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運転方法
【課題】散気膜のスリットにおいて発生した析出物を散気膜の外側へ排出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運転方法を提供する。
【解決手段】本発明のエアレーション装置のエアレーションノズルの散気膜に形成される第１のスリット１２Ａは、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの中央部で交差する分岐スリット１２ｂとから形成され、前記第１のスリット１２Ａは、供給される空気の圧力（空気量）により、その開口形状が変形する。よって、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、空気量を一時的に増加させることにより、直線状基本スリット１２ａと分岐スリット１２ｂとの交差部１２ｃにおける開口量が増大するので、析出物の排除が容易となる。
【解決手段】本発明のエアレーション装置のエアレーションノズルの散気膜に形成される第１のスリット１２Ａは、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの中央部で交差する分岐スリット１２ｂとから形成され、前記第１のスリット１２Ａは、供給される空気の圧力（空気量）により、その開口形状が変形する。よって、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、空気量を一時的に増加させることにより、直線状基本スリット１２ａと分岐スリット１２ｂとの交差部１２ｃにおける開口量が増大するので、析出物の排除が容易となる。
【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運転方法に関する。
【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、「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。従来、ゴム製の散気膜の場合、スリットの長さは、１〜３ｍｍ程度である。
【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、コンプレッサ等の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発生した析出物を散気膜の外側へ排出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運転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、前記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と共に、前記スリットが供給する空気の圧力により開口形状が変形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、前記スリットが少なくとも折れ曲がり部を有してな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、第１又は２の発明において、空気の供給の一時的な増加を所定時間毎に制御する制御装置を有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３の発明において、前記制御装置により空気の供給の一時的な増加をすると共に、水を空気供給配管に送る制御を行う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、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４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。
【００１４】
第６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第１乃至４の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、所定時間毎に、空気の供給の一時的な増大を実行し、スリットの目詰まりを防止することを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、前記空気の供給の一時的な増大を行う際、または単独で、水を空気供給配管に送ることを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。
【発明の効果】
【００１６】
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、散気膜の外側への析出物の排出を容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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４−１】図４−１は、本実施例に係るエアレーションノズルの第１のスリットの形状の概略図である。
【図４−２】図４−２は、本実施例に係るエアレーションノズルの第２のスリットの形状の概略図である。
【図４−３】図４−３は、本実施例に係るエアレーションノズルの第３のスリットの形状の概略図である。
【図４−４】図４−４は、本実施例に係るエアレーションノズルの第４のスリットの形状の概略図である。
【図４−５】図４−５は、本実施例に係るエアレーションノズルの第５のスリットの形状の概略図である。
【図４−６】図４−６は、本実施例に係るエアレーションノズルの第６のスリットの形状の概略図である。
【図４−７】図４−７は、本実施例に係るエアレーションノズルの第７のスリットの形状の概略図である。
【図４−８】図４−８は、本実施例に係るエアレーションノズルの第８のスリットの形状の概略図である。
【図４−９】図４−９は、本実施例に係るエアレーションノズルの第９のスリットの形状の概略図である。
【図５−１】図５−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和度の低い湿り空気）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５−２】図５−２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５−３】図５−３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（析出物が成長した場合）を示す図である。
【図６】図６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】図８は、空気量を一時的に増加した場合の時間の経過と散気膜の圧力損失の変動の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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２−１、図２−２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。
【００２２】
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。
【００２３】
エアレーションノズル１２３は、たとえば図３に示すように、希釈使用済海水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。
【００２４】
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を供給しているので、常にスリット１２は開放状態である。
【００２５】
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。
【００２６】
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（図６、７参照）。
【００２７】
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に形成するスリット１２が、供給する空気の圧力（空気量）により開口形状が変形して開口量が変化し、スリット１２において発生した析出物を散気膜１１の外側へ排出するようにしたものである。
図４−１〜図４−９は、本実施例に係るエアレーションノズルの散気膜に形成される種々のスリットの形状を示す。
【００２８】
図４−１は、本実施例に係るエアレーションノズルの第１のスリットの形状の概略図である。
図４−１に示すように、第１のスリット１２Ａの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの中央部で交差する分岐スリット１２ｂとから形成されている。そして、前記第１のスリット１２Ａは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口量が変化するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、直線状基本スリット１２ａと分岐スリット１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００２９】
ところで、海水の塩分濃度は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。
【００３０】
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。
【００３１】
ここで、スリット１２に析出物が析出するメカニズムを図５−１〜図５−３を用いて説明する。
図５−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和度の低い湿り空気）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５−２は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水および析出物の状況を示す図である。図５−３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（析出物が成長した場合）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。
【００３２】
図５−１は、空気１２２の相対湿度が低い（飽和度が低い）ので、海水の塩分濃縮が徐々に進行し、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。
【００３３】
図５−２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１２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。
よって、この状態において、後述するように圧力変動を生じさせることにより、強制的に析出を除去することで、長期間に亙っての運転が可能となる。
【００３４】
これに対し、図５−３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。この状態においても、後述するように圧力変動を生じさせることにより、強制的に析出物を除去することで、長期間に亙っての運転が可能となる。
このため、本実施例では、図４−１に示すように、供給する空気の圧力（空気量）によりスリットの開口形状が変形できるようにすることで、閉塞を防止するようにしている。
【００３５】
図４−２は、本実施例に係るエアレーションノズルの第２のスリットの形状の概略図である。
図４−２に示すように、第２のスリット１２Ｂの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部に直交するように形成された分岐スリット１２ｂとから形成されている。そして、前記第２のスリット１２Ｂは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成された分岐スリット１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００３６】
図４−３は、本実施例に係るエアレーションノズルの第３のスリットの形状の概略図である。
図４−３に示すように、第３のスリット１２Ｃの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部の少し手前において分岐するように形成された分岐スリット１２ｂとから形成されている。そして、前記第１のスリット１２Ｃは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成された分岐スリット１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００３７】
図４−４は、本実施例に係るエアレーションノズルの第４のスリットの形状の概略図である。
図４−４に示すように、第４のスリット１２Ｄの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの端部にＶ字に分岐するように形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとから形成されている。そして、前記第４のスリット１２Ｄは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成されたＶ字の分岐スリット１２ｂ、１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００３８】
図４−５は、本実施例に係るエアレーションノズルの第５のスリットの形状の概略図である。
図４−５に示すように、第５のスリット１２Ｅの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部に鋭角に分岐するように形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとから形成されている。そして、前記第５のスリット１２Ｅは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に基本スリットに対し傾斜して形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００３９】
図４−６は、本実施例に係るエアレーションノズルの第６のスリットの形状の概略図である。
図４−６に示すように、第６のスリット１２Ｆの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部にＬ字に分岐するように形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとから形成されている。そして、前記第６のスリット１２Ｆは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成されたＬ字の分岐スリット１２ｂ、１２ｂとの交差部１２ｃ、１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００４０】
図４−７は、本実施例に係るエアレーションノズルの第７のスリットの形状の概略図である。
図４−７に示すように、第７のスリット１２Ｇの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部にＶ字に分岐するように形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとから形成されている。そして、前記第７のスリット１２Ｇは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成されたＶ字の分岐スリット１２ｂ、１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００４１】
図４−８は、本実施例に係るエアレーションノズルの第８のスリットの形状の概略図である。
図４−８に示すように、第８のスリット１２Ｈの形状は、Ｓ字状スリット１２ｄから形成されている。そして、前記第８のスリット１２Ｈは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、Ｓ字状スリット１２ｄのカーブの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００４２】
図４−９は、本実施例に係るエアレーションノズルの第９のスリットの形状の概略図である。
図４−９に示すように、第９のスリット１２Ｉの形状は、Ｕ字状スリット１２ｅから形成されている。そして、前記第９のスリット１２Ｉは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように折れ曲がり部は、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、Ｕ字状スリット１２ｅのカーブにおける開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００４３】
図６、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６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、水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、空気１２２の供給の一時的な増大を所定時間毎に制御する制御装置（図示せず）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。
【００４４】
本実施例では、所定時間経過毎に、制御装置により指令を発して、空気１２２の供給の一時的な増大を行うようにしている。
【００４５】
図８は、時間の経過と圧力変動を示すグラフである。
図８に示すように、定常運転をしている際、所定時間経過した後、空気量を増加させるパージ運転を所定時間行っている。
このように、所定時間毎に空気１２２の供給が増大されるので、圧力変動が生じ（一時的に空気量が多くなる）、散気膜１１の膨張が増大するので、スリット１２に析出した硫酸カルシウムの析出物が外部に排出され、スリット１２が正常となる。
この結果、連続した運転における硫酸カルシウムの析出によるスリット１２の詰まりやスリット１２の間隙が狭くなることが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
【００４６】
この増大の間隔は、析出物の析出の状態に対応して適宜変更すればよいが、好適には１日から２日に一回程度行うようにすればよい。
これは、析出初期の早い段階で空気の供給を増大させ、スリット１２を通過する圧力変動を行うことで、容易に析出物を散気膜の外側へ排出することができるからである。
【００４７】
この一時的な増加を実施するには、例えば、図６に示すエアレーション装置１２０Ａにおいて、通常３基のブロア１２１Ａ〜１２１Ｃで運転している場合、さらに予備のブロア１２１Ｄを駆動させて、大量の空気１２２を空気供給ラインＬ5に供給する様にしてもよい。
【００４８】
すなわち、予備のブロア１２１Ｄの起動によりエアレーションノズル１２３に導入される空気の量が増加する。この結果、散気膜１１のスリット１２が大きく開き、硫酸カルシウムを海水側へ排出除去することができる。
よって、硫酸カルシウムの析出によるスリット１２の詰まりやスリット１２の間隙が狭くなることが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
また、ブロアの容量が不足の場合には、追加のブロアを用いて、スリット１２から析出物を押出して一掃するような所定のパージ条件とするようにすればよい。
【００４９】
また、図７に示すように、本実施例に係るエアレーション装置１２０Ｂにおいては、さらに空気供給ラインＬ5に真水１４１を供給する水供給ラインＬ6を設けるようにしている。そして、図示しない制御装置により空気１２２の供給の一時的に増大させる制御を行うと共に、真水１４１を空気供給ラインＬ5に送る制御を行うようにしてもよい。
【００５０】
このように、真水１４１を供給することにより、エアレーションノズル１２３内に真水１４１を導入する。これにより、散気膜１１のスリット１２が洗浄され、スリット１２に付着している硫酸カルシウム等の析出物を溶解除去することができる。
この結果、硫酸カルシウムの析出によるスリット１２の詰まりやスリット１２の間隙が狭くなることが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
【００５１】
ここで、本実施例では、水の供給としては、真水１４１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）や水蒸気を用いるようにしてもよい。
【００５２】
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、例えば汚染処理における汚染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）での汚泥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。
【００５３】
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、例えばディスク型や平板型のエアレーション装置や、セラミックス、金属の散気装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
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発生した析出物を散気膜の外側へ排出することができ、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の安定した操業が可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 散気膜
１２ スリット
１２Ａ〜１２Ｉ 第１〜第９のスリット
１００ 海水排煙脱硫装置
１０２ 排煙脱硫吸収塔
１０３ 海水
１０３Ａ 使用済海水
１０３Ｂ 希釈使用済海水
１０５ 希釈混合槽
１０６ 酸化槽
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ エアレーション装置
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運転方法に関する。
【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、「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。従来、ゴム製の散気膜の場合、スリットの長さは、１〜３ｍｍ程度である。
【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、コンプレッサ等の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発生した析出物を散気膜の外側へ排出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運転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、前記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と共に、前記スリットが供給する空気の圧力により開口形状が変形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、前記スリットが少なくとも折れ曲がり部を有してな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、第１又は２の発明において、空気の供給の一時的な増加を所定時間毎に制御する制御装置を有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３の発明において、前記制御装置により空気の供給の一時的な増加をすると共に、水を空気供給配管に送る制御を行う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、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４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。
【００１４】
第６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第１乃至４の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、所定時間毎に、空気の供給の一時的な増大を実行し、スリットの目詰まりを防止することを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、前記空気の供給の一時的な増大を行う際、または単独で、水を空気供給配管に送ることを特徴とするエアレーション装置の運転方法にある。
【発明の効果】
【００１６】
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、散気膜の外側への析出物の排出を容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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４−１】図４−１は、本実施例に係るエアレーションノズルの第１のスリットの形状の概略図である。
【図４−２】図４−２は、本実施例に係るエアレーションノズルの第２のスリットの形状の概略図である。
【図４−３】図４−３は、本実施例に係るエアレーションノズルの第３のスリットの形状の概略図である。
【図４−４】図４−４は、本実施例に係るエアレーションノズルの第４のスリットの形状の概略図である。
【図４−５】図４−５は、本実施例に係るエアレーションノズルの第５のスリットの形状の概略図である。
【図４−６】図４−６は、本実施例に係るエアレーションノズルの第６のスリットの形状の概略図である。
【図４−７】図４−７は、本実施例に係るエアレーションノズルの第７のスリットの形状の概略図である。
【図４−８】図４−８は、本実施例に係るエアレーションノズルの第８のスリットの形状の概略図である。
【図４−９】図４−９は、本実施例に係るエアレーションノズルの第９のスリットの形状の概略図である。
【図５−１】図５−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和度の低い湿り空気）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５−２】図５−２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５−３】図５−３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（析出物が成長した場合）を示す図である。
【図６】図６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】図８は、空気量を一時的に増加した場合の時間の経過と散気膜の圧力損失の変動の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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２−１、図２−２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。
【００２２】
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。
【００２３】
エアレーションノズル１２３は、たとえば図３に示すように、希釈使用済海水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。
【００２４】
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を供給しているので、常にスリット１２は開放状態である。
【００２５】
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。
【００２６】
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（図６、７参照）。
【００２７】
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に形成するスリット１２が、供給する空気の圧力（空気量）により開口形状が変形して開口量が変化し、スリット１２において発生した析出物を散気膜１１の外側へ排出するようにしたものである。
図４−１〜図４−９は、本実施例に係るエアレーションノズルの散気膜に形成される種々のスリットの形状を示す。
【００２８】
図４−１は、本実施例に係るエアレーションノズルの第１のスリットの形状の概略図である。
図４−１に示すように、第１のスリット１２Ａの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの中央部で交差する分岐スリット１２ｂとから形成されている。そして、前記第１のスリット１２Ａは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口量が変化するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、直線状基本スリット１２ａと分岐スリット１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００２９】
ところで、海水の塩分濃度は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。
【００３０】
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。
【００３１】
ここで、スリット１２に析出物が析出するメカニズムを図５−１〜図５−３を用いて説明する。
図５−１は、散気膜のスリットにおける、空気（飽和度の低い湿り空気）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５−２は、散気膜のスリットにおける、空気の流出と海水の浸入、濃縮海水および析出物の状況を示す図である。図５−３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（析出物が成長した場合）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。
【００３２】
図５−１は、空気１２２の相対湿度が低い（飽和度が低い）ので、海水の塩分濃縮が徐々に進行し、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。
【００３３】
図５−２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１２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。
よって、この状態において、後述するように圧力変動を生じさせることにより、強制的に析出を除去することで、長期間に亙っての運転が可能となる。
【００３４】
これに対し、図５−３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。この状態においても、後述するように圧力変動を生じさせることにより、強制的に析出物を除去することで、長期間に亙っての運転が可能となる。
このため、本実施例では、図４−１に示すように、供給する空気の圧力（空気量）によりスリットの開口形状が変形できるようにすることで、閉塞を防止するようにしている。
【００３５】
図４−２は、本実施例に係るエアレーションノズルの第２のスリットの形状の概略図である。
図４−２に示すように、第２のスリット１２Ｂの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部に直交するように形成された分岐スリット１２ｂとから形成されている。そして、前記第２のスリット１２Ｂは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成された分岐スリット１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００３６】
図４−３は、本実施例に係るエアレーションノズルの第３のスリットの形状の概略図である。
図４−３に示すように、第３のスリット１２Ｃの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部の少し手前において分岐するように形成された分岐スリット１２ｂとから形成されている。そして、前記第１のスリット１２Ｃは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成された分岐スリット１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００３７】
図４−４は、本実施例に係るエアレーションノズルの第４のスリットの形状の概略図である。
図４−４に示すように、第４のスリット１２Ｄの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの端部にＶ字に分岐するように形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとから形成されている。そして、前記第４のスリット１２Ｄは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成されたＶ字の分岐スリット１２ｂ、１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００３８】
図４−５は、本実施例に係るエアレーションノズルの第５のスリットの形状の概略図である。
図４−５に示すように、第５のスリット１２Ｅの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部に鋭角に分岐するように形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとから形成されている。そして、前記第５のスリット１２Ｅは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に基本スリットに対し傾斜して形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００３９】
図４−６は、本実施例に係るエアレーションノズルの第６のスリットの形状の概略図である。
図４−６に示すように、第６のスリット１２Ｆの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部にＬ字に分岐するように形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとから形成されている。そして、前記第６のスリット１２Ｆは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成されたＬ字の分岐スリット１２ｂ、１２ｂとの交差部１２ｃ、１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００４０】
図４−７は、本実施例に係るエアレーションノズルの第７のスリットの形状の概略図である。
図４−７に示すように、第７のスリット１２Ｇの形状は、直線状基本スリット１２ａと、その直線状基本スリット１２ａの両端部にＶ字に分岐するように形成された分岐スリット１２ｂ、１２ｂとから形成されている。そして、前記第７のスリット１２Ｇは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、直線状基本スリット１２ａと端部に形成されたＶ字の分岐スリット１２ｂ、１２ｂとの交差部１２ｃの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００４１】
図４−８は、本実施例に係るエアレーションノズルの第８のスリットの形状の概略図である。
図４−８に示すように、第８のスリット１２Ｈの形状は、Ｓ字状スリット１２ｄから形成されている。そして、前記第８のスリット１２Ｈは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、Ｓ字状スリット１２ｄのカーブの折れ曲がり部における開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００４２】
図４−９は、本実施例に係るエアレーションノズルの第９のスリットの形状の概略図である。
図４−９に示すように、第９のスリット１２Ｉの形状は、Ｕ字状スリット１２ｅから形成されている。そして、前記第９のスリット１２Ｉは、供給される空気１２２の圧力（空気量）により、その開口形状が変形するものである。
このように折れ曲がり部は、従来のような直線状スリットのみの場合と異なり、供給する空気の圧力が高くなると（空気量が増加すると）、Ｕ字状スリット１２ｅのカーブにおける開口量が増大するので、散気膜の外側への析出物の排出が容易となる。
【００４３】
図６、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６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、水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、空気１２２の供給の一時的な増大を所定時間毎に制御する制御装置（図示せず）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。
【００４４】
本実施例では、所定時間経過毎に、制御装置により指令を発して、空気１２２の供給の一時的な増大を行うようにしている。
【００４５】
図８は、時間の経過と圧力変動を示すグラフである。
図８に示すように、定常運転をしている際、所定時間経過した後、空気量を増加させるパージ運転を所定時間行っている。
このように、所定時間毎に空気１２２の供給が増大されるので、圧力変動が生じ（一時的に空気量が多くなる）、散気膜１１の膨張が増大するので、スリット１２に析出した硫酸カルシウムの析出物が外部に排出され、スリット１２が正常となる。
この結果、連続した運転における硫酸カルシウムの析出によるスリット１２の詰まりやスリット１２の間隙が狭くなることが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
【００４６】
この増大の間隔は、析出物の析出の状態に対応して適宜変更すればよいが、好適には１日から２日に一回程度行うようにすればよい。
これは、析出初期の早い段階で空気の供給を増大させ、スリット１２を通過する圧力変動を行うことで、容易に析出物を散気膜の外側へ排出することができるからである。
【００４７】
この一時的な増加を実施するには、例えば、図６に示すエアレーション装置１２０Ａにおいて、通常３基のブロア１２１Ａ〜１２１Ｃで運転している場合、さらに予備のブロア１２１Ｄを駆動させて、大量の空気１２２を空気供給ラインＬ5に供給する様にしてもよい。
【００４８】
すなわち、予備のブロア１２１Ｄの起動によりエアレーションノズル１２３に導入される空気の量が増加する。この結果、散気膜１１のスリット１２が大きく開き、硫酸カルシウムを海水側へ排出除去することができる。
よって、硫酸カルシウムの析出によるスリット１２の詰まりやスリット１２の間隙が狭くなることが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
また、ブロアの容量が不足の場合には、追加のブロアを用いて、スリット１２から析出物を押出して一掃するような所定のパージ条件とするようにすればよい。
【００４９】
また、図７に示すように、本実施例に係るエアレーション装置１２０Ｂにおいては、さらに空気供給ラインＬ5に真水１４１を供給する水供給ラインＬ6を設けるようにしている。そして、図示しない制御装置により空気１２２の供給の一時的に増大させる制御を行うと共に、真水１４１を空気供給ラインＬ5に送る制御を行うようにしてもよい。
【００５０】
このように、真水１４１を供給することにより、エアレーションノズル１２３内に真水１４１を導入する。これにより、散気膜１１のスリット１２が洗浄され、スリット１２に付着している硫酸カルシウム等の析出物を溶解除去することができる。
この結果、硫酸カルシウムの析出によるスリット１２の詰まりやスリット１２の間隙が狭くなることが防止され、散気膜１１の圧力損失を防止できる。
【００５１】
ここで、本実施例では、水の供給としては、真水１４１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）や水蒸気を用いるようにしてもよい。
【００５２】
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、例えば汚染処理における汚染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）での汚泥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。
【００５３】
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、例えばディスク型や平板型のエアレーション装置や、セラミックス、金属の散気装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
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発生した析出物を散気膜の外側へ排出することができ、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の安定した操業が可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 散気膜
１２ スリット
１２Ａ〜１２Ｉ 第１〜第９のスリット
１００ 海水排煙脱硫装置
１０２ 排煙脱硫吸収塔
１０３ 海水
１０３Ａ 使用済海水
１０３Ｂ 希釈使用済海水
１０５ 希釈混合槽
１０６ 酸化槽
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ エアレーション装置
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、
前記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と共に、
前記スリットが供給する空気の圧力により開口形状が変形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、
前記スリットが少なくとも折れ曲がり部を有してなることを特徴とするエアレーション装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
空気の供給の一時的な増加を所定時間毎に制御する制御装置を有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３において、
前記制御装置により空気の供給の一時的な増加をすると共に、水を空気供給配管に送る制御を行うことを特徴とするエアレーション装置。
【請求項５】
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４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６】
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請求項１乃至４の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、所定時間毎に、空気の供給の一時的な増大を実行し、目詰まりを防止することを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記空気の供給の一時的な増大を行う際、または単独で、水を空気供給配管に送ることを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
【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、
前記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と共に、
前記スリットが供給する空気の圧力により開口形状が変形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、
前記スリットが少なくとも折れ曲がり部を有してなることを特徴とするエアレーション装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
空気の供給の一時的な増加を所定時間毎に制御する制御装置を有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３において、
前記制御装置により空気の供給の一時的な増加をすると共に、水を空気供給配管に送る制御を行うことを特徴とするエアレーション装置。
【請求項５】
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４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６】
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請求項１乃至４の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、所定時間毎に、空気の供給の一時的な増大を実行し、目詰まりを防止することを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記空気の供給の一時的な増大を行う際、または単独で、水を空気供給配管に送ることを特徴とするエアレーション装置の運転方法。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図４−４】
【図４−５】
【図４−６】
【図４−７】
【図４−８】
【図４−９】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図４−４】
【図４−５】
【図４−６】
【図４−７】
【図４−８】
【図４−９】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−４０４９３（Ｐ２０１２−４０４９３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３４９９（Ｐ２０１０−１８３４９９）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【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３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【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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