JPH0629568B2 - 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〉 体育館，映画館，演芸場，総合病院などの施設は大量の
電力を消費すると共に停電時の混乱や危険を回避する必
要があるところから予備あるいは非常用の自家発電装置
を備えている。これらの施設は住宅地の近辺あるいは繁
華街に建設されるところから、悪臭を発生する汚水処理
施設とは目的，性質を反対にしており、汚水処理施設は
住宅地の郊外に設置されるのが一般的である。

従って、上記各種施設と汚水処理施設とはかけ離れた場
所に建設され、これらを有機的に結合した施設は未だ建
設されていないのが現状である。

本発明は、汚水処理と発電とを有機的に結合させたもの
であり、特に汚水から発生する悪臭をなくし、しかも発
電の余剰エネルギーを各種施設に有効に利用し、これに
より各種施設と汚水処理施設とを一の建造物内に設ける
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の排ガスの潜熱から温水を得る熱交
換器と、熱交換器からの温水によって建造物の冷暖房を
行う冷暖房装置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
の分解を行われ、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を除く他の部屋から洩れる
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っている。ま
ず、悪臭の無臭化は前記処理室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９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。

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。
ガスタービン発電機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、ディ
ーゼルエンジンなどが発生する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、ジェットエンジンの駆動には大
量の空気が必要であるが、この空気が全て処理室２から
供給されるため汚水処理槽から悪臭気体が大量に発生し
ても完全な悪臭化が可能となっている。２９は三方弁３
０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２９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１７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、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２
３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には使用目的に応じた各ホ
ール３７が形成されており、各ホール３７には冷暖房を
行う空調器３８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３
９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。又、熱交換器では高温水だけを得て
冷暖房するようにしてもよい。この場合には蓄熱槽は不
要となると共に、より高温の温水が得られるから、冷暖
房の熱効率が向上する。さらには給湯槽を省いてもよ
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、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。

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排ガスの
   潜熱から温水を得る熱交換器と、熱交換器からの温水に
   よって前記建造物の冷暖房を行う冷暖房装置とを備えて
   なることを特徴とする発電システム。