(57)【要約】【課題】高いシリカ除去率を達成すると共に、汚泥の発生量を抑えるシリカ含有水の処理装置、水処理システム及びシリカ含有水の処理方法を提供する。【解決手段】シリカ含有水を加熱するヒータ１２と、前記シリカ含有水にマグネシウム塩を添加するためのＭｇ反応槽１４及びＭｇ添加ライン１６と、前記マグネシウム塩添加後のシリカ含有水に鉄塩を添加して、該水中のシリカを凝集させるための凝集反応槽２０及び鉄塩添加ライン２２と、前記シリカを凝集させたシリカ含有水から凝集物を分離する沈殿槽２４と、を有し、前記シリカ含有水中のマグネシウム濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜４倍量となるように前記マグネシウム塩をＭｇ反応槽１４に添加し、前記シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌとなるように鉄塩を凝集反応槽２０に添加するシリカ含有水の処理装置２を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５０℃以上のシリカ含有水にマグネシウム塩を添加するマグネシウム塩添加手段と、
前記マグネシウム塩添加後のシリカ含有水に鉄塩を添加して、該水中のシリカを凝集させる凝集手段と、
前記シリカを凝集させたシリカ含有水から凝集物を分離する固液分離手段と、を有し、
前記マグネシウム塩添加手段は、前記シリカ含有水中のマグネシウム濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜４倍量となるように前記マグネシウム塩を添加し、
前記凝集手段では、前記シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌとなるように鉄塩を添加することを特徴とするシリカ含有水の処理装置。
【請求項２】
前記マグネシウム塩添加手段は、前記シリカ含有水中のマグネシウム濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜２．２倍量となるように前記マグネシウム塩を添加することを特徴とする請求項１記載のシリカ含有水の処理装置。
【請求項３】
前記マグネシウム塩が添加される際の前記シリカ含有水を５０℃以上に加熱する加熱手段を備えること特徴とする請求項１又は２記載のシリカ含有水の処理装置。
【請求項４】
前記マグネシウム塩が添加される際の前記シリカ含有水に、ｐＨ調整剤を添加して、ｐＨを８．５〜１１に調整するｐＨ調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリカ含有水の処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリカ含有水の処理装置と、
前記シリカ含有水の処理装置により処理された処理水を逆浸透膜で処理する逆浸浸透膜装置と、を備えることを特徴とする水処理システム。
【請求項６】
５０℃以上のシリカ含有水にマグネシウム塩を添加するマグネシウム塩添加工程と、
前記マグネシウム塩添加工程後のシリカ含有水に鉄塩を添加して、該水中のシリカを凝集させる凝集工程と、
前記凝集工程後のシリカ含有水から凝集物を分離する固液分離工程と、を有し、
前記マグネシウム塩添加工程では、前記シリカ含有水中のマグネシウム濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜４倍量となるように前記マグネシウム塩を添加し、
前記凝集工程では、前記シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌとなるように鉄塩を添加することを特徴とするシリカ含有水の処理方法。
【請求項７】
前記マグネシウム塩添加工程では、前記シリカ含有水中のマグネシウム濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜２．２倍量となるように前記マグネシウム塩を添加することを特徴とする請求項６記載のシリカ含有水の処理方法。
【請求項８】
前記マグネシウム塩を添加する際の前記シリカ含有水を５０℃以上に加熱する加熱工程を備えることを特徴とする請求項６又は７記載のシリカ含有水の処理方法。
【請求項９】
前記マグネシウム塩添加工程では、前記マグネシウム塩が添加される際の前記シリカ含有水に、ｐＨ調整剤を添加して、ｐＨを８．５〜１１に調整することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のシリカ含有水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカ含有水の処理装置、水処理システム及びシリカ含有水の処理方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体工場では、排水を回収し、浄化した後、再利用するケースが近年増加している。このような排水回収・再利用可能化のプロセスには、排水を逆浸透膜（ＲＯ膜）で処理する逆浸透膜処理が組み込まれることが一般的である。しかし、排水中にシリカが含まれる場合には、スケールが発生して逆浸透膜の閉塞を生じさせる虞があるため、逆浸透膜処理の前段に、シリカを予め除去する処理装置が設けられる。また、天然ガスや原油などの資源採掘に伴って発生する随伴水を河川等に放流する際には逆浸透膜などで水中の塩分を除去・回収することもあるが、そうした場合にもシリカを予め除去する処理装置が必要になることがある。
【０００３】
例えば、特許文献１，２には、電極から鉄イオンやアルミニウムイオンを溶出させて、これらの鉄イオンやアルミニウムイオンを吸着剤、凝集剤として、シリカ含有排水中のシリカを除去する電気分解法が開示されている。特許文献１，２の方法によれば、凝集剤の添加が不要となるため、単なる凝集沈殿法よりも薬剤使用量を削減することができる。
【０００４】
また、例えば、特許文献３には、シリカ含有排水に、鉄塩、アルミニウム塩、マグネシウム塩から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む処理剤を添加して、アルカリ性下で凝集物を析出させ、該凝集物を分離して、シリカ濃度を低減する方法が開示されている。
【０００５】
また、例えば、非特許文献１には、加温したシリカ含有排水にマグネシウム塩を添加してシリカを除去する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１３７１７９号公報
【特許文献２】特開２００６−１２２８４０号公報
【特許文献３】特開２００４−１４１７９９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｄｒａｇｏ，Ｊｏｓｅｐ  Ｈ  Ａ著、「Ｔｒｅａｔｉｎｇ  Ｏｉｌ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｗａｔｅｒ  ｔｏ  Ｄｒｉｎｋｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ」、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｗａｔｅｒ  Ｗｏｒｋｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、１９９７年１月１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、凝集剤等の薬剤を添加する処理方法では、薬剤の添加量によって汚泥の発生量を増加させ、処理効率が低下してしまう問題があるが、特許文献３や非特許文献１の薬剤を添加する処理方法では、シリカの除去率を向上させることを目的とする一方で、汚泥の発生量を低下させること、ひいては薬剤の組み合わせ及びそれらの添加量を制御することによって汚泥の発生量を低下させることについては何ら考慮されていない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、高いシリカ除去率を達成すると共に、汚泥の発生量を抑えるシリカ含有水の処理装置、水処理システム及びシリカ含有水の処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明のシリカ含有水の処理装置は、５０℃以上のシリカ含有水にマグネシウム塩を添加するマグネシウム塩添加手段と、前記マグネシウム塩添加後のシリカ含有水に鉄塩を添加して、該水中のシリカを凝集させる凝集手段と、前記シリカを凝集させたシリカ含有水から凝集物を分離する固液分離手段と、を有し、前記マグネシウム塩添加手段は、前シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜４倍量となるように前記マグネシウム塩を添加し、前記凝集手段では、前記シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌとなるように鉄塩を添加する。
【００１１】
（２）上記（１）記載のシリカ含有水の処理装置において、前記マグネシウム塩添加手段は、前記シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜２．２倍量となるように前記マグネシウム塩を添加することが好ましい。
【００１２】
（３）上記（１）又は（２）記載のシリカ含有水の処理装置において、前記マグネシウム塩を添加する際の前記シリカ含有水を５０℃以上に加熱する加熱手段を備えることが好ましい。
【００１３】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のシリカ含有水の処理装置において、前記マグネシウム塩が添加される際の前記シリカ含有水に、ｐＨ調整剤を添加して、ｐＨを８．５〜１１に調整するｐＨ調整手段を備えることが好ましい。
【００１４】
（５）本発明の水処理システムは、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のシリカ含有水の処理装置と、前記シリカ含有水の処理装置により処理された処理水を逆浸透膜で処理する逆浸浸透膜装置と、を備える。
【００１５】
（６）本発明のシリカ含有水の処理方法は、５０℃以上のシリカ含有水にマグネシウム塩を添加するマグネシウム塩添加工程と、前記マグネシウム塩添加工程後のシリカ含有水に鉄塩を添加して、該水中のシリカを凝集させる凝集工程と、前記凝集工程後のシリカ含有水から凝集物を分離する固液分離工程と、を有し、前記マグネシウム塩添加工程では、前記シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜４倍量となるように前記マグネシウム塩を添加し、前記凝集工程では、前記シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌとなるように鉄塩を添加する。
【００１６】
（７）上記（６）記載のシリカ含有水の処理方法において、前記マグネシウム塩添加工程では、前記シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜２．２倍量となるように前記マグネシウム塩を添加することが好ましい。
【００１７】
（８）上記（６）又は（７）記載のシリカ含有水の処理方法において、前記マグネシウム塩を添加する際の前記シリカ含有水を５０℃以上に加熱する加熱工程を備えることが好ましい。
【００１８】
（９）上記（６）〜（８）記載のシリカ含有水の処理方法において、前記マグネシウム塩添加工程では、前記マグネシウム塩が添加される際の前記シリカ含有水に、ｐＨ調整剤を添加して、ｐＨを８．５〜１１に調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高いシリカ除去率を達成すると共に、汚泥の発生量を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るシリカ含有水の処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】シリカ含有水の処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。
【図３】シリカ含有水の処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。
【図４】シリカ含有水の処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。
【図５】実施例６におけるシリカ濃度、固形物発生量の結果を示す図である。
【図６】実施例７におけるシリカ濃度、固形物発生量の結果を示す図である。
【図７】実施例８におけるシリカ濃度、固形物発生量の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。本実施形態に適用されるシリカ含有水は特に制限されるものではなく、例えば、半導体工場の排水でも良いし、天然ガスや原油などの資源採掘に伴って発生する随伴水でもよい。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係るシリカ含有水の処理装置を備える水処理システムの構成の一例を示す模式図である。図１に示す水処理システム１は、シリカ含有水の処理装置２、逆浸透膜を有する逆浸透膜装置３、排水ライン１０ａ〜１０ｅを備える。また、図１に示すように、シリカ含有水の処理装置２は、加熱手段の一例としてのヒータ１２、マグネシウム塩添加手段の一例としてのＭｇ反応槽１４及びＭｇ添加ライン１６、ｐＨ調整手段の一例としてのｐＨ調整剤添加ライン１８、凝集手段の一例としての凝集反応槽２０及び鉄塩添加ライン２２、沈殿槽２４、を備える。本実施形態では、Ｍｇ反応槽１４内にヒータ１２が設置されている。
【００２３】
Ｍｇ反応槽１４の排水入口（不図示）には排水ライン１０ａが接続されており、Ｍｇ反応槽１４の薬剤第１入口（不図示）にはＭｇ添加ライン１６が接続され、Ｍｇ反応槽１４の薬剤第２入口（不図示）にはｐＨ調整剤添加ライン１８が接続されている。また、Ｍｇ反応槽１４の排水出口（不図示）には排水ライン１０ｂの一端が接続され、凝集反応槽２０の排水入口（不図示）には排水ライン１０ｂの他端が接続されている。また、凝集反応槽２０の薬剤入口（不図示）には鉄塩添加ライン２２が接続されている。また、凝集反応槽２０の排水出口（不図示）には排水ライン１０ｃの一端が接続されており、沈殿槽２４の排水入口（不図示）には排水ライン１０ｃの他端が接続されており、沈殿槽２４の排水出口（不図示）には排水ライン１０ｄの一端が接続されており、逆浸透膜装置３の排水入口（不図示）には排水ライン１０ｄの他端が接続されており、逆浸透膜装置３の排水出口（不図示）には排水ライン１０ｅが接続されている。
【００２４】
本実施形態に係るシリカ含有水の処理装置２を備える水処理システム１の動作について説明する。
【００２５】
まず、シリカ含有水が排水ライン１０ａを通してＭｇ反応槽１４に供給された後、ヒータ１２によりシリカ含有水が所定温度まで加熱される。その後、Ｍｇ添加ライン１６を通してＭｇ反応槽１４にマグネシウム塩が添加される。マグネシウム塩はＭｇ反応槽１４中で加水分解し、Ｍｇ（ＯＨ）２が生成され、シリカ含有水中のシリカが、生成したＭｇ（ＯＨ）２に吸着される。次に、シリカ含有水（Ｍｇ（ＯＨ）２に吸着されたシリカも含む）は、排水ライン１０ｂから凝集反応槽２０に供給される。そして、鉄塩添加ライン２２を通して凝集反応槽２０に鉄塩が添加される。凝集反応槽２０では、鉄塩によって、主にマグネシウム塩により吸着されずに残ったシリカ含有水中のシリカが凝集される。次に、シリカ含有水（Ｍｇ（ＯＨ）２に吸着されたシリカ、鉄塩によって凝集されたシリカ）は、排水ライン１０ｃから沈殿槽２４に供給される。沈殿槽２４では、シリカ含有水から、Ｍｇ（ＯＨ）２に吸着されたシリカ及び鉄塩によって凝集されたシリカ等の凝集物が沈降分離され、槽底に汚泥として堆積される。そして、槽内の上澄み水はシリカが除去された処理水として、排水ライン１０ｄを通り、逆浸透膜装置３に供給されて逆浸透膜処理され、処理水中の不純物等が除去されて、排水ライン１０ｅから最終処理水として系外へ排出される。
【００２６】
以下に、各処理における条件及び変形例等について説明する。
【００２７】
＜加熱工程＞
シリカ含有水の加熱時期は、マグネシウム塩が添加される際であればよく、これはマグネシウム塩が添加される前だけでなく、添加中、添加後も含まれる。そして、シリカ含有水の加熱温度は、５０℃以上であればよいが、６０℃〜８０℃の範囲とすることが好ましい。シリカ含有水の温度が６０℃未満では、マグネシウム塩の加水分解が十分に行われず、シリカの吸着率が低下する場合がある。また、シリカ含有水の温度を８０℃超としても、シリカの吸着率の点で、６０℃〜８０℃の範囲にした場合とほとんど変わらないため、加熱に必要なエネルギーコストが高くなる場合がある。
【００２８】
図２〜４は、シリカ含有水の処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。図２〜４のシリカ含有水の処理装置４〜６において、図１に示すシリカ含有水の処理装置２と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
図２に示すシリカ含有水の処理装置４では、Ｍｇ反応槽１４の前段に原水槽２６が設置され、その原水槽２６内にヒータ１２が設置されている。原水槽２６の排水入口（不図示）には、排水ライン１０ｆが接続されており、原水槽２６の排水出口（不図示）には排水ライン１０ａの一端が接続されており、Ｍｇ反応槽１４の排水入口（不図示）には排水ライン１０ａの他端が接続されている。
【００３０】
図２に示すシリカ含有水の処理装置４では、排水ライン１０ｆから原水槽２６にシリカ含有水が供給された後、ヒータ１２により所定温度まで加熱されてから、排水ライン１０ａを通り、Ｍｇ反応槽１４に供給され、マグネシウム塩の添加等の前述の処理が行われる。
【００３１】
図３に示すシリカ含有水の処理装置５では、Ｍｇ反応槽１４の前段に原水槽２６が設置され、Ｍｇ反応槽１４内にヒータ１２が設置されている。図３に示すシリカ含有水の処理装置５では、排水ライン１０ｆから原水槽２６にシリカ含有水が供給され、一端貯留された後、排水ライン１０ａを通り、Ｍｇ反応槽１４に供給され、ヒータ１２により所定温度まで加熱される等の前述の処理が行われる。
【００３２】
図４に示すシリカ含有水の処理装置６では、Ｍｇ反応槽１４の前段に原水槽２６が設置され、原水槽２６とＭｇ反応槽１４間の排水ライン１０ａに、加熱手段としての熱交換器３０が設置されている。図４に示すシリカ含有水の処理装置６では、排水ライン１０ｆから原水槽２６にシリカ含有水が供給され、一端貯留された後、排水ライン１０ａを通る際に、熱交換器３０によりシリカ含有水が所定温度まで加熱されて、Ｍｇ反応槽１４に供給され、マグネシウム塩の添加等の前述の処理が行われる。
【００３３】
図２〜４のＭｇ反応槽１４のように、Ｍｇ（ＯＨ）２とシリカとの接触機会を多く確保し、シリカの吸着率を向上させるために、Ｍｇ反応槽１４内に攪拌機２８を設置することが好ましい。
【００３４】
図２〜４のシリカ含有水の処理装置４〜６のように、Ｍｇ反応槽１４の前段に原水槽２６を設置して、シリカ含有水を一端貯留することが好ましい。原水槽２６を設置することにより、シリカ含有水中のシリカ濃度が急に変動しても、原水槽２６にてシリカ濃度を適切に管理できるため、その後に添加されるマグネシウム塩や鉄塩の添加量を調整することが容易となる。
【００３５】
シリカ含有水を加熱する装置としては、シリカ含有水を所定温度に加熱することができるものであれば、ヒータ、熱交換器に制限されるものではない。
【００３６】
＜マグネシウム塩添加工程＞
図１に示すＭｇ反応槽１４に添加するマグネシウム塩の添加量は、以下の範囲で制御される。マグネシウム塩の濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、マグネシウムの重量比で１〜４倍量、好ましくは１〜２．２倍量となるようにマグネシウム塩を添加する。すなわち、例えば、Ｍｇ反応槽１４内のシリカ含有水中のシリカ濃度が１５０ｍｇ／Ｌであれば、マグネシウム濃度が１５０ｍｇ／Ｌ〜６００ｍｇ／Ｌとなるようにマグネシウム塩をシリカ含有水に添加する。ここで、シリカ含有水中のシリカ濃度は、例えば、定期的にサンプリングを行い、ＪＩＳ０１０１に規定されるモリブデン黄色吸光光度法やモリブデン青吸光光度法などにより測定してもよいし、連続自動測定装置などを設置して測定してもよい。
【００３７】
シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜４倍量となるようにマグネシウム塩をシリカ含有水に添加することにより、シリカの含有量にもよるが、シリカ含有水中のシリカをおおよそ７０〜８０％程度まで吸着除去することができる。その結果、その後に添加する鉄塩の量を減らすことができるため、沈殿処理槽等での汚泥発生量を低減させることが可能となる。一方、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１倍量未満では、シリカ含有水中のシリカの除去率が低くなる。この場合、高いシリカ除去率を維持するためは、後段で鉄塩を多量に添加する必要がある。その結果、汚泥発生量が増加し、処理効率が低下してしまう。また、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、４倍量超では、マグネシウム塩の添加だけで、多量の汚泥が発生し、処理効率が低下してしまう。
【００３８】
マグネシウム塩は、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）等が挙げられる。
【００３９】
Ｍｇ反応槽１４内のシリカ含有水のｐＨは、マグネシウム塩の加水分解によって酸性側にシフトする。そして、酸性条件下では、水酸化マグネシウムによるシリカの吸着率が低下する場合があるため、図１に示すように、ｐＨ調整剤添加ライン１８から、水酸化ナトリウム等のｐＨ調整剤を添加して、Ｍｇ反応槽１４内のシリカ含有水のｐＨを８．５〜１１に調整することが好ましい。シリカ含有水のｐＨが８．５未満では、前述したように水酸化マグネシウムによるシリカの吸着率が低下する場合があり、シリカ含有水のｐＨが１１超では、最終処理水等の水を中和するために多量の薬剤が必要となるため、処理コストが高くなる場合がある。
【００４０】
シリカ含有水とマグネシウム塩との反応時間は、１分〜１０分の範囲であることが好ましい。すなわち、Ｍｇ反応槽１４内のシリカ含有水の滞留時間が１分〜１０分の範囲であることが好ましい。上記反応時間が１分未満では、十分な反応が行われず、シリカの吸着率が低下する場合がある。なお、上記反応時間を１０分超としても、シリカの吸着率はほとんど変化しない。
【００４１】
＜凝集工程＞
図１に示す凝集反応槽２０に添加する鉄塩の添加量は、以下の範囲で制御される。シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌとなるように凝集反応槽２０に鉄塩を添加する。シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ未満では、マグネシウム塩により吸着除去されなかったシリカ含有水中のシリカを十分に凝集させることができず、高いシリカ除去率を維持することができない。また、シリカ含有水中の鉄の濃度が４００ｍｇ／Ｌ超では、高いシリカ除去率を維持することは可能であるが、汚泥発生量が増加し、処理効率が低下してしまう。
【００４２】
鉄塩は、例えば、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄等が挙げられる。
【００４３】
また、凝集反応槽２０内のシリカ含有水のｐＨは、鉄塩の添加によっても酸性側にシフトする。そして、酸性条件下では、鉄塩によるシリカの凝集率が低下する場合があるため、不図示であるが、Ｍｇ反応槽１４と同様に、凝集反応槽２０にもｐＨ調整剤添加ラインを設置して、水酸化ナトリウム等のｐＨ調整剤を添加することにより、凝集反応槽２０内のシリカ含有水のｐＨを８．５〜１１に調整することが好ましい。シリカ含有水のｐＨが８．５未満では、前述したように鉄塩によるシリカの凝集率が低下する場合があり、シリカ含有水のｐＨが１１超では、最終処理水等の水を中和するために多量の薬剤が必要となるため、処理コストが高くなる場合や鉄塩中の鉄が溶解して凝集率が低下する場合がある。なお、凝集作用がある金属塩にはポリ塩化アルミニウムなどのアルミニウム塩もあるが、本実施形態においては鉄塩が適している。これは、ｐＨ８．５以上ではｐＨが高くなるほど水酸化アルミニウムの溶解度が高いため、水酸化アルミニウムの不溶物を十分作ることができずシリカが除去できないことによる。逆に水酸化アルミニウムの不溶物が生成する中性付近のｐＨでは、マグネシウムの溶解度が高くマグネシウム塩工程で生成した水酸化マグネシウムが溶解し水酸化マグネシウムに吸着したシリカが再溶解してしまうためである。
【００４４】
シリカ含有水とマグネシウム塩との反応時間は、１分〜５分の範囲であることが好ましい。すなわち、凝集反応槽２０内のシリカ含有水の滞留時間が１分〜５分の範囲であることが好ましい。上記反応時間が１分未満では、十分な凝集反応が行われず、シリカの凝集率が低下する場合がある。なお、上記反応時間を５分超としても、シリカの凝集率はほとんど変化しない。
【００４５】
また、図での説明は省略するが、沈殿槽２４内での凝集物の沈降性を増すために、凝集反応槽２０と沈殿槽２４との間に、高分子凝集反応槽を設置して、該槽内に高分子凝集剤を添加することが好ましい。高分子凝集剤は、例えば、ポリアクリルアミド等が挙げられる。また、シリカ含有水と高分子凝集剤との反応時間は、３分〜１０分の範囲であることが好ましい。
【００４６】
＜固液分離工程＞
沈殿槽２４は、シリカ含有水中の凝集物（Ｍｇ（ＯＨ）２に吸着されたシリカ、鉄塩によって凝集されたシリカ）をシリカ含有水から固液分離することができるものであれば、如何なる形態の沈殿槽２４であってもよい。
【００４７】
以上のように、シリカ含有水を加熱して、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１〜４倍量となるようにマグネシウム塩を添加し、更に、シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌとなるように鉄塩を添加して、シリカ含有水から凝集物を固液分離することにより、高いシリカ除去率（例えば、除去率９０％以上）を達成し、且つ汚泥発生量（以下、固形物発生量と呼ぶ場合がある）を抑えること（例えば、固形物発生量が処理水量１Ｌにつき１５００ｍｇ以下）が可能となる。したがって、図１に示す水処理システム１のように、シリカ含有水の処理装置２により処理された処理水を、逆浸透膜を有する逆浸透膜装置３に通水させても、スケールの発生による逆浸透膜の閉塞を抑制することが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態のように、シリカ含有水にマグネシウム塩を添加した後に、鉄塩を添加することによって、鉄塩を添加してマグネシウム塩を添加する場合や、マグネシウム塩と鉄塩を同時に添加する場合と比べて、汚泥発生量を抑えることが可能となる。その理由の一つとして、以下のことが考えられる。汚泥の主成分はマグネシウムや鉄の水酸化物（Ｍｇ（ＯＨ）２，Ｆｅ（ＯＨ）３）であり、これらがシリカ吸着を行い沈降分離されることでシリカ処理を可能にしている。そして、シリカが高濃度に含まれているほど前記水酸化物の単位量あたりのシリカ吸着量は多くなる。すなわち、マグネシウム塩を先に添加し分子量の小さなＭｇ（ＯＨ）２で効率よく吸着除去することで、汚泥発生総量は抑制される。
【実施例】
【００４９】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５０】
（実施例１）
シリカ含有水５００ｍＬをビーカーに用意した。シリカ含有水は、地下水にケイ酸ナトリウム溶液を添加し、ＳｉＯ２濃度として１５０ｍｇ／Ｌに調整したものを使用した。上記ビーカーを湯浴にて加熱し、シリカ含有水が８０℃まで加熱されたことを確認した後、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が３００ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加し、攪拌しながら５分間反応させた（反応時のｐＨ９）。次に、ビーカーを湯浴から取り出し後、攪拌しながら、シリカ含有水中の鉄の濃度が２６０ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加し、５分間反応させた（反応時のｐＨ９）。なお、反応終了時の温度は６０℃であった。さらに、ポリアクリルアミドを添加して、５分間反応させた。その後、５分間静置・沈降させ、上澄み水を採取してシリカ濃度をＪＩＳ０１０２に規定されるモリブデン青吸光光度法により測定した。さらに、ビーカーに沈殿した汚泥の濃度及び体積を測定し、これらにより固形物発生量（ｍｇ／５００ｍＬ）を求めた。それらの結果を表１にまとめた。
【００５１】
（比較例Ａ）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、湯浴にて加熱し、シリカ含有水が８０℃まで加熱されたことを確認した後、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が３００ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加し、同時に、ＦｅＣｌ３溶液をシリカ含有水中の鉄の濃度が２６０ｍｇ／Ｌとなるようにビーカーに添加し、攪拌しながら１０分間反応させた（反応時のｐＨ９）。その後湯浴から取り出し、ポリアクリルアミドを添加して、５分間反応させた。その後、５分間静置・沈降させ、上澄み水中のシリカ濃度とビーカーに沈殿した汚泥の濃度及び体積を実施例１と同様に測定した。また、これらにより固形物発生量（ｍｇ／５００ｍＬ）を求めた。それらの結果を表１にまとめた。
【００５２】
（比較例Ｂ）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、湯浴にて加熱し、シリカ含有水が６０℃まで加熱されたことを確認した後、ＦｅＣｌ３溶液をシリカ含有水中の鉄の濃度が２６０ｍｇ／Ｌとなるようにビーカーに添加した。攪拌及び加熱をしながら昇温し、５分後８０℃とした（反応時のｐＨ９）。次いで、ＭｇＣｌ２を、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が３００ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２倍量となるようにビーカーに添加した。攪拌しながら、温度を８０℃に保持し、５分間反応させた（反応時のｐＨ９）。その後湯浴から取り出し、ポリアクリルアミドを添加して、５分間反応させた（反応後の温度は６０℃であった）。その後、５分間静置・沈降させ、上澄み水中のシリカ濃度とビーカーに沈殿した汚泥の濃度及び体積を実施例１と同様に測定した。また、これらにより固形物発生量（ｍｇ／５００ｍＬ）を求めた。それらの結果を表１にまとめた。
【００５３】
【表１】
2014168742.tif 000003
【００５４】
比較例Ａは、マグネシウムと鉄を実施例１と同量添加しているが、鉄の添加がマグネシウムと同時であり、両方のシリカ除去反応が平行して起きている条件である。表１の結果からわかるように、沈殿後の固形物発生量は実施例１と同等であるが、シリカは２７．０ｍｇ／Ｌにまでしか除去されず、実施例１のシリカ１４．２ｍｇ／Ｌに比べて高い値を示した。比較例Ｂは、マグネシウムと鉄を実施例１と同量添加しているが、添加の順番が実施例１と逆になった条件である。表１の結果からわかるように、これも沈殿後の固形物発生量は実施例１と同等であるが、シリカは３３．４ｍｇ／Ｌにまでしか除去されず、実施例１のシリカ１４．２ｍｇ／Ｌに比べてかなり高い値を示した。すなわち、高濃度シリカ含有水においては、シリカを効果的に低減するには、薬品の添加の順番が重要であり、加温状態でまずマグネシウム塩を添加してシリカとマグネシウムを十分反応させ、次いで鉄塩を添加してマグネシウムでは取りきれなかったシリカを除去するとともに、シリカを吸着したマグネシウム析出物を鉄塩で凝集するのが有効であることが確認された。
【００５５】
（比較例１）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、室温（２０℃）にて、攪拌しながら、ＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加し、５分間反応させた（反応時のｐＨ９）。比較例１では、シリカ含有水中の鉄の濃度が、１２０ｍｇ／Ｌ、２６０ｍｇ／Ｌ、４００ｍｇ／Ｌ、５１５ｍｇ／Ｌ、７７０ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加した。そして、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表２にまとめた。
【００５６】
【表２】
2014168742.tif 000004
【００５７】
表１及び２の結果から分かるように、比較例１では、鉄を７７０ｍｇ／Ｌ添加したにも関わらず、シリカ濃度は２６．７ｍｇ／Ｌまでしか低減されず、実施例１よりも高い値を示し、また固形物発生量も実施例１と比べて高い値を示した。すなわち、高濃度シリカ含有水においては、鉄塩の添加だけでは十分にシリカを除去することができず、また、除去しようとする場合には、大量の鉄塩の添加が必要であるため、これに伴って固形物発生量が多くなってしまう。そして、実施例１のように、シリカ含有水を加熱して、適正量のマグネシウム塩を添加し、また、その後に適正量の鉄塩を添加することにより、シリカを十分に除去し、且つ固形物発生量も抑制することができる。
【００５８】
（比較例２）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬをビーカーに用意した。このビーカーを湯浴にて加熱し、シリカ含有水が８０℃まで加熱したことを確認した後、ＭｇＣｌ２を添加し、攪拌しながら５分間反応させた（反応時のｐＨ９）。比較例２では、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が３００ｍｇ／Ｌ、６００ｍｇ／Ｌ、９００ｍｇ／Ｌ、１２００ｍｇ／ＬとなるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加した。すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度は、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２倍、４倍、６倍、８倍量である。実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表３にまとめた。
【００５９】
【表３】
2014168742.tif 000005
【００６０】
表３の結果から分かるように、比較例２ではＭｇを１２００ｍｇ／Ｌ添加したにも関わらず、シリカ濃度は十分に低減されず、実施例１よりも高い値を示し、また、固形物発生量も実施例１と比べて高い値を示した。このように、高濃度シリカ含有水においては、マグネシウム塩の添加だけでは十分にシリカ除去を行うことはできず、また、除去しようとする場合には、大量のマグネシウム塩の添加が必要であるため、これに伴って固形物発生量が多くなってしまう。
【００６１】
（実施例２）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が１５０ｍｇ／Ｌ、３３０ｍｇ／Ｌ、６００ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１倍量、２．２倍量、４．０倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加したこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表４にまとめた。
【００６２】
（比較例３）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が１００ｍｇ／Ｌ、９００ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、０．７倍量、６．０倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加したこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表４にまとめた。
【００６３】
【表４】
2014168742.tif 000006
【００６４】
表４の結果から分かるように、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１倍量〜４．０倍量、シリカ含有水中の鉄の濃度が２６０ｍｇ／Ｌの実施例２は、シリカ濃度を十分に低減でき、且つ固形物発生量も低減できた。特に、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１倍量〜２．２倍量となるようにＭｇＣｌ２を添加することによって、シリカ濃度を十分に低減でき、且つ固形物発生量もより低減できた。これに対し、比較例３のように、シリカ含有水中の鉄の濃度が２６０ｍｇ／Ｌであっても、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、０．７倍量である場合には、シリカ濃度を十分に低減させることができず、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、６．０倍量である場合には、固形物発生量を十分に低減させることができなかった。
【００６５】
（実施例３）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌ、４００ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表５にまとめた。
【００６６】
（実施例４）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が１５０ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表５にまとめた。
【００６７】
（実施例５）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が３３０ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２．２倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が４００ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表５にまとめた。
【００６８】
（比較例４）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中の鉄の濃度が６５ｍｇ／Ｌ、５１５ｍｇ／Ｌ、６４０ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表６にまとめた。
【００６９】
（比較例５）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が７５ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、０．５倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が６５ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表６にまとめた。
【００７０】
（比較例６）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が６００ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、４．０倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が５１５ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表６にまとめた。
【００７１】
【表５】
2014168742.tif 000007
【００７２】
【表６】
2014168742.tif 000008
【００７３】
表５の結果から分かるように、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２倍量、シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌの実施例３は、シリカ濃度を十分に低減でき、且つ固形物発生量も低減できた。また、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、１倍量、シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／Ｌの実施例４、及びシリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２．２倍量、シリカ含有水中の鉄の濃度が４００ｍｇ／Ｌの実施例も、シリカ濃度を十分に低減でき、且つ固形物発生量も低減できた。これに対し、表６の結果を見ると、比較例４のように、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２倍量であっても、シリカ含有水中の鉄の濃度が６５ｍｇ／Ｌである場合には、シリカ濃度を十分に低減させることができず、シリカ含有水中の鉄の濃度が５１５ｍｇ／Ｌ、６４０ｍｇ／Ｌの場合には、固形物発生量を十分に低減させることができなかった。また、比較例５のように、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、０．５倍量であり、シリカ含有水中の鉄の濃度が６５ｍｇ／Ｌである場合は、シリカ濃度を十分に低減させることができず、比較例６のように、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、４倍量であっても、シリカ含有水中の鉄の濃度が５１５ｍｇ／Ｌである場合には、固形物発生量を十分に低減させることができなかった。
【００７４】
（実施例６）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が３００ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加した際の水のｐＨを８〜１２に調整したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加しこと以外は実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表７及び図５にまとめた。
【００７５】
【表７】
2014168742.tif 000009
【００７６】
表７及び図５から分かるように、マグネシウム塩をシリカ含有水に添加した際の水のｐＨを８．５以上にすることにより、シリカ濃度をより低減させることができた。
【００７７】
（実施例７）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が３００ｍｇ／Ｌ、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、２倍量となるようにＭｇＣｌ２をビーカーに添加した際の水の温度を５０℃〜９０℃に調整したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加したこと以外は実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表８及び図６にまとめた。
【００７８】
【表８】
2014168742.tif 000010
【００７９】
表８及び図６から分かるように、マグネシウム塩をシリカ含有水に添加した際の水の温度を６０℃以上とすることにより、シリカ濃度をより低減させることができた。
【００８０】
（実施例８）
実施例１と同様のシリカ含有水５００ｍＬ（ＳｉＯ２濃度は１５０ｍｇ／Ｌ）をビーカーに用意し、シリカ含有水中の鉄の濃度が１２０ｍｇ／ＬとなるようにＦｅＣｌ３溶液をビーカーに添加したこと、また、ＦｅＣｌ３溶液を添加した際の水中のｐＨを８〜１２に調整したこと以外は実施例１と同様の条件で試験を行った。また、実施例１と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表９及び図７にまとめた。また、表９には、最終的に得られた処理水の上澄み水の濁度を、濁度計を用いて測定した結果も記載した。
【００８１】
【表９】
2014168742.tif 000011
【００８２】
表９及び図７から分かるように、鉄塩をシリカ含有水に添加した際の水のｐＨを８．５以上とすることにより、シリカ濃度をより低減させることができた。なお、水のｐＨ１２において、シリカ濃度や上澄み水濁度が上昇している原因は、鉄塩中の鉄の溶解によるものと考えられる。
【符号の説明】
【００８３】
１  水処理システム、２，４〜７  シリカ含有水の処理装置、３  逆浸透膜装置、１０ａ〜１０ｆ  排水ライン、１２  ヒータ、１４  Ｍｇ反応槽、１６  Ｍｇ添加ライン、１８  ｐＨ調整剤添加ライン、２０，３２  凝集反応槽、２２  鉄塩添加ライン、２４  沈殿槽、２６  原水槽、２８  攪拌機、３０  熱交換器。
【図１】
2014168742.tif 000012
【図２】
2014168742.tif 000013
【図３】
2014168742.tif 000014
【図４】
2014168742.tif 000015
【図５】
2014168742.tif 000016
【図６】
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【図７】
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