目 次 1. 水資源の現状 2. 水ビジネスの現状 3.NEDO 水循環グループの取り組み 2

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

主任研究員

三代川 洋一郎

1

目 次

2

１．水資源の現状

２．水ビジネスの現状

１．水資源の現状

出典：国土交通省 http://www.mlit.go.jp/mizukokudo/mizsei/mizukokudo_mizsei_tk2_000020.html

地球上の水資源

3 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)

4

１．水資源の現状

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)

出典：Global Water Market 2017 （1$ = 110円換算）をもとに、NEDO作成

［兆円］ 5

72.7

89.3

２．水ビジネスの現状

市場拡大

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 6 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%

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

₇

8

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

21fy 22fy 23fy 24fy 25fy 26fy 27fy 28fy 29fy 30fy

研 究 開 発 海 水 淡 水 化 排 水 処 理 等 実 証 （ 国 内 ・ 国 際 ） アジアにおける資源循環 システム実証・研究 国際エネルギー実証 ◇サウジアラビア（省エネ型排水再生） ◆サウジアラビア（省エネ型海水淡水化） ◆南アフリカ（海水淡水化水再利用統合システム） ◇カタール（高温排水を用いた省エネ低環境負荷型造水） ◆マレーシア（有用金属回収技術） ◇中国（下水汚泥減容化・再資源化） 省水型・環境調和型水循環プロジェクト ◇革新的膜分離技術（RO膜、UF膜、NF膜） ◇省エネ型膜分離型活性汚泥法（MBR） ◆有用金属回収、有害物質分離 ◇難分解性物質分解 ◆国内実証（北九州）・国際実証（UAE、ｵｰｽﾄﾗﾘｱ等）

Mega-ton Water System

NEDOの水循環分野におけるプロジェクト展開

◇バイオフレンドリーＲＯ前処理

◆低圧海水淡水化ＲＯ膜 ◆低圧二段高収率ＲＯシステム

9

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

10

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

11

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

12

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

13

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

14

３．ＮＥＤＯ水循環グループの取り組み

事業名 企業 （委託先） 処理 対象水 生産水 用途 実施国 ステータス 技術的特徴等 膜技術を用いた省エネ型 排水再生システム技術実 証事業 千代田化工建設 工業排水＋ 一般下水 工業用水 サウジ アラビア 実証終了 ・膜分離活性汚泥法（Ｍ ＢＲ）＋ＲＯ膜 海水淡水化・水再利用統 合システム実証事業 日立製作所 下水＋海水 生活用水 南アフリカ 実証中 ・海水淡水化＋下水再 生処理統合 高温排水を用いた省エネ・ 低環境負荷造水実証事業 三菱重工業 三菱商事 三菱ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ 高温排海水 生活用水 カタール 実証移行中 ・無薬注前処理 ・高温対応ＲＯ膜 省エネルギー型海水淡水 化システムの実規模での 性能実証事業 日立製作所 東レ 海水 生活用水 サウジ アラビア 実証中 ・低圧海水淡水化ＲＯ膜 ・低圧二段高収率海水 淡水化システム

水循環分野の国際実証プロジェクト一覧（まとめ）

国

内

で

確

立

し

た

技

術

・

シ

ス

テ

ム

15

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

16

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NEDO 環境技術分野事業報告会

「国際エネルギー消費効率化等技術・システム実証事業」

膜技術を用いた省エネ型排水再生システム技術実証事業

（サウジアラビア）

（2012年度-2017年度）

千代田化工建設株式会社

２０1８年７月１９日

1. 事業の位置付け・必要性 1-1 目的 1-2 事業の意義 2. 実証事業マネジメント 2-1 実証体制 2-2 相手国との業務所掌 2-3 事業内容・計画 3. 実証事業成果 3-1 プロセスフロー 3-2 配置図/プラント写真 3-3 大雨被害状況（2017年2月） 3-4 処理水質 3-5 低BOD対策 3-6 事業の成果・達成状況 4. 事業成果の普及可能性 4-1 対象国での普及可能性/需要見込み 4-2 普及段階でのコスト水準 4-3 サウジアラビアでの水政策 4-4 省エネ効果・CO₂削減効果

目次

1

◆ 1-1 目的

1.事業の位置付け

◆技術・システム有効性の実証、海外普及

• 我が国が有するエネルギー技術・システムを相手国政府・公的機

関等との協力の下でその有効性を実証し、その技術の海外普及

を目指す。

◆エネルギー安全保障、地球温暖化防止への寄与

• 海外のエネルギー消費の抑制を通じて我が国のエネルギー安全

保障の確保に資するとともに、温室効果ガスの排出を削減し、地

球温暖化問題の解決に寄与する。

2

*1 RO : Reverse Osmosis *2 MBR: Membrane Bio Reactor

1.事業の位置付け

工業団地

海

水

排水

処理水

海水淡水化プラント

・海水：高塩分濃度

×海水淡水化には

RO

*1

_膜処理に

高圧力が必要

×排水処理後は放流する

ワンスルーシステム

工業用水

排水処理 エネルギー消費 大 再生水 海水淡水化プラント 排水

海

水

MBR*2 RO*1 本実証プラント 工業団地

○低圧でRO

*1

_{膜処理での淡水化}

可能。⇒

消費エネルギー低減化

○膜技術（MBR*

2

_+RO*

1

_{）適用により}

有機汚濁物質、塩類を除去し、

排水を再生・再利用

工業用水 エネルギー削減

◆ 1-2 事業の意義（省エネルギー化）

3

従来

本実証

・従来未利用の「工場排 水」「下水」：低塩濃度

KOBELCO Eco-Solutions

２．実証事業マネジメント

◆ 2-1 実証体制

業 務 内 容 NEDO / CHIYODA MODON 建設用地確保・電力確保 － ○ 免税措置 － ○ 基本設計（機械・建築・土木・電気） ○ － 詳細設計 ○（機械） ○（建築・土木・電気） 機器調達 ○ － 機器輸送（責任範囲） サウジ・ダンマン港まで 陸揚げから据付けまで 機械保管（サ国・陸揚げ後） － ○ 建設・据付工事 （機械、建築、土木、電気） － ○ 機械据付SV（スーパーバイズ） ○ － 試運転指導 ○ － 運転指導 ○ －

２．実証事業マネジメント

◆ 2-2 相手国との業務所掌

5

6

２．実証事業マネジメント

実証事業期間計画： 2012年11月20日～2015年1月31日 実証事業期間実行： 2012年11月20日～2018年3月31日 工業排水再生プラント： 排水処理水量5,000 m3_/日 再生水供給量3,500 m3_/日

◆ 2-3 事業内容・計画

年度 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 計画 実行 実施前 調査 実証事業 設 計 調 達 輸 送 試 運 転 実証 運転 工事 MOU 締結 ID 締結 実施前 調査 実証事業 設計 調達 輸 送 試 運 転 実証 運転 工事 土建機電 MOU 締結 ID 締結 設計 変更 機器倉庫保管 _{洪水・水没} 赤：遅延発生工程・原因

[プラント建設場所] MODON

Dammam 1st _{Industrial City}

２．実証事業マネジメント

◆ 2-3 事業内容・計画

7 (出典) ©2018 Google, ORION-ME

３．実証事業成果

◆ 3-1 プロセスフロー図

再生水 (工業用水とし て再利用) 工場排水 3,500m3_/day 前処理設備 (加圧浮上:DAF*3₎ RO設備 MBR設備 脱水機 汚泥処分 濃縮水 (下水へ) 濃縮水 (下水へ) 5,000m3_/day 微生物反応槽 膜分離槽 微生物反応槽 膜分離槽 8

３．実証事業成果

◆ 3-2 配置図/プラント写真

原水槽 加圧浮上槽 (DAF) 微生物反応槽 膜分離槽 （MBR） 地下 ポンプ室 RO膜設備 薬品注入設備 汚泥貯留槽 2階 電気室 ブロワ室 等 汚泥脱水機 排水流入槽 前処理槽 約 125 m 約 80 m プラント東方面より プラント南東方面より MBR槽上部 RO膜設備 9

前処理 槽

３．実証事業成果

◆ 3-3 大雨被害状況（2017年2月）

水没・半水没 10

項目 設計値(最大) (2012年) 実績値 (2017年11月-2018年3月平均) 再生水 設計目標値 （参考値) 原水水質 原水水質 MBR 処理水質 RO 処理水質 COD 2,500 mg/L 380 mg/L 20 mg/L 10 mg/L <30 mg/L BOD 1,000 mg/L 120 mg/L <2 mg/L <2 mg/L <10 mg/L TSS 1,500 mg/L 230 mg/L <5 mg/L - <10 mg/L TDS 8,000 mg/L 3,950 mg/L - <5 mg/L (200 mg/L) 濁度 - - 0.5 NTU - -SDI - - 0.7 - -pH 6-9 7.4 - 7 6-9 電気 伝導度 - 7,440 µS/cm - 50 µS/cm (300 µS/cm)

３．実証事業成果

◆ 3-4 処理水質(その1)

11

BOD(MBR入口・出口)

SDI

*

_(RO入口)

電気伝導度(RO入口)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 2017/11/1 2017/12/1 2017/12/31 2018/1/30 2018/3/1 2018/3/31 電気伝導度 μ S/cm TDS < 200 mg/L 相当

*SDI: Silt Density Index: RO膜処理における水中の濁質の指標

３．実証事業成果

◆ 3-4 処理水質(その２)

1系列化

■当初設計

■低BOD対応 2017年11月～

① 原水 ②無酸素槽/好気槽入口 ③MBR出口 設計BOD 1,000 mg/L 400～500 mg/L 20 mg/L 以下 実際BOD 100～150 mg/L 20 mg/L 20 mg/L (不安定) ① 原水 ②無酸素槽/好気槽入口 ③MBR出口 実際BOD 100～250 mg/L 50 mg/L <2mg/L

３．実証事業成果

◆ 3-5 低BOD対策

原水槽 加圧浮上 予備生物処理槽‐A 予備生物処理槽‐B 無酸素槽/好気槽‐A 無酸素槽/好気槽‐B MBR‐A MBR‐B RO‐A RO‐B ① ② ③ 原水槽 加圧浮上 予備生物処理槽‐A 予備生物処理槽‐B 無酸素槽/好気槽‐A 無酸素槽/好気槽‐B MBR‐A MBR‐B RO‐A RO‐B ① ② ③ バイパス 13

３．実証事業成果

◆ 3-6 事業の成果・達成状況

■設備性能

■省エネ・CO

₂

削減効果

■サウジでの普及活動

・設計条件排水に対し、 所定水量、水質での再生水生産能力を確認。 ・Water Arabia、水ビジネスミッション等での発表 ・MODONの他工業団地への本再生システムの適用について協議(働きかけ継続) TJ/年 0 50 100 150 200 250 300 実績 目標 従来 0 5,000 10,000 15,000 20,000 実績 目標 従来 72 TJ/年削減 (1,891 kL-原油/年) 56.6 TJ/年削減 (1,462 kL-原油/年) 5,611 トン/年削減 4,108 トン/年削減 トン-CO₂/年 ・従来の海水淡水化に比べ約22％の削減。 (構成機器の増加、流入排水量減につき設備効率が低くなったため、目標には達せず） エネルギー消費量[TJ/年] CO₂排出量[トン-CO₂/年] 流入排水量・負荷低問題には、 • フロー変更(バイパス) • 低設定流量での連続運転 により対応 14

４．事業成果の普及可能性

◆ 4-1 対象国での普及可能性

_{/需要見込み/市場予測}

(単位)

2020年

2030年

2050年

備考 工業用水量 百万m3/年 1,024 1,311 1,948 出典：GWI用途別 水需要予測 千m3/日 _{2,800 3,600 5,300} 再利用率 ％ 20 35 70 工業用水も民生用と 同じ再利用率と想定 （NTP2020目標） （想定） （想定） 再生水 必要造水量 千m 3_{/日 560 1,260 3,740} 必要造水量 達成までの想定 年数(期間) 年 8 8 17 2020年達成は5年、 2030年達成3年遅れと想定 （2018-2025） （2026-2033） （2034-2050） 年間 新設予想件数 件/年 14 17 29 5,000 m3/日設備規模 に換算 15 (出典)NTP2020：National Transformation Program 2020

４．事業成果の普及可能性

16 275 341 577 0 200 400 600 800

2020年 2030年 2050年

億円/年

◆ 4-1 対象国での普及可能性

_{/需要見込み/市場予測}

280 360 530 56 126 371 0 20 40 60 80 100 0 200 400 600

2020年 2030年 2050年

％ 万m3_/日 工業用水需要 再生水必要造水量 水再利用率

(出典)NTP2020：National Transformation Program 2020 Global Water Intelligence, 2017

市場予測

工業用水/再生水需要

本実証事業

普及のための改善

設備規模

5,000 m

3

/日

5,000m

3

_/日～

（設備容量当り単価減）

設備仕様

機器サイズ、点数増

(最大流入負荷/量ベース）

適正な設計条件適用

(現状・類似実績ベース)

機器調達

国内（日本）調達

90％

国内（日本）調達

50％以下

（海外調達率増加）

プロジェクト遂行

・基本設計/詳細設計分離

・日サ両者の契約の分断

・施工管理力不足

・基本設計/詳細設計一体化

・標準化、モデル化の進展

・一括元請、ローカル活用

・施工管理強化

プロジェクト工期

実質

5年

3年前後

コスト比率

100%

70%以下にコスト削減

４．事業成果の普及可能性

◆ 4-2 普及段階のコスト水準

17

<サウジ政府の「国家変革計画2020」（National Transformation Program 2020）> 担当省庁 評価指標 現在水準 2020年 達成水準 経済企画  水・電力料金の補助金減額

0

2,000

億SAR 環境・水資源・ 農業  再生可能水の農業用水としての利用割合

1.3%

35%

 戦略的パートナーによる再生水造水割合

0%

20%

 造水コストに対する水料金の割合 （コスト回収度合）

30%

100%

(出典)Saudi Vision 2030 & National Transformation Program 2020/中東協力センター資料

４．事業成果の普及可能性

◆ 4-3 サウジアラビアでの水政策

短期間（2020年まで）での厳しい達成水準要求  再生可能水利用割合(農業用水)/再生水造水割合の増大  補助金の削減、造水コストの回収（＝水道・下水道料金の値上げ） ⇒目標達成に向けた具体策の適用が待たれる。 18 (1 SAR = 約 30円）

４．事業成果の普及可能性

◆ 4-4 2020年及び2030年時点における当該技術による

省エネ効果・CO

₂

削減効果

単位

2020年

2030年

備考 工業用水量 百万m 3_{/年 1,024 1,311} 出典：GWI 用途別 水需要予測 千m3/日 2,800 3,600 再利用率 ％ 20 35 （NTP2020目標） （想定） 再生水 必要造水量 千m 3_{/日 560 1,260} 省エネ効果 万kL-原油/年 _{16.4 36.9} 5,000m 3_{/日設備で} 0.15 万kL-原油/年 CO₂削減効果 万t-CO2/年 46.0 103.6 5,000m 3_{/日設備で} 0.41 万t-CO2/年 19

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