水資源の循環利用に向けた技術開発と海外展開 -...

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統括主幹青木登

1

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

2

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)

3


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

4

水需要量の見通し

出典：OECD ENVIRONMENTAL OUTLOOK TO 2050（2012）http://www.oecd.org/environment/indicators-modelling-outlooks/waterchapteroftheoecdenvironmentaloutlookto2050theconsequencesofinaction.htm

6

5

4

3

2

1


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)

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

-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

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Rat

e（前年比）

[%]

Tota

l peo

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serv

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[5] Also included in Suez Environment [6] Singapore & PRC-listed companies now combined [7] Assumes successful transfer of Jakarta concession stake[8] Includes acquisition of Northumbrian Water [9] Excludes Asia Water Technology

出典： Global Water Market 2014, Pinsent Masons Water Yearbook 2012-20136

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


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

7

海水淡水化

再生水


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 Electric2%

ＲＯ・ＮＦ膜の世界シェア(2015年)


时代沃顿 (vontron)3%

8出典：水資源関連市場の現状と将来展望（2016年, 富士経済）

水ビジネスの市場構造


9出典：『水ビジネスの今後の海外展開の方向性我が国水ビジネスの海外展開（参考資料）』（2017年, 経済産業省）http://www.meti.go.jp/press/2016/03/20170313001/20170313001.html

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

※2015年の市場規模：Global Water Market 2017（Global Water Intelligence社）

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

省エネMBR難分解物質分解

下水・工場排水処理

ＮＥＤＯの技術開発領域 10


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

アジアにおける資源循環システム実証・研究

11

・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

12


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

アジアにおける資源循環システム実証・研究

13

・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

© Hitachi, Ltd. 2017. All rights reserved.

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

Contents

1



2



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

3

「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

4


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

5

‘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



２. ＮＥＤＯ国際エネ実証（南アフリカ・ダーバン市）

6


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

7

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



ダーバン市の行政構造と機能

8

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

CityManager 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。


PPP：Public Private partnershipEIA：Environmental Impact AssessmentBEE：Black Economic Empowerment EXCO：Executive Committee


諸関連規制・許可取得

9

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)


DEA：Department of Environmental AffairsCIPC：Companies and Intellectual Property CommissionCIDB：Construction Industry Development Board's

DLSA：Department of Labour of South AfricaSARS：South African Revenue ServicePPP：Public Private Partnership


実証サイトの選定

10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。



実証サイト

11

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




海水水質調査

12

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


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 23.8/22.5Salinity (-) 35.3/35.1 35.3/35.1 35.4/35.1pH (-) 8.2/7.6 8.2/7.5 8.2/7.5Chlorophyll-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 (℃) 24.9Salinity (-) 34.6pH (-) 8.2Chlorophyll a (μg/L) 12.9Turbidity (NTU) 1.6Oil & Glease (mg/L) 0.8

インド洋水質

ダーバン港水質

採水地点


© Hitachi, Ltd. 2017. All rights reserved. 13

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。


SANS：South African National StandardRO：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）

下水膜分離活性

汚泥法一次処理 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



実証スケジュール


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

2Q1Q4Q3Q 3Q 4Q 1Q 2Q 3Q 4Q 1Q 2Q 3Q 4Q2Q 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


３. 今後の事業化展開

16


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


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

18

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

19

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

工業廃液等の適正処理及び再生・循環利用技術（マレーシア）

1

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）NS法：硫化水素ガスセンサー制御硫化物法

解決のために・・・

2

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%

3

２．NS法について -NS法の紹介-

従来法(水酸化物法)の反応式M2＋ + 2OH- + nH2O→ M(OH)2・nH2O↓

硫化物法の反応式

•２H+ + S2- → H2S↑ （硫化水素発生)•M2+ + S2- → 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）

4


5

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。・ORPの場合は終点付近の変化が小さく、硫化剤の停止時期を明確に判定できない。

反応終点（H2S： 10ppm）

6

各種金属水酸化物のｐH安定領域

出典：非鉄金属製錬（日本金属学会）

各種金属硫化物のｐH安定領域


7

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

★

8

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ムのマレーシアにおける有効性を実証 9

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)2Fe(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-

10

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、中央：２次反応槽・凝集槽・沈殿槽

11


汚泥溶解槽

受け入れタンク

晶析出タンクとデカンター

電解析出

12

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


13

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-

14

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





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

15

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 16


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、 Ni2+イオンが水中に溶出する。 [式３]

Ni2+ + S2- = NiS↓ （１）Ni2+ + e- = Ni+ （次亜リン酸による還元）2Ni+ + S2- = Ni2S↓ （２）

Ni2S - 2e- = NiS + Ni2+ （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。

17


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 18


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（1/43=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

19

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）

20

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 1002θ

強

度

NiSO3･H2O

NiSO4･6H2O

NiSO3･2.5H2O

NiSO4･2.5H2O

NiSO4･4H2O


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

2009-2013 NEDOプロジェクト研究成果 21

0102030405060708090

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

74767880828486889092

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

図４各部位ごとの空気酸化率

水添加は必須

（撹拌なしでは各部位の酸化率に差）

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


2009-2013 NEDOプロジェクト研究成果22

硫化ニッケル汚泥の空気酸化（NiS → NiSO4・６H2O）

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）。


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

23

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/m3（≒2,720円/m3）（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 1330.5%凝集剤 0.385 14.83 5.71 148

硫化剤 1.2 36.9 44.28 1,15125%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1m3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/m3（小口）20,000-25,000円/ m3

本システムにおけるめっき廃液処理費用

2,720円/m3

＊Ni 1Kg≒1,000円

コストダウン

24

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

25

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

(mg/

L) [N

i]

濃度

(mg/

L)[N

i以外

の金

属]

処理pH

AlCaCrFeZnPbCuNi

水酸化物法

26

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-

27

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。

28

水（南ア）.pdfから挿入したしおり04_水循環分野.pdfから挿入したしおり無題

水資源の循環利用に向けた 技術開発と海外展開 -...

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