(57)【要約】【課題】少ない薬注率でシリカ濃度を低減すし、シリカを含むスラッジの固液分離性が大きく改善して、シリカ含有率を低減した製造用水を提供することである。【解決手段】中性又はアルカリ性のシリカ含有被処理水からシリカを除去する方法であって、前記被処理水に、二価の金属塩を添加し、その後に、アルカリ剤を添加し、前記シリカを分離し処理水を得ることを含んでなり、前記アルカリ剤の添加が、前記二価の金属塩の添加と同時に、又は前記二価の金属塩の添加に続いて直ちに、行われないものであるシリカ除去方法によって達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性又はアルカリ性のシリカ含有被処理水からシリカを除去する方法であって、
前記被処理水に、
二価の金属塩を添加し、その後に
アルカリ剤を添加し、
前記シリカを分離し処理水を得ることを含んでなり、
前記アルカリ剤の添加が、前記二価の金属塩の添加と同時に、又は前記二価の金属塩の添加に続いて直ちに、行われないものである、シリカ除去方法。
【請求項２】
前記二価の金属塩を添加した後、前記アルカリ剤を添加するまでの時間が、３分以上２０分以下である、請求項１に記載のシリカ除去方法。
【請求項３】
前記アルカリ剤を添加した後に、前記被処理水を５分以上２５分以下に攪拌することをさらに含んでなる、請求項１又は２に記載のシリカ除去方法。
【請求項４】
前記被処理水が、逆浸透処理された濃縮水である、請求項１〜３の何れか一項に記載のシリカ除去方法。
【請求項５】
前記二価の金属塩の添加が、前記被処理水中の前記シリカに対するモル比（Ｍ／ＳｉＯ２）０．５以上で行われる、請求項１〜４の何れか一項に記載のシリカ除去方法。
【請求項６】
前記二価の金属塩の添加後、前記被処理水のｐＨ値が７．０以上１０．０以下である、請求項１〜５の何れか一項に記載のシリカ除去方法。
【請求項７】
前記アルカリ剤の添加後、前記被処理水のｐＨ値が９．８以上１１．５以下である、請求項１〜６の何れか一項に記載のシリカ除去方法。
【請求項８】
前記分離が、シリカスラッジの沈降分離により行われてなり、
前記沈降分離により得られた上澄水を濾過分離することにより行われてなる、請求項１〜７の何れか一項に記載のシリカ除去方法。
【請求項９】
前記処理水を逆浸透処理し、濃縮水を前記被処理水として再利用することをさらに含んでなる、請求項１〜８の何れか一項に記載のシリカ除去方法。
【請求項１０】
中性又はアルカリ性のシリカ含有被処理水からシリカを除去する装置であって、
前記被処理水に、二価の金属塩を添加する手段と、
前記二価の金属塩を添加した後に、前記被処理水に、アルカリ剤を添加する手段と、
前記シリカを分離する手段とを備えてなり、
前記アルカリ剤の添加が、前記二価の金属塩の添加と同時に、又は前記二価の金属塩の添加に続いて直ちに、行われないものである、シリカ除去装置。
【請求項１１】
前記被処理水が、逆浸透処理された濃縮水である、請求項１０に記載のシリカ除去装置。
【請求項１２】
前記分離手段として、
シリカスラッジを沈降分離する手段と、
前記沈降分離手段により得られた上澄水を濾過分離する手段とをさらに備えてなる、請求項１０又は１１に記載のシリカ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水からシリカを除去する方法及び装置に関するものであり、特に、被処理水を有効活用するためのシリカ除去方法及び除去装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
シリカ（ＳｉＯ２）は、自然水に包含する成分であり、地下水（井水、地熱水、鉱山排水）に多く含まれる傾向にある。水中に存在するシリカは、スケール成分（非水溶性の沈殿物質を形成する成分）であることから、利水上の問題が生じる。例えば、シリカスケール成分が、ボイラー、熱交換器等における伝熱面に付着すると、熱交換の効率を悪化させる。また、シリカスケール成分が、配管に発生すると、配管の内管を閉塞し、目詰りを起こすことがある。さらに、地熱エネルギーにおける利水において、温度センサー及び管理システムに、シリカスケール成分が付着し、測定機器の精度を低下させることがある。
【０００３】
シリカスケール成分の発生を予防する為、例えば、冷凍空調機器の冷却水等におけるシリカ濃度は、３０〜５０ｍｇ／Ｌ以下であることが求められている（社団法人日本冷凍空調工業会、冷凍空調機器用水質ガイドライン、ＪＲＡ−ＧＬ−０２−１９９４）。
【０００４】
また、逆浸透（Reverse Osmosis:「ＲＯ」）処理では、濃縮水側に濃縮されたシリカがＲＯ膜表面にスケールとして析出し、ＲＯ膜が閉塞することから、処理水量が著しく減少する。ＲＯ膜の閉塞を防止するために、ＲＯ装置において、様々な物理的回避手段が施されるが、時間的、経済的に好ましくない。このため、逆浸透処理では、原水におけるシリカ濃度に依拠して水回収率を設定し、処理水を生成（回収）しているのが現状である。
【０００５】
無論、上記課題は、被処理水からシリカを除去できれば解決しうるものであるが、シリカは、被処理水中において、イオン状、分子状及びコロイド状の混在した様々な形態で存在する等の特徴を有することから、被処理水からシリカを除去するには、時間とコストが掛かるとされている。現在の所、被処理水からシリカを除去する方法として、凝集処理、精密濾過、イオン交換樹脂、吸着処理、膜処理による除去等が挙げられる。
【０００６】
例えば、特許文献１（特開平７−２５１１８１、特許第３１７５８０５号）では、ｐＨが酸性側であるシリカゾルを含有する排水に、Ｍｇ及びＣａ等の金属塩と共に、アルカリ剤を添加して、シリカをフロック化して除去する方法が提案されている。この方法では、金属塩とアルカリ剤の添加順序に効果の違いはなく、処理水のシリカを１００ｍｇ／Ｌ程度にするために、モル比にしてシリカの約２倍のＭｇ塩を添加することが必要とされる。このため、薬注コスト及び汚泥発生量を改善する必要がある。また、この方法では、シリカゾル（コロイドシリカ）の除去が目的であって、自然水に含まれる溶存シリカの除去を目的とするものではなく、かつ、除去対象であるシリカゾル（コロイドシリカ）は溶性ケイ酸とは異なる特殊な形態のシリカである。仮に、この方法を、自然水由来のシリカ（溶存シリカ）に適応するには、別途、シリカのゾル工程を設ける必要性が生じ、設備が過大、複雑となり、経済的、効率的ではない。
【０００７】
特許文献２（特開平１０−５７９７６）では、シリカ及びアンモニア態様の窒素を含む排水に対して、Ｍｇ存在下でｐＨ１０．５以上に調整し、シリカとＭｇを固形物にし、固液分離によりシリカを除去する方法が提案されている。この方法では、マグネシウムとアルカリ剤とを同一槽に同時に添加しており、マグネシウム濃度をシリカ濃度に対して３倍以上に調整する必要がある。このため、薬注コスト及び汚泥発生量を改善する必要がある。
【０００８】
特許文献３（特公昭５９−１６５８８）では、シリカを含有する熱水にマグネシウムを添加し熱水中のシリカをケイ酸マグネシウムとして沈殿させてシリカを除去する方法が提案されている。この方法は、Ｍｇ／ＳｉＯ２を０．５〜２とし、アルカリ剤によりｐＨを８〜１０に調整することで、シリカを除去するというものである。この方法は、ケイ酸マグネシウムの溶解度が高水温側で低いという性質を利用したものであり、この方法を常温の水に適用するには、加温が必須となる。その結果、加熱装置及び制御等が必要とされ、かつ、エネルギーコストの面において改善する必要がある。
【０００９】
特許文献４乃至６（特開平８−２７６１９１、特開２００１−１４９９５２、特開２００２−１８４５１）では、陽イオンを担持したＳｉＯ２コロイド及びシリカゲル等により水中のシリカを吸着し除去する方法が提案されている。しかし、これらの方法では吸着材の寿命（破過日数）や、吸着材の再生方法、再生液の処理方法及び使用済み吸着材の処分方法において改善する必要がある。
【００１０】
従って、今尚、加熱、保温の装置及び制御を必要とせず、常温水に適用することができ、また、薬注率を低減し及び汚泥発生量を減少させ（薬注コスト及び汚泥処分コストを低減）、ゾル化工程等の特別な設備を必要としない、被処理水からシリカを除去する方法及び装置が要求されている。
本発明者等は、上記従来の課題を解決する処理方法及び処理装置として、被処理水に二価の金属塩およびアルカリ剤を添加する方法に着目した。
【００１１】
しかしながら、この方法において、モル比（二価の金属／ＳｉＯ２）が低い等の条件によっては、シリカが析出して生成するシリカフロックの沈降性が悪かった。この場合、溶存シリカ濃度が低減できても、懸濁状態のシリカを取り除くことが非常に困難である。この理由は、自然沈降で固液分離が達成されないため、後段に濾過工程（砂濾過、膜濾過）が必要となる。ところが、懸濁シリカを多く含んだ上澄水は、砂濾過槽、濾過膜に対する閉塞性が高すぎて適用できないため、結局、容易に固液分離する方法がないことによるものである。また、固液分離後のスラッジは膨潤しており、含水率、容積率が高く、大きく、操作性及び水回収性が悪かった。このため、本発明者等は、薬注率を低減し、かつ、モル比（二価の金属／ＳｉＯ２）が低い場合であっても、シリカフロックの沈降性を向上させ、かつ、経済性、効率性に富んだシリカ除去方法（装置）の開発を試みた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２５１１８１号公報
【特許文献２】特開平１０−５７９７６号公報
【特許文献３】特公昭５９−１６５８８号公報
【特許文献４】特開平８−２７６１９１号公報
【特許文献５】特開２００１−１４９９５２号公報
【特許文献６】特開２００２−１８４５１号公報
【発明の概要】
【００１３】
本発明者等は、シリカ含有被処理水に、二価の金属塩及びアルカリ剤を添加する、シリカを除去する処理方法及び処理装置において、前記被処理水に、二価の金属塩を添加し、特定の時間が経過した後に、アルカリ剤を添加することにより、少ない薬注率でシリカ濃度を低減することができ、追加の添加剤の添加及び継続的な攪拌等の他工程を必要とせず、シリカを含むスラッジの固液分離性が大きく改善することができる、との知見を得た。本発明は係る知見に基づいてなされたものである。
【００１４】
よって、本発明による第１の態様によれば、中性又はアルカリ性のシリカ含有被処理水からシリカを除去する方法が提案され、この方法は、
前記被処理水に、
二価の金属塩を添加し、その後に
アルカリ剤を添加し、
前記シリカを分離し処理水を得ることを含んでなり、
前記アルカリ剤の添加が、前記二価の金属塩の添加と同時に、又は前記二価の金属塩の添加に続いて直ちに、行わないものである。
【００１５】
また、本発明による第２の態様によれば、中性又はアルカリ性のシリカ含有被処理水からシリカを除去する装置が提案され、この装置は、
前記被処理水に、二価の金属塩を添加する手段と、
前記二価の金属塩を添加した後に、前記被処理水に、アルカリ剤を添加する手段と、
前記シリカを分離する手段とを備えてなり、
前記アルカリ剤の添加が、前記二価の金属塩の添加と同時に、又は前記二価の金属塩の添加に続いて直ちに、行わないものである。
【００１６】
本発明によれば、二価の金属塩を添加した後、アルカリ剤を添加するまでの時間を、特定の時間間隔を空けることにより、少ない薬注率でシリカ濃度を低減することができ、追加の添加剤の添加及び継続的な攪拌等の他工程、並びに、ゾル化、加熱、保温等の特別な処理及び装置を必要とせず、薬注率及び汚泥発生量を減少させることができ、スラッジの沈降性を改善することができ、また、自然沈降により固液分離を容易に実現し、シリカスラッジの含水率及び容積率を低減させ、操作性及び水回収率を向上させることができ、経済的及び効率的に被処理水からシリカ除去を高い次元において達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による除去方法及び除去装置を示す概略図である。
【図２】本発明による除去方法及び除去装置を示す概略図である。
【図３】逆浸透処理した濃縮水を原水として、本発明を用いたシリカ除去の処理チャートである。
【図４】逆浸透処理した濃縮水を原水として、本発明を用いたシリカ除去をし、その後にその処理水を用いて再び逆浸透処理した処理チャートである。
【図５】実施例１の処理チャートである。
【図６】比較例１の処理チャートである。
【図７】実施例２の処理チャートである。
【図８】比較例２の処理チャートである。
【図９】実施例３及び比較例３の処理チャートである。
【図１０】実施例４の処理チャートである。
【図１１】実施例５乃至８の処理チャートである。
【図１２】実施例９の処理チャートである。
【図１３】実施例１０の処理チャートである。
【図１４】実施例１の結果を表したものである。
【発明の詳細な説明】
【００１８】
〔シリカ除去方法（装置）〕
本発明による除去方法（装置）は、図１及び図２により説明することができる。
図１に示す通り、被処理水１が（第１）処理槽３に導入される。この被処理水１に、二価の金属塩５を添加する。その後、所定の時間経過後、二価の金属塩処理された被処理水１は、第２処理槽７に送られ、アルカリ剤９を添加し、好ましくは、アルカリ剤９を添加した後、混和し、静置する。アルカリ処理された被処理水１は、分離槽１１に送られて、シリカスラッジ１３と上澄水１５（処理水）とされて、被処理水１に溶存していたシリカが分離される。
【００１９】
図２に示す方法（装置）は、図１に示す方法（装置）において、第２処理槽５が存在しないものである。図２に示す通り、二価の金属塩処理された被処理水１は、分離槽１１に送られる際に、アルカリ剤９が添加される態様である。それ以外は、図１に示す方法（装置）と同様である。
図１及び図２では、連続処理の構成を開示するが、本発明にあっては、バッチ処理であってもよい。
【００２０】
〔Ｉ．シリカ除去方法（第１の態様）〕
（二価の金属塩添加とアルカリ剤添加）
本発明にあっては、アルカリ剤の添加が、二価の金属塩の添加と同時に、又は前記二価の金属塩の添加に続いて直ちに行われない、ということを採用する。即ち、本発明にあっては、二価の金属塩とアルカリ剤とは、一緒に又は連続して添加されることなく、二価の金属塩の添加後、所定の時間経過後に、アルカリ剤が添加されるというものである。
本発明にあっては、被処理水に二価の金属塩を添加した後、アルカリ剤を添加するまでの時間（間隔時間）は、３分以上２０分以下であり、好ましくは下限値が５分以上であり、上限値が１５分以下であり、より好ましくは下限値が１０分以上である。
本発明にあっては、被処理水、二価の金属塩、及びアルカリ剤の導入（添加）速度、攪拌速度等に影響されることなく、上記間隔時間により、本発明の目的をより達成することができる。
【００２１】
（被処理水）
前記被処理水は、中性又はアルカリ性であってよいが、好ましくはアルカリ性である。
被処理水は、地下水、表流水、工場排水等の何れであってもよいが、製造用水を得る目的であれば、自然水が好ましく、地下水がより好ましい。また、被処理水は既に処理した水、例えば、ＭＦ膜処理、ＵＦ膜処理、逆浸透（膜）処理された水等であってよく、好ましくは逆浸透（膜）処理された濃縮水である。さらには、必要に応じて、ｐＨ調整剤を添加して、ｐＨを調整してもよい。
【００２２】
（二価の金属塩）
被処理水に、二価の金属塩を添加（付与、投与、導入、薬注）することで、シリカを凝集するものと思われる。
二価の金属塩としては、第２属元素の塩であるが、好ましくは、マグネシウム塩、カルシウム塩及びこれらの混合物とが挙げられる。本願発明にあっては、マグネシウム塩が最も好ましく、また、マグネシウム塩とカルシウム塩との混合物を使用する場合には、マグネシウム塩の添加比が高い方がよい。
マグネシウム塩としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）等の無機塩；炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）、リン酸三マグネシウム（Ｍｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏ）、及びリン酸マグネシウム等のオキソ酸塩からなる一種又は二種以上の組合せを使用することができ、好ましくは、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、及び硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）からなる群から選択される一種又は二種以上の組合せである。
カルシウム塩としては、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）等の無機塩；炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏ）及びリン酸カルシウム等のオキソ酸塩からなる一種又は二種以上の組合せを使用することができ、好ましくは、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）及び塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）からなる群から選択される一種又は混合物である。
【００２３】
本発明によれば、二価の金属塩（Ｍ）と被処理水のシリカ（ＳｉＯ２）とのモル比が低い場合でも、被処理水におけるシリカ濃度を低減できるという技術的特徴を有する。二価の金属塩の添加は、被処理水中のシリカに対するモル比（Ｍ／ＳｉＯ２）で０．５以上、好ましくは１程度である。このモル比で添加されることにより、シリカ除去を向上させると共に、二価の金属塩の添加量（薬注率）を適正値にし、無駄な添加を防止できるので、コスト面において好ましい。
【００２４】
二価の金属塩の添加方法は、被処理水中のシリカ濃度に対して適正量を添加する方法であれば、いずれの方法であってもよく、また、添加形態（１回又は多数回）、添加速度も自由に定めることができる。また、二価の金属塩は被処理水中のシリカ濃度に対して適切に添加されればよく、好ましくは、添加後速やかに混和されてなることが好ましい。従って、混和を迅速に達成するために、添加の際に攪拌されてよい。
【００２５】
本発明にあっては、二価の金属塩の添加は、被処理水のｐＨ値が７．０以上１０．０以下により、好ましくは１０．０程度で行われることが好ましい。ｐＨ値を適正化することで、被処理水において二価の金属塩が十分溶解し、シリカを有効に除去することが可能となる。
本発明の好ましい態様によれば、二価の金属塩の添加時又はその前後において、ｐＨ調整剤を添加して、ｐＨ値を先の所望値に調整することが好ましい。
【００２６】
（アルカリ剤）
二価の金属塩処理された被処理水に、アルカリ剤を添加することで、シリカが二価の金属塩とアルカリ剤とにより反応し、被処理水中で自然沈降させることが可能となる。
アルカリ剤はｐＨを調製することができるものであれば、いずれのものであってもよく、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、酸化物、ハロゲン化物、水和物等が挙げられ、具体的には、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３からなる群から選択される一種又は二種以上の組合せを用いることができる。
【００２７】
アルカリ剤の添加は、被処理水をアルカリ性に呈するように行うものである。被処理水のｐＨ値が、９．８以上１１．５以下であり、好ましくは下限値が１０．０以上であり上限値が１１．０以下であり、より好ましくは下限値が１０．２以上であり、上限値が１０．８以下となるように添加する。ｐＨ値を適正化することで、被処理水においてシリカの固化が十分に行われる。
【００２８】
アルカリ剤の添加方法は、被処理水中のシリカ濃度に対して適正量を添加する方法であれば、添加形態（１回又は多数回）、添加速度に影響しない。また、アルカリ剤が被処理水中に適正に添加されればよく、好ましくは、添加後速やかに混和されてなることが好ましい。従って、混和を迅速に達成するために、添加の際に攪拌されてよい。
【００２９】
（攪拌）
本発明にあっては、二価の金属塩の添加、アルカリ剤の添加の際に、迅速に混和（均一混合）させるために、攪拌されることが好ましい。他方、本発明の方法（装置）において、連続的に攪拌されることは必要ではない。実際、連続的に攪拌される場合と、添加時にのみ攪拌した場合とを比較しても、被処理水に溶存したシリカの除去率に差がなかった。この意味において、本発明にあっては、被処理水に、二価の金属塩と、アルカリ剤とが適正に添加され、かつ、両者の添加に特定の時間間隔が存在すれば、攪拌は必ずしも必要ではない。このことから、本発明は、攪拌工程及び攪拌手段を必須とすることがないので、追加設備が不要であり、経済性及び効率性の高いものとなる。本発明にあっては、攪拌工程及び攪拌機は必須とされないだけであり、無論、これら技術的事項を採用することを排除するものではない。
【００３０】
（アルカリ剤添加後の撹拌）
本発明によれば、アルカリ剤添加後、沈降分離性のよいフロックが生成し、清澄な上澄水を得ることが可能となる。しかし、得られた上澄水中におけるシリカは、その形態を変化（不溶化、固形化）させ続けており、その後の濾過工程等でシリカスケール生成等を招く恐れがある。
そこで、本発明の好ましい態様として、上澄水回収後の濾過工程等でシリカスケールが発生するのを予め防止するために、アルカリ剤添加後に、所定の時間、アルカリ処理した被処理水を攪拌することが好ましい。この攪拌は、本発明の好ましい態様である、アルカリ剤添加時の攪拌とは別のものである。本発明にあっては、アルカリ剤添加時の攪拌に続いて、この攪拌を行うものであってもよい。
アルカリ剤添加後に攪拌する場合、攪拌時間は、５分以上２５分以下であり、好ましくは下限値が１０分以上であり、より好ましくは下限値が１５分以上（最も好ましくは２０分以上）である。
【００３１】
（分離）
本発明にあっては、アルカリ剤添加後、被処理水に溶存するシリカは、沈降性のよいシリカスラッジとなり、自然沈降することから、より容易に清澄な上澄水を得ることができる。
本発明の好ましい態様によれば、この上澄水をさらに、濾過（砂濾過又は膜濾過等）する工程をさらに含んでなることが好ましい。この上澄水をさらに濾過することにより、シリカ濃度を低減させ、より清澄な処理水を得ることができる。
【００３２】
(処理水)
本発明にあっては、得られた上澄水又は濾過水は、処理水とされ、そのまま、製造用水、工業用途水として使用されても良く、好ましくは、ｐＨ調整されてよい。ｐＨ調整剤としては、アルカリ剤又は酸剤を用いて行うことができる。アルカリ剤は上記したものが用いられ、酸剤は、塩酸、硫酸、クエン酸等が用いられる。
【００３３】
〔ＩＩ．シリカ除去装置（第２の態様）〕
本発明の第２の態様は、シリカ除去装置に関するものであり、その概要は、既に、図１及び図２を用いて〔Ｉ．シリカ除去方法（第１の態様）〕で説明した通りである。
【００３４】
（添加手段）
被処理水は、配管等の手段で供給されてよい。被処理水への二価の金属塩及びアルカリ剤の添加手段は、被処理水に、直接添加する手段、別途配管等による添加手段又は配管内添加手段（ラインミキサー等）であってよい。
【００３５】
（処理槽）
本発明にあっては、被処理水に二価の金属塩を添加処理する（第１）処理槽３と、被処理水にアルカリ剤を添加しアルカリ処理する第２処理槽７を備えてなるものであってよい。また、本発明の別の態様によれば、被処理水に二価の金属塩を添加処理する処理槽３のみを備えてなり、二価の金属塩処理した被処理水を分離槽１１に送る際に、アルカリ剤を配管内添加する手段を備えてなるものであってよい。
【００３６】
（分離手段）
本発明にあっては、アルカリ処理した被処理水を、シリカスラッジとして自然沈降により分離し、かつ、清澄な上澄水を得る為の、分離手段を備えてなる。本発明の好ましい態様によれば、この上澄水をさらに、濾過（砂濾過又は膜濾過等）する濾過手段を備えてなることが好ましい。分離手段と、濾過手段とを備えてなることにより、シリカ濃度をより低減させ、より清澄な処理水を得ることができる。分離手段は、分離槽（容器）、好ましくは沈降分離槽を用いてよい。
【００３７】
（攪拌手段）
本発明にあっては、根本的には、全工程を実施するに際して、攪拌手段は必要とされない。しかしながら、二価の金属塩及び／又はアルカリ剤の添加の際に、迅速な混和を達成するために、被処理水を攪拌する攪拌手段を備えてなることが好ましい。また、分離手段において上澄水を回収した後に、好ましい次工程である濾過手段において、シリカスケールの発生を予め防止するために、アルカリ剤を添加した後に、被処理水を攪拌する攪拌手段をさらに備えてなることが好ましい。攪拌手段としては、曝気撹拌、水流撹拌、配管内撹拌（ラインミキサ）、撹拌機が挙げられる。
【００３８】
（その他の機器）
本発明にあっては、二価の金属塩及び／又はアルカリ剤の添加前後において、ｐＨ調整剤を添加する手段を備えて良い。添加手段は、被処理水に、直接添加する手段、別途配管等による添加手段又は配管内添加手段（ラインミキサー等）であってよい。
本発明の装置にあっては、シリカ濃度、二価の金属塩濃度、ｐＨ値等を測定する測定器、制御装置等を備えてなるものであってよい。
本発明によるシリカ除去装置における各機器（供給器等）は、一般に市販されているものであってよい。また、これらの機器以外の技術的内容は、〔Ｉ．シリカ除去方法（第１の態様）〕の項で説明したのと同様であってよい。
【００３９】
〔III.複合的利用〕
本発明の好ましい態様によれば、本発明によるシリカ処理方法（装置）は、他の被処理水の浄化方法（装置）と複合して用いることができる。従って、本発明は、凝集処理、精密濾過、イオン交換処理、吸着処理、キレート処理、生物学的処理等において、前処理又は後処理方法（装置）として、利用されてよい。
【００４０】
特に、本発明にあっては、膜処理、特にＲＯ膜処理方法における前後処理方法又は装置として利用されることが好ましい。図３に示される通り、原水を先ず逆浸透処理し、透過水を製造用水とし、濃縮水を本発明によるシリカ除去方法（装置）の被処理水とする。シリカ除去された上澄水を濾過処理して得た、処理水を、ｐＨ調整等を行って、再利用水として活用される。
【００４１】
また、図４に示される態様においては、原水を先ず逆浸透処理し、透過水を製造用水とし、濃縮水を本発明によるシリカ除去方法（装置）の被処理水とする。シリカ除去された上澄水を濾過処理し、処理水をさらに逆浸透処理し、透過水を製造用水とし、濃縮水を得る。この濃縮水を本発明によるシリカ除去方法（装置）の被処理水として使用し、さらに透過水を製造用水として利用することが可能となる。このように、逆浸透処理と本発明の方法とを繰り返し行うことにより、水回収率を極めて高い次元において達成することができる。
【本発明の実施の態様】
【００４２】
本発明の態様を以下の実施例及び比較例をもって詳細に説明するが、本発明の範囲は、以下の実施例等に限定して解釈されるものではない。
［１］マグネシウム塩及びアルカリ剤添加時間の評価試験
【００４３】
被処理水としてシリカ含有水（溶性ケイ酸３１０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ９．９）を複数用意し、実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２において用いた。
（実施例１）
図５に示す処理チャートに従って、被処理水に、各々、モル比（Ｍｇ／ＳｉＯ２）が１．０となるようにＭｇ塩を添加し、その後、撹拌せずに、３分、５分、１０分及び２０分後に、アルカリ剤をそれぞれ添加して、撹拌せずに、２０分静置後の上澄水を回収し、さらに膜濾過に供し、濾過水を得た。得られた上澄水及び濾過水（処理水）のシリカ濃度は表１に示した通りであった。また、図１４に結果をグラフとして表した。
【００４４】
（比較例１）
図６に示す処理チャートに従って、被処理水に、モル比（Ｍｇ／ＳｉＯ２）が１．０となるようにＭｇ塩を添加し、その後、１分間撹拌した後に、アルカリ剤を添加して、撹拌せずに、２０分静置後の上澄水を得た。上澄水のシリカ濃度は表１に示す通りであった。
【００４５】
【表１】
2014233699.tif 000003
【００４６】
（評価）
表１に示された通り、実施例１では、Ｍｇ塩添加後アルカリ剤添加までの時間が空くほど、上澄水及び濾過水のシリカ濃度が低減した。また、この低減効果は、マグネシウム塩及びアルカリ剤の添加前後に攪拌しなくとも達成された。
表１に示された通り、比較例１では、１分の場合、シリカ濃度は１４２ｍｇ／Ｌと高く、Ｍｇ塩添加後アルカリ剤添加までの間隔時間を十分にとっていないとシリカの除去率が低いことが分かった。
【００４７】
（実施例２）
図７に示す処理チャートに従って、被処理水に、モル比（Ｍｇ／ＳｉＯ２）が０．５、０．７５及び１．０になるように、各々、Ｍｇ塩を添加し、その後、１０分撹拌し、アルカリ剤を添加して、２０分間撹拌し、１０分静置した後の上澄水を回収した。上澄水のシリカ濃度は表２に示した通りであった。
【００４８】
（比較例２）
図８に示す処理チャートに従って、被処理水に、モル比（Ｍｇ／ＳｉＯ２）が０．５、０．７５及び１．０になるように、各々、Ｍｇ塩とアルカリ剤を同時に添加し（即ち、Ｍｇ添加後アルカリ剤添加までの時間が０分）、攪拌せずに、２０分静置後の上澄水を回収した。上澄水のシリカ濃度は表２に示した通りであった。
【００４９】
【表２】
2014233699.tif 000004
【００５０】
（評価）
表２に示された通り、モル比が０．５の場合、実施例２の上澄水シリカ濃度は２３７ｍｇ／Ｌであり、比較例２の上澄水シリカ濃度３１９ｍｇ／Ｌと比較して優れたシリカ除去効果が認められた。モル比が０．７５の場合、実施例２の上澄水シリカ濃度は１１９ｍｇ／Ｌであり、比較例２の上澄水シリカ濃度２９９ｍｇ／Ｌと比較して優れたシリカ除去効果が認められた。モル比が１．０の場合、実施例２の上澄水シリカ濃度は８３ｍｇ／Ｌであり、比較例２の上澄水シリカ濃度２５６ｍｇ／Ｌと比較して優れたシリカ除去効果が認められた。
この結果、Ｍｇ塩添加後アルカリ剤添加までの間隔時間を十分にとっていないとシリカの除去率が低いことが分かった。また、Ｍｇ塩とアルカリ剤を同時に添加する方法では、１０分静置後の上澄水シリカ濃度を１００ｍｇ／Ｌ程度とするためには、モル比を１．８倍まで高める必要があった。
【００５１】
［２］アルカリ剤添加後のシリカスケール発生防止の為の攪拌時間評価試験
本実施例３及び比較例３は、本発明における処理方法（装置）後に、好ましくは濾過工程を行う際に、シリカスケールの発生を防止するために行われる、アルカリ剤添加後の撹拌時間について行ったものである。
被処理水としてシリカ含有水（シリカ濃度３１４ｍｇ／Ｌ、ｐＨ１０．３）を複数用意した。
図９に示す処理チャートに従って、被処理水に、モル比（Ｍｇ／ＳｉＯ２）が１．０となるようにＭｇ塩を添加し、その後、１０分間撹拌した後に、アルカリ剤を添加して、１分〜３０分間撹拌し、静置後の上澄水を回収し、さらに膜濾過に供し、濾過水を得た。得られた上澄水及び濾過水（処理水）のシリカ濃度は表３に示した通りであった。
【００５２】
（実施例３）
アルカリ剤添加後の撹拌時間が５分以上３０分以下のものを実施例３とした。
（比較例３）
アルカリ剤添加後の撹拌時間が１分と、３分のものを比較例３とした。
【００５３】
【表３】
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【００５４】
（評価）
表３に示された通り、アルカリ剤添加後の撹拌時間が１分の場合、生成したスラッジは沈降性が非常に悪く、静置後の上澄水は全体的に白濁しており、１０分経過してもはっきりとした界面は見られなかった。上澄水のシリカ濃度も２８０ｍｇ／Ｌと高く、濾過水のシリカ濃度も１７３ｍｇ／Ｌであった。
アルカリ剤添加後の撹拌時間が３分の場合、生成したスラッジには沈降性の悪いものも含まれ、静置時間１０分後の上澄水には白濁が見られ、上澄水のシリカ濃度も１９８ｍｇ／Ｌと高めであり、濾過水のシリカ濃度も１３５ｍｇ／Ｌであった。
アルカリ剤添加後の撹拌時間が５分の場合、生成したスラッジの沈降性は良好で、ほとんど懸濁物のない清澄な上澄水が得られた。
アルカリ剤添加後の撹拌時間が８分の場合、生成したスラッジの沈降性は良好で、清澄な上澄水が得られた。
アルカリ剤添加後の撹拌時間が１０分及び２０分の場合、上澄水におけるシリカ濃度は若干の差が見られたが、濾過水におけるシリカ濃度は２０分の場合の方が、１０分の場合よりも遙かに低減されていた。
アルカリ剤添加後の撹拌時間が３０分の場合、上澄水及び濾過水のいずれにおいてもシリカ濃度を低減することができた。
従って、本発明において、次工程として濾過工程をさらに包含する場合には、濾過工程におけるシリカスケール発生を予め防止するために、アルカリ剤添加後に、十分な撹拌と静置を行うことが好ましいことが理解された。
【００５５】
［３］アルカリ剤添加後の被処理水のｐＨ値評価試験
（実施例４）
被処理水としてシリカ含有水（シリカ濃度３１４ｍｇ／Ｌ、ｐＨ１０．３）を複数用意した。
図１０に示す処理チャートに従って、被処理水に、モル比（Ｍｇ／ＳｉＯ２）が１．０となるようにＭｇ塩を添加し、その後１０分間撹拌し、アルカリ剤を添加して、ｐＨを９．８〜１１．５にそれぞれ調整し、１０分間撹拌し、１０分静置した後の上澄水を回収した。得られた上澄水のシリカ濃度は表４に示した通りであった。
【００５６】
【表４】
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【００５７】
（評価）
表４に示された通り、ｐＨ値が上記数値範囲内にあることにより、よりシリカを減少させることを容易にし、静澄な上澄水を得ることができた。
【００５８】
［４］マグネシウム塩添加後の攪拌及びアルカリ剤添加後の攪拌評価試験
被処理水としてシリカ含有水（シリカ３１１ｍｇ／Ｌ、ｐＨ９．９）を複数用意した。図１１に示す処理チャートに従って、被処理水に、モル比（Ｍｇ／ＳｉＯ２）が１となるようにＭｇ塩を添加した。その後、下記実施例５乃至実施例８に従って、処理した。得られた上澄水及び濾過水（処理水）のシリカ濃度は表５に示した通りであった。
【００５９】
（実施例５）
Ｍｇ塩を添加した後、３０分静置し、アルカリ剤を添加した後、３０分静置し、さらに１０分静置後に、上澄水を回収し、この上澄水を膜濾過に供して、濾過水を得た。実施例５は全く攪拌していない例である。
（実施例６）
Ｍｇ塩を添加した後、３０ｒｐｍで３０分撹拌した後に、アルカリ剤を添加して３０ｒｐｍで３０分撹拌し、１０分静置後に、上澄水を回収し、この上澄水を膜濾過に供して、濾過水を得た。
（実施例７）
Ｍｇ塩を添加した後、３０ｒｐｍで３０分撹拌した後に、アルカリ剤を添加して１３０ｒｐｍで３０分撹拌し、１０分静置後に、上澄水を回収し、この上澄水を膜濾過に供して、濾過水を得た。
（実施例８）
Ｍｇ塩を添加した後、３０ｒｐｍで３０分撹拌した後に、アルカリ剤を添加して１３０ｒｐｍで３０分撹拌し、１０分静置後に、上澄水を回収し、この上澄水を膜濾過に供して、濾過水を得た。
【００６０】
【表５】
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【００６１】
（評価）
表５に示された通り、Ｍｇ塩添加後及びアルカリ剤添加後に、撹拌を行わなくても十分なシリカ除去効果が得られ、また、撹拌を追加してもシリカ除去能力に与える影響は小さかった。
【００６２】
［５］逆浸透処理との併用評価試験
（実施例９）
実施例９は、シリカ含有の被処理水を逆浸透（ＲＯ）処理した後に、得られたシリカ含有濃縮水を使用した。
図１２に示す処理チャートに従って、被処理水（原水）を用意し、ＲＯ処理を施して、ＲＯ濃縮水を得た。ＲＯでは濃縮水のシリカ濃度により水回収率の上限が決まることから、ＲＯ処理に際しては、シリカ析出を回避し、水の回収率を高めるために、被処理水のｐＨをアルカリ性にして行った。
このＲＯ濃縮水（シリカ濃度３４０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ１０．１）を被処理水とし、モル比（Ｍｇ／ＳｉＯ２）が１となるようにＭｇ塩を添加し、その後、撹拌しながら、１０分後に、アルカリ剤を添加して、２０分撹拌し、１０分静置後の上澄水を回収し、さらに膜濾過に供した。
得られた濾過水のシリカ濃度は７０ｍｇ／Ｌであった。
【００６３】
（評価）
この処理水をｐＨ調整し、本来、排水として場外排出していたＲＯ濃縮水を工場内用水として再利用することが可能となった。この結果、ＲＯ処理装置全体の水回収率を向上することができた。
【００６４】
（実施例１０）
実施例１０は、シリカ含有の被処理水を逆浸透（ＲＯ）処理した後に、得られたシリカ含有濃縮水を使用した。
図１３に示す処理チャートに従って、被処理水（原水）を用意し、ＲＯ処理を施して、ＲＯ濃縮水を得た。ＲＯでは濃縮水のシリカ濃度により水回収率の上限が決まることから、ＲＯ処理に際しては、シリカ析出を回避し、水の回収率を高めるために、被処理水のｐＨをアルカリ性にして行った。
このＲＯ濃縮水（シリカ濃度３４３ｍｇ／Ｌ、ｐＨ１０．１）を被処理水とし、モル比（Ｍｇ／ＳｉＯ２）が１となるようにＭｇ塩を添加し、その後、撹拌しながら、１０分後に、アルカリ剤を添加して、２０分撹拌し、１０分静置後の上澄水を回収し、さらに膜濾過に供した。
得られた濾過水のシリカ濃度は７３ｍｇ／Ｌとなった。
また、この処理水を再び、逆浸透（ＲＯ）処理の原水として使用することにより、透過水を製造用水として得ることができた。これによって、逆浸透処理方法及び装置における水回収率を大幅に改善できた。
【００６５】
（評価）
この濾過水を再びＲＯ処理の原水とし、透過水を製造用水とすることが可能となった。この結果、ＲＯ処理装置全体の水回収率を向上することができた。この処理水をｐＨ調整し、本来、排水として場外排出していたＲＯ濃縮水を製造用水として再利用することが可能となった。
【符号の説明】
【００６６】
１：被処理水（原水）
３：（第１）処理槽
５：二価の金属塩添加
７：第２処理槽
９：アルカリ剤添加
１１：分離槽
１３：シリカスラッジ
１５：処理水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014233699.tif 000014
【図８】
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【図９】
2014233699.tif 000016
【図１０】
2014233699.tif 000017
【図１１】
2014233699.tif 000018
【図１２】
2014233699.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
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