專利名稱：海水處理方法及海水處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海水處理方法及海水處理裝置，更詳細地說涉及用于將通過海水脫硫等產(chǎn)生的硫吸收溶液的pH調整至可以排放至海水的水平的海水處理方法及海水處理裝置。
背景技術：
環(huán)境保護問題正受到密切關注，清潔能源的開發(fā)在不斷發(fā)展。然而，另一方面，因技術或經(jīng)濟的原因，以往進行的采用化石燃料發(fā)電等，訖今仍有多數(shù)在發(fā)揮作用。
當煤炭等化石燃料燃燒時，由于必需從排氣等中除去硫成分，故必須有脫硫裝置。脫硫裝置有各種各樣，由于大型電廠等必須用大量冷卻水，故多數(shù)在面向海的場所建設，或從把脫硫處理的運行成本降低等觀點考慮，用海水進行脫硫的海水脫硫近幾年來引起矚目。
以將化石燃料燃燒產(chǎn)生的排氣脫硫為例，對海水脫硫進行概述。在化石燃料燃燒產(chǎn)生的排氣中，含有SO2等形態(tài)的硫成分。在海水脫硫中，在硫成分吸收塔(脫硫裝置)中，使排氣與海水進行氣液接觸，排氣中SO2被吸收在海水中，處理后的氣體排放至大氣中。人們認為通過海水與排氣接觸，產(chǎn)生下列(a)～(d)的反應(a)(b)(c)(d)如上所述，通過海水與排氣的氣液接觸產(chǎn)生H+，由于其溶入海水中，海水與排氣進行氣液接觸后的海水在SO4濃度上升的同時，由于與H+溶入而使pH降低。根據(jù)操作條件等，吸收大量的硫成分與CO2成分而產(chǎn)生的硫成分吸收溶液的pH為3左右。還有，在本說明書中，所謂硫成分吸收溶液，意指吸收硫成分的海水的溶液。
如上所述，從硫成分吸收塔排出的海水，可以排入海洋或再利用，但在排入海洋前，為了降低對環(huán)境的影響，至少必需使pH上升至接近海水。因此，當含高濃度硫成分的海水與普通的海水混合時，與空氣進行氣液接觸，產(chǎn)生下列(e)、(f)等反應，在進行使pH上升處理后排入海洋(e)(f)如上所述，由于海水脫硫操作方法簡單而引人矚目。關于海洋脫硫，例如，專利文獻1等中已有記載。
專利文獻1特開2001-12352號公報發(fā)明內容對于通過排氣處理等生成的硫成分吸收溶液，在此之前是將pH上升至6.5。而一般的海水pH值為8.0～8.3，堿度為110mg/L(以CaCO3計)左右。進一步減少對環(huán)境的影響的要求近年來有顯著增強的傾向，要求在排入海洋時進一步提高pH。
為了混合海水提高pH，有人認為將向需要調整pH的被處理溶液中混合的海水量增大。然而，將從工業(yè)規(guī)模的海水脫硫裝置(吸收塔)排出的溶液量簡單地與海水混合，使pH從6.5進一步上升，則需要更加巨大量的海水，進行pH調整的設備的規(guī)模必須顯著增大，或設備的起始成本上升。
在與海水混合的同時，還可以進行曝氣，但pH提高至7或7以上的實際效果還沒有報道。另外，當對吸收了硫成分的海水直接進行曝氣時，從溶液放出的有害SO2量更為增加，放出人體感覺到強烈不愉快感的臭味。
即，作為通過海水脫硫生成的含高濃度硫成分的硫吸收溶液的處理，要求不使設備的大小、設備的起始成本及處理的運行成本無謂上升，克服希望的嚴格的pH水平，并抑制臭味的發(fā)生。在上述狀況下，本發(fā)明以提供一種工業(yè)上實用的、對環(huán)境更為優(yōu)異的海水處理方法為課題。
本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述課題，得到如下構思將曝氣中的各個噴嘴流量與曝氣總流量設定為規(guī)定的條件，并把pH的調節(jié)分兩段進行是有效的，從而完成本發(fā)明。即，本發(fā)明為了解決上述課題，采用下列構成。
第1發(fā)明涉及海水處理方法，在滿足下式(I)、(II)及(III)的噴嘴流量及曝氣總流量的條件下，對通過海水脫硫生成的硫成分吸收溶液實施曝氣
y≥0.526+0.0114x (I)5≤x≤35 (II)y≤1.32 (III)(式(I)、(II)及(III)中，y表示曝氣總流量(Nm3/t-海水)，x表示噴嘴流量(Nm3/h/m))。
第2發(fā)明涉及海水處理方法，其中包括在通過海水脫硫生成的硫成分吸收溶液中混合海水，調節(jié)pH至大于5.5且不足6.5的第1工序；以及對采用第1工序調節(jié)的液體實施曝氣，使pH進一步上升的第2工序。
第3發(fā)明涉及海水處理方法，在上述第2發(fā)明的第2工序中，使第1工序調節(jié)的液體pH上升至7.0或7.0以上。
第4發(fā)明涉及海水處理方法，在上述第2工序中，在滿足上式(I)、(II)及(III)的噴嘴流量及曝氣總流量的條件下，對通過海水脫硫生成的硫成分吸收溶液實施曝氣。
第4發(fā)明的特征在于，用2個階段進行pH調節(jié)，以及將作為第2段的曝氣操作條件的噴嘴流量及曝氣總流量調節(jié)至規(guī)定的范圍。
第5發(fā)明涉及海水處理裝置，其中具有在通過海水脫硫生成的硫成分吸收溶液中混合海水，使pH上升至至少超過5.5的海水混合裝置；以及在上述海水混合裝置下游設置的，對用上述海水混合裝置調節(jié)的液體實施曝氣，再使pH上升的曝氣裝置。
第6發(fā)明涉及海水處理裝置，其中，上述曝氣裝置具有噴出空氣的多個噴嘴的空氣供給裝置，上述空氣供給裝置具有可以在噴嘴流量為5～35Nm3/h/m并且曝氣總流量為0.58～1.32Nm3/t-海水條件下噴出空氣的空氣供給裝置。
第5及第6發(fā)明提供一種用于實施上述本發(fā)明的海水處理方法的合適的裝置。
按照本發(fā)明提供一種工業(yè)上實用的，對環(huán)境更優(yōu)異的海水處理方法及海水處理裝置。
更具體地說，本發(fā)明可把海水脫硫生成的硫吸收溶液的pH調節(jié)至可排入海洋的期望水平。另外，按照本發(fā)明，在調整由海水脫硫生成的硫吸收溶液的pH時，可以抑制由于SO2等的生成而產(chǎn)生的臭味。另外，按照本發(fā)明，作為工業(yè)機械設備，在實用的規(guī)模的范疇內，可以調整由海水脫硫生成的硫成分吸收溶液的pH。

圖1是曝氣裝置圖。
圖2是噴嘴流量與曝氣總流量的關系圖。
圖3是具有海水混合裝置及曝氣裝置的本發(fā)明實施方案圖。
圖4是溶液的pH與氣體中平衡SO2的關系圖。
圖5是本發(fā)明一實施例圖。
符號說明10曝氣裝置11空氣供給裝置12噴嘴20海水混合裝置30脫硫裝置(FGD)50海水60排氣(脫硫前)61排氣(脫硫后)70被處理溶液71FGD出口海水(硫成分吸收溶液)80空氣81起泡空氣實施方案下面對本發(fā)明的實施方案及實施例進行說明。還有，本發(fā)明不受下列實施方案及實施例的限定。在下列實施方案及實施例中的構成要素中，包括本領域技術人員容易想到的或實質上相同的構成要素。
本發(fā)明的第1實施方案通過圖1及2進行說明。
第1實施方案中，把被處理溶液70送入曝氣裝置10，在規(guī)定的條件下進行曝氣后，放入海洋。曝氣裝置10具有空氣供給裝置11。在空氣供給裝置11上設置多個噴嘴12，使細微的起泡空氣81與被處理溶液70接觸，使被處理溶液70曝氣。作為被處理溶液70的典型例子，可以舉出通過海水脫硫吸收了硫成分的海水。
在第1實施方案中，將從各個噴嘴12供給的空氣流量，即噴嘴流量；以及從空氣供給裝置11供給的空氣總流量，即曝氣總流量設定為規(guī)定的條件。噴嘴流量與曝氣總流量的設定滿足下式(I)、(II)及(III)的條件。
y≥0.526+0.0114x…(I)5≤x≤35…(II)y≤1.32 …(III)(式(I)、(II)及(III)中，y為曝氣總流量(Nm3/t-海水)、x為噴嘴流量(Nm3/h/m)。
Nm3為標準立方米。曝氣總流量用向1噸被處理溶液70供給的空氣80的總量換算成0℃、1大氣壓狀態(tài)下的容量表示。另外，噴嘴流量用Nm3/h/m表示，并且將每1m長度的各噴嘴12每1小時供給的起泡空氣81的容量換算成0℃、1大氣壓狀態(tài)下的容量來表示。
圖2示出將式(I)、(II)及(III)條件作圖得到的圖。斜線部表示全部滿足式(I)～(III)的區(qū)域。按照全部滿足式(I)～(III)的條件進行曝氣，pH可有效地上升至充分高的水平。另外，由于可有效地使pH上升，因此可以抑制設備大型化。
曝氣裝置10具有進行滿足上式(I)～(III)條件的曝氣的性能。具體的是，曝氣裝置10具有可以在噴嘴流量5～35Nm3/h/m并且曝氣總流量為0.58～1.32Nm3/t-海水的條件下噴出空氣的空氣供給裝置。為滿足用上式(I)～(III)表示主要條件進行曝氣，相對于被處理溶液70的容量，可以按照各個噴嘴12的空氣供給性能，對進行曝氣處理的區(qū)域內配置的噴嘴數(shù)、噴嘴配置間隔進行適當調整。
曝氣裝置10的形態(tài)，只要可以將被處理溶液70以滿足上述條件的方式進行曝氣即可，沒有特別的限定。例如，也可以在被處理溶液70的放流管路底面部設置具有空氣供給裝置的區(qū)域，處理流通的被處理溶液70。另外，作為另一方案，也可以把被處理溶液70暫時貯留在槽內，然后進行曝氣，pH調整后再向下游排放。

本發(fā)明的第2實施方案通過圖3及圖4共同進行說明。與第1實施方案同一的構成使用相同的符號，其說明省略。
第2實施方案，其特征在于，pH的調整分2段進行。由于SO2的氣體平衡水平是根據(jù)pH的水平而變動的，因此，混合海水，使pH上升到即使進行曝氣也不易向大氣中排入SO2的pH后，再實施作為第2工序的曝氣。因此，通過進行2個階段pH調節(jié)，可以抑制SO2的產(chǎn)生，同時，使被處理溶液70(硫成分吸收溶液)的pH上升。
在第2實施方案中，在曝氣裝置10的上游部，配置海水混合裝置20。海水混合裝置20是混合被處理溶液70與海水50的裝置。海水混合裝置20只要具備供給足以將被處理溶液70的pH上升到超過5.5的水平的量的海水50的裝置以及混合被處理溶液70與海水50的場所即可。作為一個具體例，可以舉出，通過從海洋抽取海水50的泵(未圖示)等，向輸送被處理溶液70的放水管路或貯存被處理溶液70的槽等供給海水并加以混合的裝置。另外，海水混合裝置20可以是例如，通過未圖示的泵，吸取海水50至被處理溶液70的放流管路并放出，在放流管路內進行混合的方案，也可以是被處理溶液70暫時貯留在槽內，然后，與海水50混合，調節(jié)pH后排放至下游的方案。
在海水混合裝置20中可進行第1次pH調節(jié)。在第1次pH調節(jié)中，希望將pH調整為大于5.5。通過把溶液的pH調至大于5.5，可以抑制通過曝氣產(chǎn)生的臭味。圖4示出溶液的pH與氣體中平衡SO2的關系。圖4的縱軸為氣體中平衡SO2，表示溶液中溶解的SO2量與氣體中的SO2量達到平衡的濃度(ppm)。一般人感覺到不愉快感的氣相中SO2濃度下限為0.3ppm。即，當SO2濃度大于0.3ppm時，人容易感覺到不輸快的臭味。從圖4可知，氣體中SO2在0.3ppm達到平衡的溶液的pH為5.5時。
因此，在第1次pH調整工序中，pH調整為大于5.5，可以改性為即使實施曝氣，也不易產(chǎn)生臭味的溶液。為將被處理溶液70調整為pH大于5.5所需要的海水量，可以容易地根據(jù)被處理溶液的容量決定。
另一方面，作為被處理溶液70，作為其典型例的海水脫硫后的排水，多數(shù)pH下降到3左右。如果要將由于海水脫硫而pH下降至3左右的海水的pH通過簡單地與通常的海水混合使pH上升至6.5或6.5以上，必須采用在工業(yè)上不現(xiàn)實的規(guī)模的海水混合設備。即，在第1次pH調整工序中，通過pH的調整達到6.5或6.5以下，可使海水混合裝置20小型化。
在海水處理裝置20中，進行第1次pH調整工序后，通過曝氣供給裝置10進行第2pH調整工序。如上所述，因為pH調整至大于5.5的溶液，因此即使實施曝氣，也可以抑制臭味的發(fā)生。
作為第2pH調整工序的一優(yōu)選方案，可以舉出上述第1實施方案中說明的曝氣裝置10及pH調整方法。通過第2pH調整，優(yōu)選的是調整達到pH6.5或6.5以上、更優(yōu)選pH7.0或7.0以上后，排至海洋。通過調整至這種pH，可更加緩和對環(huán)境的影響。
如上所述，通過將pH的調整分2段進行，在抑制臭味發(fā)生的同時，可以將因海水脫硫產(chǎn)生的硫成分吸收溶液的pH上升達到十分高的水平，另外，設備也可采用工業(yè)上實用的大小來實施。
上述第1實施方案及第2實施方案，可以采用下列變形例。
作為一個變形例，例如，可在放流管路等中進行連續(xù)的一系列處理。例如，當在放流路等中對連續(xù)流動的溶液進行處理時，在放流管路上設置與海水混合的區(qū)域及進行曝氣的曝氣區(qū)域，在從放水口排向海洋之前，完成pH調整等。
另外，作為其它變形例，設置進行各種處理的槽，用間歇式進行調整也可。
實施例邊參照圖5邊對本發(fā)明的實施例進行說明。本實施例中舉出如下例子，采用上述第2實施方案說明的裝置及方法，將從脫硫裝置(FGD)30排出的硫成分吸收溶液進行調整，排入海洋。與第2實施方案同樣的構成，用同樣的符號，其說明省略。
為進行海水脫硫及海水處理，用泵從海洋抽取海水50，抽取的海水的pH為8.3，海水以114,000t/h的速度被抽取。
把海水50供給脫硫裝置(FGD)30，使海水與含有由于煤炭等的燃燒生成的硫成分的排氣60進行氣液接觸。排氣以1,650,000Nm3/h供給，脫硫后的排氣61以1,600,000Nm3/h生成。吸收了硫成分的海水(硫成分吸收溶液)，在FGD30出口的pH為3，以21,000t/h的速度排出。
把硫成分吸收溶液供給海水混合裝置20，從海洋抽取的海水50與硫分吸收溶液混合。充分混合時的pH為6.1。
把調整至pH6.1的溶液送入曝氣裝置10。在曝氣裝置10中，通過空氣供給裝置10，供給泡狀空氣，使溶液曝氣。曝氣條件設定為噴嘴流量為13Nm3/h/m、曝氣總流量為0.79Nm3/t-海水。每1小時的空氣80供給量為90,000Nm3/h。曝氣終止后的pH為7.2。曝氣終止后的溶液，作為海水回歸海洋。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明可用于海水pH調整，特別是適于調整大量的海水。作為具體的用途例，可用于調整海水脫硫中使用的海水以使之可以排入海洋。
權利要求
1.一種海水處理方法，其是在滿足下式(I)、(II)及(III)的噴嘴流量及曝氣總流量的條件下，對海水脫硫產(chǎn)生的硫成分吸收溶液實施曝氣的海水處理方法y≥0.526+0.0114x …(I)5≤x≤35 …(II)y≤1.32 …(III)(式(I)、(II)及(III)中，y表示曝氣總流量(Nm3/t-海水)、x表示噴嘴流量(Nm3/h/m))。
2.一種海水處理方法，其中包括把海水脫硫產(chǎn)生的硫成分吸收溶液與海水進行混合，調整pH大于5.5且不足6.5的第1工序；和對第1工序調整的液體實施曝氣，使pH再度上升的第2工序。
3.按照權利要求2中所述的海水處理方法，在上述第2工序中，使第1工程調整的液體的pH上升至7.0或7.0以上。
4.按照權利要求2或3中所述的海水處理方法，在上述第2工序中，在滿足下式(I)、(II)及(III)的噴嘴流量及曝氣總流量的條件下，對海水脫硫生成的硫成分吸收溶液實施曝氣y≥0.526+0.0114x …(I)5≤x≤35 …(II)y≤1.32 …(III)(式(I)、(II)及(III)中，y表示曝氣總流量、x表示噴嘴流量)。
5.一種海水處理裝置，該裝置包括將海水脫硫生成的硫成分吸收溶液與海水混合，使pH上升到至少超過5.5的海水混合裝置；以及，設置在上述海水混合裝置下游的把通過上述海水混合裝置調整的液體實施曝氣，使pH進一步上升的曝氣裝置。
6.按照權利要求5中所述的海水處理裝置，其中上述曝氣裝置具備具有噴出空氣的多個噴嘴的空氣供給裝置，上述空氣供給裝置具備可以在噴嘴流量為5～35Nm3/h/m、并且曝氣總流量為0.58～1.32Nm3/t-海水的條件下噴出空氣的空氣供給裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工業(yè)上實用的，對環(huán)境優(yōu)良的海水處理方法。海水脫硫生成的硫成分吸收溶液(被處理溶液70)與海水50在海水混合裝置20中進行混合，通過調整pH大于5.5～6.5的第1工序；對第1工序調整的液體實施曝氣，使pH再度上升的第2工序處理海水。在第2工序中，通過空氣供給裝置11，在滿足式(I)y≥0.526+0.0114x、(II)5≤x≤35及(III)y≤1.32(式(I)、(II)及(III)中，y為曝氣總流量、x為噴嘴流量)的噴嘴流量及曝氣總流量的條件下，對海水脫硫生成的硫成分吸收溶液實施曝氣。
文檔編號B01D19/00GK1839101SQ200580000770
公開日2006年9月27日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權日2004年8月20日
發(fā)明者土山佳彥, 古川誠治, 園田圭介, 永尾章造, 高原五男 申請人:三菱重工業(yè)株式會社