グリーン水素製造向けの給水・排水処理ソリューション

1．排水の発生源、代表的な汚染物質および水質特性

グリーン水素製造から発生する水および廃水は、主に水の電気分解、純水製造、電極洗浄、システムのブローダウン（排水）、冷却水の循環、作業場の清掃などに由来します。これらの排水は、太陽光や風力などの再生可能エネルギーを活用した水素製造施設において、最も代表的な水処理対象となります。

従来の産業廃水とは異なり、グリーン水素製造からの廃水は、高純度の塩類を含む廃水および設備洗浄廃水が主体です。典型的な汚染物質には、酸・アルカリ調整剤、カルシウム・マグネシウムによる硬度成分、塩化物イオン、硫酸塩イオン、および電極由来の微量金属成分が含まれます。

排水は一般にCODが非常に低く、生分解性が優れているが、塩分濃度が比較的高く、スケールが発生しやすいという特徴がある。電解槽の頻繁な起動・停止により、排水量および水質が変動する可能性がある。循環系からの連続的なブローダウンによって溶解性総固形分（TDS）が増加し、適切に管理されない場合、設備へのスケール付着、配管の腐食、および電解槽の効率低下を招くおそれがある。

水処理システムは、水素製造用の高純度プロセス用水を安定して供給するとともに、関係する産業排水基準および水の再利用基準を確実に満たす必要がある。

2．お客様が直面する主な課題

グリーン水素プロジェクトが直面する主な課題は、水質の安定維持とシステムの長期信頼性確保である。

水源水の硬度および溶解塩類の制御が不十分だと、電解槽や膜システムにスケールが発生し、水素生成効率が直接低下するとともに、エネルギー消費量が増加します。

従来型の標準化された水処理装置は、再生可能エネルギーを電源とする水素製造施設に典型的な間欠的・変動的な運転条件に対応できないことが多く、運用の安定性が低下します。

ほとんどのグリーン水素製造プラントは太陽光発電や風力発電システムと統合されているため、設置環境は多様です。標準装置では、設備の寸法、耐食性、運用の柔軟性など、現場ごとの要件に十分対応できない場合があります。

さらに、水素製造には超高純度のプロセス用水が必要です。従来の水処理技術では、必要な水質を達成できないことが多く、その結果、電極の劣化が加速し、保守コストが増加し、設備の寿命が短縮されることがあります。

多くのプロジェクトでは、超純水製造・排水処理・水の再利用を統合した、カスタマイズされた最適化システムが不足しています。

3．処理プロセスおよび主要機器の構成

グリーン水素製造における厳しい水質要件を満たすため、当社は以下の専用処理プロセスをご提供します。

原水前処理 → 軟化処理 → 高度膜脱塩 → EDIによる超純水製造 → 濃縮液の回収・再利用

原水はまず多層媒体ろ過および活性炭ろ過を通過し、浮遊物質や不純物を除去します。

完全自動制御の軟化装置により、カルシウムおよびマグネシウムイオンを除去し、スケール発生のリスクを効果的に低減します。

軟化された水は、その後、超濾過（UF）システムを経て、目詰まり防止型の逆浸透（RO）膜システムで処理され、溶解塩類および微量の汚染物質が除去されます。

さらに、電気脱イオン（EDI）システムにより、水素電解に必要な水質要件を完全に満たす超純水が生成されます。

少量の濃縮廃水は、濃縮・回収プロセスを経て再利用され、水の有効利用率が最大化され、廃水排出量が最小限に抑えられます。

主要な装置には以下が含まれます：

• 完全自動前処理フィルター装置
• 産業用給水軟化装置
• 耐汚染性逆浸透（RO）膜システム
• EDI方式超純水システム
• スマートな薬品自動投与システム
• オンライン水質監視計器
• 完全自動化電気制御システム

4．ソリューションのメリット

当社のソリューションは、グリーン水素製造における厳しい超純水要件に特化して設計されています。

本システムは、電解槽への供給水仕様を完全に満たす高品質の製品水を安定して供給し、水素生産効率の安定化とエネルギー消費量の低減を実現します。

プロジェクトの規模、設置スペース、再生可能エネルギーの運転プロファイル、および原水の水質に応じて、完全にカスタマイズされた機器構成を提供します。機器の寸法、耐食性材料、スマート制御プログラムを個別に設計することで、多様なグリーン水素プロジェクトの要件にスムーズに対応できます。

すべての主要な電気制御システムおよび水処理設備は、CE規格、UL規格、ISO規格への適合認証を取得しており、欧州および北米市場向けの国際的な安全・品質要件を満たすと同時に、グローバルなプロジェクトにおける規制対応を支援します。

本システムは、電解槽の間欠運転に起因する水圧および水質の変動に対して優れた耐性を備えています。スケール付着が大幅に低減されるため、機器の寿命延長、運用の安定性向上、および保守作業の負荷軽減が実現されます。

モジュール式の一体設計により、設置スペースを最小限に抑え、輸送および設置を簡素化するとともに、将来的な処理能力の柔軟な拡張を可能にします。

完全自動化・高度知能化された運転により、手動操作を最小限に抑えながら、高い水回収率を実現し、全体の運用コストを大幅に削減します。

5．実績事例および関連資料

太陽光発電および風力発電を活用した再生可能エネルギー駆動型グリーン水素製造施設向けに、複数の水処理システムをすでに納入・実績を上げています。

代表的な事例として、「大規模太陽光発電駆動型グリーン水素製造向け超純水・排水再利用プロジェクト」があり、このシステムは水素の電解プロセスに必要な高純度プロセス用水を継続的に供給することで、長期にわたる安定運転を実証しています。

本プロジェクトでは、スケール付着や水質変動といった課題を効果的に解決し、水素製造に要するエネルギー消費量を大幅に低減。最終的なプロジェクト受入検査も無事に合格しました。

添付資料には以下が含まれます：

• 独自の水素関連水処理プロセスに関する特許
• CE認証、UL認証、ISO認証証明書
• 第三者機関が発行した水質検査報告書
• プロジェクト完了および受入文書
• 再生可能エネルギーおよび水素産業における参考事例

6．サービス範囲および協力プロセス

グリーン水素製造プロジェクト向けに、現地調査、水質分析、カスタマイズされたプロセス設計、非標準設備の設計・製造、据付工事、試運転、運用・保守サービス、システムアップグレード、および消耗品の生涯供給を含む、包括的なEPCターンキーソリューションを提供します。

標準協力プロセス

• 現地調査および水サンプリング――現場での調査を実施し、水試料を採取して、包括的な水質分析報告書を作成します。
• カスタマイズ設計――プロジェクトの運転条件に基づき、専用のプロセスソリューション、機器構成および商業提案を開発します。
• 設備製造および工事――契約確定後、カスタマイズ設備の製造および現場への据付工事を開始します。
• 据付工事および試運転――機器の据付、統合試運転および試運転を実施し、安定した水質要件を満たすまで完了させます。
• プロジェクト受入およびトレーニング――プロジェクトの受入手続を支援し、オペレーター向けの包括的なトレーニングを提供します。
• 長期的な技術サポート――予防保全、定期点検、システム最適化、機器のアップグレード、および生涯にわたる技術サポートを提供します。