(57)【要約】【課題】水輸送ビジネスにおいて積出可能な水の量と価格決定の指標とするコストを算出することができる水輸送ビジネスにおける積出可能水量の算出方法および積出までに掛かるコストの算出方法を提供する。【解決手段】需要者の使用量を上回る供給可能水量をもつ工業用水事業において余った水を船舶により他の地域に輸送して販売する水輸送ビジネスにおいて、購入者の指定日時での工業用水の取水施設能力、浄水施設能力、送配水施設能力をそれぞれ把握し、把握した施設能力のなかから最低の水量となるものを選択し、その選択した最低の水量値から全需要者の使用量の総和を差し引くことにより、船舶に積込可能な水の量を算出する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要者の使用量を上回る供給可能水量をもつ工業用水事業において余った水を船舶により他の地域に輸送して販売する水輸送ビジネスにおいて、購入者の指定日時での工業用水の取水施設能力、浄水施設能力、送配水施設能力をそれぞれ把握し、把握した施設能力のなかから最低の水量となるものを選択し、その選択した最低の水量値から全需要者の使用量の総和を差し引くことにより、船舶に積込可能な水の量を算出することを特徴とする水輸送ビジネスにおける積出可能水量の算出方法。
【請求項２】
需要者の使用量を上回る供給可能水量をもつ工業用水事業において余った水を船舶により他の地域に輸送して販売する水輸送ビジネスにおいて、購入者の指定日時での工業用水の取水施設能力、浄水施設能力、送配水施設能力をそれぞれ把握し、把握した施設能力のなかから最低の水量となるものを選択し、その選択した最低の水量値に基づいて購入者の指定日時での取水プロセスにおける取水コスト、浄水プロセスにおける浄水コスト、送配水プロセスにおける送配水コストをそれぞれ算出し、これらの算出したコストを合算することにより船舶に積み込むまでにかかるコストを算出することを特徴とする水輸送ビジネスにおける積出までに掛かるコストの算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用量を上回る供給可能水量をもつ工業用水事業において余った水を船舶により他の地域に輸送して販売する水輸送ビジネスに関する。
【背景技術】
【０００２】
水輸送ビジネスを工業用水事業に関連させる概念について図１を用いて説明する。工業用水は、ダム２１、河川２２などの水源において、決められた取水権の範囲内で取水施設２を用いて取水された後、浄水場３１で浄水し、管路４１などの送配水施設４を利用して需要者５である各工場５１〜５９に送配水される。
【０００３】
浄水場３１および管路４１は、工場５１〜５９の進出に伴う需要見込みに基づいて計画された施設能力で建設され、その施設能力の範囲内で運転される。
【０００４】
工業用水事業１では、常時定量での利用が前提となっており、工業用水を利用する工場５１〜５９は、単位時間あたりの使用量を、工業用水を供給する工業用水事業１を行う事業者との間で契約し、その契約水量を原則的な上限として、生産に必要な工業用水を受水している。
【０００５】
各工場５１〜５９は、生産の拡大に伴って工業用水の使用量が増加した場合、あるいは災害や事故等により工業用水事業者の供給能力が低下した場合などにも、必要な水量を確保できるように、余裕を持って契約水量を設定していることが多い。
【０００６】
このため、工場５１〜５９が安定的に操業している通常期において、全ての需要者５の契約水量の合計量と実際に工場で消費される実使用量の合計量とは大きく乖離しており、多量の余剰水が発生していることが多い。
【０００７】
従来、工場５１〜５９で受水した水は、その工場における生産活動の中でのみ使用が認められていた。しかし、工業用水の効果的な利用の観点から、地球環境対策や災害対策を目的として、余剰水を工場５１〜５９の外部で利用することが認められるようになってきている。このような事情から例えば特許文献１に記載されているように、販売者５ａが余剰水を一括で引き取り、船舶６により水を輸送して販売する水輸送ビジネスが検討されている。
【０００８】
原油、ＬＮＧ、鉄鉱石、石炭等の鉱物資源産出国は、人口一人当たりの水資源量の少ない水ストレス地域が多い。水輸送ビジネスは、資源産出国に貨物を積載せずに向かう資源輸送船を利用して淡水を輸送し、販売するビジネスである。貨物を積載していない船は、重量バランスを保つために海水を船内のバラストタンクに取り込んで航行する。現在資源輸送船は、資源産出国に向けた往航便において海水を輸送しているのが実態であり、海水に含まれた海洋微生物の異動に伴う環境破壊が問題になっている。水輸送ビジネスは、海水に代わって淡水を輸送するもので、淡水をバラストタンクに積み込む方法と、輸送用容器に入れてコンテナとして積み込む方法がある。
【特許文献１】特開２００５−８７８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
水輸送ビジネス８では、販売者５ａは、いつ、どれだけの量の水を、いくらで販売できるかを購入者７に示す必要がある。
【００１０】
工業用水事業者は、浄水の処理量を調整するために配水池から出る水量を計測したり、使用量が契約水量を超過していないかを確認するために各工場５１〜５９の使用水量を計測したりしているが、逐次施設能力と使用水量の差を確認し、契約需要者以外の第三者に供給可能な水量を示す仕組みは存在しない。
【００１１】
また、工業用水事業１は、契約水量に基づいて料金を決定しているため、契約期間内で単価及び料金は一定である。
【００１２】
一方、水輸送ビジネス８は、船舶６が寄港する間隔で販売者５ａが水を供給するため、需要水量は常時定量にはならない。従って、需要が発生する毎に、余剰水の発生状況に応じて単価及び料金を決定する必要があるが、逐次供給コストを算出する仕組みは存在しない。
【００１３】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、水輸送ビジネスにおいて積出可能水量の算出方法および積出までに掛かるコストの算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る水輸送ビジネスにおける積出可能水量の算出方法は、需要者の使用量を上回る供給可能水量をもつ工業用水事業において余った水を船舶により他の地域に輸送して販売する水輸送ビジネスにおいて、購入者の指定日時での工業用水の取水施設能力、浄水施設能力、送配水施設能力をそれぞれ把握し、把握した施設能力のなかから最低の水量となるものを選択し、その選択した最低の水量値から全需要者の使用量の総和を差し引くことにより、船舶に積込可能な水の量を算出することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る水輸送ビジネスにおける積出までに掛かるコストの算出方法は、需要者の使用量を上回る供給可能水量をもつ工業用水事業において余った水を船舶により他の地域に輸送して販売する水輸送ビジネスにおいて、購入者の指定日時での工業用水の取水施設能力、浄水施設能力、送配水施設能力をそれぞれ把握し、把握した施設能力のなかから最低の水量となるものを選択し、その選択した最低の水量値に基づいて購入者の指定日時での取水プロセスにおける取水コスト、浄水プロセスにおける浄水コスト、送配水プロセスにおける送配水コストをそれぞれ算出し、これらの算出したコストを合算することにより船舶に積み込むまでにかかるコストを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水の購入希望者は、いつ、どこの港において、どれだけの水量を、いくらで購入することができるかを把握できるため、購入先の選択、選択した購入先への船の運航計画を立案することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、工業用水事業者は需要が少ない時間に水を販売することができるため、浄水生産量の平滑化による施設の運転効率の向上と容易な運転が可能になるとともに、総生産量の増加により施設稼働率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１９】
積出可能な水量と積出までにかかるコストには多くの変動パラメータが関与していることから、これらを一律に算出することは通常困難であるが、これらに影響を及ぼす変動パラメータのうちのいくつか重要なものに着目すると、かなり蓋然性の高い値を算出することが可能になる。すなわち、積出可能な水量と積出までにかかるコストは取水→浄水→送配水の一連のプロセスを行う施設２，３，４の制約と全需要者５の使用状況とにより影響を受けて変動することから、購入者７の要求日時における施設２，３，４の制約条件および全需要者５の使用状況を把握し、それらの条件を用いて積出可能な水量と積出までにかかるコストを算出することができる。
【００２０】
本発明では、以下の手順により、水輸送ビジネスにおける積出可能な水の量と積出までにかかるコストをそれぞれ算出する。
【００２１】
［積出可能な水量の算出方法］
図２を参照して水輸送ビジネスにおける積出可能な水量の算出手順を説明する。
【００２２】
積出可能な水量は、購入者７の要求日時における施設２，３，４の制約条件と全需要者５の使用状況とを把握し、これらの把握した条件値を下式（１）にそれぞれ代入することにより得られる。すなわち、購入者７は指定した日時における取水、浄水、送配水の各プロセスにおける施設２，３，４の処理能力の中から最低の水量を選択し、その選択した最低の水量値から全需要者の使用量の総和を差し引くことにより、販売者５ａが販売可能な水量（余剰水量）が求まる。
【００２３】
Ｑ＝min.(Ｓ，Ｊ，Ｈ)−Σ(Ｕ1〜Ｕn)  …（１）
但し、Ｑ：積出可能な水量、Ｓ：取水量、Ｊ：浄水量、Ｈ：送配水量、Ｕ1〜Ｕn：各工場の使用量である。
【００２４】
次に、プロセス毎に生じる積出可能水量の制約条件と変動要因をそれぞれ説明する。
【００２５】
「取水」プロセスでは、「水利権」が積出可能な水量の制約条件となる。「水利権」には、豊水水利権と呼ばれる河川の流量が一定流量を超える場合に限り取水できる権利があり、取水可能な量は気象条件や季節により変動する。例えば図２に示すように、非渇水期には１０の水量を取水する同じ取水施設２において、渇水時には３の水量しか取水できないという状況が生じる。このように取水量Ｓは変動するものである。このため、工業用水事業者は、水供給の安定化を図るために、複数の取水施設（水源）２１，２２から取水するのが一般的である。
【００２６】
「浄水」プロセスでは、「浄水場の処理能力」が積出可能な水量の制約条件となる。「浄水場の処理能力」は、建設時に最大需要等をもとに施設諸元として決定された施設能力が基準になり、浄水施設が改修中であるか否かにより変動する。例えば図２に示すように、非改修時には９の水量を浄水する同じ浄水施設３において、改修時には６の水量しか浄水できないという状況が生じる。このように浄水量Ｊは変動するものである。
【００２７】
「送配水」プロセスでは、「管路の供給能力」が積出可能な水量の制約条件となる。「管路の供給能力」は、敷設時に最大需要等をもとに施設諸元として決定された施設能力が基準になり、管路施設が工事中であるか否か、管の閉塞状況等により変動する。例えば図２に示すように、通常時には８の水量を送配水する同じ送配水施設４において、管路施設が工事中には４の水量しか送配水できないという状況が生じる。このように送配水量Ｈは変動するものである。このため、工業用水事業者は、水供給の安定化を図るために、管路をネットワーク状にしたり、バイパス管を敷設したりするのが一般的である。
【００２８】
「需要者の使用量」は、工場の生産計画によって変動し、工場の稼働時間に伴う「日変動」と、天候・気温の変化に伴う「季節変動」と、景気の波に伴う変動がある。これらの使用量の変動は工場ごとに異なるので、それらの変動状況を個別に把握する必要がある。例えば図２に示すように、設備稼働率１００％のときに５の水量を使用する同じ工場において、稼働率を８０％に下げると４の水量を使用し、稼働率を５０％に下げると３の水量を使用し、さらに稼働率を３０％に下げると２の水量を使用するという状況が生じる。このように各工場における水の使用量Ｕ1〜Ｕnは様々に変動するものである。
【００２９】
販売者は、購入者が指定した日時における上記プロセス毎に生じる積出可能水量の制約条件を把握すると、それを情報として専用通信回線やインターネット等を介して購入者に提供する。これにより、購入者は、いつ、どこの港において、どれだけの水量を購入することができるかを把握できるため、購入先の選択、選択した購入先への船舶の運航計画を立案することができる。
【００３０】
また、工業用水事業者においては、需要が少ない時間に水を販売することができるため、浄水生産量の平滑化により施設の運転効率が向上し、容易な運転が可能になるとともに、総生産量の増加により施設稼働率が向上する。
【００３１】
［積出までにかかるコストの算出方法］
次に、図３を参照して水輸送ビジネスにおける積出までにかかるコストの算出手順を説明する。
【００３２】
積出までにかかるコストは、購入者７が指定した日時における工業用水の取水施設能力、浄水施設能力、送配水施設能力をそれぞれ把握し、把握した施設能力のなかから最低の水量となるものを選択し、その選択した最低の水量値に基づいて購入者７が指定する指定日時の各プロセスにおけるコストをそれぞれ算出し、算出した各コスト値を下式（２）に代入することにより算出される。すなわち、指定日時での取水プロセスにおける取水コストＳＣ、浄水プロセスにおける浄水コストＪＣ、送配水プロセスにおける送配水コストＨＣをそれぞれ算出し、これらの算出したコストを合算することにより積出までにかかるコストＴＣが求まる。
【００３３】
ＴＣ＝Σ（ＳＣ，ＪＣ，ＨＣ）  …（２）
但し、ＴＣ：積出までにかかるコスト、ＳＣ：取水コスト、ＪＣ：浄水コスト、ＨＣ：送配水コストである。
【００３４】
次に、プロセス毎に生じるコストの制約条件と変動要因をそれぞれ説明する。
【００３５】
「取水」プロセスでは、「原水費」がコストの制約条件となる。「原水費」はダム建設などの水源開発費をもとに決定され、新たな水源開発を行わない限りは固定的である。例えば、表１に示すように、水質が優良で水量が豊富だが水の単価が高い水源Ａと、水質と水量は並だが水の単価が安い水源Ｂを組み合わせて取水している工業用水事業を考える。水源Ａは山間部のダム、水源Ｂは河川の下流側を利用する場合に相当する。非渇水期は、河川から安定的に取水できるため、安価な水源Ｂの取水比率を高め、水源Ａを３０％、水源Ｂを７０％利用する。渇水期は、水供給の安定化を図るために、水源Ａの取水比率を高め、水源Ａを５０％、水源Ｂを５０％利用する。このように渇水期は高価格の水源Ａからの取水比率を増加させ、低価格の水源Ｂからの取水比率を減少させるため、取水コスト（原水費）が上昇する。図３では、このコスト上昇をポイント差「３」で示している。
【表１】
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【００３６】
他の取水コストの制約条件と変動要因について説明する。
【００３７】
取水に複数台のポンプを利用するとき、需要量８０％以下の場合は２台のポンプを用いれば必要量を取水できるが、需要量８０％を超える場合は３台のポンプを用いなければ必要量を取水できない場合を考える。この場合、需要量が増大すると取水コスト（原水費）が増大する。図３では、需要量が８０％を超えた場合と８０％以下の場合の原水費の相違をポイント差「１」で示している。
【００３８】
「浄水」プロセスでは、「浄水費」がコストの制約条件となる。「浄水費」は、気象状況や取水施設よりも上流の地域における水の利用状況に伴って変化する原水の水質により変動する。水質は、濁度、色度、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、一般細菌の数、重金属・無機物（カドミウム、水銀、六価クロム等）の含有量、有機物（トリクロロエチレン、ベンゼン等）の含有量、消毒副生成物（クロロ酢酸、クロロホルム等）の含有量など多くの基準が定められており、基準を満足するように化学薬品等を使用した水処理が行われる。
【００３９】
浄水コストの変動要因を説明する。取水した水の「濁度」に応じて薬剤を投入して水の濁度を下げるため、その薬剤量の増加分だけコストが増大する。図３では、水質が優良な水源Ａを非渇水期は３０％利用し、渇水期は５０％利用するため、水質の相違に伴う浄水コストの相違をポイント差「２」で示している。また、渇水期、非渇水期いずれの場合も、濁水の発生によって浄水コストは増大する。図３では、濁水発生に伴う浄水コストの増大をポイント差「１」で示している。
【００４０】
他の浄水コストの制約条件と変動要因について説明する。
【００４１】
浄水に複数台のポンプを利用するとき、需要量８０％以下の場合は２台のポンプを用いれば必要量を浄水できるが、需要量８０％超える場合は３台のポンプを用いなければ必要量を浄水できない場合を考える。この場合、需要量が増大すると浄水費が増大する。図３では、需要量が８０％を超えた場合と８０％以下の場合の浄水費の相違をポイント差「１」で示している。
【００４２】
「送配水」プロセスでは、「管路の償却費・維持費」がコストの制約条件となる。「管路の償却費・維持費」は、バイパス管の敷設工事、更生工事や更新工事の実施状況により変動する。図３では、これらの工事費用を送配水プロセスにおけるランニングコストとして回収することとし、工事前後のコストの相違をポイント差「２」で示している。
【００４３】
他の送配水コストの制約条件と変動要因について説明する。
【００４４】
送配水に複数台のポンプを利用するとき、需要量８０％以下の場合は２台のポンプを用いれば必要量を送配水できるが、需要量８０％超える場合は３台のポンプを用いなければ必要量を送配水できない場合を考える。この場合、需要量が増大すると送配水費が増大する。図３では、需要量が８０％を超えた場合と８０％以下の場合の送配水費の相違をポイント差「１」で示している。
【００４５】
以上のように余剰水の積出までにかかる取水コスト、浄水コスト、送配水コストは様々に変動する。これらの取水コスト、浄水コスト、送配水コストを合算すると、購入者が指定日時に水を購入するときの価格を予め知ることができる。
【００４６】
販売者は、購入者が指定した日時での上記プロセス毎に生じるコストの制約条件を把握した後コストを合算し、価格を専用通信回線やインターネット等を介して購入者に提供する。これにより、購入者は、いつ、どこの港において、どれだけの水量を、いくらで購入することができるかを把握できるため、購入先の選択、選択した購入先への船舶の運航計画を立案することができる。
【００４７】
また、工業用水事業者においては、需要が少ない時間に水を販売することができるため、浄水生産量の平滑化により施設の運転効率が向上し、容易な運転が可能になるとともに、総生産量の増加により施設稼働率が向上する。
【００４８】
以上のようにして算出された積出可能な余剰水を実際に積み出す際には、次に述べる水積出設備が利用される。
【００４９】
水積出設備は、水を積み込む工場に設置される。工業用水をバラスト水として輸送する場合には、例えば工業用水を工場の受水池から汲み上げるポンプ、濾過装置、殺菌装置および水配管がある。濾過装置は、工業用水から浮遊物質を除去する膜濾過装置で、殺菌装置は病原性微生物などを除去する装置である。
【００５０】
濾過装置では、工業用水中に存在する所定径以上の大きさの浮遊物質が濾過膜に捕捉され、所定径未満の大きさの浮遊物質や溶解性液体を含む水のみが膜を通過する。
【００５１】
通過した水は、殺菌装置を利用して殺菌される。殺菌装置としては、紫外線照射殺菌装置、電気処理装置、オゾン処理装置、ＯＨラジカル処理装置などを用いることができる。紫外線照射殺菌装置は、紫外線を照射して処理対象水に含まれる微生物や細菌を殺菌するものである。紫外線照射殺菌装置は、薬品注入処理に比べて安全性が高い水が生成できる利点がある。電気処理装置は、水中に正負一対の電極を浸漬させ、両極間に電圧を印加して電気的に殺菌処理を行うものである。電気処理装置は、装置のメンテナンスが容易であるという利点がある。なお、電気処理装置は、プラズマ放電処理装置や高電圧処理装置を含むものである。オゾン処理装置は、オゾンガスを水中に注入してオゾンの酸化力により殺菌処理するものである。オゾン処理装置は、単に殺菌処理のみに限られず、処理対象水から臭気物質や着色物質を除去する機能も兼ね備えている。ＯＨラジカル処理装置は、二酸化チタンのような光触媒と紫外線、オゾンと紫外線、オゾンと過酸化水素、あるいはオゾン、紫外線及び過酸化水素の組合せによる併用処理によって、強力な酸化剤であるＯＨラジカルを生成して殺菌処理するものである。ＯＨラジカル処理装置は、殺菌処理のみならず、有機性の汚濁物質も除去することができるという利点を有する。
【００５２】
殺菌された水は、水配管を通して、船舶のバラストタンク内に供給される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】工業用水事業と水輸送ビジネスの位置づけを説明するための概念図。
【図２】本発明の実施の形態に係る水輸送ビジネスにおける積出可能水量の算出方法を模式的に示すグラフ図。
【図３】本発明の実施の形態に係る水輸送ビジネスにおける積出までにかかるコストの算出方法を模式的に示すグラフ図。
【符号の説明】
【００５４】
１…工業用水事業、２…取水施設、３…浄水施設、４…送排水施設、５…需要者、
６…船舶、７…購入者、
８…水輸送ビジネス、２１…ダム、２２…河川、３１…浄水場、４１…管路、
５１〜５９…工場、７１…他地域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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