WO2013118683A1

WO2013118683A1 - 脱硫海水処理システム

Info

Publication number: WO2013118683A1
Application number: PCT/JP2013/052488
Authority: WO
Inventors: 貴志吉元; 進沖野; 晴治香川
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-08-15
Also published as: TW201334855A; TWI519338B; JP2013158720A

Abstract

　本発明に係る脱硫海水処理システムは、排ガスと海水とを気液接触して前記排ガスを洗浄する排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分を含んだ硫黄分吸収海水の水質回復処理を行う酸化槽と、前記排煙脱硫吸収塔から排出される前記硫黄分吸収海水を前記酸化槽へ排出する硫黄分吸収海水排出ラインと、前記硫黄分吸収海水排出ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水に空気を供給する少なくとも１つの空気供給手段と、を有することを特徴とする。

Description

脱硫海水処理システム

　本発明は、海水を用いて脱硫した硫黄分を含んだ硫黄分吸収海水を希釈混合する酸化槽の負荷を低減する脱硫海水処理システムに関する。

　石炭や原油等を燃料とする発電プラントにおいて、石炭等の化石燃料を燃焼することでボイラから排出される燃焼排気ガス（以下、「排ガス」と呼ぶ）には硫黄酸化物（ＳＯｘ）など硫黄分が含まれる。そのため、排ガスは、脱硫処理され、排ガス中に含まれている二酸化硫黄（ＳＯ₂）等のＳＯｘを除去してから大気に放出される。このような脱硫処理方法として、石灰石膏法、スプレードライヤー法及び海水法等がある。

　発電所などは大量の冷却水を必要とするため海に面した場所に建設される場合が多い。そのため、脱硫処理に要する稼動コストを抑えることなどの観点から、海水を排ガス中の硫黄酸化物を吸収する吸収液として利用して脱硫を行う海水脱硫を用いた海水排煙脱硫装置が提案されている。

　海水排煙脱硫装置は、略円筒のような筒形状又は角形状を縦置きにした脱硫塔（吸収塔）の内部に海水及びボイラ排ガスを供給し、海水を吸収液として気液接触させることでＳＯｘを除去している。脱硫塔内で吸収剤として使用した脱硫後の海水（硫黄分吸収海水）は、排出ラインを移送されて酸化槽に供給される。酸化槽内を流れる硫黄分吸収海水は脱硫に用いていない海水と混合して希釈される。また、硫黄分吸収海水は、水路の一部の底面に設置したエアレーション装置から流出される微細気泡によって脱炭酸（爆気）される（例えば、特許文献１参照）。これにより、硫黄分吸収海水は、ＳＯ_３の酸化とＣＯ_２の爆気処理をされて、地域の環境基準を満足するようにした後に放流される。

特開２００７－１２５４７４号公報

　酸化槽は一般に幅２０ｍ～４０ｍ、長さ１００ｍ～２００ｍ程度の上部が開放された長い水路（Seawater　Oxidation　Treatment　System；ＳＯＴＳ）であり、広い設置面積が必要である。

　一方、吸収塔から酸化槽へ硫黄分吸収海水を移送する硫黄分吸収海水排出ラインは一般に直径が１ｍ～２ｍ、長さが２００ｍ～３００ｍ程度の配管である。硫黄分吸収海水排出ラインでは、硫黄分吸収海水はｐＨが低いため酸化されづらいが、硫黄分吸収海水の流量に対するＳＯ_２吸収量（ΔＴｏＳ）が少ない場合（例えば、ΔＴｏＳが３ｍｍｏｌ／ｌ以下）には、硫黄分吸収海水排出ラインで移送されている間に硫黄分吸収海水中に含まれる溶存酸素を消費して酸化される。また、硫黄分吸収海水排出ラインが長い場合には、ｐＨが低くて酸化速度が遅くても硫黄分吸収海水の総酸化量としては多くなる場合がある。

　しかしながら、硫黄分吸収海水が硫黄分吸収海水排出ラインで酸化槽まで移送されている途中に溶存酸素が消費しつくされた場合には、それから後の硫黄分吸収海水排出ラインでの硫黄分吸収海水の酸化がされないため効率的でない。

　本発明は、前記課題に鑑み、硫黄分吸収海水の硫黄分吸収海水排出ラインでの酸化を促進して酸化槽の負荷を低減し、酸化槽の大きさや設置面積を低減することができる脱硫海水処理システムを提供することを課題とする。

　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排ガスと海水とを気液接触して前記排ガスを洗浄する排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分を含んだ硫黄分吸収海水の水質回復処理を行う酸化槽と、前記排煙脱硫吸収塔から排出される前記硫黄分吸収海水を前記酸化槽へ排出する硫黄分吸収海水排出ラインと、前記硫黄分吸収海水排出ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水に空気を供給する少なくとも１つの空気供給手段と、を有することを特徴とする脱硫海水処理システムである。

　第２の発明は、第１の発明において、前記空気供給手段は、前記空気を送給するブロアと、前記空気を前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する空気供給ラインと、前記空気供給ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する前記空気の量を調節する空気調節弁と、を有し、前記硫黄分吸収海水排出ラインに前記硫黄分吸収海水の流れ方向に前記空気を供給することを特徴とする脱硫海水処理システムである。

　第３の発明は、第１の発明において、前記空気供給手段は、前記硫黄分吸収海水排出ラインの配管の径を絞り込んだオリフィス部と、前記オリフィス部に連結し、前記空気を前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する空気供給ラインと、前記空気供給ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する前記空気の量を調節する空気調節弁と、を有し、前記硫黄分吸収海水排出ラインに前記硫黄分吸収海水の流れ方向に前記空気を供給することを特徴とする脱硫海水処理システムである。

　第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、前記硫黄分吸収海水の液流量に対するＳＯ_２吸収量は、３ｍｍｏｌ／ｌ以下であることを特徴とする脱硫海水処理システムである。

　第５の発明は、第１から第４の何れか１つの発明において、前記硫黄分吸収海水排出ラインの１つ以上で前記硫黄分吸収海水に前記海水を供給する希釈海水供給手段を有し、前記希釈海水供給手段は、前記海水を前記排煙脱硫吸収塔に供給する海水供給ラインから抜き出して前記硫黄分吸収海水を希釈混合する希釈混合槽へ供給する希釈海水供給ラインから分岐して、前記海水の一部を前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する１つ以上の希釈海水分岐ラインと、前記希釈海水分岐ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する前記海水の量を調節する海水調節弁とを有することを特徴とする脱硫海水処理システムである。

　第６の発明は、第１から第５の何れか１つの発明において、前記硫黄分吸収海水排出ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水中の溶存酸素濃度を測定する１つ以上の溶存酸素濃度測定装置と、前記空気調節弁および前記海水調節弁の開閉度を制御する制御装置と、を有し、前記硫黄分吸収海水中の溶存酸素濃度に基づいて、前記空気調節弁および前記海水調節弁の開閉度を制御することを特徴とする脱硫海水処理システムである。

　第７の発明は、第１の発明において、前記空気供給手段は、前記硫黄分吸収海水排出ラインの配管であり、前記配管の上部が大気開放されている排水路であることを特徴とする脱硫海水処理システムである。

　本発明によれば、硫黄分吸収海水の硫黄分吸収海水排出ラインでの酸化を促進し、酸化槽の大きさや設置面積を低減することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る脱硫海水処理システムの構成を示す概略図である。図２は、第１の実施形態の空気供給手段の一例を示す図である。図３は、第２の実施形態の空気供給手段の一例を示す図である。図４は、第３の実施形態の空気供給手段の一例を示す図である。図５は、本実施形態の硫黄分吸収海水排出ラインと希釈混合槽との合流部の一例を示す図である。図６は、本実施形態の硫黄分吸収海水排出ラインと希釈混合槽との合流部の一例を示す図である。

　以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態および実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態および実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態および実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（第１の実施形態）
　本発明による第１の実施形態に係る脱硫海水処理システムについて、図面を参照して説明する。図１は、脱硫海水処理システムの構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る脱硫海水処理システム１０は、排ガス２５と海水２１とを気液接触して前記排ガス２５を洗浄する排煙脱硫吸収塔１１から排出される硫黄分を含んだ硫黄分吸収海水２７の水質回復処理を行う酸化槽１３と、前記排煙脱硫吸収塔１１から排出される前記硫黄分吸収海水２７を前記酸化槽１３へ排出する硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４と、前記硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に設けられ、前記硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給する少なくとも１つの空気供給手段７１と、を主要な構成として有する。また、その他の構成として排煙脱硫吸収塔１１と、希釈海水供給手段７２と、希釈混合槽１２とを有する。

　海水２１は海２２からポンプ２３により海水供給ラインＬ１１に汲み上げられ、一部の海水２１ａはポンプ２４により海水供給ラインＬ１２を介して排煙脱硫吸収塔１１に供給され、他の残りの海水２１ｂは希釈海水供給ラインＬ１３を介して希釈混合槽１２に供給される。希釈海水供給ラインＬ１３には希釈海水分岐ラインＬ５１～Ｌ５３が設けられ、海水２１ｂの一部は希釈海水分岐ラインＬ５１～Ｌ５３を介して硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給される。海水２１は、海２２からポンプ２３により直接汲み上げた海水２１を用いているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、図示しない復水器から排出される海水の排液などを用いるようにしてもよい。

　排煙脱硫吸収塔１１は、排ガス２５と海水２１ａとを気液接触して排ガス２５を浄化する塔である。排煙脱硫吸収塔１１では、海水２１ａは噴霧ノズル２６より上方に液柱状に噴出させ、排ガス２５と海水供給ラインＬ１２を介して供給される海水２１ａとを気液接触させて、排ガス２５中の硫黄分の脱硫を行っている。本実施形態では、噴霧ノズル２６は、上方に液柱状に噴出させる噴霧ノズルであるが、これに限定されるものではなく、下方にシャワー状に噴霧するようにしてもよい。

　即ち、排煙脱硫吸収塔１１において排ガス２５と海水２１ａとを気液接触させて、下記式（Ｉ）に示すような反応を生じさせ、排ガス２５中のＳＯ_２などの形態で含有されているＳＯｘなどの硫黄分を海水２１ａに吸収させ、排ガス２５中の硫黄分を、海水２１ａを用いて除去している。
ＳＯ_２（ｇ）　＋　Ｈ_２Ｏ　→　Ｈ_２ＳＯ_３（ｌ）　→　ＨＳＯ_３ ^－　＋　Ｈ^＋
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｉ）

　この海水脱硫により海水２１ａと排ガス２５との気液接触により発生したＨ_２ＳＯ_３が解離して水素イオン（Ｈ^＋）が海水２１ａ中に遊離するためｐＨが下がり、硫黄分吸収海水２７には多量の硫黄分が吸収される。このため、硫黄分吸収海水２７は硫黄分を高濃度に含んでいる。このとき、硫黄分吸収海水２７のｐＨとしては、例えば３～６程度となる。そして、排煙脱硫吸収塔１１で硫黄分を吸収した硫黄分吸収海水２７は、排煙脱硫吸収塔１１の塔底部に貯留される。排煙脱硫吸収塔１１の塔底部に貯留された硫黄分吸収海水２７は、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４を介して希釈混合槽１２に送給される。希釈混合槽１２で硫黄分吸収海水２７は希釈混合槽１２に供給される海水２１ｂと混合され、希釈される。

　また、排煙脱硫吸収塔１１で脱硫された浄化ガス２９は浄化ガス排出通路Ｌ１５を介して大気中に放出される。

　排煙脱硫吸収塔１１には、排ガス２５の入口および出口に、排ガス２５の入口ＳＯ_２濃度および出口ＳＯ_２濃度を測定するためのＳＯ_２濃度計が設けられている。また、排煙脱硫吸収塔１１には、硫黄分吸収海水２７の海水温度、ｐＨ、ＳＯ_４濃度を測定するための温度計、ｐＨ測定器、ＳＯ_４濃度計を設ける。

　硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４は、排煙脱硫吸収塔１１と希釈混合槽１２との間に設けられ、排煙脱硫吸収塔１１から排出される硫黄分を含んだ硫黄分吸収海水２７を希釈用の海水２１ｂと希釈・混合する希釈混合槽１２及び硫黄分吸収海水２７の水質回復処理を行う酸化槽１３へ排出する配管である。硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４には、硫黄分を含んだ硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給する空気供給手段７１と硫黄分吸収海水２７に希釈用の海水２１ｂを供給する希釈海水供給手段７２と溶存酸素濃度測定装置６１とが設けられている。

　空気供給手段７１は、空気４２を送給するブロア４１と、ブロア４１で空気４２を硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する空気供給ラインＬ４１～Ｌ４４と、空気供給ラインＬ４２～Ｌ４４に設けられ、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する空気４２の量を調節する空気調節弁Ｖ１１～Ｖ１３と、を有し、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に硫黄分吸収海水２７の流れ方向に空気４２を供給する。

　空気供給手段７１は、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に少なくとも１つ、好ましくは２つ以上設けられ、硫黄分吸収海水２７に空気を供給する。空気供給手段７１は、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４を移送される硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給し、硫黄分吸収海水２７中の溶存酸素量を増加させる。空気供給手段７１は、ブロア４１を用いて外部の空気４２を硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に接続した空気供給ラインＬ４１を介して硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４を移送される硫黄分吸収海水２７に供給する。空気供給ラインＬ４１には３つに分岐した空気供給ラインＬ４２～Ｌ４４が設けられ、空気４２ａ～４２ｃを供給している。なお、空気供給手段７１のブロア４１を設けずに、酸化槽１３の酸化用空気ブロア３４からの空気３３を分岐して空気供給ラインＬ４１に供給するようにしてもよい。

　空気供給ラインＬ４２は、排煙脱硫吸収塔１１の後流側であって、希釈混合槽１２の前流側である硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の上流側に接続されている。空気供給ラインＬ４３は、空気供給ラインＬ４２と希釈混合槽１２との間の硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に接続されている。空気供給ラインＬ４４は、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の下流側であって、空気供給ラインＬ４３と希釈混合槽１２との間の硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に接続されている。

　空気供給ラインＬ４２～Ｌ４４には、供給する空気４２a～４２ｃの量を調整する空気調節弁Ｖ１１～Ｖ１３が設けられている。空気調節弁Ｖ１１～Ｖ１３は、後述する溶存酸素濃度測定装置６１により測定される溶存酸素濃度に基づいて、制御装置６２により供給する空気４２ａ～４２ｃの量を調整する。

　本実施形態において、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する空気量は、酸化槽１３に供給する空気量を１００％とした場合、そのうちの２％以上であることが好ましい。硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する空気量が上記範囲であると、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４での硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させる効果が高くなる。

　また、本実施形態では、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に３箇所で空気４２ａ～４２ｃを供給する例を示して説明したが、これに限定されることはなく、硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させる観点から、少なくとも１箇所、好ましくは２箇所以上で空気４２を供給することが好ましい。すなわち、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する空気量を同一とした場合、一箇所で１００％供給するよりも５０％ずつ二箇所で供給する方が硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させる効果が高くなるためである。

　また、本実施形態において、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に２箇所以上で空気４２を供給する場合、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の上流側（排煙脱硫吸収塔１１側）に供給する空気量を多くすることが好ましい。これにより、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４において、硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させる効果が高くなる。

　また、上流側の空気供給ラインＬ４２とＬ４３の間隔は、下流側の空気供給ラインＬ４３とＬ４４の間隔に比べて狭くなっている。硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の上流側において硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給する間隔が狭い方が、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の下流側において硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給する間隔を狭くするよりも硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させる効果が高いため好ましい。

　硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４にはブロア４１により外部の空気４２が空気供給ラインＬ４２を介して硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４内の硫黄分吸収海水２７中に送り込まれ、下記式（ＩＩ）のような酸素の溶解を生じる。硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４において硫黄分吸収海水２７中の硫黄分が空気４２と接触して下記式（ＩＩＩ）～（Ｖ）のような亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ_３ ^－）の酸化反応と、重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ^－）の脱炭酸反応とを生じる。

Ｏ_２（ｇ）　→　Ｏ_２（ｌ）・・・（ＩＩ）
ＨＳＯ_３ ^－　＋　１／２Ｏ_２　→　ＳＯ_４ ^２－　＋　Ｈ^＋　・・・（ＩＩＩ）
ＨＣＯ_３ ^－　＋　Ｈ^＋　→　ＣＯ_２（ｇ）　＋　Ｈ_２Ｏ　・・・（ＩＶ）
ＣＯ_３ ^２－　＋２Ｈ^＋　→　ＣＯ_２（ｇ）　＋　Ｈ_２Ｏ　・・・（Ｖ）

　これにより、硫黄分吸収海水２７のｐＨを上昇させると共に、溶存酸素濃度を上昇させ、硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させることができる。

　硫黄分吸収海水２７の流量に対するＳＯ_２吸収量は、下記式（ＶＩ）で表される。
ΔＴｏＳ＝ＳＯ_２吸収量／硫黄分吸収海水の流量　・・・（ＶＩ）

　本実施形態において、ΔＴｏＳは、硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させる効果が高いという観点から、好ましくは３ｍｍｏｌ／ｌ以下、より好ましくは２ｍｍｏｌ／ｌ以下、さらに好ましくは１ｍｍｏｌ／ｌ以下である。ΔＴｏＳが上記範囲であると、硫黄分吸収海水２７の酸化が促進されるので消費される酸素の量も多くなる。ΔＴｏＳが３ｍｍｏｌ／ｌを越えるとｐＨが低くなり酸化速度が遅くなるため、硫黄分吸収海水２７の酸化が進まなくなり、消費される酸素の量も少なくなる。

　また、本実施形態において、硫黄分吸収海水２７の温度は、酸化を促進させる効果が高いという観点から、好ましくは５℃以上、より好ましくは１５℃以上、さらに好ましくは３０℃以上である。硫黄分吸収海水２７の温度が上記範囲であると酸化速度が速くなり、硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させることができる。

　図２は、本実施形態の空気供給手段の一例を示す図である。図２に示すように、空気供給手段７１Ａは、ブロア４１と空気供給ラインＬ４２と酸化空気用ノズル４４とを備えて構成される。空気供給ラインＬ４２には、硫黄分吸収海水２７に供給する空気４２の量を調節する空気調節弁Ｖ１１が設けられる。空気調節弁Ｖ１１は、後述する溶存酸素濃度測定装置６１により測定される溶存酸素濃度に基づいて、後述する制御装置６２により供給する空気４２の量を調整する。ブロア４１により外部の空気４２が硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に接続した空気供給ラインＬ４２を介して酸化空気用ノズル４４から微細な気泡４５となって硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４内の硫黄分吸収海水２７に送り込まれる。そして上述したように、硫黄分吸収海水２７のｐＨを上昇させると共に、溶存酸素濃度を上昇させ、硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させることができる。

　このように、本実施形態では、空気供給手段７１Ａにより硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４を移送される硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給することによって、硫黄分吸収海水２７中の溶存酸素量を増加させることができる。

　よって、硫黄分吸収海水２７が硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４で希釈混合槽１２まで移送されている途中に溶存酸素が消費しつくされることがないため、硫黄分吸収海水２７の硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４での酸化を促進することが可能となる。

　従って、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４において硫黄分吸収海水２７を酸化することができるため、下流側の酸化槽１３の負荷を低減でき、その結果、酸化槽１３の大きさや設置面積を低減することができる。

　希釈海水供給手段７２は、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の１つ以上で硫黄分吸収海水２７に海水２１を供給する。希釈海水供給手段７２は、海水２１を排煙脱硫吸収塔１１に供給する海水供給ラインＬ１１から抜き出して硫黄分吸収海水２７を希釈混合する希釈混合槽１２へ供給する希釈海水供給ラインＬ１３から分岐して、海水２１ｂの一部を硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する１つ以上の希釈海水分岐ラインＬ５１～Ｌ５３と、希釈海水分岐ラインＬ５１～Ｌ５３に設けられ、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する海水２１ｂ－１～２１ｂ－３の量を調節する海水調節弁Ｖ２１～Ｖ２３とを有する。なお、希釈海水供給ラインＬ１３には、海水２１ｂの量を調節する海水調節弁Ｖ２０が設けられ、希釈海水供給ラインＬ１３に供給する海水２１ｂの量を調節する。

　希釈海水供給手段７２は、海２２からポンプ２３で汲み上げた海水２１を排煙脱硫吸収塔１１に供給する海水供給ラインＬ１１から抜き出して希釈海水供給ラインＬ１３を介して希釈混合槽１２に供給される海水２１ｂの一部を硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４を移送される硫黄分吸収海水２７に供給する。希釈海水供給ラインＬ１３には３つに分岐した希釈海水分岐ラインＬ５１～Ｌ５３が設けられ、海水２１ｂ－１～２１ｂ－３を供給している。

　希釈海水分岐ラインＬ５１は、排煙脱硫吸収塔１１の後流側であって、空気供給ラインＬ４２よりも上流側に接続されている。希釈海水分岐ラインＬ５２は、希釈海水分岐ラインＬ５１と希釈混合槽１２との間で空気供給ラインＬ４２と同じ位置に接続されている。希釈海水分岐ラインＬ５３は、希釈海水分岐ラインＬ５２と希釈混合槽１２との間で空気供給ラインＬ４３の下流側の硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に接続されている。すなわち、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する希釈用の海水２１ｂは、空気供給ラインの上流、下流、同位置の何れか１つ以上で供給されることが好ましい。

　希釈海水分岐ラインＬ５１～Ｌ５３には、供給する海水２１ｂ－１～２１ｂ－３の量を調整する海水調節弁Ｖ２１～Ｖ２３が設けられている。海水調節弁Ｖ２１～Ｖ２３は、後述する溶存酸素濃度測定装置６１により測定される溶存酸素濃度に基づいて、制御装置６２により供給する海水２１ｂ－１～２１ｂ－３の量を調整する。

　また、本実施形態では、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に３箇所で海水２１ｂ－１～２１ｂ－３を供給する例を示して説明したが、これに限定されることはなく、１箇所以上で海水２１ｂを供給することが硫黄分吸収海水２７のｐＨを上昇させて酸化を促進させる観点から好ましい。

　また、本実施形態では、硫黄分吸収海水２７に供給する海水２１ｂをポンプ２３で送給する例を示して説明したが、これに限定されることはなく、例えば重力方式等で供給するようにしてもよい。

　このように、本実施形態では、希釈海水供給手段７２により硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４を移送される硫黄分吸収海水２７に海水２１ｂを供給することによって、硫黄分吸収海水２７のｐＨを上昇させて硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させることができる。

　溶存酸素濃度測定装置６１は、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に１つ以上設けられ、硫黄分吸収海水２７中の溶存酸素濃度を測定する。制御装置６２は、測定された硫黄分吸収海水２７中の溶存酸素濃度に基づいて、空気調節弁Ｖ１１～Ｖ１３および海水調節弁Ｖ２１～２３の開閉度を制御する。

　溶存酸素濃度測定装置６１は、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に１つ以上設けられ、硫黄分吸収海水２７の溶存酸素濃度を測定して、得られた溶存酸素濃度の値を制御装置６２に受け渡す。制御装置６２は、測定された溶存酸素濃度に基づいて、空気供給手段７１のブロア４１の起動制御、及び空気調節弁Ｖ１１～Ｖ１３の開閉度を制御する。空気調節弁Ｖ１１～Ｖ１３の開閉度を制御することで、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する空気４２の位置（Ｌ４２～Ｌ４４）、及び供給する空気４２の量を調節することができる。制御装置６２は硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する空気４２の量を調節する際に、硫黄分吸収海水２７のΔＴｏＳが、好ましくは３ｍｍｏｌ／ｌ以下、より好ましくは１ｍｍｏｌ／ｌ以下になるように制御する。

　また、制御装置６２は、測定された溶存酸素濃度に基づいて、希釈海水供給手段７２の海水調節弁Ｖ２１～Ｖ２３の開閉度を制御する。海水調節弁Ｖ２１～Ｖ２３の開閉度を制御することで、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する海水２１ｂの位置（Ｌ５１～Ｌ５３）、及び供給する海水２１ｂの量を調節することができる。制御装置６２は硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する海水２１ｂの量を調節する際に、硫黄分吸収海水２７のΔＴｏＳが、好ましくは３ｍｍｏｌ／ｌ以下、より好ましくは１ｍｍｏｌ／ｌ以下になるように制御する。

　本実施形態において、溶存酸素濃度測定装置６１により硫黄分吸収海水２７の溶存酸素濃度を測定して、制御装置６２により空気供給手段７１のブロア４１の起動制御、及び空気調節弁Ｖ１１～Ｖ１３の開閉度を制御、及び希釈海水供給手段７２の海水調節弁Ｖ２１～Ｖ２３の開閉度を制御することによって、硫黄分吸収海水２７の溶存酸素濃度を増加させ、また硫黄分吸収海水２７のｐＨを上昇させ、容易に硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させることができる。

　また、本実施形態においては、溶存酸素濃度測定装置６１は、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に２箇所設けられているが、これに限定されるものではなく、１つ以上設けられていればよい。

　希釈混合槽１２は、排煙脱硫吸収塔１１の後流側に設けられ、硫黄分を含んだ硫黄分吸収海水２７を希釈用の海水２１ｂと希釈・混合する槽である。希釈混合槽１２において、排煙脱硫吸収塔１１で排ガス２５中の硫黄分を海水２１ａと接触させて海水脱硫することによって生じた硫黄分を含んだ硫黄分吸収海水２７を海水２１ｂと混合・希釈する。硫黄分吸収海水２７を海水２１ｂと混合し、希釈することで、希釈混合槽１２内の硫黄分吸収希釈海水３１のｐＨを上昇させ、ＳＯ_２ガスの再放散を防ぐことができる。また、希釈混合槽１２においてＳＯ_２ガスが放散され、外部に漏洩するのを防止することで、刺激臭を放つのを防止することができる。

　そして、硫黄分吸収希釈海水３１は、希釈混合槽１２の下流側に設けられている酸化槽１３に送給される。酸化槽１３は、希釈混合槽１２の下流側に設けられ、硫黄分吸収希釈海水３１の水質回復処理を行う曝気装置（エアレーション装置）３２を有する槽である。

　曝気装置３２は、空気３３を供給する酸化用空気ブロア３４と、空気３３を送給する散気管３５と、空気３３を酸化槽１３内の硫黄分吸収希釈海水３１に供給する酸化空気用ノズル３６とを有するものである。酸化用空気ブロア３４により外部の空気３３が散気管３５を介して酸化空気用ノズル３６から酸化槽１３内に送り込まれ、上記式（ＩＩ）のような酸素の溶解を生じる。酸化槽１３において硫黄分吸収希釈海水３１中の硫黄分が空気３３と接触して上記式（ＩＩＩ）～（Ｖ）のような亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ_３ ^－）の酸化反応と、重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ^－）の脱炭酸反応とを生じ、硫黄分吸収希釈海水３１は水質回復され、水質回復海水３７となる。

　これにより、硫黄分吸収希釈海水３１のｐＨを上昇させると共に、ＣＯＤを低減することができ、水質回復海水３７のｐＨ、溶存酸素濃度、ＣＯＤを海水放流可能なレベルとして放出することができる。また、酸化槽１３で硫黄分吸収希釈海水３１の水質回復を行う際にガスが発生しても、この発生するガスはＳＯ₂環境基準濃度を満たすようにして酸化槽１３で放散させることができる。水質回復海水３７は海水排出ラインＬ３１を介して海２２へ放流される。

　また、本実施形態においては、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４と希釈混合槽１２との合流部７３に硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給する構成とすることができる。

　図５、６は、本実施形態の硫黄分吸収海水排出ラインと希釈混合槽との合流部の一例を示す図である。図５に示すように、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４は、希釈混合槽１２の前流側で矢印８３で示すように希釈混合槽１２の上方に持ち上げた後、硫黄分吸収海水２７を希釈混合槽１２に滝８４のように落下させて気泡４５を巻き込むように構成したものである。

　また、図６に示すように、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４が接続する希釈混合槽１２の前流側に、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の配管の径を絞り込んだオリフィス部４３を設けて硫黄分吸収海水２７に気泡４５を巻き込むように構成したものである。上流側から移送されてきた硫黄分吸収海水２７は、オリフィス部４３の縮径部分に導入される際に矢印８６ａ、８６ｂのように流れて流速が速くなり、矢印８７ａ、８７ｂのようにオリフィス部４３の後流側に排出される。オリフィス部４３の縮径部分には空気供給ラインＬ４２が接続されており外部から空気４２が吸引されて硫黄分吸収海水２７に気泡４５が送り込まれる。

　このように、本実施形態においては、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４と希釈混合槽１２との合流部７３に硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給する構成とすることにより、硫黄分吸収海水２７は後流側の酸化槽１３に移送される前に空気４２が供給される。そのため、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４と希釈混合槽１２との合流部７３において、硫黄分吸収海水２７の酸化を促進することができる。従って、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４と希釈混合槽１２との合流部７３において硫黄分吸収海水２７を酸化することができるため、下流側の酸化槽１３の負荷を低減でき、その結果、酸化槽１３の大きさや設置面積を低減することができる。

（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係る脱硫海水処理システムについて、図面を参照して説明する。本実施形態に係る脱硫海水処理システムの構成は、上述の図１に示す本発明による第１の実施形態に係る脱硫海水処理システムの構成と同様であり、図２に示す第１の実施形態の空気供給手段７１Ａが相違する以外は図１に示す第１の実施形態の脱硫海水処理システム１０と同じ構成を有するため、空気供給手段７１Ｂについてのみ説明する。

　本実施形態の空気供給手段７１Ｂは、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の配管の径を絞り込んだオリフィス部４３と、オリフィス部４３に連結し、空気４２を硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する空気供給ラインＬ４２と、空気供給ラインＬ４２に設けられ、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に供給する空気４２の量を調節する空気調節弁Ｖ１１と、を有し、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４に硫黄分吸収海水２７の流れ方向に空気４２を供給する。

　図３に示すように、空気供給手段７１Ｂは、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の配管の径を絞り込んだオリフィス部４３と空気供給ラインＬ４２と空気調節弁Ｖ１１とを備えて構成される。オリフィス部４３の縮径した部分には空気供給ラインＬ４２が連結されている。空気供給ラインＬ４２には硫黄分吸収海水２７に供給する空気４２の量を調節する空気調節弁Ｖ１１が設けられる。空気調節弁Ｖ１１は、上述した溶存酸素濃度測定装置６１により測定される溶存酸素濃度に基づいて、制御装置６２により供給する空気４２の量を調整する。

　上流側から移送されてきた硫黄分吸収海水２７は、オリフィス部４３の縮径部分に導入される際に矢印８１ａ、８１ｂのように流れて流速が速くなり、矢印８２ａ、８２ｂのようにオリフィス部４３の後流側に排出される。オリフィス部４３の縮径部分には空気供給ラインＬ４２が接続されており外部から空気４２が吸引されて硫黄分吸収海水２７に気泡４５が送り込まれる。

　このように、本実施形態においては、オリフィス部４３により硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給するために、第１の実施形態のようなブロア４１を用いる必要がない。

　そして、硫黄分吸収海水２７に空気４２が供給されることにより、上記式（ＩＩ）のような酸素の溶解を生じる。硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４において硫黄分吸収海水２７中の硫黄分が空気４２と接触して上記式（ＩＩＩ）～（Ｖ）のような亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ_３ ^－）の酸化反応と、重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ^－）の脱炭酸反応とを生じる。

　このように、本実施形態では、空気供給手段７１Ｂにより硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４を移送される硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給することによって、硫黄分吸収海水２７中の溶存酸素量を増加させることができる。

（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態に係る脱硫海水処理システムについて、図面を参照して説明する。本実施形態に係る脱硫海水処理システムの構成は、上述の図１に示す本発明による第１の実施形態に係る脱硫海水処理システムの構成と同様であり、図２に示す第１の実施形態の空気供給手段７１Ａが相違する以外は図１に示す第１の実施形態の脱硫海水処理システム１０と同じ構成を有するため、空気供給手段７１Ｃについてのみ説明する。

　空気供給手段７１Ｃは、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の配管であり、配管の上部が大気開放されている排水路である。

　図４に示すように、空気供給手段７１Ｃは、上部が大気開放された硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の配管そのものである。硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の配管の上部を大気開放することで、硫黄分吸収海水２７は常に空気４２と接触しており、空気４２が溶け込むことができるため、硫黄分吸収海水２７のｐＨを上昇させると共に、溶存酸素濃度を上昇させ、硫黄分吸収海水２７の酸化を促進させることができる。このように、本実施形態においては、硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４の配管の上部を大気開放することにより、硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給することができる。

　このように、本実施形態では、空気供給手段７１Ｃにより硫黄分吸収海水排出ラインＬ１４を移送される硫黄分吸収海水２７に空気４２を供給することによって、硫黄分吸収海水２７中の溶存酸素量を増加させることができる。

　以上のように、本実施形態においては、排煙脱硫吸収塔１１で海水脱硫に用いた硫黄分吸収海水２７の処理をする脱硫海水処理システムについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。脱硫海水処理システムは、例えば各種産業における工場、大型、中型火力発電所などの発電所、電気事業用大型ボイラ又は一般産業用ボイラ、製鉄所、精錬所等から排出される排ガス中に含まれる硫黄酸化物を海水脱硫する海水排煙脱硫装置にも適用することができる。

　以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
＜実施条件＞
　硫黄分吸収海水排出ラインを５分割して、各々５箇所に供給する空気量を変えて、基準条件に対する酸化槽サイズの減少率を求めた。各実施条件を以下に示す。
・硫黄分吸収海水排出ライン：直径が１．６ｍ、長さが２３０ｍの配管
　・空気供給位置：配管を５分割して上流側から１／５の間、２／５の間、３／５の間、４／５の間、５／５の間の合計５箇所
　・基準条件：酸化槽に供給する総空気量を１とし、各実施例の配管の各位置で供給した空気量を基準条件に対する比で求めた。また、酸化槽の長さを１とし、各実施例での酸化槽サイズの減少率を基準条件に対する比で求めた。
・希釈海水：希釈混合槽にのみ供給
　・ΔＴｏＳ＝０．９５ｍｍｏｌ／ｌ、２．０ｍｍｏｌ／ｌ、２．２ｍｍｏｌ／ｌの３条件について行った。

　ΔＴｏＳ＝０．９５ｍｍｏｌ／ｌでの各々の実施例における酸化槽サイズの減少率を表１に示す。

　表１に示す結果から明らかなように、実施例１～５は排出ラインの各１箇所に１７％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは７％減少するといえる。実施例６～１０は排出ラインの各１箇所に２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは７％減少するといえる。実施例１１～２０は排出ラインの各２箇所に２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは１４％減少するといえる。実施例２１は排出ラインの１／５の間、３／５の間、５／５の間の３箇所に１７％の空気を供給した場合、及び実施例２２は同じく３箇所に８％の空気を供給した場合、及び実施例２３は同じく３箇所に２％の空気を供給した場合、何れも酸化槽サイズは２１％減少するといえる。実施例２４は排出ラインの５箇所全てに２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは３５％減少するといえる。

　よって、ΔＴｏＳ＝０．９５ｍｍｏｌ／ｌにおいて、硫黄分吸収海水排出ラインに２箇所以上で、総供給空気量の２％以上の空気を供給することで、酸化槽サイズは７％～３５％減少させることができる。その結果、酸化槽のサイズを低減することができる。

　ΔＴｏＳ＝２．０ｍｍｏｌ／ｌでの各々の実施例における酸化槽サイズの減少率を表２に示す。

　表２に示す結果から明らかなように、実施例２５～２９は排出ラインの各１箇所に２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは８％減少するといえる。実施例３０～３４は排出ラインの各１箇所に１７％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは１１％減少するといえる。実施例３５～４４は排出ラインの各２箇所に２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは１１％減少するといえる。実施例４５は排出ラインの１／５の間、３／５の間、５／５の間の３箇所に８％の空気を供給した場合、及び実施例４６は同じく３箇所に２％の空気を供給した場合、何れも酸化槽サイズは１１％減少するといえる。実施例４７は排出ラインの５箇所全てに２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは１５％減少するといえる。

　よって、ΔＴｏＳ＝２．０ｍｍｏｌ／ｌにおいて、硫黄分吸収海水排出ラインに２箇所以上で、総供給空気量の２％以上の空気を供給することで、酸化槽サイズは８％～１５％減少させることができる。その結果、酸化槽のサイズを低減することができる。

　実施例４８、４９はΔＴｏＳ＝２．０ｍｍｏｌ／ｌ、実施例５０、５１はΔＴｏＳ＝２．２ｍｍｏｌ／ｌにおける酸化槽サイズの減少率を表３に示す。

　表３に示す結果から明らかなように、実施例４８は排出ラインの１／５の間に２％の空気を供給し、３／５の間に０．２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは８％減少するといえる。実施例４９は排出ラインの３／５の間に０．２％の空気を供給し、５／５の間に２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは４％減少するといえる。実施例５０は排出ラインの１／５の間、２／５の間、４／５の間に２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは１３％減少するといえる。実施例５１は排出ラインの２／５の間、４／５の間、５／５の間に２％の空気を供給した場合、酸化槽サイズは１０％減少するといえる。

　よって、ΔＴｏＳ＝２．０ｍｍｏｌ／ｌにおいて、硫黄分吸収海水排出ラインに２箇所以上で空気を供給する場合、硫黄分吸収海水排出ラインの上流側（排煙脱硫吸収塔側）に供給する空気量を多くすることで、下流側に供給する空気量を多くするよりも、酸化槽のサイズを４％低減させることができる。また、ΔＴｏＳ＝２．２ｍｍｏｌ／ｌにおいて、硫黄分吸収海水排出ラインに２箇所以上で空気を供給する場合、硫黄分吸収海水排出ラインの上流側において硫黄分吸収海水に空気を供給する間隔が狭い方が、硫黄分吸収海水排出ラインの下流側において硫黄分吸収海水に空気を供給する間隔を狭くするよりも、酸化槽のサイズを３％低減させることができる。

　従って、本実施例によれば、硫黄分吸収海水排出ラインにおいて硫黄分吸収海水を酸化することができるため、下流側の酸化槽の負荷を低減でき、その結果、酸化槽の大きさや設置面積を低減することができる。

　１０　脱硫海水処理システム
　１１　排煙脱硫吸収塔
　１２　希釈混合槽
　１３　酸化槽
　２１、２１ａ、２１ｂ　海水
　２１ｂ－１、２１ｂ－２、２１ｂ－３　海水
　２２　海
　２３、２４　ポンプ
　２５　排ガス
　２６　噴霧ノズル
　２７　硫黄分吸収海水
　２９　浄化ガス
　３１　硫黄分吸収希釈海水
　３２　曝気装置（エアレーション装置）
　３３　空気
　３４　酸化用空気ブロア
　３５　散気管
　３６　酸化空気用ノズル
　３７　水質回復海水
　４１　ブロア
　４２　空気
　４３　オリフィス部
　４４　酸化空気用ノズル
　４５　気泡
　６１　溶存酸素濃度測定装置
　６２　制御装置
　７１、７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ　空気供給手段
　７２　希釈海水供給手段
　７３　合流部
　Ｌ１１、Ｌ１２　海水供給ライン
　Ｌ１３　希釈海水供給ライン
　Ｌ１４　硫黄分吸収海水排出ライン
　Ｌ３１　海水排出ライン
　Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４　空気供給ライン
　Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ５３　希釈海水分岐ライン
　Ｖ１１～Ｖ１３　空気調節弁
　Ｖ２１～Ｖ２３　海水調節弁

Claims

　排ガスと海水とを気液接触して前記排ガスを洗浄する排煙脱硫吸収塔から排出される硫黄分を含んだ硫黄分吸収海水の水質回復処理を行う酸化槽と、
　前記排煙脱硫吸収塔から排出される前記硫黄分吸収海水を前記酸化槽へ排出する硫黄分吸収海水排出ラインと、
　前記硫黄分吸収海水排出ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水に空気を供給する少なくとも１つの空気供給手段と、
を有することを特徴とする脱硫海水処理システム。
　請求項１において、
　前記空気供給手段は、
　前記空気を送給するブロアと、
　前記空気を前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する空気供給ラインと、
　前記空気供給ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する前記空気の量を調節する空気調節弁と、
を有し、
　前記硫黄分吸収海水排出ラインに前記硫黄分吸収海水の流れ方向に前記空気を供給することを特徴とする脱硫海水処理システム。
　請求項１において、
　前記空気供給手段は、
　前記硫黄分吸収海水排出ラインの配管の径を絞り込んだオリフィス部と、
　前記オリフィス部に連結し、前記空気を前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する空気供給ラインと、
　前記空気供給ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する前記空気の量を調節する空気調節弁と、
を有し、
　前記硫黄分吸収海水排出ラインに前記硫黄分吸収海水の流れ方向に前記空気を供給することを特徴とする脱硫海水処理システム。
　請求項１から３の何れか１つにおいて、
　前記硫黄分吸収海水の液流量に対するＳＯ_２吸収量は、３ｍｍｏｌ／ｌ以下であることを特徴とする脱硫海水処理システム。
　請求項１から４の何れか１つにおいて、
　前記硫黄分吸収海水排出ラインの１つ以上で前記硫黄分吸収海水に前記海水を供給する希釈海水供給手段を有し、
　前記希釈海水供給手段は、
　前記海水を前記排煙脱硫吸収塔に供給する海水供給ラインから抜き出して前記硫黄分吸収海水を希釈混合する希釈混合槽へ供給する希釈海水供給ラインから分岐して、前記海水の一部を前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する１つ以上の希釈海水分岐ラインと、
　前記希釈海水分岐ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水排出ラインに供給する前記海水の量を調節する海水調節弁とを有することを特徴とする脱硫海水処理システム。
　請求項１から５の何れか１つにおいて、
　前記硫黄分吸収海水排出ラインに設けられ、前記硫黄分吸収海水中の溶存酸素濃度を測定する１つ以上の溶存酸素濃度測定装置と、
　前記空気調節弁および前記海水調節弁の開閉度を制御する制御装置と、
を有し、
　前記硫黄分吸収海水中の溶存酸素濃度に基づいて、前記空気調節弁および前記海水調節弁の開閉度を制御することを特徴とする脱硫海水処理システム。
　請求項１において、
　前記空気供給手段は、
　前記硫黄分吸収海水排出ラインの配管であり、前記配管の上部が大気開放されている排水路であることを特徴とする脱硫海水処理システム。