JP6007245B2 - 酸性海水の処理方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は酸性海水の処理方法、特にはディーゼルエンジン排ガスを洗浄した酸性海水を処理する方法に関わる。本発明はさらに酸性海水の処理装置に関わる。本発明の方法と装置は特に船舶、鑿井、浮体式工場（これらに限定されない）などの海上プラットフォームに適用する。

いままで２０年ほどに渡って、ＳＯ_２を主体として産業施設から排出されるガス状汚染物質を浄化することに関する国際立法は、徐々に厳密かつ完備化され、ここ数年の規制対象の範囲は陸上産業施設から海上船舶に広がる。船舶などのディーゼルエンジンの硫酸化物排出を規制する国際立法の実施は２００５年から開始した。

天然海水洗浄を手段として化石燃料からの硫酸化物浄化を実現する処理技術は、陸上石炭燃焼工場の応用分野に既に汎用される。船舶上において海水法排煙脱硫技術の利用に当たって、そのうちの１つの代表的な解決手段は出願番号ＰＣＴ／ＣＮ２００８／０７１３０４の国際出願（当該文献はここで全文に合併される）である。当該発明に採用された技術手段では、ディーゼルエンジンの排ガスと上方から下方へ流動する海水を充填材洗浄層において逆流式洗浄を実現することにより、ＳＯ_２を吸収する目的を実現したため、前記の問題を有効的に解決した。

出願番号がＰＣＴ／ＣＮ２００８／０７１３０４の国際出願に提供された手段を利用してディーゼルエンジンの排ガスに対する処理を行う後、洗浄用海水は多量のＳＯ_２を吸収して酸性海水を形成し、そのｐＨは約３に達する。そのような酸性海水が直接に海洋に排出されることは許可されていない。環境への影響を減らすため、少なくとも排出された海水のｐＨを天然海水に近い程度に上昇させる必要がある（一般的にはｐＨ６．５以上）。

陸上石炭燃焼発電所に対し、ＳＯ_２を吸収した海水に対する処理は既に関連する方法がある。しかし、当該方法が直接に船舶などの海上プラットフォームに用いられることはできない。その主な原因は、船舶などの海上プラットフォームの限られた空間が大型曝気槽を設置することを許可されない。

上述の現有技術における関連問題に対し、本発明は船舶などの海上プラットフォームに適用される酸性海水の処理方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の目的は、ＳＯ_２を吸収したまたはディーゼルエンジンを洗浄した海水に対する洗浄を行って酸性を解消し、環境に優しい方式で海洋へ排出させるための酸性海水の処理方法を提供する。

本発明に提供される酸性海水の処理方法は下記の原理に基づく。

海水は二酸化硫黄に対して良好な吸収性を有する。二酸化硫黄を洗浄して溶けた海水は酸性を呈し、必要な処理を行ってそのｐＨを高めたこそ、後自然海域に排出することができる。そのため、まず洗浄プロセスから排出されたｐＨが低い酸性海水にアルカリ性海水を混入してそのｐＨを５．５以上に向上させて、次に空気を吹入する。アルカリ性海水を混入してｐＨを高める過程では、アルカリ性海水のアルカリ度を利用して酸性海水を中和し、溶けられた二酸化硫黄、即ち遊離状態な亜硫酸を亜硫酸塩に中和された。この時処理された海水のｐＨは５．５以上に上昇する。その後、海水のｐＨを許容排出値（一般的には６．５以上）までに続けて上昇させるため、さらに多量のアルカリ性海水を継続に混入する必要がある。その結果、海水を汲み上げて搬送するエンルギー消費量が増加される。ここで、海水に空気を吹入する方法を採用し、海水のｐＨを許容排出値に続けて上昇させることもできる。処理される海水のｐＨが５．５以下である時には空気を吹入することがＳＯ_２漏れをもたらし、ｐＨが高すぎる時には空気を吹入することが処理効率を悪くする。そのため、処理された海水のｐＨが５．５以上に調整された後空気を吹入する。空気を吹入すること、即ち曝気ポロセスは、流動している処理された海水に空気を連続吹入する過程である。その効果は、吹入される空気の流量、処理された海水の流量及び曝気容器の容積によって決まる。上記３つの要素において、処理された海水の流量はエンジンの排気量と燃料の硫黄含量に関し、吹入される空気の流量は処理された海水の流量と曝気容器の容積に関し、曝気容器の容積は一方吹入される空気の流量と処理された海水の流量に関係すると同時に応用場所の空間にも制限される。陸上石炭燃焼発電所の応用条件において、応用場所の空間は制約要素になれない。現有技術における必要なプロセス空間は常に大きい、海上プラットフォームなどのコンパクトな空間に直接応用されることはできない。現有技術の欠陥を克服するため、本発明は海水洗浄プロセス装置の占める空間を減少する方法を提供する。処理後の流動している海水に空気を吹入して、曝気容器の容積、処理された海水の容積及び吹入された空気量は下記式（１）及び（２）の条件を満たす。

Ｒ＝（０．００８〜０．３）Ｌ．．．（１）

Ｑ＝（２５〜８５）Ｌ／Ｒ．．．（２）

式中、Ｒは曝気容器の容積（ｍ^３）であり、Ｌは時間毎で処理される海水の容積（ｍ^３）であり、Ｑは時間毎の標準状態（０℃、１気圧）で計算する吹入される空気の量（Ｎｍ^３）である。これより酸性洗浄水を中性近いに処理した後海洋に排出することができる。

そのため、本発明より提供される酸性海水の処理方法は、

ア、前記酸性海水とアルカリ性海水を混合して中和海水を取得するステップと、

イ、前記中和海水を曝気容器において連続的に流動させ、空気を連続的に吹入するステップと、を含み、前記曝気容器の容積Ｒと、処理必要な前記中和海水の容積Ｌと、吹入される空気量Ｑとが下記式（１）及び（２）の条件を満たす。

Ｒ＝（０．００８〜０．３）Ｌ．．．（１）

Ｑ＝（２５〜８５）Ｌ／Ｒ．．．（２）

式中、Ｒは前記曝気容器の容積（ｍ^３）であり、Ｌは時間毎で処理される前記中和海水の容積（ｍ^３）であり、Ｑは時間毎で吹入される空気量（Ｎｍ^３）である（標準状態、即ち０℃、１気圧で換算する）。

ここでいう酸性海水はＳＯ_２を吸収した海水であってもよい、例えば、船舶ディーゼルエンジンのようなディーゼルエンジンの排ガスを洗浄した海水である。ここでいうアルカリ性海水はｐＨが７以上である海水。天然海水は常にアルカリ性に呈するため、１つの好ましい具体的な実施例において、アルカリ性海水は海洋から取った天然海水、即ち新鮮な海水である。

ここでいう曝気容器は即ち海水を容納して曝気を行う容器である。当該容器は海水と空気との反応に適用される任意の形状になってもよい。

１つの好ましい具体的な実施例において、前記酸性海水とアルカリ性海水を混合して中和させる後、海水のｐＨは５．５以上６．４以下である。

好ましい手段の１つとして、酸性海水が処理された後のｐＨは６．５〜７に上昇し、即ち中和海水が曝気容器から排出される時のｐＨは６．５〜７である。これは海洋へ排出する要求に合わせる。

本発明のもう１つの目的は、ＳＯ_２を吸収したまたはディーゼルエンジンを洗浄した海水に対する洗浄を行って酸性を解消し、環境に優しい方式で海洋へ排出させるための酸性海水の処理装置を提供する。

本発明に提供される酸性海水の処理装置は、

前記酸性海水を空気と反応させるための曝気容器と、前記曝気容器において曝気処理を行うための曝気装置と、を含み、

前記曝気容器の体積は下記式（１）によって配置する。

Ｒ＝（０．００８〜０．３）Ｌ．．．（１）

式中、Ｒは前記曝気容器の容積（ｍ^３）であり、Ｌは時間毎で処理必要な海水の容積（ｍ^３）である。

また、１つの所定の曝気量を備えるため、曝気装置において配置を行ってもよい。そのため、１つの好ましい具体的な実施例において、好ましい手段の１つとして、前記曝気装置は曝気量Ｑを有するように配置されており、Ｑは下記式（２）によって計算する。

Ｑ＝（２５〜８５）Ｌ／Ｒ．．．（２）

式中、Ｑは時間毎で吹入される空気量（Ｎｍ^３）である（標準状態、即ち０℃、１気圧で換算する）。

本発明に提供される酸性海水の処理方法と装置を利用して、洗浄脱硫海水を処理するの占める空間を大幅に減少し、且つ用水を節約する。船舶などの海上プラットフォーム応用において、最終排出された洗浄脱硫海水のｐＨが６．５以上であるという環境保護要求を満足し、海水洗浄脱硫という公認されるエコ的な排出削減プロセスが、陸上石炭燃焼発電所での応用を成功した後、船舶などの海上プラットフォームのコンパクトな空間における応用をも現実になる。

図１は、本発明における第１実施例の酸性海水処理装置の説明図である。

図２は、本発明における第２実施例の酸性海水処理装置の説明図である。

図１は本発明における第１実施例の酸性海水処理装置を示す。図１に示されるように、当該実施例に係る酸性海水の処理装置は、曝気容器１と、曝気装置と、第１管路３１と、第２管路３２と、第３管路３３と、を含む。

曝気容器１は海水と空気を反応することに用いられる。曝気容器１には反応後生成された気体を排出するための排気管１１が設置される。

第１管路３１は酸性海水を曝気容器１に搬送することに用いられており、第２管路３２はアルカリ性海水を第１管路に搬送して酸性海水とアルカリ性海水を第１管路３１において混合させることに用いられており、第３管路３３は反応後の海水を排出することに用いられている。

前記曝気容器において曝気処理を行うための曝気装置は、曝気ヘッド２１と、ブロア２２と、曝気管２３と、を含む。複数ある曝気ヘッド２１は、曝気容器１の底部にそれぞれ均一に分布される。

当該具体的な実施方式における酸性海水の処理装置に対する関連パラメーターのテストを行う。処理必要な海水は船舶ディーゼルエンジンの排ガスを洗浄した酸性洗浄水（ｐＨは約３である）とアルカリ性海水を混合して形成した中和海水であり、アルカリ性海水は天然海水を採用する。アルカリ性海水の提供量は中和海水のｐＨが５．５以上６．０以下になったか否かによって調節される。５．５以下であると提供量を増加し、６．０以上であると提供量を減少する。最終的に曝気容器に入る中和海水の容積は約７６０ｍ^３／ｈに管理される。曝気容器は中和海水の時間毎で処理必要な量の０．００８倍であるように配置されており、約６ｍ^３である。テストによって、曝気装置の曝気量は時間毎で〔（２５〜８５）／０．００８〕ｍ^３に管理されると、中和海水が排出される後のｐＨは６．５以上７以下であることを実現する。曝気容器は中和海水の時間毎で処理必要な量の０．３倍であるように配置されると、即ち約２３０ｍ^３であり、テストによって、曝気装置の曝気量は時間毎で〔（２５〜８５）／０．３〕ｍ^３に管理されると、中和海水が排出された後のｐＨは６．５以上７以下であることを実現できる。曝気容器の容積と曝気量の設定をより良く調整するため、Ｒ＝（０．０５〜０．２）Ｌのように設定することが好ましい。

図２は本発明における第２実施例の酸性海水処理装置を示す。第１実施例における酸性海水処理装置と異なったのは、第２管路３２はアルカリ性海水を直接に曝気容器１に搬送し、曝気容器１において酸性海水とアルカリ性海水を中和させて曝気処理を行うことである。

Claims (11)

1. 酸性海水の処理方法において、
   ア、酸性海水とアルカリ性海水を混合してｐＨが５．５〜６の中和海水を取得するステップと、
   イ、前記中和海水を曝気容器において連続的に流動させ、空気を連続的に吹入するステップと、を含み、
   前記曝気容器の容積Ｒと、処理必要な前記中和海水の容積Ｌと、吹入される空気量Ｑとが下記式（１）及び（２）の条件を満たす、ことを特徴とする酸性海水の処理方法であって、前記酸性海水はディーゼルエンジンの排ガスを洗浄した海水である酸性海水の処理方法。
   Ｒ＝（０．００８〜０．３）Ｌ．．．（１）
   Ｑ＝（２５〜８５）Ｌ／Ｒ．．．（２）
   式中、Ｒは前記曝気容器の容積（ｍ^３）であり、Ｌは時間毎で処理される前記中和海水の容積（ｍ^３）であり、Ｑは時間毎で吹入される空気量（Ｎｍ^３）である（標準状態、即ち０℃、１気圧で換算する）。
2. Ｒ＝（０．０５〜０．２）Ｌ
   である、ことを特徴とする請求項１に記載の酸性海水の処理方法。
3. 前記酸性海水はＳＯ_２を吸収した海水である、ことを特徴とする請求項１に記載の酸性海水の処理方法。
4. 前記ディーゼルエンジンは船舶のディーゼルエンジンである、ことを特徴とする請求項１に記載の酸性海水の処理方法。
5. 前記アルカリ性海水のｐＨは７以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の酸性海水の処理方法。
6. 前記アルカリ性海水は海洋から取った新鮮な天然海水である、ことを特徴とする請求項１に記載の酸性海水の処理方法。
7. 前記酸性海水とアルカリ海水は、前記曝気容器に流入する前および／または後で混合される、ことを特徴とする請求項１に記載の酸性海水の処理方法。
8. 前記曝気容器は前記酸性海水を搬送するための第１管路と連通し、前記アルカリ性海水は第２管路を介して前記第１管路に搬送され、且つ前記第１管路において前記酸性海水と混合される、ことを特徴とする請求項１に記載の酸性海水の処理方法。
9. 前記曝気容器はそれぞれ前記酸性海水を搬送する第１管路と前記アルカリ性海水を搬送する第２管路と連通し、前記酸性海水と前記アルカリ性海水は前記曝気容器において混合される、ことを特徴とする請求項１に記載の酸性海水の処理方法。
10. 前記中和海水が前記曝気容器から排出された後のｐＨは６．５以上７以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の酸性海水の処理方法。
11. 酸性海水の処理方法が、前記船舶において行われる請求項４に記載の酸性海水の処理方法。

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