JPH0629573B2 - 発電システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は汚水処理と発電とを有機的に結合させると共に
発電の際に発生する熱エネルギーを有効に利用するよう
にした発電システムに関する。

〈従来の技術とその問題点〉 汚水処理槽に導かれたし尿、生活排水からは、腐敗臭，
アンモニア臭等の原因となる数多くの悪臭ガスが発生し
て大気中に放出される。このため住民感情を考慮して汚
水処理施設は住宅地や繁華街から離れた郊外に建設され
るのが一般的である。しかしながら、この場合には住宅
地から汚水処理施設へし尿、生活排水を導く下水管が長
くなると共に大径となり、その施工作業に多大の労力を
要している。

一方、近年の汚水処理技術の発達により、汚水処理施設
では汚水を環境基準に合致させることが可能となってい
る。従って、悪臭の原因となる臭気ガスを無臭化させる
ことができれば汚水処理施設を住宅地等に建設しても住
民感情を悪化させることがないばかりでなく、下水管が
短くなり、その施工作業が容易となる。

本発明は上記事情を考慮してなされ、、汚水処理施設か
ら生じる悪臭ガスを発電機を利用して無臭化すると共
に、発電の際に発生する熱エネルギーを有効に利用する
ようにした発電システムを提供することを目的としてい
る。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため本発明は、汚水処理槽を建造物
の地下部分に隔離し、汚水処理槽からの悪臭ガスを高温
で駆動されるガスタービン発電機に供給するようにした
ものである。すなわち本発明に係る発電システムは、汚
水処理槽を隔離するように建造物の地下部分に設けられ
内部が負圧に調整されてなる処理室と、処理室内の空気
が燃料燃焼用空気として供給されるガスタービン発電機
と、ガスタービン発電機からの電力を建造物に配設され
た電気器具に供給する配線と、前記ガスタービン発電機
からの排ガスの潜熱を温水の潜熱に交換する熱交換器と
を備えていることを特徴としている。

〈実施例〉 以下、本発明を図面を参照して、さらに具体的に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の概略断面図、第２図はその
地下部分の平面図、第３図は発電系統のブロック図であ
る。建造物１が住宅地あるいは繁華街に建造され、体育
館，映画館，演芸場等の各種施設を構成している。建造
物１は地上部分と地下部分とからなり、上記各種施設は
地上部分に設けられ、地下部分には汚水処理を行う処理
室２と発電を行う発電室３とが設けられている。処理室
２は周辺の住宅地，繁華街から排出されるし尿，生活排
水などを環境基準に合うように処理するものであり、各
種の汚水処理槽が配設されている。この汚水処理槽は、
沈砂槽４，曝気槽５，沈澱槽６，硝化槽７，脱窒槽８，
凝集沈澱槽９からなり、さらに流量調整槽，脱気槽，消
毒槽（いずれも図示せず）が中間に適宜、接続されてい
る。沈砂槽４は導入管１０から流入する汚水中の土，
砂，紙等の異物を取り除き、曝気槽５はエアレーション
を行って曝気槽５に続く沈澱槽６で汚泥を沈澱させる。
硝化槽７では主にアンモニアの酸化分解を行い、脱窒槽
８では酸化窒素を還元除去し、これらにより汚水のＢＯ
Ｄ，ＣＯＤ，ＳＳの低減およびリン化合物や窒素化合物
の分解が行われ、環境基準値に適合した汚水は凝集沈澱
槽９を経て排出管１１から河川等に放流される。なお、
このような一連の汚水処理槽は処理室２に複数列、配設
されて、汚水量が多くても適合することができるように
なっている。かかる処理室２は地上部分，発電室，その
他の部屋からコンクリート壁，ドアによって隔離されて
おり、さらに内部が負圧に維持されている。この負圧条
件は本実施例ではファン１２によって維持されている。
すなわち、処理室２には送気ダクト１３と吸気ダクト１
４とが汚水処理槽上方で対向配置されており、前記ファ
ン１２は吸気ダクト１４に取り付けられている。従っ
て、ファン１２を駆動すると、吸気ダクト１４によって
処理室２内が減圧状態となり、送気ダクト１３から外気
が流入するが、この排出量と流入量とをバルブ１５，１
６によって調整することにより負圧状態が得られる。こ
のように処理室２を建造物１の他の部屋から隔離し、な
おかつ処理室２内を負圧に維持することによって、処理
室２内の空気は吸気ダクト４を除く他の部分から洩れる
ことがないと共に、処理室２のドアを開けても外気が流
入するだけの一方通行となるため、汚水処理槽から発生
する悪臭が外部、特に地上部分の各種施設、に洩れず不
快感を与えることがなくなる。

前記発電室３は処理室２と同様にコンクリート壁によっ
て隔離されており、内部には発電機１７が設けられ、地
上部分に設けられた各種施設の照明器具，空調器などの
各種機器に電気を供給するようになっている。本発明に
おいて、この発電機１７はガスタービン発電機が使用さ
れている。かかるガスタービン発電機１７は航空機，船
舶等の駆動力となるジェットエンジンに発電装置が組み
込まれてなり、従来公知のものが使用できるため、その
詳細を省略するが、このガスタービン発電機１７は８０
０℃以上の高温で燃焼し、この高温度を利用して悪臭の
無臭化および熱エネルギーの有効利用を図り、さらには
ガスタービン発電機１７の電力が建造物１内に供給され
ている。まず、悪臭の悪臭化は前記処理室２内の空気を
吸気ダクト１４からガスタービン発電機１７に導き、燃
料燃焼用空気として供給することにより行われる。又、
熱エネルギーの有効利用はガスタービン発電機１７から
の排ガスを熱交換器１８に導くことによって行われる。
ここで、ガスタービン発電機１７は駆動時に騒音を発生
するが、この騒音はガスターイン発電機１７の高速の回
転数から生じる周波数の高い音波であるため、周囲のコ
ンクリート壁に容易に吸収されて外部に伝幡することが
ない。従って、建造物１の各施設に騒音が達することが
なく、騒音障害が生じることがない。

さらに、ガスタービン発電機１７によって発電された電
力は建造物１内の電気器具の動力源として供給される。
建造物１内には第１図および第３図に示すように、体育
館、映画館、演劇ホールその他の施設等のように目的に
応じた各ホール４１が形成されており、各ホール４１に
は電燈などの照明器具４２、ホールの間仕切壁や移動観
覧席の駆動源となるモータ４３あるいはホールの空気調
整、冷暖房等を行うファン４４等の電気器具が配設され
ている。建造物１にはこれらの電気器具４２，４３，４
４とガスタービン発電機１７とを結線する配線４５がな
されており、各電気器具４２，４３，４４はガスタービ
ン発電機１７と個々に、あるいは分電盤４６を介して接
続されている。従って、ガスタービン発電機１７の駆動
によってこれらの電気器具４２，４３，４４に電力を供
給できるから発電所から供給される商業電力は不足分を
補う程度ですみ、建造物１の稼働を安価とすることがで
きる。又、停電の場合にはガスタービン発電機１７から
必要最小限の電力の供給ができるから、病院等の施設の
安全性を確保することができる。さらに、後述するよう
にガスタービン発電機１７の駆動によって処理室２内に
生じる悪臭ガスが無臭化されるから、発電と悪臭除去と
を同時に、しかも効率よく行うことが可能となる。

次に、前記発電システムを第３図により説明する。同図
において、１９は燃料タンク，２０は煙突，２１は蓄熱
槽，２２は冷暖房装置，２３は給湯槽である。ガスター
ビン発電機１７からの排ガスのガス路２４は前記熱交換
器１８に接続される第１のガス路２５と煙突２０に接続
される第２のガス路２６とに分岐され、前記第１のガス
路２５は熱交換器１８を出た後、第２のガス路２６に接
続されている。各ガス路２５，２６にはバルブ２７，２
８が配設されてガス路の開閉および流量調整が行われる
ようになっており、これによりガスタービン発電機１７
からの排ガスは主に、第１のガス路２５から熱交換器１
８に導かれるが、第２のガス路２６から直接、煙突２０
に導かれて大気中に放出することも可能となっている。
ガスターイン発電機１７には燃料タンク１９から重油な
どの燃料が供給されると共に、燃料燃焼用の空気が処理
室２から供給される。かかる処理室２の空気内には各種
汚水処理槽から発生した硫化水素，フェノール，メルカ
プタン，アンモニア等の悪臭気体が含有されており、ガ
スタービン発電機１７内で８００℃以上の高温に曝され
ることにより、これらが分解して悪臭化される。このよ
うな悪臭気体を無臭化する方法として、従来では活性炭
吸着，酸化還元処理あるいは地中へ導き、地中内の細菌
による分解等が行われているが、大量の悪臭気体を発生
する汚水処理施設へ適用するには操作が面倒で、高価と
なるばかりでなく、完全な無臭化ができないものであっ
た。又、上記のような悪臭気体は温度耐性が高く、一般
の焼却炉やディーゼルエンジンなどが発生する７００℃
前後の燃焼熱では熱分解ができない。本発明におけるガ
スタービン発電機１７はジェットエンジンから８００〜
８５０℃の高温の燃焼熱が発生し、この高温下に曝され
るため悪臭気体は容易に分解されて無臭化される。又、
ガスタービン発電機の駆動には大量の燃焼用空気の供給
を不可欠とするから、汚水処理槽から大量の臭気ガスが
発生しても、これらを全て無臭化することができる。さ
らにはガスタービン発電機の駆動によって発生した電力
を建造物１近隣の住宅地、体育館、映画館などの各種施
設に供給することができる。従って、汚水の浄化と、悪
臭気体の無臭化と、発電とを同時に行うことができ、こ
れにより、汚水処理施設を住宅地、繁華街などの中に設
置することが可能となる。２９は三方弁３０を介して煙
突２０に接続された分岐管であり、処理室２からの空気
を煙突２０に直接に導くように作用する。この分岐管２
９は処理室２内の空気に悪臭気体が大量に含有されてお
らず、周囲に悪臭を感じさせない場合に使用されて煙突
２０から直接、大気放出を行い、ガスタービン発電機１
７へ空気供給を行わない。これにより、悪臭気体によっ
てガスタービン発電機１７が犯されることがなく、延命
化が可能となっている。

前記熱交換器１８はガスタービン発電機１７からの排ガ
スが導かれ、排ガスの潜熱によって水を加熱する。この
加熱は約８０〜８５℃の温度の高温水と高温水よりも低
温（約５５〜６５℃）の蓄熱水を得る２段階で行われ
る。図中、３０は高温水が循環する高温循環路であり、
熱交換器１８の高温部１８ａと給湯槽２３と冷暖房装置
２２とを高温水が循環するように接続する。又、３１は
蓄熱水が循環する蓄熱循環路であり、熱交換器１８の蓄
熱部１８ｂと蓄熱槽２１との間を蓄熱水が循環するよう
に接続する。ここで熱交換器１８は従来、公知のものが
使用できるが、第４図を例として説明する。この熱交換
器１８は内部が大気圧以下の減圧状態に維持される減圧
蒸気室３２内に複数の煙管３３が挿通されると共に、減
圧蒸気室３２の上部には各循環路３０および３１と接続
される熱交換管３４，３５が挿通されて構成されてい
る。又、減圧蒸気室３２内には熱媒水３６が貯留されて
おり、煙管３３にガスタービン発電機１７からの高温の
排ガスが流入すると、熱媒水３６が熱を吸収して蒸気と
なり、熱交換管３４，３５をそれぞれ所定温度に加熱し
て熱交換を行う。従って、ガスタービン発電機１７から
排出された高温の排ガスは低温となって煙突２０から排
出され、排ガスの潜熱は水の熱エネルギーに変換され、
以下に述べる熱エネルギーの有効利用が行われる。ま
ず、高温水は高温循環路３０から給湯槽２３および冷暖
房装置２２に導かれる。給湯槽２３は建造物１に配管さ
れた水道，シャワー設備，風呂等に高温水を供給する。
一方、建造物１には各ホールの空調、冷暖房を行う空調
設備３７が設けられており、空調設備３７には空調器３
８が設けられている。前記冷暖房装置２２は、例えばヒ
ートポンプが使用され、高温水によって各空調器３８を
駆動する。従って、熱交換器１８からの高温水によって
給湯および冷暖房が行われるから、これらの駆動のため
電源が不要となり、電力の節約が可能となる。次に、蓄
熱槽２１に貯留されている蓄熱水は管路３９によって建
造物１の床暖房に適用される。このため建造物１の床下
には蓄熱水が流通する複数本のパイプライン４０が配管
されており、ポンプ（図示せず）等によってパイプライ
ン４０に蓄熱水が供給されると床全体が高温に加温さ
れ、床暖房が行われる。これにより、排ガスの潜熱が床
暖房に利用されるから熱エネルギーの有効利用が可能と
なっている。かかる床暖房は暖空気を強制的に室内に送
る空調暖房と異なり、空気流による騒音が生じない。従
って、騒音障害のない暖房ができるから建造物１がコン
サートホール，会議場等の騒音が気になる施設の場合
に、特に有効となっている。又、高温水よりも蓄熱水の
収量が多いところから蓄熱槽２１の貯水量を多くして、
温水プール等に温水を供給することも可能である。

なお、本発明においては種々変更が可能である。処理室
を負圧にする手段としてポンプによって処理室内の空気
を吸い出してもよい。熱交換器は単一の温度の温水を得
るものを使用してもよい。

〈発明の効果〉 以上のとおり本発明によれば、発電装置にガスタービン
発電機を使用すると共に、ガスタービン発電機の燃焼用
空気として汚水処理槽からの空気を供給して無臭化を図
ったから、体育館，映画館などの各種施設と汚水処理施
設とを一の建造物内に設けることができる。又、汚水処
理施設から悪臭公害が生じないから、汚水処理施設を住
宅地の中に設置でき、その施工が容易となる。さらに
は、ガスタービン発電機の余剰エネルギーを各種施設の
暖房等に利用したから熱エネルギーの節約も可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略断面図、第２図は地下
部分の平面図、第３図は発電系統のブロック図、第４図
は熱交換器の一例の断面図である。 １……建造物、２……処理室、３……発電室、 ４，５，６，７，８，９……汚水処理槽、 １２……ファン、１３……送気ダクト、 １４……吸気ダクト、１７……ガスタービン発電機、 １８……熱交換器、２０……煙突、２１……蓄熱槽、 ２２……冷暖房装置、２３……給湯槽、 ３０，３１……循環路、４０……パイプライン。 ４２，４３，４４……電気器具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】汚水処理槽を隔離するように建造物の地下
   部分に設けられ内部が負圧に調整されてなる処理室と、
   処理室内の空気が燃料燃焼用空気として供給されるガス
   タービン発電機と、ガスタービン発電機からの電力を建
   造物に配設された電気器具に供給する配線と、前記ガス
   タービン発電機からの排ガスの潜熱を温水の潜熱に変換
   する熱交換器とを備えてなることを特徴とする発電シス
   テム。