エアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置、エアレーション装置の加湿方法
【課題】散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制することができるエアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置、エアレーション装置の加湿方法を提供する。
【解決手段】被処理水である希釈使用済海水中に浸漬され、希釈使用済海水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気１２２を吐出手段であるブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより供給する空気供給ラインＬ5と、空気供給ラインＬ5に水分である真水１４１を供給する水分供給手段である真水タンク１４０及び供給ポンプＰ1と、水分が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜１１を備えたエアレーションノズル１２３とを具備する。
【解決手段】被処理水である希釈使用済海水中に浸漬され、希釈使用済海水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気１２２を吐出手段であるブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより供給する空気供給ラインＬ5と、空気供給ラインＬ5に水分である真水１４１を供給する水分供給手段である真水タンク１４０及び供給ポンプＰ1と、水分が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜１１を備えたエアレーションノズル１２３とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚き、原油焚き及び重油焚き等の発電プラントに適用される排煙脱硫装置の排水処理に係り、特に、海水法を用いて脱硫する排煙脱硫装置の排水（使用済海水）をエアレーションにより脱炭酸（暴気）するエアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置、エアレーション装置の加湿方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭や原油等を燃料とする発電プラントにおいて、ボイラから排出される燃焼排気ガス（以下、「排ガス」と呼ぶ）は、該排ガス中に含まれている二酸化硫黄（ＳＯ2）等の硫黄酸化物（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を施す排煙脱硫装置の脱硫方式としては、石灰石石膏法、スプレードライヤー法及び海水法等が知られている。
【０００３】
このうち、海水法を採用した排煙脱硫装置（以下、「海水排煙脱硫装置」と呼ぶ）は、吸収剤として海水を使用する脱硫方式である。この方式では、たとえば略円筒のような筒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することにより、海水を吸収液として湿式ベースの気液接触を生じさせて硫黄酸化物を除去している。
上述した脱硫塔内で吸収剤として使用した脱硫後の海水（使用済海水）は、たとえば、上部が開放された長い水路（Seawater Oxidation Treatment System；ＳＯＴＳ）内を流れ排水される際、水路の底面に設置したエアレーション装置から微細気泡を流出させるエアレーションによって脱炭酸（爆気）される（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０５５７７９号公報
【特許文献２】特開２００９−０２８５７０号公報
【特許文献３】特開２００９−０２８５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エアレーション装置で用いるエアレーションノズルは、基材の周囲を覆うゴム製等の散気膜に小さなスリットが多数設けられたものである。一般的には「ディフューザノズル」と呼ばれている。このようなエアレーションノズルは、供給される空気の圧力により、スリットから略均等な大きさの微細気泡を多数流出させることができる。
【０００６】
このようなエアレーションノズルを用いて、海水中でエアレーションを連続して行うと、散気膜のスリット壁面やスリット開口近傍に、海水中の硫酸カルシウム等の析出物が析出し、スリットの間隙が狭くなったり、スリットを塞いだりする結果、散気膜の圧力損失を増大させ、散気装置に空気を供給するブロワ、コンプレッサ等吐出手段の吐出圧高が発生し、ブロワ、コンプレッサ等に負荷がかかるという、問題がある。
【０００７】
析出物の発生は、散気膜の外側に位置する海水が、スリットから散気膜の内側へ浸み込み、常時スリットを通過する空気に、長時間に亙って触れて乾燥（海水の濃縮）が促進され、析出に至っている、と推定される。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制することができるエアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置、エアレーション装置の加湿方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、空気供給配管に水分を供給する水分供給手段と、水分が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルとを具備することを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記水分が真水または海水のいずれかであることを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１１】
第３の発明は、被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、空気供給配管に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、水蒸気が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルとを具備することを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記空気供給配管に、フィルタと冷却器とが設けられていることを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明において、吐出手段の空気導入口近傍に水分を供給することを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１４】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記エアレーションノズルは、内部に空気が導入される支持体を覆う散気膜と、前記散気膜に多数設けられたスリットとからなり、スリットから微細気泡を流出させることを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１５】
第７の発明は、海水を吸収剤として使用する脱硫塔と、前記脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路と、前記水路内に設置され、前記使用済海水中に微細気泡を発生して脱炭酸を行う第１乃至５のエアレーション装置とを具備することを特徴とする海水排煙脱硫装置にある。
【００１６】
第８の発明は、被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置を用い、吐出手段により空気を供給する際、水分又は水蒸気を添加し、水分が含まれた空気を、散気膜のスリットに供給することを特徴とするエアレーション装置の加湿方法にある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エアレーション装置の散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施例に係る海水排煙脱硫装置の概略図である。
【図２−１】図２−１は、エアレーションノズルの平面図である。
【図２−２】図２−２は、エアレーションノズルの正面図である。
【図３】図３は、エアレーションノズルの内部構造概略図である。
【図４】図４は、本実施例に係るエアレーション装置の概略図である。
【図５】図５は、本実施例に係る他のエアレーション装置の概略図である。
【図６】図６は、本実施例に係る他のエアレーション装置の概略図である。
【図７】図７は、本実施例に係る他のエアレーション装置の概略図である。
【図８−１】図８−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和湿り空気と水ミストとの混合）の流出と海水の浸入の状況を示す図である。
【図８−２】図８−２は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和湿り空気）の流出と海水の浸入の状況を示す図である。
【図８−３】図８−３は、散気膜のスリットにおける、空気（湿り空気；相対湿度１００％以下）の流出と海水の浸入、および濃縮海水の状況を示す図である。
【図８−４】図８−４は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、および濃縮海水の状況を示す図である。
【図８−５】図８−５は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水及び析出物の状況を示す図である。
【図９】図９は、空気供給管に水分を間欠的に供給する場合の、エアレーションノズルのスリットに浸み込んだ海水の塩分濃度の変化とエアレーション装置の運転状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記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、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２０】
本発明による実施例に係るエアレーション装置及び海水排煙脱硫装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る海水排煙脱硫装置の概略図である。
図１に示すように、海水排煙脱硫装置１００は、排ガス１０１と海水１０３とを気液接触してＳＯ2を亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）へ脱硫反応させる排煙脱硫吸収塔１０２と、排煙脱硫吸収塔１０２の下側に設けられ、硫黄分を含んだ使用済海水１０３Ａを希釈用の海水１０３と希釈混合する希釈混合槽１０５と、希釈混合槽１０５の下流側に設けられ、希釈使用済海水１０３Ｂの水質回復処理を行う酸化槽１０６とからなるものである。
【００２１】
海水排煙脱硫装置１００では、排煙脱硫吸収塔１０２において海水供給ラインＬ1を介して供給される海水１０３の内の一部の吸収用の海水１０３を排ガス１０１と気液接触させて、排ガス１０１中のＳＯ2を海水１０３に吸収させる。そして、排煙脱硫吸収塔１０２で硫黄分を吸収した使用済海水１０３Ａは、排煙脱硫吸収塔１０２の下部に設けられている希釈混合槽１０５に供給される希釈用の海水１０３と混合させる。そして、希釈用の海水１０３と混合希釈された希釈使用済海水１０３Ｂは、希釈混合槽１０５の下流側に設けられている酸化槽１０６に送給され、酸化用空気ブロア１２１より供給された空気１２２をエアレーションノズル１２３により供給し、水質回復させた後、排水１２４として海へ放流するようにしている。
図１中、符号１０２ａは海水を上方に噴出させる液柱用の噴霧ノズル、１２０はエアレーション装置、１２２ａは気泡、Ｌ1は海水供給ライン、Ｌ2は希釈海水供給ライン、Ｌ3は脱硫海水供給ライン、Ｌ4は排ガス供給ライン、Ｌ5は空気供給ラインである。
【００２２】
このエアレーションノズル１２３の構成を図２−１、図２−２及び図３を参照して、散気膜がゴム製の場合について説明する。
図２−１は、エアレーションノズルの平面図、図２−２は、エアレーションノズルの正面図、図３はエアレーションノズルの内部構造概略図である。
図３に示すように、エアレーションノズル１２３は、基材の周囲を覆うゴム製の散気膜１１に小さなスリット１２が多数設けられたものであり、一般的には「ディフューザノズル」と呼ばれている。このようなエアレーションノズル１２３は、空気供給ラインＬ5から供給される空気１２２の圧力により散気膜１１が膨張すると、スリット１２が開いて略均等な大きさの微細気泡を多数流出させることができる。
【００２３】
図２−１、図２−２に示すように、エアレーションノズル１２３は、空気供給ラインＬ5から分岐した複数（本実施例では８本）の枝管（図示せず）に設けられたヘッダ１５に対して、フランジ１６を介して取り付けられている。なお、希釈使用済海水１０３Ｂ中に設置される枝管及びヘッダ１５には、耐食性を考慮して樹脂製パイプ等が使用されている。
【００２４】
エアレーションノズル１２３は、たとえば図３に示すように、使用済海水１０３Ｂに対する耐食性を考慮して樹脂製とした略円筒形状の支持体２０を用い、この支持体２０の外周を覆うようにして多数のスリット１２が形成されたゴム製の散気膜１１を被せた後、左右両端部をワイヤやバンド等の締結部材２２により固定した構成とされる。
【００２５】
また、上述したスリット１２は、圧力を受けない通常の状態においては閉じている。なお、海水排煙脱硫装置１００においては、常時空気１２２を供給している状態では、常にスリット１２は開放状態である。
【００２６】
ここで、支持体２０の一端２０ａは、ヘッダ１５に取り付けた状態で空気１２２の導入を可能とすると共に、その他端２０ｂは、海水１０３が導入可能に開口されている。
このため、一端２０ａ側は、ヘッダ１５及びフランジ１６を貫通する空気導入口２０ｃを介してヘッダ１５内部と連通している。そして、支持体２０の内部は、支持体２０の軸方向の途中に設けた仕切板２０ｄにより分割され、この仕切板２０ｄにより空気の流通が阻止されている。さらに、この仕切板２０ｄよりヘッダ１５側となる支持体２０の側面には、散気膜１１の内周面と支持体外周面との間に、すなわち、散気膜１１を加圧して膨張させる加圧空間１１ａへ空気１２２を流出させるための空気出口２０ｅ、２０ｆが開口している。従って、ヘッダ１５からエアレーションノズル１２３に流入する空気１２２は、図中に矢印で示すように、空気導入口２０ｃから支持体２０の内部へ流入した後、側面の空気出口２０ｅ、２０ｆから加圧空間１１ａへ流出することとなる。
なお、締結部材２２は、散気膜１１を支持体２０に固定するとともに、空気出口２０ｅ、２０ｆから流入する空気が両端部から漏出することを防止するものである。
【００２７】
このように構成されたエアレーションノズル１２３において、ヘッダ１５から空気導入口２０ｃを通って流入する空気１２２は、空気出口２０ｅ、２０ｆを通って加圧空間１１ａへ流出することにより、最初はスリット１２が閉じているため加圧空間１１ａ内に溜まって内圧を上昇させる。内圧が上昇された結果、散気膜１１は加圧空間１１ａ内の圧力上昇を受けて膨張し、散気膜１１に形成されているスリット１２が開くことによって空気１２２の微細気泡を希釈使用済海水１０３Ｂ中に流出させる。このような微細気泡の発生は、枝管Ｌ5A〜5H及びヘッダ１５を介して空気供給を受ける全てのエアレーションノズル１２３で実施される。
【００２８】
以下、本実施例に係るエアレーション装置について説明する。本発明では、散気膜１１のスリット１２での海水の乾燥・濃縮を防ぐことにより、硫酸カルシウム等の析出物の析出を回避する手段を提供する。スリット１２において、供給される空気１２２が、海水１０３を乾燥・濃縮させない様に、供給される空気１２２を水分が多い湿り空気（相対湿度が高い状態）とするようにしている。さらには、空気１２２の相対湿度が高い状態としては、好適には、相対湿度が１００％の飽和湿り空気、あるいは、水ミストを含む飽和湿り空気の状態となるようにして対策を講じている。
以下に、本発明を具体的に説明する。
【００２９】
図４乃至図７は、本実施例に係るエアレーション装置の概略図である。
図４に示すように、本実施例に係るエアレーション装置１２０Ａは、被処理水である希釈使用済海水（図示せず）中に浸漬され、希釈使用済海水１０３Ｂ中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気１２２を吐出手段であるブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより供給する空気供給ラインＬ5と、空気供給ラインＬ5に水分である真水１４１を供給する水分供給手段である真水タンク１４０及び供給ポンプＰ1と、水分が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜１１を備えたエアレーションノズル１２３とを具備するものである。
また、空気供給ラインＬ5には、２基の冷却器１３１Ａ、１３１Ｂと、２基のフィルタ１３２Ａ、１３２Ｂとが各々設けられている。これにより、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより圧縮された空気は冷却され、次いで濾過されている。
なお、ブロアが４基あるのは、通常は３基で運転しており、その内の１基は予備としている。また、冷却器１３１Ａ、１３１Ｂと、フィルタ１３２Ａ、１３２Ｂとが各々２基あるのは、連続して運転する必要から、通常は片方のみで運転し、他方はメンテナンス用としている。
【００３０】
ここで、本実施例では、水分の供給としては、真水を用いているが、真水の代わりに、海水（例えば、希釈海水供給ラインＬ2の海水１０３、希釈混合槽１０５の使用済海水１０３Ａ、酸化槽１０６の希釈使用済海水１０３Ｂ等を）を用いるようにしてもよい。
【００３１】
本実施例によれば、水分（真水１４１または海水）を供給するようにしているので、エアレーションノズル１２３に供給する空気１２２を加湿（水蒸気分圧増加）することができる。
【００３２】
図４のエアレーション装置１２０Ａでは、水分の供給は、真水１４１等を、一流体ノズルを用い、供給された空気１２２中に噴霧するようにしている。
【００３３】
また、図５のエアレーション装置１２０Ｂでは、別途空気供給ラインＬ7を設けて、空気１２２を水分の供給箇所に供給している。
そして、二流体ノズルを用い、水分（真水１４１または海水）の供給の際にアシストガスとして空気１２２を用いて水分を微細に噴霧し（水分の蒸発促進）、空気供給ラインＬ5から供給される空気１２２中に噴霧するようにしている。ここで、Ｐ2は空気供給ポンプである。
【００３４】
なお、上述の図４と図５で示した空気供給系において、冷却器１３１Ａ、１３１Ｂを撤去し、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄで加圧され、温度が上昇した空気１２２に、水分（真水または海水）を所定量注入し、供給される空気１２２の温度を下げ、エアレーションノズル１２３のスリット１１での空気を飽和湿り状態としてもよい。
【００３５】
図６のエアレーション装置１２０Ｃでは、水蒸気１４２を水蒸気供給ラインＬ8により、供給している。Ｐ3は水蒸気供給ポンプである。
【００３６】
図７のエアレーション装置１２０Ｄでは、吐出手段であるブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの空気導入口近傍に水分１４３を供給する吸気スプレーノズル（図示せず）を設けている。この場合、水分１４３を吸気に添加し（水分は、ブロア本体に入る前に蒸発するようにする。）、ブロア出口側の冷却器１３１Ａでの冷却量を調整し、エアレーションノズルのスリットを通過する空気を飽和湿り空気とする。
【００３７】
すなわち、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより加圧圧縮された空気１２２は、その温度が例えば１００℃程度と高温となるが、この際、水分１４３を余分に供給することで供給される空気１２２は水分リッチの状態となる。その後、冷却器１３１により空気の温度を低下させると（例えば４０℃）、空気１２２中の水分量には変化がないので、冷却された空気１２２の水分の飽和度（相対湿度）が増加することとなる。結果として、エアレーションノズル１２３のスリット１２での空気は相対湿度が１００％となり、吸気に添加する水の量を更に増やすと、水ミストを含む飽和湿り空気となり、気液二相の状態となる。
【００３８】
また、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの入口側において、ブロアが吸込む大気の相対湿度が１００％であっても、圧縮・冷却された結果、エアレーションノズル１２３のスリット１１での空気の相対湿度が１００％とならない場合もある。このような場合には、不足した水分１４３をブロア入口で補給すると、水分が蒸発せずブロア内部に浸入するため、好ましくない。この場合は、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの出口側、あるいは冷却器１３１Ａ、１３１Ｂの後流側において、真水や海水等の水分を供給するようにすればよい。
【００３９】
なお、上述した図４乃至図７での空気１２２に水分を供給するにあたっては、エアレーションノズル１２３のスリット１１を通過する空気が飽和湿り空気、もしくは水ミストを同伴する飽和湿り空気となるように、ブロア入口の大気条件（圧力、温度、相対湿度）に応じて、空気供給配管と外部との熱の授受と圧力損失を勘案し、供給する水分量の調整、冷却器の冷却量の調整を行う。
【００４０】
このように、飽和湿り空気もしくは、水ミストを同伴する飽和湿り空気がエアレーションノズル１２３に供給されることとなり、散気膜１１のスリット１２に浸入してくる海水の乾燥（濃縮）を防止し、硫酸カルシウム等の海水中の塩の析出を防止するようにしている。水ミストは、スリットに濃縮海水（塩分濃度該１４％以下、３．４％以上）が形成されている場合には、海水の濃縮緩和（塩分濃度低下）に寄与する。
【００４１】
このような水分（真水、水蒸気、海水）を供給することにより、エアレーションノズル１２３に供給される空気１２２が水蒸気で飽和されるため、散気膜１１のスリット１２に浸入してくる海水の乾燥（濃縮）を防止し、硫酸カルシウム等の析出を防止するようにしている。これにより、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
【００４２】
また、水分の供給量としては、エアレーションノズル１２３のスリット１２を通過する空気の湿り状態が、好適には、１００％の飽和空気となるように設定し、さらには、水分がミスト状で同伴されている飽和湿り空気（気液二相状態）の状態となるように設定した方が好ましい。そして、エアレーションノズル１２３のスリット１２に流入する空気１２２の相対湿度が７０％以上、好ましくは８０〜９０％以上であり、装置のメンテナンス時間に応じて、スリットでの海水の濃縮速度が緩やかとなる条件でもよい。
【００４３】
エアレーションノズル１２３のスリット１２を通過する空気の湿り状態は、ブロアが吸込む大気の湿度、水分の供給量、冷却器の冷却量等で調整する。
これにより、散気膜１１のスリット１２に浸入した海水を乾燥させず、海水濃縮（塩分濃度の増加）を抑え、海水の塩分濃度を１４％程度以下に保つことが可能となる。
【００４４】
海水の塩分濃度は通常約３．４％であり、９６．６％の水に３．４％の塩が溶けている。この塩は、塩化ナトリウムが７７．９％、塩化マグネシウムが９．６％、硫酸マグネシウムが６．１％、硫酸カルシウムが４．０％、塩化カリウムが２．１％、その他０．２％の構成となっている。
【００４５】
この塩のなかで、海水の濃縮（海水の乾燥）につれて、硫酸カルシウムが最初に析出する塩であり、その析出の閾値が海水の塩分濃度で約１４％である。
【００４６】
よって、水分供給手段により、エアレーションノズル１２３に供給される空気１２２中に真水１４１などの水分が注入され、水分リッチの状態とした空気を、散気膜１１のスリット１２に供給することで、スリット１２における海水の濃縮（塩分濃度の上昇）を防ぐことができ、硫酸カルシウム等の析出を防止する。
この結果、硫酸カルシウム等の析出によるスリット１２の間隙が狭くなることやスリット１２の詰まりが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
【００４７】
図８−１〜図８−５は、散気膜１１のスリット１２における、空気（水分を供給した状態）の流出と海水１０３の浸入を示す図である。
ここで、本発明において、スリット１２とは、散気膜１１に形成される切れ込みをいい、スリット１２の間隙は空気が排出される通路となる。
この通路を形成するスリット壁面１２ａは、海水１０３が接触しているが、空気１２２の導入によって乾燥・濃縮され、濃縮海水１０３ａとなり、その後スリット壁面に析出物１０３ｂが析出され、スリットの通路を閉塞するものとなる。
【００４８】
図８−１では、空気１２２の相対湿度が１００％（飽和湿り空気）であり、さらに水ミスト１５０が同伴して、気液二相の状態となっているので、スリット１２に浸入した海水１０３は乾燥（濃縮）せず、塩分濃度が薄まることとなり、海水の乾燥（濃縮）が阻止される状態を示している。
【００４９】
図８−２では、空気１２２の相対湿度が１００％であるので、海水の塩分濃度に変化はなく、海水の乾燥が阻止される状態を示している。
【００５０】
図８−３では、空気１２２の相対湿度が例えば８０％であるので、海水の乾燥を抑制した状態であり、海水の塩分濃縮が徐々に増加し、濃縮海水１０３ａが形勢された状況を示している。但し、海水の濃縮が始まっても海水の塩分濃度が概ね１４％以下では、硫酸カルシウム等の析出はない。よって、この状態では、強制的に水分リッチな状態とすべく、水ミスト１５０を同伴する飽和湿り空気を間欠的に導入することで、ある程度濃縮された塩分濃度を薄めるようにして、析出を回避するようにすることで、長期間に亙っての運転が可能となる。
【００５１】
なお、図８−４及び図８−５に、散気膜１１のスリット１２における、空気による海水の乾燥・濃縮が進行して析出物が成長する状態を示す。
図８−４は、濃縮海水１０３ａの一部において、局所的に海水の塩分濃度が１４％を超えた部分に析出物１０３ｂが発生している状態である。この状態では析出物１０３ｂが僅かであるので、スリットを空気が通過する際の圧力損失が僅かに上昇するものの、空気１２２は通過可能である。
【００５２】
これに対し、図８−５は、濃縮海水１０３ａの濃縮が進行すると、析出物１０３ｂによる閉塞（プラッキング）状態となり、圧力損失が大きくなる状態である。なお、このような状態でも空気１２２の通路は残っているものの吐出手段にはかなりの負荷がかかるものとなる。
【００５３】
図９は、海水塩分濃度の変化とエアレーション装置の運転状況を示す図である。
図９に示すように、相対湿度が１００％以下の空気を供給する際には、所定時間の定常運転を行った後に、水ミスト１５０を含む水分リッチの湿度１００％の飽和湿り空気、もしくは水ミストを同伴する飽和湿り空気を間欠的に導入（導入部分をピークで図示する）することで、硫酸カルシウム等の析出がない操業が可能となる。
【００５４】
本実施例によれば、海水にエアレーションを行うエアレーション装置において、散気孔（メンブレンスリット）での海水成分や汚泥等の汚れ成分の析出によるプラッギングを防止できることとなるので、エアレーション装置の圧損上昇を防止でき、長期間に亙って安定して操業することができる。
【００５５】
以上、本実施例では被処理水として海水を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば汚染排水処理における汚染水（例えば下水処理等）にエアレーションを行うエアレーション装置において、散気孔（メンブレンスリット）での汚泥等の汚れ成分の析出によるプラッギングを防止でき、長期間に亙って安定して操業することができる。
【００５６】
以上、本実施例ではエアレーション装置として、チューブ型のエアレーションノズルを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば散気膜を有するディスク型や平板型のエアレーション装置や、スリットが常時開放しているようなセラミックス又は金属製等の散気膜を有する散気装置にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明に係るエアレーション装置によれば、エアレーション装置の散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制することができ、例えば海水排煙脱硫装置に適用して、長期間に亙って連続して安定した操業が可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１１ 散気膜
１２ スリット
１００ 海水排煙脱硫装置
１０２ 排煙脱硫吸収塔
１０３ 海水
１０３ａ 濃縮海水
１０３ｂ 析出物
１０３Ａ 使用済海水
１０３Ｂ 希釈使用済海水
１０５ 希釈混合槽
１０６ 酸化槽
１２０Ａ〜１２０Ｄ エアレーション装置
１２２ 空気
１２３ エアレーションノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚き、原油焚き及び重油焚き等の発電プラントに適用される排煙脱硫装置の排水処理に係り、特に、海水法を用いて脱硫する排煙脱硫装置の排水（使用済海水）をエアレーションにより脱炭酸（暴気）するエアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置、エアレーション装置の加湿方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭や原油等を燃料とする発電プラントにおいて、ボイラから排出される燃焼排気ガス（以下、「排ガス」と呼ぶ）は、該排ガス中に含まれている二酸化硫黄（ＳＯ2）等の硫黄酸化物（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を施す排煙脱硫装置の脱硫方式としては、石灰石石膏法、スプレードライヤー法及び海水法等が知られている。
【０００３】
このうち、海水法を採用した排煙脱硫装置（以下、「海水排煙脱硫装置」と呼ぶ）は、吸収剤として海水を使用する脱硫方式である。この方式では、たとえば略円筒のような筒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することにより、海水を吸収液として湿式ベースの気液接触を生じさせて硫黄酸化物を除去している。
上述した脱硫塔内で吸収剤として使用した脱硫後の海水（使用済海水）は、たとえば、上部が開放された長い水路（Seawater Oxidation Treatment System；ＳＯＴＳ）内を流れ排水される際、水路の底面に設置したエアレーション装置から微細気泡を流出させるエアレーションによって脱炭酸（爆気）される（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０５５７７９号公報
【特許文献２】特開２００９−０２８５７０号公報
【特許文献３】特開２００９−０２８５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エアレーション装置で用いるエアレーションノズルは、基材の周囲を覆うゴム製等の散気膜に小さなスリットが多数設けられたものである。一般的には「ディフューザノズル」と呼ばれている。このようなエアレーションノズルは、供給される空気の圧力により、スリットから略均等な大きさの微細気泡を多数流出させることができる。
【０００６】
このようなエアレーションノズルを用いて、海水中でエアレーションを連続して行うと、散気膜のスリット壁面やスリット開口近傍に、海水中の硫酸カルシウム等の析出物が析出し、スリットの間隙が狭くなったり、スリットを塞いだりする結果、散気膜の圧力損失を増大させ、散気装置に空気を供給するブロワ、コンプレッサ等吐出手段の吐出圧高が発生し、ブロワ、コンプレッサ等に負荷がかかるという、問題がある。
【０００７】
析出物の発生は、散気膜の外側に位置する海水が、スリットから散気膜の内側へ浸み込み、常時スリットを通過する空気に、長時間に亙って触れて乾燥（海水の濃縮）が促進され、析出に至っている、と推定される。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制することができるエアレーション装置及びこれを備えた海水排煙脱硫装置、エアレーション装置の加湿方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、空気供給配管に水分を供給する水分供給手段と、水分が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルとを具備することを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記水分が真水または海水のいずれかであることを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１１】
第３の発明は、被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、空気供給配管に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、水蒸気が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルとを具備することを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記空気供給配管に、フィルタと冷却器とが設けられていることを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明において、吐出手段の空気導入口近傍に水分を供給することを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１４】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記エアレーションノズルは、内部に空気が導入される支持体を覆う散気膜と、前記散気膜に多数設けられたスリットとからなり、スリットから微細気泡を流出させることを特徴とするエアレーション装置にある。
【００１５】
第７の発明は、海水を吸収剤として使用する脱硫塔と、前記脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路と、前記水路内に設置され、前記使用済海水中に微細気泡を発生して脱炭酸を行う第１乃至５のエアレーション装置とを具備することを特徴とする海水排煙脱硫装置にある。
【００１６】
第８の発明は、被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置を用い、吐出手段により空気を供給する際、水分又は水蒸気を添加し、水分が含まれた空気を、散気膜のスリットに供給することを特徴とするエアレーション装置の加湿方法にある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エアレーション装置の散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施例に係る海水排煙脱硫装置の概略図である。
【図２−１】図２−１は、エアレーションノズルの平面図である。
【図２−２】図２−２は、エアレーションノズルの正面図である。
【図３】図３は、エアレーションノズルの内部構造概略図である。
【図４】図４は、本実施例に係るエアレーション装置の概略図である。
【図５】図５は、本実施例に係る他のエアレーション装置の概略図である。
【図６】図６は、本実施例に係る他のエアレーション装置の概略図である。
【図７】図７は、本実施例に係る他のエアレーション装置の概略図である。
【図８−１】図８−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和湿り空気と水ミストとの混合）の流出と海水の浸入の状況を示す図である。
【図８−２】図８−２は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和湿り空気）の流出と海水の浸入の状況を示す図である。
【図８−３】図８−３は、散気膜のスリットにおける、空気（湿り空気；相対湿度１００％以下）の流出と海水の浸入、および濃縮海水の状況を示す図である。
【図８−４】図８−４は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、および濃縮海水の状況を示す図である。
【図８−５】図８−５は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水及び析出物の状況を示す図である。
【図９】図９は、空気供給管に水分を間欠的に供給する場合の、エアレーションノズルのスリットに浸み込んだ海水の塩分濃度の変化とエアレーション装置の運転状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記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、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２０】
本発明による実施例に係るエアレーション装置及び海水排煙脱硫装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る海水排煙脱硫装置の概略図である。
図１に示すように、海水排煙脱硫装置１００は、排ガス１０１と海水１０３とを気液接触してＳＯ2を亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）へ脱硫反応させる排煙脱硫吸収塔１０２と、排煙脱硫吸収塔１０２の下側に設けられ、硫黄分を含んだ使用済海水１０３Ａを希釈用の海水１０３と希釈混合する希釈混合槽１０５と、希釈混合槽１０５の下流側に設けられ、希釈使用済海水１０３Ｂの水質回復処理を行う酸化槽１０６とからなるものである。
【００２１】
海水排煙脱硫装置１００では、排煙脱硫吸収塔１０２において海水供給ラインＬ1を介して供給される海水１０３の内の一部の吸収用の海水１０３を排ガス１０１と気液接触させて、排ガス１０１中のＳＯ2を海水１０３に吸収させる。そして、排煙脱硫吸収塔１０２で硫黄分を吸収した使用済海水１０３Ａは、排煙脱硫吸収塔１０２の下部に設けられている希釈混合槽１０５に供給される希釈用の海水１０３と混合させる。そして、希釈用の海水１０３と混合希釈された希釈使用済海水１０３Ｂは、希釈混合槽１０５の下流側に設けられている酸化槽１０６に送給され、酸化用空気ブロア１２１より供給された空気１２２をエアレーションノズル１２３により供給し、水質回復させた後、排水１２４として海へ放流するようにしている。
図１中、符号１０２ａは海水を上方に噴出させる液柱用の噴霧ノズル、１２０はエアレーション装置、１２２ａは気泡、Ｌ1は海水供給ライン、Ｌ2は希釈海水供給ライン、Ｌ3は脱硫海水供給ライン、Ｌ4は排ガス供給ライン、Ｌ5は空気供給ラインである。
【００２２】
このエアレーションノズル１２３の構成を図２−１、図２−２及び図３を参照して、散気膜がゴム製の場合について説明する。
図２−１は、エアレーションノズルの平面図、図２−２は、エアレーションノズルの正面図、図３はエアレーションノズルの内部構造概略図である。
図３に示すように、エアレーションノズル１２３は、基材の周囲を覆うゴム製の散気膜１１に小さなスリット１２が多数設けられたものであり、一般的には「ディフューザノズル」と呼ばれている。このようなエアレーションノズル１２３は、空気供給ラインＬ5から供給される空気１２２の圧力により散気膜１１が膨張すると、スリット１２が開いて略均等な大きさの微細気泡を多数流出させることができる。
【００２３】
図２−１、図２−２に示すように、エアレーションノズル１２３は、空気供給ラインＬ5から分岐した複数（本実施例では８本）の枝管（図示せず）に設けられたヘッダ１５に対して、フランジ１６を介して取り付けられている。なお、希釈使用済海水１０３Ｂ中に設置される枝管及びヘッダ１５には、耐食性を考慮して樹脂製パイプ等が使用されている。
【００２４】
エアレーションノズル１２３は、たとえば図３に示すように、使用済海水１０３Ｂに対する耐食性を考慮して樹脂製とした略円筒形状の支持体２０を用い、この支持体２０の外周を覆うようにして多数のスリット１２が形成されたゴム製の散気膜１１を被せた後、左右両端部をワイヤやバンド等の締結部材２２により固定した構成とされる。
【００２５】
また、上述したスリット１２は、圧力を受けない通常の状態においては閉じている。なお、海水排煙脱硫装置１００においては、常時空気１２２を供給している状態では、常にスリット１２は開放状態である。
【００２６】
ここで、支持体２０の一端２０ａは、ヘッダ１５に取り付けた状態で空気１２２の導入を可能とすると共に、その他端２０ｂは、海水１０３が導入可能に開口されている。
このため、一端２０ａ側は、ヘッダ１５及びフランジ１６を貫通する空気導入口２０ｃを介してヘッダ１５内部と連通している。そして、支持体２０の内部は、支持体２０の軸方向の途中に設けた仕切板２０ｄにより分割され、この仕切板２０ｄにより空気の流通が阻止されている。さらに、この仕切板２０ｄよりヘッダ１５側となる支持体２０の側面には、散気膜１１の内周面と支持体外周面との間に、すなわち、散気膜１１を加圧して膨張させる加圧空間１１ａへ空気１２２を流出させるための空気出口２０ｅ、２０ｆが開口している。従って、ヘッダ１５からエアレーションノズル１２３に流入する空気１２２は、図中に矢印で示すように、空気導入口２０ｃから支持体２０の内部へ流入した後、側面の空気出口２０ｅ、２０ｆから加圧空間１１ａへ流出することとなる。
なお、締結部材２２は、散気膜１１を支持体２０に固定するとともに、空気出口２０ｅ、２０ｆから流入する空気が両端部から漏出することを防止するものである。
【００２７】
このように構成されたエアレーションノズル１２３において、ヘッダ１５から空気導入口２０ｃを通って流入する空気１２２は、空気出口２０ｅ、２０ｆを通って加圧空間１１ａへ流出することにより、最初はスリット１２が閉じているため加圧空間１１ａ内に溜まって内圧を上昇させる。内圧が上昇された結果、散気膜１１は加圧空間１１ａ内の圧力上昇を受けて膨張し、散気膜１１に形成されているスリット１２が開くことによって空気１２２の微細気泡を希釈使用済海水１０３Ｂ中に流出させる。このような微細気泡の発生は、枝管Ｌ5A〜5H及びヘッダ１５を介して空気供給を受ける全てのエアレーションノズル１２３で実施される。
【００２８】
以下、本実施例に係るエアレーション装置について説明する。本発明では、散気膜１１のスリット１２での海水の乾燥・濃縮を防ぐことにより、硫酸カルシウム等の析出物の析出を回避する手段を提供する。スリット１２において、供給される空気１２２が、海水１０３を乾燥・濃縮させない様に、供給される空気１２２を水分が多い湿り空気（相対湿度が高い状態）とするようにしている。さらには、空気１２２の相対湿度が高い状態としては、好適には、相対湿度が１００％の飽和湿り空気、あるいは、水ミストを含む飽和湿り空気の状態となるようにして対策を講じている。
以下に、本発明を具体的に説明する。
【００２９】
図４乃至図７は、本実施例に係るエアレーション装置の概略図である。
図４に示すように、本実施例に係るエアレーション装置１２０Ａは、被処理水である希釈使用済海水（図示せず）中に浸漬され、希釈使用済海水１０３Ｂ中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、空気１２２を吐出手段であるブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより供給する空気供給ラインＬ5と、空気供給ラインＬ5に水分である真水１４１を供給する水分供給手段である真水タンク１４０及び供給ポンプＰ1と、水分が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜１１を備えたエアレーションノズル１２３とを具備するものである。
また、空気供給ラインＬ5には、２基の冷却器１３１Ａ、１３１Ｂと、２基のフィルタ１３２Ａ、１３２Ｂとが各々設けられている。これにより、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより圧縮された空気は冷却され、次いで濾過されている。
なお、ブロアが４基あるのは、通常は３基で運転しており、その内の１基は予備としている。また、冷却器１３１Ａ、１３１Ｂと、フィルタ１３２Ａ、１３２Ｂとが各々２基あるのは、連続して運転する必要から、通常は片方のみで運転し、他方はメンテナンス用としている。
【００３０】
ここで、本実施例では、水分の供給としては、真水を用いているが、真水の代わりに、海水（例えば、希釈海水供給ラインＬ2の海水１０３、希釈混合槽１０５の使用済海水１０３Ａ、酸化槽１０６の希釈使用済海水１０３Ｂ等を）を用いるようにしてもよい。
【００３１】
本実施例によれば、水分（真水１４１または海水）を供給するようにしているので、エアレーションノズル１２３に供給する空気１２２を加湿（水蒸気分圧増加）することができる。
【００３２】
図４のエアレーション装置１２０Ａでは、水分の供給は、真水１４１等を、一流体ノズルを用い、供給された空気１２２中に噴霧するようにしている。
【００３３】
また、図５のエアレーション装置１２０Ｂでは、別途空気供給ラインＬ7を設けて、空気１２２を水分の供給箇所に供給している。
そして、二流体ノズルを用い、水分（真水１４１または海水）の供給の際にアシストガスとして空気１２２を用いて水分を微細に噴霧し（水分の蒸発促進）、空気供給ラインＬ5から供給される空気１２２中に噴霧するようにしている。ここで、Ｐ2は空気供給ポンプである。
【００３４】
なお、上述の図４と図５で示した空気供給系において、冷却器１３１Ａ、１３１Ｂを撤去し、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄで加圧され、温度が上昇した空気１２２に、水分（真水または海水）を所定量注入し、供給される空気１２２の温度を下げ、エアレーションノズル１２３のスリット１１での空気を飽和湿り状態としてもよい。
【００３５】
図６のエアレーション装置１２０Ｃでは、水蒸気１４２を水蒸気供給ラインＬ8により、供給している。Ｐ3は水蒸気供給ポンプである。
【００３６】
図７のエアレーション装置１２０Ｄでは、吐出手段であるブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの空気導入口近傍に水分１４３を供給する吸気スプレーノズル（図示せず）を設けている。この場合、水分１４３を吸気に添加し（水分は、ブロア本体に入る前に蒸発するようにする。）、ブロア出口側の冷却器１３１Ａでの冷却量を調整し、エアレーションノズルのスリットを通過する空気を飽和湿り空気とする。
【００３７】
すなわち、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄにより加圧圧縮された空気１２２は、その温度が例えば１００℃程度と高温となるが、この際、水分１４３を余分に供給することで供給される空気１２２は水分リッチの状態となる。その後、冷却器１３１により空気の温度を低下させると（例えば４０℃）、空気１２２中の水分量には変化がないので、冷却された空気１２２の水分の飽和度（相対湿度）が増加することとなる。結果として、エアレーションノズル１２３のスリット１２での空気は相対湿度が１００％となり、吸気に添加する水の量を更に増やすと、水ミストを含む飽和湿り空気となり、気液二相の状態となる。
【００３８】
また、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの入口側において、ブロアが吸込む大気の相対湿度が１００％であっても、圧縮・冷却された結果、エアレーションノズル１２３のスリット１１での空気の相対湿度が１００％とならない場合もある。このような場合には、不足した水分１４３をブロア入口で補給すると、水分が蒸発せずブロア内部に浸入するため、好ましくない。この場合は、ブロア１２１Ａ〜１２１Ｄの出口側、あるいは冷却器１３１Ａ、１３１Ｂの後流側において、真水や海水等の水分を供給するようにすればよい。
【００３９】
なお、上述した図４乃至図７での空気１２２に水分を供給するにあたっては、エアレーションノズル１２３のスリット１１を通過する空気が飽和湿り空気、もしくは水ミストを同伴する飽和湿り空気となるように、ブロア入口の大気条件（圧力、温度、相対湿度）に応じて、空気供給配管と外部との熱の授受と圧力損失を勘案し、供給する水分量の調整、冷却器の冷却量の調整を行う。
【００４０】
このように、飽和湿り空気もしくは、水ミストを同伴する飽和湿り空気がエアレーションノズル１２３に供給されることとなり、散気膜１１のスリット１２に浸入してくる海水の乾燥（濃縮）を防止し、硫酸カルシウム等の海水中の塩の析出を防止するようにしている。水ミストは、スリットに濃縮海水（塩分濃度該１４％以下、３．４％以上）が形成されている場合には、海水の濃縮緩和（塩分濃度低下）に寄与する。
【００４１】
このような水分（真水、水蒸気、海水）を供給することにより、エアレーションノズル１２３に供給される空気１２２が水蒸気で飽和されるため、散気膜１１のスリット１２に浸入してくる海水の乾燥（濃縮）を防止し、硫酸カルシウム等の析出を防止するようにしている。これにより、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
【００４２】
また、水分の供給量としては、エアレーションノズル１２３のスリット１２を通過する空気の湿り状態が、好適には、１００％の飽和空気となるように設定し、さらには、水分がミスト状で同伴されている飽和湿り空気（気液二相状態）の状態となるように設定した方が好ましい。そして、エアレーションノズル１２３のスリット１２に流入する空気１２２の相対湿度が７０％以上、好ましくは８０〜９０％以上であり、装置のメンテナンス時間に応じて、スリットでの海水の濃縮速度が緩やかとなる条件でもよい。
【００４３】
エアレーションノズル１２３のスリット１２を通過する空気の湿り状態は、ブロアが吸込む大気の湿度、水分の供給量、冷却器の冷却量等で調整する。
これにより、散気膜１１のスリット１２に浸入した海水を乾燥させず、海水濃縮（塩分濃度の増加）を抑え、海水の塩分濃度を１４％程度以下に保つことが可能となる。
【００４４】
海水の塩分濃度は通常約３．４％であり、９６．６％の水に３．４％の塩が溶けている。この塩は、塩化ナトリウムが７７．９％、塩化マグネシウムが９．６％、硫酸マグネシウムが６．１％、硫酸カルシウムが４．０％、塩化カリウムが２．１％、その他０．２％の構成となっている。
【００４５】
この塩のなかで、海水の濃縮（海水の乾燥）につれて、硫酸カルシウムが最初に析出する塩であり、その析出の閾値が海水の塩分濃度で約１４％である。
【００４６】
よって、水分供給手段により、エアレーションノズル１２３に供給される空気１２２中に真水１４１などの水分が注入され、水分リッチの状態とした空気を、散気膜１１のスリット１２に供給することで、スリット１２における海水の濃縮（塩分濃度の上昇）を防ぐことができ、硫酸カルシウム等の析出を防止する。
この結果、硫酸カルシウム等の析出によるスリット１２の間隙が狭くなることやスリット１２の詰まりが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
【００４７】
図８−１〜図８−５は、散気膜１１のスリット１２における、空気（水分を供給した状態）の流出と海水１０３の浸入を示す図である。
ここで、本発明において、スリット１２とは、散気膜１１に形成される切れ込みをいい、スリット１２の間隙は空気が排出される通路となる。
この通路を形成するスリット壁面１２ａは、海水１０３が接触しているが、空気１２２の導入によって乾燥・濃縮され、濃縮海水１０３ａとなり、その後スリット壁面に析出物１０３ｂが析出され、スリットの通路を閉塞するものとなる。
【００４８】
図８−１では、空気１２２の相対湿度が１００％（飽和湿り空気）であり、さらに水ミスト１５０が同伴して、気液二相の状態となっているので、スリット１２に浸入した海水１０３は乾燥（濃縮）せず、塩分濃度が薄まることとなり、海水の乾燥（濃縮）が阻止される状態を示している。
【００４９】
図８−２では、空気１２２の相対湿度が１００％であるので、海水の塩分濃度に変化はなく、海水の乾燥が阻止される状態を示している。
【００５０】
図８−３では、空気１２２の相対湿度が例えば８０％であるので、海水の乾燥を抑制した状態であり、海水の塩分濃縮が徐々に増加し、濃縮海水１０３ａが形勢された状況を示している。但し、海水の濃縮が始まっても海水の塩分濃度が概ね１４％以下では、硫酸カルシウム等の析出はない。よって、この状態では、強制的に水分リッチな状態とすべく、水ミスト１５０を同伴する飽和湿り空気を間欠的に導入することで、ある程度濃縮された塩分濃度を薄めるようにして、析出を回避するようにすることで、長期間に亙っての運転が可能となる。
【００５１】
なお、図８−４及び図８−５に、散気膜１１のスリット１２における、空気による海水の乾燥・濃縮が進行して析出物が成長する状態を示す。
図８−４は、濃縮海水１０３ａの一部において、局所的に海水の塩分濃度が１４％を超えた部分に析出物１０３ｂが発生している状態である。この状態では析出物１０３ｂが僅かであるので、スリットを空気が通過する際の圧力損失が僅かに上昇するものの、空気１２２は通過可能である。
【００５２】
これに対し、図８−５は、濃縮海水１０３ａの濃縮が進行すると、析出物１０３ｂによる閉塞（プラッキング）状態となり、圧力損失が大きくなる状態である。なお、このような状態でも空気１２２の通路は残っているものの吐出手段にはかなりの負荷がかかるものとなる。
【００５３】
図９は、海水塩分濃度の変化とエアレーション装置の運転状況を示す図である。
図９に示すように、相対湿度が１００％以下の空気を供給する際には、所定時間の定常運転を行った後に、水ミスト１５０を含む水分リッチの湿度１００％の飽和湿り空気、もしくは水ミストを同伴する飽和湿り空気を間欠的に導入（導入部分をピークで図示する）することで、硫酸カルシウム等の析出がない操業が可能となる。
【００５４】
本実施例によれば、海水にエアレーションを行うエアレーション装置において、散気孔（メンブレンスリット）での海水成分や汚泥等の汚れ成分の析出によるプラッギングを防止できることとなるので、エアレーション装置の圧損上昇を防止でき、長期間に亙って安定して操業することができる。
【００５５】
以上、本実施例では被処理水として海水を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば汚染排水処理における汚染水（例えば下水処理等）にエアレーションを行うエアレーション装置において、散気孔（メンブレンスリット）での汚泥等の汚れ成分の析出によるプラッギングを防止でき、長期間に亙って安定して操業することができる。
【００５６】
以上、本実施例ではエアレーション装置として、チューブ型のエアレーションノズルを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば散気膜を有するディスク型や平板型のエアレーション装置や、スリットが常時開放しているようなセラミックス又は金属製等の散気膜を有する散気装置にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明に係るエアレーション装置によれば、エアレーション装置の散気膜のスリットにおいて析出物の発生を抑制することができ、例えば海水排煙脱硫装置に適用して、長期間に亙って連続して安定した操業が可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１１ 散気膜
１２ スリット
１００ 海水排煙脱硫装置
１０２ 排煙脱硫吸収塔
１０３ 海水
１０３ａ 濃縮海水
１０３ｂ 析出物
１０３Ａ 使用済海水
１０３Ｂ 希釈使用済海水
１０５ 希釈混合槽
１０６ 酸化槽
１２０Ａ〜１２０Ｄ エアレーション装置
１２２ 空気
１２３ エアレーションノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、
空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、
空気供給配管に水分を供給する水分供給手段と、
水分が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルとを具備することを特徴とするエアレーション装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記水分が真水または海水のいずれかであることを特徴とするエアレーション装置。
【請求項３】
被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、
空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、
空気供給配管に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
水蒸気が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルとを具備することを特徴とするエアレーション装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記空気供給配管に、フィルタと冷却器とが設けられていることを特徴とするエアレーション装置。
【請求項５】
請求項４において、
吐出手段の空気導入口近傍に水分を供給することを特徴とするエアレーション装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか一つにおいて、
前記エアレーションノズルは、内部に空気が導入される支持体を覆う散気膜と、
前記散気膜に多数設けられたスリットとからなり、
スリットから微細気泡を流出させることを特徴とするエアレーション装置。
【請求項７】
海水を吸収剤として使用する脱硫塔と、
前記脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路と、
前記水路内に設置され、前記使用済海水中に微細気泡を発生して脱炭酸を行う請求項１乃至５のエアレーション装置とを具備することを特徴とする海水排煙脱硫装置。
【請求項８】
被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置を用い、
吐出手段により空気を供給する際、水分又は水蒸気を添加し、
水分が含まれた空気を、散気膜のスリットに供給することを特徴とするエアレーション装置の加湿方法。
【請求項１】
被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、
空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、
空気供給配管に水分を供給する水分供給手段と、
水分が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルとを具備することを特徴とするエアレーション装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記水分が真水または海水のいずれかであることを特徴とするエアレーション装置。
【請求項３】
被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置であって、
空気を吐出手段により供給する空気供給配管と、
空気供給配管に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
水蒸気が含まれた空気が供給されるスリットを有する散気膜を備えたエアレーションノズルとを具備することを特徴とするエアレーション装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記空気供給配管に、フィルタと冷却器とが設けられていることを特徴とするエアレーション装置。
【請求項５】
請求項４において、
吐出手段の空気導入口近傍に水分を供給することを特徴とするエアレーション装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか一つにおいて、
前記エアレーションノズルは、内部に空気が導入される支持体を覆う散気膜と、
前記散気膜に多数設けられたスリットとからなり、
スリットから微細気泡を流出させることを特徴とするエアレーション装置。
【請求項７】
海水を吸収剤として使用する脱硫塔と、
前記脱硫塔から排出された使用済海水を流して排水する水路と、
前記水路内に設置され、前記使用済海水中に微細気泡を発生して脱炭酸を行う請求項１乃至５のエアレーション装置とを具備することを特徴とする海水排煙脱硫装置。
【請求項８】
被処理水中に浸漬され、被処理水中に微細気泡を発生させるエアレーション装置を用い、
吐出手段により空気を供給する際、水分又は水蒸気を添加し、
水分が含まれた空気を、散気膜のスリットに供給することを特徴とするエアレーション装置の加湿方法。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図８−４】
【図８−５】
【図９】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図８−４】
【図８−５】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３５２０２（Ｐ２０１２−３５２０２Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８０９３（Ｐ２０１０−１７８０９３）
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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