成果報告書詳細
管理番号20140000000575
タイトル平成22年度-平成25年度成果報告書 最先端PG(Mega-ton Water System)無薬注海水淡水化システム 無薬注および濃縮排水の拡散に関する研究
公開日2015/4/15
報告書年度2010 - 2013
委託先名東レ株式会社 鹿島建設株式会社
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約1.無薬注海水淡水化システム(担当:東レ株式会社):逆浸透膜(RO膜)を用いた海水淡水化プロセスの課題である、薬品使用量低減による低環境負荷技術と、微生物に起因する膜汚れ(バイオファウリング)防止技術の開発を目的として研究開発を行った結果、以下の成果を得た。1) 無薬注(または薬品低減)プロセスの実証と薬品添加影響の明確化:深層海水と表層海水をそれぞれ取水し、要素技術試験装置(UF+RO)にて検討することにより、深層海水を原水とした条件において季節や気候などの変動に影響されず無薬注で長期間安定運転が可能な実証試験データを取得した。また、表層海水を原水とし要素技術試験装置(UF+RO)を薬品添加有無の条件で同時並列評価することにより、薬品添加(次亜塩素酸ナトリウム、脱塩素剤〔亜硫酸水素ナトリウム〕)がバイオファウリングを誘発する直接原因であることを世界で初めて実証試験により明らかにした。この結果より、表層海水を原海水とした場合でも、薬品添加を大幅に削減した前処理を行うことにより低環境負荷でかつバイオファウリング抑制可能な海水淡水化プロセス技術を確立した。2) 海水の新規バイオファウリングリスク指標の開発:世界の代表的な海域の海水水質と既存海水淡水化プラントのバイオファウリングの発生有無を調査することにより、従来の水質指標とバイオファウリングの発生有無には相関が低いことを明らかにした。この結果にもとづき、バイオファウリングの発生有無と相関が高い新規バイオファウリングリスク指標を開発することにより、バイオファウリング発生を予想する新たな手法の開発に成功した。更に、新規バイオファウリング指標をもとに、世界各地のバイオファウリングリスクマップを構築した。本手法により、海水水質の分類が可能となり、無薬注海水淡水化前処理プロセスの構築が可能となった。3) 無薬注(または薬品低減)前処理プロセスの開発:新規バイオファウリングリスク指標にもとづき、薬品使用量を低減した海水淡水化プロセスの設計ガイドラインを構築した。更に、本ガイドラインにもとづいて分類された、それぞれの海水性状に応じた生物担体前処理プロセスを開発した。生物担体前処理プロセスについて、無薬注でバイオファウリングが抑制可能であることを実証した。また、発電プラント併設の海水淡水化プラントなど薬品添加が前提となるケースにおけるバイオファウリング抑制プロセスの検討を行い、生物担体による前処理プロセスが適用可能であることを実証した。2.濃縮排水の拡散シミュレーション(担当:鹿島建設株式会社):最初に、海水淡水化施設の建設が想定される候補地点を選定し、各地点における地形、水質(塩分濃度、水温等)、流動等のデータ収集・整理を行って、工学的見地から深層水利用が期待できるアルジェ、マルセイユの2地点に絞り込んだ。その2地点を対象として、数値シミュレーションのための想定設定条件(濃縮排水の流量、塩分濃度、水温等)、解析モデル(メッシュ作成、海底地形データ、海域の塩分濃度、水温等、流れの境界条件)を設定し、濃縮排水の拡散シミュレーションを実施した。一連の数値シミュレーション結果から、温度差15℃の深層水を利用するROプロセスで1,000,000m3/日規模を想定した場合でも、濃縮排水による塩分濃度、温度に関する周辺海域への影響は僅かであることが確認された。しかし、塩分濃度、温度の変化に敏感な海洋生物も存在するので、それらへの影響を詳細に調査するとともに、塩分濃度、温度の影響を低減する放水技術についても検討した。
英文要約1. Desalination system without chemical addition (Toray Industries, Inc.): Seawater reverse osmosis (SWRO) membrane fouling in desalination plant is one of the major problems suppressing efficient freshwater production. In order to establish the environmentally friendly and biofouling free SWRO system, we investigated quantitatively the influence of chemical addition on SWRO process. 1) Biofouling free SWRO system with deep sea water: The influence of chemical addition on SWRO membrane biofouling was examined quantitatively by the comparison of pilot-scale UF-RO units with and without chemical addition. The results of the pilot test showed that chemical addition was the trigger of SWRO membrane fouling, whereas the operation was stable without chemical addition. 2) Novel biofouling risk index: The novel biofouling risk index of the raw seawater, which can classify the water quality, was developed through the analysis of seawater worldwide. The novel biofouling risk index could be used for designing biofouling free SWRO system. 3) Guidelines of seawater pretreatment processes to establish environmental friendly and biofouling free SWRO system: Adequate pretreatment processes have to be selected for environmental friendly and biofouling free SWRO system. In case of clear seawater region classified as low biofouling risk potential, the pretreatment processes simply removing suspended solids without chemical addition are pertinent. Whereas, in case of highly polluted seawater region, the pretreatment processes having the function of biological treatment which could remove biodegradable organics are pertinent. The adequate pretreatment processes for the quality of the seawater were developed. 2. Simulation of the diffusion of the brine (Kajima Corporation): Several candidate sites for the construction of desalination plants were surveyed, and water quality data such as salinity, temperature and current at these sites were collected. Algiers and Marseille were chosen for the suitable sites to take deep sea water from the engineering point of view. For these two sites, the discharge conditions for numerical models were specified based on the water quality of the deep sea water and the conversion ratio of desalination processes. Delft3D-Flow, which is a three dimensional hydrodynamic model for coastal water, was utilized to simulate the diffusion of the discharged water. The series of numerical simulations revealed that the impact of the discharged water on the ambient water is small in terms of salinity and temperature under the condition that fresh water of 1,000,000 m3/day is produced through an RO process with intake of the deep sea water. However, since marine flora and fauna are very sensitive to the change in salinity and temperature of the ambient coastal water, the impact on them was also investigated. Furthermore, to enhance the diffusion of the discharged water, some practical technologies on the diffuser structures were discussed.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る