1. 水資源の現状 地球上の水資源 海水等 97.4% 約 億 km 3 氷河等 1.76% 約 0.24 億 km 3 人類が利用可能な水 河川 湖沼等 0.01% 約 億 km 3 淡水 2.53% 約 0.35 億 km 3 地下水 0.76% 約 0.11 億 km

水資源の循環利用に向けた

技術開発と海外展開

国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構

環境部 水循環グループ

１．水資源の現状

出典：国土交通省

地球上の水資源

海水等 97.4％ 約13.51億km3 淡水 2.53％ 約0.35億km3 氷河等 1.76％ 約0.24億km3 地下水 0.76％ 約0.11億km3 河川、湖沼等 0.01％ 約0.001億km3

人類が利用可能な水

地球の水資源の

0.8％未満

出典：Global Water Market 2017

水ストレス指標

(2016年)

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

2000 2050 2000 2050 2000 2050 2000 2050 OECD BRIICS その他 世界 [兆トン] 灌漑 生活 畜産 製造 発電

水需要量の見通し

6

5

4

3

2

1

１．水資源の現状

需要増加

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

Opex

Capex

世界の水ビジネス市場

(Capex & Opex)

［兆円］

72.7

89.3

２．水ビジネスの現状

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 0 20,000,000 40,000,000 60,000,000 80,000,000 100,000,000 120,000,000 140,000,000 Ve ol ia E nv iro nm en t [ 1] Su ez E nv iro nm en t [ 4] [7 ] FC C [1 ] Sa be sp Be iji ng E nt er pr is es W at er Ac ea Sh an gh ai In du st ria l H ol di ng s [9 ] N W S H ol di ng s [9 ] Am er ic an W at er W or ks So un d G lo ba l [ 6] Ch on gq in g W at er G ro up Th am es w at er Co pa sa M an ila W at er [7 ] Se ve rn T re nt Be iji ng C ap ita l Ti an jin C ap ita l E nv iro nm en ta l Sa ur Fi na ge st io n Ch in a W at er A ffa irs Ac ci on a RW E [2 ] An dr ad e G ut ie rr ez G ru po A CS As ia W at er T ec hn ol og y Ch in a Ev er br ig ht G uo Zh en E nv iro nm en ta l G el se nw as se r H an ko re E nv iro nm en t G ol de n St at e En vi ro nm en t Jia ng xi H on gc he ng W at er w or ks U ni te d U til iti es [3 ] Pu nc ak N ia ga M its ui & C o. An gl ia n W at er Ag ua s An di na s [5 ] M ay ni la d w at er Ch eu ng K on g In fr as tr uc tu re [8 ] Ro sv od ok an al Se m bc or p Yo rk sh ire w at er G ua ng do ng ln ve st m en t Re m on di s H yf lu x Sa lc on G ru pp o lre n Ch in a W at er In du st ry G S En gi ne er in g H ei lo ng jia ng In te rc hi na W at er So ut he rn W at er Y O Y C ha ng e R at e （ 前 年 比 ） [% ] To ta l p eo pl e se rv ed （ 給 水 人 口 ）

Total people served Y-O-Y change rate

世界の給水事業者トップ５０

（2012年）

三 井 物 産

[1] Includes Proactiva JV [2] After sale of BWB stake [3] After sale of most non-regulated activities [4] Sino French joint venture included in both entries

三 菱 商 事 三 菱 商 事 三 菱 商 事 日 揮 三 井 物 産 緑 ：水３大メジャー 赤 ：日本企業 青 ：日本企業が出資・提携する企業

２．水ビジネスの現状

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 上水道網 浄水プラント 水源開発（脱塩を除く） 汚泥処理 下水道網 下排水処理プラント

［兆円］

世界の水設備投資額

(Capex)

出典：Global Water Market 2017 （1$ = 100円換算） 「再生水」についてはGlobal Water Market 2014を もとに、一部NEDO試算 海水淡水化

再生水

２．水ビジネスの現状

成 長 ゾ ー ン

成長ゾーン

12.2 %

年間平均成長率 ボリュームゾーン 3.6%

Dow Chemical

38%

東レ 26% 日東電工／Hydranautics 24% 東洋紡 5% 時代沃顿（Vontron） 3% General Electric 2% その他 3%

日東電工

24%

東レ 26%

東洋紡

5%

その他 3%

General Electric

2%

ＲＯ・ＮＦ膜の世界シェア

(2015年)

２．水ビジネスの現状

时代沃顿 (vontron)

3%

水ビジネスの市場構造

２．水ビジネスの現状

コンサル 設計 EPC 設計 調達(部材) 建設 O&M 約30兆円※ _約54兆円※ 事業内容 海外企業 水メジャー 新興国企業 日本企業 例）Samsung(韓) Doosan (韓) Hyflux (星) Keppel (星) Sembcorp(星) 例）ヴェオリア(仏) スエズ(仏) ・FS実施 ・事業計画策定 ・PQ作成 ・設計／エンジニアリング ・案件に合った素材･製品の調達･供給 ・設備の建設･施工 ・長期での施設運営 ・メンテナンス ・事業経営 ・コンサルテーションを含めEPCとその後のO&M、事業運営を一気通貫で担う ・事業運営で長期安定収入を確保。計画策定能力を持ち、自社の優位性を発揮 ・自社のコア技術の導入、 エンジニアリングを発揮 ・その後O&Mも担い、継続的に自社製品等を展開 ・ODA案件中心 _{・サブコントラクターとしての参画中心} ・ODA案件中心 ・商社が買収、投資により参画 ・メーカーによる 買収等も見られ 始める ・膜やポンプの供給

省エネルギーかつ環境負荷低減に貢献する

水処理技術の開発と海外展開

工業団地等 商業地区 再利用水 海水 ・省エネ化 ・環境負荷低減 ・大型化

海水淡水化

下水 工場排水 ・革新的膜処理 ・オゾン処理

高度処理

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

中水 工水 上水 有用金属 有害物質回収 物質分解難分解 省エネMBR

下水・工場排水処理

ＮＥＤＯの技術開発領域

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

省水型・環境調和型 水循環プロジェクト（～25fy） １）水資源管理技術の国内外への 展開に向けた実証研究 ・ＵＡＥ／ラスアルハイマ ・日本国内／北九州・周南 ・オーストラリア／クイーンズランド州 ・ベトナム／フエ ・オマーン／ソハール ・中国／雲南省 ・シンガポール／ジュロン ・シンガポール／タンピネス 国際エネルギー実証 Mega-ton Water System（～25fy） 【内閣府：FIRSTプログラム】 ・低圧海水淡水化ＲＯ膜 ・バイオフレンドリーＲＯ前処理 ・濃度差エネルギー回収 最大20%の省エネルギー化環境負荷低減 要 素 技 術 研 究 開 発 【 国 内 】 実 証 ／ 実 証 研 究 【 海 外 】 アジアにおける資源循環システム実証・研究 ・マレーシア（有用金属回収技術） ・中国／広東省汕頭市（下水汚泥減容化・再資源化） ・サウジアラビア（省エネ型海水淡水化） ・サウジアラビア（省エネ型排水再生） ・カタール（高温排水を用いた省エネ低環境負荷型造水） ・南アフリカ（海水淡水化水再利用統合システム） １）革新的膜分離技術の開発 ・ＲＯ膜、ＮＦ膜の開発 、等 ２）省エネ型膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ） 技術の開発 ・担体添加型 ・省エネ型 ３）有用金属・有害物質の分離・回収技術 の開発 ・有用金属（Zn, Ni等）の分離・回収技術 ・有害イオン（B, F 等）の吸着剤 ４）高効率難分解性物質分解技術の開発 ・難分解性物質分解技術 ・ｱﾝﾓﾆｱ含有廃水のｱﾅﾓｯｸｽによる 処理技術の開発

国

内

で

確

立

し

た

技

術

・

シ

ス

テ

ム

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

①売水事業への参画 ②顧客とのネットワークづくり ③現地企業との提携

省水型・環境調和型 水循環プロジェクト（～25fy） １）水資源管理技術の国内外への 展開に向けた実証研究 ・ＵＡＥ／ラスアルハイマ ・日本国内／北九州・周南 ・オーストラリア／クイーンズランド州 ・ベトナム／フエ ・オマーン／ソハール ・中国／雲南省 ・シンガポール／ジュロン ・シンガポール／タンピネス 国際エネルギー実証 Mega-ton Water System（～25fy） 【内閣府：FIRSTプログラム】 ・低圧海水淡水化ＲＯ膜 ・バイオフレンドリーＲＯ前処理 ・濃度差エネルギー回収 最大20%の省エネルギー化環境負荷低減 要 素 技 術 研 究 開 発 【 国 内 】 実 証 ／ 実 証 研 究 【 海 外 】 アジアにおける資源循環システム実証・研究 ・マレーシア（有用金属回収技術） ・中国／広東省汕頭市（下水汚泥減容化・再資源化） ・サウジアラビア（省エネ型海水淡水化） ・サウジアラビア（省エネ型排水再生） ・カタール（高温排水を用いた省エネ低環境負荷型造水） ・南アフリカ（海水淡水化水再利用統合システム） １）革新的膜分離技術の開発 ・ＲＯ膜、ＮＦ膜の開発 、等 ２）省エネ型膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ） 技術の開発 ・担体添加型 ・省エネ型 ３）有用金属・有害物質の分離・回収技術 の開発 ・有用金属（Zn, Ni等）の分離・回収技術 ・有害イオン（B, F 等）の吸着剤 ４）高効率難分解性物質分解技術の開発 ・難分解性物質分解技術 ・ｱﾝﾓﾆｱ含有廃水のｱﾅﾓｯｸｽによる 処理技術の開発

４．本日の報告内容

株式会社 日立製作所 水ビジネスユニット 水事業部 国際システム本部 2017/7/27

奥野 裕

国際エネルギー消費効率化等技術・システム実証事業

海水淡水化・水再利用統合システム実証事業

（南アフリカ共和国）

NEDO環境部事業報告会

１. 海水淡水化技術の課題

２. NEDO国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

３. 今後の事業展開

１. 海水淡水化技術の課題

海 工業団地 海水淡水化プラント 下水処理場 発電所 海水取水 市街地

渇水地域では海水淡水化技術が最適

下水処理水

「海域への環境負荷」

ただし大きな課題が…

46% 3% 21% 30% 電力 人件費 膜交換費 薬品費

「造水コスト」

濃縮水

省エネ 低コスト 低環境 負荷 海水ＲＯ排水の塩濃度を より海水に近いレベルに 下水 海水 膜分離活性 汚泥法 UF 排水系RO 海淡系RO 下水再利用プロセス 海水淡水化プロセス 生産水 排水 （海へ放流） 低圧ポンプ 中圧ポンプ 再利用 海水を希釈 取水量低減 設備規模縮小 動力低減 _{塩濃度低減} 海水の塩濃度を下げることに よりＲＯポンプ動力を低減 海淡前処理の規模縮小 （取水量低減）

課題解決に向けた技術開発

１. 海水淡水化技術の課題

RO：Reverse Osmosis（逆浸透膜ろ過） UF：Ultra Filtration（限外ろ過）

技術開発から普及に向けたスケジュール

‘09 ‘10 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ’18 ‘19 ‘20 ‘21 ‘22 ‘23 ‘24

実現可能性調査

設計・建設・運転・運営

北九州ｳｫｰﾀｰﾌﾟﾗｻﾞ

国際エネ実証（南ア）

実証前調査

設計・建設・実証運転

普

及

PPP事業・拡販

１. 海水淡水化技術の課題

ダーバン市の概要

南アフリカ国

ダーバン市

実証サイト

（中部下水処理場） ダーバン市

ダーバン市の水の課題

1. 水不足

2. 電力料金の上昇

✓少ない降水量 (464mm/年. 世界平均の1/2) ✓上水需要の増加 (2020年 需要が供給を上回る) ✓今後3年間に毎年８％以上の 電力料金上昇 • 人口360万人。ヨハネスブルグに 次ぐ南ア第２の都市。 • アフリカ最大の貿易港を持ち、 トヨタ自動車を始め多くの工場を 有する産業都市。

ダーバン市は海淡より

も省エネ、低環境負荷で

ある本システムを希望

ダーバン港

飲用に適用範囲を拡大、

NEDO国際エネ実証へ

２. ＮＥＤＯ国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

ダーバン市の行政構造と機能

南アフリカ政府 財務省 水衛生省 環境省 貿易産業省 水道公社 ダーバン市 市長 市議会 City Manager 市役所(水道衛生局) PPP承認 規制・_{ガイドライン} EIA許可 ファイナンスの紹介 免税措置を含むインセンティブの紹介 BEE対応を含む地場業者の紹介 バルク水提供 本プロジェクトの相手先政府機関 EXCO 計画承認 計画審議 計画立案・遂行・給水・料金徴収 ※ 南アは水道計画の責任を自治体が負う。

２. ＮＥＤＯ国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

PPP：Public Private partnership

EIA：Environmental Impact Assessment BEE：Black Economic Empowerment EXCO：Executive Committee

諸関連規制・許可取得

名称 取得先 実証事業 段階 環境影響評価 DEA（環境省） 土地利用許可 ダーバン市 南ア支店又は子会社 CIPC(企業知的所有権委員会) 建設業許可 CIDB(建設業界開発理事会) 事業化 段階 PPP許可 National Treasury(財務省) 会社設立 CIPC、CIDB、DLSA(労働局）、SARS(歳入庁)

２. ＮＥＤＯ国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

DEA：Department of Environmental Affairs

CIPC：Companies and Intellectual Property Commission CIDB：Construction Industry Development Board's

DLSA：Department of Labour of South Africa SARS：South African Revenue Service

実証サイトの選定

ダーバン市下水処理場マップ(一部)

サイト選定は

Phoenix、Kwamashu、Northern、

Central、Southernの5つの処理場から

①処理プロセス、②敷地、③処理水量、

④流入水質、⑤海岸からの距離、

⑥アップグレードプラン他計画の有無、

⑦想定送水地域からの距離を要素と

して検討

流入水のほとんどが生活排水で、

海岸に近接しており、計画中の

他プランがなく、送水予定地域への

距離も近接している

_{Central(中部)}

下水処理場を実証サイトに選定。

２. ＮＥＤＯ国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

実証サイト

ダーバン港 インド洋 Source : Aurecon Bluffエリア 中部下水処理場 運転開始 1956年 設計処理水量 133,000m3/日 運転処理水量 (2015年) 約80,000m3_/日 （現在も増加中） 処理プロセス 一次処理 流入水 生活排水 （わずかに工場排水含む） 放流 海洋放流

中部下水処理場

２. ＮＥＤＯ国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

海水水質調査

ダーバン港 採水ﾎﾟｲﾝﾄ インド洋 採水ﾎﾟｲﾝﾄ Source : Aurecon Bluffエリア 中部下水処理場 項目 表層(-1m) 中層(-6m) 底層(-12m)

Max/Min Max/Min Max/Min

温度 (℃) 24.0/23.0 23.9/22.6 23.8/22.5 Salinity (-) 35.3/35.1 35.3/35.1 35.4/35.1 pH (-) 8.2/7.6 8.2/7.5 8.2/7.5 Chlorophyll-a (μg/L) 3.8/0.9 2.9/0.6 2.6/0.9 Turbidity (NTU) 1.2/0.1 0.7/0.1 1.9/0.1 分析項目 値 温度 (℃) 24.9 Salinity (-) 34.6 pH (-) 8.2 Chlorophyll a (μg/L) 12.9 Turbidity (NTU) 1.6

Oil & Glease (mg/L) 0.8

インド洋水質

ダーバン港水質

採水地点

実証事業の目標

項目 目標値 消費電力（kWh/m3_{） 従来海淡に対して30%以上削減} 生産水質 SANS241（南ア飲用水基準） 濃縮水塩分濃度（%） 海水と同等レベル_{（下水処理水と混合後} *） 運転コスト（円/m3_{） 従来海淡に対して20%以上削減} *ダーバン市要求により、RO回収率向上と設備設置スペース縮小を考慮し、 既設下水処理施設の処理水との混合水の塩濃度が海水と同程度(3.5%)とする。

２. ＮＥＤＯ国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

SANS：South African National Standard RO：Reverse Osmosis

システム構成

*1:Brackish Water Reverse Osmosis（排水系RO設備） *2:Ultra Filtration（UF設備）

*3:Sea Water Reverse Osmosis（海淡系RO設備） *4:Advanced Oxidation Process（促進酸化設備）

下水 一次処理 膜分離活性_汚泥法 BWRO*1 AOP*4 UF*2 _SWRO*3 取水 海水 P P 生産水 排水 薬注 薬注 サブユニット 薬注 【サブユニット】 薬注 【既存設備】 【実証設備】 スクリーン スクリーン 汚泥処理 6,250m3_/d 塩濃度 3.5% ・初沈上澄水水質：CODcr 700mg/l、 NH4+N 33.75mgN/l、TSS 550mg/l ・海水水質：TDS 35,000mg/l 6,600m3_/d 1,900m3_/d

２. ＮＥＤＯ国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

実証スケジュール

２. ＮＥＤＯ国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

28年度 29年度 30年度 31年度 1 採択通知手交式（川崎） ☆8/5 2 MOUサイニングセレモニー ☆11/17 3 委託契約締結 ☆12/8 4 実証業務 (1) プロジェクト管理 (2) 協定書関連業務 (3) 現地調査 (4) 基本計画の策定 (5) 基本設計、詳細設計 (6) 機器調達、製作、輸送、保険付保 (7) 現地組立工事、土木建築工事 (8) 教育、訓練 (9) 試運転、実証運転 (10) 実証、評価 (11) 普及活動 ☆セミナー開催☆竣工式開催 5 NEDOへの報告 32年度 2Q 1Q 4Q 3Q 3Q 4Q 1Q 2Q 3Q 4Q 1Q 2Q 3Q 4Q 2Q 3Q 4Q 1Q 2Q ▽ 中間年報 ▽ 中間年報 ▽ 中間年報 ▽ 中間年報 ▽ 成果報告書

商業契約に向けた課題

2.給水事業（ＰＰＰ）事業

1.正確な水需要の把握

3.環境アセスメント

✓ 南ア関連省庁による事業承認

✓ 適正な給水価格の設定

→ ダーバン市との給水契約締結

✓ 給水事業のための資金調達

✓ 海水取水、濃縮水放流 等

✓ 将来需給バランスの想定

項目

内容

事業形態

BOT

事業体

SPC：日立、南ア現地会社他（BEE企業含む）

事業計画

３. 今後の事業化展開

PPP：Public Private Partnership SPC：Special Purpose Company BOT：Build, Operate and Transfer BEE：Black Economic Empowerment

（2013年 日立調査）

ヨーロッパ: Cyprus, Italy, Malta,

Russia, Spain

アフリカ:

Algeria, Cape Verde, Djibouti, Egypt, Ghana, Libya, Morocco, Namibia, South Africa, Tunisia

中東:

Saudi Arabia, UAE, Bahrain, Iran, Israel, Kuwait, Oman,

Palestine, Qatar

アジア+オーストラリア: India, China, Australia, Indonesia, Thailand, Japan,

South Korea, Vietnam, Philippines, Pakistan, Kazakhstan, Turkmenistan,

Singapore

北米、中南米:

Aruba, Bahamas, Chile, Curacao, Ecuador, Mexico, Peru, Trinidad & Tobago, US,

Venezuela

実証サイト （南ア・ダーバン）

海水淡水化・水再利用統合システムの世界市場

株式会社 日立製作所 水ビジネスユニット 水事業部 国際システム本部 NEDO環境部事業報告会

国際エネルギー消費効率化等技術・システム実証事業

海水淡水化・水再利用統合システム実証事業

（南アフリカ共和国）

2017/7/27

奥野 裕

END

株式会社アクアテック

２０１７年７月２７日 NEDO環境部 事業報告会

環境・医療分野の国際研究開発・実証プロジェクト

アジアにおける先進的な資源循環システム国際研究開発・実証

１．背景

-

めっき廃液処理の現状と問題点

-めっき工場等

金属 含有廃水

水酸化物法

金属含有

汚泥発生

（埋立）

金属含有量が少なく、含水率が高い

リサイクルが困難

処理水（環境基準値以下で放流）

埋立処分コスト高

/最終処分場の逼迫

環境負荷、金属資源の浪費

新しい有用金属回収、汚泥削減技術の提案（

NS法）

解決のために・・・

１．背景

-

事業化アプローチ

-2009-2013

●

NEDO省水型・環境調和型水循環プロジェクト

2014

●

_{NEDO実現可能性調査}

2015-2016

●

NEDO実証事業

事業化

・

_{NS法を用いた有用金属回収、汚泥削減技術の開発・確立}

（銅、ニッケルなどの回収及び汚泥発生量

_80%削減）

・マレーシアでの事業性・技術適用性の検討

・ビジネスモデルの検討

・ビジネスモデルに基づいた検証

・実証設備による技術的な検証

ニッケル純度 99.7%

２．

NS法について -

_{NS法の紹介}

-従来法(水酸化物法)の反応式

M

2＋

_{+ 2OH}

-

_{+ nH}

2

O→ M(OH)

2

・

nH

2

O

↓

硫化物法の反応式

•２H

+

_{+ S}

2-

_{→ H}

2

S↑

（硫化水素発生

)

•M

2+

_{+ S}

2-

_{→ MS↓ ・・・ コロイド化}

_{（多硫化）} 硫化水素ガスセンサー制御 硫化物法（NS法）により解決 長所 短所 水酸化物法 制御しやすく安価 発生汚泥の含水率が高い 金属含有率が低い 多種金属が混合し、リサイクルしにくい 硫化物法 発生汚泥の含水率が低い 金属含有率が高い 有害な硫化水素ガス発生、コロイド化 （硫化剤の過剰添加により発生）

-２．

NS法について -

_{NS法の紹介}

-ガスセンサー制御とＯＲＰ制御の比較 ・硫化物法では硫化剤と反応する金属がなくなった時点で硫化水素（H₂S）が発生し始める。 ・ガスセンサー（NS法）ではH₂Sの発生が明確に検知でき、硫化剤添加停止の時期（終点）を 容易に判定できる。 反応終点 （H₂S： 10ppm）

各種金属水酸化物のｐH安定領域

各種金属硫化物のｐH安定領域

-３．実証事業内容

-

対象国（なぜマレーシア？）

-マレーシアの産業廃棄物を巡る情勢

最終処分場の逼迫（１カ所、

_{1997年まではなし）}

急速な経済発展による廃棄物処分量の増大

処理コスト高（政府系廃棄物処理会社の金額が高

い。民間業者の処理水準は不明。）

自社のブランド性を重要視する日系企業は、経済

性だけでなく高度な処理技術を求めている

・先進的な汚泥削減技術への需要（特に日系企業）

・ＮＳ法が得意とするニッケル廃液を排出する工場が多い

マレーシアの産業

ハードディスク製造産業が発達

（ニッケル廃液を多量に排出）

実証場所

★

３．実証事業内容

-

実施体制

-ID （協定附属書締結） MOU （基本合意書締結）

Accot社

（現地協力企業）

Accot社

（現地協力企業）

アクアテック

アクアテック

委託 協力要請

【実施期間】 平成２６～２８年度

【事業予算】 ２．１億円

【目標】

• 廃棄汚泥量を

80%、汚泥処理に係る消費エ

ネルギーを

_{80%削減可能な金属回収システ}

新しい有用金属回収・金属汚泥削減技術の提案

・重金属排水処理の殆どが水酸化物法 ・ニッケルや銅などの金属水酸化物汚泥、90%近くが埋立地などに投棄 ・金属水酸化物汚泥の削減と省エネルギーに繋がる金属回収技術が必要 ・金属水酸化物汚泥からの金属回収

目標

金属水酸化物汚泥中の有用金属を

80％以上を回収し、

汚泥発生量を

80％以上を削減する

メカニズム解明と 最適酸化条件の 確立がポイント 酸溶解 NS法 水酸化物法 NS法 汚泥 M(OH)₂ SnO₂ 回収 CuS 回収 Zn(OH)₂ Fe(OH)₃ 廃棄又は回収 NiS 回収 放流水 ２次処理 空気酸化・ バイオ酸化 NiSO₄ 水溶解 電折 Ni リパルプ 洗 浄

３．実証事業内容

-

実施システム構成

-３．実証事業内容

-

実施プラント紹介

-全体写真 _{プラント２階部分} 右手奥：コントロールルーム、 手前：_{NS反応槽（兼リパルプ洗浄槽）} 右手前：水タンク、奥左：結晶缶 その右：デカンター、その右：電解槽 その右：整流器 右奥：微生物処理槽、

３．実証事業内容

-

実施プラント紹介

-汚泥溶解槽

受け入れタンク

晶析出タンクとデカンター

硫酸ニッケルスラッジ溶解槽 フィルター プレス

硫酸ニッケルスラッジの熱水溶解、晶析、電解

晶析 _{→ デカンター} （遠心分離） 硫酸ニッケル 電解設備

３．実証事業内容

-

実施プラント紹介

-NEDOシステムの実証項目

廃液・汚泥から有用金属 分離回収、汚泥削減

NEDOシステム

NS法 （硫化水素ガスセンサー制御硫化物法） リパルプ洗浄 （硫化物付着の溶解性塩を洗い流す） 硫化ニッケル汚泥の空気酸化 →硫酸ニッケル化 晶析 （不純物の除去） （熱水溶解_{→晶析精製→電解液）} 電解析出 （品質の高い金属ニッケル板）

３．実証事業内容

-

システムの技術構成

-NS処理前後の水中溶存ニッケル濃度

Ni濃度6,000mg/L強の無電解ニッケルめっき老廃液をNS法で処理。 水中の溶存Ni濃度を1mg/L前後まで低減できることが確認された。 NS処理における目標： 水中の残存Ni濃度 1mg/L以下 ⇒ ほぼ達成 Ni回収率 99.9%以上 ⇒ 達成

３．実証事業内容

-

_{NS法の検討}

-分析日 原液N i濃度　m g/L N S 処理後N i濃度　m g/L 分析方法 2月10 日 0,5 パックテスト 2月13 日 0.5 パックテスト 2月14 日 0,5 パックテスト 2月15 日 0.5 パックテスト 2月24 日 0,5 パックテスト 2月27 日 0.5 パックテスト 3月7日 0,11 IC P 3月8日 0.94 IC P 3月9日 1.12 IC P 3月9日 0.04 IC P 6,260

図2 リパルプ洗浄設備 （イコールゼロ株式会社） 図3 リパルプ洗浄硫化ニッケル汚泥 図１ リパルプ洗浄による不純物低減効果

３．実証事業内容

-

リパルプ洗浄

-この洗浄効果でニッケル汚泥に含まれているリンなどの不純物が除去されるため、 回収硫化ニッケル汚泥のニッケル含有率が上がった。 2009-2013 NEDOプロジェクト研究成果

３．実証事業内容

-

リパルプ洗浄

-リパルプ洗浄における溶存

Ni濃度の増加

仮説 １） ニッケルは水溶液中で通常Ni2+_{(2価)として存在、硫化反応でNiSとなるが [式１]、} 無電解ニッケルめっき廃液中には強還元性物質の次亜リン酸（Ni2+_{→ Niの還元に} よりめっき膜を形成） が存在、その影響でNi₂S (Ni:1価)も一部生成する。[式２] ２） リパルプ洗浄により次亜リン酸が除かれると水中の溶存酸素によりNi₂S (Ni:1価)が 酸化されてNiS（Ni：2価）とNi2+ _{に変化、 Ni}2+_{イオンが水中に溶出する。 [式３]} Ni2+ _{+ S}2- _{= NiS↓ （１）} Ni2+ _{+ e}- _{= Ni}+ _{（次亜リン酸による還元）} 2Ni+ _{+ S}2- _{= Ni} 2S↓ （２） Ni₂S

-

2e- _{= NiS + Ni}2+ _{（溶存酸素による酸化） （３）} 0 1 2 3 4 0.5 11.3 20.5 22.9 25 ニッケル濃度　　mg/L リパルプ回数 NS法処理で1mg/L前後まで低下した溶存Ni濃度が、リパルプ洗浄を 行うことより増加するという現象が発生。

３．実証事業内容

-

リパルプ洗浄

-0 1 2 3 4 ニッケル濃度　mg/L 0.5 3.40 1.53 0.69 1.00 リパルプ回数 検証実験－１ ヒドラジン添加水によるリパルプ 0 1 2 3 4 ニッケル濃度　mg/L 0.5 3.80 1.53 0.69 1.00 リパルプ回数 検証実験－２ 重亜硫酸ソーダ添加水によるリパルプ

溶存

Ni濃度増加の原因究明検討

NS処理においてNi₂Sが一部生成、リパルプにおいてNi₂S → NiS + Ni2+_の

変化（酸化）が起こるとの上記仮説の検証実験を実施 ヒドラジン添加により酸素濃度を低下させた水でのリパルプでは溶存Ｎｉは 増加せず（酸化によるNi2+_{生成が起こらない）} 還元剤の重亜硫酸ソーダ存在下でのリパルプでは溶存Ｎｉは増加せず （還元性雰囲気で酸化によるNi2+_{生成が起こらない）} ⇒ これらの実験結果は上記仮説が確からしいことを示唆

３．実証事業内容

-

リパルプ洗浄

-溶存ニッケル増加への対策

１．リパルプ洗浄回数の低減

１）

NS処理水をフィルタープレスで脱水

NS処理上澄水が約1/75に低下（実証試験データ）

（排出液：残存液＝

3:1のリパルプ洗浄3回（1/4

3

=1/64）以上の低下）

２） 上記１）のろ過ケーキを

NS反応缶に戻しリパルプ洗浄

２．必要であれば、上記１の処理において増加した溶存ニッケル分に相当

する硫化剤を添加して

NS処理（微調整）を実施

３．上記１．を組み込んだ連続

NS処理プロセスについても開発

硫化ニッケル汚泥の空気酸化による硫酸ニッケル化 脱水直後硫化ニッケル汚泥： 黒色、含水率45%程度 １ヶ月経過硫化ニッケル汚泥： 黒色→青色（部分的）、含水率10～20％ （大部分硫酸ニッケルに変化）

３．実証事業内容

-

硫化ニッケル汚泥の空気酸化

-図１ 脱水直後の硫化ニッケル汚泥 図２ 空気酸化_{1か月後の硫化ニッケル汚泥} （大部分硫酸ニッケルに変化）

0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 脱水直後は結晶化が進んでおらず、アモルファス状態である 図１ 脱水直後の硫化ニッケル汚泥のXRD分析 図２ 一週間経過後の硫化ニッケル汚泥のXRD分析 2θ 強 度 0 200 400 600 800 1000 1200 0 20 40 60 80 100 2θ 強 度 NiSO3･H2O NiSO4･6H2O NiSO3･2.5H2O NiSO4･2.5H2O NiSO4･4H2O

３．実証事業内容

-

硫化ニッケル汚泥の空気酸化

-1週間後にはNiSO₃・6H2O、NiSO₃・2.5H₂O、NiSO₄・６H₂Oが検出され、 短期間の間に結晶化が進んだと推定できる。

硫化ニッケル汚泥の空気酸化の検討：空気酸化のメカニズムの解明

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 20 40 60 80 酸 溶 出 率 ％ 空気酸化日数 空気酸化（酸溶出率） 攪拌○水○送風○ 攪拌×水○送風○ 攪拌×水○送風× ○: あり ×: なし ﾌﾚｺﾝﾊﾞｯｸﾞ 3箇所平均 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 上部 中間部 底部 酸 溶 出 率 ％ 攪拌なし部位毎の酸溶出率 フレコンパック 中央 端部 硫化ニッケル汚泥の空気酸化の検討 まとめ（空気酸化３要素） 硫化ニッケル汚泥空気酸化３条件 硫化ﾆｯｹﾙ汚泥は安定なものと思われている が、あまりエネルギーを使わなくても、以下の 条件で硫酸ﾆｯｹﾙとなり、水や酸に溶解し、硫 酸ﾆｯｹﾙ溶液（電解液）となる。 ① 含水率： 20～40% ② 空気： １m3_{当たり１L/min 程度の空気} ③ 攪拌混合： 酸化促進 各部位の酸化率均一化 図１ 中型空気酸化槽 図２ 大型空気酸化槽 図３ 汚泥空気酸化 水添加は必須 中 央 端部 中 央 端_部 中 央 端部 ※撹拌あるほうが酸溶出率が高い

３．実証事業内容

-

硫化ニッケル汚泥の空気酸化

-硫化ニッケル汚泥の空気酸化（

NiS → NiSO

₄

・６

H

₂

O）

今回脱水機のろ布の選定が適切でなかったため、 脱水後の含水率が70%と高く（通常50％以下）空気 酸化が遅くなったが、約90日経過後、空気酸化率が 目標の_90%以上を達成（通常_{40日程度で90%到達）。}

３．実証事業内容

-

硫化ニッケル汚泥の空気酸化

-空気酸化中の硫化ニッケル汚泥 Bag No 経過日数 スタート時 約４５日後 約９０日後 Bag No 1- 9 5,461 kg 3,734 kg 2,951 kg 空気酸化硫化ニッケル汚泥の性状 （処理・脱水後約９０日経過時） 空気酸化における硫化ニッケル汚泥の重量変化 （重量は_{Bag No 1-9 の合計）} 硫化ニッケル汚泥置場（空気酸化エリア） 　Bag No3 436 21.3 109.4 25.1 92.7 　Bag No2+No4 367 24.1 88.4 24.1 81.4 　Bag No1+No5 482 19.9 117.6 24.4 90.5 　Bag No6 455 20.0 114.2 25.1 93.8 　Bag No8 707 20.6 183.8 26.0 90.9 　Bag No7+No9 504 14.8 143.1 28.4 92.9 小　計 2951 756.7 （平均） 90.4 　Bag No10 170 34.9 52.5 30.9 　Bag No11 65 49.8 16.3 25.1 総　計 3186 825.5 有り 無し 　Bag No スラッジ重量 (湿潤状態)　kg 含水率　　% Ni量　ｋｇ Ni含有率 湿潤ﾍﾞｰｽ % NiSｽﾗｯｼﾞの 空気酸化率 % ﾘﾊﾟﾙﾌﾟ洗浄の 有無

本システムにおける使用薬品等内訳（廃液_1m3_当り） 廃液1m3_{処理に必要な費用：104.65RM/m}3_{（≒2,720円/m}3_） （内訳･･･薬剤等費用：96.54RM/m3_、 電気代：20.28kWh/m3_×0.4RM/m3 _＝8.11RM/m3 _） 薬剤価格 RM/L　（水はRM/m3_{） RM(リンギット） ￥（円）} 50%硫酸 0.527 9.73 5.13 133 0.5%凝集剤 0.385 14.83 5.71 148 硫化剤 1.2 36.9 44.28 1,151 25%苛性ソーダ 0.523 62.63 32.76 852 苛性ソーダ入り石灰 0.036 176.67 6.36 165 水 0.384 6 2.30 60 合計 96.54 2,510 硫化ソーダ　　　　　　５ 苛性ソーダ入り石灰 1000L水に25%ｶｾｲｿｰﾀﾞ液50L 加え消石灰25kg 薬品名 使用量／m3 費　　用 備考

３．実証事業内容

-

無電解ニッケル老廃液

_{NS処理費用検討}

-本システムは産廃事業としても良好な事業性が見込める

さらに、有価物（Ｎｉ）を廃液1m

3

_{当たり6.26Kg回収可能}

マレーシアにおける

めっき廃液処理委託費

（大口）8,000-9,000円

/m

3

（小口）20,000-25,000円

/ m

3

本システムにおける

めっき廃液処理費用

2,720円/m

3

コストダウン

NS処理：

水中の残存

Ni濃度 1mg/L以下 ⇒ ほぼ達成

ニッケル回収率

99.9%以上 ⇒ 達成

リパルプ洗浄：

上澄水のリン濃度

100mg/L以下 ⇒ ほぼ達成

空気酸化：

硫化ニッケルの酸化率

90%以上 ⇒ 達成

３．実証事業内容

-

各プロセスにおける目標と達成度

-NS処理、リパルプ洗浄、空気酸化のプロセスにおいて

目標の

90%以上を達成

めっき水酸化物スラッジからの金属分離回収試験

ニッケル、銅、アルミニウム等を含むめっきスラッジを用いて以下の試験を実施 スラッジを希塩酸に溶解 ⇒ pH 2.2でNS法処理、ろ過液をpH 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6で 順次水酸化物法処理、各処理ろ過液中の金属分測定

３．実証事業内容

-

めっき水酸化物スラッジからの金属回収

-処理_{pH － ろ過液中の金属濃度 (mg/L)} 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 処理前 pH 2.2 (NS) pH 3.5 pH 4 pH 4.5 pH 5 pH 5.5 pH 6 濃 度 (m g/ L) [N i] 濃 度 (m g/ L) [N i以 外 の 金 属 ] 処理pH Al Ca Cr Fe Zn Pb Cu Ni 水酸化物法 Ni Cu Cr Al

めっき水酸化物スラッジからの金属分離回収

ニッケル、銅、アルミニウム等を含むめっきスラッジを用いて試験し以下の結果を

得た。

１） 今回のスラッジは異物混入など問題があり、現状の設備では効率的な酸溶解

が難しかった。

２） めっきスラッジの処理工程で添加される硫酸バンド（硫酸アルミ）やPAC（ポリ

塩化アルミ）中のアルミニウムはろ過性を悪化させ、生産性を著しく損なう。

３） アルミニウムは、pHを4程度に上げるとほとんど沈殿し除去できるが、ニッケル

もかなり沈殿しニッケルの回収率が低下する（アルミニウムがない場合よりも

ニッケルの沈殿する割合が多い）。

４） 銅はpH２前後でのNS法処理により容易に他金属と分離・回収可能。

回収プロセスに関する考察

廃水

処理した金属スラッジを酸に溶解、NS法や水酸化物法で処理するよりも、

廃水発生工場の処理工程中にNS法を組み込み、金属分離回収と高度処理を

行う方が合理的である。

３．実証事業内容

-

めっき水酸化物スラッジからの金属回収

-４．まとめ

●マレーシアにおける工場廃液処理

電解ニッケル老廃液とめっき水酸化物スラッジを対象とし、NEDOシステムによる

処理の有効性を実証した。

○無電解ニッケル老廃液

NS法・リパルプ洗浄・空気酸化について有効性を確認した。

今回はリパルプ洗浄において水中の溶存ニッケルが増加してしまった。

⇒ 検証実験の結果、老廃液中に含まれる次亜リン酸が原因と推測される。

⇒ リパルプ洗浄前に脱水して洗浄回数を減らし、溶存ニッケルが増加した

場合は追加のNS処理を行うことにより解決できると考えられる。

○めっき水酸化物スラッジ

NS法と水酸化物法について有効性を確認するとともに、より効率のよい処理

工程を考察した。

めっき水酸化物スラッジには排水処理時に添加されるアルミ化合物が多量

含まれており、ニッケル回収率を低下させる。

⇒ 排水処理されたスラッジから有用金属を回収するより、排水処理工程

中にNS処理を組み込み、金属分離回収と高度処理を行う方が合理的

である。