特許 5798087 廃水処理システム、排気再循環ユニット、エンジンシステム、及び船舶

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5798087

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】廃水処理システム、排気再循環ユニット、エンジンシステム、及び船舶

(51)【国際特許分類】

   B01D 21/02 20060101AFI20151001BHJP

   F02M 25/07 20060101ALI20151001BHJP

   C02F 1/52 20060101ALI20151001BHJP

   B01D 47/00 20060101ALI20151001BHJP

   B01D 47/02 20060101ALI20151001BHJP

   B01D 47/06 20060101ALI20151001BHJP

   B63H 21/32 20060101ALI20151001BHJP

   B63J 4/00 20060101ALI20151001BHJP

   B63J 2/08 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   B01D21/02

   F02M25/07 580D

   F02M25/07 570J

   C02F1/52 K

   B01D47/00 D

   B01D47/02 B

   B01D47/06 A

   B63H21/32 Z

   B63J4/00 Z

   B63J2/08 B

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-132295(P2012-132295)

(22)【出願日】2012年6月11日

(65)【公開番号】特開2013-256880(P2013-256880A)

(43)【公開日】2013年12月26日

【審査請求日】2015年4月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西山 藍

(72)【発明者】

【氏名】平田 茂英

(72)【発明者】

【氏名】猪股 昭彦

(72)【発明者】

【氏名】東田 正憲

(72)【発明者】

【氏名】野上 哲男

(72)【発明者】

【氏名】印藤 尚子

【審査官】 池田 周士郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２８６８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７５７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平２−１０８７１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−０８１９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１０４３０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００３−５０２１３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ２１／０２

Ｂ０１Ｄ ２１／２６

Ｂ０１Ｄ ４７／００−４７／１８

Ｂ６３Ｈ ２１／３２

Ｆ０２Ｍ ２５／０７

Ｂ６３Ｂ ２５／０８

Ｂ６３Ｊ ２／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ばいじん含有するスクラバー廃水からばいじんを分離して取り除く廃水処理装置と、
ばいじんを含有する前、含有する際、及び含有した後の少なくともいずれかのタイミングで前記スクラバー廃水を所定温度以上に加熱する装置と、を備え、
前記加熱装置によって加熱されたスクラバー廃水が前記廃水処理装置に供給される、廃水処理システム。

【請求項2】

ディーゼルエンジンの排気を該ディーゼルエンジンに戻す排気再循環ユニットであって、
前記排気を洗浄してスクラバー廃水を排水する洗浄集じん装置と、
前記スクラバー廃水からばいじんを分離して取り除く廃水処理装置と、
前記洗浄集じん装置と前記廃水処理装置を連結する連結部と、
前記連結部内のスクラバー廃水を保温する連結部保温部と、を備え、
前記洗浄集じん装置内において、前記排気が有する熱によって前記スクラバー廃水を所定温度以上に加熱し、加熱したスクラバー廃水を前記廃水処理装置に供給するよう構成されている、排気再循環ユニット。

【請求項3】

前記廃水処理装置内のスクラバー廃水を保温する装置保温部をさらに備える、請求項２に記載の排気再循環ユニット。

【請求項4】

前記洗浄集じん装置内で前記スクラバー廃水を７５゜Ｃ以上に加熱する、請求項２又は３に記載の排気再循環ユニット。

【請求項5】

ディーゼルエンジンと、請求項２乃至４のうちいずれか一の項に記載の排気再循環ユニットと、を備えたエンジンシステム。

【請求項6】

請求項５に記載のエンジンシステムを備えた船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ばいじんを含有するスクラバー廃水から、ばいじんを分離して取り除く廃水処理装置を備えた廃水処理システム、排気再循環ユニット、エンジンシステム、及び船舶に関する。

【背景技術】

【0002】

低質な燃料を用いる燃焼機関やごみなどを焼却する焼却炉から排出される排気は、カーボンなどの浮遊粒子状物質（ＳＰＭ；Suspended Particulate Matter）を多く含んでいる。この浮遊粒子状物質を多く含んだ排気を大気などに放出する際には、その排気から浮遊粒子状物質を除去しなければならない場合がある。排気から浮遊粒子状物質を除去する装置としては、洗浄集じん装置（スクラバー）がある。

【0003】

洗浄集じん装置では排気の洗浄に洗浄水が使用されるが、使用された洗浄水は、廃水（以下、「スクラバー廃水」と称す）となって排出される。ところが、スクラバー廃水は、多くのばいじん（すすなどの固体粒子）を含んでいるため、そのままでは外部に排出することはできず、排出する前にばいじんを除去する廃水処理が必要となる。そこで、特許文献１では、排気の洗浄に使用した水（すなわちスクラバー廃水）からばいじんを分離する遠心分離部を具備した廃水処理装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−８１９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の文献で開示された廃水処理装置によれば廃水の処理が可能であるが、近年、廃水の排出規制は厳しくなる傾向にあり、この規制に対応するにはより効率のよい廃水処理が求められている。また、廃水処理システムの小型化のためにも効率の良い廃水処理が求められている。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、スクラバー廃水から効率よくばいじんを除去することができる、廃水処理システム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】

【0006】

本発明のある形態に係る廃水処理システムは、ばいじんを含有するスクラバー廃水からばいじんを分離して取り除く廃水処理装置を備え、ばいじんを含有する前、含有する際、及び含有した後の少なくともいずれかのタイミングで前記スクラバー廃水を所定温度以上に加熱し、加熱したスクラバー廃水を前記廃水処理装置に供給するよう構成されている。

【0007】

ここで、発明者らは、従来知られていた凝集と分散の理論に反し、水の温度が高ければ、その水に含まれるばいじん（すす）が凝集しやすいことを見いだした。そして、上記の廃水処理システムでは、スクラバー廃水を所定温度以上に加熱してばいじんの凝集を促し、凝集したばいじんをスクラバー廃水から分離して取り除くように構成されている。そのため、上記の廃水処理システムによれば、スクラバー廃水から効率よくばいじんを除去することができる。

【0008】

また、本発明のある形態に係る排気再循環ユニットは、ディーゼルエンジンの排気を該ディーゼルエンジンに戻す排気再循環ユニットであって、前記排気を洗浄してスクラバー廃水を排水する洗浄集じん装置と、前記スクラバー廃水からばいじんを分離して取り除く廃水処理装置と、を備え、前記洗浄集じん装置内において、前記排気が有する熱によって前記スクラバー廃水を所定温度以上に加熱し、加熱したスクラバー廃水を前記廃水処理装置に供給するよう構成されている。

【0009】

この排気再循環ユニットによれは、洗浄集じん装置内でスクラバー廃水を所定温度以上に加熱した上で、加熱したスクラバー廃水を廃水処理装置に供給する。そのため、スクラバー廃水内において、ばいじんの凝集が促され、廃水処理装置はスクラバー廃水から効率よくばいじんを除去することができる。

【0010】

また、上記の排気再循環ユニットは、前記洗浄集じん装置と前記廃水処理装置を連結する連結部と、前記連結部内のスクラバー廃水を保温する連結部保温部と、をさらに備えていてもよい。かかる構成によれば、廃水処理装置に流入するスクラバー廃水の温度低下を抑えることができるため、より効率的にばいじんを除去することができる。

【0011】

また、上記の排気再循環ユニットは、前記廃水処理装置内のスクラバー廃水を保温する装置保温部をさらに備えていてもよい。かかる構成によれば、廃水処理装置に流入したスクラバー廃水の温度低下を抑えることができるため、より効率的にばいじんを除去することができる。

【0012】

また、上記の排気再循環ユニットにおいて、前記洗浄集じん装置内で前記スクラバー廃水を７５゜Ｃ以上に加熱することが望ましい。かかる構成によれば、廃水処理装置内に十分高い温度のスクラバー廃水が流入するため、効率よくばいじんを除去することができる。

【0013】

また、本発明のある形態に係るエンジンシステムは、ディーゼルエンジンと、上記の排気再循環ユニットと、を備えている。また、本発明のある形態に係る船舶は、上記のエンジンシステムを備えている。

【発明の効果】

【0014】

上述した廃水処理システムによれば、スクラバー廃水から効率よくばいじんを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る廃水処理システムのブロック図である。

【図2】図２は、図１に示す沈殿分離部の概略図である。

【図3】図３は、図１に示す遠心分離部の概略図である。

【図4】図４は、本発明の他の実施形態に係るエンジンシステムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

【0017】

（第１実施形態）
＜廃水処理システムの構成＞
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る廃水処理システム１のブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る廃水処理システム１は、洗浄集じん装置（スクラバー）３１から排出されるスクラバー廃水を処理するシステムであって、加熱装置２と、廃水処理装置３２と、を備えている。以下、洗浄集じん装置３１、加熱装置２、及び廃水処理装置３２について順に説明する。

【0018】

洗浄集じん装置３１は、排気に含まれるカーボンなどの浮遊粒子状物質を当該排気から除去する装置である。洗浄集じん装置３１の洗浄対象となる排気には、例えば低質な燃料を用いる燃焼機関から排出される排気や、ごみなどを焼却する焼却炉から排出される排気などがある。洗浄集じん装置３１では、排気から浮遊粒子状物質を取り除くために洗浄水を用いる。排気から浮遊粒子状物質を取り除く方法として、洗浄水中に排気を通過させる方式、排気に洗浄水を噴射する方式、洗浄水をしみこませた部材の間に排気を通過させる方式などがあるが、いずれの方式を採用してもよい。なお、洗浄集じん装置３１で使用された洗浄水は、スクラバー廃水として廃水処理システム１に排出される。

【0019】

加熱装置２は、スクラバー廃水を所定温度以上に加熱する装置である。加熱装置２では、スクラバー廃水を例えば７５゜Ｃ以上に加熱する。加熱装置２の熱源は特に限定されず、電熱器を用いて加熱してもよく、高温の蒸気を用いて加熱してもよく、排気の熱を利用して加熱してもよい。また、本実施形態では、加熱装置２は洗浄集じん装置３１の下流に配置されているが、洗浄集じん装置３１の上流に配置されていてもよく、洗浄集じん装置３１内に配置されていても良い。つまり、加熱装置２は、ばいじんを含有する前のスクラバー廃水（すなわち使用前の洗浄水）を加熱してもよく、ばいじんを含有する際のスクラバー廃水を加熱してもよく、ばいじんを含有した後のスクラバー廃水を加熱してもよい。このように、スクラバー廃水は、少なくとも上記のいずれかのタイミングで加熱されればよい。そして、加熱装置２で加熱されたスクラバー廃水は、廃水処理装置３２へ供給される。

【0020】

廃水処理装置３２は、スクラバー廃水からばいじんを分離して除去する装置である。本実施形態の廃水処理装置３２は、沈殿分離部４０と、沈殿分離部４０の下流に位置する遠心分離部６０と、を有している。

【0021】

沈殿分離部４０は、ばいじんを沈殿させることでスクラバー廃水からばいじんを分離して除去する部分である。ここで、図２は、本実施形態に係る沈殿分離部４０の概略図である。便宜上、図２の紙面の上下左右をそれぞれ単に「上」、「下」、「左」、「右」と称して説明する。なお、図２の紙面上下方向は、鉛直方向（重力がかかる方向）に一致する。図２に示すように、沈殿分離部４０は、水槽４１と、仕切板４２と、傾斜管群４３と、装置保温部５１と、によって主に構成されている。

【0022】

水槽４１の内部は、スクラバー廃水によって満たされている。水槽４１の左右方向中央付近であって水槽４１の底面４４よりも上方に、仕切板４２が配置されている。また、この仕切板４２と水槽４１の右側壁との間には、傾斜管群４３が配置されている。そして、傾斜管群４３の下端部分は、水槽４１の底面４４よりも上方に位置している。以下では、水槽４１の内部のうち、傾斜管群４３よりも左側の領域と傾斜管群４３よりも下方の領域を合わせた領域４５を「第１領域」と呼び、仕切板４２、傾斜管群４３、及び水槽４１の右側壁で囲まれた領域（水槽４１の右上の領域）４６を「第２領域」と呼ぶこととする。

【0023】

そうすると、傾斜管群４３は、第１領域４５と第２領域４６の境界に位置していることになる。傾斜管群４３は、水平方向の断面が矩形である多数の傾斜管４７が一体となって構成されている。なお、図２では左右方向に複数並ぶ傾斜管４７を図示しているが、傾斜管４７は左右方向のみならず図２の紙面奥行き方向にも多数並んでいる。各傾斜管４７は下方部分が第１領域４５に開口し、上方部分が第２領域４６に開口している。つまり、第１領域４５は、各傾斜管４７を介して第２領域４６と連通している。また、各傾斜管４７は、水平方向に対して所定の傾斜角度（例えば６０度）だけ傾斜している。そのため、各傾斜管４７は傾斜面４８を有しており、この傾斜面４８は水平方向に対して所定の傾斜角度だけ傾斜して斜め上方（左上）に向いている（面している）。

【0024】

水槽４１の左側壁には、第１領域４５に開口する流入ポート４９が形成されている。また、水槽４１の右側壁には、第２領域４６に開口する流出ポート５０が形成されている。図１に示すように、沈殿分離部４０には、洗浄集じん装置３１から加熱装置２を介してスクラバー廃水が流入するが、このスクラバー廃水は上記の流入ポート４９から水槽４１に流入する。そして、水槽４１に流入したスクラバー廃水は、図２の矢印で示すように、水槽４１の第１領域４５に入ると、水槽４１の底面４４の方向（下方）に向い、その後各傾斜管４７を下から上へと抜けて第２領域４６に流入し、最終的に流出ポート５０から排出される。

【0025】

上記のように、水槽４１に入ったスクラバー廃水は、必ずいずれかの傾斜管４７を通過する。そして、スクラバー廃水が傾斜管４７を通過する際、スクラバー廃水内のばいじんが各傾斜管４７の傾斜面４８に沈殿する。仮に、ばいじんが水槽４１の底面４４に沈殿するとすれば、ばいじんは底面４４に定着して沈殿が完了するためには、比較的長い距離を沈降し続けなければならない。これに対し、本実施形態では、傾斜管４７の傾斜面４８にばいじんが沈殿するため、ばいじんは短い距離の沈降で沈殿が完了する。また、本実施形態では、多数の傾斜管４７、すなわち多数の傾斜面４８を並べて配置しているため、ばいじんが沈殿する面の面積が非常に大きい。これにより、本実施形態では、多量のばいじんの沈殿を短い時間で完了させることができる。なお、各傾斜管４７の傾斜面４８に沈殿したばいじんは、ある程度堆積すると自重によって水槽４１の底面４４に落下する。スクラバー廃水は、このようにしてばいじんが分離（除去）された後、流出ポート５０から遠心分離部６０へと排出される。

【0026】

装置保温部５１は、廃水処理装置３２内のスクラバー廃水を保温する部材であり、ここでは沈殿分離部４０内のスクラバー廃水を保温する。図２に示すように、装置保温部５１は、水槽４１の外表面を覆うように配置されている。装置保温部５１は、公知の断熱材料によって形成されている。ただし、装置保温部５１は、水槽４１の外側に配置された外壁を有し、その外壁と水槽４１の間を真空にして、水槽４１内の熱が外部に伝わりにくくなるように構成してもよい。また、装置保温部５１は、水槽４１内のスクラバー廃水の温度を維持するために（又は上昇させるために）、発熱するなど水槽４１内のスクラバー廃水に熱を加えることができるよう構成してもよい。このような装置保温部５１を備えることで、加熱装置２で加熱されたスクラバー廃水を所望の温度に維持したまま沈殿分離部４０で廃水処理を行うことができる。

【0027】

以上が本実施形態の沈殿分離部４０である。上記のように沈殿分離部４０は、重力を利用してスクラバー廃水からばいじんを分離するものである。そのため、稼働のために大きな動力は必要ない。さらに、スクラバー廃水は狭い隙間を通ることはないため、スクラバー廃水に粒径の大きなばいじんが多く含まれていても詰まりにくい。そのため、本実施形態の沈殿分離部４０は、小さなエネルギで稼動でき、メンテナンスも非常に容易である。なお、同じ量のスクラバー廃水を処理する場合、沈殿分離部４０は後述する遠心分離部６０よりも全体を小さく構成することができる。

【0028】

引き続いて本実施形態の遠心分離部６０について説明する。遠心分離部６０は、遠心分離処理によりスクラバー廃水からばいじんを分離して除去する部分である。ここで、図３は、本実施形態に係る遠心分離部６０の概略図である。図３に示すように、遠心分離部６０は、収容容器６１と、軸管６２と、多数の回転板６３と、装置保温部５１と、を有している。

【0029】

収容容器６１は、軸管６２及び回転板６３を収容する容器である。収容容器６１は、円筒状に形成された円筒部６４と、円筒部６４の上方に配置された上面部６５とを有している。上面部６５の中央には上面部６５を貫通する流出管６６が設けられている。さらに、この流出管６６には、流出管６６を貫通する流入管６７が設けられている。

【0030】

軸管６２は、収容容器６１の内部に収容された円管状の部材である。軸管６２は、流入管６７に連通しており、収容容器６１（円筒部６４）の中心軸に沿って延びている。さらに、軸管６２は、電動モータ（図示せず）を駆動源として高速（例えば、10,000rpm）で回転する。図１に示すように、遠心分離部６０には沈殿分離部４０から排出されたスクラバー廃水が流入するが、具体的にはスクラバー廃水は流入管６７を介してこの軸管６２へと流入する。さらに、軸管６２に流入したスクラバー廃水は、下端に形成された流出孔６８を介して収容容器６１内に流入する。

【0031】

回転板６３は、軸管６２とともに回転する部材である。回転板６３は、軸管６２の軸方向に沿って並べられており、運転中は軸管６２に直接固定されている。回転板６３は、傘状（円錐状）の形状を有しており、周方向に等間隔で並ぶ流通孔６９が形成されている。また、各回転板６３の軸方向の間隔は、図３では広く図示しているが、実際には非常に狭く、その間隔は例えば０.５mmである。なお、この間隔を維持するために、本実施形態では各回転板６３の間に例えば厚さ０.５mmのスペーサ（図示せず）が挿入されている。

【0032】

装置保温部５１は、廃水処理装置３２内のスクラバー廃水を保温する部材であり、ここでは遠心分離部６０内のスクラバー廃水を保温する。図３に示すように、装置保温部５１は、収容容器６１の外表面を覆うように配置されている。装置保温部５１は、沈殿分離部４０で用いたものと同様であり、公知の断熱部材によって形成されている。なお、装置保温部５１は、二重構造となるように構成されていてもよく、スクラバー廃水に熱を加えることができるよう構成されていてもよい。このような装置保温部５１を備えることで、加熱装置２で加熱されたスクラバー廃水を所望の温度に維持したまま廃水処理を行うことができる。

【0033】

遠心分離部６０は以上のように構成されているため、軸管６２の内部を通って収容容器６１内へ流出したスクラバー廃水は、各回転板６３の流通孔６９を通り、流出管６６から外部へと排出される。そして、スクラバー廃水が回転板６３を通過する際、スクラバー廃水には遠心力が加わり、比重の大きいばいじんがスクラバー廃水から分離される。なお、分離されたばいじんは、円筒部６４の内壁に堆積する。このように、遠心分離部６０に流入したスクラバー廃水は、強制的にばいじん粒子が分離された後、遠心分離部６０（収容容器６１）から排出される。

【0034】

なお、遠心分離部６０を構成する各回転板６３は、互いの間隔が非常に狭いため、仮に流入するスクラバー廃水に粒径の大きいばいじんが多く含まれていると、すぐにばいじんが回転板６３の間に詰まってしまう。その一方で、遠心分離部６０は、遠心力を利用して強制的にばいじんを分離するため、粒径の小さなばいじんを精度良く分離することができる。つまり、遠心分離部６０は、粒径の大きなばいじんの除去は苦手であるが、粒径の小さなばいじんの除去には非常に有効である。

【0035】

以上のように、本実施形態に係る廃水処理装置３２では、粒径の大きなばいじんの除去に有効な沈殿分離部４０を上流側に配置している。そして、沈殿分離部４０は、小さなエネルギで稼動でき、メンテナンスも容易であり、遠心分離部６０よりも小さく構成することができる。また、粒径の小さな粒子のばいじんの除去に有効な遠心分離部６０が下流側に配置されている。なお、遠心分離部６０の上流に沈殿分離部４０が配置されているため、遠心分離部６０には粒径の大きなばいじんはほとんど流入しない。このように、本実施形態に係る廃水処理装置３２は、互いに補完しあう分離部４０、６０が最適な配置で組み合わせられており、全体として小さなエネルギで稼動でき、メンテナンスが容易で、設置スペースを小さくでき、しかもスクラバー廃水からばいじんを精度よく除去することができる。

【0036】

なお、以上では、装置保温部５１が廃水処理装置３２内のスクラバー廃水を保温する例として、沈殿分離部４０内のスクラバー廃水を保温する場合、及び遠心分離部６０内のスクラバー廃水を保温する場合について説明した。ただし、装置保温部５１は、廃水処理装置３２内の沈殿分離部４０及び遠心分離部６０以外の配管等内のスクラバー廃水も保温する。例えば、図１に示すように、装置保温部５１は、加熱装置２から沈殿分離部４０へとつながる配管、及び沈殿分離部４０から遠心分離部６０へとつながる配管の外表面を覆うように配置されており、これらの配管を流れるスクラバー廃水も保温する。

【0037】

＜加熱による効果＞
上記のように、本実施形態に係る廃水処理システム１では、廃水処理を行う前にスクラバー廃水を加熱するが、以下ではこの加熱による効果について説明する。なお、この効果を説明する前に、一般に知られているDLVO理論による粒子の凝集及び分散と温度との関係について説明する。このDLVO理論とは、水に溶けない粒子の水中における凝集及び分散は、粒子間斥力エネルギＥ_１と粒子間引力エネルギＥ_２の差（総和）によって決定されるというものである。例えば、粒子間斥力エネルギＥ_１が粒子間引力エネルギＥ_２よりも大きい場合には粒子は分散し、粒子間斥力エネルギＥ_１が粒子間引力エネルギＥ_２よりも小さい場合には粒子は凝集する。

【0038】

ここで、粒子間斥力エネルギＥ_１は、以下の第１式（及び第２式）で表すことができる。また、粒子間引力エネルギＥ_２は、以下の第３式で表すことができる。第１式及び第２式によれば、水の絶対温度Ｔが上昇すれば、粒子間斥力エネルギＥ_１は上昇する。一方、粒子間引力エネルギＥ_２は水の絶対温度Ｔに影響されない。そのため、DLVO理論によれば、液体の絶対温度Ｔが大きくなると、粒子の凝集性は悪くなる。

【0039】

【数1】

【0040】

そして、上述した沈殿分離部４０及び遠心分離部６０では、粒子（ばいじん）の凝集性が悪くなれば処理能力が低下し、逆に凝集性が良くなれば処理能力が向上する。これは、粒径の２乗に比例して粒子の沈降速度が大きくなるからである。沈殿分離部４０は重力で、遠心分離部６０は遠心力で粒子（ばいじん）を沈降させるものであるため、ばいじんの沈降速度が廃水処理の能力に影響する。つまり、沈殿分離部４０及び遠心分離部６０は、ばいじんの凝集性が悪化することで、ばいじんが沈降しにくくなる結果、処理能力が低下するのである。

【0041】

上記のように、DLVO理論によれば、スクラバー廃水の絶対温度Ｔが大きくなると、廃水処理装置の能力は低下するはずであるが、発明者らの試験ではこれとは異なる結果が得られた。当該試験では、水平に対して６０度傾斜させた単一の傾斜管を用いて、スクラバー廃水の温度と沈殿分離部４０の処理能力との関係を検証した。この試験により下記の表１に示す結果が得られた。つまり、濁度が６５８NTU（Nephelometric Turbidity Units）であるスクラバー廃水を常温の２５゜Ｃで廃水処理したところ８０〜９０NTUとなった。一方、同じく濁度が６５８NTUであるスクラバー廃水を８０〜９０゜Ｃにまで加熱し、その後廃水処理を行ったところ、２０〜３０NTUにまで低減した。

【0042】

【表1】

【0043】

さらに、遠心分離機を用いて試験を行い、スクラバー廃水の温度と遠心分離部の処理能力との関係についても検証した。なお、当該試験では、ウェストファリアセパレータジャパン製のOSD２型連続式ディスク型遠心分離機を用い、流量１００L／Hrで３分間この遠心分離機を稼働させた。かかる試験により下記の表２に示す結果が得られた。つまり、濁度が１８７５NTUであるスクラバー廃水を６゜Ｃ、３０゜Ｃ、５０゜Ｃ、及び７５゜Ｃの各温度に加熱して廃水処理を行ったところ、処理後の濁度がそれぞれ８１NTU、５１NTU、３６NTU、及び２０NTUとなった。

【0044】

【表2】

【0045】

以上のとおり、重力を用いた廃水処理及び遠心力を用いた廃水処理のいずれにおいても、スクラバー廃水の温度が高くなるに従って、処理能力が向上することが確認できた。よって、本実施形態に係る廃水処理システム１によれば、加熱装置２によってスクラバー廃水を加熱し、その温度を装置保温部５１によって維持したまま廃水処理装置３２で廃水処理を行うため、非常に効率よくばいじんを除去することができる。

【0046】

このように、DLVO理論に反し、スクラバー廃水の温度が上昇すると廃水処理の能力が向上するという結果が得られたが、これは粒子のブラウン運動が関与しているのではないかと発明者らは推測する。つまり、粒子の運動エネルギＥ_３は下記の第４式で表されるが、水の絶対温度Ｔが上昇すると、粒子の運動エネルギＥ_３も上昇する。これにより粒子のブラウン運動が活発になると、粒子同士の衝突回数が増加して凝集しやすくなると考えられる。つまり、粒子間斥力エネルギＥ_１による影響よりも、粒子の運動エネルギＥ_３による影響が勝り、粒子の凝集性が向上したと考えられる。その結果、スクラバー廃水の温度が上昇すると廃水処理の能力が向上したと推測する。

【0047】

【数2】

【0048】

（第２実施形態）
＜エンジンシステム＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るエンジンシステム１０１について説明する。図４は、エンジンシステム１０１のブロック図である。図４のうち太い実線は掃気（２サイクルエンジンでは「掃気」であり、４サイクルエンジンでは「給気」であるが、以下では両者をまとめて「掃気」と称する）の流れを示しており、太い破線は排気の流れを示している。本実施形態に係るエンジンシステム１０１は、船舶１００に搭載された船舶用のエンジンシステム１０１である。図４に示すように、エンジンシステム１０１は、ディーゼルエンジン１０と、過給機２０と、排気再循環ユニット３０と、を備えている。

【0049】

ディーゼルエンジン１０は、エンジンシステム１０１の中心となる構成要素である。ディーゼルエンジン１０は推進用のプロペラ（図示せず）に連結されており、このプロペラを回転させる。本実施形態のディーゼルエンジン１０は、大型の船舶用であり、いわゆる重油を燃料とするため、その排気にはＳＯｘだけでなく多量のすすが含まれる。

【0050】

過給機２０は、ディーゼルエンジン１０に圧縮空気を供給するための装置である。過給機２０は、タービン部２１と、コンプレッサ部２２とを有している。タービン部２１にはディーゼルエンジン１０から排気が供給され、排気の速度エネルギによりタービン部２１が回転する。タービン部２１とコンプレッサ部２２はシャフト部２３により連結されており、タービン部２１が回転することによりコンプレッサ部２２も回転する。コンプレッサ部２２が回転すると、外部から取り込んだ大気が圧縮され、圧縮された大気は掃気としてディーゼルエンジン１０へ供給される。

【0051】

排気再循環ユニット３０は、ディーゼルエンジン１０へ排気を戻すユニットである。ディーゼルエンジン１０から排出された排気は、過給機２０のみならず排気再循環ユニット３０にも供給される。詳しくは後述するが、排気再循環ユニット３０に供給された排気は、浮遊粒子状物質が取り除かれてディーゼルエンジン１０へ戻される。ディーゼルエンジン１０から排出される排気は、酸素の濃度が低いことからこれをディーゼルエンジン１０に戻すことで燃焼温度が下がる。その結果、ディーゼルエンジン１０から排出されるＮＯｘの排出量を低減することができる。

【0052】

＜排気再循環ユニット＞
次に、本実施形態に係る排気再循環ユニット３０について説明する。上述したように、排気再循環ユニット３０は、ディーゼルエンジン１０に排気を戻すユニットである。図４に示すように、排気再循環ユニット３０は、洗浄集じん装置（スクラバー）３１と、廃水処理装置３２と、ＥＧＲブロワ３３と、調整バルブ３６と、連結部３７と、を有している。

【0053】

洗浄集じん装置３１は、ディーゼルエンジン１０の排気から浮遊粒子状物質を取り除く装置である。上述したように、大型船舶用のディーゼルエンジンの排気には、多量の浮遊粒子状物質が含まれるため、大型船舶に用いられる排気再循環ユニットには洗浄集じん装置が必要となる。洗浄集じん装置３１は、排気から浮遊粒子状物質を取り除くために洗浄水を用いる。洗浄集じん装置３１で使用された洗浄水は、スクラバー廃水として廃水処理装置３２に排出される。

【0054】

廃水処理装置３２は、洗浄集じん装置３１から排出されたスクラバー廃水を処理する装置である。スクラバー廃水は、浮遊粒子状物質が固まった大量のばいじんが含まれるため、そのままでは船外に排水することができない。スクラバー廃水を船外に排水するのであれば、廃水処理装置３２によってスクラバー廃水の濁度を所定の値以下に低下させる必要がある。なお、洗浄集じん装置３１から排出されたスクラバー廃水には、粒径の小さなものから大きなものまで様々な粒径のばいじんが含まれる。また、廃水処理装置３２は沈殿分離部４０及び遠心分離部６０を有しており、具体的な構成は第１実施形態で説明した通りである。

【0055】

ＥＧＲブロワ３３は、洗浄集じん装置３１を経た排気を昇圧して、昇圧した排気を掃気としてディーゼルエンジン１０に戻す装置である。ＥＧＲブロワ３３は、ブロワ３４と、電動モータ３５とを有している。ブロワ３４は、電動モータ３５により駆動される。洗浄集じん装置３１によって浮遊粒子状物質が取り除かれた排気は、この駆動したブロワ３４によって昇圧される。そして、ＥＧＲブロワ３３（ブロワ３４）によって昇圧された排気は、過給機２０で圧縮された大気と混合されて、ディーゼルエンジン１０へ供給される。

【0056】

調整バルブ３６は、洗浄集じん装置３１に供給された洗浄水の流量を調整し、ひいてはスクラバー廃水の温度を調整するバルブである。上述したように、洗浄集じん装置３１では洗浄水により排気が洗浄されるが、その際に排水と洗浄水（スクラバー廃水）との間で熱交換が行われる。つまり、洗浄集じん装置３１内において、洗浄水（スクラバー廃水）が、排気が有する熱によって加熱される。このとき、調整バルブ３６により、洗浄水の流量を増やせばスクラバー廃水の上昇温度は小さくなり、洗浄水の流量を減らせばスクラバー廃水の上昇温度は大きくなる。このように、調整バルブ３６を調整することで、加熱後のスクラバー廃水の温度を任意に設定することができる。なお、温度センサー（不図示）を例えば洗浄集じん装置３１の下流に設置し、この温度センサーから取得したスクラバー廃水の温度に基づいて、調整バルブ３６の開度が調整されるように構成してもよい。

【0057】

スクラバー廃水の温度が高ければ、廃水処理の能力が向上する傾向にあるが、表２等に示すように、少なくとも７５゜Ｃ程度にまで加熱すれば、廃水処理装置３２は十分高い能力を発揮することができる。よって、スクラバー廃水は７５゜Ｃ以上に加熱するのが好ましい。なお、スクラバー廃水が蒸発してしまっては排気再循環ユニット３０が成り立たなくなるため、実質的にスクラバー廃水の温度は１００゜Ｃ未満に抑える必要がある。

【0058】

連結部３７は、洗浄集じん装置３１と廃水処理装置３２を連結する部分である。連結部３７は、配管のみで構成されていてもよいが、スクラバー廃水へ凝集剤を添加するためや、バッファの役割を果たすためのタンクを有していても良い。また、連結部３７の外表面には連結部保温部５２が取り付けられている。連結部３７にタンクが含まれている場合は、このタンクにも連結部保温部５２が取り付けられる。連結部保温部５２は、装置保温部５１と同様に、公知の断熱部材によって形成され、連結部３７内のスクラバー廃水を保温することができる。なお、連結部保温部５２は、二重構造となるように構成されていてもよく、スクラバー廃水に熱を加えることができるよう構成されていてもよい。このように、連結部３７に連結部保温部５２を取り付けることで、加熱装置２で加熱されたスクラバー廃水を所望の温度に維持したまま廃水処理装置３２に供給することができる。

【0059】

以上が本実施形態に係る排気再循環ユニット３０の説明である。第１実施形態で説明したように、スクラバー廃水からばいじんを分離して取り除く廃水処理装置を利用する場合、スクラバー廃水を加熱することで、その処理能力を向上させることができる。そして、本実施形態では、洗浄集じん装置３１においてスクラバー廃水を所定温度以上に加熱し、加熱したスクラバー廃水を連結部保温部５２によって保温しながら廃水処理装置３２に供給し、高い温度を維持したまま廃水処理装置３２でスクラバー廃水を処理している。そのため、非常に効率よくスクラバー廃水からばいじんを除去することができる。

【0060】

また、本実施形態の洗浄集じん装置３１は、スクラバー廃水を加熱するものであるから、第１実施形態の加熱装置２に相当する。このように、洗浄集じん装置３１が加熱装置２に相当するから、本実施形態に係る排気再循環ユニット３０は、第１実施形態に係る廃水処理システム１を含んでいるといえる。

【0061】

以上、本発明の実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、以上では廃水処理装置３２が、沈殿分離部４０と遠心分離部６０を含む場合について説明したが、これに代えてフィルタを用いた分離部を用いても良い。スクラバー廃水の温度が上昇すると、ばいじんの凝集が促されるため、フィルタを用いた分離部であっても廃水処理の能力は向上する。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明に係る廃水処理システムによれば、スクラバー廃水から効率よくばいじんを除去することができる。よって、廃水処理システムの技術分野において有益である。

【符号の説明】

【0063】

１ 廃水処理システム
２ 加熱装置
１０ ディーゼルエンジン
３０ 排気再循環ユニット
３１ 洗浄集じん装置
３２ 廃水処理装置
３７ 連結部
５１ 装置保温部
５２ 連結部保温部
１００ 船舶
１０１ エンジンシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】