JP4598976B2

JP4598976B2 - バイオマス発電システムおよびこれを用いたバイオマス発電方法

Info

Publication number: JP4598976B2
Application number: JP2001073898A
Authority: JP
Inventors: 裕之二瓶; 芳治福壽
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: JP2002276387A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイオマス発電システムおよびこれを用いたバイオマス発電方法に係り、特に火力発電設備と、太陽光を利用して菌体を培養して排ガス中の二酸化炭素の固定と被処理水中の窒素分およびリン分を同時に除去する光合成培養装置と、メタン発酵槽とを組み合わせたエネルギー循環型のバイオマス発電システムおよびこれを用いたバイオマス発電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化の要因物質の一つである、燃焼排ガスまたは大気中の二酸化炭素（ＣＯ₂）を固定、回収する方法として、例えば化学吸収法、物理吸収法、物理吸着法、膜分離法、深冷分離法、藻類の光合成能を利用した生物的方法等が知られており、中でも、培養液に懸濁する菌体（藻類）に光を照射して増殖させ、ＣＯ₂を固定する光合成培養装置（以下、光バイオリアクタともいう）は、クリーンな技術として注目を集めている。
【０００３】
一方、下水、下水二次処理水、河川水、湖沼水等に含まれる窒素分およびリン分をより低減するための高度処理が望まれており、そのための水処理装置として、例えば活性汚泥循環変法による窒素除去、固定化担体を用いた嫌気−好気活性汚泥法による窒素、リン同時除去等が知られている。このような排水処理技術において、例えば排水中の有機体窒素は微生物によりアンモニア態窒素に分解され、亜硝酸菌、硝酸菌により亜硝酸態窒素、硝酸態窒素に酸化（硝化）されたのち、水素供与体としての有機物が存在する嫌気条件下で脱窒菌によって還元（脱窒）され、窒素ガスとして水中から除去される。一方、リン分は、活性汚泥中に高濃度のリンが蓄積することによって処理される。すなわち、活性汚泥はリンの供給を絶たれたのちリン濃度の高い環境におかれるとリンを急速に汚泥内に取り込む特性があり、またリン以外の必須条件が制限となっている条件下でもリンの汚泥内への移動エネルギーが十分に存在する場合には、リンを過剰に汚泥内に取り込むという特性があるので、この特性を利用してリン分が処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記光バイオリアクタによるＣＯ₂固定化技術は、天候に左右され易く、また火力発電所等から排出される大容量のＣＯ₂に適用することは困難であるという問題があった。すなわち、従来のＣＯ₂固定化プロジェクトでは、光バイオリアクタをＣＯ₂発生源の敷地内に建設することを前提としていたために、建設できるリアクタ台数に制限があり、結果としてＣＯ₂の固定化量を増大させることができなかった。
【０００５】
一方、上記従来の活性汚泥を用いた排水処理技術は、窒素分とリン分の処理条件が異なるために、処理目的物に対応してそれぞれ異なる処理槽が必要となり、必ずしも効率のよいものではなかった。
【０００６】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、火力発電設備等から排出される大容量のＣＯ₂の固定のみならず、被処理水中の窒素分およびリン分を同一槽内で同時に処理することができ、しかも立地条件を大幅に緩和、または拡大して総合エネルギープラントを構築することができる、バイオマス発電システムおよびこれを用いたバイオマス発電方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願で特許請求する発明は以下のとおりである。
（１）火力発電設備と、該火力発電設備から発生する排ガスおよび空気を圧縮、貯蔵する圧縮ガス貯蔵手段と、太陽光を利用して菌体を培養し、前記圧縮ガス貯蔵手段で圧縮した排ガスまたは空気に含まれる二酸化炭素を固定するとともに被処理水中の窒素分およびリン分を除去する光合成培養装置と、該光合成培養装置と併設され、前記被処理水中の窒素分およびリン分を処理する嫌気−好気活性汚泥装置と、前記光合成培養装置で増殖した菌体の一部および／または前記嫌気−好気活性汚泥装置で増殖した活性汚泥の一部を発酵させてメタンを回収するメタン発酵槽と、回収したメタンを前記圧縮ガス貯蔵手段で圧縮、貯蔵した空気によって燃焼し、電力を発生するガスタービン発電装置とを有することを特徴とするバイオマス発電システム。
【０００８】
（２）前記光合成培養装置に動力源として太陽電池を付設したことを特徴とする上記（１）に記載のバイオマス発電システム。
（３）前記光合成培養装置に隣接して菌体燃焼装置を設けたことを特徴とする上記（１）または（２）に記載のバイオマス発電システム。
（４）前記圧縮ガス貯蔵手段、光合成培養装置、菌体燃焼装置、嫌気−好気活性汚泥装置、メタン発酵槽およびガスタービンのうち少なくとも一つを火力発電所の敷地外に設けたことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れかに記載のバイオマス発電システム。
（５）前記光合成培養装置を一般建造物の上部空間部または水上空間部に設けたことを特徴とする上記（４）に記載のバイオマス発電システム。
【０００９】
（６）火力発電設備から発生する排ガスおよび空気を夜間電力を用いて圧縮ガス貯蔵手段で圧縮し、貯蔵したのち、太陽光を利用して菌体を培養する光合成培養装置に供給して前記圧縮した排ガスまたは空気に含まれる二酸化炭素を固定するとともに前記菌体の栄養源として窒素分およびリン分を含む被処理水を導入し、前記窒素分およびリン分を消費させて処理水として回収し、増殖する菌体の一部をメタン発酵槽に導入してメタンを発生させ、発生したメタンを前記圧縮ガス貯蔵手段で圧縮、貯蔵した空気を用いて燃焼させ、燃焼ガスをガスタービンに導入して発電するバイオマス発電方法であって、太陽光が得られない夜間に、前記光合成培養装置の代わりに嫌気−好気活性汚泥装置を用いて前記被処理水中の窒素分およびリン分を処理し、増殖する活性汚泥の一部を前記メタン発酵槽に導入してメタンを発生させ、得られたメタンを電力に転換することを特徴とするバイオマス発電方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例を示すバイオマス発電システムのフローを示す説明図、図２は、図１の嫌気−好気活性汚泥装置の詳細説明図である。
【００１２】
図１において、このバイオマス発電システムは、火力発電設備１と、該火力発電設備１から発生する排ガス７および空気８を圧縮、貯蔵する圧縮ガス貯蔵装置２と、太陽光を利用して藻類等の菌体を培養し、前記圧縮ガス貯蔵装置２で圧縮した排ガスまたは空気に含まれる二酸化炭素を固定するとともに被処理水９中の窒素分およびリン分を除去する光合成培養装置（以下、光バイオリアクタともいう）３と、該光バイオリアクタ３と併設され、前記被処理水９中の窒素分およびリン分を処理する嫌気−好気活性汚泥装置４と、前記光バイオリアクタ３で増殖した菌体の一部および／または前記嫌気−好気活性汚泥装置４で増殖した活性汚泥の一部を発酵させてメタンを回収するメタン発酵槽５と、発生したメタンを前記圧縮ガス貯蔵装置２で圧縮、貯蔵した空気によって燃焼して電力１２を発生するガスタービン発電装置６とから主として構成されている。なお、前記圧縮ガス貯蔵装置２とガスタービン発電装置６との組み合わせをＣＧＥＳ圧縮ガス貯蔵発電システム（Compress Gas Energy Storage ）または単にＣＧＥＳということがある。
【００１３】
このような構成において、火力発電設備１から発生する排ガス７および空気８は圧縮ガス貯蔵装置２に導入され、夜間電力を利用して、例えば３ＭＰに圧縮、貯蔵される。そして昼間、この排ガスまたは空気が、太陽光を利用して菌体を培養する光バイオリアクタ３に供給され、ここで前記圧縮排ガスまたは空気に含まれる二酸化炭素（ＣＯ₂）が固定、除去され、低ＣＯ₂ガス１６として系外へ排出される。また、菌体の栄養源として導入された被処理水９は、窒素分およびリン分が菌体の栄養源として消費されたのち、例えば三次処理された処理水１０として光バイオリアクタ３から流出する。太陽光を受け、排ガスまたは空気中のＣＯ₂を固定するとともに被処理水９中の窒素分およびリン分を消費して増殖した菌体は所定濃度となったのち、または定期的にその一部が抜き出されてメタン発酵槽（バイオガスプラントともいう）５に導入され、所定条件で発酵してメタンガス１３となり、残部は肥料または土壌改良剤１５として系外に抜き出される。発生したメタンガス１３は、ガスタービン装置６に導入され、前記圧縮ガス貯蔵装置２で、製造された圧縮空気を用いて燃焼され、ガスタービンを回転して電力を発生させる。このとき発生する燃焼排ガスは、例えば前記圧縮ガス貯蔵装置２に導入され、所定圧力に圧縮されたのち、同様に光バイオリアクタ３の炭素源として使用される。また、発生した熱量は、光バイオリアクタ３、嫌気−好気活性汚泥装置４および／またはメタン発酵槽５の熱源として利用される。１１は、発酵前に抜き出され、飼料または肥料として使用される菌体または汚泥である。
【００１４】
一方、夜間は、太陽光が得られないので、前記光バイオリアクタ３の代わりに嫌気−好気活性汚泥装置４が使用される。すなわち、被処理水９は、図２に示したように、例えば嫌気槽２１と好気槽２２を有する嫌気−好気活性汚泥装置４の、嫌気状態を維持している前記嫌気槽２１に導入され、ここで好気槽２２から循環されてくる硝酸態窒素（ＮＯ₃−Ｎ）が、活性汚泥中に存在する脱窒菌のはたらきを受けてＮ₂に還元、脱窒される。この脱窒反応に要求される水素供与体としては、流入排水中の有機物が使用される。嫌気汚泥を含む脱窒液の一部は沈殿池またはフィルターセパレータ２３を経たのち処理水１０として系外へ排出され、残りの大部分の懸濁液は好気槽２２に循環、返送され、該好気槽２２中でリン分が汚泥に摂取、除去されるとともに、硝化菌のはたらきにより流入排水９中の窒素分がＮＯ₃−Ｎまで酸化される。ＮＯ₃−Ｎを含む被処理水は嫌気槽２１に循環され、以下同様にして窒素分とリン分が除去される。
【００１５】
本実施例によれば、ＣＯ₂固定光バイオリアクタ３とＣＧＥＳ（圧縮ガス貯蔵装置発電システム）１４を組み合わせたことにより、例えば夜間電力を利用して圧縮排ガスおよび圧縮空気を製造して貯蔵しておき、必要となった主として昼間に光バイオリアクタ３の炭素源およびガスタービン５の燃焼用空気として用いることができるので、前記光バイオリアクタ３の単位消費エネルギを低減してエネルギ効率が向し、地球温暖化の原因物質である炭酸ガスを効率よく固定、処理することができる。また光バイオリアクタの炭素源であるＣＯ₂の取り扱い性が著しく向上するので、圧縮ガス貯蔵装置２、光バイオリアクタ３、嫌気−好気活性汚泥装置４、メタン発酵槽５およびガスタービン装置６のうち少なくとも一つ、好ましくは全部をＣＯ₂発生源である火力発電所の敷地外に設けることができる。
【００１６】
本実施例によれば、光バイオリアクタ３を採用したことにより、ＣＯ₂の固定だけでなく、被処理水９中の窒素分およびリン分を同一リアクタ内で同時に処理して、例えば高度処理された中水として回収することができる。
【００１７】
本実施例によれば、増殖した菌体または余剰汚泥の大量消費先を見つけ出す煩雑さがなくなり、システム全体としてのコスト低減を図ることができる。すなわち、従来のＣＯ₂固定化バイオリアクタでは、増殖した菌体の主な利用先は、例えばコンポスト、飼料等の限られた製造分野であったが、大量に発生する有機物の引取手がなかなか見つからない上、コンポスト、飼料等を生産するための消費エネルギ、生産コスト等を無視できないという問題があった。これに対し、本発明を採用することにより、大量に発生する菌体および／または余剰汚泥をメタン発酵槽５でバイオマス燃料に変換することができるので、菌体または汚泥の大量引取先を見つけ出す煩雑さがなくなる。
【００１８】
本実施例において、メタン発酵槽５に導入される発酵原料として、光バイオリアクタ３で増殖し、余剰となった菌体、嫌気−好気活性汚泥装置の余剰汚泥の他、都市内の未利用資源としての都市ごみ、都市下水汚泥等のバイオマスを使用することが好ましい。これによって、光バイオリアクタ３の消費エネルギーの節約だけでなく、都市内におけるエネルギ循環プロセスが形成され、エネルギの有効利用を図ることができる。
【００１９】
本実施例において、昼間の処理で得られる光バイオリアクタ３から流出する処理水の水質をより向上させたい場合、例えば光合成微生物から排出される老廃物等を処理したい場合は、前記光バイオリアクタ出口処理水１０を嫌気−好気活性汚泥装置４に導入して再処理することが好ましい。光バイオリアクタ３および嫌気−好気活性汚泥処理装置４内の菌体または汚泥濃度は、基本的には最適濃度を維持するために、増殖した分だけ抜き出してメタン発酵槽に導入するように制御されるが、昼間は、光バイオリアクタ３内の菌体濃度が高いほど窒素およびリンの除去効率が高くなるので、菌体が増殖しても抜き出さない場合がある。一方、夜間は、光バイオリアクタ内の菌体は増殖した分だけ抜き出されるが、嫌気−好気活性汚泥装置４内の汚泥濃度は高ければ高いほど窒素、リンの除去効率が高くなるので、増殖した余剰汚泥を抜き出さない場合もある。
【００２０】
本発明において、光バイオリアクタ３の動力源として太陽電池を用いることが好ましい。これによって消費エネルギを節約できるうえ、バイオマス、太陽電池および化石燃料を組み合わせた総合エネルギ創生システムを構築することができる。また、太陽電池を用いることにより、光バイオリアクタの建設立地条件が拡大し、一般建造物の上部空間部または水上空間部に設けて空中庭園を建造することができる。なお、光バイオリアクタの主な消費動力はバイオリアクタへの通気動力である。
【００２１】
空中庭園とは、所定の建造物等の上部空間部に設けられた、透明容器に閉じ込められた菌体、例えばクロレラ等の緑藻からなる、あたかも自然の草木、森林等のような緑地帯をいう。一般建造物としては、例えば工場、ビル、道路、鉄道、下水処理場等が挙げられる。また水上空間部とは、例えば河川、湖沼等の上部空間部が挙げられる。
【００２２】
図３は、太陽電池利用光バイオリアクタを道路の上部空間部に建設した状態を示す模式図である。図において、太陽電池３１を併用した光バイオリアクタ３が道路３２の上部空間部に建設されている。このような構成により、新しい都市景観が創造され、かつ総合エネルギープラントを構築することができる。すなわち、例えば地下にＣＧＥＳ発電プラント、メタン発酵槽、下水処理場等を埋設し、該下水処理場の二次処理水を道路の上部空間部に設けられた光バイオリアクタに供給して高度処理することにより、処理水を、例えば近隣の公園に供給して親水公園とすることができ、また近隣の工場、ビル等に供給して水不足対策の中水として使用することもできる。
【００２３】
このように、都市部に空中庭園を設けることにより、未利用熱エネルギのカスケード利用が可能となる。すなわち、地上の道路、鉄道、工場、下水処理場、ビル、河川等と、その上部空間部の光バイオリアクタと、地下のＣＧＥＳ発電プラントとの立体配置により、発電プラントから発生する高温の廃熱で賄える程度の熱量を必要とする熱需要家、およびその隣の需要家に順次に熱を伝達して有効利用を図ることができる。また下水、下水二次処理水は年間を通じて安定した水量と水温を有しているので、これを利用することにより、例えばビルの冷暖房による廃熱と、熱需要家による熱需要とを時間的、空間的にマッチングさせることができ、従来はそのまま廃棄されていたエネルギの有効利用が可能となる。これによって都市化の進展によるヒートアイランドの発生を抑制することができる。
【００２４】
本発明において、光バイオリアクタと、固定化担体を用いた嫌気−好気活性汚泥装置を併用したことにより、それぞれの特性に応じて昼夜で使い分けることにより、それぞれの長所を伸ばし、短所を補うことができる。
本発明において、被処理水としては、例えば下水、下水二次処理水、河川水、湖沼水等が挙げられる。被処理水の窒素分濃度は、５０ｐｐｍ以下、リン分濃度は５ｐｐｍ以下であることが好ましい。窒素分またはリン分濃度が高すぎると処理しきれない場合がある。
【００２５】
本発明において、光バイオリアクタで用いられる菌体としての藻類は、窒素源（栄養源）として硝酸イオン、亜硝酸イオン、アンモニウムイオン等を利用することができ、またリン酸イオンを消費する以上に細胞内に蓄積することができるので、排ガス中のＣＯ₂を固定するだけでなく、被処理水中の窒素分およびリン分の同時処理が可能となる。
【００２６】
本発明において、光バイオリアクタに隣接して菌体燃焼装置を設けることが好ましい。これによって、光バイオリアクタで増殖させる菌体として油生産微細藻類を用い、余剰となった藻類を燃料として利用することができる。油生産微細藻類は石炭とほぼ同等のカロリを有し、燃料として十分使用することができる。
【００２７】
本発明において、図２に示した嫌気−好気活性汚泥装置を用いる代わりに、図４（ａ）に示したように、第１脱窒槽、第１好気槽、第２脱窒槽、第２好気槽、沈殿池等からなる装置を用いるＢａｒｄｅｄｐｈｏ法、図４（ｂ）に示したように、曝気槽、脱窒槽、好気槽、沈殿池等からなる装置を用いるＡ₂／Ｏ法を採用することもできる。
【００２８】
本発明において、メタン発酵槽としては、例えば菌体、汚泥、都市ごみ、下水汚泥等の高濃度有機物に適用可能なＷｅｔまたはＤｒｙのバイオガスプラントが好適に採用される。
【００２９】
Ｗｅｔプロセスのバイオガスプラントとは、固形分濃度が、例えば４〜１２、従って含水率が８８〜９６％程度の有機物を処理するのに好適なプラントであり、Ｄｒｙプロセスのバイオガスプラントとは、固形分濃度が、例えば１２〜５０％、従って含水率が５０〜８８％程度の高濃度有機物を処理するのに好適なプラントをいう。
【００３０】
図５は、Ｗｅｔプロセスのバイオガスプラントの一例を示す説明図である。図において、このプラントは、メタン発酵槽５１と、発生したメタンを貯蔵するガスタンク５２と、メタンに含まれる硫黄分を除去する脱硫器５３と、脱硫後のメタンを燃料として使用するガスエンジン５４および発電機５５と、前記ガスエンジン５４で循環される水を媒体として前記メタン発酵槽５１で発生する熱量を回収する熱交換器５６と、前記発電機５５で発生した電気エネルギの一部を用いて有機廃棄物を攪拌する攪拌機５７と、有機廃棄物を貯蔵する廃棄物貯槽５８と、メタン発酵槽５１から抜き出される発酵処理物６１と導入される有機廃棄物との間で熱交換する熱交換器５９とから主として構成されている。
【００３１】
このような構成において、廃棄物貯槽５９に貯留された菌体、余剰汚泥、都市ごみおよび／または都市下水汚泥等からなる有機廃棄物は、熱交換器５９でメタン発酵槽５１から抜き出される発酵処理物６１と熱交換して、例えば４５℃に加熱されたのちメタン発酵槽５１に流入し、ここでヒータ５７で加熱されて、例えば５５℃となり、１５〜２０日かけて発酵し、バイオガスとしてのメタンを発生する。発生したメタンは、ガスタンク５２に貯留され、脱硫器５３で硫黄分が除去されたのちガスエンジン５４に導入され、ガスエンジン５４の動力源となる。ガスエンジン５４で循環される熱媒体としての水は、メタン発酵槽５１に設けられた熱交換器５６で熱を回収し、例えば他の装置の熱源として利用される。一方、発電機５５で発生した電気は、その一部がメタン発酵槽５１の運転用として使用されるが、残りの電力は電気エネルギ６０として別途他の装置で利用される。なお、発酵処理物６１は、良質の肥料または土壌改良剤として使用される。
【００３２】
本発明において、ＣＯ₂の発生源としては、火力発電設備の外、ごみ焼却炉等のＣＯ₂大量発生源であってもよい。
本発明において、ＣＧＥＳから排出される熱エネルギーは、システム内の他の装置の温度制御用として使用される外、例えば都市の冷暖房に利用することもできる。また、太陽光、太陽熱、風力等の天然エネルギを有効利用することが好ましく、例えば太陽電池で得られた電力を光バイオリアクタの他、活性汚泥装置、下水処理施設等他の装置の動力源として用いることもできる。これによって、省エネルギー対策ができるうえ、使用電力の平準化が図れる。
【００３３】
【発明の効果】
本願の請求項１記載の発明によれば、火力発電所の敷地外、例えば都市部内に立地可能なエネルギ循環型の総合エネルギープラントの構築が可能となり、火力発電所から排出される大容量のＣＯ₂の固定および排水の高度処理が可能となる。
【００３４】
本願の請求項２記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、消費エネルギを節約できるうえ、バイオマス、太陽電池および化石燃料を組み合わせた総合エネルギ創生システムを構築することができる。
本願の請求項３に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、菌体として油生産微細藻類を用い、余剰の藻類を燃料として利用することができる。
【００３５】
本願の請求項４に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、建設立地条件が緩和されるので、ＣＯ₂排出源の排出量に見合った処理能力を有する装置の建設が可能となる。
本願の請求項５に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、空中庭園による新しい都市景観が創造され、かつ総合エネルギープラントを構築することができる。
【００３６】
本願の請求項６に記載の発明によれば、夜間電力を有効利用して火力発電所から排出される大容量のＣＯ₂の固定および、例えば二次処理下水の高度処理が可能となる。
本願の請求項７に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、光バイオリアクタと固定化担体を用いた好気−嫌気活性汚泥装置の特性を利用し、欠点を補い、昼夜にわたって総合的に効率のよい排ガス処理、排水処理および発電を行うことができる。
本願の請求項８に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、余剰の藻類を燃料として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるバイオマス発電システムのフローを示す図。
【図２】本発明に適用される嫌気−好気活性汚泥装置のフローを示す図。
【図３】空中庭園の一態様を示す模式図。
【図４】本発明に適用される他の嫌気−好気活性汚泥装置のフローを示す図。
【図５】本発明に適用されるメタン発酵プロセスを示す説明図。
【符号の説明】
１…火力発電設備、２…圧縮ガス貯蔵装置、３…光バイオリアクタ、４…嫌気−好気活性汚泥装置、５…メタン発酵槽、６…ガスタービン発電装置、７…排ガス、８…空気、９…被処理水、１０…処理水、１１…飼料または肥料、１２…電力、１３…メタン、１４…ＣＧＥＳ、１５…肥料または土壌改良剤、２１…嫌気槽、２２…好気槽、２３…沈殿池またはフィルターセパレータ、３１…太陽電池パネル、３２…道路、５１…メタン発酵槽、５２…ガスタンク、５３…脱硫器、５４…ガスエンジン、５５…発電機、５６…熱交換器、５７…攪拌機、５８…廃棄物貯槽、５９…熱交換器、６０…電気エネルギ、６１…発酵処理物。

Claims

火力発電設備と、該火力発電設備から発生する排ガスおよび空気を圧縮、貯蔵する圧縮ガス貯蔵手段と、太陽光を利用して菌体を培養し、前記圧縮ガス貯蔵手段で圧縮した排ガスまたは空気に含まれる二酸化炭素を固定するとともに被処理水中の窒素分およびリン分を除去する光合成培養装置と、該光合成培養装置と併設され、前記被処理水中の窒素分およびリン分を処理する嫌気−好気活性汚泥装置と、前記光合成培養装置で増殖した菌体の一部および／または前記嫌気−好気活性汚泥装置で増殖した活性汚泥の一部を発酵させてメタンを回収するメタン発酵槽と、回収したメタンを前記圧縮ガス貯蔵手段で圧縮、貯蔵した空気によって燃焼し、電力を発生するガスタービン発電装置とを有することを特徴とするバイオマス発電システム。
前記光合成培養装置に動力源として太陽電池を付設したことを特徴とする請求項１に記載のバイオマス発電システム。
前記光合成培養装置に隣接して菌体燃焼装置を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のバイオマス発電システム。
前記圧縮ガス貯蔵手段、光合成培養装置、菌体燃焼装置、嫌気−好気活性汚泥装置、メタン発酵槽およびガスタービンのうち少なくとも一つを火力発電所の敷地外に設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のバイオマス発電システム。
前記光合成培養装置を一般建造物の上部空間部または水上空間部に設けたことを特徴とする請求項４に記載のバイオマス発電システム。
火力発電設備から発生する排ガスおよび空気を夜間電力を用いて圧縮ガス貯蔵手段で圧縮し、貯蔵したのち、太陽光を利用して菌体を培養する光合成培養装置に供給して前記圧縮した排ガスまたは空気に含まれる二酸化炭素を固定するとともに前記菌体の栄養源として窒素分およびリン分を含む被処理水を導入し、前記窒素分およびリン分を消費させて処理水として回収し、増殖する菌体の一部をメタン発酵槽に導入してメタンを発生させ、発生したメタンを前記圧縮ガス貯蔵手段で圧縮、貯蔵した空気を用いて燃焼させ、燃焼ガスをガスタービンに導入して発電するバイオマス発電方法であって、太陽光が得られない夜間に、前記光合成培養装置の代わりに嫌気−好気活性汚泥装置を用いて前記被処理水中の窒素分およびリン分を処理し、増殖する活性汚泥の一部を前記メタン発酵槽に導入してメタンを発生させ、得られたメタンを電力に転換することを特徴とするバイオマス発電方法。