JP5800120B2 - 海洋生物の付着を抑制する方法およびシステム、および、海洋生物の遊泳を阻害する方法 - Google Patents
海洋生物の付着を抑制する方法およびシステム、および、海洋生物の遊泳を阻害する方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、海洋生物を含有する水を用いて熱交換対象設備と熱交換するにあたり、塩素系薬剤とCO2マイクロバブルとを熱交換のための水に注入することによって、効果的に、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法およびシステムを提供することを目的とする。
また、ここでいうCO2マイクロバブルとは、発生時の粒径が5μm〜50μmの二酸化炭素の気泡をいう。CO2マイクロバブルを発生させる方法は特に限定されないが、例えば、エジェクタ型、ベンチュリー型、ラインミキサー型、加圧溶解型、旋回流型、または、キャビテーション型のマイクロバブル発生装置を使用して、発生させることができる。
海洋生物の遊泳を阻害すれば、例えば、海洋生物を含有する水の容器に、海洋生物が付着するのを防いだり、水から海洋生物を回収・除去したりするのが容易になる。
==本発明に係る熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムの構成==
図1は、本発明の一実施形態として説明する、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムの全体構成を示す図である。図1に示すように、本発明に係る、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステム(以下、単に「システム」と称する。)100は、海2に面する敷地に建設された火力発電所10を備える。火力発電所10は、燃料貯蔵設備12、LNGタンク14、発電設備16、LNG気化器17、取水路20、および、放水路22などを備える。
なお、本実施形態では、復水器18Aおよび18Bで加温された海水を有効に利用するべく、放水路22の一部は、LNG気化器流路27へと通じている。これにより、復水器18Aおよび18Bで加温された海水は、LNG気化器17へと送られるため、復水器18Aおよび18Bで発生した熱を利用して、LNG気化器17を加温することができる。LNG気化器17と熱交換後の、LNG気化器流路27内部を流れる海水は、放水路22へと合流する。放水路22は、合流したLNG気化器流路27内部を流れる海水を、放出口26を通じて海へと放出する。
特に、取水路20については、復水器18Aおよび18Bを効率よく冷却するべく、低い水温の海水を取り込めるように、取水口24を陸地からかなり離れた沖合に設けるため、取水路20は非常に長くなって、海洋生物の付着の影響を受けやすい。また、LNG気化器流路27については、復水器18Aおよび18Bで加温された海水が流れることより、海洋生物が繁殖しやすい状態となっており、さらに、LNG気化器17との熱交換の効率を向上させるべく、流路直径が放水路22よりも細くなっているため、海洋生物が付着した場合の影響を受けやすい。
なお、塩素系薬剤の種類は、特に限定されず、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素や塩素などであっても良い。塩素系薬剤の形態は、特に限定されないが、例えば、次亜塩素酸ナトリウムであれば、安定な次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いることが好ましい。また、海水を電気分解することにより得られる塩素または次亜塩素酸ナトリウムでも良い。
取水口24から取水した海水に注入する塩素系薬剤の種類と、復水器18Aおよび18Bで加温された海水に注入する塩素系薬剤の種類とは、同一であっても良く、組み合わせによって有毒な物質を生成しない限り異なっていても良い。
また、復水器18Aおよび18Bで加温された海水に塩素系薬剤を注入する際、LNG気化器流路27の入り口に近い箇所で、塩素系薬剤とCO2マイクロバブルとを注入することによって、LNG気化器17と熱交換が行われるLNG気化器流路27の内壁面に対する海洋生物の付着を抑制し、LNG気化器流路27の熱交換機能の低下を効果的に防ぐことができる。
図2に示すように、取水路20は、復水器18Aおよび18Bとの接続部、即ち、復水器流路29Aおよび29Bとの接続部に、それぞれ第1の海水ポンプ30Aおよび30Bを備える。第1の海水ポンプ30Aおよび30Bは、取水口24を通じて、海水を海2から取水路20へと吸入する。
なお、CO2マイクロバブルとの組み合わせにより、海洋生物の遊泳を阻害し、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制することができるような塩素系薬剤の量は、例えば、あらかじめ実験をして求めることもできるし、また、熱交換水流路の任意の箇所に観察装置(図示せず)を設け、その観察装置を通して海洋生物の様子を観察しながら制御することもできる。
図3に示す例では、薬剤供給槽40と接続していない側の薬剤注入管42の先端は、取水路20の下流側へ向けて屈曲し、その最先端に薬剤注入口43を備えている。なお、この場合において、図4に示すように、薬剤供給槽40と接続していない側の薬剤注入管42の先端部の断面を、薬剤注入口43へ向けて次第に拡がるように構成してもよい。
また、図5に示すように、薬剤供給槽40と接続していない側の薬剤注入管42の先端は屈曲せずに、薬剤注入管42の側面に設けた穴を薬剤注入口43としてもよい。このように、薬剤注入管42および薬剤注入口43として様々な構成が考えられる。
また、薬剤注入口43は、取水路20及びLNG気化器流路27の壁面近傍での塩素系薬剤濃度が高くなるように、これらの壁面に沿って位置することが好ましい。この場合、取水路20については、取水路20の底部には汚泥が堆積するため、側部又は上部に沿って位置することがより好ましい。
CO2ボンベ52からCO2ライン53に流入する二酸化炭素は、減圧弁54で大気圧になるように圧力を調整され、流量調節弁55で流量を調整されて、CO2マイクロバブル発生装置46に送られる。このCO2は、CO2マイクロバブル発生装置46に第2の海水ポンプ50が取り込んだ海水の流水の力によって装置内が負の圧力となることで、自動的に装置内に取り込まれる。
このようにして、CO2マイクロバブル発生装置46に供給されたCO2を用い、薬剤注入装置32Aから注入された塩素系薬剤との組み合わせにより、海洋生物の遊泳を阻害し、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制することができるような量のCO2マイクロバブルを発生させ、取水路20を流れる熱交換のための海水に必要に応じて注入することができる。
なお、塩素系薬剤との組み合わせにより、海洋生物の遊泳を阻害し、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制することができるようなCO2マイクロバブルの量は、例えば、あらかじめ実験をして求めることもできるし、また、熱交換水流路の任意の箇所に観察装置(図示せず)を設け、その観察装置を通して海洋生物の様子を観察しながら調節することもできる。
次に、本実施の一形態として、塩素系薬剤とCO2マイクロバブルとを熱交換のための水に注入することによって、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法について説明する。
まず、第1の海水ポンプ30Aおよび30Bを用いて、海洋生物を含有する海水を、海2から取水口24を通じて取水路20へと吸入する。
一方、第2の海水ポンプ50を用いて、取水路20を流れる海水を、CO2マイクロバブル発生装置46へと供給すると、CO2ボンベ52から、CO2がマイクロバブル発生装置46に自動的に取り込まれ、CO2マイクロバブルが発生する。
このようにして、薬剤注入装置32Aから注入された塩素系薬剤との組み合わせにより、海洋生物の遊泳を阻害し、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制することができるような量のCO2マイクロバブルを、CO2マイクロバブル注入装置34AのCO2マイクロバブル発生装置46から発生させる。発生させたCO2マイクロバブルを、取水路20へと取水した海水に、マイクロバブル注入管48を通じて、マイクロバブル注入口49から注入する。
塩素系薬剤とCO2マイクロバブルとを、海洋生物を含有する海水に注入することによって、効率的に、含有される海洋生物が熱交換水流路へと付着するのを抑制することができる。
塩素系薬剤とCO2マイクロバブルとを組み合わせて用いたことによって、塩素系薬剤のみを用いる場合よりも、効率的に海洋生物の熱交換水流路への付着を抑制することができ、このため、塩素系薬剤のみを用いる場合よりも塩素系薬剤の使用量を減らすことが可能となった結果、放水口26から海2へと放水された海水の塩素濃度が低減していることから、海2に与える負荷が少ない点で非常に優れている。
アカフジツボ成体を、天然海域からサンプリングした。サンプリングしたアカフジツボ成体を、23℃の人工海水(八洲薬品株式会社製、アクアマリンS)に移した。アカフジツボ成体に、アルテミア幼生を毎日給餌し、毎日水換えをして飼育した。このように飼育している間に、ノープリウス幼生が孵出したので、光を当てて集めた。
8.5Lの水槽に、5Lの人工海水を入れた。T1型マイクロバブル発生装置(旋回流型、CO2自給流量:700mL/min)を用いて100mL/minの流量で、CO2マイクロバブルを発生させ、発生させたCO2マイクロバブルを、水槽中の海水に注入した。
CO2マイクロバブルを注入し始めてから一定時間後に、それぞれ、CO2マイクロバブルを注入した海水約200mLを、水槽から汲み出した。
また、汲み出した海水約200mLの残りを用いて、泡が消滅しpHが安定した段階で、海水の水温、DO(Dissolved Oxygen、溶存酸素)、および、pHを測定した。
結果を、表1に示す。
通常、水中の塩素濃度は急激に低下するため、塩素のみを添加した場合には、すぐに、効果的に海洋生物の遊泳を阻害することができない濃度となってしまう。しかし、CO2マイクロバブルを併せて注入することによって、短時間で海洋生物の遊泳を阻害することが可能となり、この結果、非常に有効に海洋生物の付着を抑制できるようになった。
8.5Lの水槽に、5Lの人工海水を入れた。T1型マイクロバブル発生装置を用いて、100mL/minの流量でCO2マイクロバブルを発生させ、発生させたCO2マイクロバブルを、水槽中の海水に注入した。
CO2マイクロバブルを注入し始めてから一定時間後に、それぞれ、CO2マイクロバブルを注入した海水約200mLを、水槽から汲み出した。
また、汲み出した海水約200mLの残りを用いて、泡が消滅しpHが安定した段階で、海水の水温、DO、および、pHを測定した。
結果を、表2に示す。
また、多量のCO2マイクロバブルを添加した条件(pH7.30以下)においては、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を加えてから5分後の塩素濃度はCO2マイクロバブルの添加量が多くなる(pHが低くなる)ほど低下していることから、CO2マイクロバブルの添加量が多くなると、塩素が海洋生物に対して有効に作用しない濃度まで低下し、それに伴って海洋生物に対する遊泳阻害率が低下することが確かめられた。
海水の溶存酸素濃度が、海洋生物の遊泳阻害に及ぼす影響を調べるべく、以下の実験を行った。
2Lのビーカーに、2Lの人工海水(八洲薬品株式会社製、アクアマリンS)を入れた。エアーストーンをビーカー中の海水に入れ、海水中のエアーストーンに100mL/minの流量でN2を供給することによって、N2を海水に注入した。
海水のDOが、N2注入前の7.6mg/Lから、それぞれ、5.1、4.0、3.0、または、2.0となるまで、N2を注入しつづけた。
結果を、表3に示す。
10 火力発電所
12 燃料貯蔵設備
14 LNGタンク
16 発電設備
17 LNG気化器
18A,18B 復水器
20 取水路
22 放水路
24 取水口
26 放水口
27 LNG気化器流路
29A,29B 復水器流路
30A,30B 第1の海水ポンプ
32A,32B 薬剤注入装置
34A,34B CO2マイクロバブル注入装置
40 薬剤供給槽
42 薬剤注入管
43 薬剤注入口
44 バルブ
46 CO2マイクロバブル発生装置
48 マイクロバブル注入管
49 マイクロバブル注入口
50 第2の海水ポンプ
52 CO2ボンベ
53 CO2ライン
54 減圧弁
55 流量調節弁
80 熱交換水流路
Claims (10)
- 熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法であって、
海洋生物を含有する水を、熱交換対象設備に供給する工程と、
前記供給された水を用いて、前記熱交換対象設備と熱交換する工程と、
前記熱交換対象設備と熱交換後の水を、前記熱交換対象設備から放出する工程と、
前記海洋生物を含有する水、前記供給された水、及び、前記熱交換対象設備と熱交換後の水のいずれか一つ以上に、塩素系薬剤とCO2マイクロバブルとを注入する工程とを含み、
前記塩素系薬剤と、CO 2 マイクロバブルとを注入された水のpHが7.91以上であることを特徴とする抑制方法。 - 前記塩素系薬剤が次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、または、塩素であることを特徴とする、請求項1に記載の抑制方法。
- 前記塩素系薬剤とCO2マイクロバブルとを注入された水のpHが8.22以下であることを特徴とする、請求項1または2のいずれか1項に記載の抑制方法。
- 前記海洋生物がフジツボ類であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の抑制方法。
- 前記海洋生物を含有する水が海水であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の抑制方法。
- 海洋生物の遊泳を阻害する方法であって、
前記海洋生物を含有する水に、塩素系薬剤とCO2マイクロバブルとを注入する工程を含み、前記塩素系薬剤とCO 2 マイクロバブルとを注入された水のpHが7.91以上であることを特徴とする阻害方法。 - 前記塩素系薬剤が次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、または、塩素であることを特徴とする、請求項6に記載の阻害方法。
- 前記塩素系薬剤とCO2マイクロバブルとを注入された水のpHが8.22以下であることを特徴とする、請求項6または7のいずれか1項に記載の阻害方法。
- 前記海洋生物がフジツボ類であることを特徴とする、請求項6〜8のいずれか1項に記載の阻害方法。
- 前記海洋生物を含有する水が海水であることを特徴とする、請求項6〜9のいずれか1項に記載の阻害方法。
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