下水余剰汚泥をすべて燃料に
化石燃料に替わる新たなグリーン燃料の開発
日本の下水汚泥の現状
下水汚泥発生量(乾燥)
約220万トン/年(乾燥ベース)
ほとんどが埋立若しくは焼却処理
〈埋立〉
〈焼却〉
下水道からの温室効果ガス排出量の割合(国土交通省調査)
下水汚泥のリサイクル利用
〈下水汚泥のエネルギー利用状況(平成27年度)〉
▼年間約600億円の電力(約110万世帯分)
ポテンシャルの区分 | 賦存量 | 利用状況 | |
下水汚泥 |
下水汚泥発生量 約220万トン/年(乾燥ベース) |
発電可能量:36億kWh/年 →約100万世帯の年間電力消費量に相当 |
下水汚泥のエネルギー利用割合→約1割 |
下水熱 |
下水処理量 約140億㎥/年 |
利用可能熱量:7800Gcal/h →約1500万世帯の年間冷暖房熱源に相当 |
下水熱利用の地域熱供給→3箇所 |
小水力 |
発電可能処理場数 約920箇所 |
発電可能量:4300万kWh/年 →約1.2万世帯の年間電力消費量に相当 |
小水力発電実施箇所→6箇所 |
下水汚泥をはじめとするバイオマス利用が成功していない理由
バイオマス利用 微生物利用:メタン、堆肥、エタノール等 熱利用:炭化、乾燥等
バイオマスは細胞で構成されている。
細胞の外側にある細胞壁(膜)が非常に強固
細胞壁は微生物でも、高温、酸・アルカリでも分解に時間がかかる
活性酸素は瞬時に細胞壁を分解する
活性酸素処理装置「α-Gaia」による余剰汚泥乾燥実証試験
①下水処理場汚泥
②「α-Gaia」に投入
③処理前
④20時間後
活性酸素使用の有無に伴う下水汚泥乾燥効率比較試験記録
〈活性酸素利用メリット〉
・乾燥スピードが早い:通常の1.5~2倍
・低コスト:乾燥性能が2.5倍
・総発熱量が非常に高い
▲24時間後 (左)活性酸素無し (右)活性酸素あり
活性酸素利用乾燥メリット
1)乾燥スピードが早い
余剰汚泥含水率
80%→15%以下にするのに、使用しない場合:1,5~2倍
2)低コスト:乾燥性能が2.5倍
乾燥性能 | ||
活性酸素あり | 活性酸素無し | |
乾燥速度 | 2.3kg/h | 1.2kg/h |
平均電力 | 2.1kWh/h |
2.8kWh/h |
乾燥性能 | 1.1kg/kWh | 0.43kg/kWh |
比較 |
1.1/0.43=2.56倍 |
3)総発熱量が非常に高い
20.98MJ/kg (JIS日本基準15MJ/ ㎏以上)
※ 20.98MJ/㎏ / 輸入一般炭 26.08MJ/㎏ = 0.8 (石炭の0.8倍の熱量がある)
事業費 | 維持管理費 | 平均発熱量 | |
炭化 | 約40億円 | 2.22億円 | 13.7MJ/kg |
油温減圧乾燥 | 約49億円 |
2.9億円 |
22.8MJ/kg |
造粒乾燥 | 約13億円 | 1.3億円 | 17.6MJ/kg |
〈下水道革新的技術実証事業 B-DASHプロジェクト 固形燃料品質〉
左ー 15MJ/kg
左一 活性酸素利用乾燥の発熱量
乾燥汚泥利用
1)発電利用(スターリングエンジンによる発電、災害時の分散型発電)
汚泥発電システム
汚泥ホッパー
燃焼発電中
乾燥汚泥をホッパーに投入すると、自動的に燃焼室に送られ発電します。
発生汚泥(含水率80%×2t/日)の場合、乾燥・発電システムで 7kw/24h=168kw/日 発電可能
2)熱、温水、CO2利用(ハウス栽培等)
いつでも利用できる燃料として、袋入りで販売
もみ殻暖房機で乾燥汚泥利用
ー暖房→
ー温水→
ーCO2→
化石燃料の代替利用