JP5535953B2 - エアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置、エアレーション装置の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、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排煙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排煙脱硫装置の排水（使用済海水）をエアレーションにより脱炭酸（暴気）するエアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置、エアレーション装置の運転方法に関する。

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排煙脱硫装置の脱硫方式としては、石灰石石膏法、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、海水法を採用した排煙脱硫装置（以下、「海水排煙脱硫装置」と呼ぶ）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（使用済海水）は、たとえば、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、水路の底面に設置したエアレーション装置から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）。

特開２００６−０５５７７９号公報 特開２００９−０２８５７０号公報 特開２００９−０２８５７２号公報

しかしながら、エアレーション装置で用いるエアレーションノズルは、基材の周囲を覆うゴム製等の散気膜に小さなスリットが多数設けられたものである。一般的には「ディフューザノズル」と呼ばれている。このようなエアレーションノズルは、供給される空気の圧力により、スリットから略均等な大きさの微細気泡を多数流出させることができる。

このようなエアレーションノズルを用いて、海水中でエアレーションを連続して行うと、散気膜のスリット壁面やスリット開口近傍に、海水中の硫酸カルシウム等の塩類が析出し、スリットの間隙が狭くなったり、スリットを塞いだりする結果、散気膜の圧力損失を増大させ、散気装置に空気を供給するブロワ、コンプレッサ等の吐出手段の吐出圧高が発生し、ブロワ、コンプレッサ等に負荷がかかるという、問題がある。

析出物の発生は、散気膜の外側に位置する海水が、スリットから散気膜の内側へ浸み込み、常時スリットを通過する空気に、長時間に亙って触れて乾燥（海水の濃縮）が促進され、析出に至っている、と推定される。

本発明は、前記問題に鑑み、散気膜のスリットにおいて発生した析出物を除去することができるエアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置、エアレーション装置の運転方法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、被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、前記空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルと、前記散気膜に対する圧力損失の上昇有無の判断を行うための供給空気の圧力若しくは空気量を計測する手段又は吐出手段の電流値又は回転数を計測する手段の少なくとも一つと、を具備し、前記エアレーションノズルは、内部に空気が導入される円筒状の基部側支持体と、前記基部側支持体よりも径が縮小され、仕切板を介して軸方向に設けられる中空筒体と、前記中空筒体の他端に設けられ、前記基部側支持体と略同一径の端部支持体と、前記基部側支持体と前記端部支持体を覆いつつ両端で締結されるチューブ状の散気膜と、前記散気膜に多数設けられたスリットと、前記基部側支持体の側面に設けられ、散気膜の内周面と支持体外周面との間の加圧空間へ導入された空気を仕切板の手前側で流出させる空気出口とを具備することを特徴とするエアレーション装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記空気供給配管から分岐した分岐ラインに介装された調整弁をさらに含むことを特徴とするエアレーション装置にある。

第３の発明は、第２の発明において、前記調整弁を操作して被処理水中に一時的な空気の排出を行うことを特徴とするエアレーション装置にある。

第４の発明は、第１の発明において、空気供給ラインから分岐された複数の分岐ラインと、前記複数の分岐ラインに介装したバルブと、をさらに含むことを特徴とするエアレーション装置にある。

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、前記エアレーションノズルは、前記スリットから微細気泡を流出させることを特徴とするエアレーション装置にある。

第６の発明は、海水を吸収剤として使用する脱硫塔と、前記脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路と、前記水路内に設置され、前記使用済海水中に微細気泡を発生して脱炭酸を行う第１乃至５のいずれか一つの発明のエアレーション装置とを具備することを特徴とする海水排煙脱硫装置にある。

第７の発明は、第１の発明のエアレーション装置を用い、前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、前記散気膜に供給する空気の供給を停止又は減少させることを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。

第８の発明は、第７の発明において、前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、吐出手段による空気の供給の一時的な停止を行う指令を行い、微細気泡を発生するスリットの目詰まりを防止することを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。

第９の発明は、第７の発明において、前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、現在稼動している複数の吐出手段の一部の空気の供給の一時的な停止を行うことを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。

第１０の発明は、第７の発明において、前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、現在稼動している複数の吐出手段に加えさらに別の吐出手段により空気を一時的に供給し、その後一時的に供給した空気の停止を行うことを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。

第１１の発明は、第７の発明において、前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、空気供給配管から分岐した分岐ラインに介装された調整弁を操作し、空気の供給の一時的な排出を行うことを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。

第１２の発明は、第７の発明において、空気供給ラインから複数の分岐ラインを介して前記散気膜に空気を供給するに際し、前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、散気膜に供給する複数の分岐ラインに介装したバルブの閉塞及び開放の操作を順次行うことを特徴とするエアレーションの運転方法にある。

第１３の発明は、第７乃至１２のいずれか一つの発明において、前記散気膜に対する圧力損失の上昇有無の判断は、供給空気の圧力若しくは空気量を計測する手段、又は吐出手段の電流値又は回転数を計測する手段の少なくとも一つにより行うことを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。

本発明によれば、エアレーション装置の散気膜のスリットにおいて析出物の発生があった場合に迅速に対応して、これを除去することができ、散気膜の圧力損失を減少させ、ブロワ、コンプレッサ等の負荷を低減することができる。

図１は、実施例１に係る海水排煙脱硫装置の概略図である。 図２−１は、エアレーションノズルの平面図である。 図２−２は、エアレーションノズルの正面図である。 図３−１は、エアレーションノズルの内部構造概略図である。 図３−２は、エアレーションノズルの膨張状態を示す内部構造概略図である。 図４−１は、実施例１に係るエアレーション装置の概略図である。 図４−２は、実施例１に係る他のエアレーション装置の概略図である。 図５は、対策Ｉの運転時間とブロア操作との関係（上段）、及び空気量との関係（下段）を示す図である。 図６は、対策IIの運転時間とブロア操作との関係（上段）、及び空気量との関係（下段）を示す図である。 図７は、実施例１に係る他のエアレーションノズルの内部構造概略図である。 図８は、実施例１に係る他のエアレーションノズルの内部構造概略図である。 図９は、実施例１に係るディスク状のエアレーションノズルの概略図である。 図１０−１は、実施例２に係るエアレーション装置の概略図である。 図１０−２は、実施例２に係る他のエアレーション装置の概略図である。 図１１−１は、実施例２に係る他のエアレーション装置の概略図である。 図１１−２は、実施例２に係る他のエアレーション装置の概略図である。 図１２−１は、実施例３に係るエアレーション装置の概略図である。 図１２−２は、実施例３に係る他のエアレーション装置の概略図である。 図１３−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和度の低い湿り空気）の流出と海水の浸入、および濃縮海水の状況を示す図である。 図１３−２は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、および濃縮海水の状況を示す図である。 図１３−３は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水及び析出物の状況を示す図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係るエアレーション装置及び海水排煙脱硫装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る海水排煙脱硫装置の概略図である。
図１に示すように、海水排煙脱硫装置１００は、排ガス１０１と海水１０３とを気液接触してＳＯ₂を亜硫酸（Ｈ₂ＳＯ₃）へ脱硫反応させる排煙脱硫吸収塔１０２と、排煙脱硫吸収塔１０２の下側に設けられ、硫黄分を含んだ使用済海水１０３Ａを希釈用の海水１０３と希釈混合する希釈混合槽１０５と、希釈混合槽１０５の下流側に設けられ、希釈使用済海水１０３Ｂの水質回復処理を行う酸化槽１０６とからなるものである。

海水排煙脱硫装置１００では、排煙脱硫吸収塔１０２において海水供給ラインＬ₁を介して供給される海水１０３の内の一部の吸収用の海水１０３を排ガス１０１と気液接触させて、排ガス１０１中のＳＯ₂を海水１０３に吸収させる。そして、排煙脱硫吸収塔１０２で硫黄分を吸収した使用済海水１０３Ａは、排煙脱硫吸収塔１０２の下部に設けられている希釈混合槽１０５に供給される希釈用の海水１０３と混合させる。そして、希釈用の海水１０３と混合希釈された希釈使用済海水１０３Ｂは、希釈混合槽１０５の下流側に設けられている酸化槽１０６に送給され、酸化用空気ブロア１２１より供給された空気１２２をエアレーションノズル１２３により供給し、水質回復させた後、排水１２４として海へ放流するようにしている。
図１中、符号１０２ａは海水を上方に噴出させる液柱用の噴霧ノズル、１２０はエアレーション装置、１２２ａは気泡、Ｌ₁は海水供給ライン、Ｌ₂は希釈海水供給ライン、Ｌ₃は脱硫海水供給ライン、Ｌ₄は排ガス供給ライン、Ｌ₅は空気供給ラインである。

このエアレーションノズル１２３の構成を図２−１、図２−２及び図３−１を参照して説明する。
図２−１は、エアレーションノズルの平面図、図２−２は、エアレーションノズルの正面図、図３−１はエアレーションノズルの内部構造概略図である。
図２−１、図２−２に示すように、エアレーションノズル１２３は、基材の周囲を覆う散気膜１１に小さなスリット１２が多数設けられたものであり、一般的には「ディフューザノズル」と呼ばれている。このようなエアレーションノズル１２３は、空気供給ラインＬ₅から供給される空気１２２の圧力により散気膜１１が膨張すると、スリット１２が開いて略均等な大きさの微細気泡を多数流出させることができる。ここで、散気膜１１としては、例えばゴム製等の可撓性を有するものが好ましい。

図２−１、図２−２に示すように、エアレーションノズル１２３は、空気供給ラインＬ₅から分岐した複数（本実施例では８本）の枝管（図示せず）に設けられたヘッダ１５に対して、フランジ１６を介して取り付けられている。なお、希釈使用済海水１０３Ｂ中に設置される枝管及びヘッダ１５には、耐食性を考慮して樹脂製パイプ等が使用されている。

このエアレーションノズル１２３の具体的な構成について図３−１を参照して説明する。図３−１に示すように、本実施例に係るエアレーションノズル１２３Ａは、希釈使用済海水１０３Ｂに対する耐食性を考慮して樹脂製とした略円筒形状の支持体２０を用い、この支持体２０の外周を覆うようにして多数のスリット１２が形成されたゴム製の散気膜１１を被せた後、左右両端部をワイヤやバンド等の締結部材２２により固定した構成とされる。

また、上述したスリット１２は、圧力を受けない通常の状態においては閉じている。なお、海水排煙脱硫装置１００においては、常時空気１２２を供給しているので、常にスリット１２は開放状態である。

ここで、支持体２０の一端２０ａは、ヘッダ１５に取り付けた状態で空気１２２の導入を可能とすると共に、その他端２０ｂは、海水１０３が導入可能に開口されている。
このため、一端２０ａ側は、ヘッダ１５及びフランジ１６を貫通する空気導入口２０ｃを介してヘッダ１５内部と連通している。そして、支持体２０の内部は、支持体２０の軸方向の途中に設けた仕切板２０ｄにより分割され、この仕切板２０ｄにより空気の流通が阻止されている。さらに、この仕切板２０ｄよりヘッダ１５側となる支持体２０の側面には、散気膜１１の内周面と支持体外周面との間に、すなわち、散気膜１１を加圧して膨張させる加圧空間１１ａへ空気１２２を流出させるための空気出口２０ｅ、２０ｆが開口している。従って、ヘッダ１５からエアレーションノズル１２３に流入する空気１２２は、図中に矢印で示すように、空気導入口２０ｃから支持体２０の内部へ流入した後、側面の空気出口２０ｅ、２０ｆから加圧空間１１ａへ流出することとなる。
なお、締結部材２２は、散気膜１１を支持体２０に固定するとともに、空気出口２０ｅ、２０ｆから流入する空気が両端部から漏出することを防止するものである。

このように構成されたエアレーションノズル１２３Ａにおいて、ヘッダ１５から空気導入口２０ｃを通って流入する空気１２２は、空気出口２０ｅ、２０ｆを通って加圧空間１１ａへ流出することにより、最初はスリット１２が閉じているため加圧空間１１ａ内に溜まって内圧を上昇させる。内圧が上昇された結果、散気膜１１は加圧空間１１ａ内の圧力上昇を受けて膨張し、散気膜１１に形成されているスリット１２が開くことによって空気１２２の微細気泡を希釈使用済海水１０３Ｂ中に流出させる。
このような微細気泡の発生は、枝管Ｌ_5A〜5H及びヘッダ１５を介して空気供給を受ける全てのエアレーションノズル１２３Ａ〜Ｃで実施される（図３−１、７、８参照）。

以下、本実施例に係るエアレーション装置について説明する。
本発明では、散気膜１１に形成されたスリット１２に析出物の発生があった場合に、これを迅速に除去する手段を提供する。
本発明では、散気膜１１のスリットに付着した析出物により起因する圧力損失の上昇があった場合に、散気膜に対して供給する空気の供給量を一時的に停止又は低減させることにより、圧力損失の上昇により膨張した散気膜を収縮させ、その収縮により付着した析出物を圧壊させ、供給される空気により散気膜の外部に放出させるようにしている。

図４−１は、本実施例に係るエアレーション装置の概略図である。図４−２は、本実施例に係る他のエアレーション装置の概略図である。
図４−１に示すように、本実施例に係るエアレーション装置１２０Ａは、被処理水である希釈使用済海水（図示せず）中に浸漬され、希釈使用済海水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気１２２を吐出手段であるブロア（本実施例では４台）１２１Ａ〜１２１Ｄにより供給する空気供給ラインＬ₅と、前記空気供給ラインＬ₅に介装された圧力計１２５と、前記空気が供給されるスリットを有する散気膜１１を備えたエアレーションノズル１２３Ａとを具備し、前記圧力計１２５の計測により空気供給圧力が所定の閾値を超えた場合、吐出手段による空気の供給の一時的な停止を行うものである。
また、空気供給ラインＬ₅には、２基の冷却器１３１Ａ、１３１Ｂと、２基のフィルタ１３２Ａ、１３２Ｂとが各々設けられている。これにより、空気供給ブロア（以下「ブロア」という）１２１Ａ〜１２１Ｄにより圧縮された空気は冷却され、次いで濾過されている。
なお、ブロアが４基あるのは、通常は２〜３基で運転しており、その内の１〜２基は予備としている。また、冷却器１３１Ａ、１３１Ｂと、フィルタ１３２Ａ、１３２Ｂとが各々２基あるのは、連続して運転する必要から、通常は片方のみで運転し、他方はメンテナンス用としている。

ここで、海水の塩分濃度は３．４％程度であり、９６．６％の水に３．４％の塩類が溶けている。この塩類は、概ね、塩化ナトリウムが７７．９％、塩化マグネシウムが９．６％、硫酸マグネシウムが６．１％、硫酸カルシウムが４．０％、塩化カリウムが２．１％、その他０．２％の構成となっている。

この塩のなかで、海水の濃縮（海水の乾燥）につれて、硫酸カルシウムが最初に析出する塩であり、その析出の閾値が海水の塩分濃度で約１４％である。

ここで、スリット１２に析出物が析出するメカニズムを図１３−１〜図１３−３を用いて説明する。
図１３−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和度の低い湿り空気）の流出と海水の浸入、および濃縮海水の状況を示す図である。図１３−２は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、および濃縮海水の状況を示す図である。図１３−３は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水及び析出物の状況を示す図である。
ここで、本発明において、スリット１２とは、散気膜１１に形成される切れ込みをいい、スリット１２の間隙は空気が排出される通路となる。
この通路を形成するスリット壁面１２ａは、海水１０３が接触しているが、空気１２２の導入によって乾燥・濃縮され、濃縮海水１０３ａとなり、その後スリット壁面に析出物１０３ｂが析出され、スリットの通路を閉塞するものとなる。

図１３−１は、空気１２２の相対湿度が低いので、海水が乾燥して海水の塩分濃縮が徐々に増加し、濃縮海水１０３ａが形勢された状況を示している。但し、海水の濃縮が始まっても海水の塩分濃度が概ね１４％以下では、硫酸カルシウム等の析出はない。

図１３−２は、濃縮海水１０３ａの一部において、局所的に海水の塩分濃度が１４％を超えた部分に析出物１０３ｂが発生している状態である。この状態では析出物１０３ｂが僅かであるので、スリット１２を空気が通過する際の圧力損失が僅かに上昇するものの、空気１２２は通過可能である。

これに対し、図１３−３は、濃縮海水１０３ａの濃縮が進行すると、析出物１０３ｂによる閉塞（プラッキング）状態となり、圧力損失が大きくなる状態である。なお、このような状態でも空気１２２の通路は残っているものの吐出手段にはかなりの負荷がかかるものとなる。

本実施例では、このスリット１２への析出物１０３ｂが発生した場合に、これを迅速に除去して、通常の状態に復帰させるために、圧力計１２５により空気１２２の供給圧力を監視し、この圧力計１２５において、所定の閾値を超えた場合に、制御装置１２６により指令を発して、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄを操作し、空気１２２の供給の一時的な停止を行うようにしている。また、本実施例のように制御装置１２６を用いず、圧力変動の変化に応じて作業員による手動制御を行うようにしてもよい。
ここで、本実施例において散気膜に対する圧力損失の上昇の判断は、供給空気の圧力を圧力計により計測することで、多数ある散気膜の個々における圧力損失を間接的に把握することができるからである。
なお、散気膜の内側と外側との圧力差を計測して個別に圧力損失の上昇の有無を判断するようにしてもよい。

ここで、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの運転は、上流側の脱硫条件により空気の供給量が規定されており、必要量の空気を減らしたくない場合と、多少の間空気を減らしても良い場合とがある。
そこで、本発明は、ブロアの運転状況に応じて適切な対応が可能なようにしている。

＜対策Ｉ＞
本実施例の対策Ｉでは、複数の吐出手段を運転している場合、多少の間空気を減らしても良い場合の操作について説明する。
先ず、４台のブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの内、２台のブロア１２１Ａ、１２１Ｂを運転している場合についてのスリットに析出物が発生した場合の対処について説明する。
圧力計１２５の計測により空気供給圧力が所定の閾値を超えた場合、制御装置１２６により、現在稼動している２台の吐出手段１２１Ａ、１２１Ｂの内の一台のブロア１２１Ｂを停止する指令を行う。これにより、空気の供給を一時的に停止させる（ブロア１２１ＢがＯＦＦ）。この結果、圧力上昇により膨張していた例えばゴム製の散気膜１１は、空気量の減少により、その直径が収縮し、スリット１２に付着していた析出物１０３ｂが圧壊し、供給される空気により散気膜１１の外部に放出される。

ここで、図３−２はエアレーションノズルの膨張状態を示す内部構造概略図である。
散気膜１１のスリット１２に付着物が付着すると、散気膜の圧力損失が上昇し、散気膜１２が膨らむ。図３−２に示すように、スリット１２に付着物が形成されると、圧力損失が上昇して散気膜１１の膨張がさらに助長され、その径が通常の散気状態の膨張状態の直径Ｄ₀からＤ₁のさらに膨張した状態に増大する。
このさらに膨張した状態で、比較的瞬間的に空気量を減らすと、散気膜１１のゴムが急激に収縮する。すなわち、散気膜１１の直径がＤ₁の状態からＤ₂の状態となる。
この収縮によりスリット１２に付着していた付着物が崩れる。この場合においても、スリット１２からは空気の放出が継続されているので、崩れた付着物が散気膜１１の外に放出されることとなる。付着物が散気膜１１の外に放出されると散気膜の直径は、ほぼＤ₀に戻る。

この結果、析出物１０３ｂの消滅により、散気膜の圧力損失が低減するので、停止していたブロア１２１Ｂの運転を再開する。停止の時間は圧力計１２５により監視することができるが、凡そ数十秒の１台の運転となる。
運転再開には、停止していたブロア１２１Ｂ以外に、他の予備のブロア１２１Ｃ，１２１Ｄを運転するようにしてもよい。これによりブロアの使いまわしが可能となり、メンテナンス上好ましいものとなる。

この対策Ｉでは、例えば数十秒ブロア１２１Ｂを停止し、空気が供給されなくとも、停止中においてエアレーション性能に影響が無い場合に可能となる。

図５は、対策Ｉの運転時間とブロア操作との関係（上段）、及び空気量との関係（下段）を示す図である。
図５の上段は、ブロアのＯＮ、ＯＦＦについての操作図であり、図５の下段は供給空気量を示す図である。
図５に示すように、２台のブロア１２１Ａ、１２１Ｂを運転している場合、ブロア１２１Ａの運転は継続（ＯＮ）し、他のブロア１２１Ｂの運転を停止（ＯＦＦ）するので、空気量が一時的に半分となる。所定時間経過した後、再び停止前の状態（ブロア１２１Ａ及びブロア１２１ＢをＯＮ）に戻すようにしている。

＜対策II＞
本実施例の対策IIでは、複数の吐出手段を運転している場合、一瞬たりとも空気量を減らしたくない場合の操作について説明する。
先ず、４台のブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの内、２台のブロア１２１Ａ、１２１Ｂで必要量の空気の供給をしている場合についてのスリットに析出物が発生した場合の対処について説明する。

圧力計１２５での計測により空気供給圧力が所定の閾値を超えた場合、制御装置１２６により、現在稼動している２台の吐出手段１２１Ａ、１２１Ｂの運転を継続し（ＯＮ）し、さらに別の一台のブロア１２１Ｃの運転を開始（ＯＮ）する指令を行う。これにより、空気の供給が一時的に以前の１．５倍となる。

これにより、圧力上昇により膨張していた散気膜１１は、さらに膨張するが、その後追加運転したブロア１２１Ｃの運転を停止させる（ＯＦＦ）。この結果、空気量が減少し、散気膜１１の直径が急激に収縮し、スリット１２に付着していた析出物１０３ｂが圧壊し、散気膜１１の外部に放出される。
この結果、析出物１０３ｂの消滅により、散気膜の圧力損失が低減する。
ブロアの追加運転はブロア１２１Ｃ以外に、他の予備のブロア１２１Ｄを運転するようにしてもよい。
また、停止するブロアは、ブロア１２１Ｃ以外に、他の運低しているブロア１２１Ａ、１２１Ｂとしてもよい。これによりブロアの使いまわしが可能となり、メンテナンス上好ましいものとなる。

この対策IIでは、数十秒のブロア１２１Ｃの追加運転をし、その後運転を停止しているので、必要量の空気量は常に供給されているので、エアレーションの性能を維持できる。

図６は、対策IIの運転時間とブロア操作との関係（上段）、及び空気量との関係（下段）を示す図である。
図６の上段は、ブロアのＯＮ、ＯＦＦについての操作図であり、図６の下段は供給空気量を示す図である。
図６に示すように、２台のブロア１２１Ａ、１２１Ｂを運転している場合、ブロア１２１Ａ、１２１Ｂの運転を継続（ＯＮ）し、さらに別のブロア１２１Ｃの運転を追加（ＯＮ）するので、空気量が一時的に増大し、その後ブロア１２１Ｃを停止し、所定時間経過した後、再び追加前の状態（ブロア１２１ＣをＯＦＦ）に戻すようにしている。

このような操作を行うことにより、通常の圧力損失状態に戻るので、継続してエアレーションを実施するようにすればよい。そして、その後、再び圧力損失の上昇がみられた場合には、上述したような操作を実施することで、散気膜に付着する付着物を除き、通常の状態に復帰させるようにすればよい。

次に、本実施例に係るエアレーションノズルについて説明する。本発明では、散気膜１１に析出した析出物を容易に脱落させるエアレーションノズルを提供する。
図７は実施例に係る他のエアレーションノズルの内部構造概略図である。
図７に示すように、実施例に係る他のエアレーションノズル１２３Ｂは、内部に空気が導入される円筒状の基部側支持体２０Ａと、基部側支持体２０Ａよりも径が縮小され、仕切板２０ｄを介して軸方向に設けられる中空筒体２０ｇと、該中空筒体２０ｇの他端に設けられ、前記基部側支持体２０Ａと略同一径の端部支持体２０Ｂと、前記基部側支持体２０Ａと前記端部支持体２０Ｂとを覆いつつ両端で締結手段２２により締結されるチューブ状の散気膜１１と、前記散気膜１１に多数設けられたスリット（図示せず）と、前記基部側支持体２０Ａの側面に設けられ、散気膜１１の内周面と支持体外周面との間の加圧空間１１ａへ導入された空気１２２を仕切板２０ｄの手前側で流出させる空気出口２０ｅ、２０ｆとを具備する。従って、ヘッダからエアレーションノズル１２３Ｂに流入する空気１２２は、図中に矢印で示すように、空気導入口２０ｃから基部側支持体２０Ａの内部へ流入した後、側面の空気出口２０ｅ、２０ｆから加圧空間１１ａへ流出することとなる。

そして、空気１２２の供給が停止された場合には、図７の破線に示すように、散気膜１１が収縮する結果、中空筒体２０ｇの径が小さい部分が変形することとなり、散気膜１１のスリット１２が変形して、析出物の脱落を助長させることとなる。

図８は本実施例に係る他のエアレーションノズルの内部構造概略図である。本実施例に係るエアレーションノズル１２３Ｃは、内部に空気が導入される円筒状の基部側支持体２０Ａと、基部側支持体２０Ａと略同一径の端部支持体２０Ｂと、基部側支持体２０Ａと端部支持体２０Ｂを覆いつつ締結手段２２により締結されるチューブ状の散気膜１１と、前記散気膜１１に多数設けられたスリット１２とを具備するものである。

図３−１に示すようなエアレーションノズル１２３Ａは基部側支持体２０の周囲を散気膜１１が覆うような構造であるのに対し、図８に示すエアレーションノズル１２３Ｃは、散気膜１１が自立しており、その先端部側でのみ端部支持体２０Ｂにより支えられている。よって、空気１２２を供給している際には、散気膜１１が膨張しているが、空気１２２の供給を停止すると、その散気膜１１が破線に示すように、収縮・変形するので、スリットに付着している析出物の脱落が容易となる。

また、チューブ状のエアレーションノズルに対して、ディスク状、プレート状のエアレーションノズルについて説明する。
図９は、本実施例に係るディスク状のエアレーションノズルの概略図である。図９に示すように、ディスク状のエアレーションノズル１３３は、例えばゴム製の散気膜１１の円筒状の支持体１３４の底部に析出物の収容部１３５を設けている。また、収容部１３５にはパンチングメタル１３６等の仕切りを設け、空気１２２の導入の流れを阻害しないようにしている。
よって、空気１２２を供給している際には、散気膜１１が膨張しているが、空気１２２の供給を停止すると、その散気膜１１が破線に示すように、収縮・変形するので、スリットに付着している析出物の脱落が容易となる。

次に、実施例１では、散気膜１１のスリットに付着した析出物により起因する圧力損失の上昇を圧力計１２５により把握していたが、本発明はこれに限定されず、電流計を用いてブロアの電流値を計測して、圧力損失の上昇を間接的に把握するようにしてもよい。

これは、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄは常に所定量の空気を散気膜１１に供給するように設定されているので、スリットに析出物が付着することで、空気供給量が低減すると、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄを駆動するために電流値が上昇する。
そこで、図４−２に示す本実施例に係る他のエアレーション装置１２０Ｂのように、各ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの電流値を計測する電流計１２８Ａ〜１２８Ｄを設けるようにしている。そして、運転しているブロアの電流値の上昇の有無を電流計１２８Ａ〜１２８Ｄで確認して、電流値の上昇があった場合には、圧力損失の上昇があったと判断し、前述したようなブロアの運転を行うようにすればよい。

ここで、空気吐出手段（ブロア）としては、一定の容積を供給する容積式と非容積式があるが、散気膜の圧力損失の上昇を把握する指標として、上記以外に空気供給系統の空気量、あるいは空気吐出手段の回転数を採用してもよい。散気膜の圧力損失の上昇を把握する指標として、空気量を採用する場合は、散気膜の圧力損失が上昇すると空気量が低下することとなるので、供給空気の空気流量を計測し、空気流量の低下の有無を確認して、空気流量の低下があった場合には、圧力損失の上昇があったと判断し、前述したようなブロアの運転を行うようにすればよい。
また、空気流量の低下はブロアの回転数で把握することもできる。
なお、空気吐出手段としては、ブロア以外に例えば送風機、コンプレッサ等の空気を散気膜に供給する手段を用いるようにしてもよい。

本実施例では、散気膜に対する圧力損失の上昇有無の判断としては、例えば供給空気の圧力若しくは空気量を計測する手段、又は吐出手段の電流値又は回転数を計測する手段の少なくとも一つにより行うようにしているが、本発明はこれらの限定されるものではない。

次に、実施例２に係るエアレーション装置について説明する。
本実施例では、散気膜１１に形成されたスリット１２に析出物の発生があった場合に、これを迅速に除去する手段を提供する。
図１０−１、図１０−２及び図１１−１、１１−２は、本実施例に係るエアレーション装置の概略図である。なお、実施例１に示すエアレーション装置１２０Ａと同一の構成部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
図１０−１に示すように、実施例２に係るエアレーション装置１２０Ｃは、被処理水である希釈使用済海水（図示せず）中に浸漬され、希釈使用済海水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気１２２を吐出手段であるブロア（本実施例では４台）１２１Ａ〜１２１Ｄにより供給する空気供給ラインＬ₅と、前記空気供給ラインＬ₅に介装された圧力計１２５と、前記空気１２２が供給されるスリットを有する散気膜１１を備えたエアレーションノズル１２３とを具備し、前記圧力計１２５の計測により空気供給圧力が所定の閾値を超えた場合、空気供給ラインＬ₅から分岐した分岐ラインＬ₆に介装された調整弁１２７を操作し、空気１２２の供給の一時的な排出を行うものである。

本実施例では、複数の吐出手段を運転している場合、ブロアの運転を変更したくない場合について有益である。
先ず、４台のブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの内、２台のブロア１２１Ａ、１２１Ｂを運転している場合についてのスリットに析出物が発生した場合の対処について説明する。
圧力計１２５の計測により空気供給圧力が所定の閾値を超えた場合、制御装置１２６により、現在稼動している２台の吐出手段１２１Ａ、１２１Ｂの運転は継続する。
圧力計１２５の計測により閾値を超えた場合、制御装置１２６により調整弁１２７を一時的に開放する制御を行い、外部に空気を一部放出する。

これにより、圧力上昇により膨張していた散気膜１１は、空気量の減少により、その直径が収縮し、スリット１２に付着していた析出物１０３ｂが圧壊し、散気膜１１の外部に放出される。

この結果、析出物１０３ｂの消滅により、圧力が低減するので、調整弁１２７を調整して、通常の空気の供給とする。調整弁１２７の調整は圧力計１２５により監視することができるが、凡そ数十秒の程度の空気の放出となる。

本実施例の対策では、制御装置１２６からの指示は調整弁１２７の調整で良いので、ブロアに対する停止起動操作が不要となり、ＳＯＴＳの制御が簡易となる。なお、制御装置１２６を用いず、手動により切り替えるようにしてもよい。

また、圧力計１２５を用いる代わりに、図１０−２に示す実施例２に係る他のエアレーション装置１２０Ｄは、電流計１２８Ａ〜１２８Ｄを設けている。そして、運転しているブロアの電流値の上昇の有無を電流計１２８Ａ〜１２８Ｄで確認して、電流値の上昇があった場合には、圧力損失の上昇があったと判断し、前述したようなブロアの運転を行うようにすればよい。

また、図１１−１に示す実施例２に係る他のエアレーション装置１２０Ｅは、分岐ラインＬ₆の先端側に排出した空気を放出する散気管１２８を設置している。この散気管１２８を設置することで、希釈使用済海水（図示せず）中に空気を放出するようにしてもよい。この際のエアレーションノズルは、空気を均一に放出し低圧力損失のものであれば、特に限定されるものではない。
散気管１２８は、空気孔を有するものであり、エアレーションノズル１２３（１２３Ａ〜１２３Ｃ）よりも圧力損失が低いもので、排出空気を直ちに希釈使用済海水中に放出している。
また、調整弁１２７を開放した空気の排出先の散気管１２８の設置位置は、エアレーションノズル１２３の上流側でも下流側でもいずれでもよい。これにより排出空気もエアレーション用空気として有効利用することができる。

また、圧力計１２５を用いる代わりに、図１１−２に示す実施例２に係る他のエアレーション装置１２０Ｆは、電流計１２８Ａ〜１２８Ｄを設けている。そして、運転しているブロアの電流値の上昇の有無を電流計１２８Ａ〜１２８Ｄで確認して、電流値の上昇があった場合には、圧力損失の上昇があったと判断し、前述したようなブロアの運転を行うようにすればよい。

次に、実施例３に係るエアレーション装置について説明する。
本実施例では、散気膜１１に形成されたスリット１２に析出物の発生があった場合に、これを迅速に除去する手段を提供する。
図１２−１、図１２−２は、本実施例に係るエアレーション装置の概略図である。なお、実施例１に示すエアレーション装置１２０Ａと同一の構成部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
図１２−１に示すように、実施例３に係るエアレーション装置１２０Ｇは、被処理水である希釈使用済海水（図示せず）中に浸漬され、希釈使用済海水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気１２２を吐出手段であるブロア（本実施例では４台）１２１Ａ〜１２１Ｄにより供給する空気供給ラインＬ₅と、前記空気供給ラインＬ₅に介装された圧力計１２５と、前記空気が供給されるスリットを有する散気膜１１を備えたエアレーションノズル１２３と、空気供給ラインＬ₅から分岐する複数（本実施例では８本）の枝管Ｌ_5A〜5Hと、枝管Ｌ_5A〜5Hに介装した開閉バルブＶ_A〜Hとを具備し、前記圧力計１２５の計測により空気供給圧力が所定の閾値を超えた場合、空気供給ラインＬ₅管から分岐した各枝管Ｌ_5A〜5Hに介装した各開閉バルブＶ_A〜Hとを順次閉じて開く操作を行い、エアレーションノズル１２３への空気の供給の一時的な空気の供給量の停止又は低減を行うものである。

この枝管Ｌ_5A〜5Hに介装した開閉バルブＶ_A〜Hとの開閉操作は、順次行うことにより、散気管に供給する全体の空気量を低減させずに、個別に例えばゴム製の散気膜１１への空気量を減少させることにより、その直径が収縮させ、スリット１２に付着していた析出物１０３ｂが圧壊し、供給される空気により散気膜１１の外部に放出するようにしている。なお、空気を一時的に停止した場合でも散気管に対する余圧があるので、急激に空気量がゼロとなるわけではないので、脱落した析出物はその余圧空気により外部へ放出される。

また、圧力計１２５を用いる代わりに、図１２−２に示す実施例３に係る他のエアレーション装置１２０Ｈは、電流計１２８Ａ〜１２８Ｄを設けている。そして、運転しているブロアの電流値の上昇の有無を電流計１２８Ａ〜１２８Ｄで確認して、電流値の上昇があった場合には、圧力損失の上昇があったと判断し、前述したようなブロアの運転を行うようにすればよい。

以上、本実施例では被処理水として海水を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば汚染処理における汚染水にエアレーションを行うエアレーション装置において、散気孔（メンブレンスリット）での汚泥成分の析出によるプラッギングを防止でき、長期間に亙って安定して操業することができる。

１１ 散気膜
１２ スリット
１００ 海水排煙脱硫装置
１０２ 排煙脱硫吸収塔
１０３ 海水
１０３Ａ 使用済海水
１０３Ｂ 希釈使用済海水
１０５ 希釈混合槽
１０６ 酸化槽
１２０Ａ〜１２０Ｈ エアレーション装置
１２３、１２３Ａ〜１２３Ｃ、１３３ エアレーションノズル
１２５ 圧力計
１２６ 制御装置
１２８ 散気管

Claims (13)

1. 被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、
   空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、
   前記空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルと、
   前記散気膜に対する圧力損失の上昇有無の判断を行うための供給空気の圧力若しくは空気量を計測する手段又は吐出手段の電流値又は回転数を計測する手段の少なくとも一つと、を具備し、
   前記エアレーションノズルは、
   内部に空気が導入される円筒状の基部側支持体と、
   前記基部側支持体よりも径が縮小され、仕切板を介して軸方向に設けられる中空筒体と、
   前記中空筒体の他端に設けられ、前記基部側支持体と略同一径の端部支持体と、
   前記基部側支持体と前記端部支持体を覆いつつ両端で締結されるチューブ状の散気膜と、
   前記散気膜に多数設けられたスリットと、
   前記基部側支持体の側面に設けられ、前記散気膜の内周面と支持体外周面との間の加圧空間へ導入された空気を仕切板の手前側で流出させる空気出口とを具備することを特徴とするエアレーション装置。
2. 請求項１において、
   前記空気供給配管から分岐した分岐ラインに介装された調整弁をさらに含むことを特徴とするエアレーション装置。
3. 請求項２において、
   前記調整弁を操作して被処理水中に一時的な空気の排出を行うことを特徴とするエアレーション装置。
4. 請求項１において、
   空気供給ラインから分岐された複数の分岐ラインと、前記複数の分岐ラインに介装したバルブと、をさらに含むことを特徴とするエアレーション装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
   前記エアレーションノズルは、前記スリットから微細気泡を流出させることを特徴とするエアレーション装置。
6. 海水を吸収剤として使用する脱硫塔と、
   前記脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路と、
   前記水路内に設置され、前記使用済海水中に微細気泡を発生して脱炭酸を行う請求項１乃至５のいずれか一つに記載のエアレーション装置とを具備することを特徴とする海水排煙脱硫装置。
7. 請求項１に記載のエアレーション装置を用い、
   前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、前記散気膜に供給する空気の供給を停止又は減少させることを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
8. 請求項７において、
   前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、吐出手段による空気の供給の一時的な停止を行う指令を行い、微細気泡を発生するスリットの目詰まりを防止することを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
9. 請求項７において、
   前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、現在稼動している複数の吐出手段の一部の空気の供給の一時的な停止を行うことを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
10. 請求項７において、
    前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、現在稼動している複数の吐出手段に加えさらに別の吐出手段により空気を一時的に供給し、その後一時的に供給した空気の停止を行うことを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
11. 請求項７において、
    前記散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、空気供給配管から分岐した分岐ラインに介装された調整弁を操作し、空気の供給の一時的な排出を行うことを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
12. 請求項７において、
    空気供給ラインから複数の分岐ラインを介して前記散気膜に空気を供給するに際し、散気膜に対する圧力損失の上昇があった際、前記散気膜に供給する複数の分岐ラインに介装したバルブの閉塞及び開放の操作を順次行うことを特徴とするエアレーションの運転方法。
13. 請求項７乃至１２のいずれか一つにおいて、
    前記散気膜に対する圧力損失の上昇有無の判断は、供給空気の圧力若しくは空気量を計測する手段、又は吐出手段の電流値又は回転数を計測する手段の少なくとも一つにより行うことを特徴とするエアレーション装置の運転方法。

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