m3/日規模)でのシステム性能評価は実施済みであり,中東地域で長期運転信頼性を確認している。商用プラントの営業展開も進めており,中東および北アフリカ地域など大規模プラントへの技術展開を視野に開発を継続している。従来海水淡水化ROシステム(以下,「従来法」と記す。)の回収率は40%程度であった。回収率を上げようとしても,上流側のRO膜のフラックスが著しく上がることによる膜汚染リスクの懸念および消費電力の増加が課題となり,これまで実現できなかった。Waterでは,RO膜の仕様に応じてベッセル配列を任意の本数に分割することで,それぞれのRO膜のフラックスを制御・平準化し,回収率を60%まで向上した。容量比約30%の縮小が実現した。独自のエネルギー回収システムを適用することで,ROシステムの高圧ポンプ負荷を低減している。これらの施策により,海水淡水化設備のエネルギー削減(約15%)に加え,水資源である海水の保全および前処理薬品の使用量低減による環境負荷低減を実現したシステムである。Waterの設備比較を示す。近年,膜メーカー各社は低圧海水淡水化RO膜や,特定のイオンを選択的に排除可能な膜など,特徴のある製品の開発を進めている。Waterを組み合わせることで,さらなる省エネルギー化や造水システムの幅広い提案が可能になると考えており,さまざまな業種や地域による多様なニーズに貢献できるものと期待している。システム「RemixWater」は,海水淡水化プロセスと下水再利用プロセスを統合した世界に例のない※)独自のシステムである(図6参照)。通常の海水淡水化システムでは,海水に圧力をかけ,超微細な孔を持つRO膜に通し,塩分を除去して真水をつくる。従来のRO膜を使った海水淡水化プラントでは,ポンプの動力費が運転コストのほぼ半分を占めていた。これは,塩分濃度が高いほど高圧でRO膜に送水する必要があり,ポンプの動力費が高くなるためである。RemixWaterは,下水処理水を利用して海水の塩分濃度を薄めたうえで,RO膜を使って海水をろ過する。これによって従来の海水淡水化に比べ,運転コストの大幅な低減が可能である。従来の海水淡水化プロセスでは排出される濃塩水による環境負荷が問題視されているが,「RemixWater」は下水処理水で塩分濃度を薄めた海水を原水とするため,下水再利用プロセスから排出される放流水の塩分濃度を海水並みに抑えることができ,海域に対する環境負荷も低減できる。プロジェクト」の一環として採択されたものである。Association)が建設したウォータープラザ北九州にて,北九州市と連携して実証実験が行われた。2013年11月までの3か年の実証により,従来の海水淡水化プラントに比べ,30%以上の省エネルギー効果を確認した。mm/年と世界平均の半分程度であることに加え,国内に大河がなく,国土が固い岩に覆われているために地下水の活用も困難であるなど,難しい水環境に直面している。近年はダーバン市などを主要な都市とするクワズール・ナタール州のほか,複数の州で深刻な水不足が起きている。人口増・経済発展に伴う電力需要の増加および電力インフラの老朽化により電力需給が切迫しており,2008年以降,電力料金が毎年20%のペースで上昇している。このような背景の下,ダーバン市はウォータープラザ北九州の視察をきっかけにRemixWaterに強い関心を示し,市における実現可能性調査の実施を日立に希望した。受託し,JICA支援の下,ダーバン市や南アフリカ関係機関に対し,RemixWaterを積極的に紹介する活動を実施した。システム実証事業」を受託し,実証前調査を経て2016年10月より実証事業を開始した。本実証事業は,ウォータープラザ北九州で運転ノウハウを獲得したRemixWaterを海外で実証するものであり,1年間の実証運転を2020年11月に完了する計画である。実証終了後は実証施設を活用した給水事業の展開をめざしており,ダーバン市はその生産水を飲用水として市内に給水することを希望している。このため,NEDOの実証事業と並行して,ダーバン市との給水事業の実現に向けた協議を2017年度より本格的に開始する予定である。本実証事業の固有の課題として,生産水の飲用がある。ボイラー用水として活用していた。水質分析結果から水道水質基準をクリアしていることを確認しているものの,RemixWaterの生産水の用途としては初めての試みである。Process:促進酸化設備)を設置し,難分解性有機物などを処理することを検討している。※)2017年6月現在,日立製作所調べ。ポンプの動力低減,濃塩水の環境負荷低減のほか,海水取水量低減による設備規模縮小もライフサイクルコストの低減に寄与する。耐熱性RO膜を活用することで,高温の排水に対しても,膜を利用した新しい排水再利用システムを提案した。開発システムの導入により,省エネルギーおよび環境負荷低減に寄与する。導入されるようになった。当初は処理プロセス単位の小さな規模で始まったが,現在では工場単位に拡大され,石油(原油)を採掘する生産井の周辺(Up-Stream)など比較的大容量の排水処理にも適用されつつある。排水処理水の再利用に関連して,処理容量の拡大のみならず,溶解しているイオン類(無機塩類)の除去といった高度な処理が徐々に要求されるようになり,RO膜を適用した処理システムが導入されるようになった。一般的にRO膜の最高使用温度は45°Cであり,被処理水の水温が45°Cより高い場合は熱交換技術などで水温を下げる必要があるため,コスト面が大きな課題となっている。Up-Streamから排出される排水の水温は50°C以上と比較的高い傾向があり,さらに,石油やガスの産出が多い地域は比較的外気温も高いことから,熱交換技術を導入しても効率が悪く,コストが合わずに排水再利用普及の妨げとなっていた。そこで,日立はUp-Streamに設置される脱塩設備に着目し,その排水を循環再利用するシステムを開発した。脱塩設備は,原油中に微量残留する水分に溶解している無機塩類を除去するために,無機塩類の濃度の低い水を原油に投入し,電場をかけて振動させることで水分子を会合させ,原油から無機塩類を水と一緒に効率よく分離する設備である。したがって,運転時に無機塩類の濃度が低い大量の水を必要とするため,無機塩類の濃度を2万mg/Lから数千mg/Lまで低減した排水処理水の再利用に対しては非常に高いニーズがある。この排水は,55〜60°Cと高温でかつ高濃度硫化水素,油分,濁質,重金属などを含むため,従来技術の組み合わせでは効率よく無機塩類を除去することができなかった。(耐熱性精密ろ過膜など)と脱塩技術(耐熱性RO膜など)を組み合わせ,Up-Streamに適用可能な革新的システムを構築した(図7参照)。本システムで適用した膜の最高使用温度は,精密ろ過膜が70°C,逆浸透膜が65°Cであり,熱交換技術を必要としないためコスト的なメリットも大きい。本システムを導入することで,排水を地下の古井戸に圧入して処理する必要もなくなるため,省エネルギーや環境負荷低減の効果も期待できる。今回新規に適用した2種類の高温耐性膜は,オイル&ガス分野のみならず,造水の中核技術として,さまざまな分野や用途に適用できる可能性がある。おわりに生命体,産業に水が必要不可欠であることは,誰もが認識するところである。人口増加,産業発展などによる水需要の増加が引き起こす水不足は,これらを脅かす問題として顕在化しつつある。日立は,水不足の解消に向けて淡水化システムの普及を推進していくと同時に,さらなる顧客ニーズ,課題をグローバルに捉え,積極的な技術開発に取り組むことで,地球規模での水環境改善に貢献していく考えである。Reader®が必要です。