底部ヒーター設備の温水流量改善方法、保守方法
【課題】新たな設備を付加する必要がなく低コストで、しかも、短期間、低環境負荷で底部ヒーター設備の温水流量を改善させることができる、底部ヒーター設備の温水流量改善方法、保守方法を提供する。
【解決手段】低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、温水の循環により生じた砕石層内の詰まりによって温水流量が設計流量以下に低下した場合に、枯草菌を温水に投入し、引き続き温水の循環を実施することで、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を改善させることを特徴とする底部ヒーター設備の温水流量改善方法、ならびに、温水流量改善後、温水流量を維持すべく枯草菌を補給することを特徴とする底部ヒーター設備の保守方法である。
【解決手段】低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、温水の循環により生じた砕石層内の詰まりによって温水流量が設計流量以下に低下した場合に、枯草菌を温水に投入し、引き続き温水の循環を実施することで、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を改善させることを特徴とする底部ヒーター設備の温水流量改善方法、ならびに、温水流量改善後、温水流量を維持すべく枯草菌を補給することを特徴とする底部ヒーター設備の保守方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底部ヒーター設備の温水流量改善方法、保守方法に関し、特にＬＮＧ地下式貯槽等の低温地下式貯槽の底版コンクリートの下面に設けられた砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備の温水流量改善方法、保守方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ（液化天然ガス）を貯蔵するタンクは、防災安全面や周辺環境との調和のために鉄筋コンクリート製の円筒形地下タンクとしたものが多く、地下タンク底部には、ＬＮＧの冷熱（−１６２℃）によって底版下の地盤が凍結しないように、底版の下面側にヒーターが設けられている（例えば、特許文献１参照）。このヒーター設備として、配管ヒーター型と砕石層ヒーター型の底部ヒーターが設けられることが多い。配管ヒーター型の底部ヒーターは底版コンクリート内に埋設され、配管内に加熱媒体を流通させてコンクリート躯体の温度低下の防止を図るヒーターであり、平面渦巻状の配管が底版の全面を覆うように設置されている。一方、砕石層ヒーター型の底部ヒーターは、底版コンクリートの下面と地盤との間に砕石を積層し、この砕石層内に温水を通水して底版コンクリートを温めるヒーターであり、所定温度の温水を循環させている。
【０００３】
図１は、底部ヒーターとして、砕石層ヒーターと配管ヒーターを組み合せたＬＮＧ地下式貯槽１の一例を示した断面図である。この種の地下式貯槽では貯槽底面が地下約２５〜４０ｍに位置するため、底版コンクリート２（以下、「底版」と省略する。）には地下水による揚水圧が作用する。そのため、図示したように、地下式貯槽１は揚水圧に抵抗できるように底版厚を十分大きくした強度版構造となっている。また側壁３と底版２の間に打ち継ぎ目を設けるため、底版２の周縁と側壁３の下端との間に目地部１１を設け、両者をピン結合するような設計とし、目地部における漏水防止のために、底版・側壁目地部１１は水が凍結する温度に設定している。
【０００４】
底版２の下面には砕石を敷き詰めて構築された底部ヒーター４が設けられ、さらに下面近くの底版内には、配管ヒーターとしてブラインヒーター５が設けられている。通常時は底部ヒーター４に所定温度の温水が供給され、地下式貯槽１下方の地盤の凍結防止が図られている。底版ヒーター４が故障した場合など緊急時には、バックアップ設備としてブラインヒーター５を稼働させる。
【０００５】
ところで、図１に示したように、底版２の下面側に底部ヒーター４を設置した場合には、供給管６より供給した温水を、底版２の下面に、リング状に設置された半径２５〜３２ｍのＳＵＳ製の散水管４ｂに供給し、散水管に設けた散水孔（図示していない）から砕石層４ａに散水する。砕石層は、粒径約２０ｍｍの砕石が充填されたもので、約４０％前後の空隙率を有している。砕石層４ａに散水された温水は、底版２の下面を温めることで、凍結線の位置を制御し、地盤の凍結を防止する。そして、砕石層４ａに散水された温水は、砕石層を周縁から中心に向かって通水し、砕石層４ａの中央部に設置した集水ピット４ｃに集められた後、集水管７、揚水ポンプ８及び戻り管９を介して汲み上げられる。揚水ポンプ８には、集水した水中の異物を除去するためのストレーナー（図示していない）が設置されている。汲み上げられた温水は、熱交換器１０で温められた後、再び、供給管６へ循環されるように設計されている。設計流量は地下式貯槽によって異なるが、約３５〜６０ｍ３／ｈｒである。
【０００６】
しかしながら、砕石層ヒーター型の底部ヒーター４は、長年の使用によって砕石層の空隙部に目詰まりが発生し、温水供給量が減少するという問題点を有していることが判った。底部ヒーターの供給流量が減少すると、底版を温めるのに十分な量の温水を通水できなくなるため、底版の中心から略同一半径位置の温度のバラツキが大きくなる。温水が設計流量以下に減少した場合は、地下タンク底部へ供給される熱量の不足によって、底版のコンクリート温度が低下し、最終的にはその下にある地盤が凍結する。このような地盤凍結が発生すると、過大な凍結土圧が作用する、或いは、地下湧水の排水ができなくなる等、ＬＮＧ地下タンクの安全性が損なわれる恐れがある。
【０００７】
そのため、底部ヒーターの供給流量が減少した場合には、温水の水圧を上昇させるなどして流量を改善する方策を実施するが、この手法では効果の持続性がなく、抜本的な解決には至らなかった。特に、温水流量の低下が進行した場合には、即効性があり、かつ経済的な対策が求められていた。さらに、砕石層は地下水層と接しており、対策を実施するには環境への影響も考慮する必要がある。バックアップ設備としてのブラインヒーターによる加温に全面的に切替える方法を採った場合には、ブラインヒーターの故障等に備えて、更なるバックアップ設備を設ける必要が生じるなどコスト面で課題があり、底部ヒーターの目詰まりを解消する簡便な方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１８２７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、新たな設備付加を必要とせずに低コストで、しかも、短期間、低環境負荷で、底部ヒーター設備の温水流量を改善することができる、底部ヒーター設備の温水流量改善方法、保守方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、枯草菌を温水に投入することによって、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を短期間で改善できると共に、効果の持続性があることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、温水の循環により生じた砕石層内の詰まりによって温水流量が設計流量よりも低下した場合に、枯草菌を温水に投入し、引き続き温水の循環を実施することで、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を改善させることを特徴とする底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（２）温水流量が設計流量よりも低下し、かつ、底版の温度のバラツキが所定値以上に増加した場合に、枯草菌を温水に投入することを特徴とする前記（１）に記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（３）底版の温度のバラツキは、底版の中心より略同一半径位置における温度のバラツキであることを特徴とする上記（２）に記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（４）温水流量が必要流量以下に低下した場合に、底版と側壁間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で、温水の温度を上げることを特徴とする上記（１）〜（３）いずれかに記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（５）枯草菌を投入した後に、供給管と戻り管の水頭差を複数回変化させることで、砕石層内の詰まりの除去を促進することを特徴とする上記（１）〜（４）いずれかに記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（６）低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、上記（１）〜（５）いずれかに記載の方法で温水流量を改善させた後、温水流量を維持すべく枯草菌を補給することを特徴とする底部ヒーター設備の保守方法。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明した通り、本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法によれば、温水流量が低下した場合に枯草菌を温水に投入し、必要に応じて供給管と戻り管の水頭差を複数回変化させるだけで、砕石層内の詰まりを除去し、短期間で底部ヒーター設備の温水流量を低コスト、低環境負荷で改善することができる。また、改善後は温水流量を安定的に維持することができる。これらにより、ブラインヒーターを稼働する必要がなく、設備投資を抑止できる。さらに、枯草菌を温水に投入することにより、散水管、散水孔、集水ピット、集水管に沈着した汚れ、ヌメリを除去できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】低温地下式貯槽の底部ヒーター構成例を示した断面図である。
【図２】低温地下式貯槽の底部ヒーター構成例を示した全体図である。
【図３】底版温度の推移を示した図である（実施例２）。
【図４】底版・側壁目地部温度の推移を示した図である（実施例２）。
【図５】底部ヒーターの温水供給流量の推移を示した図である（実施例２）。
【図６】温水温度変更前（温水温度１１℃）の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である（実施例２）。
【図７】温水温度変更後（温水温度１６℃）の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である（実施例２）。
【図８】温水供給流量改善後の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法及び保守方法の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の底部ヒーター設備の構成例を示した断面図である。図２は、低温地下式貯槽の底部ヒーター構成例を示した全体図である。底部ヒーター設備に通水する温水温度は、底版と側壁間の目地部１１の凍結止水を確保できる範囲で、一定温度に設定されている。供給管６から送り出した温水は、リング状に配置された散水管４ｂに入り、散水管にある直径５ｍｍの散水孔（図示していない）から砕石層４ａに散水された後、砕石層の周縁から砕石層の中を通って中心に向かって通水し、集水ピット４ｃに集められる。そして、集水管７、揚水ポンプ８を介して、戻り管９から戻された温水は、熱交換器１０で温められた後、再び供給管６から底部ヒーターへ循環するように構成されている。
【００１６】
本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法は、低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、温水の循環により生じた砕石層内の詰まりによって温水流量が設計流量以下に低下した場合に、枯草菌を温水に投入し、引き続き温水の循環を実施することで、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を改善させることを特徴とするものである。この枯草菌投入により、循環系統の砕石層内の詰まりが除去されることで、温水流量が短期間に改善されるとともに、効果の持続性もある。
また、砕石層内は部分的に詰まりが発生するため、詰まった部分の温水流量が低下することにより、底版の温度分布にバラツキが生じる。枯草菌投入により、この部分的な詰まりを除去して砕石層の温水の流れをより均一化でき、底版の温度分布のバラツキも解消される。
さらに、枯草菌を温水に投入後、温水を停止する必要がなく連続循環できるため、低温地下式貯槽の運用を継続したまま温水流量を改善できる。
【００１７】
枯草菌（Bacillus subtilis）は、自然環境から分離したものや、市販の枯草菌に分類される微生物を使用することができる。
【００１８】
本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法においては、温水流量が設計流量以下に低下した場合に枯草菌を投入するが、ここで「設計流量」とは、熱量計算から求められる「必要流量」に安全裕度（１．５〜２．０程度）を考慮した値である。「必要流量」とは、底版コンクリートの温度を一定に保つために必要な温水流量である。必要流量の算出方法は次の通りである。まず、熱伝導解析等により底版へ供給すべき必要熱量を算出する。この必要熱量（ｋｃａｌ／ｈｒ）を、底版の熱容量と温水の設計温度降下量（送り温度と戻り温度の設計温度差）で割ることで必要流量を計算する（式１参照）。
【００１９】
（式１）
必要流量(m3/hr)＝必要熱量(kcal/hr)／（熱容量(kcal/m3・℃)×設計温度降下量(℃））
【００２０】
枯草菌の投入は、温水流量が設計流量よりも低下し、かつ、底版の温度のバラツキが所定値以上に増加した場合に行うことが、より好ましい。ここで、「底版の温度のバラツキ」は、底版の中心より略同一半径位置における温度のバラツキを意味する。この底版の温度のバラツキは、底版下面に設置した温度センサの計測結果を以て把握することができ、温度センサを設置する際の設置位置は、任意であるが、底版の中心から周縁までの距離を略等分する位置に同心円状に３〜４列設置し、各列には８〜１６個の温度センサを設置するのが一般的である。通常、温水流量の低下が生じた場合、同心円上における温度のバラツキは２〜４℃である。
【００２１】
そのため、枯草菌を温水に投入する好ましい時期は、少なくとも一列の同心円上における温度のバラツキ、即ち計測した温度の最高値と最低値の差が、温水の設計温度降下量（例えば２℃）以上の場合に設定することが好ましい。温度のバラツキが温水の設計温度降下量以上になっている場合には、砕石層が部分的に詰まって温水流量が局部的に低下している可能性が高いと判断できるためである。底版の温度の計測頻度は任意であるが、定期的に１日１回計測するのが良い。
【００２２】
枯草菌を投入する場合、投入場所は特に限定されないが、操作性を考慮すると温水の供給管６又は戻り管９に投入するのが良い。枯草菌投入量は特に限定されないが、投入量が多過ぎると枯草菌の沈着物剥離作用で温水供給流量が急激に変化するので好ましくない。そのため、枯草菌の効果を確認しながら、温水量に対し、枯草菌数が４×１０８個／ｍ３以上となるように投入するのが好ましい。投入は一回で良いが、複数回実施しても良い。
【００２３】
また、本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法においては、温水流量が熱量計算から求められる必要流量以下に低下した場合に、底版と側壁間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で、温水の温度を上げることが好ましい。目地部温度は、実測した熱伝導率と温水送り温度（通常は約１１℃）をパラメータとして推定可能であり、目地部温度の管理値は−２℃である。底版と側壁間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で温水の温度を上げることにより、低温地下式貯槽の機能を損なわずに枯草菌の投入効果を高めることができる。
【００２４】
また、上記した本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法においては、枯草菌を投入した後に、供給管と戻り管の水頭差を複数回変化させることで、砕石層内の詰まりの除去を促進させることが好ましい。前記水頭差を変化させる操作（フラッシング）を実施することにより、砕石層内の圧力を一時的に大きく変動させることで、砕石層内の詰まりの原因物質を剥がし、砕石層内からの除去を促進させることができる。フラッシングを行う時期は任意であるが、枯草菌を投入した後、温水流量が微増もしくは微減するなど変化が確認された後（例えば、２〜５週間後）に行うことが好ましい。投入直後にフラッシングを行うと、沈着物が急激に剥がれ、予期せぬ新たな目詰まりの発生により却って流量が低下する等の恐れがあるからである。
【００２５】
フラッシングは、供給管と戻り管の立坑内の水位差を１ｍ〜３ｍ程度動揺させて水頭差を与え、砕石層内の温水の供給圧力を変化させることにより行うことができる。最初のフラッシングを温水流量の変化が確認された後に実施し、その後は、２〜５週間或いはそれ以上の間隔で、温水流量が安定するまで複数回実施する。
【００２６】
温水への枯草菌投入によって、砕石層内に沈着した汚れやヌメリを剥離・分解させることができるが、さらに、複数回フラッシングすることで砕石層内の詰まりの除去を促進させることができる。枯草菌投入後の温水流量の変化は、一時的な流量の増減であり、沈着物の剥がれによるものと推察される。そのため、枯草菌投入による温水流量の変化を確認した後にフラッシングを行うことで、沈着物の剥離と除去が段階的に起こるので、枯草菌の効果による急激な沈着物の剥がれによる目詰まりなどのトラブルを防止する効果もある。
【００２７】
また、本発明の底部ヒーター設備の保守方法では、低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、上記いずれかの方法で温水流量を改善させた後、温水流量を維持すべく枯草菌を補給する。温水中の枯草菌濃度は、砕石層に浸入する地下水（真水ないし海水）による希釈や温水自身の浸出により減少するため、枯草菌を補給することによって枯草菌濃度を維持することができる。補給の頻度は特に規定されず、温水流量の変化に応じて適宜補給しても良く、定期的に補給しても良い。定期的に補給する場合、通常その補給間隔は１ヶ月から１年の間で設定される。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
本実施例では、図１に構成図を示した、ＬＮＧ地下式貯槽Ａ（温水供給流量：設計流量６０ｍ３／ｈｒ、必要流量２８ｍ３／ｈｒ）について、試験を実施した。
【００３０】
温水の供給温度１１℃で実施した（設計温度降下量は２℃である）。戻り管の立坑から、９〜１０℃の温水中に、市販の液状の枯草菌の生菌剤を温水系統内の保有水量に対し約１０ｐｐｍ（枯草菌数は４×１０８個／ｍ３以上）となるように投入し、気中部の配管側面に付着した液剤を流すため、濾過水を管壁面に沿わして投入した。
【００３１】
枯草菌投入後まもなく、温水流量が僅かに増減する変化が見られたが、引き続き、定常どおり温水の循環を実施した。枯草菌を投入してから約５週間後に温水流量の減少が顕著になったことから、温水系統内のフラッシング（水位変動による水洗）を実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立坑内の水位差を＋１ｍ程度を動揺させる操作を４回行った。
【００３２】
その結果、枯草菌投入前は２８ｍ３／ｈｒであった温水流量が、４４ｍ３／ｈｒにまで改善した。改善後の流量に対する当初流量の比である流量改善率は１．６（＝４４／２８）となった。その後、約１年間経過した後も温水供給流量は約５０ｍ３／ｈｒで安定した流量が確保されていた。
【００３３】
（実施例２）
本実施例では、ＬＮＧ地下式貯槽Ｂ（温水供給流量：設計流量６０ｍ３／ｈｒ、必要流量２８ｍ３／ｈｒ）について、試験を実施した。このＬＮＧ地下式貯槽Ｂは、実施例１のＬＮＧ地下式貯槽Ａと同じタイプのものである。
【００３４】
温水の供給温度を、底版コンクリートと側壁コンクリート間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で上昇させた。温水の温度は１６℃に設定した。図３は底版コンクリート温度の推移を示した図であり、図４は底版・側壁目地部温度の推移を示した図である。
【００３５】
試験の結果、図３からわかるとおり、底版コンクリートの温度は、２ヵ月で５℃上昇して収束した。また、図４からわかるとおり、温水供給温度を上げても、底版・側壁目地部の温度は、変更後８ヵ月程度で凍結止水を確保できる温度に収束した。
【００３６】
図６は温水温度変更前（温水温度１１℃）の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像であり、図７は、温水温度変更後（温水温度１６℃）の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である。
【００３７】
図６と図７を比較するとわかるとおり、底部ヒーターに供給する熱量を増加させることにより、底版温度の向上は見られた。しかしながら、底版の中心より略同一半径位置（同心円上）における温度のバラツキは、温水温度変更前は、底版の周縁で２．４℃、底版半径の２／３の半径位置で２．１℃、同１／３の半径位置で１．５℃であったのに対し、温水温度変更後は、底版の周縁で１．０℃、同２／３の半径位置で２．７℃、同１／３の半径位置で２．２℃であった。温水の供給温度を上げることにより、全体的に底版の温度を上げることはできたが、底版温度のバラツキを改善することはできなかった。
【００３８】
次に、温水の供給温度を１６℃に維持したままで枯草菌の投入を実施した。戻り管の立坑から、温水中に、市販の液状の枯草菌の生菌剤を、温水系統内の保有水量に対し約１０ｐｐｍ（枯草菌数は４×１０８個／ｍ３以上）となるように投入し、気中部の配管側面に付着した液剤を流すため、濾過水を管壁面に沿わして投入した。
【００３９】
枯草菌投入後まもなく、温水流量に変化が見られたが、引き続き、定常どおり温水の循環を実施した。図５は、底部ヒーター供給流量の推移を示したグラフである。図５には、参考としてＬＮＧ地下式貯槽Ｂでの設計流量（６０ｍ３／ｈｒ）のラインを記入した。
【００４０】
枯草菌を投入してから約３週間後に、温水流量に変化が顕著になったことから温水系統内のフラッシング（水位変更による水洗）を実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立坑内の水位差を＋１ｍ程度を動揺させる操作を５回行った。
【００４１】
その結果、枯草菌投入前は１４ｍ３／ｈｒであった温水流量が、２８ｍ３／ｈｒまで改善した。流量改善率は２．０（＝２８／１４）となった。その後、約１年間経過した後も温水供給流量は２５〜２８ｍ３／ｈｒで推移し、おおむね安定した流量が確保されていた。また、枯草菌投入前にあった悪臭（どぶ臭）も解消された。
【００４２】
実施例１と比較すると、温水の供給温度を５℃上げたことで、枯草菌を投入してからフラッシングできるまでの期間が約２週間短縮でき、さらに、流量改善率も向上した。
【００４３】
図８は、温水供給流量改善後の底版コンクリート下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である。図７と図８を比較するとわかるとおり、枯草菌を投入して砕石層内の目詰まりを解消することによって、枯草菌投入前は、底版の同心円上の温度のバラツキが各１．０℃、２．７℃、２．２℃であったが、枯草菌投入後は、各１．３℃、１．２℃、１．１℃となり、温度分布のバラツキが小さくなった。
【００４４】
図５に示したとおり、枯草菌を投入した後、更にフラッシングを行うことにより温水供給流量は改善し、約１年間の温水供給流量は安定して推移した。この間、枯草菌の生菌剤を約１０ｐｐｍ（枯草菌数は４×１０８個／ｍ３以上）で１回補給したが、これにより温水供給流量を維持できることがわかる。
【００４５】
上記の結果より、枯草菌投入によって温水供給流量を改善・維持できることが確認されたので、底部ヒーターの供給流量減少という厳しい状況を脱することができた。
【００４６】
（実施例３〜５）
本実施例では、図１に構成図を示した、温水流量の低下が見られた他のＬＮＧ地下式貯槽について、試験を実施した。
【００４７】
実施例２と同様、戻り管に設けられた取出口から、市販の液状の枯草菌の生菌剤を、投入１回あたり、温水中の濃度が約１０ｐｐｍ（枯草菌数は４×１０８個／ｍ３以上）となるように投入し、その後、実施例２と同様、フラッシングを行った。各地下式貯槽における、枯草菌投入回数及びフラッシング回数は表１に示した通りとし、試験は１年間にわたって実施した。
【００４８】
表１に、実施例１〜５において、温水流量改善処理をする前の温水供給流量（減少時流量）と、改善処理をした後の温水供給流量（改善後流量）を示した。また、余剰水と補給水の量も示した。ここで余剰水とは、循環系統中の温水が地下水の流入等により増加したため、系統から除去した水量を表し、補給水とは、同じく循環系統中の温水が地下水への流出等により減少したため、系統へ補給した水量を表す。なお、各流量は測定平均値である。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１の結果から、全ての貯槽について、枯草菌の投入効果が認められた。温水の減少時流量が少ない場合（実施例１、２、５）は、枯草菌投入後にフラッシングを行うことにより流量改善効果が発現し、温水の減少時流量が多い場合（実施例３、４）は、枯草菌投入後にフラッシングを行わなくても流量改善効果があることがわかる。
【００５１】
また、表１の結果から、減少時流量が少ない地下式貯槽は、余剰水（すなわち、砕石層に隣接する地盤からの浸入水）が多いことがわかる。
【００５２】
（比較例１）
図１に構成図を示した、ＬＮＧ地下式貯槽Ｆ（温水供給流量：設計流量３５ｍ３／ｈｒ、必要流量２０ｍ３／ｈｒ）について、枯草菌を投入せずに試験を実施した。
【００５３】
温水の供給温度１１℃で温水の循環を実施している上記低温地下式貯槽の底部ヒーター設備において、温水系統内のフラッシング（水位変動による水洗）を実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立坑内の水位差を＋１．３ｍ程度動揺させる操作を複数回行った。
【００５４】
その結果、フラッシング前は２０ｍ３／ｈｒであった温水流量が、フラッシングにより３０ｍ３／ｈｒにまで改善した。改善後の流量に対する当初流量の比である流量改善率は１．５（＝３０／２０）となった。しかしながら、約５年経過後に、温水供給流量は２２ｍ３／ｈｒに減少した。
【００５５】
そこで、２回目のフラッシングを実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立坑内の水位差を＋６ｍ程度動揺させる操作を複数回行ったが、フラッシング後の温水流量は２１ｍ３／ｈｒであり、改善効果は見られなかった。
【００５６】
約４年経過後に、温水供給流量が１２ｍ３／ｈｒに低下したので、３回目のフラッシングを実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立杭内の水位差を＋２．６ｍ程度動揺させる操作を複数回行ったが、フラッシング後の温水流量は１１ｍ３／ｈｒであり、改善効果は見られなかった。
【００５７】
約４年経過後に、温水供給流量が７ｍ３／ｈｒに低下したので、４回目のフラッシングを実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立杭内の水位差を＋１．５ｍ程度動揺させる操作を複数回行ったが、フラッシング後の温水流量は１０ｍ３／ｈｒであり、改善効果は見られなかった。
【００５８】
上記の結果より、温水の減少時流量が多い場合は、フラッシング（１回目）を行うことにより流量改善効果が発現するが効果の持続性はなく、また、温水の減少時流量が少ない場合は、フラッシング（２回目〜４回目）を行っただけでは流量改善効果が発現しないことがわかる。
【００５９】
（実施例６）
枯草菌を投入したＬＮＧ地下式貯槽について、温水流量を維持すべく枯草菌を継続的に補給した。補給の頻度は定期的に行い、補給間隔は１ヶ月から１年の間で設定した。補給にかかるコストが比較的安価であることから、温水流量が低下していたＬＮＧ地下式貯槽（実施例１、２）については３ヶ月から６ヶ月の補給間隔とした。
【００６０】
なお、枯草菌投入前から温水流量が比較的多く、設計流量に近かったＬＮＧ地下式貯槽（実施例３、４）についても枯草菌を継続的に補給した。前述の通り、補給にかかるコストが比較的安価であることから、予防保全のためにこれらの投入を継続した。
【００６１】
（試験例）
次に、温水流量の低下と、侵入水に含まれている塩分との関係を調べるために、構造形式が同一で近接している実施例１（地下式貯槽Ａ）と実施例２（地下式貯槽Ｂ）における、余剰水の成分を分析したミネラル成分分析結果を、表２に示した。
【００６２】
【表２】
【００６３】
表２の結果から、温水供給流量の低下が大きかった地下式貯槽Ｂでは、温水供給流量の低下が比較的少なかった地下式貯槽Ａに比べて、余剰水に含まれる無機イオンが多いことがわかる。上述の内容及び表２の結果から、海水などに由来する無機イオンが多く含まれている余剰水が浸入しやすい底部ヒーターである場合には、温水供給流量が低下する現象が生じ易いことがわかる。また、表１の結果からヌメリが原因で生じた温水供給流量の低下は、枯草菌の投入によって改善可能であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法は、低環境負荷で周辺地盤に悪影響を及ぼす恐れが無く、新たな設備付加も不要であることから、ＬＮＧ地下式貯槽の底部ヒーター設備の温水流量改善方法として、実用的な価値が大きい。また、ＬＮＧ地下式貯槽以外でも、底部ヒーター設備の温水流量改善方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 低温地下式貯槽（ＬＮＧ地下タンク）
２ 底版コンクリート
３ 側壁コンクリート
４ 底部ヒーター
４ａ 砕石層
４ｂ 散水管
４ｃ 集水ピット
５ ブラインヒーター
６ 供給管
７ 集水管
８ 揚水ポンプ
９ 戻り管
１０ 熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底部ヒーター設備の温水流量改善方法、保守方法に関し、特にＬＮＧ地下式貯槽等の低温地下式貯槽の底版コンクリートの下面に設けられた砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備の温水流量改善方法、保守方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ（液化天然ガス）を貯蔵するタンクは、防災安全面や周辺環境との調和のために鉄筋コンクリート製の円筒形地下タンクとしたものが多く、地下タンク底部には、ＬＮＧの冷熱（−１６２℃）によって底版下の地盤が凍結しないように、底版の下面側にヒーターが設けられている（例えば、特許文献１参照）。このヒーター設備として、配管ヒーター型と砕石層ヒーター型の底部ヒーターが設けられることが多い。配管ヒーター型の底部ヒーターは底版コンクリート内に埋設され、配管内に加熱媒体を流通させてコンクリート躯体の温度低下の防止を図るヒーターであり、平面渦巻状の配管が底版の全面を覆うように設置されている。一方、砕石層ヒーター型の底部ヒーターは、底版コンクリートの下面と地盤との間に砕石を積層し、この砕石層内に温水を通水して底版コンクリートを温めるヒーターであり、所定温度の温水を循環させている。
【０００３】
図１は、底部ヒーターとして、砕石層ヒーターと配管ヒーターを組み合せたＬＮＧ地下式貯槽１の一例を示した断面図である。この種の地下式貯槽では貯槽底面が地下約２５〜４０ｍに位置するため、底版コンクリート２（以下、「底版」と省略する。）には地下水による揚水圧が作用する。そのため、図示したように、地下式貯槽１は揚水圧に抵抗できるように底版厚を十分大きくした強度版構造となっている。また側壁３と底版２の間に打ち継ぎ目を設けるため、底版２の周縁と側壁３の下端との間に目地部１１を設け、両者をピン結合するような設計とし、目地部における漏水防止のために、底版・側壁目地部１１は水が凍結する温度に設定している。
【０００４】
底版２の下面には砕石を敷き詰めて構築された底部ヒーター４が設けられ、さらに下面近くの底版内には、配管ヒーターとしてブラインヒーター５が設けられている。通常時は底部ヒーター４に所定温度の温水が供給され、地下式貯槽１下方の地盤の凍結防止が図られている。底版ヒーター４が故障した場合など緊急時には、バックアップ設備としてブラインヒーター５を稼働させる。
【０００５】
ところで、図１に示したように、底版２の下面側に底部ヒーター４を設置した場合には、供給管６より供給した温水を、底版２の下面に、リング状に設置された半径２５〜３２ｍのＳＵＳ製の散水管４ｂに供給し、散水管に設けた散水孔（図示していない）から砕石層４ａに散水する。砕石層は、粒径約２０ｍｍの砕石が充填されたもので、約４０％前後の空隙率を有している。砕石層４ａに散水された温水は、底版２の下面を温めることで、凍結線の位置を制御し、地盤の凍結を防止する。そして、砕石層４ａに散水された温水は、砕石層を周縁から中心に向かって通水し、砕石層４ａの中央部に設置した集水ピット４ｃに集められた後、集水管７、揚水ポンプ８及び戻り管９を介して汲み上げられる。揚水ポンプ８には、集水した水中の異物を除去するためのストレーナー（図示していない）が設置されている。汲み上げられた温水は、熱交換器１０で温められた後、再び、供給管６へ循環されるように設計されている。設計流量は地下式貯槽によって異なるが、約３５〜６０ｍ３／ｈｒである。
【０００６】
しかしながら、砕石層ヒーター型の底部ヒーター４は、長年の使用によって砕石層の空隙部に目詰まりが発生し、温水供給量が減少するという問題点を有していることが判った。底部ヒーターの供給流量が減少すると、底版を温めるのに十分な量の温水を通水できなくなるため、底版の中心から略同一半径位置の温度のバラツキが大きくなる。温水が設計流量以下に減少した場合は、地下タンク底部へ供給される熱量の不足によって、底版のコンクリート温度が低下し、最終的にはその下にある地盤が凍結する。このような地盤凍結が発生すると、過大な凍結土圧が作用する、或いは、地下湧水の排水ができなくなる等、ＬＮＧ地下タンクの安全性が損なわれる恐れがある。
【０００７】
そのため、底部ヒーターの供給流量が減少した場合には、温水の水圧を上昇させるなどして流量を改善する方策を実施するが、この手法では効果の持続性がなく、抜本的な解決には至らなかった。特に、温水流量の低下が進行した場合には、即効性があり、かつ経済的な対策が求められていた。さらに、砕石層は地下水層と接しており、対策を実施するには環境への影響も考慮する必要がある。バックアップ設備としてのブラインヒーターによる加温に全面的に切替える方法を採った場合には、ブラインヒーターの故障等に備えて、更なるバックアップ設備を設ける必要が生じるなどコスト面で課題があり、底部ヒーターの目詰まりを解消する簡便な方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１８２７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、新たな設備付加を必要とせずに低コストで、しかも、短期間、低環境負荷で、底部ヒーター設備の温水流量を改善することができる、底部ヒーター設備の温水流量改善方法、保守方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、枯草菌を温水に投入することによって、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を短期間で改善できると共に、効果の持続性があることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、温水の循環により生じた砕石層内の詰まりによって温水流量が設計流量よりも低下した場合に、枯草菌を温水に投入し、引き続き温水の循環を実施することで、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を改善させることを特徴とする底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（２）温水流量が設計流量よりも低下し、かつ、底版の温度のバラツキが所定値以上に増加した場合に、枯草菌を温水に投入することを特徴とする前記（１）に記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（３）底版の温度のバラツキは、底版の中心より略同一半径位置における温度のバラツキであることを特徴とする上記（２）に記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（４）温水流量が必要流量以下に低下した場合に、底版と側壁間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で、温水の温度を上げることを特徴とする上記（１）〜（３）いずれかに記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（５）枯草菌を投入した後に、供給管と戻り管の水頭差を複数回変化させることで、砕石層内の詰まりの除去を促進することを特徴とする上記（１）〜（４）いずれかに記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
（６）低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、上記（１）〜（５）いずれかに記載の方法で温水流量を改善させた後、温水流量を維持すべく枯草菌を補給することを特徴とする底部ヒーター設備の保守方法。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明した通り、本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法によれば、温水流量が低下した場合に枯草菌を温水に投入し、必要に応じて供給管と戻り管の水頭差を複数回変化させるだけで、砕石層内の詰まりを除去し、短期間で底部ヒーター設備の温水流量を低コスト、低環境負荷で改善することができる。また、改善後は温水流量を安定的に維持することができる。これらにより、ブラインヒーターを稼働する必要がなく、設備投資を抑止できる。さらに、枯草菌を温水に投入することにより、散水管、散水孔、集水ピット、集水管に沈着した汚れ、ヌメリを除去できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】低温地下式貯槽の底部ヒーター構成例を示した断面図である。
【図２】低温地下式貯槽の底部ヒーター構成例を示した全体図である。
【図３】底版温度の推移を示した図である（実施例２）。
【図４】底版・側壁目地部温度の推移を示した図である（実施例２）。
【図５】底部ヒーターの温水供給流量の推移を示した図である（実施例２）。
【図６】温水温度変更前（温水温度１１℃）の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である（実施例２）。
【図７】温水温度変更後（温水温度１６℃）の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である（実施例２）。
【図８】温水供給流量改善後の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法及び保守方法の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の底部ヒーター設備の構成例を示した断面図である。図２は、低温地下式貯槽の底部ヒーター構成例を示した全体図である。底部ヒーター設備に通水する温水温度は、底版と側壁間の目地部１１の凍結止水を確保できる範囲で、一定温度に設定されている。供給管６から送り出した温水は、リング状に配置された散水管４ｂに入り、散水管にある直径５ｍｍの散水孔（図示していない）から砕石層４ａに散水された後、砕石層の周縁から砕石層の中を通って中心に向かって通水し、集水ピット４ｃに集められる。そして、集水管７、揚水ポンプ８を介して、戻り管９から戻された温水は、熱交換器１０で温められた後、再び供給管６から底部ヒーターへ循環するように構成されている。
【００１６】
本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法は、低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、温水の循環により生じた砕石層内の詰まりによって温水流量が設計流量以下に低下した場合に、枯草菌を温水に投入し、引き続き温水の循環を実施することで、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を改善させることを特徴とするものである。この枯草菌投入により、循環系統の砕石層内の詰まりが除去されることで、温水流量が短期間に改善されるとともに、効果の持続性もある。
また、砕石層内は部分的に詰まりが発生するため、詰まった部分の温水流量が低下することにより、底版の温度分布にバラツキが生じる。枯草菌投入により、この部分的な詰まりを除去して砕石層の温水の流れをより均一化でき、底版の温度分布のバラツキも解消される。
さらに、枯草菌を温水に投入後、温水を停止する必要がなく連続循環できるため、低温地下式貯槽の運用を継続したまま温水流量を改善できる。
【００１７】
枯草菌（Bacillus subtilis）は、自然環境から分離したものや、市販の枯草菌に分類される微生物を使用することができる。
【００１８】
本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法においては、温水流量が設計流量以下に低下した場合に枯草菌を投入するが、ここで「設計流量」とは、熱量計算から求められる「必要流量」に安全裕度（１．５〜２．０程度）を考慮した値である。「必要流量」とは、底版コンクリートの温度を一定に保つために必要な温水流量である。必要流量の算出方法は次の通りである。まず、熱伝導解析等により底版へ供給すべき必要熱量を算出する。この必要熱量（ｋｃａｌ／ｈｒ）を、底版の熱容量と温水の設計温度降下量（送り温度と戻り温度の設計温度差）で割ることで必要流量を計算する（式１参照）。
【００１９】
（式１）
必要流量(m3/hr)＝必要熱量(kcal/hr)／（熱容量(kcal/m3・℃)×設計温度降下量(℃））
【００２０】
枯草菌の投入は、温水流量が設計流量よりも低下し、かつ、底版の温度のバラツキが所定値以上に増加した場合に行うことが、より好ましい。ここで、「底版の温度のバラツキ」は、底版の中心より略同一半径位置における温度のバラツキを意味する。この底版の温度のバラツキは、底版下面に設置した温度センサの計測結果を以て把握することができ、温度センサを設置する際の設置位置は、任意であるが、底版の中心から周縁までの距離を略等分する位置に同心円状に３〜４列設置し、各列には８〜１６個の温度センサを設置するのが一般的である。通常、温水流量の低下が生じた場合、同心円上における温度のバラツキは２〜４℃である。
【００２１】
そのため、枯草菌を温水に投入する好ましい時期は、少なくとも一列の同心円上における温度のバラツキ、即ち計測した温度の最高値と最低値の差が、温水の設計温度降下量（例えば２℃）以上の場合に設定することが好ましい。温度のバラツキが温水の設計温度降下量以上になっている場合には、砕石層が部分的に詰まって温水流量が局部的に低下している可能性が高いと判断できるためである。底版の温度の計測頻度は任意であるが、定期的に１日１回計測するのが良い。
【００２２】
枯草菌を投入する場合、投入場所は特に限定されないが、操作性を考慮すると温水の供給管６又は戻り管９に投入するのが良い。枯草菌投入量は特に限定されないが、投入量が多過ぎると枯草菌の沈着物剥離作用で温水供給流量が急激に変化するので好ましくない。そのため、枯草菌の効果を確認しながら、温水量に対し、枯草菌数が４×１０８個／ｍ３以上となるように投入するのが好ましい。投入は一回で良いが、複数回実施しても良い。
【００２３】
また、本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法においては、温水流量が熱量計算から求められる必要流量以下に低下した場合に、底版と側壁間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で、温水の温度を上げることが好ましい。目地部温度は、実測した熱伝導率と温水送り温度（通常は約１１℃）をパラメータとして推定可能であり、目地部温度の管理値は−２℃である。底版と側壁間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で温水の温度を上げることにより、低温地下式貯槽の機能を損なわずに枯草菌の投入効果を高めることができる。
【００２４】
また、上記した本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法においては、枯草菌を投入した後に、供給管と戻り管の水頭差を複数回変化させることで、砕石層内の詰まりの除去を促進させることが好ましい。前記水頭差を変化させる操作（フラッシング）を実施することにより、砕石層内の圧力を一時的に大きく変動させることで、砕石層内の詰まりの原因物質を剥がし、砕石層内からの除去を促進させることができる。フラッシングを行う時期は任意であるが、枯草菌を投入した後、温水流量が微増もしくは微減するなど変化が確認された後（例えば、２〜５週間後）に行うことが好ましい。投入直後にフラッシングを行うと、沈着物が急激に剥がれ、予期せぬ新たな目詰まりの発生により却って流量が低下する等の恐れがあるからである。
【００２５】
フラッシングは、供給管と戻り管の立坑内の水位差を１ｍ〜３ｍ程度動揺させて水頭差を与え、砕石層内の温水の供給圧力を変化させることにより行うことができる。最初のフラッシングを温水流量の変化が確認された後に実施し、その後は、２〜５週間或いはそれ以上の間隔で、温水流量が安定するまで複数回実施する。
【００２６】
温水への枯草菌投入によって、砕石層内に沈着した汚れやヌメリを剥離・分解させることができるが、さらに、複数回フラッシングすることで砕石層内の詰まりの除去を促進させることができる。枯草菌投入後の温水流量の変化は、一時的な流量の増減であり、沈着物の剥がれによるものと推察される。そのため、枯草菌投入による温水流量の変化を確認した後にフラッシングを行うことで、沈着物の剥離と除去が段階的に起こるので、枯草菌の効果による急激な沈着物の剥がれによる目詰まりなどのトラブルを防止する効果もある。
【００２７】
また、本発明の底部ヒーター設備の保守方法では、低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、上記いずれかの方法で温水流量を改善させた後、温水流量を維持すべく枯草菌を補給する。温水中の枯草菌濃度は、砕石層に浸入する地下水（真水ないし海水）による希釈や温水自身の浸出により減少するため、枯草菌を補給することによって枯草菌濃度を維持することができる。補給の頻度は特に規定されず、温水流量の変化に応じて適宜補給しても良く、定期的に補給しても良い。定期的に補給する場合、通常その補給間隔は１ヶ月から１年の間で設定される。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
本実施例では、図１に構成図を示した、ＬＮＧ地下式貯槽Ａ（温水供給流量：設計流量６０ｍ３／ｈｒ、必要流量２８ｍ３／ｈｒ）について、試験を実施した。
【００３０】
温水の供給温度１１℃で実施した（設計温度降下量は２℃である）。戻り管の立坑から、９〜１０℃の温水中に、市販の液状の枯草菌の生菌剤を温水系統内の保有水量に対し約１０ｐｐｍ（枯草菌数は４×１０８個／ｍ３以上）となるように投入し、気中部の配管側面に付着した液剤を流すため、濾過水を管壁面に沿わして投入した。
【００３１】
枯草菌投入後まもなく、温水流量が僅かに増減する変化が見られたが、引き続き、定常どおり温水の循環を実施した。枯草菌を投入してから約５週間後に温水流量の減少が顕著になったことから、温水系統内のフラッシング（水位変動による水洗）を実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立坑内の水位差を＋１ｍ程度を動揺させる操作を４回行った。
【００３２】
その結果、枯草菌投入前は２８ｍ３／ｈｒであった温水流量が、４４ｍ３／ｈｒにまで改善した。改善後の流量に対する当初流量の比である流量改善率は１．６（＝４４／２８）となった。その後、約１年間経過した後も温水供給流量は約５０ｍ３／ｈｒで安定した流量が確保されていた。
【００３３】
（実施例２）
本実施例では、ＬＮＧ地下式貯槽Ｂ（温水供給流量：設計流量６０ｍ３／ｈｒ、必要流量２８ｍ３／ｈｒ）について、試験を実施した。このＬＮＧ地下式貯槽Ｂは、実施例１のＬＮＧ地下式貯槽Ａと同じタイプのものである。
【００３４】
温水の供給温度を、底版コンクリートと側壁コンクリート間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で上昇させた。温水の温度は１６℃に設定した。図３は底版コンクリート温度の推移を示した図であり、図４は底版・側壁目地部温度の推移を示した図である。
【００３５】
試験の結果、図３からわかるとおり、底版コンクリートの温度は、２ヵ月で５℃上昇して収束した。また、図４からわかるとおり、温水供給温度を上げても、底版・側壁目地部の温度は、変更後８ヵ月程度で凍結止水を確保できる温度に収束した。
【００３６】
図６は温水温度変更前（温水温度１１℃）の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像であり、図７は、温水温度変更後（温水温度１６℃）の底版下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である。
【００３７】
図６と図７を比較するとわかるとおり、底部ヒーターに供給する熱量を増加させることにより、底版温度の向上は見られた。しかしながら、底版の中心より略同一半径位置（同心円上）における温度のバラツキは、温水温度変更前は、底版の周縁で２．４℃、底版半径の２／３の半径位置で２．１℃、同１／３の半径位置で１．５℃であったのに対し、温水温度変更後は、底版の周縁で１．０℃、同２／３の半径位置で２．７℃、同１／３の半径位置で２．２℃であった。温水の供給温度を上げることにより、全体的に底版の温度を上げることはできたが、底版温度のバラツキを改善することはできなかった。
【００３８】
次に、温水の供給温度を１６℃に維持したままで枯草菌の投入を実施した。戻り管の立坑から、温水中に、市販の液状の枯草菌の生菌剤を、温水系統内の保有水量に対し約１０ｐｐｍ（枯草菌数は４×１０８個／ｍ３以上）となるように投入し、気中部の配管側面に付着した液剤を流すため、濾過水を管壁面に沿わして投入した。
【００３９】
枯草菌投入後まもなく、温水流量に変化が見られたが、引き続き、定常どおり温水の循環を実施した。図５は、底部ヒーター供給流量の推移を示したグラフである。図５には、参考としてＬＮＧ地下式貯槽Ｂでの設計流量（６０ｍ３／ｈｒ）のラインを記入した。
【００４０】
枯草菌を投入してから約３週間後に、温水流量に変化が顕著になったことから温水系統内のフラッシング（水位変更による水洗）を実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立坑内の水位差を＋１ｍ程度を動揺させる操作を５回行った。
【００４１】
その結果、枯草菌投入前は１４ｍ３／ｈｒであった温水流量が、２８ｍ３／ｈｒまで改善した。流量改善率は２．０（＝２８／１４）となった。その後、約１年間経過した後も温水供給流量は２５〜２８ｍ３／ｈｒで推移し、おおむね安定した流量が確保されていた。また、枯草菌投入前にあった悪臭（どぶ臭）も解消された。
【００４２】
実施例１と比較すると、温水の供給温度を５℃上げたことで、枯草菌を投入してからフラッシングできるまでの期間が約２週間短縮でき、さらに、流量改善率も向上した。
【００４３】
図８は、温水供給流量改善後の底版コンクリート下面の温度分布を示すサーモグラフィの画像である。図７と図８を比較するとわかるとおり、枯草菌を投入して砕石層内の目詰まりを解消することによって、枯草菌投入前は、底版の同心円上の温度のバラツキが各１．０℃、２．７℃、２．２℃であったが、枯草菌投入後は、各１．３℃、１．２℃、１．１℃となり、温度分布のバラツキが小さくなった。
【００４４】
図５に示したとおり、枯草菌を投入した後、更にフラッシングを行うことにより温水供給流量は改善し、約１年間の温水供給流量は安定して推移した。この間、枯草菌の生菌剤を約１０ｐｐｍ（枯草菌数は４×１０８個／ｍ３以上）で１回補給したが、これにより温水供給流量を維持できることがわかる。
【００４５】
上記の結果より、枯草菌投入によって温水供給流量を改善・維持できることが確認されたので、底部ヒーターの供給流量減少という厳しい状況を脱することができた。
【００４６】
（実施例３〜５）
本実施例では、図１に構成図を示した、温水流量の低下が見られた他のＬＮＧ地下式貯槽について、試験を実施した。
【００４７】
実施例２と同様、戻り管に設けられた取出口から、市販の液状の枯草菌の生菌剤を、投入１回あたり、温水中の濃度が約１０ｐｐｍ（枯草菌数は４×１０８個／ｍ３以上）となるように投入し、その後、実施例２と同様、フラッシングを行った。各地下式貯槽における、枯草菌投入回数及びフラッシング回数は表１に示した通りとし、試験は１年間にわたって実施した。
【００４８】
表１に、実施例１〜５において、温水流量改善処理をする前の温水供給流量（減少時流量）と、改善処理をした後の温水供給流量（改善後流量）を示した。また、余剰水と補給水の量も示した。ここで余剰水とは、循環系統中の温水が地下水の流入等により増加したため、系統から除去した水量を表し、補給水とは、同じく循環系統中の温水が地下水への流出等により減少したため、系統へ補給した水量を表す。なお、各流量は測定平均値である。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１の結果から、全ての貯槽について、枯草菌の投入効果が認められた。温水の減少時流量が少ない場合（実施例１、２、５）は、枯草菌投入後にフラッシングを行うことにより流量改善効果が発現し、温水の減少時流量が多い場合（実施例３、４）は、枯草菌投入後にフラッシングを行わなくても流量改善効果があることがわかる。
【００５１】
また、表１の結果から、減少時流量が少ない地下式貯槽は、余剰水（すなわち、砕石層に隣接する地盤からの浸入水）が多いことがわかる。
【００５２】
（比較例１）
図１に構成図を示した、ＬＮＧ地下式貯槽Ｆ（温水供給流量：設計流量３５ｍ３／ｈｒ、必要流量２０ｍ３／ｈｒ）について、枯草菌を投入せずに試験を実施した。
【００５３】
温水の供給温度１１℃で温水の循環を実施している上記低温地下式貯槽の底部ヒーター設備において、温水系統内のフラッシング（水位変動による水洗）を実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立坑内の水位差を＋１．３ｍ程度動揺させる操作を複数回行った。
【００５４】
その結果、フラッシング前は２０ｍ３／ｈｒであった温水流量が、フラッシングにより３０ｍ３／ｈｒにまで改善した。改善後の流量に対する当初流量の比である流量改善率は１．５（＝３０／２０）となった。しかしながら、約５年経過後に、温水供給流量は２２ｍ３／ｈｒに減少した。
【００５５】
そこで、２回目のフラッシングを実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立坑内の水位差を＋６ｍ程度動揺させる操作を複数回行ったが、フラッシング後の温水流量は２１ｍ３／ｈｒであり、改善効果は見られなかった。
【００５６】
約４年経過後に、温水供給流量が１２ｍ３／ｈｒに低下したので、３回目のフラッシングを実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立杭内の水位差を＋２．６ｍ程度動揺させる操作を複数回行ったが、フラッシング後の温水流量は１１ｍ３／ｈｒであり、改善効果は見られなかった。
【００５７】
約４年経過後に、温水供給流量が７ｍ３／ｈｒに低下したので、４回目のフラッシングを実施した。このフラッシングでは、常時における供給管と戻り管の立杭内の水位差を＋１．５ｍ程度動揺させる操作を複数回行ったが、フラッシング後の温水流量は１０ｍ３／ｈｒであり、改善効果は見られなかった。
【００５８】
上記の結果より、温水の減少時流量が多い場合は、フラッシング（１回目）を行うことにより流量改善効果が発現するが効果の持続性はなく、また、温水の減少時流量が少ない場合は、フラッシング（２回目〜４回目）を行っただけでは流量改善効果が発現しないことがわかる。
【００５９】
（実施例６）
枯草菌を投入したＬＮＧ地下式貯槽について、温水流量を維持すべく枯草菌を継続的に補給した。補給の頻度は定期的に行い、補給間隔は１ヶ月から１年の間で設定した。補給にかかるコストが比較的安価であることから、温水流量が低下していたＬＮＧ地下式貯槽（実施例１、２）については３ヶ月から６ヶ月の補給間隔とした。
【００６０】
なお、枯草菌投入前から温水流量が比較的多く、設計流量に近かったＬＮＧ地下式貯槽（実施例３、４）についても枯草菌を継続的に補給した。前述の通り、補給にかかるコストが比較的安価であることから、予防保全のためにこれらの投入を継続した。
【００６１】
（試験例）
次に、温水流量の低下と、侵入水に含まれている塩分との関係を調べるために、構造形式が同一で近接している実施例１（地下式貯槽Ａ）と実施例２（地下式貯槽Ｂ）における、余剰水の成分を分析したミネラル成分分析結果を、表２に示した。
【００６２】
【表２】
【００６３】
表２の結果から、温水供給流量の低下が大きかった地下式貯槽Ｂでは、温水供給流量の低下が比較的少なかった地下式貯槽Ａに比べて、余剰水に含まれる無機イオンが多いことがわかる。上述の内容及び表２の結果から、海水などに由来する無機イオンが多く含まれている余剰水が浸入しやすい底部ヒーターである場合には、温水供給流量が低下する現象が生じ易いことがわかる。また、表１の結果からヌメリが原因で生じた温水供給流量の低下は、枯草菌の投入によって改善可能であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の底部ヒーター設備の温水流量改善方法は、低環境負荷で周辺地盤に悪影響を及ぼす恐れが無く、新たな設備付加も不要であることから、ＬＮＧ地下式貯槽の底部ヒーター設備の温水流量改善方法として、実用的な価値が大きい。また、ＬＮＧ地下式貯槽以外でも、底部ヒーター設備の温水流量改善方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 低温地下式貯槽（ＬＮＧ地下タンク）
２ 底版コンクリート
３ 側壁コンクリート
４ 底部ヒーター
４ａ 砕石層
４ｂ 散水管
４ｃ 集水ピット
５ ブラインヒーター
６ 供給管
７ 集水管
８ 揚水ポンプ
９ 戻り管
１０ 熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、温水の循環により生じた砕石層内の詰まりによって温水流量が設計流量よりも低下した場合に、枯草菌を温水に投入し、引き続き温水の循環を実施することで、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を改善させることを特徴とする底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項２】
温水流量が設計流量よりも低下し、かつ、底版の温度のバラツキが所定値以上に増加した場合に、枯草菌を温水に投入することを特徴とする請求項１に記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項３】
底版の温度のバラツキは、底版の中心より略同一半径位置における温度のバラツキであることを特徴とする請求項２に記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項４】
温水流量が必要流量以下に低下した場合に、底版と側壁間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で、温水の温度を上げることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項５】
枯草菌を投入した後に、供給管と戻り管の水頭差を複数回変化させることで、砕石層内の詰まりの除去を促進することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項６】
低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、請求項１〜５いずれかに記載の方法で温水流量を改善させた後、温水流量を維持すべく枯草菌を補給することを特徴とする底部ヒーター設備の保守方法。
【請求項１】
低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、温水の循環により生じた砕石層内の詰まりによって温水流量が設計流量よりも低下した場合に、枯草菌を温水に投入し、引き続き温水の循環を実施することで、砕石層内の詰まりを除去し温水流量を改善させることを特徴とする底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項２】
温水流量が設計流量よりも低下し、かつ、底版の温度のバラツキが所定値以上に増加した場合に、枯草菌を温水に投入することを特徴とする請求項１に記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項３】
底版の温度のバラツキは、底版の中心より略同一半径位置における温度のバラツキであることを特徴とする請求項２に記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項４】
温水流量が必要流量以下に低下した場合に、底版と側壁間の目地部の凍結止水を確保できる範囲で、温水の温度を上げることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項５】
枯草菌を投入した後に、供給管と戻り管の水頭差を複数回変化させることで、砕石層内の詰まりの除去を促進することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の底部ヒーター設備の温水流量改善方法。
【請求項６】
低温地下式貯槽の底版の下面に設けられた砕石層に、砕石層の周縁から中心に向かって温水を通水する底部ヒーター設備において、請求項１〜５いずれかに記載の方法で温水流量を改善させた後、温水流量を維持すべく枯草菌を補給することを特徴とする底部ヒーター設備の保守方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３６９５１（Ｐ２０１１−２３６９５１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７８４９（Ｐ２０１０−１０７８４９）
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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