JP6663254B2 - 排液処理装置および排液処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、排液処理装置および排液処理方法に関する。

船舶エンジン等の排気ガスに含まれるブラックカーボン等の浮遊物質を除去するスクラバ装置が知られている。スクラバ装置においては、排気ガス中の浮遊物質をスクラバ水に取り込んで排出する。スクラバ装置の排液は、浮遊物質を除去する処理等を行った後、スクラバ装置に還流し、または、外部に放出される。スクラバ装置の排液に含まれる浮遊物質を除去する方法として、遠心分離、膜ろ過および凝集沈殿等の方法が知られている（例えば、特許文献１−３参照）。
特許文献１ 特開２００４−８１９３３号公報
特許文献２ 特開平１１−１６５１８０号公報
特許文献３ 特開２００１−１２９５９６号公報

遠心分離を用いた除去方法では、装置の消費電力が大きくなってしまう。また、膜ろ過を用いた除去方法では、膜の目詰まりによる膜交換等のメンテナンスの手間がかかる。また、凝集沈殿は、沈殿までに長時間を要する。

本発明の第１の態様においては、スクラバ装置から排出される排液を処理する排液処理装置を提供する。排液処理装置は、排液に磁性粉を添加する磁性粉添加部を備えてよい。排液処理装置は、排液を搬送する搬送部を備えてよい。排液処理装置は、搬送部内に設けられ、排液に含まれる、少なくとも処理対象物質と磁性粉を含む結合物を吸着して、搬送部内で保持する吸着部を備えてよい。

吸着部は、吸着した結合物を搬送部内に再放出可能であってよい。吸着部は、搬送部内に直接挿抜可能に設けられた永久磁石を有してよい。永久磁石は、搬送部内に挿入されることで結合物を吸着し、搬送部内から抜かれることで結合物を搬送部内に再放出してよい。

吸着部は永久磁石を有してよい。搬送部の管壁は、永久磁石が挿抜可能な窪みを有してよい。永久磁石が窪み内に挿入されることで、窪みの内壁に結合物が吸着し、永久磁石が窪み内から抜かれることで結合物が搬送部内に再放出されてよい。

永久磁石は、長手を有する棒形状であってよい。永久磁石は、搬送部の延伸方向に対して、長手の方向が直交するように挿入されてよい。

吸着部は、第１の永久磁石と、搬送部の延伸方向において第１の永久磁石とは異なる位置に設けられ、且つ、第１の永久磁石とは逆側の管壁に設けられた第２の永久磁石とを有してよい。

吸着部は、搬送部内に直接挿抜可能に設けられた第１の永久磁石を有してよい。吸着部は、搬送部において第１の永久磁石よりも上流側に設けられた第２の永久磁石を有してよい。搬送部の管壁は、第２の永久磁石が挿抜可能な窪みを有してよい。

吸着部は、複数の永久磁石を有してよい。搬送部の上流側における永久磁石の密度が、搬送部の下流側における永久磁石の密度よりも低くてよい。

永久磁石は、長手を有する棒形状であってよい。永久磁石は、搬送部の延伸方向に対して、長手の方向が平行となるように挿入されてよい。

搬送部は、上流側および下流側の配管よりも径の大きい大径部を有してよい。大径部は、上流側および下流側の配管の開口が形成される側面を有してよい。永久磁石は、大径部の側面に設けられてよい。

排液処理装置は、吸着部よりも下流側の搬送部内をながれる排液に含まれる結合物の濃度を測定する測定部を更に備えてよい。測定部は、排液の流速を測定してもよい。排液処理装置は、測定部における測定結果に基づいて、搬送部または窪みに挿入する永久磁石の量を制御する制御部を更に備えてよい。

結合物を含む排液を外部に排出する場合に、制御部は、測定部が測定した結合物の濃度が許容範囲内に維持されるように、吸着部に結合物を再放出させてよい。制御部は、吸着部に結合物を再放出させる場合に、下流側の吸着部から順番に結合物を再放出させてよい。

搬送部の内壁には、永久磁石が搬送部から抜かれるに従い、永久磁石の表面に吸着した結合物を掻き落とす突起部が設けられていてよい。搬送部の内壁には、永久磁石が搬送部から抜かれるのに伴い、永久磁石が挿入されていた開口を塞ぐ弁が設けられていてよい。

本発明の第２の態様においては、スクラバ装置から排出される排液を処理する排液処理方法であって、排液に磁性粉を添加する磁性粉添加段階と、磁性粉が添加された排液を搬送部で搬送する搬送段階と、搬送部内に設けた吸着部で、排液に含まれる処理対象物質と磁性粉との結合物を吸着し、搬送部内で保持する吸着段階とを備える排液処理方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の一つの実施形態に係る排液処理装置１００を、排ガス源１１０およびスクラバ装置１２０と共に示す図である。 吸着部４０の一例を示す断面図である。 配管２０内から抜かれる途中の永久磁石４２を示す断面図である。 吸着部４０および配管２０の他の例を示す断面図である。 配管２０内から抜かれる途中の永久磁石４２を示す断面図である。 永久磁石４２の配置例を示す図である。 配管２０において永久磁石４２が配置される位置４４の一例を示す斜視図である。 永久磁石４２の他の配置例を示す図である。 永久磁石４２の他の配置例を示す図である。 永久磁石４２の他の配置例を示す図である。 配管２０の構成例を示す図である。 配管２０の構造例を示す断面図である。 配管２０の他の構造例を示す断面図である。 配管２０の他の構造例を示す断面図である。 永久磁石４２に排液が接触している時間と、排液中の結合物１３０の除去率との関係を示す図である。 排液処理装置１００の動作の概要を示すフローチャートである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一つの実施形態に係る排液処理装置１００を、排ガス源１１０およびスクラバ装置１２０と共に示す図である。排ガス源１１０は、船舶に設けられるエンジン等である。排ガス源１１０が排出する排ガスには、ブラックカーボン等の浮遊物質が含まれる。

スクラバ装置１２０は、船舶等に設置されて、排ガス源１１０が排出する排ガスを処理する。スクラバ装置１２０は、排ガスが通過する塔内において海水等の液体を噴霧することで、排ガス中の浮遊物質を液体中に取り込む。スクラバ装置１２０は、浮遊物質を取り込んだ排液を、排液処理装置１００に排出する。

排液処理装置１００は、搬送部１０、磁性粉添加部６２、ｐＨ調整部６４、凝集剤添加部６６、制御部７０および測定部８０を備える。搬送部１０は、スクラバ装置１２０の排液を搬送する。搬送部１０は、排液をスクラバ装置１２０で再利用すべく、排液に所定の処理を施してスクラバ装置１２０に還流させてよく、所定の処理を施した排液を船舶等の外部に排出させてもよい。

本例の搬送部１０は、配管２０、タンク６０、ポンプ６８および吸着部４０を有する。タンク６０は、配管２０によりスクラバ装置１２０と接続される。タンク６０は、スクラバ装置１２０の排液を滞留させて、所定の処理を行う。

磁性粉添加部６２は、スクラバ装置１２０の排液に磁性粉を添加する。本例の磁性粉添加部６２は、タンク６０に磁性粉を投入する。磁性粉添加部６２は、磁性粉を直接タンク６０に投入してよく、磁性粉を含む液体をタンク６０に投入してもよい。タンク６０には、撹拌機能が設けられることが好ましい。これにより、排液中の処理対象物質の少なくとも一部と、磁性粉とが結合する。

磁性粉は、ブラックカーボン等の処理対象物質と結合可能な材料で形成される。磁性粉は、常磁性体および強磁性体のいずれであってもよい。一例として磁性粉は、四酸化三鉄等の酸化鉄、コバルト、酸化クロム、フェライト、またはこれらの混合物である。磁性体の粒径は、０．０５μｍ以上、１０μｍ以下であってよく、０．０５μｍ以上、５μｍ以下であってもよい。

磁性粉の保磁力は、１０^４／４πＡ／ｍ以上、４×１０^５／４πＡ／ｍ以下であってよく、２×１０^５／４πＡ／ｍ以上、３×１０^５／４πＡ／ｍ以下であってもよい。磁性粉の添加量は、処理対象物質に対する質量比で０．１以上、１０以下であってよく、０．５以上、５以下であってもよい。

磁性粉の添加量が上述した範囲より少ないと、処理対象物質と磁性粉を含む結合物を形成する効率が悪くなる。結合物の一例として、処理対象物質および磁性粉が凝集剤により凝集した磁性フロックが挙げられるが、結合物は凝集剤を含むものに限定されない。結合物は、少なくとも処理対象物質と磁性粉とを含んでいればよい。また、磁性粉の添加量が上述した範囲より多いと、磁性粉を過剰に添加することになり、無駄になる磁性粉が増加する。

制御部７０は、スクラバ装置１２０の排液に含まれる処理対象物質の濃度に応じて、磁性粉添加部６２がタンク６０に投入する磁性粉の量を制御してよい。処理対象物質の濃度は、スクラバ装置１２０の排液の濁度または浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）の濃度（以下、「浮遊物質濃度」とする。）から推定できる。測定部８０は、スクラバ装置１２０の排液の濁度または浮遊物質濃度を測定してよい。例えば排液の濁度は、ＪＩＳ Ｋ０１０１の９．３に準拠した方法などによって測定できる。また、排液の浮遊物質濃度は、ＪＩＳ Ｋ０１０２の１４．１に準拠した方法などによって測定できる。制御部７０は、排液の濁度および／または浮遊物質濃度と、投入すべき磁性粉量との関係を示す情報を予め記憶してよい。

凝集剤添加部６６は、スクラバ装置１２０の排液に凝集剤を添加する。本例の凝集剤添加部６６は、タンク６０に凝集剤を投入する。タンク６０に磁性粉および凝集剤を投入することで、磁性粉および処理対象物質を含む磁性フロックが形成される。これにより、磁性粉および処理対象物質の結合物の生成を促進できる。

凝集剤の材料は、一例としてポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、硫酸アルミニウム、高分子材料またはこれらの混合物である。高分子材料は、例えばノニオン系、カチオン系、アニオン系または両性である。凝集剤の添加量は、処理対象物質１質量部当たり０．００５以上、１以下であってよく、０．０１以上、０．５以下であってもよい。

凝集剤の添加量が上述した範囲より少ないと、磁性フロックを形成する効率が悪くなる。また、凝集剤の添加量が上述した範囲より多いと、凝集剤を過剰に添加することになり、無駄になる凝集剤が増加する。

制御部７０は、スクラバ装置１２０から単位時間当たりに排出される排液に含まれる処理対象物質の濃度に応じて、凝集剤添加部６６がタンク６０に投入する凝集剤の量を制御してよい。測定部８０は、スクラバ装置１２０の排液の濁度または浮遊物質濃度を測定してよい。測定方法は上記の方法などによって測定することができる。制御部７０は、排液の濁度および／または浮遊物質濃度と、投入すべき凝集剤量との関係を示す情報を予め記憶してよい。

ｐＨ調整部６４は、スクラバ装置１２０の排液のｐＨを調整する。本例のｐＨ調整部６４は、タンク６０にｐＨ調整剤を投入する。ｐＨ調整部６４は、排液のｐＨが４以上、１１以下となるように、排液のｐＨを調整してよい。排液のｐＨを調整することで、凝集剤が消費するアルカリを補償することができる。

タンク６０において磁性粉が添加された排液は、配管２０を介して吸着部４０に搬送される。タンク６０および吸着部４０の間には、排液をタンク６０から吸引するためのポンプ６８が設けられていてもよい。

吸着部４０は、搬送部１０内に設けられる。吸着部４０は、排液に含まれる処理対象物質と磁性粉との結合物を吸着する。吸着部４０は、磁場を発生して結合物を吸着する。吸着部４０は、永久磁石を有することが好ましい。永久磁石を用いることで、電力等のエネルギー消費を抑制することができる。ただし、吸着部４０は、電磁石等で磁場を発生してもよい。

吸着部４０は、結合物を搬送部１０内で保持する。搬送部１０内とは、スクラバ装置１２０が動作している場合に、排液が継続的に流れる領域を指す。本例の吸着部４０は、吸着した結合物を排液に曝しながら保持する。吸着部４０は、配管２０の内部に設けられてよく、タンク６０の内部に設けられてもよい。搬送部１０は、上流側の配管２０により排液が流入し、下流側の配管２０により排液が流出する、配管２０よりも径の大きい大径部を有してよい。吸着部４０は、当該大径部の内部に設けられてもよい。

吸着部４０は、通過した排液が船舶等の外部に排出可能である領域に設けられる。本例では分岐点１１において、船舶等の外部に排液を排出する配管２０と、スクラバ装置１２０に接続される配管２０とに配管２０が分岐する。この場合、タンク６０から分岐点１１までの搬送部１０に、吸着部４０が配置される。

吸着部４０は、吸着した結合物を、搬送部１０内に再放出可能に設けられる。これにより、結合物を含む排液を船舶等の外部に排出可能となった場合に、一時的に保持していた結合物を容易に排液中に再放出して、船舶等の外部に排出することができる。例えば、船舶が航行または停泊している海域によっては、所定の濃度の結合物を含む排液を船外に排出可能な場合がある。制御部７０は、船舶の現在位置に基づいて、吸着部４０に結合物を再放出させてよい。さらには浄化されたスクラバ装置１２０の排液の濁度または浮遊物質濃度が法的基準値以下となっている場合に、船舶等の外部の海域に排出することができる。

図２Ａは、吸着部４０の一例を示す断面図である。本例の吸着部４０は、複数の永久磁石４２を有する。それぞれの永久磁石４２は、配管２０内に直接挿抜可能に設けられる。直接挿抜可能とは、配管２０内に挿抜される永久磁石４２の表面が排液に直接接触することを指す。

永久磁石４２は、配管２０の管壁２２に設けられた貫通孔を通って、配管２０内に一部分または全体が挿入される。配管２０内に挿入される永久磁石４２の長さは、配管２０の直径の半分より大きくてよい。また、配管２０内に挿入される永久磁石４２の長さは、配管２０の直径と等しくてもよい。つまり、永久磁石４２の先端は、貫通孔と対向する管壁２２に接触してよい。

図２Ａに示すように、配管２０内に挿入された永久磁石４２の表面には、磁性粉を含む結合物１３０が磁力により吸着する。永久磁石４２は、長手を有する棒形状である。永久磁石４２は、円柱状であってよく、角柱状であってもよい。また、永久磁石４２の表面は平坦であってよく、なめらかな曲面であってよく、凹凸が形成されていてもよい。

複数の永久磁石４２は、配管２０の延伸方向に対して、長手の方向が直交するように、配管２０内に挿入されてよい。つまり、排液が流れる方向に対して、永久磁石４２の長手が直交するように、配管２０内に挿入されてよい。これにより、永久磁石４２の設置および挿抜が容易になる。なお直交または垂直とは、厳密に直交または垂直である場合に加え、例えば±２０度以内の誤差を有する場合を含む。

図２Ｂは、配管２０内から抜かれる途中の永久磁石４２を示す断面図である。配管２０内に存在する永久磁石４２の長さが減少すると、結合物１３０が吸着できる面積が減少する。また、永久磁石４２に吸着していた結合物１３０は、管壁２２により配管２０中に押し出される。このため、永久磁石４２が配管２０内から抜かれるのに伴って、永久磁石４２に吸着していた結合物１３０が、配管２０内に再放出される。

測定部８０は、吸着部４０よりも下流側における排液に含まれる結合物１３０の濃度を測定する。例えば、結合物１３０の濃度は、濁度または浮遊物質濃度を測定することで推定できる。制御部７０は、測定部８０における測定結果に基づいて、配管２０に挿入する永久磁石４２の量を制御する。本例の制御部７０は、吸着部４０よりも下流側の搬送部１０内をながれる排液に含まれる結合物１３０の濃度を、所定の許容範囲内に維持できるように、永久磁石４２を配管２０から抜く量、または、単位時間当たりに抜く量を制御してよい。

また、排液に含まれる結合物１３０を適切に除去できる永久磁石４２の量は、排液の流速にも依存する。制御部７０は、排液に含まれる結合物１３０の濃度、および、配管２０を流れる排液の流速の少なくとも一方に応じて、配管２０に挿入する永久磁石４２の量を制御してもよい。測定部８０は、排液の流速を測定してよい。制御部７０は、スクラバ装置１２０に単位時間当たりに供給される液体の量、または、ポンプ６８の制御データを、排液の流速を示す情報として用いてもよい。

永久磁石４２の量とは、永久磁石４２の表面積を指してよい。より具体的には、制御部７０は、結合物１３０の濃度に応じて、永久磁石４２を配管２０から抜く本数、それぞれの永久磁石４２を配管２０から抜く長さ、および、それぞれの永久磁石４２を配管２０から抜く速度の少なくとも一つを制御してよい。

配管２０から永久磁石４２を抜く場合、制御部７０は、下流側の永久磁石４２から順番に、配管２０から抜き出すことが好ましい。これにより、抜き出した永久磁石４２から放出された結合物１３０が、他の永久磁石４２に再度吸着することを防ぐことができる。

図３Ａは、吸着部４０および配管２０の他の例を示す断面図である。本例の配管２０の管壁２２には、永久磁石４２が挿抜可能な複数の窪み２４が設けられる。それぞれの窪み２４の形状は、永久磁石４２とほぼ同一である。本例において窪み２４の長手方向は、配管２０の延伸方向に対して垂直である。

窪み２４は、配管２０の内部に向かって延伸して設けられる。本例の永久磁石４２は、配管２０の内部に挿抜可能であるが、排液とは直接接触しない。窪み２４のうち、永久磁石４２側の面を外壁、排液側の面を内壁と称する。窪み２４に挿入された永久磁石４２は、窪み２４の外面に覆われる。

窪み２４に永久磁石４２が挿入されると、永久磁石４２の磁力により、窪み２４の内壁に結合物１３０が吸着する。窪み２４の内壁は、平坦であってよく、なめらかな曲面であってよく、凹凸が形成されていてもよい。このような構造によっても、配管２０の内部に結合物１３０を保持することができる。

図３Ｂは、窪み２４内から抜かれる途中の永久磁石４２を示す断面図である。窪み２４内に存在する永久磁石４２の長さが減少すると、結合物１３０が吸着できる窪み２４の内壁の面積が減少する。このため、永久磁石４２が窪み２４内から抜かれるのに伴って、窪み２４の内壁に吸着していた結合物１３０が、配管２０内に再放出される。

図３Ａおよび図３Ｂの例によれば、永久磁石４２が排液に曝されないので、永久磁石４２の保守が容易になる。また、窪み２４は配管２０と一体に形成できるので、配管２０の密閉性も向上させることができる。窪み２４は、配管２０と同一の材料で形成されてよく、ステンレスまたは鉄等の金属材料で形成されてもよい。また、窪み２４は、ポリフッ化ビニリデンまたはポリテトラフルオロエチレン等の樹脂材料またはプラスチック材料で形成されてもよい。窪み２４の内壁は、防腐防食処理されてもよい。

また、窪み２４における壁の厚みは、永久磁石４２と排液との距離に対応する。当該厚みが増大すると、結合物１３０に及ぶ磁力が低下するので、当該厚みは１０ｍｍ以内であることが好ましい。

図４は、永久磁石４２の配置例を示す図である。なお、永久磁石４２は、図２ＡおよびＢに示すように配管２０内に直接挿抜される形態であってよく、図３Ａおよび図３Ｂに示すように窪み２４に挿抜される形態であってもよい。本明細書で説明する各例の永久磁石４２は、特に指定が無ければ、図２Ａおよび図２Ｂに示す形態であってよく、図３Ａおよび図３Ｂに示す形態であってもよい。

本例の永久磁石は、１以上の第１の永久磁石４２−１と、１以上の第２の永久磁石４２−２とを有する。第１の永久磁石４２−１は、配管２０の延伸方向に対して長手方向が直交するように、配管２０の管壁２２−１に配置される。第２の永久磁石４２−２は、配管２０の管壁２２−１に、配管２０の延伸方向において第１の永久磁石４２−１とは異なる位置に設けられる。例えば、配管２０の延伸方向において、第１の永久磁石４２−１および第２の永久磁石４２−２は交互に配置される。

また、第２の永久磁石４２−２は、第１の永久磁石４２−１とは逆側の管壁２２−２に設けられる。本例の管壁２２−１および管壁２２−２は、配管２０の中心を挟んで対向する管壁である。このような配置により、永久磁石４２に接しないで通過する排液を減少させることができる。このため、結合物１３０を効率よく吸着することができる。

図５は、配管２０において永久磁石４２が配置される位置４４の一例を示す斜視図である。なお、図５に示す配管２０の面とは逆側の面に設けられる位置４４を点線で示している。

それぞれの永久磁石４２は、配管２０の延伸方向において異なる位置に配置される。また、図４の例では、配管２０の延伸方向において隣接する永久磁石４２は、配管２０の断面において１８０度異なる位置（つまり、逆側の管壁２２）に設けられているが、本例において隣接する永久磁石４２は、配管２０の断面において９０度異なる位置に設けられる。なお、隣接する永久磁石４２の設置角度は、上記の角度に限定されない。このような配置によって、永久磁石４２に接しないで通過する排液を更に減少させることができる。このため、結合物１３０を更に効率よく吸着することができる。

図６は、永久磁石４２の他の配置例を示す図である。本例の永久磁石４２は、搬送部１０の延伸方向（すなわち、排液が流れる方向）に対して、長手の方向が平行となるように挿入される。なお平行とは、厳密に平行である場合に加え、例えば±２０度以内の誤差を有する場合を含む。

本例の搬送部１０は、上流側の配管２６および下流側の配管３０が接続され、配管２６および配管３０よりも径の大きい大径部２８を有する。大径部２８は、配管２６および配管３０が接続される２つの側面２７を有する。側面２７は、搬送部１０の延伸方向に対してほぼ垂直な面であってよい。

本例において２つの側面２７は、対向して配置される。一方の側面２７には配管２６の開口が形成され、他方の側面２７には配管３０の開口が形成される。本例の永久磁石４２は、長手方向が側面２７と直交するように、側面２７に設けられる。永久磁石４２は、下流側の配管３０に対応する側面２７に設けられてよく、上流側の配管２６に対応する側面２７に設けられてよく、両方の側面２７に設けられてもよい。このような構造により、排液の流れに沿って永久磁石４２の長手を配置できる。従って、永久磁石４２が発生する磁界内に排液を長く滞留させ、結合物１３０を効率よく吸着できる。

また、配管２６の側面２７における開口と、配管３０の側面２７における開口とは、対向しない位置に設けられてよい。つまり、大径部２８の所定の底面からの、それぞれの開口の高さＨ１およびＨ２が異なっていてよい。これにより、排液を永久磁石４２に効率よく接触させることができる。

図７は、永久磁石４２の他の配置例を示す図である。本例の吸着部４０は、配管２０の延伸方向に沿って配置された複数の永久磁石４２を有する。永久磁石４２は、配管２０の延伸方向に対して長手方向が直交するように管壁２２に配置される。ただし、配管２０の上流側における複数の第２の永久磁石４２−２の密度は、下流側における複数の第１の永久磁石４２−１の密度よりも低い。つまり、上流側の少なくとも一部の領域における第２の永久磁石４２−２の配置間隔Ｐ２は、下流側における少なくとも一部の第１の永久磁石４２−１の配置間隔Ｐ１よりも大きい。

複数の永久磁石４２が挿入された配管２０を排液が通過すると、上流側における永久磁石４２に結合物１３０が吸着されるため、下流側のほうが、排液中の結合物１３０の濃度が低くなる。このため、下流側の永久磁石４２の密度が小さいと、排液中の結合物１３０を十分吸着できずに、結合物１３０がスクラバ装置１２０に還流してしまう場合がある。本例のように、下流側の永久磁石４２の密度を高めることで、結合物１３０がスクラバ装置１２０に還流してしまうことを防ぐことができる。

図８は、永久磁石４２の他の配置例を示す図である。本例の吸着部４０は、配管２０の延伸方向に沿って配置された複数の永久磁石４２を有する。永久磁石４２は、配管２０の延伸方向に対して長手方向が直交するように管壁２２に配置される。ただし、配管２０の上流側における複数の第２の永久磁石４２−２は、図３Ａおよび図３Ｂに示したように、窪み２４に挿入される。つまり、配管２０の管壁２２には、第２の永久磁石４２−２に対応する窪み２４が形成される。

これに対して、第２の永久磁石４２−２より下流側における少なくとも一部の第１の永久磁石４２−１は、図２Ａおよび図２Ｂに示したように、配管２０内に直接挿抜される。第１の永久磁石４２−１は、配管２０内に直接挿入されるので、第２の永久磁石４２−２および窪み２４よりも、結合物１３０に対する吸着力が大きい。このため、結合物１３０の濃度が低い下流側においても、結合物１３０を吸着することができる。

一方で、第２の永久磁石４２−２は、結合物１３０の濃度が高い上流側に配置される。このため、第１の永久磁石４２−１より吸着力が低くても、結合物１３０を十分吸着できる。また、上流側に配置された第２の永久磁石４２−２が汚れにくくなるので、メンテナンスのコストを低減できる。

図９は、配管２０の構成例を示す図である。本例の配管２０は、配管２０内において、配管２０の延伸方向とは異なる方向に延伸する板状部３２を有する。少なくとも一つの板状部３２は、永久磁石４２が挿入される管壁とは逆側の管壁から、２つの永久磁石４２により挟まれる領域まで延伸して設けられてよい。また、少なくとも一つの板状部３２は、永久磁石４２が挿入される管壁と同じ側の管壁から延伸し、２つの永久磁石により挟まれて設けられてよい。板状部３２は、永久磁石４２よりも大きい幅を有してよい。

このような構造により、永久磁石４２の長手方向に沿って排液を流すことができる。従って、永久磁石４２が発生する磁界内に排液を長く滞留させ、結合物１３０を効率よく吸着することができる。

本例では、配管２０の上流側における第２の永久磁石４２−２に対しては板状部３２を設けない。また、第２の永久磁石４２−２よりも下流側の少なくとも一部の第１の永久磁石４２−１に対しては板状部３２設けている。これにより、結合物１３０の濃度が比較的に低い下流側において、結合物１３０を効率よく永久磁石４２に吸着できる。

図１０は、配管２０の構造例を示す断面図である。本例の配管２０の内壁には、永久磁石４２が配管２０から抜かれるに従い、永久磁石４２の表面に吸着した結合物１３０を掻き落とす突起部３４が設けられている。永久磁石４２は、図２Ａおよび図２Ｂに示したように、配管２０内に直接挿抜される。

突起部３４は、配管２０内に挿入された永久磁石４２の表面に沿って、管壁２２から突出して形成される。突起部３４の少なくとも一部は、永久磁石４２の表面に接触していてよく、突起部３４の全体が永久磁石４２の表面とわずかに距離を有して設けられていてもよい。突起部３４は、管壁２２から離れるに従って断面積が小さくなるテーパー形状を有してよい。

永久磁石４２が配管２０から抜かれるのに伴い、永久磁石４２の表面に吸着している結合物１３０は、突起部３４によって永久磁石４２から剥離されて配管２０内に再放出される。このような構造により、結合物１３０を効率よく配管２０内に再放出することができる。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、配管２０の他の構造例を示す断面図である。本例の配管２０は、永久磁石４２が配管２０内から完全に抜かれると同時に、管壁２２の開口を閉じる弁部３８を有する。弁部３８は、管壁２２の開口全体を覆うことができる形状を有する。なお、永久磁石４２と対向する管壁２２の端部には、シールリング３６が設けられている。

弁部３８は、管壁２２に固定された蝶番４６を有する。蝶番４６は、管壁２２の開口を閉じる方向に弁部３８を回転させる弾性力を有する。永久磁石４２が配管２０内に挿入されると、弁部３８が永久磁石４２に沿って押し開けられる。永久磁石４２が、配管２０内に所定の長さ以上挿入されると、弁部３８の先端は永久磁石４２の表面に接触する。弁部３８は、永久磁石４２を配管２０から抜くときに、結合物１３０を掻き落とす突起部としても機能してよい。

永久磁石４２の周囲において、弁部３８が設けられる領域以外には、突起部３４が設けられてよい。例えば、永久磁石４２が四角柱の場合、永久磁石４２を囲む４辺のうち、上流側の１辺に弁部３８が設けられ、他の３辺に突起部３４が設けられてよい。ただし、図１１Ｂに示すように、突起部３４は、弁部３８が開閉する場合に、弁部３８と接触しないように設けられる。突起部３４は、弁部３８が移動する領域に空間を有してよい。

図１から図１１Ｂに示した構造において、配管２０の延伸方向における永久磁石４２の間の距離は、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下であってよい。永久磁石４２の距離が小さすぎると、永久磁石４２どうしが干渉しやすくなる。永久磁石４２の距離が大きすぎると、結合物１３０を吸着する性能が低下する。

図１２は、永久磁石４２に排液が接触している時間と、排液中の結合物１３０の除去率との関係を示す図である。本例では、長さ３００ｍｍ、直径１０ｍｍ、磁力１Ｔの永久磁石４２を１本用いた。直径１００ｍｍの配管２０内に、長手方向が配管の延伸方向と平行になるように永久磁石４２を配置した。配管２０内に流す排液の流速を、３００ｍｍ／秒（接触時間１秒）、１００ｍｍ／秒（接触時間３秒）、３０ｍｍ／秒（接触時間１０秒）、１０ｍｍ／秒（接触時間３０秒）と変化させて、排液中の結合物１３０の除去率を計測した。

なお、排液には、ブラックカーボンを５０００ｍｇ／Ｌ、磁性粉を５０００ｍｇ／Ｌ、アニオン凝集剤を１ｍｇ／Ｌ添加して、５０ｒｐｍで１分間撹拌した。液温は２０度、ｐＨ調整剤は添加しなかった。

図１２に示すように、接触時間が１秒以上で、結合物１３０の除去率が９０％以上となった。永久磁石４２と排液との接触時間が１秒以上となるように、永久磁石４２を設けることが好ましい。

また、制御部７０は、排液の流速に応じて、配管２０に挿入する永久磁石４２の量を制御してよい。例えば、排液の流速が速いほど、配管２０に挿入する永久磁石４２の量を増加させ、排液の流速が低いほど、配管２０に挿入する永久磁石４２の量を低減させる。これにより、適切な量の永久磁石４２を配管２０に挿入でき、永久磁石４２が排液中に存在することによる圧力損失を低減することができる。

図１３は、排液処理装置１００の動作の概要を示すフローチャートである。第１判定段階Ｓ３００において、排液処理装置１００は、排液を外部に放流可能か否かを判定する。例えば排液処理装置１００が船舶に設置されている場合、制御部７０は、結合物を含む排液を放流可能な海域に船舶が位置しており、且つ、測定部８０が測定した排液における結合物の濃度および排液の濁度が当該海域において放流可能な基準値以下である場合に、排液を外部に放流可能と判定する。制御部７０は、所定の期間毎にＳ３００の判定を行ってよい。

第１判定段階Ｓ３００において排液が放流可能でないと判定された場合、排液処理装置１００は、添加段階Ｓ３０２において、スクラバ装置１２０から排出される排液に、磁性粉、凝集剤、ｐＨ調整剤等の添加物を添加する。排液処理装置１００は、スクラバ装置１２０から排出される排液の濁度、浮遊物質濃度およびｐＨ値に応じて、各添加物を排液に添加する。図１に示した例では、タンク６０に貯留した排液に各添加物を添加する。

次に、搬送段階Ｓ３０４において、添加物が添加された排液を搬送部１０内において搬送する。搬送段階Ｓ３０４では、排液をスクラバ装置１２０に還流させるべく搬送してよい。

また、排液処理装置１００は、搬送段階Ｓ３０４と共に、吸着段階Ｓ３０６を実行する。吸着段階Ｓ３０６では、搬送部１０内に設けた吸着部４０で、排液に含まれる処理対象物質と磁性粉との結合物を吸着する。また、吸着した結合物は、搬送部１０内で保持する。

第１判定段階Ｓ３００において排液を放流可能と判定した場合、制御部７０は、第２判定段階Ｓ３０８において、排液における結合物濃度および排液の濁度に余裕があるか否かを判定する。つまり、制御部７０は、永久磁石４２に吸着した結合物を排液中に再放出しても、排液における結合物の濃度および濁度が基準値を超えないかを判定する。測定部８０は、タンク６０内、または、タンク６０に入る配管２０において排液の結合物濃度および濁度を測定してよい。当該基準値は、例えば法定基準値に応じた値を用いることができる。制御部７０は、現在の排液における結合物濃度および濁度に基づいて、結合物を再放出可能な量を定めてもよい。より具体的には、制御部７０は、永久磁石４２を配管２０から引き抜く量を定めてよい。

第２判定段階Ｓ３０８において、排液における結合物濃度および濁度に余裕があると判定した場合、制御部７０は、永久磁石４２を配管２０から引き抜き、永久磁石４２に吸着した結合物を排液中に再放出させる（Ｓ３０９）。また、制御部７０は、結合物が再放出された排液を、船舶外に放流させる（Ｓ３１０）。第２判定段階Ｓ３０８において、排液における結合物濃度および濁度に余裕がないと判定した場合、制御部７０は、結合物を排液中に再放出させずに、排液のみを船舶外に放流させる（Ｓ３１２）。

排液のみを船舶外に放流させる場合、スクラバ装置１２０からの排液を、タンク６０等の搬送部１０を経由させずに船舶外に排出する。つまり、磁性粉等を添加せずに、排液を船舶外に放流させる。

このような処理により、スクラバ装置１２０からの排液に含まれるブラックカーボン等の浮遊物質を効率よく吸着することができる。また、吸着した物質を、適宜放出することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０・・・搬送部、２０・・・配管、２２・・・管壁、２４・・・窪み、２６・・・配管、２７・・・側面、２８・・・大径部、３０・・・配管、３２・・・板状部、３４・・・突起部、３６・・・シールリング、３８・・・弁部、４０・・・吸着部、４２・・・永久磁石、４４・・・位置、４６・・・蝶番、６０・・・タンク、６２・・・磁性粉添加部、６４・・・ｐＨ調整部、６６・・・凝集剤添加部、７０・・・制御部、８０・・・測定部、１００・・・排液処理装置、１１０・・・排ガス源、１２０・・・スクラバ装置、１３０・・・結合物

Claims (20)

1. スクラバ装置から排出される排液を処理する排液処理装置であって、
   前記排液に磁性粉を添加する磁性粉添加部と、
   前記排液を搬送する搬送部と、
   前記搬送部内に設けられ、前記排液に含まれる、少なくとも処理対象物質と前記磁性粉を含む結合物を吸着して、前記搬送部内で保持する吸着部と
   を備え、
   前記搬送部は、前記排液を前記スクラバ装置で再利用すべく還流させる第１配管と、前記排液を外部に排出させる第２配管とに分岐点において分岐する配管を有し、
   前記吸着部は、前記結合物を含む前記排液を外部に排出可能な場合に、吸着した前記結合物を前記搬送部内の前記排液中に再放出する排液処理装置。
2. 前記磁性粉添加部は、前記スクラバ装置から排出される前記排液を滞留するタンクに前記磁性粉を投入し、
   前記吸着部は、前記タンクから前記分岐点までの前記搬送部に設けられる
   請求項１に記載の排液処理装置。
3. 前記吸着部は、前記搬送部内に直接挿抜可能に設けられた永久磁石を有し、
   前記永久磁石は、前記搬送部内に挿入されることで前記結合物を吸着し、前記搬送部内から抜かれることで前記結合物を前記搬送部内に再放出する
   請求項１または２に記載の排液処理装置。
4. 前記吸着部は永久磁石を有し、
   前記搬送部の管壁は、前記永久磁石が挿抜可能な窪みを有し、
   前記永久磁石が前記窪み内に挿入されることで、前記窪みの内壁に前記結合物が吸着し、前記永久磁石が前記窪み内から抜かれることで前記結合物が前記搬送部内に再放出される
   請求項１または２に記載の排液処理装置。
5. 前記永久磁石は、長手を有する棒形状であり、前記搬送部の延伸方向に対して、前記長手の方向が直交するように挿入される
   請求項３または４に記載の排液処理装置。
6. 前記吸着部は、
   第１の永久磁石と、
   前記搬送部の延伸方向において前記第１の永久磁石とは異なる位置に設けられ、且つ、前記第１の永久磁石とは逆側の管壁に設けられた第２の永久磁石と
   を有する請求項３から５のいずれか一項に記載の排液処理装置。
7. 前記吸着部は、
   前記搬送部内に直接挿抜可能に設けられた第１の永久磁石と、
   前記搬送部において前記第１の永久磁石よりも上流側に設けられた第２の永久磁石と
   を有し、
   前記搬送部の管壁は、前記第２の永久磁石が挿抜可能な窪みを有する
   請求項２に記載の排液処理装置。
8. 前記吸着部は、複数の永久磁石を有し、
   前記搬送部の上流側における永久磁石の密度が、前記搬送部の下流側における永久磁石の密度よりも低い
   請求項３から７のいずれか一項に記載の排液処理装置。
9. 前記永久磁石は、長手を有する棒形状であり、前記搬送部の延伸方向に対して、前記長手の方向が平行となるように挿入される
   請求項３または４に記載の排液処理装置。
10. 前記搬送部は、上流側および下流側の配管よりも径の大きい大径部を有し、
    前記大径部は、前記上流側および下流側の配管の開口が形成される側面を有し、
    前記永久磁石は、前記大径部の側面に設けられる
    請求項９に記載の排液処理装置。
11. 前記吸着部よりも下流側の前記搬送部内をながれる前記排液に含まれる前記結合物の濃度または排液の流速を測定する測定部と、
    前記測定部における測定結果に基づいて、前記搬送部または前記窪みに挿入する前記永久磁石の量を制御する制御部と
    を更に備える請求項３または４に記載の排液処理装置。
12. 前記吸着部よりも下流側の前記搬送部内をながれる前記排液に含まれる前記結合物の濃度を測定する測定部と、
    前記結合物を含む前記排液を外部に排出する場合に、前記測定部が測定した前記結合物の濃度が許容範囲内に維持されるように、前記吸着部に前記結合物を再放出させる制御部と
    を更に備える請求項１に記載の排液処理装置。
13. 前記制御部は、前記吸着部に前記結合物を再放出させる場合に、下流側の前記吸着部から順番に前記結合物を再放出させる
    請求項１２に記載の排液処理装置。
14. 前記搬送部の内壁には、前記永久磁石が前記搬送部から抜かれるに従い、前記永久磁石の表面に吸着した前記結合物を掻き落とす突起部が設けられている
    請求項３に記載の排液処理装置。
15. 前記搬送部の内壁には、前記永久磁石が前記搬送部から抜かれるのに伴い、前記永久磁石が挿入されていた開口を塞ぐ弁が設けられている
    請求項３に記載の排液処理装置。
16. スクラバ装置から排出される排液を処理する排液処理方法であって、
    前記排液に磁性粉を添加する磁性粉添加段階と、
    前記磁性粉が添加された前記排液を搬送部で搬送する搬送段階と、
    前記搬送部内に設けた吸着部で、前記排液に含まれる処理対象物質と前記磁性粉との結合物を吸着し、前記搬送部内で保持する吸着段階と、
    前記搬送部は、前記排液を前記スクラバ装置で再利用すべく還流させる第１配管と、前記排液を外部に排出させる第２配管とに分岐点において分岐する配管を有しており、前記結合物を含む前記排液を外部に排出可能な場合に、前記吸着部が吸着した前記結合物を前記搬送部内の前記排液中に再放出する再放出段階と
    を備える排液処理方法。
17. スクラバ装置から排出される排液を処理する排液処理装置であって、
    前記排液に磁性粉を添加する磁性粉添加部と、
    前記排液を搬送する搬送部と、
    前記搬送部内に設けられ、前記排液に含まれる、少なくとも処理対象物質と前記磁性粉を含む結合物を吸着して、前記搬送部内で保持する吸着部と
    を備え、
    前記吸着部は、
    吸着した前記結合物を前記搬送部内に再放出可能であり、
    前記搬送部内に直接挿抜可能に設けられた永久磁石を有し、
    前記永久磁石は、前記搬送部内に挿入されることで前記結合物を吸着し、前記搬送部内から抜かれることで前記結合物を前記搬送部内に再放出し、
    前記吸着部よりも下流側の前記搬送部内をながれる前記排液に含まれる前記結合物の濃度または排液の流速を測定する測定部と、
    前記測定部における測定結果に基づいて、前記搬送部に挿入する前記永久磁石の量を制御する制御部と
    を更に備える排液処理装置。
18. スクラバ装置から排出される排液を処理する排液処理装置であって、
    前記排液に磁性粉を添加する磁性粉添加部と、
    前記排液を搬送する搬送部と、
    前記搬送部内に設けられ、前記排液に含まれる、少なくとも処理対象物質と前記磁性粉を含む結合物を吸着して、前記搬送部内で保持する吸着部と
    を備え、
    前記吸着部は、
    吸着した前記結合物を前記搬送部内に再放出可能であり、
    永久磁石を有し、
    前記搬送部の管壁は、前記永久磁石が挿抜可能な窪みを有し、
    前記永久磁石が前記窪み内に挿入されることで、前記窪みの内壁に前記結合物が吸着し、前記永久磁石が前記窪み内から抜かれることで前記結合物が前記搬送部内に再放出される
    前記吸着部よりも下流側の前記搬送部内をながれる前記排液に含まれる前記結合物の濃度または排液の流速を測定する測定部と、
    前記測定部における測定結果に基づいて、前記窪みに挿入する前記永久磁石の量を制御する制御部と
    を更に備える排液処理装置。
19. 前記結合物を含む前記排液を外部に排出する場合に、前記制御部は、前記測定部が測定した前記結合物の濃度が許容範囲内に維持されるように、前記吸着部に前記結合物を再放出させる
    請求項１７または１８に記載の排液処理装置。
20. 前記制御部は、前記吸着部に前記結合物を再放出させる場合に、下流側の前記吸着部から順番に前記結合物を再放出させる
    請求項１９に記載の排液処理装置。

Images