JP4549000B2

JP4549000B2 - 浮遊物質含有海水の浄化装置

Info

Publication number: JP4549000B2
Application number: JP2001372997A
Authority: JP
Inventors: 俊幸原; 明鳥居; 重男福島; 哲朗坂下; 正之渡部; 勝幸町谷; 導弘初田
Original assignee: Idec Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2021-12-06
Also published as: JP2003170157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、海水中のクラゲや汚染物質等の浮遊物質を除去する浄化装置に関し、特に火力発電所、製鉄所、石油精製所、石油化学工場、化学工場等に好適な浮遊物質含有海水の浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電所などでは、海水を冷却水として取り入れているが、この海水中にはクラゲ、赤潮、アオコ等と称される有機物からなる浮遊物質が含まれていることがある.
このような物質を含有した海水は浮遊物質（ＳＳ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が増大した富栄養化した状態であるため、これを冷却水として使用するには、事前に浮遊物質等を取り除いて浄化しておくことが必要である。そこで、一般には、海水を導入する第１段階でこれらの物質を除去し、浄化するための浄化装置を設けている。図１は、発電所システムの概要を示している。同図で、１は浄化装置、２は発電所である。海水３は浄化装置１に導入されて浮遊物質が取り除かれた後に発電所２の冷却水用に供給される。
【０００３】
図２は、上記の発電所システム等に使用される従来の浄化装置の構成を示している。
【０００４】
海水３はポンプ４によって原水槽５に導入される。原水槽５に導入された海水３は、さらにポンプ６により生物的処理のための硝化槽７に導かれる。この硝化槽７には栄養剤７が投入され、微生物による処理が行われる。さらに、海水３はメタノール注入装置９からメタノールが投入された脱窒リアクタ１０で脱窒処理され、また、気泡が形成されているタンク１１内で再曝気槽１１を通過して、沈殿槽１２に送られる。沈殿槽１２では浮遊物質を自重により沈殿させ、上澄み液を砂ろ過装置１３に送り、ろ過された海水を活性炭吸着装置１４に導入して逆洗処理を行い、処理水として排出する。
【０００５】
以上のように、従来の浄化装置は、沈殿処理、生物処理、化学的処理を複数段階組み合わせて海水の浄化を行ったり、またはそれらの処理のいずれかを単独で使用していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の浄化装置は、沈殿処理、生物処理、化学的処理を行うことが必要であるため、これらの処理を行うための大がかりな装置と大きな設置面積を必要としていた。また、生物処理を行うには、その運転管理が比較的難しく、且つ、処理に時間を要するという不都合があった。また、生物処理部を含む装置では、クラゲ除去を目的として運転する場合、夏場だけの運転となる。このため、秋、冬場に設備が遊休となり、シーズン到来時には生物処理の立ち上げに長期間（およそ１ヶ月）を要することになって、機動性に欠けるという不都合もあった。さらに、これらの処理を行うには、施設がおおがかりになるために時間を要し、そのため被処理水が腐敗して作業環境が悪化するという問題もあった。
【０００７】
この発明の目的は、全体の構成を簡易且つ小規模とすることができ、運転管理も容易で処理時間も高速な海水浄化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために以下の構成を備えている。
【０００９】
請求項１に記載した発明は、取得した海水であってクラゲを含む浮遊物質を含んだ海水を被浄化液として一時貯留する浮上槽と、該浮上槽に気泡を導入し前記浮遊物質を該気泡に付着させることにより浮上槽内で浮上させる気泡発生部と、浮上した前記浮遊物質を取り除く分離部と、からなる加圧浮上分離装置と、前記加圧浮上分離装置で前記浮遊物質が取り除かれた被浄化液を砂でろ過して清澄海水と非清澄海水とを分離するろ過装置と、前記清澄海水を酸化する酸化処理装置と、前記浮上槽の前段に設けられ、海水を貯留する撹はん槽内に凝集剤等を投入することで海水内の前記浮遊物質を凝集させる凝集部と、を備え、前記凝集部は、凝集剤、中和剤及び撹はん羽根を用いて海水内の有機物を含む前記浮遊物質を凝集させる第１撹はん槽と、凝集助剤及び撹はん羽根を用いて前記第１撹はん槽における凝集の効率を高める第２撹はん槽と、を含み、前記凝集部の前段に、前記浮遊物質を粉砕するカッター付きポンプと、粉砕処理前の海水に腐敗防止剤を添加する腐敗防止剤添加装置と、をさらに備え、前記浮上槽は、腐敗防止剤添加後の海水を被浄化液として一時貯留し、前記気泡発生部は、前記浮上槽内で分離部によって前記浮遊物質が取り除かれた被浄化液に気泡を導入した後、前記第２撹はん槽の被浄化液とともに前記浮上槽に供給することを特徴とする。
【００１０】
この発明では、浮遊物質を気泡に付着させて浮上させ、これを分離部で取り除く。この操作は、気泡を強制発生させて、これに浮遊物質を付着させて浮遊させる物理的な作用であるため、沈殿処理、生物処理、化学的処理とは異なる。このため、大がかりな設備を設けなくても、安定してクラゲ等の浮遊物質を処理することが出来る。
また、ろ過装置を設けることにより、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を減少させることが出来る。
さらに、酸化処理装置により、ＣＯＤをさらに減少させることが出来る。
加えて、浮遊物質が取り除かれた被浄化液を膜浸透圧でろ過して清澄海水と非清澄海水とを分離させる物理的な処理を行うため、この段階でも、沈殿処理、生物処理、化学的処理を含まない。このため、大がかりな設備を不要とすることができる。
ろ過装置としては、この他、前記加圧浮上分離装置で浮遊物質が取り除かれた被浄化液を砂ろ過装置と活性炭ろ過装置でろ過して清澄海水とする装置で構成することも可能である。
【００１６】
海水にクラゲ等の比較的大きな固形浮遊物質が含まれている場合、事前に粉砕処理装置によりこれらを粉砕することにより、浮遊物質の除去が容易になる。また、粉砕後の浮遊物質に対して腐敗防止剤を添加することにより、クラゲ等の有機浮遊物質に対し、長期に渡って安定的な加圧浮上分離処理を行うことが出来る。
【００１７】
（２）上記の構成に、さらに、前記加圧浮上分離装置の分離部で取り除かれた前記浮遊物質を脱水して廃棄する脱水装置を設けている。
【００１８】
加圧浮上分離装置の分離部で取り除かれた浮遊物質はスカムとして廃棄処理されるが、このときに脱水処理を行うことで、廃棄物量を大幅に減少させることが出来る。
（３）前記ろ過装置は、前記加圧浮上分離装置で前記浮遊物質が取り除かれた被浄化液を砂ろ過装置と活性炭ろ過装置でろ過して清澄海水とする砂・活性炭ろ過装置で構成することができる。
【００２２】
（４）前記酸化処理装置としては、清澄海水に紫外線を照射することで該清澄海水を酸化する装置で構成することが出来る。被浄化液内の有機物の酸化を紫外線により行うようにすることで、装置の小型化と処理の高速化、容易化を実現できる。
【００２３】
また、清澄海水にオゾンを注入することで該清澄海水を酸化する装置で構成することも可能である。被浄化液にオゾンを注入することでも、有機物の酸化を促進することができる。構造もオゾン注入装置を設けるだけであるため簡単であり、小型化と処理の高速化も実現可能である。
【００２６】
（６）前記加圧浮上分離装置とろ過装置との間に海水の一時貯蔵部を設ける。
【００２７】
加圧浮上分離装置と膜処理装置とは、それぞれ物理的な作用により浮遊物質を分離・除去するもので、その処理速度は、沈殿処理、生物処理、化学的処理により浮遊物質を取り除く従来の装置に比較してかなり高速である。このため、これらの２つの装置間に処理速度の差があると、処理の効率が低下してしまう。そこで、この発明では、これらの加圧浮上分離装置と膜処理装置間に海水の一時貯蔵部を設け、この一時貯留部をバッファとして使う。これにより、これらの２つの装置間に処理速度の差があっても、これによる全体の処理速度の低下を緩和することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図３は、この発明の実施形態である海水浄化装置の横成図である。
【００２９】
原水槽２０には図外のポンプから海水が導入され、被浄化液はこの原水槽２０から原水ポンプ２１より取水される。原水ポンプ２１より取水される段階で、腐敗防止剤添加装置により、腐敗防止剤が添加される。これにより、次の段階の加圧浮上分離装置において、クラゲ等の有機浮遊物質に対し、長期に渡って安定的な加圧浮上分離処理を行うことが出来る。
【００３０】
原水ポンプ２１はカッター付きポンプで構成され、ここで、クラゲ等の固形浮遊物質が粉砕され液状化する。液状化した被浄化液は、加圧浮上分離装置２２に導かれる。加圧浮上分離装置２２は、凝集撹はん槽２３と、浮上槽２４と、気泡水製造装置２５と、スカムレーキ２６とを備えている。
【００３１】
凝集撹はん槽２３は、急速撹はん槽２３ａと、緩速撹はん槽２３ｂとで構成され、急速撹はん槽２３ａには塩鉄を含む凝集剤２７と苛性ソーダ２９がポンプ２８とポンプ３０により供給され、緩速撹はん槽２３ｂには高分子凝集剤３１がポンプ３２により供給される。凝集剤２７は、後段の浮上槽２４でスカムを効果的に浮上させるために有機物を適切に凝集させる。苛性ソーダ２９は、ＰＨ調整を行う中和剤として供給される。また、高分子凝集剤３１は、凝集助剤として機能し、スカム生成の効率を高める。また、急速撹はん槽２３ａには撹はん羽根３３が、緩速撹はん槽２３ｂには撹はん羽根３４がそれぞれ配置されている。
【００３２】
前記気泡水製造装置２５は、超微細気泡を生成し、この気泡を凝集撹はん槽２３からの被浄化液とともに浮上槽２４に導入する。これらは、浮上槽２４の底面から導入することが好ましく、これにより、気泡が浮上するまでの期間に被浄化液内の凝集物（有機物）が気泡表面に十分に付着してスカムとして液成分と分離される。
【００３３】
前記浮上槽２４の上部には、板状のスカムレーキ２６が液面に沿って回転可能に配置されている。モータ３３は、このスカムレーキ２６を回転し、スカムレーキ２６が浮上槽２４の液面上を回転することにより、その液面に浮上しているスカムをすくい取り、スカム取り出し口３５に排出する。このスカム取り出し口３５に排出されたスカムはスカム排出パイプ３６によりスカム槽３４に排出される。これにより、被浄化液に含まれる固形の有機物のかなりの量が分離・排出される。
【００３４】
図４は、浮上槽２４内での凝集物の気泡付着状態を示している。液体成分３９には、多くの超微細気泡３８が混合していて、この気泡３８表面に、凝集物３７が付着している。同図に示すように、気泡３８は、凝集物３５の体積に比してかなり小さいため、凝集物３５には複数の気泡３６が接触する。このため、凝集物の浮力を十分に大きくすることができ、液面上にこれらを集めて凝集物の大きな塊のスカムとして抽出することができる。
【００３５】
なお、浮上槽２４でスカムが取り除かれた被浄化液は、一旦、被浄化液貯留部４０に排出され、これの一部がポンプ４１により気泡水製造装置２５に導かれる。このため、浮上槽２４に供給される気泡水はスカムの取り除かれたきれいな液内に超微細気泡の形成されたものとなる。また、加圧浮上分離装置２２で取り除かれたスカムは、脱水装置３９で脱水処理された後、廃棄される。このときの脱水処理により、廃棄物量を大幅に減少させることが出来る。
【００３６】
被浄化液貯留部４０内の被浄化液は、処理水貯蔵タンク５０に導かれる。この貯蔵タンク５０は、加圧浮上分離装置２２の処理速度と後段のろ過装置（膜処理装置５２または砂・活性炭ろ過装置６０）の処理速度の相違を吸収する働きをするバッファとして機能する。加圧浮上分離装置２２と上記ろ過装置は、双方とも沈殿設備などを用いない物理的な処理を行うものであるため処理速度が大きい。
そこで、この貯蔵タンク５０を設けることにより、それらの処理速度の相違を吸収することが可能になる。
【００３７】
処理水貯蔵タンク５０に一旦貯蔵された被浄化液は、ポンプ５１により膜処理装置５２又は砂・活性炭ろ過装置６０に導かれる。図においては、膜処理装置５２と砂・活性炭ろ過装置６０を示しているが、ろ過装置としては、このうちどちらを使用しても良い。膜処理装置５２は、前記加圧浮上分離装置で浮遊物質が取り除かれた海水を膜浸透圧でろ過して清澄海水と非清澄海水とを分離する。砂・活性炭ろ過装置６０は、砂ろ過装置６１と活性炭ろ過装置で２段階で海水をろ過して、清澄海水を得る。膜処理装置５２は、原水槽５３と、その原水槽に貯留した被浄化液を取り出すポンプ５４と、ポンプ５４で取り出された被浄化液を導入して浸透圧により清澄海水と非清澄海水とを分離するモジュール５５と、膜面に付着している有機物をエアーにより下方に押し出すためのコンプレッサー５６と、を備えている。逆洗排水槽５７には、膜面の有機物を含む汚染液が排水される。また、ろ過排水、ドレイン排水も逆洗排水槽５７に対して行われる。
【００３８】
ＵＶ酸化装置５８は、以上のようにして有機物を除去した被浄化液を紫外線照射により酸化して、有機物に由来する化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の酸化分解を行う。このＵＶ酸化装置５８は、被浄化液に対して紫外線を照射するだけであるために、大掛かりなものとはならない。
【００３９】
以上の構成により、原水槽２０に取水された海水は、以下の工程により有機物の浮遊物質（ＳＳ）が除去され、また、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が低下される。
【００４０】
海水は、腐敗防止剤が添加された後、カッター付きポンプ２１でクラゲ等の固形浮遊物質が粉砕されて液状化されてから、加圧浮上分離装置２２に送られ、まず、凝集撹はん槽２３によりフロック形成される。このフロックは浮上槽２４で気泡に付着することで浮上してスカムとなり、スカムレーキ２６により取り除かれる。取り除かれたスカムは、脱水装置３９で脱水処理されて廃棄物として処理される。ここまでの段階で、被浄化液（海水）に含まれるかなりの量の浮遊物質（ＳＳ）が除去される。
【００４１】
次に、このようにして浮遊物質（ＳＳ）が除去された被浄化液は、膜処理装置５２において浸透圧により清澄海水と非清澄海水とに分離され、又は、砂・活性炭ろ過装置６０を通過することで清澄海水となる。膜処理装置５２で分離された非清澄海水は逆洗排水槽５７にろ過排水として排水され、清澄海水だけが取り出される。この処理により、非常に微細な浮遊物質（ＳＳ）も除去される。
【００４２】
次の段階では、浮遊物質（ＳＳ）のほとんどが除去された被浄化液が紫外線照射により酸化され、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が低下される。
【００４３】
図５は、上記の装置により、各工程で浮遊物質（ＳＳ）と化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低下状態を示す。第３工程の膜処理装置５２の工程を終了した段階でも４３０ｍｇ／Ｌから７０ｍｇ／Ｌ以下に低下する。第４工程のＵＶ酸化処理を行うと、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が＜５０ｍｇ／Ｌまで低下する。
【００４４】
なお、ＵＶ酸化装置５８に替えて、他の酸化手段を使用することも可能である。例えば、清澄海水にオゾンを注入することで該清澄海水を酸化することも可能である。このような装置も清澄海水を酸化するだけであるために、おおがかりなものとはならない。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、大がかりな設備を使用しなくても、高速に安定してクラゲ等の浮遊物質を取り除くことが出来る。また、装置が小型で処理速度が高速の加圧浮上分離装置と膜処理装置を用いるために、沈殿槽等のおおがかりな設備を必要とせず、また、処理に長時間を要することがない。また、微生物を使用したりすることもないため、運転管理が容易である。
【００４６】
また、被浄化液内の有機物の酸化を紫外線やオゾンにより行うようにすることで、装置の小型化と処理の高速化を容易に実現できる。
【００４７】
また、海水を一旦凝集部に集め、その後に加圧浮上分離装置に導入することができる。
【００４８】
また、これらの加圧浮上分離装置と膜処理装置間に海水の一時貯蔵部を設けることより、これらの２つの装置間に処理速度の差があっても、これによる全体の処理速度の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、海水浄化装置が適用される発電所システムの概略図
【図２】は、従来の海水浄化システムの構成図
【図３】は、この発明の実施形態である海水浄化装置の構成図
【図４】は、加圧浮上分離装置の動作を説明するための図
【図５】は、名工程でのＳＳとＣＯＤの低下状態を示す図
【符号の説明】
２２：加圧浮上分離装置
２３：凝集撹はん槽
２４：浮上槽
２５：気泡水製造装置
５２：膜処理装置
５８：ＵＶ酸化装置
６０：砂・活性炭ろ過装置

Claims

取得した海水であってクラゲを含む浮遊物質を含んだ海水を被浄化液として一時貯留する浮上槽と、該浮上槽に気泡を導入し前記浮遊物質を該気泡に付着させることにより浮上槽内で浮上させる気泡発生部と、浮上した前記浮遊物質を取り除く分離部と、からなる加圧浮上分離装置と、
前記加圧浮上分離装置で前記浮遊物質が取り除かれた被浄化液を砂でろ過して清澄海水と非清澄海水とを分離するろ過装置と、
前記清澄海水を酸化する酸化処理装置と、
前記浮上槽の前段に設けられ、海水を貯留する撹はん槽内に凝集剤等を投入することで海水内の前記浮遊物質を凝集させる凝集部と、
を備え、
前記凝集部は、凝集剤、中和剤及び撹はん羽根を用いて海水内の有機物を含む前記浮遊物質を凝集させる第１撹はん槽と、凝集助剤及び撹はん羽根を用いて前記第１撹はん槽における凝集の効率を高める第２撹はん槽と、を含み、
前記凝集部の前段に、前記浮遊物質を粉砕するカッター付きポンプと、粉砕処理前の海水に腐敗防止剤を添加する腐敗防止剤添加装置と、をさらに備え、
前記浮上槽は、腐敗防止剤添加後の海水を被浄化液として一時貯留し、
前記気泡発生部は、前記浮上槽内で分離部によって前記浮遊物質が取り除かれた被浄化液に気泡を導入した後、前記第２撹はん槽の被浄化液とともに前記浮上槽に供給する浮遊物質含有海水の浄化装置。
前記加圧浮上分離装置の分離部で取り除かれた前記浮遊物質を脱水して廃棄する脱水装置をさらに備えた請求項１に記載の浮遊物質含有海水の浄化装置。
前記ろ過装置は、前記加圧浮上分離装置で前記浮遊物質が取り除かれた被浄化液を砂ろ過装置と活性炭ろ過装置でろ過して清澄海水とする砂・活性炭ろ過装置で構成した請求項１又は２に記載の浮遊物質含有海水の浄化装置。
前記酸化処理装置は、清澄海水に紫外線を照射することで該清澄海水を酸化する、請求項１〜３のいずれかに記載の浮遊物質含有海水の浄化装置。
前記酸化処理装置は、清澄海水にオゾンを注入することで該清澄海水を酸化する、請求項１〜４のいずれかに記載の浮遊物質含有海水の浄化装置。
前記加圧浮上分離装置とろ過装置との間に海水の一時貯蔵部を設けた請求項１〜５のいずれかに記載の浮遊物質含有海水の浄化装置。