바이오가스로 발전ㆍ매전, 하수처리의 소각 비용 1억 엔(약 11억 원) 이상의 수익 창출


하수를 처리하는 과정에서 발생하는 바이오가스의 상당수는 지금까지 소각 처분되어 왔다. 지금 새롭게 일본 각지의 지자체가 재생 가능 에너지의 하나로서 대처를 시도하고 있다. 특히 적극적인 곳이 도치기(Tochigi) 현으로 현 내 7개소에 있는 정화 센터에서 바이오가스를 활용한 발전 설비의 도입을 진행시키고 있다.

도치기 현은 7개소 정화 센터 중 4개소에서 바이오가스에 의한 발전 설비의 도입 계획을 동시에 전개한다. 북서부의 하수를 처리하는 `기누(Kinu, 鬼怒)천 상류 정화 센터`(<참고자료 1>) 외에 북동부의 `기타나스(Kitanasu, 北那須) 정화 센터`, 남부의 `우즈마(Uzuma, 巴波)천 정화 센터`와 `겐오(Kenoh, ?央) 정화 센터`가 대상이 된다.

벌써 겐오 정화 센터의 발전 설비는 설계를 완료하고 고정가격 매입 제도의 인정을 받았다. 그 외 다른 3개소는 설계?시공을 입찰방식으로 12월 25일까지 공모 중에 있다고 한다. 4개소 모두 2015년 3월까지 공사를 완료하여 발전을 개시할 계획이라고 한다. 건설비는 합계 최대 16억 6,400만 엔(약 183억 400만 원)으로 전망되고 있다.

하수를 처리하면 바이오가스가 방대하게 발생한다. 우선 정화 센터에 모아진 하수는 침전을 거쳐 미생물 등을 사용한 정화 후 바다나 강으로 보내는 것이 일반적인 수순이다. 이 과정에서 침전물로서 대량의 오니(汚泥, 진흙)가 발생한다. 오니에 포함되어 있는 유기물을 분해하면 가스가 발생하고 이것을 소각하는 것으로 오니 양을 줄일 수 있다.

생물 유래의 바이오가스이지만 기존에는 오니를 분해할 때의 가온(加溫)에 이용하고 있는 것만으로 남은 만큼은 소각 처리하고 있다. 이러한 귀중한 바이오가스를 사용하여 발전하면 소각 처리 비용이 불필요하게 될 뿐만 아니라 고정가격 매입 제도를 이용하여 새로운 수익을 창출하는 것이 가능하게 된다.

하수처리의 과정에서 발생하는 바이오가스의 약 60%는 메탄가스로, 이것이 발전용 연료의 주성분이 된다. 도치기 현이 정화 센터에 도입하는 설비는 발전장치 외에 바이오가스의 순도를 높이기 위한 사전 처리 장치, 발전으로 발생하는 열 회수 장치 등을 포함한다(<참고자료 2>).

4개소 정화 센터에서 발생하는 바이오가스의 양은 해마다 증가 경향에 있어 2012년도 합계로 약 370만 입방미터에 이른다. 발생량이 가장 많은 겐오 정화 센터에서는 130만 입방미터의 바이오가스를 사용하고 연간 252만 kWh의 발전량을 상정하고 있다. 매전 수입은 연간 1억 엔(약 11억 원) 이상으로 6,400만 엔(약 7억 400만 원) 정도의 이익을 창출할 전망이다. 남는 3개소의 발전량은 미정이지만 겐오 정화 센터와 동일한 정도의 발전 효율을 기대할 수 있다고 한다.

下水を処理する過程で発生するバイオガスの多くは、これまで焼却処分されてきた。いま新たに全国各地の自治体が再生可能エネルギーの1つとして取り組みを開始した。特に積極的なのが栃木県で、県内7カ所にある浄化センターでバイオガスを活用した発電設備の導入を進めている。

 

栃木県は7カ所の浄化センターのうち4カ所で、バイオガスによる発電設備の導入計画を同時に展開する。北西部の下水を処理する「鬼怒川上流浄化センター」（図1）のほか、北東部の「北那須浄化センター」、南部の「巴波川浄化センター」と「県央浄化センター」が対象になる。

            図1　「鬼怒川上流浄化センター」の全景（左）と水処理施設（右）。出典：栃木県県土整備部

すでに県央浄化センターの発電設備は設計を完了して、固定価格買取制度の認定を受けた。そのほかの3カ所は設計・施工を入札方式で12月25日まで公募中だ。4カ所のいずれも2015年3月までに工事を完了して発電を開始する計画である。建設費は合計で最大16億6400万円を見込んでいる。

 

下水を処理するとバイオガスが膨大に発生する。まず浄化センターに集められた下水は沈殿を経て、微生物などを使った浄化の後に、海や川に戻されるのが一般的だ。この過程で沈殿物として大量の汚泥が生じる。汚泥に含まれる有機物を分解するとガスが発生して、それを焼却することで汚泥の量を減らすことができる。

 

生物由来のバイオガスだが、従来は汚泥を分解する際の加温に利用しているだけで、余った分は焼却処理している。この貴重なバイオガスを使って発電すれば、焼却処理のコストが不要になるばかりか、固定価格買取制度を利用して新たな収益を生み出すことが可能になる。

 

下水処理の過程で発生するバイオガスの約6割はメタンガスで、これが発電用の燃料の主成分になる。栃木県が浄化センターに導入する設備は発電装置のほかに、バイオガスの純度を高めるための前処理装置、発電で生じる熱の回収装置などを含む（図2）。

 

 

 

 

4カ所の浄化センターで発生するバイオガスの量は年々増加傾向にあり、2012年度の合計で約370万立方メートルにのぼる。発生量が最も多い県央浄化センターでは130万立方メートルのバイオガスを使って、年間に252万kWhの発電量を想定している。

 

売電収入は年間1億円強になり、6400万円程度の利益を生む見込みだ。残る3カ所の発電量は未定だが、県央浄化センターと同程度の発電効率が期待できる。