成果報告書詳細
管理番号20120000000082
タイトル平成22年度成果報告書 淡水化設備等から出る濃縮排水からの有用資源回収技術に関する調査
公開日2013/4/10
報告書年度2010 - 2010
委託先名JFEテクノリサーチ株式会社
プロジェクト番号P09018
部署名環境部
和文要約わが国は、多くの物質を海外からの輸入に頼っているが、その中でも鉱物資源やエネルギー資源に関しては、近年途上国における著しい需要の拡大や、そもそもそれ自体が希少であり、代替性も著しく低く、その偏在性ゆえに特定の産出国への依存度が高いこと等から、我が国の中長期的な安定供給確保に対する懸念が生じている。一方、海水中にはこれら資源は溶存濃度こそ極微量であるものの、海水自体の膨大な量から、有望な資源供給源と考えられ、四方海に囲まれている日本において、この海洋資源は魅力的である。その中でも、世界各地で今後建設が予定されている海水やかん水の淡水化設備から出てくる濃縮水に関しては現在ほとんどが海中などに放流されているが、この濃縮水を原水として有用資源を回収すれば、通常の海水から回収するより格段に経済性が高まることが容易に想像でき、有用な資源供給源になる可能性が高い。また、この濃縮水は、多くの場合生態系に配慮した形で放流されており、問題なく処理されているものの、一部報告ではその影響を懸念しているものもある。そこでこの濃縮水を資源供給源として活用し、濃縮水を排水せずかつ経済的なゼロエミッション型の淡水化プラント技術を確立することができれば、今後市場拡大が予想される淡水化市場において、多くの普及が見込まれる。これは我が国の新成長戦略の中の一つの分野である「水ビジネス分野」において、その成長に大きく貢献するものと思われる。そこで本調査では、淡水化設備等から出る濃縮排水からの有用資源回収技術に係る動向を調査することで、その開発を実施すべきかどうかを判断するための情報について、収集・整理することを目的とする。(1)淡水化設備等から出る濃縮排水からの有用資源回収技術に関する技術動向調査:国内外における淡水化設備等から出る濃縮排水からの有用資源回収技術に関して文献調査を行った。濃縮排水への環境面からの規制が予測される現状に対し、対応技術は散見されたが実用化段階にあるものはあまりなく、開発の必要性が確認できた。吸着材によるレアメタル回収は日本独自技術であり、資源回収プロセスに含めることで回収対象の多様化を図ることが可能である。(2)淡水化設備等から出る濃縮排水に含まれる有用資源の回収可能性調査:海水に豊富に含まれ、淡水化プラントの濃縮排水を利用することで低コストでの回収が期待できる資源として、マグネシウム化合物、カリウム化合物は回収量も多くニーズもあることが分かった。また、リチウム・モリブデンについては、日本の資源安定確保の観点から回収が望ましい。(3)当該技術に係る市場性等調査:淡水化設備等から出る濃縮排水からの資源回収プロセスのマテリアルバランスを作成し、設備費、運転費および販売収入を概算し市場性を検討した。その結果、RO+ED方式よりもED+RO方式の方が、資源回収量、エネルギー消費および投資回収年のすべてで有利な結果を得た。国内で処理水量20万トン/日のプラントで投資回収年8.8年となり、事業として成り立つ可能性を示すことができた。以上より、ED+RO方式が優れていることを世界に先駆けて示すために、実用化のための研究開発を推進すべきである。(4)ロードマップの作成:今後実用化のための開発を進めていくために必要な、技術開発項目を抽出し、ロードマップをまとめた。実際の開発の進め方としては、小型装置でプロセスフローを組み問題点を解決することと、プロセスを高度化するための基礎研究を平行して進めることが必要である。
英文要約Japanese industries depend on overseas mineral and fossil fuel resources, and the security of those resources might be more difficult in the future. On the other hand, Japan is surrounded by sea where many kinds of resources are dissolved. The recovery of such resources from seawater would be helpful for the long-term resource security in Japan. Desalination plants are widely spread in the Middle East and the North Africa etc. because of the shortage of drinking fresh water.Then an idea comes, an integration of desalination process and recovery system of mineral resources dissolved in the seawater. In fact, from the environmental point of view, concentrated seawater discharge from the desalination plants into sea may be a problem. Overseas survey revealed that some zero discharge desalination (ZDD) technologies were proposed and realized partly including brackish water.The research aims at a feasibility study of proposed processes for the above-mentioned integration system, taking into consideration overseas technology information and supply/demand data. The following research items were carried out;(1) Recovery technologies of materials contained in seawater:A bibliographic search was conducted for material recovery technologies using concentrated seawater (or brackish water) discharge from desalination plants etc. A zero discharge desalination technology (ZDD) was found to be noteworthy from the viewpoint of environment. As for rare metals, efficient adsorption technologies have been developed since 1980’s mainly in Japan. Therefore there is space to develop a new technology of ZDD including rare metals.(2) Trend of supply and demand for materials contained in seawater: The investigation was conducted of prospective materials to be recovered, taking into account dissolved ratio in seawater and security viewpoint. The candidates were selected of magnesium compounds and potassium compounds from the viewpoints of recovery cost and demand.(3) Feasibility study of recovery technologies of materials contained in seawater: Mainly two systems were selected as candidates of material recovery technologies using concentrated seawater discharge from desalination plants; one is to separate water through reverse osmosis membranes(RO) and then to remove NaCl etc through electrodialysis(ED) (RO plus ED system), the other is to use ED first and then to separate water through RO (ED plus RO system). First a material balance was calculated, then capital cost, operating cost etc were estimated. The result showed that a ED plus RO system was more feasible than a RO plus ED system in terms of material recovery amount, energy consumption and payout period.(4) Building road map for technology development:Technology development items which are necessary for the proposed recovery system were investigated and a road map for strategic development was built up. It is recommended to carry out two approaches in parallel with each other.


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