JP5431835B2 - 取水管内壁の防汚方法及び取水装置 - Google Patents

Description

本発明は、取水した海水を移送する取水管の内壁の状態を維持するための取水管内壁の防汚方法及び取水装置に関する。

一般的な船舶、海洋構造物、海中構造物、発電所及び漁港などにおいては、海水を取水して、この海水を冷却用水、散水用水及び洗浄用水その他の種々の用途に利用する取水装置が配備されている。

このような取水装置としては、規模の大小はあるものの、概ねポンプなどの取水手段を用いて取水口から海水を取水し、取水管を経由して目的の場所に海水を移送する構造のものが殆どである。

ところが、天然の海水中には、いわゆる「種（たね）」と称される海洋性の動植物の種や卵、或いは幼生が含まれている。そのため一定期間海水を取水し続けると、取水管内壁にムラサキイガイ、フジツボ、ヒドロムシ及びコケムシ等の海洋性動植物の付着・生長（成長）が生じる。この取水管内壁への海洋性動植物の付着・生長は、管路の狭窄ないし閉塞を招き、揚水量の減少や取水装置の故障の原因となる。

この問題に対し、最近では、海水を電解処理することにより塩素や次亜塩素酸、或いは次亜塩素酸ナトリウム（以下、「次亜塩素酸等」と称する。）を含有する処理液を調整し、この処理液を取水管内に通水して取水管内を殺菌処理し、海洋性動植物の付着・生長を抑止する手段が講じられている（例えば、下記特許文献１及び２参照。）。

特開平７−１６３９５７号公報 特開２００６−２３１１９９号公報 前記特許文献１に記載の発明は、導電性物質で形成された取水管の内部に導電体を配し、直流電流を印加することにより管内の海水を電解処理するものである。しかしながら、前記特許文献１に記載の発明においては、取水管として特殊な構造のものを用いる必要があることから、コスト高となる上、既存設備に対して適用するには大幅な改装工事が必要となるといった不利益がある。

一方、前記特許文献２に記載の発明は、発電プラントに供給する冷却水として海水を用いる際に、海水電解層で生成した塩素を含む海水を、塩素注入配管を介して導水管の先端に直接的に導くことにより、該導水管内に導入するものである。しかしながら、発電プラントの稼働時に常時海水を電解処理することから、多大なエネルギーコストが係るといった問題がある。

又、多量の次亜塩素酸等の使用は、作業環境を悪化させる上、付近の自然環境にも悪影響を与えるおそれがある。

本発明は、前記技術的課題を解決するために開発されたものであり、簡単な設備で、低コスト且つ効果的に取水管の内壁の状態を維持することができる取水管内壁の防汚方法及び取水装置を提供することを目的とする。

本発明の取水管内壁の防汚方法（以下、「本発明方法」と称する。）は、取水した海水を移送する取水管の内壁の状態を維持するための方法であって、電解処理装置で電解処理した海水を含む処理液の一部を前記電解処理装置に流入させ、前記取水管の下流部を閉栓し、前記処理液の残りを前記取水管の上流部に流入させ、前記取水管に流入させた処理液を、所望の処理濃度に達するまで当該取水管から分岐した取水管を経由して排出させ、当該所望の濃度に達した処理液を、取水管の配管経路内の一部ないし全部にわたって滞留させることを特徴とする。以下、まず本発明方法について詳細に説明する。

本発明方法は、取水した海水を移送する取水管の内壁の状態を維持するための方法である。更に詳しくは、本発明方法は、船舶、海洋構造物、海中構造物、発電所及び漁港などにおいて、取水した海水を取水管を経由して目的場所に移送し、冷却用水、散水用水及び洗浄用水その他の種々の用途に利用するために使用される取水装置における取水管の内壁の状態を維持するための方法である。

ここで、「取水管の内壁の状態を維持する」とは、取水管内壁において海洋性動植物が付着・生長することを阻害することを意味する。これは、必ずしも半永久的に取水管に海洋性動植物が付着しないようにすることを意図しているものではない。即ち、海洋性動植物の付着によって取水管が狭窄ないし閉塞するまでの期間を、本発明方法を使用することにより長期化することを意味する。

そして、本発明方法においては、電解処理した海水を含む処理液を、取水管の配管経路内の一部ないし全部にわたって滞留させる点に最も大きな特徴を有する。

即ち、本発明方法においては、取水管内で移送される連続的な海水の流れの中に処理液を導入するのではなく、取水装置において一ないし複数本配備された取水ラインのうち、稼働状態ではないラインにおける取水管の配管経路内の一部ないし全部にわたって処理液を滞留させるのである。

本発明方法によれば、取水管内にほぼ任意の時間処理液を滞留させることができるから、取水管内に処理液を比較的長期にわたって存在させることができる。その結果、取水管内壁における海洋性動植物の付着・生長を効果的に阻害することができる。

又、取水管内での処理液の存在時間を長期化することができることから、処理液中の次亜塩素酸等の濃度を低く設定することも可能となる。その結果、処理作業時の安全性の向上や、環境に与える悪影響を小さくすることが期待される。

更に、電解処理する海水の量も比較的少なくすることができることから、海水を電解処理するためのエネルギーコストの低減も期待できる。

本発明方法において、海水を電解処理するにあたっては、電解槽内に海水を取り込み電気分解を行う電解装置を好適に用いることができる。前記電解槽には、陰極と陽極の間に隔膜を配した有隔膜式電解槽と隔膜の無い無隔膜式電解槽があるが、何れを用いてもよい。本発明方法においては、小型の装置であっても大量の電解水を得ることができる無隔膜式電解槽を用いた電解装置が特に好適に使用される。

ここで、前記電解装置において電解槽内に海水を取り込むにあたっては、手動により汲み上げた海水を電解槽に投入したり、電解装置に専用のポンプなどの取水手段を設けたりしても良い。しかしながら、取水管内において移送される海水の一部を引き込むことにより、電解槽内に海水を取り込めば、言い換えれば、取水管から分岐した配管を介して電解槽内に海水を導入すれば、取水装置に装備されているポンプなどの取水手段を利用することができ、電解装置に専用の取水手段を備える必要が無くなる。

そこで、本発明方法においては、取水管内において移送される海水の一部を電解槽内に引き込んで電解処理することが好ましい。

本発明において「電解処理した海水を含む処理液」とは、１ないし複数回電解処理した海水そのもののみならず、１ないし複数回電解処理した海水を、その他の海水や水、アルコールなどの液状媒体で希釈したものも含まれることを意味する。

処理液中の次亜塩素酸等の濃度としては、取水装置の規模及び滞留時間等に応じて適宜決定すれば良く、特に限定されるものではない。一般的には、取水管中に滞留された処理液中の次亜塩素酸等の初期濃度が、０．３〜０．５ｐｐｍ程度となるように設定することが好ましい。

ところで、本発明方法においては、前記処理液を取水管の配管経路内の一部ないし全部にわたって滞留させる必要がある。

処理液を配管経路に滞留させるにあたっては、取水装置における稼働していない取水ラインの取水管内に当該処理液を導入することにより行われる。この際、配管経路の所定箇所に配したバルブ等の閉栓手段を用いて配管経路を適宜閉鎖すれば、配管経路の所望の区間において処理液を滞留させることができる。即ち、処理液を取水管の配管経路内の「一部ないし全部にわたって滞留させる」とは、配管経路の所望の区間（特に、取水管内壁の状態を維持したい区間）において処理液を滞留させても良く、又、配管経路における取水口から移送先の取水管末端に至るまで処理液を滞留させても良いことを意味する。

処理液を取水管内に滞留させる時間としては、取水装置の規模及び処理液中の次亜塩素酸等の濃度などに応じて適宜決定すれば良く特に限定されるものではない。一般的には、１日あたり５時間程度以上の滞留時間となるようにすることが好ましい。

本発明方法において、取水管内に処理液を導入する手段としては特に限定されるものではない。一般的には、電解装置における電解槽内で電解処理された海水を、前記電解槽から連設する処理液供給管を介して、取水装置における取水口近辺に供給する手段が好適に用いられる。この場合、処理液供給管の先端を取水管に連結して、電解処理した海水を直接取水管に導入しても良い。

本発明方法においては、処理液供給管から供給される電解処理した海水を取水口近辺の海に放出し、当該電解処理した海水が混じった海水を取水口から吸い上げるといった間接的な導入方法を用いることが好ましい。この際、一部が開口した容器で、取水口と処理液供給管の周囲を囲むようにすれば、海環境への次亜塩素酸等の不必要な拡散を抑制することができる。

続いて、本発明の取水装置について説明する。但し、前記本発明方法において既に説明した事項については、説明を省略する。

本発明の取水装置は、前記取水管内壁の防汚方法を実施するための取水装置であって、取水口から取水する取水手段と、取水した海水を移送する取水管と、海水を電解処理する電解装置と、電解処理した海水を取水口近辺に供給する処理液供給管と、前記取水管の下流部に設けられたバルブと、前記取水管から分岐され、バルブを有する取水管とからなり、前記取水管の下流部のバルブ閉栓時に、前記取水管に処理液を流入させるとともに、前記取水管の海水を分岐された取水管から排出させ、両方の取水管のバルブを閉栓することにより、所望の濃度に達した処理液を、取水管の配管経路内に滞留させることを特徴とする。

即ち、本発明の取水装置は、取水口から海水を取水し、この取水した海水を取水管を介して目的場所まで移送し、当該目的場所で、当該移送された海水を、冷却用水、散水用水、洗浄用水その他の種々の用途に利用する取水装置である。

又、本発明の取水装置には、海水を電解処理する電解装置、及び電解処理した海水を取水口近辺に供給する処理液供給管が備えられる。

そして、本発明の取水装置においては、一ないし複数本配備された取水ラインのうち、稼働状態ではないラインにおける取水管の配管経路内の一部ないし全部にわたって電解処理した海水を含む処理液を滞留させる。これより、処理液による取水管内壁に対する防汚処理時間を比較的長期化することができ、海洋性動植物の付着・生長を効果的に阻害することができる。

本発明は、簡単な設備で、低コスト且つ効果的に取水管の内壁の状態を維持することができる取水管内壁の防汚方法及び取水装置である。

即ち、本発明によれば、取水管内にほぼ任意の時間、電解処理した海水を含む処理液を滞留させることができるから、処理液による取水管内壁に対する防汚処理時間を比較的長期化することができる。その結果、取水管内壁に対する海洋性動植物の付着・生長を効果的に阻害することができる。

又、処理液による取水管内壁に対する防汚処理時間を比較的長期化することができることから、処理液中の次亜塩素酸等の濃度を低く設定することも可能となる。その結果、作業時の安全性の向上や、環境に与える悪影響を小さくすることが期待される。

更に、電解処理する海水の量も比較的少なくすることができることから、海水を電解処理するためのエネルギーコストの低減も期待できる。

図１は、本発明の取水装置（実施例１）を示す模式図である。 図２は、本発明の取水装置（実施例１）における通常の使用状態を示す模式図である。 図３は、本発明の取水装置（実施例１）において、処理液を調製している状態を示す模式図である。 図４は、本発明の取水装置（実施例１）において、取水管内に処理液を滞留している状態を示す模式図である。 図５は、本発明の取水装置（実施例２）を示す模式図である。 図６は、本発明の取水装置（実施例２）における通常の使用状態を示す模式図である。 図７は、本発明の取水装置（実施例２）におけるＡラインにおいて、処理液を調製している状態を示す模式図である。 図８は、本発明の取水装置（実施例２）において、Ａラインにおける取水管内に処理液を滞留している状態を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を実施例を挙げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明方法を実施する本発明の取水装置１を示す模式図である。この取水装置１は、取水口４から取水する取水手段（ポンプ）３、取水した海水を移送する取水管５（５１、５２、５３、５４）、海水をろ過するろ過器７、海水を電解処理する電解装置２、及び電解処理した海水を取水口４近辺に供給する処理液供給管６からなる。

通常の使用状態（取水時）において、この取水装置１は、バルブＶ１及びＶ２を閉栓すると共にバルブＶ３を開栓する。次いで、取水手段３を作動させることにより海水を取水する。取水された海水は、取水管５１及び５２を経由してろ過器７まで移送される。最後に、バルブ（手元コック）Ｖ４を開閉することにより、取水管５４を経由して、ろ過された海水を移送場所に移送し、利用する（図２）。

一方、図３に示すように、海水を利用しない状態（非稼働状態）において、この取水装置１は、まず、バルブＶ３（及びＶ４）を閉栓すると共にバルブＶ１及びＶ２を開栓する（この前工程で、ろ過器７を逆洗する場合もある。）。次いで、取水手段３を作動させることにより海水を取水する。この際、バルブＶ１が開栓していることから、海水の一部は電解装置２に流入し、残りの海水は取水管５２及び５３を経由して排出される。

電解装置２内に流入した海水は、当該装置２内で電解処理され、次亜塩素酸等を含有する海水（一次処理液）となって、処理供給管６を経由して、取水口４近辺に放出される。

取水口４と処理供給管６の末端は、一部が開口した容器１１に囲まれるようにして配置されている。容器１１内に放出された一次処理液は、当該容器１１内で新たな海水と混ざり合いながら再び取水口４から取水され、その一部は電解装置２に流入し、残りは取水管５２及び５３を経由して排出される。なお、取水管５３の末端において、図示しない濃度測定器により、排出される海水中の次亜塩素酸等の濃度が経時的に測定される。

このサイクルの繰り返しにより、海水が所望の濃度の次亜塩素酸等を含有するに至った段階で、バルブＶ１及びＶ２を閉栓し、取水手段３を停止する。すると、バルブＶ１、Ｖ２及びＶ３と逆止弁ＣＶで隔離された取水管５（主に取水管５２）内に当該海水（処理液）が滞留される（図４）。

その結果、取水管５内壁における海洋性動植物の付着・生長を効果的に阻害することができる。

又、取水管５内での処理液の存在時間を長期化することができることから、取水管５内に滞留させる処理液中の次亜塩素酸等の濃度を低く設定することも可能となる。その結果、作業時の安全性の向上や、環境に与える悪影響を小さくすることが期待される。

更に、電解処理する海水の量も比較的少なくすることができることから、海水を電解処理するためのエネルギーコストの低減も期待できる。

なお、本実施例においては、取水装置における取水ラインが一本であるため、本発明方法の実施中、取水装置を使用することができない。しかしながら、例えば、夜間や休憩時間等の取水装置の非稼働時に本発明方法を実施すれば、取水装置の使用を妨げる不利益は生じない。

図５は、本発明方法を実施する本発明の別の取水装置１を示す模式図である。この取水装置１は、取水口４から取水する取水手段（ポンプ）３、取水した海水を移送する取水管５（５１、５２、５３、５４）、海水をろ過するろ過器７、海水を電解処理する電解装置２、及び電解処理した海水を取水口４近辺に供給する処理液供給管６からなる。

なお、この取水装置１には、２本の取水ライン（Ａライン及びＢライン）が配備されている。

通常の使用状態（各ライン共に取水時）において、この取水装置１は、制御手段８からの指示を受けて、バルブ（電動弁）Ｖ１（Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ）及びＶ２（Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ）を閉栓すると共にバルブ（電動弁）Ｖ３（Ｖ３ａ、Ｖ３ｂ）を開栓する。次いで、取水手段３（３ａ、３ｂ）を作動させることにより海水を取水する。取水された海水は、各取水ラインにおける取水管５１（５１ａ、５１ｂ）及び５２（５２ａ、５２ｂ）を経由してろ過器７（７ａ、７ｂ）まで移送される。最後に、バルブ（手元コック）Ｖ４（Ｖ４ａ、Ｖ４ｂ）を開閉することにより、取水管５４（５４ａ、５４ｂ）を経由して、ろ過された海水を移送場所に移送し、利用する（図６）。

一方、図７に示すように、Ａラインにおいて海水を利用しない場合、この取水装置１の制御手段８は、Ｂラインはそのままの状態で、ＡラインにおけるバルブＶ３ａ（及びＶ４ａ）を閉栓すると共にバルブＶ１ａ、Ｖ２ａ及びＶ５ａを開栓する（この前工程で、ろ過器７ａを逆洗する場合もある。）。次いで、取水手段３ａを作動させることにより海水を取水する。この際、バルブＶ１ａが開栓していることから、海水の一部は電解装置（電解槽）２に流入し、残りの海水は取水管５２ａ及び５３ａを経由して排出される。

電解装置２内に流入した海水は、当該装置２内で電解処理され、次亜塩素酸等を含有する海水（一次処理液）となって、処理供給管６ａを経由して、取水口４ａ近辺に放出される。

取水口４ａと処理供給管６ａの末端は、一部が開口した容器１１ａに囲まれるようにして配置されている。容器１１ａ内に放出された一次処理液は、海水と混ざり合いながら再び取水口４ａから取水され、その一部は電解装置２に流入し、残りは取水管５２ａ及び５３ａを経由して排出される。なお、海水中の次亜塩素酸等の濃度は、濃度測定器９により連続的或いは間欠的に測定される。又、流量計１０により、海水の循環流量が計測される。次亜塩素酸等の濃度のデータを受け取った制御手段８は、海水の循環流量及び電解装置２の印加電圧を変化させ、所望の次亜塩素酸等の濃度となるように制御する。

このサイクルの繰り返しにより、海水が所望の濃度の次亜塩素酸等を含有するに至った段階で、制御盤８は、バルブＶ１ａ、Ｖ２ａ及びＶ５ａを閉栓し、取水手段３ａを停止する。すると、バルブＶ１ａ、Ｖ２及びＶ３と逆止弁ＣＶａで隔離された取水管５（主に取水管５２ａ）内に当該海水（処理液）が滞留される（図８）。

その結果、Ａラインにおける取水管５内壁に対する海洋性動植物の付着・生長を効果的に阻害することができる。

又、本実施例においては、取水ラインがＡライン及びＢラインの複数本配備されていることから、Ａラインに対して本発明方法を実施中、Ｂラインは通常の稼働を実行し続けることが可能となる。なお、Ｂラインに対して本発明方法を実施する場合は、Ａラインに対して行った手順と同様の手順により行う。

その余は、前記実施例１とほぼ同様であることから、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。
＜海洋性動植物の付着抑制効果＞
前記実施例２の取水装置において、Ａラインに対しては、夜間の非稼働時において本発明方法を実施した（処理液の次亜塩素酸濃度：０．４ｐｐｍ、滞留時間：５時間／日）。

一方、Ｂラインに対しては、夜間の非稼働時において取水手段は停止したが、本発明方法は実施しなかった。

８週間経過後、各ラインの取水管を取り出し、長さ方向に沿って切断してその内部の状態を目視で確認したところ、Ａラインにおける取水管内壁においては、全くといっていいほど海洋性動植物の付着を確認することはできなかった。

一方、Ｂラインの取水管においては、取水管内壁全面にわたって、貝類及び藻類の付着が認められた。

これより、本発明方法による、海洋性動植物の付着抑制効果が認められた。

１ 取水装置
２ 電解装置
３ 取水手段
４ 取水口
５ 取水管
６ 処理液供給管
７ ろ過器
８ 制御手段
９ 濃度測定器
１０ 流量計
１１ 容器

Claims (4)

1. 取水した海水を移送する取水管の内壁の状態を維持するための方法であって、電解処理装置で電解処理した海水を含む処理液の一部を前記電解処理装置に流入させ、前記取水管の下流部を閉栓し、前記処理液の残りを前記取水管の上流部に流入させ、前記取水管に流入させた処理液を、所望の処理濃度に達するまで当該取水管から分岐した取水管を経由して排出させ、当該所望の濃度に達した処理液を、取水管の配管経路内の一部ないし全部にわたって滞留させることを特徴とする取水管内壁の防汚方法。
2. 請求項１に記載の取水管内壁の防汚方法において、前記電解処理した海水が、処理液供給管を介して取水口近辺に供給される取水管内壁の防汚方法。
3. 請求項２に記載の取水管内壁の防汚方法において、前記電解処理された海水を取水口近辺の海に放出し、当該電解処理された海水が混じった海水を取水口から吸い上げる取水管内壁の防汚方法。
4. 請求項１に記載の取水管内壁の防汚方法を実施するための取水装置であって、取水口から取水する取水手段と、取水した海水を移送する取水管と、海水を電解処理する電解装置と、電解処理した海水を取水口近辺に供給する処理液供給管と、前記取水管の下流部に設けられたバルブと、前記取水管から分岐され、バルブを有する取水管とからなり、前記取水管の下流部のバルブ閉栓時に、前記取水管に処理液を流入させるとともに、前記取水管の海水を分岐された取水管から排出させ、両方の取水管のバルブを閉栓することにより、所望の濃度に達した処理液を、取水管の配管経路内に滞留させることを特徴とする取水装置。

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