サウジアラビア工業団地向け排水再生システム（NEDO 実証事業）
Demonstration Project at MODON Dammam 1st Industrial City of the Kingdomof Saudi Arabia Wastewater Reclamation Plant

塩田憲明＊
Noriaki Shiota

宮岡 昇＊＊
Noboru Miyaoka

当社は，サウジアラビア王国ダンマン第１工業団地向けに排水再生システム実証設備を納入した。本設備は，工場廃水を生物処理したのち，処理水を RO 膜で脱塩して工業用水レベルの水を回収するものである。納入後８カ月にわたる運転で，工場排水は，脱塩率98 ％以上，TDS 100 mg/L以下にまで処理されている。本システムのエネルギ消費量は，海水淡水化法で造水して工場で工業用水として使用したのち排水処理する場合のトータルエネルギ消費量に比べて32 ％低く，海水淡水化法に代わる工業用水の供給源として経済的に成立つものである。
This paper describes the system conﬁguration and operating results of a newly installed demonstration plant
for wastewater treatment and reclamation in MODON Dammam 1st Industrial City, Saudi Arabia. Industrial
wastewater was treated by using membrane bio-reactor（MBR）and reverse osmosis（RO）in order toproduce desalinated water for industrial reuse. The plant has been operated for more than 8 months sinceAugust of 2017. The reclaimed water quality always meets with the target values of each parameter, whichshows 100 mg/L or less of TDS. Average salt rejection in the system was over 98 ％, indicating that most of
the dissolved salts and inorganic molecules were removed. Total energy consumption of the system seems
to be 32 ％ lower than that of the conventional system of sea water RO desalination combined withwastewater treatment. The resuts indicate that the proposed system is economically useful for production ofindustrial water in the cities.

Key Words：
排水回収

Wastewater Reclamation

工業団

地Industrial City

膜分離活性汚泥法

Membrane Bio-reactor

逆Reverse Osmosis

浸透【セールスポイント】
・当社の持つ排水回収再利用技術の設計および操業ノウハウをベースに，中東諸国工業団地での排水再生システムの普及を目指します。

神鋼環境ソリューション技報

14＊

水環境技術本部 産業水処理技術部＊＊

水環境技術本部 プロポーザル部

Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）

まえがき＜従来システム＞

中東地域で人口の増加や都市化・工業化の進展に伴って水需要がひっ迫しており，地下水以外の新たな水資源の開発が必要となっている。実用化されて

工業団地

工業用水
飲料水
海水排水

海淡プラント

排水処理プラント

いる新たな水資源としては，海水淡水化に加えて下水・産業廃水のリサイクルが挙げられる。海水淡水化は造水のために多大なエネルギを消費するため，造水の省エネルギ化が重要な課題となっている。こ処理水（海域放流）
ブライン（海域放流）＜排水再生システム＞
飲料水（海淡プラントより）工業団地
排水のことから，近年，下水・産業廃水を再利用するニ排水再生システムーズが高まっている。下水処理水の再利用率は日本よりも高いにもかかわらず，多くは灌漑用水や修景

ブライン（海域放流）

工業用水（再生水）

用水として利用されているのみであり，生活用水や工業用水として利用されるには至っていない１）。一図１

方，飲用用途でない工業用水としての水再利用は比工業団地における水供給システム（従来システムと提案システム）

較的ハードルが低く，工業団地内での水リサイクルネットワークの構築が期待されている。

設を抑えて，低コスト・省エネルギの排水再生シス

千代田化工建設（株）と当社は，これまでにサウテムとの共存による水資源のベストミックスが提案

ジアラビア工業団地における水再利用を検討しておで き る。 そ こ で， 今 回 対 象 と な る 廃 水 の TDSり，膜分離法を用いた省エネ型排水再生システムを3 000 mg/L と予想して，排水再生システムによる動新たな造水技術として提案している

２，３）。排水再力原単位を試算し，従来システムからのエネルギ削生システムに適用するコア技術として，膜分離活性減率40 ％を目標とし，これを実証設備で検証する

汚 泥 法（MBR; Membrane Bio-Reactor） と 逆 浸 透ことを目的とした。

（RO; Reverse Osmosis）膜からなる膜分離法を採用

MODON より複数の導入技術実証候補サイトのしている。また，油分の流入が多いことを想定して提示を受け，現地調査の結果，その中からダンマン

前 処 理 に は 加 圧 浮 上 分 離 法（DAF; Dissolved Air

第１工業団地（以下，DIC-1）が選定された。このFlotation）をこれに組合わせている。

工業団地は，200万 m2 の敷地に120事業所が入居し当社は，2013年に千代田化工建設（株）からサウており，新たに入居できる余地はほとんどないため

ジアラビア工業団地公団（以下，MODON）向け排工場への用水供給量および工場排水量もほぼ確定し水再生システム実証設備の設計・機器調達・現地ている。この工業団地は軽工業が中心で，地下水SV 業務を受注した。本稿では，この排水再生設備（井戸水）が用水源となっている。地下水とはいえ，の概要と，2017年８月より実施した設備の試運転，TDS は海水の10分の１程度の数千 mg/L であるため，ならびに実証運転の状況について報告する。

飲料水レベルの水を造るには脱塩処理が必要となっ1.

実証技術についてている。近年，地下水の枯渇への懸念から，地下水図１に従来技術と排水再生システムをおのおの組の使用制限が進むと見られており，排水再生システ込んだ工業団地の水利用フローを示す。従来型シスムが経済的に成立ちやすいサイトと思われる。まテムの工業団地では，全量海水から作られた淡水をた，同サイトでは，これまで工場廃水は未処理のま工業用水として使用したのち，工場廃水は一括してまオフサイトの国営下水処理場に放流されており，排水処理されて海域に放流される。大量の海水由来

この下水処理場からは流入廃水の削減が求められての淡水が必要で，造水と排水処理の両方にエネルギいることから，排水処理・再利用に伴う流入廃水量が消費される。と汚濁負荷量の削減も期待できることも選定理由と一方，排水再生システムを組込んだ工業団地では，工場廃水から造水した再生水がメインの供給源となるため，海水由来の淡水使用量が減り，トータ
ルエネルギ使用量が30 ％程度（廃水 TDS 8 000 mg/L３）なった。

2.

2. 1

実証設備の概要

プロセス検討の経緯

実証設備の設計条件は以下のとおりである。

ベース）削減されると試算した 。すなわち，建設

設計流入廃水量：5 000 m3/d

費が高くエネルギ消費型の海水淡水化プラントの建設計造水量（再生水量）：3 500 m3/dVol. 15 No. 1（2018 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報

15水回収率：70 ％テムは DAF＋MBR＋RO の水処理プロセスに汚泥

設計水質：表１参照

脱水機を加えたシステム構成とした。図２に設備の事前の DIC-1実廃水分析値では TSS 濃度，有機物処理フローを示す。

（BOD，COD）濃度とも設計値を大幅に下回っていたが，MODON との協議において各工場の廃水排出

2. 2

実証設備の仕様と特徴

表 ２ に 各 設 備 の 主 仕 様 を 示 す。 前 処 理 設 備 の基準を実証設備の原水設計値とすることを決めた。

DAF ユニットは，原水 TSS 濃度に合わせた循環率

除 去 対 象 物 質 は， 油 分，TSS， 有 機 物（BOD，を設定し，ポリ塩化アルミニウム（PAC）とポリマCOD，TOC），溶解塩類（TDS）であり，再生水のーの注入装置を備えた。

要求水質としてとくに TDS を考慮した処理プロセ

MBR 設備は２系列から成り，高有機物負荷対応スとした。油分と SS を除去するために DAF を，のための前処理槽（Pretreatment A/S tank）に加えて，有機物除去には MBR を採用した。MBR は，従来窒素除去を目的とした無酸素槽（Anoxic basin）との活性汚泥法に比べて省スペースで，固液分離が確好気槽（Aeration basin）からなる循環脱窒法を採用

実に行われるために処理水が非常に清浄であり，処し，活性汚泥の固液分離のための MBR 槽（MBR

理水の再利用用途には最適である。また，TDS をbasin）を配置した。MBR ユニットには耐薬品性に除去するために RO を採用した。RO ではほとんど優れたポリフッ化ビニリデン（PVDF）製中空糸膜の溶存物質を除去することができる。排水再生シスを採用し，膜モジュールを次亜塩素酸ソーダでイン
ラ イ ン 洗 浄 で き る 構 造 と し た。 ま た， 必 要 時 に

表１MBR ユニットを槽から吊上げて槽外で浸漬洗浄で原水と再生水の水質

項目

単位

原水
（設計値）

再生水
（目標値）

pHTDS
TSS
CODCr
BOD
TOC
Oil & grease
T-N
NH4-N
T-P
Ca
Mg
SO4SiO2T-S
水温－mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
℃

6.0－9.0＜8 000＜1 500＜2 500＜1 000－＜100＜70＜50＜10＜400＜150＜900＜30＜1020－35

6.0－9.0＜200＜10＜30＜10＜20－－－－－－－－－－

Raw
wastewater

Intake facility

きるように薬品洗浄槽を設けた。発生する余剰汚泥は，加圧浮上スカムと混合して汚泥脱水機で脱水して場外処分される。
一方，RO 設備も２系列から成り，７本の膜エレメントをベッセルと呼ばれる圧力容器に収めたものを多数本ツリー状に並べて配管接続するとともに，自動弁を組込んだユニット構造となっている。ツリー上に配置されたベッセルは２段構成となっており，1st ステージと2nd ステージの間にはブースターポンプを配置している。RO ユニットには海水淡水化用高圧スパイラル膜を採用し，ファウリング対策として酸または重亜硫酸ソーダ（SBS）ショックと各種薬品を使った半自動インライン洗浄ができる構造とした。RO の水回収率は70 ％を設計ベースとした。

DAF facility

Pre-treatment
tank APre-treatment
tank B

Anoxicbasin A

Aerationbasin A

MBRbasin A

RO facility（RO-A）

Reclaimedwater basin

ReclaimedwaterAnoxic
basin B

Aerationbasin B

MBRbasin B

RO facility（RO-B）

Brine basin

Brine

図２
16

実証設備の処理フロー

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）

表２
設備名
前処理機器名称

主仕様

Raw Water Screen

自動ドラムスクリーンDAF Unit

円形浮上分離槽，循環ポンプ，薬品注入ユニット
薬注率

MBR

設備の主仕様と設計諸元

PAC 60 mg/L，ポリマー３ mg/L

Pretreatment A/S Tank

2 076 m3/基×２基，散気装置

Anoxic Basin

378 m3/基×２基

Aeration Basin

306 m3/基×２基，ディスク型メンブレンディフューザ

MBR Basin（MBR Module）

190 m3/基×２基
膜形状・材質中空糸，PVDF

膜面積

1 500 m2/モジュール

モジュール数

４モジュール /基

ろ過方式

吸引ろ過

運転 MLSS

10 000 mg/L

運転制御

定流量制御

洗浄方法・頻度

次亜塩素酸ソーダによるメンテナンス洗浄・週１回
次亜塩素酸ソーダによるリカバリ洗浄・３カ月間隔

槽外洗浄・頻度RO

汚泥処理

次亜塩素酸ソーダおよび硫酸による浸漬洗浄・年２回

RO Pump３台（うち１台倉庫予備）

RO Booster Pump

３台（うち１台倉庫予備）

RO Unit（RO Element）

２基
膜材質

芳香族系ポリアミド

膜形状

８インチ・高圧スパイラル

膜本数

17ベッセル/基，７エレメント/ベッセル

ろ過方式

クロスフロー

運転制御

定流量制御

薬品注入・頻度

微生物抑制剤，およびスケール防止剤・常時薬品洗浄・頻度

苛性ソーダ，塩酸による洗浄・３～４週間隔

回収率

70 ％
２台，遠心式

Dehydrator
薬注率

ポリマー1.2 ％対 DS

写真１に実証設備の全景と主要機器の外観を示

設備全景②

設備全景①

す。

3.

3. 1

実証結果

3. 1. 1

設備の運転状況

本設備は，2017年８月より MBR 設備における活RO ユニット

MBR ユニット

実廃水の性状と廃水量性汚泥の馴養と試運転を開始した。当初より，取水した原水の有機物負荷が設計値に比べて大幅に低かったため，前処理槽をバイパスしつつ無酸素槽と好気槽の片系列のみ運転し MBR 槽は２系列運転するという変則的な運転を採用した。RO 設備について

写真１

設備全景と主要機器外観

Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）は，９月に片系列を，また11月にもう片系列の RO

神鋼環境ソリューション技報17

ユニットを立ち上げたのち，2018年１月に最大能力

その結果，膜間差圧は運転開始当初の－20 kPa にによる性能確認を行った。同年１月以降は，連続しまで回復させることができ，これを元に安定運転のた安定運転を目的とした実証運転を継続している。

ための各洗浄頻度目安を決定した。MBR 処理水の図３に，試運転から実証運転の期間を通じて流入濁度は0.5 NTU 未満，Silt Density Index（SDI）は2.0

した原水量と再生水造水量の推移を示す。原水量が未満の水質が得られている。

5 000 m /d に満たない日が多かったため，回収率を図５に RO の透過フラックスと供給圧力，および一定に保つと生産水量も定格の3 500 m3/d 未満で運ステージ差圧の推移を示す。２基の RO ユニットの転されることがほとんどであった。それでも，膜洗うち A 系の運転データを示すが，他方についても浄や大きなメンテナンス時を除いて８カ月以上の連同様の傾向を示している。RO ユニットは発停頻度続運転を継続している。

を抑えるために，流入する原水量に応じて透過フラ3

3. 1. 2

MBR および RO の運転状況ックスを定格より下げて運転した。供給圧力2.5

図４に MBR のフラックスの膜間差圧の推移を示

MPa 前後で推移し，かつステージ差圧もほとんどす。８台のモジュールのうち A1/A2モジュールのみ上昇することなく安定運転できた。微生物抑制剤との運転データを示すが，他のモジュールについてもスケール防止剤は所定量を常時注入しているが，シ同様の傾向を示している。膜間差圧は試運転開始直ョック処理については酸ショックのみ週２回実施し後から徐々に上昇し，冬季は水温の影響もあってている。RO エレメントの薬品洗浄については，ア－40 kPa 前後で推移した。週１回の次亜塩素酸ソールカリ洗浄を月１回，酸洗浄を２カ月に１回実施すダによるメンテナンス洗浄と１～２カ月毎の次亜塩る必要があった。排水リサイクル分野でしばしば問

素酸ソーダまたはクエン酸によるリカバリ洗浄でも題となる微生物や有機物による膜ファウリングは本

差圧の回復率は低かったため，運転開始から半年後実証期間中にはほとんど見られなかった。一方，供に MBR モジュールの槽外浸漬洗浄を実施した。

給圧力のみが運転開始時から高いレベルで推移し，圧力の洗浄回復性も乏しいことから，原水に含まれる界面活性剤様物質によるケミカルファウリングの可能性が示唆された。今後，ファウリングの進行度合いを監視してゆく必要がある。

再生水
原水

5 000

表３に，設備に流入した原水，MBR 処理水，および RO 透過水（再生水）の水質を示す。RO 透過

4 000

水は，いずれの項目も目標値を十分下回る数値であ

3 000

り，工業用水と比べてはるかに良好な水質の再生水

2 000が得られた。TDS ベースの脱塩率も98 ％以上と安定した性能を発揮している。

1 000

図３11/1312/13

1/122/112018年

3/13

4/12

5/12

流入水量と再生水造水量の推移

60402000

ろ過水量
膜間差圧（水温補正無し）−20−40
浸漬洗浄

−60
−80
9/1410/142017年

図４1811/1312/13705030
9/1410/142017年
4.0

供給圧力（MPa）

膜間差圧（kPa），運転ろ過水量

8090

1/12
2018年

2/11

3/134/12

MBR フラックスと膜間差圧の推移

5/12

3.0

11/13

12/13

1/122/112018年

3/13

4/12

2.01.0

図５11/13400
350
300
250200150
1005005/12※いずれも水温補正無し

供給圧力 ※
差圧※

0.0
9/14
10/14
2017年

5/1212/13

1/122/11
2018年

3/13

4/12

差圧（kPa）

09/14
10/14
2017年

透過水流量（m3/h）

流入水量，造水量（m3/d）

6 000

RO 透過フラックスと供給圧力，差圧の推移

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Vol. 15 No. 1（2018 ／ 9）

表３
項目

単位

実
原水

績

値（平均値）

MBR 処理水

再生水目標値

RO 透過水＜５（検出下限）
20＜２（検出下限） ＜２（検出下限）－＜５（検出下限）
40－
0.5－
0.7
6.4－
73－

380120230
3 950－－
7.4
7 440

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
NTU－－μS/cm

CODCr
BOD
TSS
TDS
濁度
SDIpH
導電率

原水および処理水の水質実績＜30＜10＜10＜200－－
6.0－9.0－

対象期間：2017年11月から2018年３月

表４項

目単位

3

動力原単位

kWh/m

電力削減率％

省エネルギ効果

従来システム（海淡＋排水処理）
5.7

再生水システム
目 標 値
3.4
40-

実績値（一部，計算値）
水 処 理（実績）

3.8

汚泥処理（計算）

0.1

合計

3.932

＊性能確認運転時は汚泥脱水機が停止していたため，計算値を加算した。

3. 2

省エネルギ性能の評価

鮮明に打出されている。国内での水料金値上げによ

表４に従来システムとの動力原単位の比較とエネる再生水利用の経済的価値の高まりも相まって，本ルギ削減効果を示す。従来システムの動力原単位合システムの普及可能性は大いにあると思われる。

3計の5.7 kWh/m に対して，40 ％の省エネルギ効果
3

最後に，本稿の内容は，新エネルギー・産業技術（3.7 kWh/m 相当）を目標としたが，実際には性能総合開発機構（NEDO）より千代田化工建設（株）確認時に行った3 500 m3/d 相当の運転において，3.8が委託を受けて実施した「国際エネルギー消費効率kWh/m3 の数値が得られた。この時，運転していな化等技術普及協力事業技術実証事業 FS４）」の中でかった汚泥脱水機の動力原単位（計算値）を加算す行われたものである。関係各位に深く感謝の意を表3ると3.9 kWh/m となることから，排水再生システムは従来に比べて32 ％の消費電力削減効果があると結論付けられた。

む

すびMODON DIC-1での実証設備概要とその運転状況を報告した。本システムは，海水淡水化法による従来型造水・排水処理システムに比べて大きな省エネルギ効果が見込まれ，経済的にもメリットが大きいことがわかった。
2016年に，サウジアラビア政府は「サウジ・ビジ
ョン2030」，「National Transformation Program 2020（NTP2020）」という発展計画と改革案を発表し，その中でも水資源の保存と再生利用に注力する方針がVol. 15 No. 1（2018 ／ 9）する。
［参考文献］
１）「サウジアラビア王国における下水道関連基礎情報」
下 水 道 グ ロ ー バ ル セ ン タ ー（GCUS） ウ ェ ブ サ イ ト（http://gcus.jp/global/data/Saudi-info.html），2018年８月閲
覧２）板坂直樹：配管技術，no.11（2010），p11-17３）平成23年度 NEDO 事業成果報告書「国際エネルギー消費効率化等技術普及協力事業技術実証事業 FS 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）」
４）平成24年度～平成27年度 NEDO 事業成果報告書「国際エネルギー消費効率化等技術普及協力事業技術実証
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）」

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