特開 2022-14653 水処理システム及び水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022014653

(43)【公開日】2022-01-20

(54)【発明の名称】水処理システム及び水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/00 20060101AFI20220113BHJP

   C02F 11/12 20190101ALI20220113BHJP

   C02F 11/13 20190101ALI20220113BHJP

   C10L 5/46 20060101ALI20220113BHJP

【ＦＩ】

C02F1/00 C ZAB

C02F11/12

C02F11/13

C10L5/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020117113

(22)【出願日】2020-07-07

(71)【出願人】

【識別番号】000165273

【氏名又は名称】月島機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100140718

【弁理士】

【氏名又は名称】仁内 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】河岸 正泰

(72)【発明者】

【氏名】茂木 健男

【テーマコード（参考）】

4D059

4H015

【Ｆターム（参考）】

4D059AA05

4D059BB01

4D059BE00

4D059BF15

4D059CA06

4D059CA28

4D059CB01

4D059CB21

4D059CB30

4D059EA03

4D059EB02

4D059EB03

4H015AA01

4H015BA09

4H015BB03

4H015CB01

(57)【要約】

【課題】水処理施設の建設費の削減により、水処理施設の事業運営における設備費や燃料費などのコストを削減することが可能な水処理システム及び水処理方法を提供する。
【解決手段】水処理事業者の敷地内に設けられる水処理施設と発電事業者の発電施設とを含む水処理システムであり、水処理施設は脱水された汚泥を発電施設から供給される熱媒体で乾燥して汚泥燃料化物を生成する固形燃料生成部と、水処理施設に流入した水を水処理して得られる処理水を貯留する貯留部とを有し、発電施設は汚泥燃料化物を燃料として燃焼させて生じる熱を利用して発電する発電部と、燃焼により発生した熱で水処理施設へ供給される熱媒体を加熱する第１ボイラと、第１ボイラに加熱された熱媒体を水処理施設に供給する熱媒体供給部と、発電部のタービンを通過した熱媒体を処理水で冷却して凝縮する凝縮器と、凝縮器で冷却に用いられた処理水を貯留部に返送する返送流路とを有する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水処理事業者の敷地に設けられる水処理施設と、前記敷地内に設けられる発電事業者の発電施設とを含む水処理システムであって、
前記水処理施設は、
脱水された汚泥を前記発電施設から供給される熱媒体を用いて乾燥させ、汚泥燃料化物を生成する固形燃料生成部と、
前記水処理施設に流入した水を水処理することで得られる処理水を貯留する貯留部と、を有し、
前記発電施設は、
前記汚泥燃料化物を燃料として燃焼させることで生じる熱を利用して発電する発電部と、
前記燃焼によって発生した熱を用いて前記水処理施設へ供給される熱媒体を加熱する第１ボイラと、
前記第１ボイラにて加熱された熱媒体を前記水処理施設に供給する熱媒体供給部と、
前記発電部のタービンを通過した熱媒体を、前記処理水を用いて冷却することで凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で冷却に用いられた前記処理水を前記貯留部に返送する返送流路と、
を有する、水処理システム。

【請求項2】

前記水処理システムは、管理サーバをさらに含んでおり、
前記管理サーバは、
前記発電施設において受け入れ可能な汚泥燃料化物の量を示す受け入れ量であって、前記発電施設に供給された汚泥燃料化物の残量に基づき算出される前記受け入れ量を前記水処理施設の端末へ送信する第１送信部と、
前記水処理施設における汚泥処理のスケジュールを示す処理計画データであって、前記水処理施設の端末から送信される前記処理計画データを前記発電施設の端末へ送信する第２送信部と、
を有する、請求項１に記載の水処理システム。

【請求項3】

前記水処理施設は、
前記生成された汚泥燃料化物を貯留するホッパーの当該汚泥燃料化物の貯留レベルを検出する貯留レベル検出部を有し、
前記発電施設は、
前記貯留レベルの検出結果を受信する第１受信部と、
受信した前記貯留レベルの検出結果を出力する第１出力部と、
を有する、請求項２に記載の水処理システム。

【請求項4】

前記発電部は、前記汚泥燃料化物と、バイオマス燃料とを燃料として燃焼させることで生じる熱を利用して発電することが可能であり、
前記発電施設は、
前記処理計画データまたは前記貯留レベルの検出結果に基づいて、燃料として用いる前記汚泥燃料化物と前記バイオマス燃料との投入量を出力する第２出力部、
を有する、請求項３に記載の水処理システム。

【請求項5】

前記水処理施設は、
前記受け入れ量を受信する第２受信部と、
受信した前記受け入れ量を出力する第３出力部と、
を有する、請求項２に記載の水処理システム。

【請求項6】

前記発電施設は、
前記タービンを通過する前の熱媒体の加熱に用いられる熱媒体を、前記燃焼によって発生した熱を用いて加熱する第２ボイラ、
を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項7】

水処理事業者の敷地に設けられる水処理施設と、前記敷地内に設けられる発電事業者の発電施設とを含む水処理システムにおける水処理方法であって、
前記水処理施設において、
固形燃料生成部が、脱水された汚泥を前記発電施設から供給される熱媒体を用いて乾燥させ、汚泥燃料化物を生成することと、
貯留部が、前記水処理施設に流入した水を水処理することで得られる処理水を貯留することと、
を含み、
前記発電施設において、
発電部が、前記汚泥燃料化物を燃料として燃焼させることで生じる熱を利用して発電することと、
第１ボイラが、前記燃焼によって発生した熱を用いて前記水処理施設へ供給される熱媒体を加熱することと、
熱媒体供給部が、前記第１ボイラにて加熱された熱媒体を前記水処理施設に供給することと、
凝縮器が、前記発電部のタービンを通過した熱媒体を、前記処理水を用いて冷却することで凝縮させることと、
返送流路が、前記凝縮器で冷却に用いられた前記処理水を前記貯留部に返送することと、
を含む、水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水処理システム及び水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、水処理施設における下水処理によって生じる下水汚泥を、発電施設における発電の燃料として利用するための技術が各種提案されている。

【0003】

例えば、下記特許文献１には、下水処理場における下水処理によって生じる下水汚泥を、併設される火力発電所で燃料として用いる技術が開示されている。当該技術では、下水処理場と火力発電所が併設されていることにより、パイプラインや車両によって燃料を下水処理場から火力発電所へ運搬することができる。これにより、燃料の運搬コストが削減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－１１４５９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の技術では、コストの削減に関して、燃料の運搬コストの削減に関してしか言及されていない。下水処理事業者及び火力発電事業者にとって、事業にかかるコストがより削減されることが好ましい。そのため、燃料の運搬コスト以外のコストも削減できることが望まれる。

【0006】

上述の課題を鑑み、本発明の目的は、水処理施設の建設費の削減により、水処理施設の事業運営における設備費や燃料費などのコストを削減することが可能な水処理システム及び水処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水処理システムは、水処理事業者の敷地に設けられる水処理施設と、前記敷地内に設けられる発電事業者の発電施設とを含む水処理システムであって、前記水処理施設は、脱水された汚泥を前記発電施設から供給される熱媒体を用いて乾燥させ、汚泥燃料化物を生成する固形燃料生成部と、前記水処理施設に流入した水を水処理することで得られる処理水を貯留する貯留部と、を有し、前記発電施設は、前記汚泥燃料化物を燃料として燃焼させることで生じる熱を利用して発電する発電部と、前記燃焼によって発生した熱を用いて前記水処理施設へ供給される熱媒体を加熱する第１ボイラと、前記第１ボイラにて加熱された熱媒体を前記水処理施設に供給する熱媒体供給部と、前記発電部のタービンを通過した熱媒体を、前記処理水を用いて冷却することで凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で冷却に用いられた前記処理水を前記貯留部に返送する返送流路と、を有する。

【0008】

本発明の一態様に係る水処理方法は、水処理事業者の敷地に設けられる水処理施設と、前記敷地内に設けられる発電事業者の発電施設とを含む水処理システムにおける水処理方法であって、前記水処理施設において、固形燃料生成部が、脱水された汚泥を前記発電施設から供給される熱媒体を用いて乾燥させ、汚泥燃料化物を生成することと、貯留部が、前記水処理施設に流入した水を水処理することで得られる処理水を貯留することと、を含み、前記発電施設において、発電部が、前記汚泥燃料化物を燃料として燃焼させることで生じる熱を利用して発電することと、第１ボイラが、前記燃焼によって発生した熱を用いて前記水処理施設へ供給される熱媒体を加熱することと、熱媒体供給部が、前記第１ボイラにて加熱された熱媒体を前記水処理施設に供給することと、凝縮器が、前記発電部のタービンを通過した熱媒体を、前記処理水を用いて冷却することで凝縮させることと、返送流路が、前記凝縮器で冷却に用いられた前記処理水を前記貯留部に返送することと、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、水処理施設の建設費の削減により、水処理施設の事業運営における設備費や燃料費などのコストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る水処理システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】本実施形態に係る水処理施設の構成の一例を示すブロック図である。

【図3】本実施形態に係る発電施設の構成の一例を示すブロック図である。

【図4】本実施形態に係る発電部の構成の一例を示すブロック図である。

【図5】本実施形態に係る管理サーバの構成の一例を示すブロック図である。

【図6】本実施形態に係る水処理施設と発電施設との間における入出力関係の一例を示す図である。

【図7】本実施形態に係る変形例における発電施設の構成の一例を示すブロック図である。

【図8】本実施形態に係る変形例における発電部の構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。

【0012】

＜１．水処理システムの構成＞
図１を参照して、本実施形態に係る水処理システムの構成の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る水処理システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、水処理システム１は、水処理施設２、発電施設３、及び管理サーバ４を有する。水処理施設２は、ネットワークＮＷを介して、管理サーバ４と情報の送受信が可能に接続されている。発電施設３も同様に、ネットワークＮＷを介して、管理サーバ４と情報の送受信が可能に接続されている。

【0013】

水処理施設２は、水処理事業者が有する施設であり、水処理事業者の敷地５の内に設けられる。水処理施設２は、例えば、下水処理場である。下水処理場は、一般的に、水処理工程、汚泥処理工程、及び汚泥焼却工程の３つの工程によって下水の処理が行われる。水処理工程では、外部から流入する下水を浄化処理するとともに、下水から汚泥を分離して取り出す。汚泥処理工程では、取り出した汚泥を濃縮、脱水して脱水汚泥とする。汚泥焼却工程では、脱水汚泥を焼却炉により焼却する。

【0014】

水処理施設２は、水処理工程で汚泥が取り出された処理水を発電施設３へ供給する。また、水処理施設２は、汚泥処理工程で脱水した脱水汚泥をさらに乾燥させた乾燥汚泥を発電施設３へ供給する。

【0015】

発電施設３は、発電事業者が有する施設であり、水処理施設２が設けられている水処理事業者の敷地５の内に設けられる。発電施設３は、例えば、火力発電所である。火力発電所では、一般的に、燃料を燃焼させることで生じる熱を利用して発電が行われる。

【0016】

発電施設３は、例えば、外部から搬入されるバイオマス燃料を燃料として用いる。即ち、発電施設３は、バイオマス発電施設でもある。なお、発電施設３は、汚泥燃料化物を燃料として用いてもよい。汚泥燃料化物は、例えば、水処理施設２から供給される乾燥汚泥である。また、燃料には、水処理施設２から供給される乾燥汚泥と外部から搬入される他のバイオマス燃料とを混合したものが用いられてもよい。発電施設３は、発電にて生じる電力と、廃熱を変換した蒸気を水処理施設２へ供給する。

【0017】

水処理施設２は、発電施設３から供給される蒸気を脱水汚泥の乾燥に用いることができる。これにより、水処理事業者は、独自に蒸気を発生させる設備を設置する必要がないため、発電施設３から供給される蒸気を用いない水処理施設と比較し、より安価な乾燥設備を導入することでできる。これにより、水処理事業者は、水処理施設２の建設コストを削減することができる。

【0018】

発電事業者は、発電施設３にて生じる電力や蒸気を水処理事業者と有価取引を行う。これにより、発電事業者は、長期的に安定した事業運営を継続することができる。

【0019】

管理サーバ４は、水処理施設２に関する情報と発電施設３に関する情報を管理する。例えば、管理サーバ４は、水処理施設２における処理に関する情報を発電施設３へ共有したり、発電施設３における処理に関する情報を水処理施設２へ共有したりする。これにより、水処理事業者及び発電事業者は、互いに相手の施設における処理の状況に応じて、自施設での処理を行うことができる。

【0020】

＜２．水処理施設の構成＞
図２を参照して、水処理施設２の構成の一例について説明する。図２は、本実施形態に係る水処理施設２の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、水処理施設２は、水処理部２００、貯留部２０２、汚泥処理部２０４、固形燃料生成部２０６、ホッパー２０８、貯留レベル検出部２１０、及び端末２１２を有する。また、水処理施設２は、流路１０、流路１１、流路１２、及び流路１３を有する。なお、流路１１、流路１２、流路１３は、発電施設３と接続されている。

【0021】

水処理部２００は、水処理工程を行う。例えば、水処理部２００は、流路１０から流入する下水を浄化処理するとともに、下水から汚泥を分離して取り出す。汚泥が取り出された処理水は、一部は、貯留部２０２へ流入し、残りは河川等に放流される。また、下水から取り出された汚泥は、汚泥処理部２０４へ運ばれる。

【0022】

貯留部２０２は、処理水を貯留する設備である。例えば、貯留部２０２は、水処理施設２に流入した水が水処理された処理水を貯留する。貯留部２０２に貯留された処理水は、図示しないポンプ等により流路１１を介して、発電施設３へ供給される。また、貯留部２０２には、流路１２（返送流路）を介して発電施設３から返送された処理水が貯留される。貯留部２０２に貯留されている処理水はその一部を引き抜き、水処理工程に返流、または場外に放流される。

【0023】

なお、貯留部２０２に貯留された処理水は、水処理施設２の雑用水として供給してもよい。水処理施設２で水処理工程、汚泥処理工程を行うにあたり汚泥脱水機など機器の洗浄や、ポンプ類の冷却用として雑用水が使用されており、これらの用途として上記処理水を使用する。雑用水を供給するための処理水槽を別に設置する必要はなく、設備スペースの削減、水槽の設置費、維持管理費の削減が実現される。また、貯留部２０２に貯留された処理水の一部を水処理部へ送り、新たな処理水を貯留部２０２に流入させることで、貯留部内の処理水の水質などを保つことができる。

【0024】

貯留部２０２には、例えば処理水の貯留量を測定するセンサ、処理水の温度を測定するセンサ、発電施設３に供給する処理水の流量を測定するセンサ、また水処理施設２へ返流する処理水の流量を計測するセンサが設置されている。

【0025】

貯留部２０２ではこれらのセンサを用いて、貯留部２０２から水処理部に送る処理水量が制御される。例えば、貯留部２０２の処理水の貯留量が所定の範囲の液レベルを保つように、設定液レベルの下限値に到達したら返流ポンプを稼働させ、設定液レベルの上限値に到達したら返流ポンプを停止させる。

【0026】

汚泥処理部２０４は、汚泥処理工程を行う。例えば、汚泥処理部２０４は、水処理部２００で下水から取り出された汚泥を、濃縮、脱水して脱水汚泥とする。脱水汚泥は、固形燃料生成部２０６へ運ばれる。

【0027】

固形燃料生成部２０６は、固形の燃料を生成する。例えば、固形燃料生成部２０６は、熱媒体を用いて脱水汚泥を乾燥や炭化させることで、乾燥汚泥や炭化汚泥などの固形の燃料を生成する。なお、固形の燃料には、粉状、粒状のものも含まれる。固形燃料生成部２０６が用いる熱媒体の一例として、流路１３を介して発電施設３から供給される蒸気が挙げられる。ここでいう蒸気は、水が加熱されることによって生じる水蒸気のことである。なお、当該熱媒体には、気体の状態である水蒸気と、液体の状態である水とが含まれる。
固形燃料生成部２０６は、当該蒸気を用いて、脱水汚泥を乾燥させることで乾燥汚泥を生成する。生成された乾燥汚泥は、ホッパー２０８へ運ばれる。

【0028】

ホッパー２０８は、乾燥汚泥を貯留する設備である。例えば、ホッパー２０８は、固形燃料生成部２０６で生成された乾燥汚泥を貯留する。ホッパー２０８が貯留している乾燥汚泥は、発電施設３へ供給される。乾燥汚泥は、例えば、連続式またはバッチ式の少なくともいずれか一方の方式の運搬方法により、発電施設３へ運搬される。連続式の運搬方法では、例えば、ベルトコンベアによって乾燥汚泥が運搬される。バッチ式の運搬方法では、例えば、フレキシブルコンテナ等のコンテナに積載された乾燥汚泥が車両によって運搬される。

【0029】

貯留レベル検出部２１０は、ホッパー２０８の乾燥汚泥の貯留レベルを検出する。貯留レベルは、ホッパー２０８に貯留されている乾燥汚泥の量を示す指標である。貯留レベルの指標は、例えば、重さ、体積等である。貯留レベル検出部２１０は、貯留レベルの検出結果を水処理施設２の端末２１２へ送信する。

【0030】

端末２１２は、水処理事業者が使用する端末である。図２に示すように、端末２１２は、受信部２１２０、制御部２１２２、記憶部２１２４、送信部２１２６、及び出力部２１２８を備える。なお、受信部２１２０は、第２受信部である。出力部２１２８は、第３出力部である。

【0031】

受信部２１２０は、管理サーバ４から各種情報を受信する。例えば、受信部２１２０は、発電施設３において受け入れ可能な乾燥汚泥の量を示す受け入れ量を、管理サーバ４から受信する。受信部２１２０は、受信した受け入れ量を制御部２１２２へ入力する。また、受信部２１２０は、ホッパー２０８における貯留レベルの検出結果を、貯留レベル検出部２１０から受信する。受信部２１２０は、受信した貯留レベルの検出結果を制御部２１２２へ入力する。

【0032】

制御部２１２２は、端末２１２の動作全般を制御する機能を有する。制御部２１２２は、例えば、端末２１２がハードウェアとして備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）にプログラムを実行させることによって実現される。

【0033】

制御部２１２２は、例えば、受信部２１２０が受信する受け入れ量や貯留レベルの検出結果の出力、水処理施設２における汚泥処理のスケジュールを示す処理計画データや貯留レベルの検出結果の送信等を制御する。

【0034】

記憶部２１２４は、各種情報を記憶する機能を有する。記憶部２１２４は、記憶媒体、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access read/write Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。記憶部２１２４は、例えば、不揮発性メモリを用いることができる。
記憶部２１２４は、例えば、受け入れ量や処理計画データを記憶する。

【0035】

送信部２１２６は、管理サーバ４へ各種情報を送信する。例えば、送信部２１２６は、処理計画データを管理サーバ４へ送信する。また、送信部２１２６は、貯留レベルの検出結果を管理サーバ４へ送信する。

【0036】

出力部２１２８は、各種情報を出力する。例えば、出力部２１２８は、受信部２１２０が受信した受け入れ量を出力する。一例として、端末２１２がハードウェアとしてディスプレイ等の表示装置を備える場合、出力部２１２８は、当該表示装置に受け入れ量を表示させる。

【0037】

水処理事業者は、出力された受け入れ量に基づき、発電施設３へ供給する乾燥汚泥の量を決定することができる。当該受け入れ量は、発電施設３で検出された乾燥汚泥の残量に基づき算出され、水処理施設２へ共有された情報である。よって、水処理事業者は、当該受け入れ量に基づき処理を行うことで、発電施設３における処理状況に応じた処理を行うことができる。水処理事業者は、例えば、天候の変動や施設の点検等に応じて、処理計画を調整し得る。調整時、水処理事業者は、発電施設３の受け入れ量が分かることで、乾燥汚泥の生成量を調整しやすくなる。

【0038】

＜３．発電施設の構成＞
図３及び図４を参照して、発電施設３の構成の一例について説明する。図３は、本実施形態に係る発電施設３の構成の一例を示すブロック図である。図４は、本実施形態に係る発電部の構成の一例を示すブロック図である。

【0039】

図３に示すように、発電施設３は、ホッパー３００、焼却炉３０２、ボイラ群３０４、ボイラ３１０、集塵機３１２、冷却器３１４、送風機３１６、煙突３１８、発電部３２０、復水供給部３２２、熱媒体供給部３２４、残量検出部３２６、及び端末３２８を有する。また、発電施設３は、流路１１、流路１２、流路１３、流路３０、流路３３、及び流路４０を有する。

【0040】

ホッパー３００は、乾燥汚泥を貯留する設備である。例えば、ホッパー３００は、水処理施設２から供給される乾燥汚泥を貯留する。ホッパー３００が貯留している乾燥汚泥は、焼却炉３０２へ投入される。

【0041】

焼却炉３０２は、投入された乾燥汚泥を焼却する。焼却炉３０２では、乾燥汚泥が焼却されることにより、排ガスが発生する。当該排ガスの温度は、例えば、８５０℃～１０００℃程度である。焼却炉３０２で発生した排ガスは、ボイラ群３０４及びボイラ３１０へ供給される。

【0042】

ボイラ群３０４に含まれるボイラは、本実施形態における第２ボイラである。ボイラ群３０４は、発電部３２０が有するタービンを通過する前の熱媒体の加熱に用いられる熱媒体を、焼却炉３０２における乾燥汚泥の燃焼によって発生した熱を用いて加熱する。

【0043】

ボイラ群３０４は、例えば、熱媒ボイラ又は蒸気ボイラ等により実現される。以下、ボイラ群３０４が熱媒ボイラである例について説明する。また、発電部３２０が有するタービンを通過する前の熱媒体の一例として、低沸点媒体が挙げられる。発電部３２０が有するタービンを通過する前の熱媒体の加熱に用いられる熱媒体の一例として、熱媒油が挙げられる。熱媒油としては特に限定されずに一般的な熱媒油を用いることができるが、特に沸点３００～４００℃の高沸点で、かつ高温度用の熱媒油を用いるのが好ましい。これにより、液体状態の熱媒油を用いて低圧で高温の熱供給が可能となるからである。ボイラ群３０４は、例えば、熱媒油と排ガスとの間の熱交換により、排ガスから熱を抽熱し、熱媒油を加熱する。

【0044】

図３に示すように、ボイラ群３０４は、ボイラ３０６及びボイラ３０８を有する。

【0045】

ボイラ３０６は、ボイラ３０８から流路３２へ流入する熱媒油と、焼却炉３０２から流入する排ガスとの間の熱交換を行い、熱媒油を加熱する。ボイラ３０６では、焼却炉３０２から流入する排ガスが温度の高い物体であり、熱媒油が温度の低い物体である。よって、ボイラ３０６では、熱交換により、温度が高い排ガスから温度が低い熱媒油へ熱が移動する。言い換えると、熱媒油が排ガスから熱を抽熱する。

【0046】

熱交換により加熱された熱媒油は、発電部３２０と接続された流路３３を介して、発電部３２０へ供給される。また、熱交換により冷却された排ガスは、ボイラ３０８及びボイラ３１０へ供給される。

【0047】

ボイラ３０８は、発電部３２０と接続された流路３０から流路３１へ流入する熱媒油と、ボイラ３０６から流入する排ガスとの間の熱交換を行い、熱媒油を加熱する。ボイラ３０８では、ボイラ３０６から流入する排ガスが温度の高い物体であり、熱媒油が温度の低い物体である。よって、ボイラ３０８では、熱交換により、温度が高い排ガスから温度が低い熱媒油へ熱が移動する。言い換えると、熱媒油が排ガスから熱を抽熱する。

【0048】

熱交換により加熱された熱媒油は、ボイラ３０６へ供給される。また、熱交換により冷却された排ガスは、集塵機３１２へ供給される。

【0049】

発電部３２０から流路３０を介してボイラ３０８へ供給される熱媒油の温度は、１８０℃程度である。当該熱媒油は、ボイラ３０８内の流路３１及びボイラ３０６内の流路３２を通ることで加熱される。これにより、ボイラ３０６から流路３３を介して発電部３２０へ供給される熱媒油の温度は、例えば３２０℃程度まで上昇する。

【0050】

ボイラ３１０は、本実施形態における第１ボイラである。ボイラ３１０は、燃焼によって発生した熱を用いて、水処理施設２へ供給される熱媒体を加熱する。ボイラ３１０は、例えば、熱媒ボイラにより実現される。ボイラ３１０で用いられる熱媒体の一例として、復水供給部３２２から供給される復水が加熱されて生じる水蒸気が挙げられる。

【0051】

ボイラ３１０は、流路５０へ流入する水蒸気と、ボイラ３０６から流入する排ガスとの間の熱交換を行い、水蒸気を加熱する。ボイラ３１０では、ボイラ３０６から流入する排ガスが温度の高い物体であり、水蒸気が温度の低い物体である。よって、ボイラ３１０では、熱交換により、温度が高い排ガスから温度が低い水蒸気へ熱が移動する。言い換えると、水蒸気が排ガスから熱を抽熱する。

【0052】

熱交換により加熱された水蒸気は、熱媒体供給部３２４へ供給される。また、熱交換により冷却された排ガスは、集塵機３１２へ供給される。

【0053】

集塵機３１２は、ボイラ３０８及びボイラ３１０から流入する排ガスの除塵を行う。集塵機３１２により除塵された排ガスは、冷却器３１４へ供給される。なお、ボイラ３０８及びボイラ３１０から流入する排ガスの温度は、例えば１９０～２３０℃程度である。また、冷却器３１４へ供給される排ガスの温度は、例えば２００℃程度である。

【0054】

冷却器３１４は、集塵機３１２から供給される排ガスを冷却する。冷却器３１４により冷却された排ガスは、送風機３１６により煙突３１８から排出される。

【0055】

発電部３２０は、燃料を燃焼させることで生じる熱を利用して発電する。ここで、燃料は、乾燥汚泥及びバイオマス燃料を含む。発電部３２０は、乾燥汚泥と、バイオマス燃料とを燃料として燃焼させることで生じる熱を利用して発電することが可能である。

【0056】

図４に示すように、発電部３２０は、再生器３２００、蒸発器３２０２、タービン発電機３２０４、凝縮器３２０６、及び循環ポンプ３２０８を有する。また、発電部３２０は、流路１１、流路１２、流路２０、流路２１、流路２２、流路２３、流路２４、流路２５、流路３０、流路３３、及び流路４０を有する。

【0057】

再生器３２００は、発電部３２０における低沸点媒体の循環を制御する。低沸点媒体の一例として、有機シリコンが挙げられる。例えば、再生器３２００は、流路２５を介して凝縮器３２０６から供給される液体の低沸点媒体を、流路２０を介して蒸発器３２０２へ供給する。再生器３２００から蒸発器３２０２へ供給される液体の低沸点媒体の温度は、例えば、１５０℃以上である。当該液体の低沸点媒体のゲージ圧は、例えば１．４ＭＰａＧ未満である。また、再生器３２００は、流路２２を介してタービン発電機３２０４から供給される気体の低沸点媒体（蒸気）を、流路２３を介して凝縮器３２０６へ供給する。

【0058】

蒸発器３２０２は、外部から供給される液体を加熱して蒸発させる。例えば、蒸発器３２０２は、再生器３２００から流路２０を介して供給される液体の低沸点媒体を加熱し、低沸点媒体の蒸気を発生させる。蒸発器３２０２は、ボイラ３０６から流路３３を介して供給される熱媒油と、液体の低沸点媒体との間の熱交換を行い、液体の低沸点媒体を加熱する。蒸発器３２０２では、熱媒油が温度の高い物体であり、液体の低沸点媒体が温度の低い物体である。よって、蒸発器３２０２では、熱交換により、温度が高い熱媒油から温度が低い液体の低沸点媒体へ熱が移動する。言い換えると、液体の低沸点媒体が熱媒油から熱を抽熱する。

【0059】

熱交換により液体の低沸点媒体が加熱されて発生する蒸気は、流路２１を介して、タービン発電機３２０４へ供給される。蒸発器３２０２からタービン発電機３２０４へ供給される蒸気の温度は、例えば、３００℃未満である。当該蒸気のゲージ圧は、例えば１．４ＭＰａＧ未満である。また、熱交換により冷却された熱媒油は、流路３０を介して、ボイラ３０８へ供給される。

【0060】

なお、ボイラ３０６から蒸発器３２０２へ流入する熱媒油の温度は、例えば３２０℃程度である。また、蒸発器３２０２からボイラ３０８へ供給される熱媒油の温度は、例えば１８０℃程度である。

【0061】

タービン発電機３２０４は、タービンが駆動することで発電する。例えば、タービン発電機３２０４は、蒸発器３２０２から流路２１を介して供給される蒸気がタービンを通過し、タービンが駆動することによって発電する。タービン発電機３２０４は、流路４０を介して、発電した電力を水処理施設２または外部系統へ供給する。また、タービン発電機３２０４は、流路２２を介して、タービンを通過した蒸気を再生器３２００へ供給する。タービン発電機３２０４から再生器３２００へ供給される蒸気の温度は、例えば、２５０℃未満である。当該蒸気のゲージ圧は、例えば０ＭＰａＧ未満である。

【0062】

凝縮器３２０６は、外部から供給される気体を冷却して凝縮させる。例えば、凝縮器３２０６は、再生器３２００から流路２３を介して供給される気体の低沸点媒体を、水処理施設２の貯留部２０２から流路１１を介して供給される処理水（冷却水）を用いて冷却することで凝縮させる。凝縮器３２０６は、水処理施設２の貯留部２０２から流路１１を介して供給される処理水と、気体の低沸点媒体との間の熱交換を行い、気体の低沸点媒体を冷却する。凝縮器３２０６では、気体の低沸点媒体が温度の高い物体であり、処理水が温度の低い物体である。よって、凝縮器３２０６では、熱交換により、温度が高い気体の低沸点媒体から温度が低い処理水へ熱が移動する。言い換えると、処理水が気体の低沸点媒体から熱を抽熱する。

【0063】

熱交換により気体の低沸点媒体が冷却されて発生する液体の低沸点媒体は、流路２４を介して、循環ポンプ３２０８へ供給される。また、熱交換により加熱された処理水は、流路１２を介して、水処理施設２の貯留部２０２へ凝縮器３２０６から返送される。
熱交換により加熱された処理水を川などへ放流する場合には、排水基準を満たす必要があるため、別途排水処理設備を設ける必要がある。しかしながら、発電施設３にさらに排水処理設備を設けると、設備費、処理費などがかかるため好ましくない。そのため、発電施設３で使用した処理水は、水処理施設２に返送され、再度処理されるのが望ましい。

【0064】

処理水が水処理施設２の水処理部２００（水処理工程）ではなく貯留部２０２へ返送されることで、処理水の再利用が可能となり、冷却水として使用された処理水の全量を水処理施設２に返送する場合と比較して、新たな処理水と混合されるため水処理の負荷や変動を抑えることができる。
また、冷却水として使用前の処理水の受入れ槽と使用後の処理水の受入れ槽を貯留部２０２で兼用する場合には、タンクの数を減らすことができ、さらなる設備費の削減が可能となる。

【0065】

なお、水処理施設２の貯留部２０２からから凝縮器３２０６へ流入する処理水の温度は、例えば３０℃程度である。また、凝縮器３２０６から水処理施設２の貯留部２０２へ返送される処理水の温度は、例えば４０℃程度である。

【0066】

ここで、貯留部２０２の処理水の温度を制御して所定の温度の処理水を凝縮器３２０６へ送るようにしてもよい。これにより、凝縮器３２０６へ送られる処理水の温度の変動を抑えることができるため、凝縮器３２０６側での温度制御が容易になる。
また、貯留部２０２の処理水が水処理施設２内の雑用水として使用される場合も、所定の温度の処理水を使用できるため利用しやすくなる。貯留部２０２の処理水の温度制御は、例えば、貯留部２０２へ流入する処理水の流入量を調整する処理水流入量調整手段と、貯留部２０２の処理水を水処理施設２へ送る処理水引抜手段により温度を制御することができる。

【0067】

循環ポンプ３２０８は、発電部３２０の発電に用いられる低沸点媒体を循環させるポンプである。例えば、循環ポンプ３２０８は、凝縮器３２０６から流路２４を介して供給される液体の低沸点媒体を、流路２５を介して再生器３２００へ供給する。循環ポンプ３２０８から再生器３２００へ供給される液体の低沸点媒体の温度は、例えば、１００℃未満である。当該液体の低沸点媒体のゲージ圧は、例えば１．４ＭＰａＧ未満である。

【0068】

従来、火力発電所においては、ボイラで気化した蒸気を冷却し、復水器で復水しているために大量の冷却水が必要となる。そのため、従来の火力発電所は海岸に立地し、冷却水を海水に依存していた。また、海水を利用するための設備を設けるためのコストを要していた。これに対し、本実施形態では、水処理施設２に発電施設３（火力発電所）が併設されているため、水処理施設から大量に放流される浄化された処理水を冷却水として使用することが可能となる。これにより、冷却水を大量に得ることの出来ない内陸部においても、水処理施設に併設させることによって発電所を設けることが可能となる。また、海水を利用するための設備に要するコストを削減することもできる。

【0069】

復水供給部３２２は、ボイラ３１０に熱媒体を供給する。復水供給部３２２は、熱媒体として、復水を加熱した水蒸気をボイラ３１０へ供給する。なお、復水供給部３２２は、熱媒体として、復水をそのままボイラ３１０へ供給してもよい。ボイラ３１０は、復水が供給された場合、熱媒油との熱交換によって復水を加熱して蒸発させることにより、水蒸気を熱媒体供給部３２４へ供給してもよい。

【0070】

熱媒体供給部３２４は、ボイラ３１０にて加熱された熱媒体を水処理施設２に供給する。熱媒体供給部３２４は、水処理施設２へ供給した熱媒体の供給量を検出する機能を有してもよい。熱媒体供給部３２４が熱媒体の供給量を検出する機能を有する場合、熱媒体供給部３２４は、熱媒体の供給量の検出結果を管理サーバ４へ送信する。

【0071】

残量検出部３２６は、ホッパー３００に貯留されている乾燥汚泥の残量を検出する。残量検出部３２６は、乾燥汚泥の残量の検出結果を発電施設３の端末３２８へ送信する。

【0072】

端末３２８は、発電事業者が使用する端末である。図３に示すように、端末３２８は、受信部３２８０、制御部３２８２、記憶部３２８４、送信部３２８６、及び出力部３２８８を備える。なお、受信部３２８０は、第１受信部である。

【0073】

受信部３２８０は、管理サーバ４から各種情報を受信する。例えば、受信部３２８０は、水処理施設２の処理計画データ、貯留レベルの検出結果、受け入れ量、投入量等の情報を、管理サーバ４から受信する。受信部３２８０は、受信した情報を制御部３２８２へ入力する。また、受信部３２８０は、ホッパー３００における乾燥汚泥の残量の検出結果を、残量検出部３２６から受信する。

【0074】

制御部３２８２は、端末３２８の動作全般を制御する機能を有する。制御部３２８２は、例えば、端末３２８がハードウェアとして備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）にプログラムを実行させることによって実現される。

【0075】

制御部３２８２は、各種情報の出力を制御する。例えば、受信部３２８０が受信する処理計画データ、貯留レベルの検出結果、乾燥汚泥の残量の検出結果、受け入れ量、投入量等の出力を制御する。
制御部３２８２は、各種情報の送信を制御する。例えば、制御部３２８２は、残量検出部３２６が検出した乾燥汚泥の残量を送信部３２８６から水処理施設２へ送信させる。

【0076】

記憶部３２８４は、各種情報を記憶する機能を有する。記憶部３２８４は、記憶媒体、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access read/write Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。記憶部３２８４は、例えば、不揮発性メモリを用いることができる。

【0077】

送信部３２８６は、管理サーバ４へ各種情報を送信する。例えば、送信部３２８６は、乾燥汚泥の残量を管理サーバ４へ送信する。

【0078】

出力部３２８８は、各種情報を出力する。図３に示すように、出力部３２８８は、貯留レベル出力部３２８８ａ及び投入量出力部３２８８ｂを有する。なお、貯留レベル出力部３２８８ａは、第１出力部である。投入量出力部３２８８ｂは、第２出力部である。

【0079】

貯留レベル出力部３２８８ａは、受信部３２８０が受信した貯留レベルの検出結果を出力する。一例として、端末３２８がハードウェアとしてディスプレイ等の表示装置を備える場合、貯留レベル出力部３２８８ａは、当該表示装置に貯留レベルの検出結果を表示させる。

【0080】

発電事業者は、出力された貯留レベルの検出結果に基づき、その後の対応を決定することができる。例えば、水処理施設２では、ホッパー２０８の貯留レベルに応じて、乾燥汚泥を発電施設３へ供給するか否かが決定される。そのため、発電事業者は、出力された貯留レベルの検出結果に基づき、乾燥汚泥の受け入れの準備をするか否か等を決定することができる。

【0081】

投入量出力部３２８８ｂは、受信部３２８０が受信した投入量を出力する。一例として、端末３２８がハードウェアとしてディスプレイ等の表示装置を備える場合、投入量出力部３２８８ｂは、当該表示装置に投入量を表示させる。

【0082】

発電事業者は、出力された投入量に基づき、燃料として用いる乾燥汚泥とバイオマス燃料を焼却炉３０２へ投入する。投入量は、水処理施設２における処理計画データまたは貯留レベルの検出結果に基づき算出され、発電施設３へ共有された情報である。そのため、発電事業者は、当該投入量に基づき燃料を投入することで、水処理施設２における処理状況に応じた処理を行うことができる。

【0083】

＜４．管理サーバの構成＞
図５を参照して、管理サーバ４の構成の一例について説明する。図５は、本実施形態に係る管理サーバ４の構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、管理サーバ４は、水処理施設情報受信部４００、発電施設情報受信部４０２、制御部４０４、記憶部４０６、水処理施設情報送信部４０８、及び発電施設情報送信部４１０を有する。なお、水処理施設情報送信部４０８は、第１送信部である。発電施設情報送信部４１０は、第２送信部である。

【0084】

水処理施設情報受信部４００は、水処理施設２から送信される情報を受信する。例えば、水処理施設情報受信部４００は、水処理施設２から送信される処理計画データ、貯留レベル等の情報を受信する。水処理施設情報受信部４００は、受信した情報へ入力する。

【0085】

発電施設情報受信部４０２は、発電施設３から送信される情報を受信する。例えば、発電施設情報受信部４０２は、発電施設３から送信される乾燥汚泥の残量を受信する。発電施設情報受信部４０２は、受信した乾燥汚泥の残量を制御部４０４へ入力する。

【0086】

制御部４０４は、管理サーバ４の動作全般を制御する機能を有する。制御部４０４は、例えば、管理サーバ４がハードウェアとして備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）にプログラムを実行させることによって実現される。

【0087】

制御部４０４は、各種情報の算出を行う。例えば、制御部４０４は、受信した乾燥汚泥の残量の検出結果に基づき、受け入れ量を算出する。一例として、制御部４０４は、ホッパー３００の貯留可能量と、ホッパー３００に貯留されている乾燥汚泥の残量との差分を受け入れ量（実測値）として算出する。また、制御部４０４は、将来的な受け入れ量（予測値）を算出してもよい。例えば、制御部４０４は、所定の時間間隔で受信する複数の検出結果の差分に基づき、乾燥汚泥の減少速度を算出する。制御部４０４は、算出した減少速度に基づき、乾燥汚泥の残量を算出する。そして、制御部４０４は、算出した乾燥汚泥の残量と、ホッパー３００の貯留可能量との差分を将来的な受け入れ量として予測する。

【0088】

また、制御部４０４は、受信した処理計画データまたは貯留レベルの検出結果に基づき、発電施設３にて燃料として用いる乾燥汚泥とバイオマス燃料の投入量を算出する。例えば、ホッパー２０８の貯留レベルが低い（貯留量が少ない）場合、水処理施設２から発電施設３へ乾燥汚泥が運搬されるまで時間がかかると予測される。この場合、発電施設３にて乾燥汚泥を多く消費してしまうと、水処理施設２から乾燥汚泥が供給される前に発電施設３にて全ての乾燥汚泥を消費してしまう恐れがある。そこで、制御部４０４は、燃料として用いる乾燥汚泥の投入量を少なく、バイオマス燃料の投入量を多く算出する。

【0089】

一方、ホッパー２０８の貯留レベルが高い（貯留量が多い）場合、水処理施設２から発電施設３へ乾燥汚泥が運搬されるまで時間がかからないと予測される。この場合、発電施設３にて乾燥汚泥を多く消費しても、水処理施設２から乾燥汚泥が供給される前に発電施設３にて全ての乾燥汚泥を消費してしまう恐れはないと予測される。そこで、制御部４０４は、燃料として用いる乾燥汚泥の投入量を多く、バイオマス燃料の投入量を少なく算出してもよい。また、制御部４０４は、処理計画データに基づき、乾燥汚泥がいつ運搬されるかを把握してもよい。

【0090】

記憶部４０６は、各種情報を記憶する機能を有する。記憶部４０６は、記憶媒体、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access read/write Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。記憶部４０６は、例えば、不揮発性メモリを用いることができる。

【0091】

水処理施設情報送信部４０８は、水処理施設２へ情報を送信する。例えば、水処理施設情報送信部４０８は、制御部４０４が算出した受け入れ量を水処理施設２の端末２１２へ送信する。

【0092】

発電施設情報送信部４１０は、発電施設３へ情報を送信する。例えば、発電施設情報送信部４１０は、水処理施設情報受信部４００が受信した処理計画データ、貯留レベル等の情報を発電施設３の端末３２８へ送信する。また、発電施設情報送信部４１０は、制御部４０４が算出した受け入れ量、投入量等の情報を発電施設３の端末３２８へ送信する。

【0093】

＜５．施設間の入出力関係＞
図６を参照して、水処理施設２と発電施設３との間の入出力関係の一例について説明する。図６は、本実施形態に係る水処理施設２と発電施設３との間における入出力関係の一例を示す図である。なお、水処理施設２及び発電施設３は、水処理事業者の敷地５の内に設けられている。

【0094】

図６に示すように、水処理施設２のホッパー２０８に貯留された乾燥汚泥は、連続式またはバッチ式の少なくともいずれか一方の方式の運搬方法により、発電施設３のホッパー３００へ運搬される。これにより、発電施設３は、運搬された乾燥汚泥を燃料として用いることができる。また、発電施設３は、水処理事業者の敷地５の外部から入手する燃料の量を削減でき、燃料の購入にかかるコスト（燃料費）や燃料の運搬にかかるコスト（運搬費）等を削減することができる。

【0095】

発電施設３は、水処理施設２から運搬されてホッパー３００に貯留された乾燥汚泥を燃焼させて生じる熱を利用した発電を行う。発電施設３は、当該乾燥汚泥の燃焼によって生じる排ガスとの熱交換により加熱された蒸気を、発電施設３の熱媒体供給部３２４へ供給する。

【0096】

熱媒体供給部３２４は、流路１３を介して、蒸気を水処理施設２の固形燃料生成部２０６へ供給する。これにより、固形燃料生成部２０６は、供給された蒸気を用いて、水処理施設２で生じる脱水汚泥を乾燥し、乾燥汚泥を生成することができる。そのため、水処理施設２は、発電施設３から供給される蒸気を用いない水処理施設と比較し、脱水汚泥乾燥用の蒸気を発生させる設備を設けなくてよく、その分の設備費や燃料費を抑えることができるため、より安価な乾燥設備を導入することができる。よって、水処理施設２は、水処理施設２の建設にかかるコスト（建設費）等を削減することができる。

【0097】

また、発電施設３の発電部３２０は、乾燥汚泥を燃焼させて生じる熱を利用した発電において、水処理施設２の貯留部２０２から流路１１を介して供給される処理水を用いて、気体の低沸点媒体を冷却する。発電部３２０は、流路１２を介して、気体の低沸点媒体の冷却に用いた処理水を水処理施設２の貯留部２０２へ返送する。これにより、発電施設３は、気体の低沸点媒体の冷却にかかるコストを削減することができる。例えば、従来の発電施設における海水を利用するための設備の建設が不要になるため、当該設備の建設にかかるコスト（建設費）等を削減することもできる。

【0098】

また、発電部３２０は、流路４０を介して、発電した電力を水処理施設２へ供給する。これにより、水処理施設２は、発電施設３から供給される電力を用いて水処理施設２を稼働することができる。よって、水処理施設２は、水処理施設２の稼働にかかるコスト（稼働費）等を削減することができる。

【0099】

なお、水処理事業者と発電事業者は、互いの施設へ供給する乾燥汚泥、蒸気、処理水、電力等の資源を有価で取引してもよい。また、水処理施設２と発電施設３は、これらの資源を外部の事業者に有価で販売してもよい。これにより、水処理事業者と発電事業者は、収益を得ることができ、長期的に安定した事業運営を継続することができる。

【0100】

以上説明したように、本実施形態に係る水処理システム１は、水処理事業者の敷地５に設けられる水処理施設２と、水処理事業者の敷地５内に設けられる発電事業者の発電施設３とを含む。
水処理施設２の固形燃料生成部２０６は、脱水された汚泥を発電施設３から供給される復水の蒸気を用いて乾燥させ、汚泥燃料化物を生成する。また、水処理施設２の貯留部２０２は、水処理施設２に流入した水を水処理することで得られる処理水を貯留する。
発電施設３の発電部３２０は、汚泥燃料化物を燃料として燃焼させることで生じる熱を利用して発電する。また、発電施設３のボイラ３１０は、燃焼によって発生した熱を用いて復水の蒸気を加熱する。また、発電施設３の熱媒体供給部３２４は、ボイラ３１０にて加熱された蒸気を水処理施設２に供給する。また、水処理施設２の凝縮器３２０６は、発電部３２０のタービンを通過した低沸点媒体の蒸気を、処理水を用いて冷却することで凝縮させる。また、発電施設３の流路１２は、凝縮器３２０６で冷却に用いられた処理水を貯留部２０２に返送する。

【0101】

かかる構成により、水処理システム１の水処理施設２は、同一敷地内に設けられた発電施設３から供給される蒸気を用いて脱水汚泥を乾燥させ、汚泥燃料化物を生成する。これにより、水処理施設２では、発電施設３から供給される蒸気を用いない水処理施設と比較し、脱水汚泥乾燥用の蒸気を発生させる設備を設けなくてよく、その分の設備費や燃料費を抑えることができるため、より安価な乾燥設備を導入することができる。そのため、水処理施設２の建設にかかるコスト（建設費）の削減が可能となる。

【0102】

よって、本実施形態に係る水処理システム１は、水処理施設の建設費の削減により、水処理施設の事業運営における設備費や燃料費などのコストを削減することができる。

【0103】

＜６．変形例＞
本実施形態の変形例について説明する。上述の実施形態では、発電施設３が第１ボイラ及び第２ボイラを有し、発電機がタービン発電機である例について説明したが、かかる例に限定されない。本変形例では、発電施設３が第１ボイラのみを有し、発電機がスチームタービンである例について説明する。スチームタービンの具体例として、背圧タービンが挙げられる。

【0104】

以下、図７及び図８を参照して、変形例における発電施設及び発電部の構成について説明する。図７は、本実施形態に係る変形例における発電施設３の構成の一例を示すブロック図である。図８は、本実施形態に係る変形例における発電部３２０の構成の一例を示すブロック図である。以下、上述の実施形態における説明と重複する説明に関しては省略する。

【0105】

図７に示すように、変形例における発電施設３は、ホッパー３００、焼却炉３０２、ボイラ群３０４、集塵機３１２、冷却器３１４、送風機３１６、煙突３１８、発電部３２０、熱媒体供給部３２４、残量検出部３２６、及び端末３２８を有する。また、発電施設３は、流路１１、流路１２、流路１３、流路３０、流路３３、流路３４、及び流路４０を有する。また、図８に示すように、変形例における発電部３２０は、スチームタービン３２１０及び復水器３２１２を有する。また、発電部３２０は、流路１１、流路１２、流路３０、流路３３、流路３４、流路３５、及び流路４０を有する。

【0106】

上述の実施形態の発電施設３では、第１ボイラであるボイラ３１０が、燃焼によって発生した熱を用いて熱媒体を加熱する役割を担っていた。変形例における発電施設３では、ボイラ３１０が担っていた役割をボイラ群３０４が代わりに担う。即ち、本変形例では、ボイラ群３０４が第１ボイラである。

【0107】

また、上述の実施形態の発電施設３では、ボイラ３１０にて加熱された蒸気（水蒸気）が熱媒体供給部３２４によって水処理施設２へ供給されていた。変形例における発電施設３では、スチームタービン３２１０を通過する蒸気が熱媒体供給部３２４によって水処理施設２へ供給される。

【0108】

変形例におけるホッパー３００及び焼却と３０２は、上述の実施形態におけるホッパー３００及び焼却炉３０２と同一のものである。焼却炉３０２は、ホッパー３００から投入される乾燥汚泥を焼却する。乾燥汚泥の焼却により発生する排ガスは、ボイラ群３０４へ供給される。

【0109】

変形例におけるボイラ群３０４は、焼却炉３０２における乾燥汚泥の燃焼によって発生した熱を用いて熱媒体を加熱する。ボイラ群３０４が加熱する熱媒体の一例として、水（復水）と蒸気（水蒸気）が挙げられる。

【0110】

図７に示すように、ボイラ群３０４は、ボイラ３０６及びボイラ３０８を有する。
ボイラ３０６は、例えば、蒸発器と加熱器を有する。蒸発器は、ボイラ３０８から流路３２へ流入する水と、焼却炉３０２からボイラ３０６へ流入する排ガスとの間の熱交換により、蒸気を生成する。加熱器は、蒸発器が生成した蒸気と、焼却炉３０２からボイラ３０６へ流入する排ガスとの間の熱交換により、蒸気を加熱する。

【0111】

熱交換により加熱された蒸気は、発電部３２０と接続された流路３３を介して、発電部３２０へ供給される。当該蒸気のゲージ圧は、例えば、３～４ＭＰａＧである。また、熱交換により冷却された排ガスは、ボイラ３０８へ供給される。

【0112】

ボイラ３０８は、例えば、節炭器を有する。節炭器は、発電部３２０の復水器３２１２と接続された流路３０から流路３１へ流入する水（復水）と、ボイラ３０６から流入する排ガスとの間の熱交換を行い、水を加熱する。熱交換により加熱された水は、ボイラ３０６へ供給される。また、熱交換により冷却された排ガスは、集塵機３１２へ供給される。

【0113】

変形例における集塵機３１２、冷却器３１４、送風機３１６、及び煙突３１８の説明は、上述の実施形態における説明と重複するため、省略する。

【0114】

上述の実施形態の発電部３２０は、ボイラ群３０４で加熱された熱媒油と、発電部３２０内を循環する低沸点媒体を利用し発電を行っていた。変形例における発電部３２０は、ボイラ群３０４で加熱された蒸気を利用して発電を行う。

【0115】

スチームタービン３２１０は、蒸気によるタービンの駆動を利用して発電する。例えば、スチームタービン３２１０では、ボイラ３０６から流路３３を介して供給される蒸気がタービンを通過し、タービンが駆動することによって発電が行われる。スチームタービン３２１０は、流路４０を介して、発電した電力を水処理施設２または外部系統へ供給する。また、スチームタービン３２１０は、流路３４を介して、タービンを通過した蒸気を熱媒体供給部３２４へ供給する。また、スチームタービン３２１０は、流路３５を介して、タービンを通過した蒸気を復水器３２１２へ供給する。

【0116】

復水器３２１２は、外部から供給される気体を冷却して凝縮する。例えば、復水器３２１２は、流路３５を介してスチームタービン３２１０から供給される蒸気を冷却して凝縮する。当該冷却には、流路１１を介して水処理施設２の貯留部２０２から供給される処理水（冷却水）が用いられる。復水器３２１２は、流路３５を介してスチームタービン３２１０から供給される蒸気と、流路１１を介して水処理施設２の貯留部２０２から供給される処理水との間の熱交換を行い、蒸気を冷却する。復水器３２１２では、蒸気が温度の高い物体であり、処理水が温度の低い物体である。よって、復水器３２１２では、熱交換により、温度が高い蒸気から温度が低い処理水へ熱が移動する。言い換えると、処理水が蒸気から熱を抽熱する。なお、上述の実施形態においては、水処理施設２に送られる熱媒体と発電部３２０のタービンを通過する熱媒体はそれぞれ別のものであったが、本変形例では同じ熱媒体であり、例えば蒸気である。

【0117】

熱交換により蒸気が冷却されて発生する復水は、流路３０を介して、ボイラ３０８へ供給される。また、熱交換により加熱された処理水は、流路１２を介して、水処理施設２の貯留部２０２へ復水器３２１２から返送される。
熱交換により加熱された処理水を川などへ放流する場合には、排水基準を満たす必要があるため、別途排水処理設備を設ける必要がある。しかしながら、発電施設３にさらに排水処理設備を設けると、設備費、処理費などがかかるため好ましくない。そのため、発電施設３で使用した処理水は、水処理施設２に返送され、再度処理されるのが望ましい。

【0118】

処理水が水処理施設２の水処理部２００（水処理工程）ではなく貯留部２０２へ返送されることで、処理水の再利用が可能となり、冷却水に使用した処理水の全量を水処理施設２に返送する場合と比較して、新たな処理水と混合されるため水処理負荷や変動を抑えることができる。また、使用前の処理水の受入れ槽と使用後の処理水の受入れ槽を貯留部２０２で兼用する場合には、タンクの数を減らすことができ、さらなる設備費の削減が可能となる。

【0119】

なお、水処理施設２の貯留部２０２からから復水器３２１２へ流入する処理水の温度は、例えば２０℃程度である。また、復水器３２１２から水処理施設２の貯留部２０２へ返送される処理水の温度は、例えば３０℃程度である。

【0120】

変形例における熱媒体供給部３２４は、流路３４を介してスチームタービン３２１０から供給される蒸気を、流路１３を介して水処理施設２へ供給する。水処理施設２へ供給される蒸気の温度は、例えば、１８７℃である。当該蒸気のゲージ圧は、例えば１．１ＭＰａＧである。熱媒体供給部３２４は、水処理施設２へ供給した蒸気の供給量を検出する機能を有してもよい。熱媒体供給部３２４が蒸気の供給量を検出する機能を有する場合、熱媒体供給部３２４は、蒸気の供給量の検出結果を管理サーバ４へ送信する。

【0121】

変形例における残量検出部３２６、端末３２８、受信部３２８０、制御部３２８２、記憶部３２８４、送信部３２８６、及び出力部３２８８の説明は、上述の実施形態における説明と重複するため、省略する。

【0122】

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

【符号の説明】

【0123】

１…水処理システム、２…水処理施設、３…発電施設、４…管理サーバ、５…水処理事業者の敷地、１２…流路、２００…水処理部、２０２…貯留部、２０４…汚泥処理部、２０６…固形燃料生成部、２０８…ホッパー、２１０…貯留レベル検出部、２１２…端末、３００…ホッパー、３０２…焼却炉、３０４…ボイラ群、３０６…ボイラ、３０８…ボイラ、３１０…ボイラ、３１２…集塵機、３１４…冷却器、３１６…送風機、３１８…煙突、３２０…発電部、３２２…復水供給部、３２４…熱媒体供給部、３２６…残量検出部、３２８…端末、４００…水処理施設情報受信部、４０２…発電施設情報受信部、４０４…制御部、４０６…記憶部、４０８…水処理施設情報送信部、４１０…発電施設情報送信部、２１２０…受信部、２１２２…制御部、２１２４…記憶部、２１２６…送信部、２１２８…出力部、３２００…再生器、３２０２…蒸発器、３２０４…タービン発電機、３２０６…凝縮器、３２０８…循環ポンプ、３２１０…スチームタービン、３２１２…復水器、３２８０…受信部、３２８２…制御部、３２８４…記憶部、３２８６…送信部、３２８８…出力部、３２８８ａ…貯留レベル出力部、３２８８ｂ…投入量出力部、ＮＷ…ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】