TWI585240B - 電解系統 - Google Patents

Description

電解系統

本發明係關於一種具有將海水或鹽水電解而生成含有次氯酸之電解處理水之電解裝置之電解系統。

本申請案係基於2014年11月10日申請之日本專利特願2014-228012號而主張優先權，並將其內容引用於本文中。

先前，於大量使用海水之火力發電設備、原子能發電設備等中，其取水口或配管、冷凝器、各種冷卻器等與海水接觸之部分之藻類或貝類之附著繁殖成為問題。

為了解決該問題，提出有如下海洋生物附著防止裝置，即，藉由對天然之海水實施電解而生成次氯酸鈉(氯氣、次氯酸鈉)，並將含有次氯酸鈉之電解處理水注入至取水口中，由此抑制海洋生物之附著(例如，參照專利文獻1)。

為了去除導致上述設備之供水系統之腐蝕之氧，已知有注入將pH值(氫離子指數)之值增大後(例如pH值7~pH值10.5)之氨之脫氧方法。然而，預計有因使用氨作為脫氧劑而致使自此之後來自設備之排水之氨濃度變高之情形。另一方面，根據排水限制亦要求降低氮氣，期待有緊急對策。

於專利文獻2中記載有使用藉由將海水電解而獲得之次氯酸鈉，並利用氯處理將氨分解之氨性氮去除裝置。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平10-85750號公報

[專利文獻2]日本專利特開2014-563號公報

此外，於例如火力發電設備般之大量汲取海水並排出鍋爐排水等含氨性氮排水之設備中，必須分別設置海洋生物附著防止裝置及氨性氮去除裝置。

即，於海洋生物附著防止裝置中，除進行使電解處理水之注入流量固定並使電解處理水中所含之次氯酸之濃度變化之控制以外，亦有控制電解處理水之注入流量、次氯酸之濃度之方法。另一方面，於氨性氮去除裝置中，藉由使次氯酸之濃度固定，使電解處理水之注入量變化而進行運轉控制。

由此，難以單純地使用一個海水電解裝置進行海洋生物附著防止與氨性氮去除之兩種處理。

本發明提供一種電解系統，該電解系統能夠使用一個電解裝置控制取水口之海洋生物之附著，並且去除自設備排出之含氮排水中所含之氮成分。

根據本發明之第一態樣，電解系統之特徵在於具有：海水管線，其供被導入至設備之海水流過；氮處理槽，其中被導入有自上述設備排出之含氮排水；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；注入管線，其將上述電解處理水注入至上述海水管線；及分支管線，其自上述注入管線分支而將上述電解處理水注入至上述氮處理槽。

根據此種構成，能夠使用一個電解裝置抑制海水管線中之海洋生物之附著，並且去除自設備排出之含氮排水中所含之氮成分。

於上述電解系統中，亦可構成為具有控制裝置，該控制裝置係基於上述電解裝置中生成之上述電解處理水之次氯酸量而調整自上述分支管線導入之上述電解處理水之流量。

根據此種構成，能夠將供給至氮處理槽之次氯酸量、及注入至海水管線之次氯酸量保持為固定。

於上述電解系統中，亦可為，具備供上述海水循環之循環流路，上述電解裝置係以於上述循環流路之途中將上述海水電解之方式配置，上述控制裝置係於自上述循環流路流出之上述電解處理水之次氯酸量達到特定量為止之期間，使上述含氮排水滯留於上述氮處理槽中。

根據此種構成，能夠防止氮處理不充分之含氮排水被排出至系統外。

根據本發明，能夠使用一個電解裝置抑制取水口之海洋生物之附著，並且去除自設備排出之含氮排水中所含之氮成分。

1‧‧‧電解系統

1B‧‧‧電解系統

1C‧‧‧電解系統

2‧‧‧海水電解裝置(電解裝置)

3‧‧‧海水管線

4‧‧‧取水口

6‧‧‧排水槽

7‧‧‧氮處理槽

8‧‧‧海水供給泵

9‧‧‧電解槽

10‧‧‧直流電源裝置

12‧‧‧海水供給管線

13‧‧‧第一流量感測器

14‧‧‧第一流量調整閥

15‧‧‧注入管線

16‧‧‧分支管線

17‧‧‧第二流量感測器

18‧‧‧第二流量調整閥

19‧‧‧次氯酸濃度感測器

20‧‧‧pH值測定裝置

21‧‧‧pH值調整裝置

22‧‧‧廢水管線

24‧‧‧循環流路

25‧‧‧第三流量感測器

26‧‧‧第三流量調整閥

27‧‧‧返送管線

28‧‧‧閥

29‧‧‧閥

B‧‧‧鍋爐

E‧‧‧電解處理水

E1‧‧‧電解處理水

E2‧‧‧電解處理水

M‧‧‧海水

P‧‧‧設備

W‧‧‧鍋爐排水(含氮排水)

圖1係本發明之第一實施形態之電解系統之概略構成圖。

圖2係本發明之第二實施形態之電解系統之概略構成圖。

圖3係本發明之第二實施形態之變化例之電解系統之概略構成圖。

(第一實施形態)

參照圖式對本發明之第一實施形態之電解系統1詳細地進行說明。

圖1係本發明之第一實施形態之電解系統1之概略構成圖。如圖1所示，電解系統1係具備包含排熱回收鍋爐B之聯合循環發電設備P、海水電解裝置2、及控制裝置(未圖示)作為主要構成要素之系統。

聯合循環發電設備P(以下稱為設備P)具有燃氣渦輪機(未圖示)、輸送來自燃氣渦輪機之排氣之排熱回收鍋爐B(以下稱為鍋爐B)、蒸氣渦輪機(未圖示)、及藉由燃氣渦輪機與蒸氣渦輪機之旋轉驅動力驅動而發電之發電機(未圖示)。

對設備P導入自海水管線3之取水口4汲取之海水M。海水M於被用於例如冷卻等用途之後被排放。例如鍋爐B之鍋爐水中含有氨作為用以去除導致腐蝕之氧之脫氧劑。由此，自鍋爐B排出之鍋爐排水W係包含氨(NH₃)、銨離子(NH₄ ⁺)等氨性氮之含氨性氮排水。鍋爐排水W於貯存在排水槽6後被導入至氮處理槽7。鍋爐排水W於氮處理槽7中被去除氮，之後經由廢水管線22被排放。

電解系統1具有海水供給泵8、及對藉由海水供給泵8而導入之海水M進行電解之海水電解裝置2。海水供給泵8可為自海洋直接汲取海水M之構成，亦可為自海水管線3汲取海水M之構成。

海水供給泵8與海水電解裝置2係藉由海水供給管線12而連接。海水供給管線12上設置有測量海水M之流量之第一流量感測器13、及調整海水M之流量之第一流量調整閥14。海水供給管線12上亦可設置用以防止混入妨礙電解之異物之過濾器。

海水電解裝置2具有電解槽9、及直流電源裝置10。海水電解裝置2係藉由對海水M進行電解而生成含有次氯酸鈉(氯氣、次氯酸鈉)之電解處理水E之裝置。電解槽9具有複數個電極(未圖示)。

直流電源裝置10係供給供海水M電解之電流之裝置，可採用例如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，可為例如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係將海水M於電解槽9僅通過一次之直流(one through)方式。

海水電解裝置2中生成之電解處理水E經由注入管線15注入至海水管線3之取水口4。藉由將電解處理水E(次氯酸鈉)注入至取水口4，而可抑制海洋生物附著於取水口4。即，本實施形態之海水電解裝置2具有作為海洋生物附著防止裝置之功能。

注入管線15上設置有測定於注入管線15中流過之電解處理水E之次氯酸濃度之次氯酸濃度感測器19。

自連接海水電解裝置2與取水口4之注入管線15分支有將電解處理水E導入至氮處理槽7之分支管線16。即，海水電解裝置2中生成之電解處理水E經由自注入管線15分支之分支管線16被導入至氮處理槽7，而與鍋爐排水W混合。

分支管線16上設置有測量電解處理水E之流量之第二流量感測器17、及調整電解處理水E之流量之第二流量調整閥18。

氮處理槽7中設置有測量包含氮處理槽7內之鍋爐排水W及電解處理水E之處理水之pH值(氫離子指數)之pH值測定裝置20、及調整氮處理槽7內之處理水之pH值之pH值調整裝置21。

對氮處理槽7導入鍋爐排水W及電解處理水E，將鍋爐排水W中存在之氨與次氯酸進行溶液反應而分解成氮氣(N₂)。即，本實施形態之海水電解裝置2具有作為氨性氮去除裝置之功能。

對本實施形態之電解系統1之控制方法進行說明。

控制裝置係基於取水口4所需之次氯酸量(以下稱為第一次氯酸量)對海水電解裝置2之直流電源裝置10進行控制。控制裝置使用由第一流量感測器13測量出之海水M之流量、及由次氯酸濃度感測器19測量出之次氯酸濃度而算出第一次氯酸量。控制裝置藉由基於所算出之 第一次氯酸量對直流電源裝置10進行控制而調整所生成之電解處理水E之次氯酸濃度。

此處，取水口4所需之次氯酸量係例如於取水口4次氯酸幾乎被消耗，次氯酸幾乎不會被排放之必要最小限度之量。第一次氯酸量係利用特定之方法每特定時間地算出。第一次氯酸量並非固定而不斷變化。

控制裝置係根據第一次氯酸量而調整電解處理水E之次氯酸濃度。

另一方面，控制裝置算出氮處理槽7中所需之每單位時間之次氯酸量(以下稱為第二次氯酸量)。第二次氯酸量大致固定。

控制裝置基於所算出之第二次氯酸量及由次氯酸濃度感測器19測定出之次氯酸濃度，而調整經由分支管線16導入至氮處理槽7之電解處理水E2之流量(以下稱為第二流量)。第二流量可根據第二次氯酸量及次氯酸量濃度而算出。

具體而言，控制裝置進行如下控制，即，利用第二流量感測器17測定分支管線16之流量，以所測定出之流量成為第二流量之方式調整第二流量調整閥18。

控制裝置進行如下控制，即，為了藉由第二流量補充減少之於注入管線15中流過之電解處理水E1之流量(以下稱為第一流量)，而調整經由海水供給管線12導入之海水M之流量。即，若將海水M之流量設為FM、將於注入管線15中流過之電解處理水E之流量設為F1、將於分支管線16中流過之電解處理水E之流量設為F2，則以FM=F1+F2之方式使被導入之海水M之流量增加。

具體而言，控制裝置進行如下控制，即，利用第一流量感測器13測定海水供給管線12之流量，以所測定出之流量成為所算出之海水M之流量之方式調整第一流量調整閥14。

於氮處理槽7中，基於使用pH值測定裝置20測定出之pH值並使用pH值調整裝置21，以氮處理槽7內之處理水之pH值成為特定之pH值之方式添加pH值調整劑而進行調整。

根據上述實施形態，能夠使用一個海水電解裝置2抑制取水口4之海洋生物之附著，並且去除自設備P排出之含氮排水中所含之氮成分。

又，藉由基於海水電解裝置2中生成之電解處理水E之次氯酸量來調整自分支管線16導入之電解處理水E2之流量，而可將供給至氮處理槽7之次氯酸量、及注入至海水管線3之次氯酸量保持為固定。

(第二實施形態)

基於圖式對本發明之第二實施形態之電解系統1B進行說明。再者，於本實施形態中，以與上述第一實施形態之不同點為中心進行敍述，省略相同部分之說明。

本實施形態之電解系統1B之海水電解裝置2具備使電解處理水E(海水M)循環之循環流路24。海水電解裝置2係以於循環流路24之途中將海水M電解之方式配置。即，本實施形態之海水電解裝置2採用藉由使海水M於循環流路24內循環而使電解處理水E之次氯酸濃度逐漸上升之循環(recycle)方式。

自本實施形態之電解系統1B之廢水管線22分支有將於廢水管線22中流過之廢水返送至排水槽6之返送管線27。

對本實施形態之電解系統1B之控制方法進行說明。

若將海水M導入至循環流路24，則海水M一面於循環流路24中循環一面被逐漸施以電解處理直至成為具有特定之次氯酸濃度之電解處理水E為止。即，於海水電解裝置2之啟動時、或電解系統1B之設定變更後，在成為基於第一次氯酸量而規定之次氯酸濃度之前需要特定之時間。

控制裝置進行如下控制，即，藉由對設置於廢水管線22及返送管線上之閥28進行操作，而於自循環流路24流出之電解處理水E之次氯酸量達到特定量為止之期間，將自氮處理槽7排出之廢水經由返送管線27返送至排水槽6。即，進行使氮處理不充分之廢水滯留於氮處理槽7之控制。

於電解處理水E之次氯酸量已達到特定量之階段，進行與第一實施形態之電解系統1之控制相同之控制。

再者，使廢水滯留於氮處理槽7之方法並不限定於此。例如，亦可不設置返送管線27，而使氮處理槽7足夠大。於該構成中，可藉由將廢水管線22上之閥29設為閉狀態而使廢水滯留於氮處理槽7。

根據上述實施形態，藉由於海水電解裝置2之啟動時或電解系統1B之設定變更時使廢水滯留於氮處理槽7，而可防止氮處理不充分之含氮排水被排出至系統外。

換言之，根據上述實施形態，不僅如第一實施形態所示之將海水M於電解槽9中僅通過一次之直流方式之海水電解裝置2，於電解槽9內之水垢防止效果較高之循環方式中，亦可進行海洋生物附著防止與氨性氮去除之兩種處理。

(第二實施形態之變化例)

對第二實施形態之變化例之電解系統1C進行說明。

如圖3所示，本變化例之注入管線15上設置有測量於注入管線15中流過之電解處理水E之流量之第三流量感測器25、及調整電解處理水E1之流量之第三流量調整閥26。即，本變化例之電解系統1係能夠一併調整於注入管線15中流過之電解處理水E1之電解處理水E1之濃度及電解處理水E1之流量之系統。

本變化例之控制裝置與第二實施形態之控制裝置同樣地進行如下控制，即，藉由對設置於廢水管線22及返送管線27上之閥28、29進 行操作，而於自循環流路24流出之電解處理水E之次氯酸量達到特定量為止之期間，將自氮處理槽7排出之廢水經由返送管線27返送至排水槽6。

根據上述變化例，即便於注入管線15之流量、電解處理水E之濃度發生變化之情形時，亦可進行海洋生物附著防止與氨性氮去除之兩種處理。

以上，參照圖式對本發明之實施形態進行了詳細敍述，但各實施形態中之各構成及其等之組合等為一例，可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行構成之附加、省略、置換、及其他變更。又，本發明並不受實施形態限定，而僅受申請專利範圍限定。

例如，於上述各實施形態中，示出有對海水電解裝置2導入海水M之構成，但亦可為對海水電解裝置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。

1‧‧‧電解系統

2‧‧‧海水電解裝置(電解裝置)

3‧‧‧海水管線

4‧‧‧取水口

6‧‧‧排水槽

7‧‧‧氮處理槽

8‧‧‧海水供給泵

9‧‧‧電解槽

10‧‧‧直流電源裝置

12‧‧‧海水供給管線

13‧‧‧第一流量感測器

14‧‧‧第一流量調整閥

15‧‧‧注入管線

16‧‧‧分支管線

17‧‧‧第二流量感測器

18‧‧‧第二流量調整閥

19‧‧‧次氯酸濃度感測器

20‧‧‧pH值測定裝置

21‧‧‧pH值調整裝置

22‧‧‧廢水管線

B‧‧‧鍋爐

E‧‧‧電解處理水

E1‧‧‧電解處理水

E2‧‧‧電解處理水

M‧‧‧海水

P‧‧‧設備

W‧‧‧鍋爐排水(含氮排水)

Claims (3)

1. 一種電解系統，其具有：海水管線，其供被導入至設備中之海水流過；氮處理槽，其中被導入有自上述設備排出之含氮排水；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；注入管線，其將上述電解處理水注入至上述海水管線；及分支管線，其自上述注入管線分支而將上述電解處理水注入至上述氮處理槽。
2. 如請求項1之電解系統，其具有控制裝置，該控制裝置係基於上述電解裝置中生成之上述電解處理水之次氯酸量而調整自上述分支管線導入之上述電解處理水之流量。
3. 如請求項2之電解系統，其具備供上述海水循環之循環流路，上述電解裝置係以於上述循環流路之途中將上述海水電解之方式配置，上述控制裝置係於自上述循環流路流出之上述電解處理水之次氯酸量達到特定量為止之期間，使上述含氮排水滯留於上述氮處理槽中。