(57)【要約】    【課題】  焼却場における燃焼排ガスの熱を十分に回収しつつ、排水から生じる浄化度の低い水を効率的に排水処理できる排水処理方法等を提供することを課題としている。    【解決手段】  燃焼排ガスを排出する焼却場にて生じる排水の排水処理方法であって、排水と該排水よりも浸透圧が高い高浸透圧水とを隔てるように配された正浸透膜を介して排水の水分を正浸透によって高浸透圧水側へ移動させる正浸透工程と、正浸透工程にて排水よりも水分が減った濃縮水の水分を燃焼排ガス中で気化させる気化工程とを備える排水処理方法等を提供する。【選択図】  図１
2017039108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスを排出する焼却場にて生じる排水の排水処理方法であって、
前記排水と該排水よりも浸透圧が高い高浸透圧水とを隔てるように配された正浸透膜を介して前記排水の水分を正浸透によって高浸透圧水側へ移動させる正浸透工程と、前記正浸透工程にて前記排水よりも水分が減った濃縮水の水分を前記焼却場における燃焼排ガス中で気化させる気化工程とを備える、排水処理方法。
【請求項２】
前記高浸透圧水は、前記排水よりも浸透圧が高くなるように調製された駆動溶液である、請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記正浸透によって浸透圧がいったん下がった前記高浸透圧水の浸透圧を、燃焼排ガスから回収された熱のエネルギーによって上げる、請求項２に記載の排水処理方法。
【請求項４】
燃焼排ガスを排出する焼却場にて生じる排水の排水処理設備であって、
前記排水と該排水よりも浸透圧が高い高浸透圧水とを隔てるように配された正浸透膜を含む浸透部であって前記正浸透膜を介して前記排水の水分を正浸透によって高浸透圧水側へ移動させる浸透部と、前記浸透部にて排水よりも水分が減った濃縮水の水分を前記焼却場における燃焼排ガス中で気化させるために燃焼排ガスに前記濃縮水を供給する濃縮水供給部とを備える、排水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガスを排出する焼却場にて生じる排水の排水処理方法及び排水処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排水処理方法としては、例えば、ごみ焼却場などの焼却場にて生じる排水を凝集剤などによって凝集処理した後に、さらに精密ろ過膜によってろ過処理する方法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の排水処理方法において、ろ過処理によって精密ろ過膜を透過した排水は、浄化度が比較的低いことから、斯かる排水による環境への負荷を減らすために、斯かる排水の放流量を抑える必要がある。従って、特許文献１に記載の排水処理方法では、精密ろ過膜を透過した排水を、放流せず、焼却場のガス冷却塔に送ることにより、ガス冷却塔内の燃焼排ガス中で気化させる。これにより、精密ろ過膜を透過した浄化度の低い排水は、放流されず、燃焼排ガスは、排水の水分の気化熱によって十分に冷却され、大気中に放出される。
しかしながら、特許文献１に記載の排水処理方法では、排水の放流量を抑えることができるものの、排水の水分の気化熱によって燃焼排ガスの温度を下げる分、燃焼排ガスから回収できる熱が少なくなり、燃焼排ガスの熱を必ずしも十分に回収できない。
【０００４】
一方、特許文献１に記載の排水処理方法において、ろ過処理されても精密ろ過膜を透過しなかった排水は、脱水処理され、脱水汚泥と脱水ろ液とに分離される。脱水汚泥は、焼却場にて焼却される一方で、脱水ろ液は、浄化度が低く放流できないことから、凝集処理される前の排水と混合され、再度、凝集処理及びろ過処理が施される。
しかしながら、特許文献１に記載の排水処理方法では、脱水ろ液を再び排水処理することとなり、排水から生じる浄化度の低い水を効率的に排水処理できない。
【０００５】
このように、特許文献１に記載の排水処理方法では、焼却場における燃焼排ガスの熱を十分に回収しつつ、排水から生じる浄化度の低い水を効率的に排水処理することが困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点等に鑑み、焼却場における燃焼排ガスの熱を十分に回収しつつ、排水から生じる浄化度の低い水を効率的に排水処理できる排水処理方法及び排水処理設備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】
【０００８】
上記課題を解決すべく、本発明に係る排水処理方法は、燃焼排ガスを排出する焼却場にて生じる排水の排水処理方法であって、
排水と該排水よりも浸透圧が高い高浸透圧水とを隔てるように配された正浸透膜を介して排水の水分を正浸透によって高浸透圧水側へ移動させる正浸透工程と、正浸透工程にて排水よりも水分が減った濃縮水の水分を焼却場における燃焼排ガス中で気化させる気化工程とを備える。
【０００９】
上記構成からなる排水処理方法においては、焼却場にて生じる排水が正浸透工程によって濃縮されて濃縮水が得られる一方で、排水の水分が正浸透膜を透過する。そして、排水から生じる浄化度の低い水である濃縮水の水分を気化工程によって気化させるため、濃縮水を効率的に排水処理できる。一方で、正浸透膜を透過した水分は、十分に浄化されているため、放流したり、焼却場にて様々な用途で使用したりすることができる。
上記の排水処理方法によれば、正浸透によって十分に浄化された水分を燃焼排ガスの温度を下げるために用いなくても、濃縮水の水分を気化させて燃焼排ガスの温度を下げることができる。濃縮水の水分を気化させるものの、正浸透によって十分に浄化された水分を気化のために用いなくてもよい分、下げる温度幅を小さくでき、燃焼排ガスから熱を十分に回収できる。
従って、上記の排水処理方法によれば、焼却場における燃焼排ガスの熱を十分に回収しつつ、排水から生じる浄化度の低い水を効率的に排水処理できる。
【００１０】
本発明に係る排水処理方法では、高浸透圧水は、排水よりも浸透圧が高くなるように調製された駆動溶液であることが好ましい。排水との浸透圧の差が所定圧となるように駆動溶液を調製することによって、正浸透工程によってより確実に濃縮水を得ることができる。
【００１１】
本発明に係る排水処理方法では、正浸透によって浸透圧がいったん下がった高浸透圧水の浸透圧を、燃焼排ガスから回収された熱のエネルギーによって上げることが好ましい。これにより、浸透圧を上げるための熱エネルギーを別途発生させなくても、回収された燃焼排ガスの熱のエネルギーによって、いったん下がった高浸透圧水の浸透圧を上げることができる。従って、高浸透圧水と排水との浸透圧の差を効率良く所定の大きさに保つことができる。これにより、正浸透工程にて効率良く濃縮水を得ることができる。
【００１２】
本発明に係る排水処理設備は、燃焼排ガスを排出する焼却場にて生じる排水の排水処理設備であって、
排水と該排水よりも浸透圧が高い高浸透圧水とを隔てるように配された正浸透膜を含む浸透部であって正浸透膜を介して排水の水分を正浸透によって高浸透圧水側へ移動させる浸透部と、浸透部にて排水よりも水分が減った濃縮水の水分を焼却場における燃焼排ガス中で気化させるために燃焼排ガスに濃縮水を供給する濃縮水供給部とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る排水処理方法及び排水処理設備は、焼却場における燃焼排ガスの熱を十分に回収しつつ、排水から生じる浄化度の低い水を効率的に排水処理できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】焼却場及び本実施形態の排水処理設備の概略図。
【図２】焼却場の一部を表した概略図。
【図３】焼却場及び他実施形態の排水処理設備の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る排水処理設備の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
本実施形態の排水処理設備１は、有機物を燃焼させて燃焼排ガスを排出する焼却場１０にて生じる排水Ａを、排水処理するように構成されている。
【００１７】
焼却場１０は、有機物を燃焼させる燃焼部１１と、該燃焼部１１にて生じる燃焼排ガスＧの熱を回収する熱回収部１２とを備える。焼却場１０は、有機物を燃焼部１１によって燃焼させ、燃焼によって生じた燃焼排ガスＧの熱を熱回収部１２によって回収し、熱を回収された燃焼排ガスＧの温度を熱回収部１２にてさらに下げるように構成されている。焼却場１０は、熱回収部１２によって回収した熱のエネルギーを利用して発電する発電部１３をさらに備え、焼却場１０で消費する電力の少なくとも一部を発電部１３によって発電するように構成されている。焼却場１０は、例えば、ごみ焼却場である。
【００１８】
燃焼部１１は、有機物を燃焼させる焼却炉を有する。焼却炉としては、焼却場１０にて一般的に用いられるものが採用される。例えば、焼却炉としては、ストーカ炉、流動床炉、ガス化溶融炉、灰溶融炉等が採用される。燃焼される有機物としては、例えば、都市ごみ、産業廃棄物、下水汚泥、廃木材、などが挙げられる。燃焼される有機物は、燃焼によってもガス化されない物質を含み得る。
燃焼部１１は、焼却炉内の温度を調節するために、燃焼によって生じた燃焼排ガスＧに水（後述する濃縮水Ｂ）を噴射又は噴霧することによって、燃焼排ガスＧ中で水分を気化させ、燃焼排ガスＧの温度を気化熱によって下げるように構成されている。
【００１９】
熱回収部１２は、焼却炉から排出される燃焼排ガスＧの熱を回収するボイラ部１２１と、ボイラ部１２１にて回収された燃焼排ガスＧの温度をさらに下げる（減温させる）減温部１２２とを有する。
【００２０】
ボイラ部１２１は、燃焼排ガスＧの熱を回収する廃熱ボイラを有する。廃熱ボイラは、回収された燃焼排ガスＧの熱をボイラ原水に伝え、ボイラ原水から水蒸気や温水を得るように構成されている。廃熱ボイラによって熱を回収される前の燃焼排ガスＧの温度は、通常、８００〜１３００℃程度である。廃熱ボイラとしては、焼却場１０にて一般的に用いられるものが採用される。
【００２１】
減温部１２２は、廃熱ボイラで熱回収された燃焼排ガスＧ（熱回収燃焼排ガス）をさらに減温させる減温塔を有する。減温塔は、廃熱ボイラから供給される熱回収燃焼排ガスに水（後述する濃縮水Ｂ）を噴射又は噴霧することによって、燃焼排ガスＧ中で水分を気化させ、熱回収燃焼排ガスの温度を気化熱によって下げるように構成されている。廃熱ボイラから減温塔に供給される熱回収燃焼排ガスの温度は、通常、２５０〜４００℃程度である。減温部１２２にて温度が下がったガスの温度は、通常、１５０〜２００℃程度である。減温塔としては、焼却場１０の技術分野において一般的なものが採用される。温度が下がったガスは、水が気化することで生じた水蒸気を含む。温度が下がったガスは、集塵器等でさらに塵などが取り除かれ、大気中に放出される。
【００２２】
発電部１３は、タービンを含む発電機を有する。発電機は、熱回収部１２にて発生させた水蒸気でタービンを回転させ、発電するように構成されている。
【００２３】
焼却場１０（ごみ焼却場）にて生じる排水Ａは、焼却場１０の敷地内で生じる排水Ａである。斯かる排水Ａは、通常、燃焼部１１の焼却炉の周辺機器を冷却した後の機器冷却排水を含む。斯かる排水Ａとしては、例えば、熱回収部１２の廃熱ボイラなどからブローされるブロー排水、焼却場１０にある床などを洗浄したときに発生する洗浄排水、廃棄物収集車を洗浄したときに発生する洗車排水、燃焼部１１の焼却炉などから発生する焼却残渣やスラグを冷却する残渣冷却排水、生活排水、又は、その他焼却場１０内で発生する排水などが挙げられる。斯かる排水Ａは、通常、濁質を含む。
【００２４】
焼却場１０（ごみ焼却場）は、好ましくは、排水Ａが排水処理された後の水を放流しないように構成されている。
【００２５】
本実施形態の排水処理設備１は、焼却場１０にて生じる排水Ａと該排水Ａよりも浸透圧が高い高浸透圧水Ｃとを隔てるように配された正浸透膜を含む浸透部３であって正浸透膜を介して排水Ａの水分を正浸透によって高浸透圧水Ｃ側へ移動させる浸透部３と、浸透部３によって排水Ａよりも水分が減った濃縮水Ｂを少なくとも燃焼部１１の燃焼排ガスＧ中（燃焼部１１及び減温部１２２の燃焼排ガスＧ中）に供給する濃縮水供給部４とを備える。
本実施形態の排水処理設備１は、焼却場１０にて生じる排水Ａに含まれる濁質を減少させるために排水Ａを前処理する前処理部２と、浸透部３に高浸透圧水Ｃを供給する高浸透圧水供給部５と、浸透部３の正浸透によって浸透圧がいったん下がった高浸透圧水Ｃの浸透圧を上げて高浸透圧水Ｃを再生させる再生部６とをさらに備える。
【００２６】
本実施形態の排水処理設備１は、浸透部３の正浸透膜の目詰まりを防止するために、前処理部２によって排水Ａの濁質を減らすように構成されている。
本実施形態の排水処理設備１は、浸透部３の正浸透膜の正浸透によって排水Ａの水分を高浸透圧水Ｃ側へ移動させ、排水Ａの水分が減ってなる濃縮水Ｂを浸透部３にて得るように構成されている。
本実施形態の排水処理設備１は、焼却場１０の燃焼部１１にて生じた燃焼排ガスの温度を下げるために、濃縮水Ｂを燃焼部１１に供給するように構成されている。
本実施形態の排水処理設備１は、焼却場１０の減温部１２２にて上記の熱回収燃焼排ガスの温度を下げるために、濃縮水Ｂを減温部１２２に供給するように構成されている。
本実施形態の排水処理設備１は、高浸透圧水Ｃを循環させつつ、高浸透圧水供給部５によって浸透部３に高浸透圧水Ｃを供給するように構成されている。
本実施形態の排水処理設備１は、浸透圧がいったん下がった高浸透圧水Ｃの浸透圧を再生部６によって上げて高浸透圧水Ｃを再生させ、再生させた高浸透圧水Ｃを高浸透圧水供給部５へ送るように構成されている。
【００２７】
排水Ａは、高浸透圧水Ｃよりも低い浸透圧を有する。排水Ａの含有イオン量は、高浸透圧水Ｃの含有イオン量よりも少ない。排水Ａの浸透圧は、通常、０．５〜１．５ｋｇ／ｃｍ２である。前処理部２に供給される前の排水Ａに含まれる濁質としては、有機性微粒子、無機性微粒子などが挙げられる。
【００２８】
前処理部２は、上記の排水Ａに凝集剤を添加することで濁質が凝集した凝集物を沈殿させる凝集装置、排水Ａを砂によってろ過する砂ろ過装置、又は、排水Ａをろ過膜によってろ過する膜ろ過装置の少なくともいずれかの装置を備える。
本実施形態では、前処理部２は、ろ過膜を有する膜ろ過装置を備える。ろ過膜としては、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）などが挙げられる。ろ過膜としては、さらに、一般細菌やウイルス、重金属類を除去できる膜が好ましい。ろ過膜としては、分画分子量に換算しておよそ１，０００〜３００，０００の物質を除去できる膜が好ましい。膜ろ過装置としては、排水処理の技術分野において一般的な装置が採用される。
【００２９】
前処理部２は、排水Ａをろ過膜（ＭＦ膜）によってろ過し、ろ過膜を透過した排水Ａと、ろ過膜（ＭＦ膜）を透過しない非透過水Ｄとを得るように構成されている。
前処理部２は、非透過水Ｄを燃焼部１１に供給する非透過水供給経路２ａを有する。前処理部２は、非透過水供給経路２ａを経た非透過水Ｄを燃焼部１１の燃焼排ガスＧ中に送るように構成されている。また、前処理部２は、焼却炉で生じる燃焼排ガスＧに非透過水Ｄを噴射又は噴霧することによって燃焼排ガスＧ中で水分を気化させ、燃焼排ガスＧの温度を気化熱によって下げるために、燃焼部１１に非透過水Ｄを引き込むように構成されている。また、前処理部２は、非透過水Ｄに含まれる濁質を燃焼排ガスＧ中で燃焼させるためにも、燃焼部１１に非透過水Ｄを引き込むように構成されている。
【００３０】
浸透部３は、前処理部２を経て濁質が減った上記の排水Ａと高浸透圧水Ｃとを隔てるように配された正浸透膜（半透膜）を有する。浸透部３は、正浸透膜の一方の面側が排水Ａと接し、正浸透膜の他方の面側が高浸透圧水Ｃと接するように構成されている。浸透部３は、正浸透膜を介して、排水Ａの水分を正浸透によって高浸透圧水Ｃ側へ移動させるように構成されている。即ち、浸透部３は、排水Ａと高浸透圧水Ｃとの浸透圧の差による正浸透現象によって、浸透膜を介して排水Ａ中の水分を高浸透圧水Ｃ側へ移動させるように構成されている。浸透部３は、正浸透に伴って排水Ａよりも水分が減少した濃縮水Ｂを得るように構成されている。
【００３１】
浸透部３は、正浸透膜を含む正浸透膜ユニットを有する。正浸透膜ユニットは、正浸透膜の一方の面側が排水Ａと接し、他方の面側が高浸透圧水Ｃと接するように構成されている。正浸透ユニットとしては、一般的なものが採用される。浸透部３は、供給される排水Ａの向きと、供給される高浸透圧水Ｃの向きとが逆になるように構成されている。
【００３２】
高浸透圧水Ｃは、排水Ａよりも浸透圧が高いものであれば、特に限定されない。高浸透圧水Ｃとしては、例えば、海水、又は、排水Ａよりも浸透圧が高くなるように調製された駆動溶液などが採用される。本実施形態では、高浸透圧水Ｃは、駆動溶液である。
【００３３】
駆動溶液は、少なくとも無機物又は有機物のいずれか一方を含む。駆動溶液は、水に溶解した無機物又は有機物によって、排水Ａよりも浸透圧が高くなっている。無機物としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、アンモニア、二酸化炭素、二酸化硫黄などが挙げられる。有機物としては、脂肪族アルコール、イミダゾール誘導体、感温性ポリマーなどが挙げられる。
【００３４】
感温性ポリマーは、所定温度以下では、水に溶解し、所定温度を超えると、水中で析出する性質を有するものである。感温性ポリマーにおいて、水中での溶解及び析出の性質が切り替わる温度は、通常、２０℃〜６０℃である。感温性ポリマーは、例えば、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミドである。駆動溶液における感温性ポリマーの濃度は、処理対象である排水Ａの種類によって適宜決定される。本実施形態では、駆動溶液は、感温性ポリマーを含む。
【００３５】
濃縮水供給部４は、浸透部３で得られた濃縮水Ｂを焼却場１０の少なくとも燃焼部１１へ供給する濃縮水供給経路を有する。本実施形態では、濃縮水供給経路は、浸透部３で得られた濃縮水Ｂを焼却場１０の減温部１２２にも供給するように構成されている。濃縮水供給経路は、燃焼部１１及び減温部１２２にて燃焼排ガスＧに濃縮水Ｂを噴射又は噴霧して燃焼排ガスの温度を下げるために、燃焼部１１及び減温部１２２にまでそれぞれ濃縮水Ｂを引き込むように構成されている。濃縮水供給経路は、燃焼部１１への経路と、減温部１２２への経路とに途中で分岐しており、分岐点より先の経路には、それぞれ弁が取り付けられている。そして、濃縮水供給経路は、濃縮水Ｂの供給先を弁の操作によって選択することができるように構成されている。濃縮水供給経路としては、一般的な配管などが採用される。
【００３６】
高浸透圧水供給部５は、浸透部３へ高浸透圧水Ｃ（駆動溶液）を供給する高浸透圧水供給経路と、高浸透圧水Ｃを加圧するポンプＰと、浸透部３を経た高浸透圧水Ｃ（駆動溶液）を高浸透圧水供給経路へ戻す返送経路とを有する。高浸透圧水供給部５は、ポンプＰによって加圧した高浸透圧水Ｃを、高浸透圧水供給経路によって浸透部３に供給するように構成されている。高浸透圧水供給部５は、高浸透圧水Ｃを浸透部３へ供給しつつ、正浸透によって浸透圧が下がった高浸透圧水Ｃを返送経路によって高浸透圧水供給経路に戻すように構成されている。高浸透圧水供給部５は、高浸透圧水Ｃを循環させつつ浸透部３へ供給するように構成されている。
【００３７】
再生部６は、正浸透によって浸透圧がいったん下がった駆動溶液の浸透圧を、熱回収部１２で回収した燃焼排ガスＧの熱のエネルギーによって上げるように構成されている。再生部６は、高浸透圧水供給部５によって循環される駆動溶液をいったん貯めるタンクと、熱回収部１２で回収した燃焼排ガスＧの熱をタンクへ伝える伝熱経路とを備える。再生部６は、熱回収部１２で回収した燃焼排ガスＧの熱を必要に応じて伝熱経路によってタンクに伝え、タンク内の駆動溶液を加熱するように構成されている。
【００３８】
再生部６は、タンク内の駆動溶液を加熱することによって、いったん浸透圧が下がった駆動溶液の浸透圧を上げるように構成されている。再生部６は、タンク内に貯めた駆動溶液を所定温度以上に加熱することによって、感温性ポリマーを水中で析出させて沈殿させ、上澄み液である浄化水Ｚを得るように構成されている。再生部６は、浄化水Ｚの一部をタンク内から取り除くように構成されている。再生部６は、加熱を止めることにより、タンク内の温度を所定温度未満に下げ、感温性ポリマーを再び水に溶解させるように構成されている。再生部６は、浄化水Ｚの一部をタンク内から取り除いた分、いったん浸透圧が下がった駆動溶液の浸透圧を上げるように構成されている。
なお、再生部６は、例えば、高浸透圧水Ｃを加熱することによって高浸透圧水Ｃの水分を蒸発させ、いったん浸透圧が下がった高浸透圧水Ｃの浸透圧を上げるように構成され得る。また、再生部６は、例えば、ろ過膜を有し、析出させた感温性ポリマーと、浄化水Ｚとをろ過膜によって分離するように構成され得る。
【００３９】
再生部６は、上記のごとく浄化水Ｚを得るように構成されている。浄化水Ｚは、高浸透圧水Ｃよりも浸透圧が低い。再生部６にて生じた浄化水Ｚは、正浸透膜を透過したものであるため、浄化度が十分に高いことから、洗車用水、廃熱ボイラのボイラ原水、機器冷却水、焼却場用水などに用いられ得る。好ましくは、浄化水Ｚの全てが焼却場１０にて使用される。なお、再生部６にて生じた浄化水Ｚは、海、河川、又は下水等へ放流されてもよい。
【００４０】
続いて、本発明に係る排水処理方法の一実施形態について説明する。本実施形態の排水処理方法は、上記の排水処理設備１を用いて実施することができる。
【００４１】
本実施形態の排水処理方法は、上述した焼却場１０にて生じる排水Ａの排水処理方法であって、
排水Ａと該排水Ａよりも浸透圧が高い高浸透圧水Ｃとを隔てるように配された正浸透膜を介して排水Ａの水分を正浸透によって高浸透圧水Ｃ側へ移動させる正浸透工程と、正浸透工程によって排水Ａよりも水分が減った濃縮水Ｂを燃焼排ガスＧ中で気化させる気化工程とを備える。
本実施形態の排水処理方法は、焼却場１０にて生じる排水Ａに含まれる濁質を減少させる前処理工程と、浸透部３に高浸透圧水Ｃを供給する高浸透圧水供給工程と、浸透部３の正浸透によって浸透圧がいったん下がった高浸透圧水Ｃの浸透圧を上げて高浸透圧水Ｃを再生させる再生工程とをさらに備える。
【００４２】
本実施形態の排水処理方法は、好ましくは、排水処理後の水を極力放流しないように、より好ましくは、排水Ａを実質的に放流しないように行う。
【００４３】
前処理工程では、排水Ａに含まれる濁質を減少させるために、排水Ａに凝集剤を添加し、濁質が凝集してなる凝集物を発生させ沈殿させることができる。又は、前処理工程では、排水Ａを砂によってろ過する砂ろ過を行うことができる。本実施形態の前処理工程では、ＭＦ膜などのろ過膜によって排水Ａをろ過する。
【００４４】
前処理工程では、排水Ａをろ過膜（ＭＦ膜）によってろ過し、ろ過膜を透過した排水Ａと、ろ過膜（ＭＦ膜）を透過しない非透過水Ｄとを得る。
前処理工程では、非透過水供給経路２ａを経た非透過水Ｄを燃焼部１１の燃焼排ガスＧ中に送る。また、前処理工程では、焼却炉で生じる燃焼排ガスＧに非透過水Ｄを噴射又は噴霧することによって燃焼排ガスＧ中で非透過水Ｄの水分を気化させ、燃焼排ガスＧの温度を気化熱によって下げる。また、前処理工程では、焼却炉の燃焼排ガスＧに非透過水Ｄを噴射又は噴霧することによって、非透過水Ｄに含まれる濁質を燃焼させる。
【００４５】
前処理工程では、燃焼部１１の燃焼排ガスＧ中に非透過水Ｄを供給することを、時間間隔を空けて間欠的に行うことが好ましい。
【００４６】
高浸透圧水供給工程では、上記駆動溶液などの高浸透圧水Ｃを浸透部３に供給する。高浸透圧水供給工程では、浸透部３の正浸透膜の一方の面側（排水Ａが供給される側の反対側）に高浸透圧水Ｃを供給する。
【００４７】
正浸透工程では、焼却場１０にて生じる排水Ａと、高浸透圧水Ｃとを隔てるように浸透部３に配置された正浸透膜を介して、排水Ａの水分を正浸透によって高浸透圧水Ｃ側へ移動させる。正浸透工程では、正浸透によって排水Ａよりも水分が減少した濃縮水Ｂを得る。
【００４８】
濃縮水供給工程では、燃焼排ガスＧの温度を濃縮水Ｂの水分の気化熱によって下げるために、焼却場１０にて生じた燃焼排ガスＧに濃縮水Ｂを供給する。
詳しくは、濃縮水供給工程では、燃焼排ガスＧの温度を濃縮水Ｂの水分の気化熱によって燃焼部１１の焼却炉にて下げて、焼却炉内の温度を調節するために、燃焼部１１に濃縮水Ｂを供給する。
また、濃縮水供給工程では、熱回収された燃焼排ガスＧの温度を濃縮水Ｂの水分の気化熱によって減温部１２２にてさらに下げるために、減温部１２２に濃縮水Ｂを供給する。
濃縮水供給工程では、燃焼部１１及び減温部１２２それぞれで気化工程にて下げる要求温度幅に応じて、燃焼部１１及び減温部１２２それぞれに供給する濃縮水Ｂの量を調節することができる。濃縮水供給工程では、燃焼部１１へ優先的に濃縮水Ｂを供給することが好ましい。即ち、減温部１２２よりも燃焼部１１へ多くの濃縮水Ｂを供給することが好ましい。また、燃焼部１１だけに濃縮水Ｂを供給することがより好ましい。
濃縮水供給工程では、上述した濃縮水供給経路に取り付けられた弁によって、濃縮水Ｂの供給先としての燃焼部１１及び減温部１２２を選択でき、燃焼部１１及び減温部１２２それぞれへの濃縮水Ｂの供給量を調節できる。即ち、燃焼部１１及び減温部１２２のそれぞれに要求される濃縮水Ｂの供給量に応じて、必要量の濃縮水Ｂを燃焼部１１及び減温部１２２の少なくともいずれかに供給できる。
【００４９】
気化工程では、焼却場１０の少なくとも燃焼部１１（本実施形態では燃焼部１１及び減温部１２２）にて、燃焼排ガスＧの温度を濃縮水Ｂの水分の気化熱によって下げる。
気化工程では、焼却場１０の燃焼部１１にて、濃縮水Ｂを噴射等することによって、燃焼排ガスＧ中で水分を気化させ、燃焼排ガスＧの温度を気化熱によって下げる。濃縮水Ｂの水分は、気化されて水蒸気となり、水蒸気を含んだ燃焼排ガスＧが熱回収部１２に送られる。一方、濃縮水Ｂに含まれる濁質は、高温の燃焼排ガスＧに接触して燃焼する。これにより、濁質中の有機物がガスとなって燃焼排ガスＧに取り込まれ、燃焼によってもガス化されない濁質中の物質が残渣となる。
【００５０】
また、気化工程では、焼却場１０の減温部１２２にて、熱回収された燃焼排ガスＧの温度を濃縮水Ｂの水分の気化熱によってさらに下げる。詳しくは、気化工程では、ボイラ部１２１にて熱が回収された燃焼排ガスＧに対して、減温部１２２にて濃縮水Ｂを噴射等することによって、燃焼排ガスＧ中で水分を気化させ、燃焼排ガスＧの温度をさらに下げる。濃縮水Ｂの水分は、通常、水蒸気となって大気中に放出される。一方、濃縮水Ｂに含まれる濁質は、水分が気化された後、減温部１２２にて蓄積し得る。蓄積した濁質は、例えば、焼却場の運転が停止してある間に定期的に取り除かれる。
【００５１】
気化工程では、燃焼部１１に濃縮水Ｂを供給して燃焼排ガスＧの温度を下げることと、減温部１２２に濃縮水Ｂを供給して燃焼排ガスＧの温度を下げることとを、燃焼部１１及び減温部１２２それぞれで下げる要求温度幅に応じて適宜行うことができる。
【００５２】
再生工程では、正浸透によって浸透圧がいったん下がった高浸透圧水Ｃの浸透圧を、熱回収部１２で回収した燃焼排ガスＧの熱のエネルギーによって上げて、高浸透圧水Ｃを再生させる。
【００５３】
再生工程では、例えばポリＮ−イソプロピルアクリルアミドを含む駆動溶液を４０℃以上に加熱することによって、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミドを水中で析出させて沈殿させ、上澄み液を得る。再生工程では、上澄み液の一部を取り除く。その後、再生工程では、駆動溶液への加熱を止めることにより、例えば４０℃未満にて、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミドを再び水に溶解させ、いったん浸透圧が下がった駆動溶液の浸透圧を上げる。再生工程では、上記のごとく、取り除いた上澄み液分の浸透圧を上げる。
【００５４】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、焼却場１０にて生じる排水Ａが浸透部３における正浸透工程によって濃縮されて濃縮水Ｂが得られる一方で、排水Ａの水分が正浸透膜を透過する。そして、排水Ａから生じる浄化度の低い水である濃縮水Ｂの水分を気化工程によって気化させるため、濃縮水Ｂを効率的に排水処理できる。一方で、正浸透膜を透過した水分は、十分に浄化されているため、焼却場１０から放流したり、焼却場１０にて様々な用途で使用したりすることができる。
【００５５】
従来のように、例えば、排水の全量を燃焼排ガスＧ中に噴霧することによって燃焼排ガスＧの温度を下げると、燃焼排ガスＧの温度の下がり幅が大きくなってしまい、燃焼排ガスＧからの熱回収量を十分に確保できない。また、焼却炉内の温度が過剰に下がってしまうため、所定の燃焼温度を保つために、焼却炉に供給する燃料が過剰に必要となる。
これに対して、上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法によれば、正浸透によって十分に浄化された水分を燃焼排ガスＧの温度を下げるために用いずに、濃縮水Ｂの水分を気化させて燃焼排ガスＧの温度を下げることができる。上記実施形態では、正浸透によって十分に浄化された水分を気化のために用いる必要が無くなった分、焼却炉内への噴霧量を減少させることができる。従って、焼却炉内の温度の下がり幅を小さくでき、燃焼排ガスＧから熱を十分に回収できる。
従って、上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法によれば、焼却場１０における燃焼排ガスＧの熱を十分に回収しつつ、排水Ａから生じる浄化度の低い水（濃縮水Ｂ）を効率的に排水処理できる。また、焼却炉に過剰に燃料を供給する必要がないことから、過剰使用分の燃料を削減できる。
【００５６】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、燃焼排ガスＧの温度を下げるために、濃縮水Ｂを燃焼部１１の焼却炉に供給することによって、濁質中の有機物は燃焼によってそのほとんどがガスとなるが、ガス化されなかったその他の物質からは残渣が生じる。斯かる残渣は、焼却炉にてごみなどの燃焼に伴って生じた焼却残渣とともに取り除かれることから、焼却炉にて蓄積しない。一方、濃縮水Ｂを減温部１２２の減温塔に供給することによって、上述したように、濁質が減温部１２２にて蓄積し得る。従って、残渣が蓄積し得る減温部１２２よりも、濁質由来の残渣が蓄積しない燃焼部１１へ、より多くの濃縮水Ｂを供給することによって、焼却場１０の燃焼排ガスＧの経路（特に減温部１２２）に蓄積した蓄積物を取り除く頻度を少なくすることができる。
【００５７】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、濃縮水Ｂは、排水Ａよりも浄化度が低いため、例えば、廃熱ボイラのボイラ原水などの用途で利用できず、放流もできない。ところが、濃縮水Ｂの水分を気化させるため、濃縮水Ｂを放流しなくても効率的に排水処理できる。
【００５８】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、再生部６の再生工程によって、正浸透膜を透過した浄化度の高い浄化水Ｚを得ることができる。浄化水Ｚは、例えば、焼却場１０内において高浄化度の求められる廃熱ボイラのボイラ原水、機器冷却水、焼却場内で使用する焼却場用水等の用途で用いることができる。このように、浄化水Ｚは、放流しなくても、焼却場１０内において、様々な用途で使用される。
【００５９】
上記の排水処理設備１及び排水処理方法によれば、上記のごとく必ずしも浄化水Ｚを放流する必要がないことから、焼却場からの放流量を極力抑えることができる。従って、焼却場１０からの水の放流量を極力抑えつつ、上記のごとく焼却場１０における燃焼排ガスＧの熱を十分に回収できる。
【００６０】
上記の排水処理設備１及び排水処理方法によれば、正浸透膜を用いた正浸透によって濃縮水を得ることができる。正浸透は、浸透圧差によって起こさせることができ、比較的少ない動力で行うことができる。従って、ＭＦ膜やＲＯ膜による膜分離よりも、少ない動力で、浄化度の低い濃縮水Ｂを排水Ａから得ることができる。
【００６１】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、上述のごとく熱回収部１２において燃焼排ガスＧから熱を十分に回収することができる。これにより、回収した熱を利用して発電部１３で十分に発電できる。従って、火力によって発電するための化石燃料の量を抑えることができ、温室効果ガスであるＣＯ２の排出量を削減できる。
【００６２】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、前処理部２（膜ろ過装置）における前処理工程によって、焼却場１０にて生じる排水Ａに含まれる濁質を減少させることができる。これにより、濁質が減少された排水Ａを浸透部３に送ることができる。従って、浸透部３において濁質によって正浸透膜が目詰まりすることが起こりにくく、正浸透膜の継続使用期間がより長くなり得る。よって、正浸透膜の交換頻度が低くなり、効率的に濃縮水Ｂを得ることができる。これにより、焼却場１０における燃焼排ガスＧの熱をより十分に回収できる。
また、前処理部２による前処理工程によって、浸透部３に供給される濃縮水Ｂに濁質が含まれにくくなる。従って、濃縮水Ｂの水分を気化させたことによって生じた濁質由来の燃焼残渣や濁質等の蓄積物が燃焼部１１や減温部１２２に蓄積することを抑制できる。前処理部２による前処理工程は、特に、蓄積物を取り除く頻度の少ない減温部１２２において、上記のごとき蓄積を抑制できるという点で、好適である。
また、排水Ａが重金属を含む場合には、前処理部２による前処理工程によって、重金属や有機物を含む濁質が減った排水Ａを得ることができる。従って、後段の正浸透工程を経た濃縮水Ｂが、減温部１２２の減温塔で気化させるためにふさわしいものにできる。これにより、減温部１２２に蓄積物が蓄積するといった減温部１２２への負荷をより小さく留めることができる。
また、前処理部２（膜ろ過装置）による前処理工程にて、ろ過膜を透過しなかった非透過水Ｄを燃焼部１１の焼却炉に供給することによって、濁質中の有機物は燃焼によってそのほとんどがガスとなるが、ガス化されなかったその他の物質からは残渣が生じる。斯かる残渣は、焼却炉にてごみなどの燃焼に伴って生じた焼却残渣とともに取り除かれることから、焼却炉にて蓄積しない。従って、濁質を比較的多く含み浄化度の低い非透過水Ｄを、効率的に排水処理することができる。
【００６３】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、高浸透圧水Ｃは、排水Ａよりも浸透圧が高くなるように調製された駆動溶液である。排水との浸透圧の差が所定圧となるように駆動溶液を調製することによって、正浸透工程によってより確実に濃縮水Ｂを得ることができる。
【００６４】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、正浸透によって浸透圧がいったん下がった高浸透圧水Ｃの浸透圧を、熱回収部１２で回収した燃焼排ガスＧの熱のエネルギーによって上げる。これにより、浸透圧を上げるための熱エネルギーを別途発生させなくても、回収された燃焼排ガスＧの熱のエネルギーによって、いったん下がった高浸透圧水Ｃの浸透圧を上げることができる。従って、高浸透圧水Ｃと排水Ａとの浸透圧の差を効率良く所定の大きさに保つことができる。これにより、浸透部３における正浸透工程にて効率良く濃縮水Ｂを得ることができる。
【００６５】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、高浸透圧水Ｃが駆動溶液であり、駆動溶液の浸透圧を、熱回収部１２で回収した燃焼排ガスＧの熱のエネルギーによって上げる。これにより、正浸透によって浸透圧がいったん下がった駆動溶液の水分を蒸発させる温度まで駆動溶液を加熱しなくても、上記のごとく感温性ポリマーが水中で析出する温度にまで加熱すれば、いったん下がった駆動溶液の浸透圧を上げることができる。従って、比較的少ない熱エネルギーによっていったん浸透圧が下がった駆動溶液を再生することができる。これにより、駆動溶液と排水Ａとの浸透圧の差を効率良く所定の大きさに保つことができる。
【００６６】
上記実施形態の排水処理設備１及び排水処理方法においては、濃縮水供給工程にて、燃焼部１１の焼却炉だけでなく、熱回収部１２の減温部１２２にも、濃縮水Ｂを供給することができる。また、気化工程にて、燃焼部１１の焼却炉だけでなく、熱回収部１２の減温部１２２でも、濃縮水Ｂの水分を気化させることができる。濃縮水Ｂの水質が比較的良好である場合には、気化によって濃縮水Ｂから生じる残渣が減温部１２２にて蓄積することを抑制しつつ、燃焼部１１の焼却炉だけでなく、減温部１２２の減温塔でも濃縮水Ｂの水分を気化させることができるため、効率的に排水処理することができる。
【００６７】
本発明は、上記例示の排水処理方法および排水処理設備に限定されるものではない。
また、一般の排水処理方法および排水処理設備において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
【００６８】
例えば、上記の実施形態では、高浸透圧水Ｃとしての駆動溶液を循環させつつ浸透部３に供給するように構成された高浸透圧水供給部５について説明した。しかしながら、本発明の排水処理設備は、図３に示すように、高浸透圧水Ｃとしての海水が高浸透圧水供給部によって浸透部３に供給され、正浸透によって浸透圧が海水よりも下がった水が単に浸透部３から排出されるように構成されてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１：排水処理設備、
２：前処理部、  ３：浸透部、  ４：濃縮水供給部、  ５：高浸透圧水供給部、  ６：再生部、
１０：焼却場（ごみ焼却場）
１１：燃焼部（焼却炉）、
１２：熱回収部、
１２１：ボイラ部（廃熱ボイラ）、  １２２：減温部（減温塔）、
１３：発電部、
Ａ：排水、
Ｂ：濃縮水、
Ｃ：高浸透圧水、
Ｇ：燃焼排ガス、
Ｚ：浄化水。
【図１】
2017039108.tif 000003
【図２】
2017039108.tif 000004
【図３】
2017039108.tif 000005