TWI574921B - 氨處理系統 - Google Patents

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TWI574921B TW104138600A TW104138600A TWI574921B TW I574921 B TWI574921 B TW I574921B TW 104138600 A TW104138600 A TW 104138600A TW 104138600 A TW104138600 A TW 104138600A TW I574921 B TWI574921 B TW I574921B
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Description

氨處理系統
本發明係關於一種氨處理系統，尤其係關於一種對來自鍋爐設備之排水即鍋爐排水中所含有之氨進行處理的氨處理系統。
本案係針對於2014年11月26日提出申請之日本專利特願2014-238637號主張優先權，且將其內容引用於本文中。
例如，於火力發電設備中，為去除成為腐蝕要因之氧而使用肼。因肼被視為「認為具誘突變性之化學物質」，故近年來已逐步推行採用更安全之脫氧劑或採用不使用脫氧劑之水處理。
作為不使用肼之脫氧劑，已知將氫離子指數(pH)值設為較大之(例如pH7~pH10.5)氨。然而，已預見到，因使用氨作為脫氧劑而使今後來自設備之排水之氨濃度變高(例如，參照非專利文獻1)。另一方面，基於排水規制，亦追求氮之減少，而亟需緊急應對。
於專利文獻1中，記載有使用藉由將海水電解而獲得之次氯酸鈉(sodium hypochlorite)，利用氯處理使氨分解之氨處理系統。於該氨處理系統中，將含有氨之排水即鍋爐排水導入至混合槽，並對混合槽中添加次氯酸。藉此，存在於鍋爐排水中之氨與次氯酸發生溶液反應而分解成氮氣為止。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-563號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]“關於火力設備水處理中之脫肼之對策”、[線上]、三菱重工技報Vol.46 No.2(2009)、[2012年3月30日檢索]、網際網路<URL:http://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/462/462055.pdf>
然而，於專利文獻1中所記載之系統中，根據鍋爐排水與次氯酸之反應時間決定混合槽之容量。但，若鍋爐排水與次氯酸之反應時間延長，則必須擴大混合槽之容量。
本發明之目的在於提供一種可縮短鍋爐排水與次氯酸之反應時間之氨處理系統。
根據本發明之第一態樣，氨處理系統具有：排水管線，其將鍋爐排水供給至混合槽；pH測定裝置，其測定流動於上述排水管線中之上述鍋爐排水之pH；pH調整裝置，其設置於上述排水管線上，對上述鍋爐排水添加調整上述鍋爐排水之pH之pH調整劑；電解裝置，其將海水或鹽水電解而生成具有次氯酸之電解處理水；供給管線，其設置於較上述排水管線與上述混合槽之合流部更上游，並將由上述電解裝置生成之次氯酸供給至上述鍋爐排水；及控制裝置，其基於上述pH測定裝置之測定值而控制上述pH調整劑之添加量。
根據此種構成，藉由添加pH調整劑而調整鍋爐排水之pH，可縮短鍋爐排水與次氯酸之反應時間。
於上述氨處理系統中，亦可為，上述pH測定裝置配置於上述pH調整裝置之下游側、且利用由上述pH調整裝置添加之上述pH調整劑 調整後之上述鍋爐排水之pH穩定之位置。
根據此種構成，可利用pH測定裝置測定更準確之鍋爐排水之pH。藉此，可利用pH調整裝置準確地進行鍋爐排水之pH之調整。
於上述氨處理系統中，亦可為具有：貯存槽，其設置於上述排水管線之上游側，且貯存上述鍋爐排水；及貯存槽pH測定裝置，其測定貯存於上述貯存槽之上述鍋爐排水之pH；且上述控制裝置係基於上述貯存槽pH測定裝置之測定值而控制由上述電解裝置生成之次氯酸量。
根據本發明，藉由添加pH調整劑而調整鍋爐排水之pH，可縮短鍋爐排水與次氯酸之反應時間。
1‧‧‧氨處理系統
1B‧‧‧氨處理系統
2‧‧‧海水電解裝置(電解裝置)
3‧‧‧取水口
4‧‧‧第一海水供給管線
5‧‧‧貯存槽
6‧‧‧稀釋水導入裝置
7‧‧‧貯存槽pH測定裝置
8‧‧‧控制裝置
9‧‧‧混合槽
10‧‧‧排水管線
11‧‧‧第二海水供給管線
12‧‧‧電解槽
13‧‧‧直流電源裝置
14‧‧‧海水供給泵
15‧‧‧海水流量調整閥
16‧‧‧排水供給泵
17‧‧‧注入管線
18‧‧‧供給管線
19‧‧‧流量調整閥
20‧‧‧合流部
21‧‧‧管線混合器
23‧‧‧pH調整裝置
24‧‧‧pH測定裝置
B‧‧‧鍋爐
E‧‧‧電解處理水
M‧‧‧海水
P‧‧‧設備
W‧‧‧鍋爐排水
圖1係本發明之第一實施形態之氨處理系統之概略構成圖。
圖2係表示本發明之第一實施形態之氨處理系統之混合槽中之氨分解速度與鍋爐排水之pH之關係的圖表。
圖3係本發明之第二實施形態之氨處理系統之概略構成圖。
(第一實施形態)
以下，參照圖式對本發明之第一實施形態之氨處理系統1進行詳細說明。
圖1係具有本發明之第一實施形態之氨處理系統1之設備P的概略構成圖。如圖1所示，氨處理系統1係用於對自具備排熱回收鍋爐B之聯合循環發電設備P排出之鍋爐排水W進行處理的系統。
氨處理系統1具備海水電解裝置2及控制裝置8作為主要構成要素。
聯合循環發電設備P(以下，稱為設備P)可採用如下構成，即具 有：燃氣輪機(未圖示)；排熱回收鍋爐B(以下，稱為鍋爐B)，其輸送來自燃氣輪機之排放氣體；蒸汽輪機(未圖示)；及發電機(未圖示)，其由燃氣輪機與蒸汽輪機之旋轉驅動力予以驅動而發電。
對設備P導入自海水之取水口3經由第一海水供給管線4引取之海水M。海水M例如使用於冷卻等用途。於第一海水供給管線4，設置有輸送海水M之海水供給泵(未圖示)、及調整海水M之流量之海水流量調整閥(未圖示)。
例如，對鍋爐B之鍋爐水，使用氨作為用於去除成為腐蝕要因之氧的脫氧劑。因此，自鍋爐B排出之鍋爐排水W係含有氨(NH3)、銨離子(NH4 +)等氨態氮之含氨態氮排水。
自鍋爐B排出之鍋爐排水W貯存於貯存槽5。於貯存槽5，設置有稀釋水導入裝置6，該稀釋水導入裝置6用於將用於將鍋爐排水W降溫之降溫稀釋水(工業用自來水管道)投入至貯存槽5。貯存槽5內之處理水係基於由可測量處理水之溫度之溫度計(未圖示)所測量出之溫度，而被管控為特定之溫度以下。又，於貯存槽5，設置有測量貯存槽5內之處理水之pH(氫離子指數)之貯存槽pH測定裝置7。
於貯存槽5之下游側，設置有混合槽9。貯存槽5與混合槽9係經由排水管線10而連接。貯存於貯存槽5且經降溫後之鍋爐排水W係經由排水管線10被導入至混合槽9。鍋爐排水W於被導入至混合槽9後予以放流。於排水管線10，設置有排水供給泵16，該排水供給泵16將貯存於貯存槽5之鍋爐排水W輸送至混合槽9。
海水電解裝置2係進行經由第二海水供給管線11被導入至取水口3之海水M之電解的裝置。於第二海水供給管線11，設置有輸送海水M之海水供給泵14、及調整海水M之流量之海水流量調整閥15。
海水電解裝置2具有電解槽12與直流電源裝置13。海水電解裝置2係藉由將海水M電解而生成含有次氯酸鈉(氯氣、次氯酸鈉)之電解處 理水E的裝置。電解槽12具有複數個電極(未圖示)。
直流電源裝置13係供給供海水M之電解之電流的裝置。作為直流電源裝置13，例如可採用具備直流電源及定電流控制電路之構成。直流電源係輸出直流電力之電源。直流電源例如亦可為將自交流電源輸出之交流電力整流成直流而輸出之構成。
本實施形態之海水電解裝置2係使海水M通過電解槽12僅一次之直流(once through)方式。作為海水電解裝置2，除上述直流方式外，亦可採用使海水循環之循環方式。循環方式係由循環流路連接電解槽12之下游側(電解槽12之流出口)與電解槽12之上游側(電解槽12之流入口)而使海水循環。只要能夠利用海水M生成次氯酸，則海水電解裝置2可為任意之形式。
藉由海水電解裝置2生成之電解處理水E經由供給管線18被導入至混合槽9，並與鍋爐排水W混合。
於排水管線10上、且較與供給管線18之合流部20更靠下游側(混合槽9側)，設置有促進鍋爐排水W與電解處理水E之混合之管線混合器21。
對混合槽9導入鍋爐排水W與電解處理水E，存在於鍋爐排水W中之氨與次氯酸發生溶液反應而分解成氮氣(N2)為止。即，於混合槽9中，進行氨處理，鍋爐排水W成為可放流之狀態。
於本實施形態之排水管線10上，設置有：pH調整裝置23，其調整自上游側依序流動於排水管線10中之鍋爐排水W之pH(氫離子指數)；及pH測定裝置24，其測定鍋爐排水W之pH。pH調整裝置23與pH測定裝置24設置於較排水管線10與供給管線18之合流部20更靠上游側。即，pH測定裝置24設置於pH調整裝置23之下游側，電解處理水E於pH測定裝置24之下游側混合。
pH調整裝置23係對流動於排水管線10中之鍋爐排水W添加pH調 整劑而調整鍋爐排水W之pH的裝置。pH調整劑係使用鹽酸等酸劑或鹼劑。本實施形態之鍋爐排水W多數情形下為鹼性側，故以添加鹽酸為主。
pH測定裝置24設置於較pH測定裝置23充分靠下游側。具體而言，pH測定裝置24配置於可測定由pH調整裝置23所添加之pH調整劑與鍋爐排水W混合並適當反應後之鍋爐排水W之pH的位置。換言之，pH測定裝置24配置於利用由pH調整裝置23添加之pH調整劑調整後之鍋爐排水W之pH穩定之位置。
此處，對混合槽9中之氨分解速度與鍋爐排水W之pH之關係進行說明。根據本發明者等人之研究，混合槽9中之氨分解速度與鍋爐排水W之pH之關係成為如圖2所示。如圖2所示，可知於將鍋爐排水W之pH設為8.5左右之情形時，混合槽9中之氨之分解速度提高。
基於該關係，控制裝置8係以pH測定裝置24之測定值、即較排水管線10之合流部20更靠上游側之鍋爐排水W之pH成為pH=7.5~9.5之方式，控制pH調整裝置23而調整pH調整劑之添加量。例如，控制裝置8於鍋爐排水W之pH為10(鹼性側)之情形時，以對鍋爐排水W添加鹽酸之方式，控制pH調整裝置23。
其次，對本實施形態之氨處理系統1之作用進行說明。
首先，將自鍋爐B排出之鍋爐排水W貯存於貯存槽5。本實施形態之鍋爐排水W之pH為10.5左右，呈鹼性。將降溫稀釋水與鍋爐排水W同時投入至貯存槽5。藉此，貯存槽5內之鍋爐排水W之pH例如成為9.9。貯存於貯存槽5中之鍋爐排水W係使用排水供給泵16以特定速度被輸送至排水管線10。
控制裝置8係基於由pH測定裝置24測定出之pH，利用pH調整裝置23將pH調整劑投入至鍋爐排水W。控制裝置8係以鍋爐排水W之pH成為7.5~9.5之方式，進行pH調整裝置23之控制。
另一方面，控制裝置8基於由貯存槽pH測定裝置7測定之鍋爐排水W之pH，算出必要之次氯酸量，決定直流電源裝置13之輸出電流值。而且，根據混合槽9中之處理時間等，決定所需之電解處理水量E。
因由貯存槽pH測定裝置7測定之鍋爐排水W之pH與氨態氮濃度存在相關性，故藉由測定鍋爐排水W之pH可獲知貯存槽5內之氮濃度。因相對於氨態氮濃度之次氯酸量亦存在相關性，故次氯酸量係相對於直流電源裝置13之電流值成比例地增減。因此，可藉由測定貯存槽5內之鍋爐排水W之pH而控制直流電源裝置13，決定次氯酸之生成量(氨態氮去除量)。
根據上述實施形態，可藉由對含有氨態氮之排水即鍋爐排水W添加含有次氯酸之電解處理水E而分解處理鍋爐排水W中所含有之氨。
又，藉由添加pH調整劑而調整鍋爐排水W之pH，可縮短鍋爐排水W與次氯酸之反應時間。尤其，藉由將pH調整為7.5~9.5之範圍，可更縮短鍋爐排水W與次氯酸之反應時間。
又，藉由於較被供給電解處理水E之合流部20更靠上游側，添加要被添加至鍋爐排水W之pH調整劑，不會受因電解處理水E引起之pH之變動的影響，而可調整鍋爐排水W之pH。
又，可藉由測定貯存槽5內之鍋爐排水W之pH，而控制直流電源裝置13，決定次氯酸之生成量。
(第二實施形態)
以下，基於圖式，說明本發明之第二實施形態之氨處理系統1B。再者，本實施形態係以與上述第一實施形態之不同點為中心進行敍述，關於相同之部分，省略其說明。
如圖2所示，本實施形態之氨處理系統1B具有注入管線17，該注入管線17將藉由海水電解裝置2生成之電解處理水E注入至取水口3。 藉由對取水口3注入電解處理水E(次氯酸鈉)，可防止海洋生物附著於取水口3。即，本實施形態之海水電解裝置2具有作為防止海洋生物附著之裝置的功能。
將電解處理水E供給至混合槽9之供給管線18自連接海水電解裝置2與取水口3之注入管線17分支。即，藉由海水電解裝置2生成之電解處理水E係經由自注入管線17分支之供給管線18被導入至混合槽9，並與鍋爐排水W混合。於供給管線18，設置有調整電解處理水E之流量之流量調整閥19。
控制裝置8係藉由調整流量調整閥19而調整自注入管線17注入之電解處理水E(次氯酸鈉)之量。與第一實施形態之控制裝置8同樣地，控制裝置8係基於由貯存槽pH測定裝置7測定之鍋爐排水W之pH，算出必要之次氯酸量，並決定直流電源裝置13之輸出電流值。而且，根據混合槽9中之處理時間等，決定所需之電解處理水量E。
又，藉由海水電解裝置2生成之電解處理水E係經由注入管線17注入至海水M之取水口3。藉由對取水口3注入電解處理水E，可抑制海洋生物附著於取水口3。
再者，本發明之技術範圍並非限定於上述各實施形態者，而可於不脫離本發明之主旨之範圍內添加各種變更。
例如，雖上述實施形態之電解處理水E之供給管線18連接於鍋爐排水W流經之排水管線10，但亦可使供給管線18直接連接於混合槽9。
例如，於上述實施形態中，雖示出對海水電解裝置2導入海水M之構成，但亦可設為對海水電解裝置2導入鹽水之構成。即，導入至海水電解裝置2之液體只要與海水M同樣地含有氯離子(Cl-)即可。
又，亦可於混合槽9或混合槽9之下游，設置測定pH、殘留氯、水質等之機構，且設置於廢水未達基準之情形時使廢水返回至貯存槽 5之管線。
[產業上之可利用性]
根據該氨處理系統，藉由添加pH調整劑調整鍋爐排水之pH，可縮短鍋爐排水與次氯酸之反應時間。
1‧‧‧氨處理系統
2‧‧‧海水電解裝置(電解裝置)
3‧‧‧取水口
4‧‧‧第一海水供給管線
5‧‧‧貯存槽
6‧‧‧稀釋水導入裝置
7‧‧‧貯存槽pH測定裝置
8‧‧‧控制裝置
9‧‧‧混合槽
10‧‧‧排水管線
12‧‧‧電解槽
13‧‧‧直流電源裝置
14‧‧‧海水供給泵
15‧‧‧海水流量調整閥
16‧‧‧排水供給泵
18‧‧‧供給管線
20‧‧‧合流部
21‧‧‧管線混合器
23‧‧‧pH調整裝置
24‧‧‧pH測定裝置
B‧‧‧鍋爐
E‧‧‧電解處理水
M‧‧‧海水
P‧‧‧設備
W‧‧‧鍋爐排水

Claims (3)

  1. 一種氨處理系統，其具有：排水管線，其將鍋爐排水供給至混合槽；pH測定裝置，其測定流動於上述排水管線中之上述鍋爐排水之pH；pH調整裝置，其設置於上述排水管線上，且對上述鍋爐排水添加調整上述鍋爐排水之pH的pH調整劑；電解裝置，其將海水或鹽水電解而生成具有次氯酸之電解處理水；供給管線，其設置於較上述排水管線與上述混合槽之合流部更上游，並將由上述電解裝置生成之次氯酸供給至上述鍋爐排水；及控制裝置，其基於上述pH測定裝置之測定值而控制上述pH調整劑之添加量；上述pH調整裝置係於上述排水管線上之較上述合流部更上游側調整上述鍋爐排水之pH。
  2. 如請求項1之氨處理系統，其中上述pH測定裝置配置於上述pH調整裝置之下游側、且為利用由上述pH調整裝置添加之上述pH調整劑調整後之上述鍋爐排水之pH穩定之位置。
  3. 如請求項1或2之氨處理系統，其具有：貯存槽，其設置於上述排水管線之上游側，且貯存上述鍋爐排水；及貯存槽pH測定裝置，其測定貯存於上述貯存槽之上述鍋爐排水之pH；且上述控制裝置係基於上述貯存槽pH測定裝置之測定值而控制由上述電解裝置生成之次氯酸量。
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WO2013176032A1 (ja) * 2012-05-25 2013-11-28 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 アンモニア処理システム

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