JP2022045159A - 船舶排ガスの洗浄排水処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(請求項1)
船舶排ガスをスクラバ水で洗浄する洗浄部を含むと共に、船舶のエンジンに排ガスの一部を再循環して排ガス中の窒素酸化物の量を減少させる排ガス再循環ユニットと、
前記排ガス再循環ユニットの洗浄部における洗浄により排ガス中の環境汚染物質相を含有するスクラバ排水を貯留するバッファタンクとを備え、
前記バッファタンクと前記排ガス再循環ユニットとの間に、循環ポンプを介して、大気圧より高圧で循環するスクラバ排水とスクラバ水とのスクラバ循環系が形成されており、
前記バッファタンク内のスクラバ排水を導入して、分離液と固形分に分離する固液分離機を備え、
前記バッファタンク内のスクラバ排水を前記固液分離機へ供給する排水供給配管と、前記固液分離機で分離された分離液を前記バッファタンク内に返送する返送配管とにより、前記バッファタンクと前記固液分離機との間に、固液分離循環系が形成されており、
前記バッファタンクには、スクラバ循環系と固液分離循環系が各々独立して形成されており、
前記スクラバ循環系におけるバッファタンクから前記排ガス再循環ユニットに供給するスクラバ水は、前記固液分離循環系で浄化されたスクラバ水を含むことを特徴とする船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
(請求項2)
前記バッファタンクに、煤と油分を含むスカムを浮上させて除去するスカム除去装置を備えることを特徴とする請求項1記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
(請求項3)
前記固液分離機は、遠心分離機と膜装置からなることを特徴とする請求項1又は2記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
(請求項4)
前記膜装置は、一枚の管板から吊り下げられた中空糸膜を用いた構造を有することを特徴とする請求項3記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
(請求項5)
前記膜装置は、膜処理前に一度、前記エア抜き用の制御弁を開き、前記膜装置内のエア抜きを行い、膜処理中にも所定時間間隔で前記エア抜き用の制御弁を一定時間開けて、膜処理することを特徴とする請求項4記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
(請求項6)
前記膜装置は、膜処理された処理水が、pH調整することなく、海への排水基準を満足させることを特徴とする請求項3、4又は5記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
(請求項7)
前記スクラバ循環系は、前記バッファタンクを介することなく、前記排ガス再循環ユニットに、高圧のスクラバ排水を供給するバイパス流路が形成されていることを特徴とする請求項1~6の何れかに記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
図1は、本発明に係る船舶排ガスの洗浄排水処理装置の一例を示すフロー図である。
化石燃料には硫黄(S)が含まれており、燃焼過程で酸素(O2)と結合することで二酸化硫黄(SO2)、三酸化硫黄(SO3)、亜硫酸(H2SO3)などの硫黄酸化物を発生させる。これらの硫黄酸化物は、特に水に反応し易い性質を持っているため、大気中の酸素と反応し、酸性雨の原因となる硫酸 (H2SO4)を発生させる。
循環ポンプ3の圧力は大気圧より高圧とすることができ、0.3~0.5MPa程度であることが好ましく、0.4MPaであることがより好ましい。
バッファタンク5と固液分離機の一例である遠心分離機15の間には、循環のための排水供給配管14、返送配管16が接続されている。排水供給配管14には排水浄化ポンプ13が設けられ、返送配管16には制御弁17が設けられている。
またラインミキサーに代えて、滞留時間が30秒以上になる図示しない凝集反応タンクを用いてもよいし、排水供給配管14の長さを、凝集剤ポンプ19の位置から遠心分離機15までの時間が30秒になる程度の配管長さにしてもよい。
例えば、凝集剤の添加流量(L/min) = 排水浄化ポンプ流量(L/min) × 凝集剤添加濃度(%)の式において、凝集剤添加濃度は、0.01~0.1%の範囲で一定の濃度を選定することが好ましく、エンジン負荷毎に変動させることはしない方が好ましい。
膜装置22を通過後、排水監視モニター25で排水基準値以下であることを確認し、問題なければ海へ放出する。
なお、指定海域においては、指定海域における適合油0.1%硫黄分の燃料油を用いている場合には、EGRによる排ガスの洗浄水の油分濃度が所定の排水基準を満たしていれば、指定海域以外で排水ができるので、指定海域における適合油を使用した場合の排ガス処理装置を使用して生成された処理水については、油分濃度を排水監視基準として監視する。適合油以外の場合は、上記に加えて、硝酸塩 を排水監視項目に加えて監視する。
例えば、ここで、スクラバ排水に溶解していたガスは、スクラバ循環系SC1における大気圧より高圧のスクラバ水と、排ガスとの接触により、生成されたスクラバ排水に溶解したガスである。このガスが溶解された高圧のスクラバ排水が、減圧弁であるバルブ4を開放することにより、大気圧に減圧され、スクラバ排水に溶解していたガスが放散され気泡として発生する。この発生した気泡を利用することで、バッファタンク5内の煤や油分をスカムとして浮上させることができる。
気液混合器は、外気と流路とを繋げる配管を、スクラバ循環系SC1からバッファタンク5に到る流路に設け、該配管からエジェクター作用を利用することができる。これにより、大気気圧より高圧のスクラバ排水が流れているため、装置周囲の空気を高圧のスクラバ排水に混合させることができる。この結果、バッファタンク内で煤や油分をスカム化させる気泡を発生させることができる。
分離水は、分離液排出管155を介して分離液出口156に排出される。
ロータ150の下部には、固液分離された沈殿物などの高密度の成分を排出するための出口157がスラッジスペース158に設けられている。
後述する実験例(実験例3)では、差圧を一定として流量低下を確認する方法により実験したが、実施形態においては、いずれを用いてもよい。
上部は、処理液貯留部221が形成され、処理液配管222が設けられている。処理液貯留部221の下部には、多数の中空糸膜223が吊り下げられている。
本発明では、一枚の管板225から複数の中空糸膜(膜モジュール)223が吊り下げられた構造が好ましい。
また、処理工程中エア抜き弁は使用しないため、分離液に混入した気泡が、蓄積しやすいため、膜処理後、エアによる逆洗を行った後、膜処理前に、エア抜きを行う。つまり、膜処理前に、定期的なエア抜きを行うことにより、膜処理を安定して行うことができる。更に、膜処理中にも、所定時間間隔でエア抜き用の制御弁を一定時間開けてエア抜きを行うことにより、より安定した膜処理を行うことができる。
図5は、船舶排ガスの洗浄排水処理装置の他の一例を示す処理フロー図である。図5において、図1と同一符号の部位は、同一の構成であるので、その説明を省略する。
1.遠心分離機入口のスクラバ排水、遠心分離機出口(膜装置入口)の分離液、及び膜装置出口の膜処理液を採取して、成分を分析すると共に、pHを測定した。
各液の成分の分析結果、及び計測されたpHの結果を表1に示した。
膜装置出口で採取した膜処理液のpHは、8であり、遠心分離機入口のスクラバ排水のpHは、7.2、遠心分離機出口の分離液のpHは、7.5であった。
膜処理液のpHが高くなった要因は、主に液中の塩化物イオン、硫酸イオン(SO4 2-)、硝酸イオン(NO3 -)イオンが、膜で除去されたためと推定される。
1.サンプルは、以下のものを用いた。
サンプル1:遠心分離機入口のスクラバ排水
サンプル2:遠心分離機出口の分離液
サンプル3:膜装置出口の膜処理液
塩基性塩化アルミニウムとジメチルアミン-エピクロロヒドリン共重合体の混合液体(重量比1:1)を使用した。
添加量は、添加濃度が0.05%となるように添加した。
凝集剤の添加効果をポータブル濁度計で濁度値を計測し、その結果を表2に示した。
実験例2で行った凝集剤の添加がある液と、添加がない液で、ろ過量50L/m2毎でエア逆洗を行い、ろ過量と膜フラックスの関係を調べた。
2:受槽
3:循環ポンプ
4:バルブ
5:バッファタンク
6:スクラバポンプ
7、8、9:配管
10:苛性ソーダタンク
11:ポンプ
12:pH調整計
13:排水浄化ポンプ
14:排水供給配管
15:遠心分離機(固液分離機)
16:返送配管
17:制御弁
18:凝集剤タンク
19:凝集剤ポンプ
20:配管
21:EGR汚染水タンク
22:膜装置(固液分離機)
23:配管
24:制御弁
25:排水監視モニター
26:3方弁
27:EGRドレインタンク
28:スカム排出配管
29:陸揚げ供給ポンプ
30:バイパス用バルブ
31:バイパス流路
40:分岐流路
41:脱泡装置
SC1:スクラバ循環系
SC2:固液分離循環系
(請求項1)
船舶排ガスをスクラバ水で洗浄する洗浄部を含むと共に、船舶のエンジンに排ガスの一部を再循環して排ガス中の窒素酸化物の量を減少させる排ガス再循環ユニットと、
前記排ガス再循環ユニットの洗浄部における洗浄により排ガス中の環境汚染物質相を含有するスクラバ排水を貯留するバッファタンクとを備え、
前記バッファタンクと前記排ガス再循環ユニットとの間に、循環ポンプを介して、大気圧より高圧で循環するスクラバ排水とスクラバ水とのスクラバ循環系が形成されており、
前記バッファタンク内のスクラバ排水を導入して、分離液と固形分に分離する固液分離機を備え、
前記バッファタンク内のスクラバ排水を前記固液分離機へ供給する排水供給配管と、前記固液分離機で分離された分離液を前記バッファタンク内に返送する返送配管とにより、前記バッファタンクと前記固液分離機との間に、固液分離循環系が形成されており、
前記バッファタンクには、スクラバ循環系と固液分離循環系が各々独立して形成されており、
前記スクラバ循環系におけるバッファタンクから前記排ガス再循環ユニットに供給するスクラバ水は、前記固液分離循環系で浄化されたスクラバ水を含み、
前記固液分離機は、遠心分離機と膜装置からなり、
前記膜装置は、一枚の管板から吊り下げられた中空糸膜を用いた構造を有し、
前記膜装置は、膜処理前に一度、エア抜き用の制御弁を開き、前記膜装置内のエア抜きを行い、膜処理中にも所定時間間隔で前記エア抜き用の制御弁を一定時間開けて、膜処理することを特徴とする船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
(請求項2)
前記バッファタンクに、煤と油分を含むスカムを浮上させて除去するスカム除去装置を備えることを特徴とする請求項1記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
(請求項3)
前記膜装置は、膜処理された処理水が、pH調整することなく、海への排水基準を満足させることを特徴とする請求項1又は2記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
(請求項4)
前記スクラバ循環系は、前記バッファタンクを介することなく、前記排ガス再循環ユニットに、高圧のスクラバ排水を供給するバイパス流路が形成されていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
Claims (7)
- 船舶排ガスをスクラバ水で洗浄する洗浄部を含むと共に、船舶のエンジンに排ガスの一部を再循環して排ガス中の窒素酸化物の量を減少させる排ガス再循環ユニットと、
前記排ガス再循環ユニットの洗浄部における洗浄により排ガス中の環境汚染物質相を含有するスクラバ排水を貯留するバッファタンクとを備え、
前記バッファタンクと前記排ガス再循環ユニットとの間に、循環ポンプを介して、大気圧より高圧で循環するスクラバ排水とスクラバ水とのスクラバ循環系が形成されており、
前記バッファタンク内のスクラバ排水を導入して、分離液と固形分に分離する固液分離機を備え、
前記バッファタンク内のスクラバ排水を前記固液分離機へ供給する排水供給配管と、前記固液分離機で分離された分離液を前記バッファタンク内に返送する返送配管とにより、前記バッファタンクと前記固液分離機との間に、固液分離循環系が形成されており、
前記バッファタンクには、スクラバ循環系と固液分離循環系が各々独立して形成されており、
前記スクラバ循環系におけるバッファタンクから前記排ガス再循環ユニットに供給するスクラバ水は、前記固液分離循環系で浄化されたスクラバ水を含むことを特徴とする船舶排ガスの洗浄排水処理装置。 - 前記バッファタンクに、煤と油分を含むスカムを浮上させて除去するスカム除去装置を備えることを特徴とする請求項1記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
- 前記固液分離機は、遠心分離機と膜装置からなることを特徴とする請求項1又は2記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
- 前記膜装置は、一枚の管板から吊り下げられた中空糸膜を用いた構造を有することを特徴とする請求項3記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
- 前記膜装置は、膜処理前に一度、前記エア抜き用の制御弁を開き、前記膜装置内のエア抜きを行い、膜処理中にも所定時間間隔で前記エア抜き用の制御弁を一定時間開けて、膜処理することを特徴とする請求項4記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
- 前記膜装置は、膜処理された処理水が、pH調整することなく、海への排水基準を満足させることを特徴とする請求項3、4又は5記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
- 前記スクラバ循環系は、前記バッファタンクを介することなく、前記排ガス再循環ユニットに、高圧のスクラバ排水を供給するバイパス流路が形成されていることを特徴とする請求項1~6の何れかに記載の船舶排ガスの洗浄排水処理装置。
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