ、その後列側に回転翼５２ａ、５２ｂを備えた渦発生用の抵抗体５１を２列配置させると共に、上流側の回転翼５２ａよりも下流側の回転翼５２ｂの直径を大きくしている。このように、下流側の回転翼５２ｂを上流側の回転翼５２ａの直径よりも大きくすることで、渦がより広く広がるため混合効率を更に向上させることができる。
１０ 海水排煙脱硫システム
１１ ボイラ
１２ 排ガス
１３ 除塵装置
１４ 海水
１５ 海水脱硫装置
１５ａ 吸収塔
２０、２０Ａ〜２０Ｈ 海水脱硫排水の水質改質装置
２１ 海水脱硫排水
２２ 入口側希釈部
２３ 酸化・曝気部
２４ 出口側希釈部
２５ 希釈混合海水
２６ 水質改質海水
２７ 放流海水
３１、５１ 渦発生用の抵抗体
３２ 攪拌渦
５２、５２ａ、５２ｂ 回転翼
１１ ボイラ
１２ 排ガス
１３ 除塵装置
１４ 海水
１５ 海水脱硫装置
１５ａ 吸収塔
２０、２０Ａ〜２０Ｈ 海水脱硫排水の水質改質装置
２１ 海水脱硫排水
２２ 入口側希釈部
２３ 酸化・曝気部
２４ 出口側希釈部
２５ 希釈混合海水
２６ 水質改質海水
２７ 放流海水
３１、５１ 渦発生用の抵抗体
３２ 攪拌渦
５２、５２ａ、５２ｂ 回転翼
Claims (10)
- 海水脱硫装置により排ガス中の硫黄酸化物を海水により海水脱硫することで生成される酸性の海水脱硫排水を、希釈海水及び空気により水質回復処理を行う酸化・曝気部を備えた水質改質装置であって、
前記酸化・曝気部の前流側に設けられ、前記希釈海水を供給して海水脱硫排水と混合する入口側希釈部を備え、
該入口側希釈部に、少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体を有することを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置。 - 請求項１において、
前記入口側希釈部内に海水脱硫排水を導入する排水供給路は、前記希釈海水の海水流れ方向と直交する方向から前記海水脱硫排水を導入することを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置。 - 請求項１において、
前記入口側希釈部内に前記海水脱硫排水を導入する排水供給路を前記希釈海水の海水流れ方向と直交する方向に配置してなり、
前記排水供給路から前記海水脱硫排水を供給する孔に対して、前記渦発生用の抵抗体が対向する位置に配置されていることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置。 - 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記酸化・曝気部の後流側に設けられ、水質が改質された水質回復海水にさらに希釈海水を供給して混合する出口側希釈部を備え、
該出口側希釈部に、少なくとも一つ以上の渦発生用の抵抗体を有することを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置。 - 請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記渦発生用の抵抗体が、柱状体であることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置。 - 請求項５において、
前記柱状体の周囲に突起を有することを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置。 - 請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記渦発生用の抵抗体が、回転翼を備えていることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置。 - 請求項７において、
前記回転翼を備えた渦発生用の抵抗体が、海水流れ方向に沿って並列に配置されていることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置。 - 請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記渦発生用の抵抗体が、千鳥状態で配置されていることを特徴とする海水脱硫排水の水質改質装置。 - 排ガスと海水とを気液接触して脱硫反応させる海水脱硫装置と
前記海水脱硫装置からの海水脱硫排水を改質処理する請求項１乃至９のいずれか一つの海水脱硫排水の水質改質装置と、を具備することを特徴とする海水排煙脱硫システム。
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