JP2014000563A - アンモニア処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】ボイラ排水の変動が大きい場合においても、適切に排水中のアンモニアの電気分解処理を行う。
【解決手段】熱回収をするボイラ設備３と、ボイラ設備内の給水系統にアンモニアを注入するアンモニア注入手段３４と、給水系統又はボイラ設備からのブロー水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段４７，４８，４９と、ブロー水の水量を測定する流量測定手段５３と、ブロー水を受け入れる受入槽３６と、受入槽に塩化物イオン源として塩化ナトリウム水溶液を導入する塩化物イオン供給手段４２と、ブロー水と塩化ナトリウム水溶液とからなる処理水を電気分解する電解槽３９と、電気分解の際の電流、及び処理時間を制御する制御装置４１と、を有し、制御装置は、アンモニア濃度及びブロー水の水量に基づいて必要塩素量を算出し、電気分解の際の電流量を制御するアンモニア処理システム１。
【選択図】図１
【解決手段】熱回収をするボイラ設備３と、ボイラ設備内の給水系統にアンモニアを注入するアンモニア注入手段３４と、給水系統又はボイラ設備からのブロー水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段４７，４８，４９と、ブロー水の水量を測定する流量測定手段５３と、ブロー水を受け入れる受入槽３６と、受入槽に塩化物イオン源として塩化ナトリウム水溶液を導入する塩化物イオン供給手段４２と、ブロー水と塩化ナトリウム水溶液とからなる処理水を電気分解する電解槽３９と、電気分解の際の電流、及び処理時間を制御する制御装置４１と、を有し、制御装置は、アンモニア濃度及びブロー水の水量に基づいて必要塩素量を算出し、電気分解の際の電流量を制御するアンモニア処理システム１。
【選択図】図１
Description
本発明は、アンモニア処理システムに係り、特にボイラ設備からの排水であるブロー水に含まれるアンモニアを電気分解処理するアンモニア処理システムに関する。
例えば火力発電プラントにおいて、腐食の要因となる酸素を除去するために使用されているヒドラジンは、「変位原性が認められた化学物質」と評価されていることから、近年はより安全な脱酸素剤や、脱酸素剤不使用の水処理の採用が進行している。
ヒドラジンを用いない脱酸素剤としては、水素イオン指数（ｐＨ）の値を大きくした（例えばｐＨ７〜ｐＨ９）アンモニアが知られているが、脱酸素剤としてアンモニアを用いることにより今後プラントからの排水のアンモニア濃度が高くなることが想定されている（例えば非特許文献１参照）。一方、排水規制により窒素の低減も求められており、早急な対応が望まれている。
ヒドラジンを用いない脱酸素剤としては、水素イオン指数（ｐＨ）の値を大きくした（例えばｐＨ７〜ｐＨ９）アンモニアが知られているが、脱酸素剤としてアンモニアを用いることにより今後プラントからの排水のアンモニア濃度が高くなることが想定されている（例えば非特許文献１参照）。一方、排水規制により窒素の低減も求められており、早急な対応が望まれている。
特許文献１には、発電プラントから排出される排水を電気分解することによりアンモニアを分解するアンモニア処理システムであって、残留塩素濃度から電気分解の終了点を決定するシステムが記載されている。
また、次亜塩素酸ナトリウムなどの薬品を用い、塩素処理によってアンモニアを分解するアンモニア処理システムも知られている。
また、次亜塩素酸ナトリウムなどの薬品を用い、塩素処理によってアンモニアを分解するアンモニア処理システムも知られている。
"火力プラント水処理における脱ヒドラジンへの取組み"、[online]、三菱重工技報 Vol.46 No.2 (2009)、[平成24年3月30日検索]、インターネット<URL: http://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/462/462055.pdf>
しかしながら、例えばボイラ設備からの排水を処理する場合、排水の水量やアンモニア濃度の変動が大きく、例えばブロー水の水量が多い起動時においては、電解処理が間に合わないという問題があった。
また、次亜塩素酸ナトリウムなどの薬品によるアンモニア分解の場合、強アルカリの酸化剤である次亜塩素酸ナトリウムタンク等を設置するスペースが必要となり、既存の設備の中に組み入れることが難しかった。
また、次亜塩素酸ナトリウムなどの薬品によるアンモニア分解の場合、強アルカリの酸化剤である次亜塩素酸ナトリウムタンク等を設置するスペースが必要となり、既存の設備の中に組み入れることが難しかった。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ボイラ設備に設けられるアンモニア処理システムであって、ボイラ排水の変動が大きい場合においても、適切にアンモニアの電気分解処理を行うことができるアンモニア処理システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明のアンモニア処理システムは、熱回収をするボイラ設備と、前記ボイラ設備内の給水系統にアンモニアを注入するアンモニア注入手段と、前記給水系統又は前記ボイラ設備からのブロー水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、前記ブロー水の水量を測定する流量測定手段と、前記ブロー水を受け入れる受入槽と、前記受入槽に塩化物イオン源として塩化ナトリウム水溶液を導入する塩化物イオン供給手段と、前記ブロー水と前記塩化ナトリウム水溶液とからなる処理水を電気分解する電解槽と、前記電気分解の際の電流、及び処理時間を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記アンモニア濃度及び前記ブロー水の水量に基づいて必要塩素量を算出し、電気分解の際の電流量を制御することを特徴とする。
本発明のアンモニア処理システムは、熱回収をするボイラ設備と、前記ボイラ設備内の給水系統にアンモニアを注入するアンモニア注入手段と、前記給水系統又は前記ボイラ設備からのブロー水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、前記ブロー水の水量を測定する流量測定手段と、前記ブロー水を受け入れる受入槽と、前記受入槽に塩化物イオン源として塩化ナトリウム水溶液を導入する塩化物イオン供給手段と、前記ブロー水と前記塩化ナトリウム水溶液とからなる処理水を電気分解する電解槽と、前記電気分解の際の電流、及び処理時間を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記アンモニア濃度及び前記ブロー水の水量に基づいて必要塩素量を算出し、電気分解の際の電流量を制御することを特徴とする。
上記構成によれば、ボイラ設備の給水系統又はブロー水のアンモニア濃度及びブロー水の水量に基づいて電気分解が制御されるため、ボイラ排水の変動が大きい場合においてもアンモニア濃度の排水基準を満足することができる。
上記アンモニア処理システムにおいて、前記処理水の残留塩素濃度を電気分解中に測定する残留塩素測定手段を有し、前記制御装置は、前記残留塩素濃度によって電気分解の終了点を決定することが好ましい。
上記構成によれば、残留塩素濃度を電気分解の終了の指標とすることによって、排出されるアンモニア濃度の排水基準をより正確に制御することができる。
上記アンモニア処理システムにおいて、前記処理水の塩化物イオン濃度を測定する塩化物イオン濃度測定手段を有し、前記制御装置は、前記塩化物イオン濃度が所定濃度以上となるように、前記塩化ナトリウム水溶液の導入量を制御することが好ましい。
上記構成によれば、電気分解に必要な塩化物イオンを安定して確保することができる。
上記構成によれば、電気分解に必要な塩化物イオンを安定して確保することができる。
上記アンモニア処理システムにおいて、前記受入槽と電解槽との間に処理水の少なくとも一部に含まれるアンモニアを濃縮する濃縮装置を設けることが好ましい。
上記構成によれば、電解槽に導入されるアンモニアが濃縮装置によって濃縮されることによって、必要とされる塩素が低減されるため、原料となる塩化物イオンの供給量を低減することができる。
また、本発明のアンモニア処理システムは、熱回収をするボイラ設備と、前記ボイラ設備内の給水系統にアンモニアを注入するアンモニア注入手段と、前記給水系統又は前記ボイラ設備からのブロー水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、前記ブロー水の水量を測定する流量測定手段と、塩化物イオン源として塩化ナトリウム水溶液を導入する塩化物イオン供給手段を備え、前記前記塩化ナトリウム水溶液を電気分解する電解槽と、前記ブロー水を受け入れるとともに、前記電解槽からの処理水を受け入れる混合槽と、前記電気分解の際の電流、及び処理時間を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記アンモニア濃度及び前記ブロー水の水量に基づいて必要塩素量を算出し、電気分解の際の電流量を制御することを特徴とする。
上記構成によれば、ボイラ設備の給水系統又はブロー水のアンモニア濃度及びブロー水の水量に基づいて電気分解が制御されるため、ボイラ排水の変動が大きい場合においてもアンモニア濃度の排水基準を満足することができる。
また、塩化物イオン濃度が高い状態で塩化ナトリウム水溶液が電解槽に導入されるため、電流密度を増大させることができる。
また、塩化物イオン濃度が高い状態で塩化ナトリウム水溶液が電解槽に導入されるため、電流密度を増大させることができる。
上記アンモニア処理システムにおいて、前記処理水の残留塩素濃度を電気分解中に測定する残留塩素測定手段を有し、前記制御装置は、前記残留塩素濃度によって電気分解の終了点を決定することが好ましい。
上記アンモニア処理システムにおいて、前記処理水の塩化物イオン濃度を測定する塩化物イオン濃度測定手段を有し、前記制御装置は、前記塩化物イオン濃度が所定濃度以上となるように、前記塩化ナトリウム水溶液の導入量を制御することが好ましい。
上記アンモニア処理システムにおいて、前記混合槽の下流側に設けられた脱塩装置と、前記脱塩装置によって濃縮された濃縮水の一部を電解槽に塩化物イオン源として供給する濃縮水再利用配管と、を備えることが好ましい。
上記構成によれば、電解槽に供給する塩化物イオンを脱塩装置から回収して供給する構成としたことによって、塩化物イオンの供給コストを低減することができる。
本発明によれば、ボイラ設備の給水系統又はブロー水のアンモニア濃度及びブロー水の水量に基づいて電気分解が制御されるため、ボイラ排水の変動が大きい場合においてもアンモニア濃度の排水基準を満足することができる。
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１は、排熱回収ボイラ３を備えたコンバインドサイクル発電プラント２に設けられたものである。コンバインドサイクル発電プラント２は、ガスタービン４と、ガスタービン４からの排気ガスが送られる排熱回収ボイラ３と、蒸気タービン５と、ガスタービン４と蒸気タービン５の回転駆動力により駆動されて発電する発電機（図示せず）と、排熱回収ボイラ３から排出されるブロー水の処理を行うアンモニア処理システム１と、を有している。
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１は、排熱回収ボイラ３を備えたコンバインドサイクル発電プラント２に設けられたものである。コンバインドサイクル発電プラント２は、ガスタービン４と、ガスタービン４からの排気ガスが送られる排熱回収ボイラ３と、蒸気タービン５と、ガスタービン４と蒸気タービン５の回転駆動力により駆動されて発電する発電機（図示せず）と、排熱回収ボイラ３から排出されるブロー水の処理を行うアンモニア処理システム１と、を有している。
排熱回収ボイラ３には、高圧加熱ユニット６、中圧加熱ユニット７、及び低圧加熱ユニット８が備えられている。排熱回収ボイラ３内では高圧加熱ユニット６、中圧加熱ユニット７、及び低圧加熱ユニット８を介して蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービン５に送って蒸気タービン５で仕事をするようになっている。蒸気タービン５の排気は復水器９で凝縮されて復水され、復水ポンプ１０により排熱回収ボイラ３に導入される。復水器９で凝縮された復水は、給水ライン１１を介して排熱回収ボイラ３に送られる。
高圧加熱ユニット６は、高圧過熱器１３、高圧ドラム１４、高圧蒸発器１５、及び高圧節炭器１６を有している。高圧ドラム１４の水は排熱回収ボイラ３内に配された高圧蒸発器１５で過熱循環され、高圧ドラム１４内で高圧蒸気を発生する。高圧ドラム１４で発生した高圧蒸気は排熱回収ボイラ３内に配された高圧過熱器１３で過熱されて蒸気タービン５に導入される。
中圧加熱ユニット７は、中圧過熱器１７、中圧ドラム１８、中圧蒸発器１９及び中圧節炭器２０を有している。中圧ドラム１８の水は排熱回収ボイラ３内に配された中圧蒸発器１９で過熱循環され、中圧ドラム１８内で中圧蒸気を発生する。中圧ドラム１８で発生した中圧蒸気は中圧過熱器１７を通って再熱器２１に導入され、再熱器２１で再熱されて蒸気タービン５に導入される。中圧過熱器１７からの蒸気はガスタービン４の高温部（燃焼器や翼等）の冷却用としてガスタービン４側に導入される。
低圧加熱ユニット８は、低圧過熱器２３、低圧ドラム２４、低圧蒸発器２５、及び低圧節炭器２６を有している。低圧ドラム２４の水は排熱回収ボイラ３内に配された低圧蒸発器２５で過熱循環され、低圧ドラム２４内で低圧蒸気を発生する。低圧ドラム２４で発生した低圧蒸気は低圧過熱器２３を通って蒸気タービン５に導入される。
低圧ドラム２４には、復水器９からの復水２７が脱気器２８及び低圧節炭器２６を介して給水される。低圧節炭器２６の出口側には高圧ドラム１４及び中圧ドラム１８につながる給水ライン２９が設けられ、給水ライン２９からは、高圧給水ポンプ３０を介して高圧ドラム１４に給水が行われ、中圧給水ポンプ３１を介して中圧ドラム１８に給水が行われる。即ち、低圧ドラム２４及び中圧ドラム１８及び高圧ドラム１４に並行に給水が行われるようになっており、低圧ドラム２４が低圧側ユニットのドラムとされ、中圧ドラム１８及び高圧ドラム１４が高圧側ユニットのドラムとされている。
なお、給水ライン１１と給水ライン２９との間のラインには、低圧節炭器２６からの給水を循環する循環ポンプ３２が設けられている。
なお、給水ライン１１と給水ライン２９との間のラインには、低圧節炭器２６からの給水を循環する循環ポンプ３２が設けられている。
また、脱気器２８の入口側で復水２７の一部が復水器９に戻され、給水ライン１１から分岐して脱気器２８側に一部の水が戻されるようになっている。排熱回収ボイラ３内の各機器の配置は一例であり、節炭器や過熱器の台数や配置はガスタービン４の性能等により適宜変更されるものである。
給水系統である給水ライン１１にはｐＨ調整剤のアンモニアを注入するアンモニア注入手段３４が設けられている。アンモニア注入手段３４からはｐＨ調整用として給水に所定量のアンモニアが注入され、低圧ドラム２４内の給水のｐＨを９．０以上としていると共にアンモニア濃度を０．５ｐｐｍ以上となるようにしている。
一般に、給水のｐＨが９．０を下回ると流れによるエロージョン・コロージョン（腐食・浸食）の発生が懸念される。このため、低圧ドラム２４内の給水のｐＨを９．０以上としている。低圧ドラム２４内の給水の圧力は高圧ドラム１４及び中圧ドラム１８の給水の圧力よりも低く、アンモニアは蒸発しやすく圧力が低い程気相側に混合しやすい（液相に混合しにくい）ので、即ち、気相と液相との分配率の値が高いので、低圧ドラム２４内の給水のｐＨを９．０以上とすることで高圧ドラム１４及び中圧ドラム１８の給水のｐＨを９．０よりも高い値にすることができる。
また、復水器９の出口側の給水ライン１１上には、給水のアンモニア濃度を測定するための複数のアンモニア濃度測定装置４７，４８，４９が設置されている。具体的には、アンモニア濃度測定装置４７は、給水ライン１１上であって、復水ポンプ１０とアンモニア注入手段３４との間に設置されている。アンモニア濃度測定装置４８は、アンモニア注入手段３４と脱気器２８との間に設置されている。アンモニア濃度測定装置４９は、脱気器２８と低圧節炭器２６との間に設置されている。
給水ライン１１上であって、復水器９と復水ポンプ１０との間からは、ブローライン３５が分岐している。ブローライン３５は、排熱回収ボイラ３を含むコンバインドサイクル発電プラント２において発生するアンモニア含有廃水であるブロー水を排出するためのラインである。
また、ブローライン３５には、ブロー水の水量を測定する流量測定装置５３が設けられている。流量測定装置５３にて測定されたブロー水の水量は制御装置４１に送信されるようになっている。
アンモニア処理システム１はブローライン３５に接続されており、ブロー水が貯留されるとともに、海水が導入される受入槽３６と、電解処理装置３７と、制御装置４１から構成されている。
電解処理装置３７は、受入槽３６から流出するブロー水と海水からなる処理水が導入される循環調整槽３８と、循環調整槽３８からの調整液が導入される電解槽３９と、電解処理液を循環させるための循環ポンプ４０と、を備え、電解槽３９内にて処理された電解処理液を循環調整槽３８に循環させる構成となっている。
電解処理装置３７は、受入槽３６から流出するブロー水と海水からなる処理水が導入される循環調整槽３８と、循環調整槽３８からの調整液が導入される電解槽３９と、電解処理液を循環させるための循環ポンプ４０と、を備え、電解槽３９内にて処理された電解処理液を循環調整槽３８に循環させる構成となっている。
図２に示すように、受入槽３６には、塩化物イオン源として海水（塩化物イオン濃度：約１８，０００ｍｇ／リットル）を導入するための海水導入ライン４２（塩化物イオン供給手段）が接続されている。海水導入ライン４２には海水ポンプ４６が設けられており、この海水ポンプ４６は、制御装置４１によって制御可能とされている。
なお、海水導入ライン４２を介して導入される液体は、塩化物イオンを含む液体であればよく海水に限ることはない。例えば塩化ナトリウム水溶液を海水導入ライン４２から導入する構成としてもよい。このように、塩化ナトリウム水溶液を導入することによって、海水取水が困難な施設にも対応可能となる。
また、循環調整槽３８には、処理水のｐＨを測定するｐＨ測定装置４３と、処理水の温度を測定する温度測定装置５１と、処理水の塩化物イオン濃度を測定する塩化物イオン濃度測定装置４４と、が設けられている。
電解槽３９は、電解槽３９内の処理液中に浸漬された少なくとも一対の電極と、この電極に接続された直流電源装置４５と、を有し、これらの電極間に、直流電源装置４５により直流電圧を印加することにより槽内の処理液の電気分解を行う。
また、電解槽３９には、電解槽３９内の残留塩素の濃度を測定する残留塩素測定装置５２が設けられている。残留塩素測定装置５２は、制御装置４１と接続されている。
また、電解槽３９には、電解槽３９内の残留塩素の濃度を測定する残留塩素測定装置５２が設けられている。残留塩素測定装置５２は、制御装置４１と接続されている。
次に、本実施形態のアンモニア処理システム１の作用について説明する。
まず、受入槽３６にアンモニアを含有するブロー水が導入され、貯留されたブロー水に海水導入ライン４２を介して塩化ナトリウムを含有する海水が導入される。
まず、受入槽３６にアンモニアを含有するブロー水が導入され、貯留されたブロー水に海水導入ライン４２を介して塩化ナトリウムを含有する海水が導入される。
次いで、ブロー水と海水とからなり、塩化物イオンを含む処理水は、電解処理装置３７に所定速度で供給される。
ここで、処理水は、電解処理装置３７の循環調整槽３８に供給され、次いで、電解槽３９に供給される。電解槽３９では、電解槽３９内の電極間に所定電圧を印加され、所定の電流密度となるように電流が供給されて、陽極では、数式（１）の電極反応により塩素（Ｃｌ２）が発生する。
Ｃｌ− → Ｃｌ２＋２ｅ− ・・・ （１）
ここで、処理水は、電解処理装置３７の循環調整槽３８に供給され、次いで、電解槽３９に供給される。電解槽３９では、電解槽３９内の電極間に所定電圧を印加され、所定の電流密度となるように電流が供給されて、陽極では、数式（１）の電極反応により塩素（Ｃｌ２）が発生する。
Ｃｌ− → Ｃｌ２＋２ｅ− ・・・ （１）
さらに、槽内の処理液中に発生したＣｌ２は、数式（２）の溶液反応により次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を生成する。
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ → ＨＣｌＯ＋Ｈ＋＋Ｃｌ− ・・・ （２）
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ → ＨＣｌＯ＋Ｈ＋＋Ｃｌ− ・・・ （２）
処理水中にアンモニアが存在すると、次亜塩素酸と溶液反応して、数式（３）、数式（４）により、クロロアミン（ＮＨ２Ｃｌ，ＮＨＣｌ２）を生じる。
ＮＨ３＋ＨＣｌＯ → ＮＨ２Ｃｌ＋Ｈ２Ｏ ・・・ （３）
ＮＨ２Ｃｌ＋ＨＣｌＯ → ＮＨＣｌ２＋Ｈ２Ｏ ・・・ （４）
ＮＨ３＋ＨＣｌＯ → ＮＨ２Ｃｌ＋Ｈ２Ｏ ・・・ （３）
ＮＨ２Ｃｌ＋ＨＣｌＯ → ＮＨＣｌ２＋Ｈ２Ｏ ・・・ （４）
さらに、上記数式（３）及び数式（４）にて生成したクロロアミンは、数式（５）の溶液反応によって窒素ガス（Ｎ２）まで分解される。
ＮＨ２Ｃｌ＋ＮＨＣｌ２ → Ｎ２＋３Ｈ＋＋３Ｃｌ− ・・・ （５）
ＮＨ２Ｃｌ＋ＮＨＣｌ２ → Ｎ２＋３Ｈ＋＋３Ｃｌ− ・・・ （５）
制御装置４１は、アンモニア濃度測定装置４７，４８，４９で測定されるアンモニア濃度、及び流量測定装置５３で測定されるブロー水の水量に基づいて直流電源装置４５を制御して電解処理装置３７の電流値、及び処理時間を制御する。即ち、制御装置４１は、ブロー水の水量及びアンモニア濃度に適応する次亜塩素酸濃度になるように電源装置の電流を制御することにより、アンモニア処理システム１でのアンモニア処理を高精度で行うことができる。
なお、アンモニア濃度測定装置は、一ヶ所に設置する構成としてもよく、その場合は、より復水器９に近いアンモニア濃度測定装置４７の設置場所が優先される。
なお、アンモニア濃度測定装置は、一ヶ所に設置する構成としてもよく、その場合は、より復水器９に近いアンモニア濃度測定装置４７の設置場所が優先される。
電解処理装置３７による電解処理の処理時間は、アンモニア濃度に加えて、残留塩素測定装置５２によって測定される残留塩素の濃度に基づいて制御装置４１によって制御され、処理が終了すると処理水は適宜まとめて放出される。
具体的には、制御装置４１は、残留塩素の濃度が設定値以上かどうか判断する。そして、事前に行うテストに基づきアンモニア濃度が所定値以下となったと判断できる残留塩素の濃度を設定し、その残留塩素の濃度の設定値に達した場合に電気分解を止める。処理水は、図示しない残留塩素処理器を介して放出される。
即ち、アンモニア濃度によって設定された電気分解の処理時間では、アンモニア濃度が適切に低下しなかった場合においても、アンモニア濃度が所定値以下となるまで処理時間が延長される。
具体的には、制御装置４１は、残留塩素の濃度が設定値以上かどうか判断する。そして、事前に行うテストに基づきアンモニア濃度が所定値以下となったと判断できる残留塩素の濃度を設定し、その残留塩素の濃度の設定値に達した場合に電気分解を止める。処理水は、図示しない残留塩素処理器を介して放出される。
即ち、アンモニア濃度によって設定された電気分解の処理時間では、アンモニア濃度が適切に低下しなかった場合においても、アンモニア濃度が所定値以下となるまで処理時間が延長される。
また、海水の量は、ｐＨ測定装置４３の測定値に応じて制御される。即ち、制御装置４１は、ｐＨ測定装置４３からの入力に基づき、循環調整槽３８内の処理水のｐＨがｐＨ７〜ｐＨ９となるように海水ポンプ４６を制御して海水の量を調整する。
同様に、海水の量は、温度測定装置５１の測定値に応じて制御される。即ち、制御装置４１は、処理水の温度が２０℃〜５０℃となるように、海水ポンプ４６を制御して、海水の量を調整する。
同様に、海水の量は、塩化物イオン濃度測定装置４４の測定値に基づいて制御される。即ち、制御装置４１は、処理水の塩化物イオン濃度が２，０００ｍｇ／リットル以上となるように海水ポンプ４６を制御して海水の量を調整する。
同様に、海水の量は、温度測定装置５１の測定値に応じて制御される。即ち、制御装置４１は、処理水の温度が２０℃〜５０℃となるように、海水ポンプ４６を制御して、海水の量を調整する。
同様に、海水の量は、塩化物イオン濃度測定装置４４の測定値に基づいて制御される。即ち、制御装置４１は、処理水の塩化物イオン濃度が２，０００ｍｇ／リットル以上となるように海水ポンプ４６を制御して海水の量を調整する。
上記実施形態によれば、排熱回収ボイラ３の給水系統又はブロー水のアンモニア濃度及びブロー水の水量に基づいて電気分解が制御される。これにより、ボイラ排水の変動が大きい場合においてもアンモニア濃度の排水基準を満足することができる。
また、残留塩素の濃度を電気分解の終了の指標とすることによって、排出されるアンモニア濃度をより正確に制御することができる。
また、処理水の塩化物イオン濃度が２，０００ｍｇ／リットル以上となるように海水の導入量が調整されているため、電気分解に必要な塩化物イオンを安定して確保することができる。
また、処理水の塩化物イオン濃度が２，０００ｍｇ／リットル以上となるように海水の導入量が調整されているため、電気分解に必要な塩化物イオンを安定して確保することができる。
また、電解処理装置３７内の処理水のｐＨが、ｐＨ７〜ｐＨ９となるように海水の導入量が調整されているため、塩素ガス、トリクロラミンの発生を抑制でき、アンモニアの分解を効率的に進めることができる。
また、処理水の温度が高温となると発生した塩素が揮発し易くなるが、処理水の温度が２０℃〜５０℃となるように海水の導入量が調整されているため、塩素の揮発によるアンモニア除去性能の低下を防止することができる。
さらに、次亜塩素酸ナトリウムタンク等を設置するスペースが必要ないため、既存の設備の中に組み入れることが容易となる。
さらに、次亜塩素酸ナトリウムタンク等を設置するスペースが必要ないため、既存の設備の中に組み入れることが容易となる。
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図３は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
以下、本発明の第二実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図３は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図３に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｂは、電解処理装置３７Ｂと、ブローライン３５に接続されており、ブロー水が貯留される受入槽３６と、受入槽３６から流出する処理水と電解処理装置３７Ｂからの処理水が導入される混合槽５５と、制御装置４１から構成されている。
受入槽３６には、塩化物イオン源として海水を導入するための海水導入ライン７０が接続されている。海水導入ライン７０には海水ポンプ７１が設けられており、この海水ポンプ７１は、制御装置４１によって制御可能とされている。さらに、受入槽３６には、ブロー水の温度を測定する温度測定装置７２が設けられている。
受入槽３６には、塩化物イオン源として海水を導入するための海水導入ライン７０が接続されている。海水導入ライン７０には海水ポンプ７１が設けられており、この海水ポンプ７１は、制御装置４１によって制御可能とされている。さらに、受入槽３６には、ブロー水の温度を測定する温度測定装置７２が設けられている。
電解処理装置３７Ｂは、海水が導入される循環調整槽３８Ｂと、循環調整槽３８Ｂからの調整液が導入される電解槽３９と、電解処理液を循環させるための循環ポンプ４０と、を備え、電解槽３９内にて処理された電解処理液を循環調整槽３８Ｂに循環させる構成となっている。
循環調整槽３８Ｂには、塩化物イオン源として海水を導入するための海水導入ライン４２Ｂが接続されている。海水導入ライン４２Ｂには海水ポンプ４６が設けられており、この海水ポンプ４６は、制御装置４１によって制御可能とされている。
また、循環調整槽３８Ｂには、処理水のｐＨを測定するｐＨ測定装置４３と、処理水の温度を測定する温度測定装置５１と、処理水の塩化物イオン濃度を測定する塩化物イオン濃度測定装置４４と、が設けられている。
次に、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｂの作用について説明する。
塩化ナトリウムを含有する海水は、電解処理装置３７Ｂの循環調整槽３８Ｂに直接導入され、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を生成する。次亜塩素酸を含む処理水は、ブロー水が貯留された混合槽５５に導入され、ブロー水中に存在するアンモニアと次亜塩素酸とが溶液反応して、窒素ガス（Ｎ２）まで分解される。
また、受入槽３６に導入される海水の量は、温度測定装置７２の測定値に応じて制御される。制御装置４１は、受入槽３６内の処理水の温度が５０℃以下となるように、海水ポンプ７１を制御して、海水の量を調整する。
塩化ナトリウムを含有する海水は、電解処理装置３７Ｂの循環調整槽３８Ｂに直接導入され、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を生成する。次亜塩素酸を含む処理水は、ブロー水が貯留された混合槽５５に導入され、ブロー水中に存在するアンモニアと次亜塩素酸とが溶液反応して、窒素ガス（Ｎ２）まで分解される。
また、受入槽３６に導入される海水の量は、温度測定装置７２の測定値に応じて制御される。制御装置４１は、受入槽３６内の処理水の温度が５０℃以下となるように、海水ポンプ７１を制御して、海水の量を調整する。
上記実施形態によれば、第一実施形態の効果に加えて、塩化物イオン濃度が高い海水が電解槽に導入されるため、電流密度を増大させることができ、電解処理装置３７Ｂのコンパクト化を図ることができる。
（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図４は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
以下、本発明の第三実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図４は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図４に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｃは、受入槽３６と電解処理装置３７との間に処理水の一部または全部に含まれるアンモニアを濃縮する濃縮装置６０を設けたことを特徴としている。即ち、受入槽３６から排出された処理水に含まれるアンモニアは、濃縮装置６０によって濃縮された後、電解処理装置３７に導入される。濃縮装置６０としては、逆浸透膜、電気透析、キャパシタ脱塩、イオン交換樹脂、軟水器を用いた装置を採用することができる。
上記実施形態によれば、電解処理装置３７に導入されるアンモニアが濃縮装置６０によって濃縮されることによって、必要とされる塩素（数式（２）参照）が低減されるため、原料となる塩化物イオンの供給量を低減することができる。即ち、塩化物イオンを電解槽３９内で効率的に利用できるため、外部からの供給量を低減することができる。
（第四実施形態）
以下、本発明の第四実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図５は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第三実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
以下、本発明の第四実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図５は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第三実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図５に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｄは、濃縮装置６０におけるアンモニアの濃縮時に生成されるアンモニア濃度の低い排水を、電解処理装置３７より放流される処理水に混合することを特徴としている。即ち、本実施形態の濃縮装置６０には、アンモニア濃度の低い排水を排出する排水管６１が設けられており、この排水管６１から排出される排水が電解処理装置３７より放流される処理水に混合するようになっている。
上記実施形態によれば、濃縮装置６０にて生成されるアンモニア濃度の低い排水を電解処理装置３７より放流される処理水と混合させることによって、放流される処理水のアンモニア濃度を所定濃度以下に保つことができる。
（第五実施形態）
以下、本発明の第五実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図６は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第三実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
以下、本発明の第五実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図６は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第三実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図６に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｅは、電解処理装置３７の処理水を受入槽３６と濃縮装置６０との間に循環させることを特徴としている。即ち、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｅは、電解し、アンモニア処理された処理水を処理水循環配管６２を介して濃縮装置６０の前に戻し、塩化ナトリウムを循環利用している。
上記実施形態によれば、塩化物イオンのリサイクルが可能となり、外部からの供給が不要となる。
（第六実施形態）
以下、本発明の第六実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図７は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第二実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
以下、本発明の第六実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図７は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第二実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図７に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｆは、混合槽５５の下流側に塩分を濃縮する脱塩装置６３を設け、脱塩装置６３によって濃縮された濃縮水の一部を電解処理装置３７Ｂに塩化物イオン源として供給することを特徴としている。脱塩装置６１と電解処理装置３７Ｂとは、濃縮水再利用配管６４によって接続されている。
また、脱塩装置６３から排出される処理水は、放流水として排出するか、ボイラ給水、工業用水、雑用水として再利用する。
脱塩装置６１としては、逆浸透膜、電気透析、キャパシタ脱塩、イオン交換樹脂、軟水器などを用いた装置を採用することができる。
また、脱塩装置６３から排出される処理水は、放流水として排出するか、ボイラ給水、工業用水、雑用水として再利用する。
脱塩装置６１としては、逆浸透膜、電気透析、キャパシタ脱塩、イオン交換樹脂、軟水器などを用いた装置を採用することができる。
上記実施形態によれば、電解処理装置３７Ｂに供給する塩化物イオンを脱塩装置６３から回収して供給する構成としたことによって、塩化物イオンの供給コストを低減することができる。
（第七実施形態）
以下、本発明の第七実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図８は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第六実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
以下、本発明の第七実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図８は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第六実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図８に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｇは、ブローライン３５上の混合槽５５の上流側に処理水のＳＳ（浮遊物質）を分離するＳＳ分離装置６５を設けたことを特徴としている。即ち、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｇは、ブローライン３５を介して導入されるアンモニアを含む処理水をＳＳ分離した後に混合槽５５供給する構成となっている。
ＳＳ分離装置６５としては、ストレーナー、精密ろ過膜（ＭＦ）モジュール、限外ろ過膜（ＵＦ）モジュール、砂ろ過、沈殿池、液体サイクロンなどを用いた装置を採用することができる。
上記実施形態によれば、ＳＳ分離により、電解処理装置３７Ｂ、脱塩装置６３へのＳＳ分流入が低減し、電解処理装置３７Ｂ、脱塩装置６３の損傷のリスクを低減することができる。
（第八実施形態）
以下、本発明の第八実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図９は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第六実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
以下、本発明の第八実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図９は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第六実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図９に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｈは、ブローライン３５上の混合槽５５の上流側に処理水を冷却する冷却器６６を設けたことを特徴としている。
上記実施形態によれば、冷却器６６により高温（例えば８０℃）の処理水が冷却（例えば５０℃）されることによって、電解処理装置３７Ｂ、脱塩装置６３の損傷リスクを低減することができる。
（第九実施形態）
以下、本発明の第九実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１０は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第六実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
以下、本発明の第九実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１０は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第六実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１０に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｊは、混合槽５５と脱塩装置６３との間に残留塩素（Ｃｌ２、ＣｌＯ−）を除去するＣｌ除去装置６７を設けたことを特徴としている。
Ｃｌ除去装置６７としては、活性炭、空気曝気、還元剤供給などを利用した装置を採用することができる。還元剤としては、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）などを採用することができる。
Ｃｌ除去装置６７としては、活性炭、空気曝気、還元剤供給などを利用した装置を採用することができる。還元剤としては、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）などを採用することができる。
上記実施形態によれば、Ｃｌ除去装置６７によって、残留塩素が還元され塩化物イオンに分解されることによって、脱塩装置６３に流入する処理水の残留塩素が阻止されるため、脱塩装置６３の損傷を防止することができる。
（第十実施形態）
以下、本発明の第十実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１１は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第九実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
以下、本発明の第十実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１１は、本実施形態に係るアンモニア処理システムの詳細系統図である。なお、本実施形態では、上述した第九実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１１に示すように、本実施形態のアンモニア処理システム１Ｋは、第九実施形態のアンモニア処理システム１ＪのＣｌ除去装置６７の下流側（脱塩装置６３の上流側）に残留塩素測定装置６８を設け、この残留塩素測定装置６８によって測定された残留塩素濃度に応じてＣｌ除去装置６７を制御することを特徴としている。
また、Ｃｌ除去装置６７の下流側（脱塩装置６３の上流側）には、Ｃｌ除去装置６７から排出される処理水を脱塩装置６３の下流側の濃縮水再利用配管６４にバイパスさせるバイパス配管６９が設けられている。Ｃｌ除去装置６７から排出される処理水は、制御装置４１の指令によって脱塩装置６３とバイパス配管６９のいずれかに導入される。この切替えは、図示しないバルブによってなされる。
また、Ｃｌ除去装置６７の下流側（脱塩装置６３の上流側）には、Ｃｌ除去装置６７から排出される処理水を脱塩装置６３の下流側の濃縮水再利用配管６４にバイパスさせるバイパス配管６９が設けられている。Ｃｌ除去装置６７から排出される処理水は、制御装置４１の指令によって脱塩装置６３とバイパス配管６９のいずれかに導入される。この切替えは、図示しないバルブによってなされる。
本実施形態のアンモニア処理システム１Ｊの具体的な制御方法を説明する。制御装置４１は、残留塩素測定装置６８にて混合槽５５より排出される処理水の残留塩素濃度を監視し、残留塩素濃度が非検出となるようにＣｌ除去装置６７を運転する。具体的には、還元剤・活性炭の添加量、空気曝気量を制御する。
残留塩素濃度が検出された場合、脱塩装置６３への流路をバルブで遮断し、バイパス流路６９に処理水を導入し、濃縮水再利用配管６４へバイパスする。
残留塩素濃度が検出された場合、脱塩装置６３への流路をバルブで遮断し、バイパス流路６９に処理水を導入し、濃縮水再利用配管６４へバイパスする。
上記実施形態によれば、Ｃｌ除去装置６７による残留塩素の除去率を向上させることができる。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。例えば、以上で説明した各実施形態では、アンモニア濃度は、給水ライン１１に設けられたアンモニア濃度測定装置で測定する構成としたが、ブローライン３５においてブロー水のアンモニア濃度を測定する構成としてもよい。
また、アンモニアの濃度を測定する手段としては、アンモニア濃度測定装置による測定に限らず、アンモニア注入手段からの注入量と給水系統の水量とから推測する構成としてもよい。
１ アンモニア処理システム
２ コンバインドサイクル発電プラント
３ 排熱回収ボイラ（ボイラ設備）
１１ 給水ライン（給水系統）
３４ アンモニア注入手段
３５ ブローライン
３６ 受入槽
３７ 電解処理装置
３８ 循環調整槽
３９ 電解槽
４１ 制御装置
４２，４２Ｂ 海水導入ライン（塩化物イオン供給手段）
４４ 塩化物イオン濃度測定装置（塩化物イオン濃度測定手段）
４５ 直流電源装置
４６ 海水ポンプ
４７ アンモニア濃度測定装置（アンモニア濃度測定手段）
４８ アンモニア濃度測定装置（アンモニア濃度測定手段）
４９ アンモニア濃度測定装置（アンモニア濃度測定手段）
５２ 残留塩素測定装置（残留塩素測定手段）
５３ 流量測定装置（流量測定手段）
５５ 混合槽
６０ 濃縮装置
６３ 脱塩装置
６４ 濃縮水再利用配管
２ コンバインドサイクル発電プラント
３ 排熱回収ボイラ（ボイラ設備）
１１ 給水ライン（給水系統）
３４ アンモニア注入手段
３５ ブローライン
３６ 受入槽
３７ 電解処理装置
３８ 循環調整槽
３９ 電解槽
４１ 制御装置
４２，４２Ｂ 海水導入ライン（塩化物イオン供給手段）
４４ 塩化物イオン濃度測定装置（塩化物イオン濃度測定手段）
４５ 直流電源装置
４６ 海水ポンプ
４７ アンモニア濃度測定装置（アンモニア濃度測定手段）
４８ アンモニア濃度測定装置（アンモニア濃度測定手段）
４９ アンモニア濃度測定装置（アンモニア濃度測定手段）
５２ 残留塩素測定装置（残留塩素測定手段）
５３ 流量測定装置（流量測定手段）
５５ 混合槽
６０ 濃縮装置
６３ 脱塩装置
６４ 濃縮水再利用配管
Claims (8)
- 熱回収をするボイラ設備と、
前記ボイラ設備内の給水系統にアンモニアを注入するアンモニア注入手段と、
前記給水系統又は前記ボイラ設備からのブロー水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、
前記ブロー水の水量を測定する流量測定手段と、
前記ブロー水を受け入れる受入槽と、
前記受入槽に塩化物イオン源として塩化ナトリウム水溶液を導入する塩化物イオン供給手段と、
前記ブロー水と前記塩化ナトリウム水溶液とからなる処理水を電気分解する電解槽と、
前記電気分解の際の電流、及び処理時間を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記アンモニア濃度及び前記ブロー水の水量に基づいて必要塩素量を算出し、電気分解の際の電流量を制御することを特徴とするアンモニア処理システム。 - 前記処理水の残留塩素濃度を電気分解中に測定する残留塩素測定手段を有し、
前記制御装置は、前記残留塩素濃度によって電気分解の終了点を決定することを特徴とする請求項１に記載のアンモニア処理システム。 - 前記処理水の塩化物イオン濃度を測定する塩化物イオン濃度測定手段を有し、
前記制御装置は、前記塩化物イオン濃度が所定濃度以上となるように、前記塩化ナトリウム水溶液の導入量を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンモニア処理システム。 - 前記受入槽と電解槽との間に処理水の少なくとも一部に含まれるアンモニアを濃縮する濃縮装置を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンモニア処理システム。
- 熱回収をするボイラ設備と、
前記ボイラ設備内の給水系統にアンモニアを注入するアンモニア注入手段と、
前記給水系統又は前記ボイラ設備からのブロー水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、
前記ブロー水の水量を測定する流量測定手段と、
塩化物イオン源として塩化ナトリウム水溶液を導入する塩化物イオン供給手段を備え、前記前記塩化ナトリウム水溶液を電気分解する電解槽と、
前記ブロー水を受け入れるとともに、前記電解槽からの処理水を受け入れる混合槽と、
前記電気分解の際の電流、及び処理時間を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記アンモニア濃度及び前記ブロー水の水量に基づいて必要塩素量を算出し、電気分解の際の電流量を制御することを特徴とするアンモニア処理システム。 - 前記処理水の残留塩素濃度を電気分解中に測定する残留塩素測定手段を有し、
前記制御装置は、前記残留塩素濃度によって電気分解の終了点を決定することを特徴とする請求項５に記載のアンモニア処理システム。 - 前記処理水の塩化物イオン濃度を測定する塩化物イオン濃度測定手段を有し、
前記制御装置は、前記塩化物イオン濃度が所定濃度以上となるように、前記塩化ナトリウム水溶液の導入量を制御することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のアンモニア処理システム。 - 前記混合槽の下流側に設けられた脱塩装置と、
前記脱塩装置によって濃縮された濃縮水の一部を電解槽に塩化物イオン源として供給する濃縮水再利用配管と、を備えることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のアンモニア処理システム。
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