特開 2024-66944 バイオマスの灰処理水の処理方法及びバイオマスの灰処理水の処理設備

(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】P2024066944

(43)【公開日】2024-05-16

(54)【発明の名称】バイオマスの灰処理水の処理方法及びバイオマスの灰処理水の処理設備

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/00 20230101AFI20240509BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20240509BHJP

   F23J 1/00 20060101ALI20240509BHJP

【ＦＩ】

C02F1/00 M

C02F1/52 K

F23J1/00 A ZAB

F23J1/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022176778

(22)【出願日】2022-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】河野 孝博

【テーマコード（参考）】

3K161

4D015

【Ｆターム（参考）】

3K161AA05

3K161AA06

3K161CA01

3K161DB32

3K161EA41

3K161LA02

3K161LA12

3K161LA20

4D015BA19

4D015BB01

4D015CA20

4D015FA12

(57)【要約】

【課題】バイオマスの灰処理水のＣＯＤ濃度を容易に低減可能なバイオマスの灰処理水の処理方法及びバイオマスの灰処理水の処理設備を提供すること。
【解決手段】バイオマスの灰処理水の処理方法は、第１貯水タンク４ａ、第２貯水タンク４ｂ、及び第３貯水タンク４ｃを有する灰処理部１において、第１貯水タンク４ａに所定量以上の灰処理水を注入する第１注入工程ＳＢ１０と、第２貯水タンク４ｂに所定量以上の灰処理水を注入する第２注入工程ＳＢ１１と、第３貯水タンク４ｃに所定量以上の灰処理水を注入する第３注入工程ＳＢ１２と、第１貯水タンク４ａ、第２貯水タンク４ｂ、及び第３貯水タンク４ｃにおいて灰処理水の注入が完了した時から所定期間の経過後に貯水された灰処理水を排水する排水工程ＳＡ１１と、を含み、第１注入工程ＳＢ１０、第２注入工程ＳＢ１１、第３注入工程ＳＢ１２、の順に繰り返す。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイオマス燃料の燃焼後の灰の搬送に用いられた灰処理水を貯水可能な貯水タンクを備えるバイオマスの灰処理水の処理設備におけるバイオマスの灰処理水の処理方法であって、
前記貯水タンクは、第１貯水タンク、第２貯水タンク、及び第３貯水タンクを有し、
前記第１貯水タンクに所定量以上の灰処理水を注入する第１注入工程と、
前記第２貯水タンクに前記所定量以上の灰処理水を注入する第２注入工程と、
前記第３貯水タンクに前記所定量以上の灰処理水を注入する第３注入工程と、
前記第１貯水タンク、前記第２貯水タンク、及び前記第３貯水タンクにおいて、灰処理水の注入が完了した時から所定期間の経過後に貯水された灰処理水を排水する排水工程と、を含み、
前記第１注入工程と、前記第２注入工程と、前記第３注入工程と、をこの順に繰り返す、バイオマスの灰処理水の処理方法。

【請求項2】

前記所定期間は、１週間以上である、請求項１に記載のバイオマスの灰処理水の処理方法。

【請求項3】

前記バイオマス燃料は、木質バイオマスペレットであり、
前記バイオマス燃料の燃焼により生じた灰は、前記木質バイオマスペレットが他の化石燃料と混焼されて生じた混焼灰であり、
前記処理設備は、搬送された灰処理水の貯水及び脱水を行って混焼灰を取得するための脱水槽と、脱水により脱水槽から排出された灰処理水を貯水し、当該灰処理水に含まれる灰を沈殿させる灰沈殿槽と、を有し、
前記貯水タンクは、前記灰沈殿槽において灰が沈殿した後の灰処理水の上澄み水を貯水する、請求項１又は２に記載のバイオマスの灰処理水の処理方法。

【請求項4】

前記排水工程では、前記第１貯水タンク、前記第２貯水タンク、及び前記第３貯水タンクにおいて、貯水された前記灰処理水は、排水を処理する排水処理装置へ払い出される、請求項１又は２に記載のバイオマスの灰処理水の処理方法。

【請求項5】

バイオマス燃料の燃焼後の灰の搬送に用いられた灰処理水を貯水可能な貯水タンクと、
前記貯水タンクへ前記灰処理水を注入する注入部と、
前記貯水タンクに貯水された前記灰処理水を外部に排水する排水部と、
前記注入部と前記排水部との動作を制御する制御部と、を備え、
前記貯水タンクは、第１貯水タンク、第２貯水タンク、及び第３貯水タンクを有し、
前記制御部は、
前記注入部が前記第１貯水タンクに所定量以上の灰処理水を注入するように制御する第１注入処理と、
前記注入部が前記第２貯水タンクに前記所定量以上の灰処理水を注入するように制御する第２注入処理と、
前記注入部が前記第３貯水タンクに前記所定量以上の灰処理水を注入するように制御する第３注入処理と、
前記第１貯水タンク、前記第２貯水タンク、及び前記第３貯水タンクにおいて、灰処理水の注入が完了した時から所定期間の経過後に前記排水部が貯水された灰処理水を排水するように制御する排水処理と、を実行し、
前記第１注入処理と、前記第２注入処理と、前記第３注入処理と、をこの順に繰り返す、バイオマスの灰処理水の処理設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイオマスの灰処理水の処理方法及びバイオマスの灰処理水の処理設備に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、火力発電設備の発電に伴って生じる灰を水（灰処理水）によって運搬する技術が知られている。この種の技術を示すものとして特許文献１が挙げられる。特許文献１では、ボイラーの下部に設けたクリンカホッパにクリンカ（灰）を堆積し、冷却後ポンプによる循環水流輸送によりクリンカをクリンカ脱水槽まで移送（運搬）し、脱水後コンベアにより船積みすることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－３０８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、火力発電設備においてバイオマス燃料を燃焼させる場合、灰に有機物の不燃分が残ることがある。この場合、灰処理水に含まれる有機物の不燃分によりＣＯＤ（化学的酸素要求量）濃度が増加することから、海等への放流時の環境規制値を満たすために処理設備の追設等を行う必要があった。しかし、当該前処理を行うためには設備等を追加するためのコストや手間がかかるため、より簡便に灰処理水のＣＯＤ濃度を低減する技術が求められていた。

【0005】

本発明は、バイオマスの灰処理水のＣＯＤ濃度をより簡便に低減可能なバイオマスの灰処理水の処理方法及びバイオマスの灰処理水の処理設備の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明に係るバイオマスの灰処理水の処理方法は、バイオマス燃料の燃焼後の灰の搬送に用いられた灰処理水を貯水可能な貯水タンクを備えるバイオマスの灰処理水の処理設備におけるバイオマスの灰処理水の処理方法であって、前記貯水タンクは、第１貯水タンク、第２貯水タンク、及び第３貯水タンクを有し、前記第１貯水タンクに所定量以上の灰処理水を注入する第１注入工程と、前記第２貯水タンクに前記所定量以上の灰処理水を注入する第２注入工程と、前記第３貯水タンクに前記所定量以上の灰処理水を注入する第３注入工程と、前記第１貯水タンク、前記第２貯水タンク、及び前記第３貯水タンクにおいて、灰処理水の注入が完了した時から所定期間の経過後に貯水された灰処理水を排水する排水工程と、を含み、前記第１注入工程と、前記第２注入工程と、前記第３注入工程と、をこの順に繰り返す。

【0007】

（１）のバイオマスの灰処理水の処理方法は、バイオマスの灰処理水のＣＯＤ濃度をより簡便に低減できる。

【0008】

（２）本発明に係るバイオマスの灰処理水の処理方法においては、前記所定期間は、１週間以上であることが好ましい。

【0009】

（２）のバイオマスの灰処理水の処理方法は、バイオマスの灰処理水のＣＯＤ濃度をより効果的に低減できる。

【0010】

（３）本発明に係るバイオマスの灰処理水の処理方法においては、前記バイオマス燃料は、木質バイオマスペレットであり、前記バイオマス燃料の燃焼により生じた灰は、前記木質バイオマスペレットが他の化石燃料と混焼されて生じた混焼灰であり、前記処理設備は、搬送された灰処理水の貯水及び脱水を行って混焼灰を取得するための脱水槽と、脱水により脱水槽から排出された灰処理水を貯水し、当該灰処理水に含まれる灰を沈殿させる灰沈殿槽と、を有し、前記貯水タンクは、前記灰沈殿槽において灰が沈殿した後の灰処理水の上澄み水を貯水することが好ましい。

【0011】

（３）のバイオマスの灰処理水の処理方法は、より効率的にバイオマスの灰を灰処理水で運搬させつつ、バイオマスの灰処理水のＣＯＤ濃度をより簡便に低減できる。

【0012】

（４）本発明に係るバイオマスの灰処理水の処理方法においては、前記排水工程では、前記第１貯水タンク、前記第２貯水タンク、及び前記第３貯水タンクにおいて、貯水された前記灰処理水は、排水を処理する排水処理装置へ払い出されることが好ましい。

【0013】

（４）のバイオマスの灰処理水の処理方法は、ＣＯＤ濃度が低減された灰処理水をそのまま排水処理装置に流通でき、効率的に排水処理を行うことができる。

【0014】

（５）本発明に係るバイオマスの灰処理水の処理設備は、バイオマス燃料の燃焼後の灰の搬送に用いられた灰処理水を貯水可能な貯水タンクと、前記貯水タンクへ前記灰処理水を注入する注入部と、前記貯水タンクに貯水された前記灰処理水を外部に排水する排水部と、前記注入部と前記排水部との動作を制御する制御部と、を備え、前記貯水タンクは、第１貯水タンク、第２貯水タンク、及び第３貯水タンクを有し、前記制御部は、前記注入部が前記第１貯水タンクに所定量以上の灰処理水を注入するように制御する第１注入処理と、前記注入部が前記第２貯水タンクに前記所定量以上の灰処理水を注入するように制御する第２注入処理と、前記注入部が前記第３貯水タンクに前記所定量以上の灰処理水を注入するように制御する第３注入処理と、前記第１貯水タンク、前記第２貯水タンク、及び前記第３貯水タンクにおいて、灰処理水の注入が完了した時から所定期間の経過後に前記排水部が貯水された灰処理水を排水するように制御する排水処理と、を実行し、前記第１注入処理と、前記第２注入処理と、前記第３注入処理と、をこの順に繰り返すことが好ましい。

【0015】

（５）のバイオマスの灰処理水の処理設備は、バイオマスの灰処理水のＣＯＤ濃度をより簡便に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る灰処理システムの一例を示す模式図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るＣＯＤ濃度低減槽の一例を示す模式図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るバイオマスの灰処理水の処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態に係るバイオマスの灰処理水の処理方法のうちの注入工程の一例の詳細を説明するためのフローチャートである。

【図5】変形例に係る灰処理部のハードウェア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】

【0017】

＜灰処理システム＞
以下、本発明の一実施形態に係るバイオマスの灰処理水の処理方法が適用される灰処理システムＳの一例について、図１、２を用いて説明する。本実施形態に係る灰処理システムＳは、火力発電所のボイラーにおいて燃料を燃焼することで生じたフライアッシュやクリンカ等の灰を水によって運搬し回収する灰処理を行うための構成である。以下、灰を運搬するための水を灰処理水として説明する。

【0018】

本実施形態に係る燃料は、バイオマス燃料を含む。バイオマス燃料は、廃材や間伐材等から得られる植物系の有機性の燃料であり、例えば木質バイオマスペレットである。また、本実施形態に係る燃料は、他の化石燃料を含んでいてもよい。他の化石燃料は、例えば石炭や重油等が挙げられる。以下において、バイオマス燃料の燃焼により生じた灰は、木質バイオマスペレットが石炭と混焼されて生じた混焼灰であるとして説明する。しかし、バイオマス燃料の燃焼により生じる灰は、混焼灰に限定されず、バイオマス燃料のみの燃焼により生じた灰でもよい。また、上記バイオマス燃料の燃焼後の灰は、灰処理水によって運搬される。

【0019】

灰処理システムＳは、処理設備としての灰処理部１と、排水処理部２と、高ＣＯＤ濃度水を除去するシステムである貯水タンクとしてのＣＯＤ濃度低減槽４と、を有する。灰処理システムＳは、石炭火力発電所の不図示のボイラーに発生するクリンカ等の混焼灰を灰処理水により運搬し、灰処理水から混焼灰を取り出して回収するための構成である。

【0020】

また、本実施形態に係る灰処理システムＳでは、灰処理水は、通常、灰処理部１の後述する循環流路内で循環するようにしている。灰処理部１においては、循環流路内を循環させる不図示のポンプの軸封水としての工業用水が注水される。このため、循環流路内の保有水が徐々に上昇し、後述する貯水槽１３の水位も上がることから、貯水槽１３に貯水される灰処理水を、定期的にＣＯＤ濃度低減槽４を介して排水処理部２に流通させ、排水処理が行われる。なお、排水処理を行う後述の排水流路は、灰処理を行う循環流路とは別系統であり、排水処理と灰処理とは互いに独立して行われる。また、本実施形態では、排水処理部２に流通させる灰処理水は、脱硫装置３から排出される排水の希釈にも利用している。

【0021】

灰処理部１は、バイオマス燃料の燃焼後の混焼灰を処理するための構成である。灰処理部１は、クリンカホッパ１０と、脱水槽１１と、灰沈殿槽１２と、貯水槽１３と、第１循環流路Ｆ１ａと、第２循環流路Ｆ１ｂと、第３循環流路Ｆ１ｃと、第４循環流路Ｆ１ｄと、を有する。なお、以下において、便宜上、第１循環流路Ｆ１ａ、第２循環流路Ｆ１ｂ、第３循環流路Ｆ１ｃ、及び第４循環流路Ｆ１ｄを合わせて循環流路として記載する場合がある。

【0022】

クリンカホッパ１０は、上述したボイラーの下部に配置され、ボイラーから排出されたクリンカ等の混焼灰を堆積し、循環流路に払い出すための構成である。クリンカホッパ１０は、内部にボイラーから排出されたクリンカ等の混焼灰を堆積させる空間が形成され、空間の下部に落下したクリンカ等の混焼灰を粉砕する不図示のクリンカクラッシャを有する。クリンカホッパ１０は、第４循環流路Ｆ１ｄと、第１循環流路Ｆ１ａと、に接続する。クリンカホッパ１０において、クリンカクラッシャにより粉砕されたクリンカ等の混焼灰は、第４循環流路Ｆ１ｄを流通する灰処理水と混合されてスラリー状となり、第１循環流路Ｆ１に流通する灰処理水によって脱水槽１１に運搬される。

【0023】

脱水槽１１は、灰処理水によって搬送されたクリンカ等の混焼灰を含む灰処理水の貯水及び脱水を行って混焼灰を取得するための構成である。脱水槽１１は、第１循環流路Ｆ１ａと、第２循環流路Ｆ１ｂと、脱水後の混焼灰を外部の灰処理場に搬送するための不図示の搬送部と接続される。脱水槽１１の脱水により生じた灰処理水は、第２循環流路Ｆ１ｂを介して灰沈殿槽１２に流通する。

【0024】

灰沈殿槽１２は、脱水槽１１の脱水により生じた灰処理水を貯水し、当該灰処理水に残留している灰を沈殿させるための構成である。灰沈殿槽１２は、第２循環流路Ｆ１ｂと、第３循環流路Ｆ１ｃと、接続される。灰沈殿槽１２に貯水される灰処理水のうちの上澄み水は、第３循環流路Ｆ１ｃを介して貯水槽１３へ流通する。

【0025】

貯水槽１３は、灰沈殿槽１２において灰が沈殿した後の上澄み水を、循環流路と後述する排水流路に流通する水として貯水するための構成である。また、貯水槽１３は、第３循環流路Ｆ１ｃと、第４循環流路Ｆ１ｄ及び後述の第１排水流路Ｆ２ａに接続する。

【0026】

第１循環流路Ｆ１ａは、クリンカホッパ１０と脱水槽１１とを接続し、クリンカホッパ１０で混焼灰と混合した灰処理水を脱水槽１１に供給するための流路である。第１循環流路Ｆ１ａは、例えば配管により構成される。

【0027】

第２循環流路Ｆ１ｂは、脱水槽１１と灰沈殿槽１２とを接続し、脱水により脱水槽１１から排出された灰処理水を灰沈殿槽１２に供給するための流路である。第２循環流路Ｆ１ｂは、例えば配管により構成される。

【0028】

第３循環流路Ｆ１ｃは、灰沈殿槽１２と貯水槽１３とを接続し、灰沈殿槽１２に貯水された灰処理水の上澄み水を貯水槽１３に供給するための流路である。第３循環流路Ｆ１ｃは、例えば配管により構成される。

【0029】

第４循環流路Ｆ１ｄは、不図示の弁を介して、貯水槽１３と、クリンカホッパ１０とを接続する。第４循環流路Ｆ１ｄは、クリンカホッパ１０において蓄積するクリンカ等の混焼灰を運搬するために貯水槽１３の灰処理水をクリンカホッパ１０へ供給するための流路である。第４循環流路Ｆ１ｄは、例えば配管により構成される。本実施形態では、第４循環流路Ｆ１ｄが有する不図示の弁は、作業者等の操作により開閉される。

【0030】

排水処理部２は、脱硫装置３からの排水等に対して浄化等の処理を行うための構成である。排水処理部２は、排水槽２０と、排水処理装置２１と、第１排水流路Ｆ２ａと、第２排水流路Ｆ２ｂと、第３排水流路Ｆ２ｃと、第４排水流路Ｆ２ｄと、第５排水流路Ｆ３と、を有する。なお、以下において、便宜上、第１排水流路Ｆ２ａと、第２排水流路Ｆ２ｂと、第３排水流路Ｆ２ｃと、第４排水流路Ｆ２ｄと、第５排水流路Ｆ３と、を合わせて排水流路として記載する場合がある。

【0031】

排水槽２０は、後述する脱硫装置３からの排水や第２排水流路Ｆ２ｂを介してＣＯＤ濃度低減槽４から流通する灰処理水を貯水するための構成である。排水槽２０は、第５排水流路Ｆ３、第２排水流路Ｆ２ｂ、及び第３排水流路Ｆ２ｃと、接続されている。

【0032】

排水処理装置２１は、不図示の凝集沈殿層等を有し、脱硫排水を含む排水を浄化処理するための構成である。排水処理装置２１で浄化処理された排水は、第４排水流路Ｆ２ｄを介して例えば海域等の外部へ放流される。

【0033】

第１排水流路Ｆ２ａは、貯水槽１３に貯水される灰処理水をＣＯＤ濃度低減槽４に供給するための流路である。第１排水流路Ｆ２ａは、不図示の弁を介して一端部が貯水槽１３と接続し、他端部がＣＯＤ濃度低減槽４と接続する。第１排水流路Ｆ２ａは、例えば配管により構成される。本実施形態では、第１排水流路Ｆ２ａが有する不図示の弁は、作業者等の操作により開閉される。当該弁は、循環流路内の灰処理水の流通の有無にかかわらず、排水流路に送水して貯水槽１３の水位を調整するために開閉される。例えば、貯水槽１３の水位が上昇したタイミングで弁を開いて排水槽２０へ送水を開始し、貯水槽の水位が低下したタイミングで弁を閉じて排水槽２０への送水を停止する。

【0034】

第２排水流路Ｆ２ｂは、ＣＯＤ濃度低減槽４に貯水される灰処理水を排水槽２０に供給するための流路である。第２排水流路Ｆ２ｂは、一端部がＣＯＤ濃度低減槽４と接続し、他端部が排水槽２０と接続する。第２排水流路Ｆ２ｂは、例えば配管により構成される。

【0035】

第３排水流路Ｆ２ｃは、排水槽２０と排水処理装置２１とを接続し、排水槽２０に貯水される排水を排水処理装置２１に供給するための流路である。第３排水流路Ｆ２ｃは、例えば配管により構成される。

【0036】

第４排水流路Ｆ２ｄは、排水処理装置２１と海域等の外部とを接続し、排水処理装置２１において浄化された排水を海域等の外部へ放流するための流路である。第４排水流路Ｆ２ｄは、例えば配管により構成される。

【0037】

第５排水流路Ｆ３は、後述する脱硫装置３と排水槽２０とを接続し、脱硫装置３において発生した排水を排水槽２０へ供給するための流路である。第５排水流路Ｆ３は、例えば配管により構成される。

【0038】

脱硫装置３は、ボイラーにおいて燃焼により生じた排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収除去するための構成である。脱硫装置３からは、定常的に排水が発生する。脱硫装置３において発生した排水は、環境基準を満たすために、排水槽２０において灰処理水と混合され薄められた上で排水処理装置２１において浄化処理され、排出される。なお、脱硫装置３からの排水のＣＯＤ濃度は、１０～１５ｐｐｍ程度となっている。

【0039】

ＣＯＤ濃度低減槽４は、灰処理部１から排水処理部２に流通する灰処理水のＣＯＤ濃度を低減させるための構成である。ＣＯＤ濃度低減槽４は、上述のように第１排水流路Ｆ２ａと第２排水流路Ｆ２ｂとに接続されている。

【0040】

本実施形態に係るＣＯＤ濃度低減槽４は、図２に示されるように、第１貯水タンク４ａと、第２貯水タンク４ｂと、第３貯水タンク４ｃと、第１注入流路Ｆ２１ａと、第２注入流路Ｆ２２ａと、第３注入流路Ｆ２３ａと、第１払出流路Ｆ２１ｂと、第２払出流路Ｆ２２ｂと、第３払出流路Ｆ２３ｂと、を有する。なお、以下において、便宜上、第１貯水タンク４ａ、第２貯水タンク４ｂ、第３貯水タンク４ｃを総称して貯水タンクとして記載する場合がある。

【0041】

第１貯水タンク４ａは、貯水槽１３から流通する灰処理水を溜め置き、ＣＯＤ濃度を下げるための構成である。第１貯水タンク４ａは、所定量の水を貯水可能に構成される。所定量は、例えば灰処理システムＳの循環流路に所定期間内に注入される水の量で規定される。本実施形態では、循環流路に所定期間内に注入される水は、上述のように不図示のポンプの軸封水である。言い換えると、第１貯水タンク４ａは、後述の注入工程（ステップＳＡ１０）において、少なくとも所定期間の間は注入し続けることができるような容量が設定される。なお、本実施形態では、所定期間は、後述の実施例により１週間としている。しかし、これに限定されず、例えば所定期間は、１週間以上でもよい。第１貯水タンク４ａは、第１注入流路Ｆ２１ａと、第１払出流路Ｆ２１ｂと、に接続されている。

【0042】

第２貯水タンク４ｂは、貯水槽１３から流通する灰処理水を溜め置き、ＣＯＤ濃度を下げるための構成である。第２貯水タンク４ｂは、所定量の水を貯水可能に構成される。言い換えると、第２貯水タンク４ｂは、後述の注入工程（ステップＳＡ１０）において、少なくとも所定期間の間は注入し続けることができるような容量が設定される。第２貯水タンク４ｂは、第２注入流路Ｆ２２ａと、第２払出流路Ｆ２２ｂと、に接続されている。

【0043】

第３貯水タンク４ｃは、貯水槽１３から流通する灰処理水を溜め置き、ＣＯＤ濃度を下げるための構成である。第３貯水タンク４ｃは、所定量の水を貯水可能に構成される。言い換えると、第３貯水タンク４ｃは、後述の注入工程（ステップＳＡ１０）において、少なくとも所定期間の間は注入し続けることができるような容量が設定される。第３貯水タンク４ｃは、第３注入流路Ｆ２３ａと、第３払出流路Ｆ２３ｂと、に接続されている。

【0044】

第１注入流路Ｆ２１ａは、一端部が不図示の弁を介して第１排水流路Ｆ２ａと接続され、他端部が上述のように第１貯水タンク４ａに接続されている。第２注入流路Ｆ２２ａは、一端部が不図示の弁を介して第１排水流路Ｆ２ａと接続され、他端部が上述のように第２貯水タンク４ｂに接続されている。第３注入流路Ｆ２３ａは、一端部が不図示の弁を介して第１排水流路Ｆ２ａと接続され、他端部が上述のように第３貯水タンク４ｃに接続されている。本実施形態では、第１注入流路Ｆ２１ａ、第２注入流路Ｆ２２ａ、第３注入流路Ｆ２３ａが有する不図示の弁は、作業者等の操作により開閉される。

【0045】

第１払出流路Ｆ２１ｂは、一端部が上述のように第１貯水タンク４ａに接続され、他端部が不図示の弁を介して第２排水流路Ｆ２ｂの一端部と接続されている。第２払出流路Ｆ２２ｂは、一端部が上述のように第２貯水タンク４ｂに接続され、他端部が不図示の弁を介して第２排水流路Ｆ２ｂの一端部と接続されている。第３払出流路Ｆ２３ｂは、一端部が上述のように第３貯水タンク４ｃに接続され、他端部が不図示の弁を介して第２排水流路Ｆ２ｂの一端部と接続されている。本実施形態では、第１払出流路Ｆ２１ｂ、第２払出流路Ｆ２２ｂ、第３払出流路Ｆ２３ｂが有する不図示の弁は、作業者等の操作により開閉される。

【0046】

本実施形態に係るＣＯＤ濃度低減槽４は、上述の構成により第１貯水タンク４ａ、第２貯水タンク４ｂ、第３貯水タンク４ｃについて、不図示の弁を作業者等の操作により開閉することで、それぞれ独立して注入や払出の操作を行うことができる。本発明の一実施形態に係るバイオマスの灰処理水の処理方法は、当該ＣＯＤ濃度低減槽４の構成を用いて行われる。詳細については、後述する。

【0047】

＜バイオマスの灰処理水の処理方法＞
次に、本実施形態に係るバイオマスの灰処理水の処理方法の一例について、図３、４を用いて説明する。バイオマスの灰処理水の処理方法は、第１排水流路Ｆ２ａに設けられたＣＯＤ濃度低減槽４において灰処理部１で循環する灰処理水を貯水する貯水槽１３から定期的に排水処理部２に排水される灰処理水から高ＣＯＤ濃度水を除去する方法である。

【0048】

より具体的には、本実施形態に係る灰処理システムＳでは、貯水槽１３の水位が所定の水位よりも上昇したタイミングで排水処理部２へ排水され、ＣＯＤ濃度低減槽４において以下に説明する方法により高ＣＯＤ濃度水が除去される。所定の水位は、例えば貯水槽１３の容量の９割の水位で規定される。また、貯水槽１３の水位が所定の水位よりも低下したタイミングで排水処理部２への排水を停止する。

【0049】

バイオマスの灰処理水の処理方法は、図３に示すように、注入工程（ステップＳＡ１０）と、排水工程（ステップＳＡ１１）と、を含む。

【0050】

注入工程（ステップＳＡ１０）は、ＣＯＤ濃度低減槽４の第１貯水タンク４ａ、第２貯水タンク４ｂ、又は第３貯水タンク４ｃに灰処理部１の貯水槽１３からの灰処理水を注入する工程である。貯水槽１３の水位が所定の水位よりも上昇している間は、貯水槽１３からの排水が継続してＣＯＤ濃度低減槽４に流通するため、注入工程（ステップＳＡ１０）も継続して行われる。一方、貯水槽１３の水位が所定の水位よりも低下したタイミングで、注入工程（ステップＳＡ１０）が終了する。排水工程（ステップＳＡ１１）は、灰処理水の注入が完了した時から所定期間経過後に貯水された灰処理水を排水する工程である。

【0051】

まずは、注入工程（ステップＳＡ１０）を行う。注入工程（ステップＳＡ１０）は、図４に示される第１注入工程（ステップＳＢ１０～ステップＳＢ１３）と第２注入工程（ステップＳＢ１４～ステップＳＢ１７）と第３注入工程（ステップＳＢ１８～ステップＳＢ２１）とを含む。第１注入工程（ステップＳＢ１０～ステップＳＢ１３）は、第１貯水タンク４ａに所定量以上の灰処理水を注入する工程である。第２注入工程（ステップＳＢ１４～ステップＳＢ１７）は、第２貯水タンク４ｂに所定量以上の灰処理水を注入する工程である。第３注入工程（ステップＳＢ１８～ステップＳＢ２１）は、第３貯水タンク４ｃに所定量以上の灰処理水を注入する工程である。本実施形態では、第１注入工程、第２注入工程、第３注入工程における注入量は、同じ所定量としている。注入工程（ステップＳＡ１０）の詳細については、後述する。

【0052】

次に、排水工程（ステップＳＡ１１）を行う。排水工程（ステップＳＡ１１）では、第１貯水タンク４ａ、第２貯水タンク４ｂ、及び第３貯水タンク４ｃにおいて、注入工程（ステップＳＡ１０）により灰処理水の注入が完了した時から所定期間経過後の貯水された灰処理水を排水する工程である。本実施形態に係る所定期間は、例えば１週間である。しかし、所定期間は、１週間に限定されないが、後述する実施例の結果から１週間以上であることが好ましい。

【0053】

＜注入工程＞
次に、注入工程（ステップＳＡ１０）の詳細について、図４を用いて説明する。注入工程（ステップＳＡ１０）においては、まず第１注入工程を開始する（ステップＳＢ１０）。即ち、第１注入流路Ｆ２１ａの不図示の弁を開き、第１排水流路Ｆ２ａと第１注入流路Ｆ２１ａとを介して貯水槽１３から第１貯水タンク４ａへの灰処理水の注入を開始する。

【0054】

次に、貯水槽１３の水位が所定量を下回ったか否か否かを確認する（ステップＳＢ１１）。本実施形態では、上述のように貯水槽１３の水位が所定量を上回った時に貯水槽１３の水位を下げるために排水処理が開始され、ＣＯＤ濃度低減槽４への排水の流通が行われる。また、上述のように貯水槽１３の水位が所定量を下回ったときに排水処理が終了されＣＯＤ濃度低減槽４への排水の流通が停止する。貯水槽１３の水位が所定量を下回った場合（ステップＳＢ１１：ＹＥＳ）、注入工程（ステップＳＡ１０）を終了する。貯水槽１３の水位が所定量を下回っていない場合（ステップＳＢ１１：ＮＯ）、第１貯水タンク４ａに所定量の灰処理水が溜まったか否かを確認する（ステップＳＢ１２）。

【0055】

第１貯水タンク４ａに所定量の灰処理水が溜まっていない場合（ステップＳＢ１２：ＮＯ）、ステップＳＢ１１に戻り、第１貯水タンク４ａに所定量の灰処理水が溜まるまで灰処理水の注入を続ける。第１貯水タンク４ａに所定量の灰処理水が溜まった場合（ステップＳＢ１２：ＹＥＳ）、第１注入工程を終了する（ステップＳＢ１３）。即ち、第１注入流路Ｆ２１ａの不図示の弁を閉じ、貯水槽１３からの第１貯水タンク４ａへの灰処理水の注入を停止させる。

【0056】

なお、第１貯水タンク４ａ内の灰処理水は、上述の排水工程（ステップＳＡ１１）において所定期間静置される。その後、第１払出流路Ｆ２１ｂの不図示の弁を開き、第１貯水タンク４ａ内の灰処理水は、第１払出流路Ｆ２１ｂと第２排水流路Ｆ２ｂとを介して排水槽２０へ流通させる。

【0057】

次に、第２注入工程を開始する（ステップＳＢ１４）。即ち、第２注入流路Ｆ２２ａの不図示の弁を開き、第１排水流路Ｆ２ａと第２注入流路Ｆ２２ａとを介して貯水槽１３から第２貯水タンク４ｂへの灰処理水の注入を開始する。

【0058】

次に、貯水槽１３の水位が所定量を下回ったか否かを確認する（ステップＳＢ１５）。貯水槽１３の水位が所定量を下回った場合（ステップＳＢ１５：ＹＥＳ）、注入工程（ステップＳＡ１０）を終了する。貯水槽１３の水位が所定量を下回っていない場合（ステップＳＢ１５：ＮＯ）、第２貯水タンク４ｂに所定量の灰処理水が溜まったか否かを確認する（ステップＳＢ１６）。

【0059】

第２貯水タンク４ｂに所定量の灰処理水が溜まっていない場合（ステップＳＢ１６：ＮＯ）、ステップＳＢ１５に戻り、第２貯水タンク４ｂに所定量の灰処理水が溜まるまで灰処理水の注入を続ける。第２貯水タンク４ｂに所定量の灰処理水が溜まった場合（ステップＳＢ１６：ＹＥＳ）、第２注入工程を終了する（ステップＳＢ１７）。即ち、第２注入流路Ｆ２２ａの不図示の弁を閉じ、貯水槽１３からの第２貯水タンク４ｂへの灰処理水の注入を停止させる。

【0060】

なお、第２貯水タンク４ｂ内の灰処理水は、上述の排水工程（ステップＳＡ１１）において所定期間静置される。その後、第２払出流路Ｆ２２ｂの不図示の弁を開き、第２貯水タンク４ｂ内の灰処理水は、第２払出流路Ｆ２２ｂと第２排水流路Ｆ２ｂとを介して排水槽２０へ流通させる。

【0061】

次に、第３注入工程を開始する（ステップＳＢ１８）。即ち、第３注入流路Ｆ２３ａの不図示の弁を開き、第１排水流路Ｆ２ａと第３注入流路Ｆ２３ａとを介して貯水槽１３から第３貯水タンク４ｃへの灰処理水の注入を開始する。

【0062】

次に、貯水槽１３の水位が所定量を下回ったか否かを確認する（ステップＳＢ１９）。貯水槽１３の水位が所定量を下回った場合（ステップＳＢ１９：ＹＥＳ）、注入工程（ステップＳＡ１０）を終了する。貯水槽１３の水位が所定量を下回っていない場合（ステップＳＢ１９：ＮＯ）、第３貯水タンク４ｃに所定量の灰処理水が溜まったか否かを確認する（ステップＳＢ２０）。

【0063】

第３貯水タンク４ｃに所定量の灰処理水が溜まっていない場合（ステップＳＢ２０：ＮＯ）、ステップＳＢ１９に戻り、第３貯水タンク４ｃに所定量の灰処理水が溜まるまで灰処理水の注入を続ける。第３貯水タンク４ｃに所定量の灰処理水が溜まった場合（ステップＳＢ２０：ＹＥＳ）、第３注入工程を終了する（ステップＳＢ２１）。即ち、第３注入流路Ｆ２３ａの不図示の弁を閉じ、貯水槽１３からの第３貯水タンク４ｃへの灰処理水の注入を停止させ、ステップＳＢ１０に戻る。

【0064】

なお、第３貯水タンク４ｃ内の灰処理水は、上述の排水工程（ステップＳＡ１１）において所定期間静置される。その後、第３払出流路Ｆ２３ｂの不図示の弁を開き、第３貯水タンク４ｃ内の灰処理水は、第３払出流路Ｆ２３ｂと第２排水流路Ｆ２ｂとを介して排水槽２０へ流通させる。

【0065】

上述のように注入工程（ステップＳＡ１０）では、第１注入工程と、第２注入工程と、第３注入工程と、をこの順に繰り返す。

【0066】

以上説明した本実施形態に係るバイオマスの灰処理水の処理方法によれば、以下の効果が得られる。火力発電設備では、燃焼により生じた灰処理のために水を用いることがある。灰処理のために用いられた水は、脱硫装置から排出される排水を薄めるために用いられる場合がある。この場合、灰処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の濃度は、例えば外部の海域等への放流時において環境基準値を満たすためにも低濃度であることが望ましい。

【0067】

しかし、近年では大気中の二酸化炭素を増加させないカーボンニュートラルのために、火力発電設備において木質バイオマス等のバイオマス燃料が用いられることがあり、火力発電設備において木質バイオマスが燃焼する場合、灰処理水系統内のＣＯＤ濃度が上昇する場合がある。

【0068】

これは、バイオマス燃焼による灰からの未燃分の溶出が要因として考えられる。木質バイオマスの灰と水の混合によって生じた高濃度ＣＯＤ水は、通常の排水処理装置では浄化が追いつかないおそれがあるため、排水処理装置の浄化処理能力で環境基準値を達成可能なＣＯＤ濃度に抑える必要がある。

【0069】

従って、既存の火力発電設備において木質バイオマス等を燃焼する場合、高濃度ＣＯＤ水は、排水処理装置に流通する前に排水の基準を満たすように別途処理を行う必要があり、当該処理のための設備の改造や新設等のコストや手間がかかることが予想される。

【0070】

灰処理水は、所定期間溜め置かれることでＣＯＤ濃度が低下することがわかっており、本発明の一実施形態に係る排水工程（ステップＳＡ１１）は、ＣＯＤ濃度低減槽４において灰処理水を１週間溜め置いてから排出するような構成としている。このため、本発明の一実施形態に係る灰処理水の処理方法によれば、設備の改造や新設等のコストや手間を省きつつバイオマスの灰処理水のＣＯＤ濃度をより簡便に低減することができる。

【実施例0071】

以下、条件を変えて行った４つの検体の実験の実施例に基づいて本発明の内容を更に詳細に説明する。本発明の内容は以下の実施例の記載に限定されない。

【0072】

検体Ａ～Ｄについて、それぞれ異なる採取日で灰処理部の貯水槽の灰処理水を採取し、採取日当日にＣＯＤ濃度の測定を行った。ＣＯＤ濃度の測定は、ＪＩＳ Ｋ０１０２の１００℃における過マンガン酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯＤ_Ｍｎ）によって行った。具体的には、試料を硫酸酸性とし、酸化剤として過マンガン酸カリウムを加え、沸騰水浴中で３０分間反応させて消費された過マンガン酸の量を求め、相当する酸素の量（ｍｇ／Ｌ）で表して行った。以下、異なる採取日で採取した灰処理水である検体Ａ～Ｄについて、ＣＯＤ濃度の測定結果を表１にまとめた。

【0073】

【表1】

【0074】

採取後１週間以上経過すると、Ｂ～Ｄの検体においてＣＯＤ濃度が少なくとも１３％以上の減少がみられ、１か月後は、検体Ａ、Ｂにおいて、ＣＯＤ濃度が３８～５６％減少し、４～５割程度の減少がみられた。このため、木質バイオマスペレットの混焼灰と水が混合すると高濃度ＣＯＤ水になるが、自然放置するとＣＯＤ濃度が低下する特性を確認することができた。

【0075】

なお、本発明の一実施形態に係る灰処理水の処理方法における所定期間は、処理前の灰処理水のＣＯＤ濃度が排水処理装置２１によって環境基準値を満たす濃度まで下がるように設定される。例えば、ＣＯＤ濃度低減槽４に注入される灰処理水のＣＯＤ濃度が２００ｐｐｍで、排水処理部２で環境基準値を満たして処理可能なＣＯＤ濃度が１８０ｐｐｍである場合は、所定期間は、１週間に設定される。

【0076】

［変形例］
上述の実施形態では、注入工程（ステップＳＡ１０）における第１注入工程と、第２注入工程と、第３注入工程と、の切替は、ＣＯＤ濃度低減槽４の各貯水タンクの不図示の弁を作業者等の操作により開閉することにより行われていたが、これに限らない。例えば、第１注入工程と、第２注入工程と、第３注入工程と、の切替は、各貯水タンクへの注入量に基づいて各貯水タンクの不図示の弁を制御装置の制御により開閉することによって行ってもよい。

【0077】

以下に、変形例に係るバイオマスの灰処理水の処理方法について説明する。なお、変形例に係るバイオマスの灰処理水の処理方法に関する構成が上述の実施形態と同様の構成の場合は、同じ名称をつけて詳細な説明を省略する場合がある。

【0078】

以下、変形例に係るバイオマスの灰処理水の処理方法が適用される、灰処理システムＳＢの一例について、図５を用いて説明する。灰処理システムＳＢは、バイオマスの灰処理水の処理設備としての灰処理部１と、排水処理部２と、ＣＯＤ濃度低減槽４Ｂと、を有する。

【0079】

変形例に係るＣＯＤ濃度低減槽４Ｂは、第１貯水タンク４Ｂａと、第２貯水タンク４Ｂｂと、第３貯水タンク４Ｂｃと、第１注入流路Ｆ２１ａと、第２注入流路Ｆ２２ａと、第３注入流路Ｆ２３ａと、第１払出流路Ｆ２１ｂと、第２払出流路Ｆ２２ｂと、第３払出流路Ｆ２３ｂと、制御装置１４と、注入部１５と、排水部としての払出部１６と、を有する。

【0080】

変形例に係る第１貯水タンク４Ｂａは、貯水量を測定可能な水位計４ａ１を有する。変形例に係る第２貯水タンク４Ｂｂは、貯水量を測定可能な水位計４ｂ１を有する。変形例に係る第３貯水タンク４Ｂｃは、貯水量を測定可能な水位計４ｃ１を有する。水位計４ａ１、水位計４ｂ１、水位計４ｃ１は、例えば電極式水位計でもよいしフロート式水位計でもよい。水位計４ａ１、水位計４ｂ１、水位計４ｃ１は、後述する制御装置１４と通信可能に接続され、制御装置１４は、水位計４ａ１、水位計４ｂ１、水位計４ｃ１の測定結果を取得して制御動作を実行可能である。

【0081】

変形例に係る注入部１５は、電動弁１５ａと、電動弁１５ｂと、電動弁１５ｃと、を有する。電動弁１５ａ、電動弁１５ｂ、電動弁１５ｃは、それぞれ第１注入流路Ｆ２１ａ、第２注入流路Ｆ２２ａ、第３注入流路Ｆ２３ａに設けられ、開閉することでそれぞれの流路内の灰処理水の流通を制御できる。

【0082】

また、電動弁１５ａ、電動弁１５ｂ、電動弁１５ｃは、後述する制御装置１４と通信可能に接続され、制御装置１４は、電動弁１５ａ、電動弁１５ｂ、電動弁１５ｃの開閉動作を制御できる。なお、注入部１５が有する弁は、電動に限らず、例えば空気圧や油圧を利用して開閉可能な弁でもよい。

【0083】

変形例に係る払出部１６は、電動弁１６ａと、電動弁１６ｂと、電動弁１６ｃと、を有する。電動弁１６ａ、電動弁１６ｂ、電動弁１６ｃは、それぞれ第１払出流路Ｆ２１ｂ、第２払出流路Ｆ２２ｂ、第３払出流路Ｆ２３ｂに設けられ、開閉することでそれぞれの流路内の灰処理水の流通を制御できる。

【0084】

また、電動弁１６ａ、電動弁１６ｂ、電動弁１６ｃは、後述する制御装置１４と通信可能に接続され、制御装置１４は、電動弁１６ａ、電動弁１６ｂ、電動弁１６ｃの開閉動作を制御できる。なお、払出部１６が有する弁は、電動に限らず、例えば空気圧や油圧を利用して開閉可能な弁でもよい。

【0085】

変形例に係る制御装置１４は、灰処理システムＳＢのＣＯＤ濃度低減槽４Ｂの動作を制御するための構成である。制御装置１４は、例えば水位計４ａ１、水位計４ｂ１、水位計４ｃ１による測定結果に基づき、電動弁１５ａ、電動弁１５ｂ、電動弁１５ｃ、電動弁１６ａ、電動弁１６ｂ、電動弁１６ｃの開閉動作を制御し本実施形態に係る灰処理水の処理方法を実行できる。制御装置１４は、制御部１４ａと、入力部１４ｂと、出力部１４ｃと、記憶部１４ｄと、電源部１４ｅと、を有する。

【0086】

制御部１４ａは、例えばＣＰＵ等のプロセッサ等で構成される。当該プロセッサが行う演算処理によりＣＯＤ濃度低減槽４Ｂの動作が実現される。なお、制御部１４ａの構成は、これに限らず、制御回路により構成され、制御回路の動作によりＣＯＤ濃度低減槽４Ｂの各種の動作が実現されてもよい。

【0087】

入力部１４ｂ及び出力部１４ｃは、有線又は無線により電気的に不図示の入出力インターフェースに接続されるユーザインターフェースである。入力部１４ｂは例えば制御装置１４の操作ボタンやキーボード等によって構成され、出力部１４ｃは、制御装置１４の操作のための画像を表示するモニタ１４ｃ１や音等を発するブザー１４ｃ２等によって構成される。モニタ１４ｃ１は、例えば各貯水タンクの注入状況や静置経過時間等の状況を表示してもよい。ブザー１４ｃ３は、例えば貯水タンクの注入工程（ステップＳＡ１０）が完了したタイミングで作業者に注入工程完了を報せるために音を発してもよい。なお、入力部１４ｂ及び出力部１４ｃは、タッチパネルのように表示機能と入力機能が一体となった構成でもよい。

【0088】

また、記憶部１４ｄは、例えば、不揮発性メモリであるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や、揮発性メモリであるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成される主記憶装置と、磁気ディスク、光ディスク、高磁気ディスク或いは半導体メモリ等で構成される補助記憶装置と、によって構成される。本実施形態に係る記憶部１４ｄには、制御装置１４が実行する各種のプログラムや、所定期間等の設定情報が記憶されている。

【0089】

電源部１４ｅは、不図示の電源回路を介して、制御装置１４に電力を供給する。

【0090】

＜バイオマスの灰処理水の処理方法＞
次に、バイオマスの灰処理水の処理方法に含まれる注入工程（ステップＳＡ１０）の一例について説明する。上述の実施形態では、注入工程（ステップＳＡ１０）が作業者等の操作により行われていたが、本変形では、注入工程（ステップＳＡ１０）が制御装置１４の制御部１４ａにより行われている点で異なるが、それ以外の構成は同じであるため、詳細な説明を省略する。

【0091】

注入工程（ステップＳＡ１０）は、貯水槽１３の水位が所定の水位よりも上昇している間は、第１注入工程と、第２注入工程と、第３注入工程と、をこの順に繰り返す。なお、本変形例に係る制御装置１４は、貯水槽１３の水位が所定の水位より上昇しているか否かの情報を作業者による入力部１４ｂへの入力により取得してもよいし、貯水槽１３に別途水位計を設けて当該水位計から取得してもよい。本変形例に係る灰処理水の処理方法では、制御装置１４によってＣＯＤ濃度低減槽４Ｂの各貯水タンクの切替を自動で行うことができ、バイオマスの灰処理水のＣＯＤ濃度をより簡便に低減しつつ、より効率的に灰処理水の処理方法を運用することができる。

【0092】

［その他の変形例］
また、上述の実施形態では、ＣＯＤ濃度低減槽４の各貯水タンクについて、注入完了後からの経過時間に基づいて、注入するタンクを切り替えていたが、これに限らない。例えば、ＣＯＤ濃度低減槽４の各貯水タンクの貯水量に基づいて、注入するタンクを切り替えてもよい。

【0093】

また、本実施形態に係るＣＯＤ濃度低減槽４は、注入するタンクを３つ備えていたが、灰処理システムＳの仕様に応じて４つ以上のタンクを備えて、注入するタンクを切り替えてもよい。

【0094】

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0095】

１ 灰処理部（処理設備）
４、４Ｂ ＣＯＤ濃度低減槽（貯水タンク）
４ａ、４Ｂａ 第１貯水タンク
４ｂ、４Ｂｂ 第２貯水タンク
４ｃ、４Ｂｃ 第３貯水タンク
ＳＡ１１ 排水工程
ＳＢ１０ 第１注入工程
ＳＢ１１ 第２注入工程
ＳＢ１２ 第３注入工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】