(57)【要約】【課題】汚泥の発生量を抑制しつつ水中のシリカを効率的に除去することが可能なシリカ含有水の処理方法を提供する。【解決手段】シリカ含有水の処理方法は、シリカを含有する原水９１を反応槽１０に供給する原水供給ステップと、鉄成分を含有するシリカ除去剤を反応槽１０に供給する除去剤供給ステップと、反応槽１０内のｐＨを調整するｐＨ調整ステップと、シリカ除去剤により原水９１に含まれるシリカを除去するシリカ除去ステップと、を備える。反応槽１０内には、反応槽１０内における表面積が０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下である析出助剤５０が含まれる。シリカ除去ステップでは、反応槽１０内のｐＨが６以上であり且つ反応槽１０内における鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下である処理条件下において、原水９１に含まれるシリカを除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカを含有する原水を反応槽に供給する原水供給ステップと、
鉄成分を含有するシリカ除去剤を前記反応槽に供給する除去剤供給ステップと、
前記反応槽内のｐＨを調整するｐＨ調整ステップと、
前記シリカ除去剤により原水に含まれるシリカを除去するシリカ除去ステップと、を備え、
前記反応槽内には、前記反応槽内における表面積が０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下である析出助剤が含まれており、
前記シリカ除去ステップでは、前記反応槽内のｐＨが６以上であり且つ前記反応槽内における鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下である処理条件下において、原水に含まれるシリカを除去することを特徴とする、シリカ含有水の処理方法。
【請求項２】
前記シリカ除去ステップにおいて前記反応槽内のｐＨが１０以下であることを特徴とする、請求項１に記載のシリカ含有水の処理方法。
【請求項３】
シリカが除去されて前記反応槽から取り出された処理水を固液分離する固液分離ステップをさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のシリカ含有水の処理方法。
【請求項４】
前記析出助剤の少なくとも一部は、前記原水中において流動可能な状態であり、
前記固液分離ステップでは、前記処理水に含まれる汚泥を沈殿させることにより固液分離し、
前記固液分離ステップにおいて沈殿させた前記汚泥の少なくとも一部を前記反応槽に返送する返送ステップをさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載のシリカ含有水の処理方法。
【請求項５】
前記固液分離ステップでは、膜濾過により前記処理水を固液分離することを特徴とする、請求項３に記載のシリカ含有水の処理方法。
【請求項６】
固液分離された前記処理水を逆浸透膜により濾過する濾過ステップをさらに備えることを特徴とする、請求項３〜５の何れか１項に記載のシリカ含有水の処理方法。
【請求項７】
反応槽と、
シリカを含有する原水を前記反応槽に供給する原水供給手段と、
鉄成分を含有するシリカ除去剤を前記反応槽に供給する除去剤供給手段と、
ｐＨ調整剤を前記反応槽に供給するｐＨ調整手段と、
前記反応槽内に含まれ、前記反応槽内における表面積が０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下である析出助剤と、を備え、
前記ｐＨ調整手段は、前記反応槽内のｐＨが６以上となるように前記ｐＨ調整剤を前記反応槽に供給するよう構成され、
前記除去剤供給手段は、前記反応槽内における鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下となるように前記シリカ除去剤を前記反応槽に供給するよう構成されていることを特徴とする、シリカ含有水の処理装置。
【請求項８】
前記ｐＨ調整手段は、前記反応槽内のｐＨが１０以下となるように前記ｐＨ調整剤を前記反応槽に供給するよう構成されていることを特徴とする、請求項７に記載のシリカ含有水の処理装置。
【請求項９】
シリカが除去された処理水を前記反応槽から取り出す取出手段と、
前記処理水を固液分離する固液分離手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項７又は８に記載のシリカ含有水の処理装置。
【請求項１０】
前記析出助剤の少なくとも一部は、前記原水中において流動可能であり、
前記固液分離手段は、前記処理水に含まれる汚泥を沈殿させる沈殿槽により構成され、
沈殿させた前記汚泥の少なくとも一部を前記沈殿槽から前記反応槽に送り返す返送手段をさらに備えることを特徴とする、請求項９に記載のシリカ含有水の処理装置。
【請求項１１】
前記固液分離手段は、膜濾過装置により構成されていることを特徴とする、請求項９に記載のシリカ含有水の処理装置。
【請求項１２】
前記固液分離手段の下流側に配置され、固液分離された前記処理水を濾過する逆浸透膜装置をさらに備えることを特徴とする、請求項９〜１１の何れか１項に記載のシリカ含有水の処理装置。
【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方法及びその処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ；ＲＯ）膜を用いた水処理技術は、脱塩処理による海水の淡水化をはじめとして、工業用の純水製造プロセスや排水の回収プロセスへの適用など広く普及が進んでいる。逆浸透膜を用いた濾過処理においては、水中のシリカがスケールとして発生する問題が多くの場合に生じる。具体的には、逆浸透膜による濾過処理の進行に伴って濃縮水側のシリカ濃度がシリカの飽和溶解度を超え、これによりシリカの析出が起こる。このようにシリカスケールが発生すると、逆浸透膜の濾過能力が低下するだけでなく、逆浸透膜の破損などの大きな問題が起こる虞がある。このため、濃縮水側のシリカ濃度が飽和溶解度を超えないように逆浸透膜による濃縮倍率を調整するのが一般的であるが、この場合、逆浸透膜の濾過処理による水の回収率が低くなる。
【０００３】
またプラントなどにおいても、ボイラーや冷却塔などに使用される循環水は、一定期間繰り返し使用された後、ブロー水として放流されるのが一般的である。これは、繰り返しの使用によってシリカなどの水中の溶解性物質が濃縮されてスケールが発生し、このスケールが配管などにおいて析出するのを防ぐためである。このような背景に鑑み、シリカ含有水におけるシリカ濃度を効率的に低減するための方法や装置が求められている。
【０００４】
下記特許文献１，２には、鉄成分を含有するシリカ除去剤を用いて、水中のシリカ濃度を低減する技術が開示されている。下記特許文献１では、シリカ含有水にマグネシウム塩を添加した後、鉄塩をさらに添加することにより、水中のシリカ濃度が低減される。また下記特許文献２には、シリカ含有水に鉄塩、アルミニウム塩又はマグネシウム塩などを含む処理剤が添加され、アルカリ性条件下において凝集物を析出させることにより、シリカ濃度が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１６８７４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１４１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１は、マグネシウム塩及び鉄塩の２種類の塩を添加することにより、水中のシリカを効率的に除去するものであるが、使用する塩の濃度が高いため、汚泥の発生量が多くなる。また上記特許文献２は、鉄塩の濃度が低いため汚泥の発生量は比較的少ないが、シリカ除去率が低くなる。従って、従来のシリカ除去処理では、汚泥の発生量を抑えつつ高いシリカ除去率を達成するのは困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚泥の発生量を抑制しつつ水中のシリカを効率的に除去することが可能なシリカ含有水の処理方法及びその処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面に係るシリカ含有水の処理方法は、シリカを含有する原水を反応槽に供給する原水供給ステップと、鉄成分を含有するシリカ除去剤を前記反応槽に供給する除去剤供給ステップと、前記反応槽内のｐＨを調整するｐＨ調整ステップと、前記シリカ除去剤により原水に含まれるシリカを除去するシリカ除去ステップと、を備える。前記反応槽内には、前記反応槽内における表面積が０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下である析出助剤が含まれている。前記シリカ除去ステップでは、前記反応槽内のｐＨが６以上であり且つ前記反応槽内における鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下である処理条件下において、原水に含まれるシリカを除去する。
【０００９】
上記シリカ含有水の処理方法では、前記シリカ除去ステップにおいて前記反応槽内のｐＨが１０以下であってもよい。
【００１０】
上記シリカ含有水の処理方法は、シリカが除去されて前記反応槽から取り出された処理水を固液分離する固液分離ステップをさらに備えていてもよい。
【００１１】
上記シリカ含有水の処理方法において、前記析出助剤の少なくとも一部は、前記原水中において流動可能な状態であってもよい。前記固液分離ステップでは、前記処理水に含まれる汚泥を沈殿させることにより固液分離してもよい。上記シリカ含有水の処理方法は、前記固液分離ステップにおいて沈殿させた前記汚泥の少なくとも一部を前記反応槽に返送する返送ステップをさらに備えていてもよい。
【００１２】
上記シリカ含有水の処理方法において、前記固液分離ステップでは、膜濾過により前記処理水を固液分離してもよい。
【００１３】
上記シリカ含有水の処理方法は、固液分離された前記処理水を逆浸透膜により濾過する濾過ステップをさらに備えていてもよい。
【００１４】
本発明の他局面に係るシリカ含有水の処理装置は、反応槽と、シリカを含有する原水を前記反応槽に供給する原水供給手段と、鉄成分を含有するシリカ除去剤を前記反応槽に供給する除去剤供給手段と、ｐＨ調整剤を前記反応槽に供給するｐＨ調整手段と、前記反応槽内に含まれ、前記反応槽内における表面積が０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下である析出助剤と、を備える。前記ｐＨ調整手段は、前記反応槽内のｐＨが６以上となるように前記ｐＨ調整剤を前記反応槽に供給するよう構成されている。前記除去剤供給手段は、前記反応槽内における鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下となるように前記シリカ除去剤を前記反応槽に供給するよう構成されている。
【００１５】
上記シリカ含有水の処理装置において、前記ｐＨ調整手段は、前記反応槽内のｐＨが１０以下となるように前記ｐＨ調整剤を前記反応槽に供給するよう構成されていてもよい。
【００１６】
上記シリカ含有水の処理装置は、シリカが除去された処理水を前記反応槽から取り出す取出手段と、前記処理水を固液分離する固液分離手段と、をさらに備えていてもよい。
【００１７】
上記シリカ含有水の処理装置において、前記析出助剤の少なくとも一部は、原水中において流動可能であってもよい。前記固液分離手段は、前記処理水に含まれる汚泥を沈殿させる沈殿槽により構成されていてもよい。上記シリカ含有水の処理装置は、沈殿させた前記汚泥の少なくとも一部を前記沈殿槽から前記反応槽に送り返す返送手段をさらに備えていてもよい。
【００１８】
上記シリカ含有水の処理装置において、前記固液分離手段は、膜濾過装置により構成されていてもよい。
【００１９】
上記シリカ含有水の処理装置は、前記固液分離手段の下流側に配置され、固液分離された前記処理水を濾過する逆浸透膜装置をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、汚泥の発生量を抑制しつつ水中のシリカを効率的に除去することが可能なシリカ含有水の処理方法及びその処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係るシリカ含有水の処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態２に係るシリカ含有水の処理装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態３に係るシリカ含有水の処理装置の構成を示す模式図である。
【図４】反応槽内の鉄濃度（ｍｇ／ｌ）とシリカ除去率（％）との関係を示すグラフである。
【図５】反応槽内のｐＨとシリカ除去率（％）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るシリカ含有水の処理方法及びその処理装置について詳細に説明する。
【００２３】
（実施形態１）
［シリカ含有水の処理装置］
まず、本発明の実施形態１に係るシリカ含有水の処理装置１（以下、単に「処理装置１」とも称する）の構成について、図１を参照して説明する。処理装置１は、シリカを含有する原水９１のシリカ除去処理を行うための装置である。図１に示すように、この処理装置１は、反応槽１０と、反応槽１０内に含まれる析出助剤５０と、反応槽１０内において原水９１を攪拌する攪拌手段１１と、原水供給手段２０と、除去剤供給手段３０と、ｐＨ調整手段４０と、を備える。
【００２４】
反応槽１０は、槽空間１０Ａを有する容器であり、原水供給手段２０から供給される原水９１を当該槽空間１０Ａにおいて貯留する。攪拌手段１１は、回転軸１３と、この回転軸１３の下端に設けられた複数の攪拌翼１２と、を有し、回転軸１３を軸周りに回転させることにより攪拌翼１２によって原水９１を攪拌する。
【００２５】
原水供給手段２０は、シリカを含有する原水９１を反応槽１０に供給する。具体的には、原水供給手段２０は、反応槽１０の原水入口１０Ｂに一端が接続された配管からなる原水ライン２１と、原水ライン２１内に原水９１を流すためのポンプ２３と、原水ライン２１内における原水９１の流通及び遮断を切り替えるバルブ２２と、ポンプ２３の動作及びバルブ２２の開閉を制御する制御装置２４と、により構成することができる。なお、原水供給手段２０は、反応槽１０に原水９１を供給可能であればよく、図１の構成には限定されない。
【００２６】
除去剤供給手段３０は、シリカ除去剤を反応槽１０に供給する。シリカ除去剤は、鉄成分を含有し、この鉄成分を原水９１中のシリカと反応させて鉄−シリカの反応物を生成することにより、原水９１中のシリカを除去する。
【００２７】
シリカ除去剤は、鉄を含有するものであれば特に限定されない。シリカ除去剤としては、例えば、塩化鉄（ＩＩ）、塩化鉄（ＩＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）、鉄粉、還元鉄、二硫化鉄、珪化鉄、二珪化鉄、酸化鉄（ＩＩ）、酸化鉄（ＩＩＩ）、硫化鉄、ヨウ化鉄、塩化コッパラス、ポリ硫酸鉄、ポリ塩化第二鉄、鉄−シリカ無機高分子凝集剤及びこれらの水和物などを用いることができる。特に、塩化鉄（ＩＩＩ）は、コストが低く、酸化による劣化の虞が少ないため、好ましい。
【００２８】
除去剤供給手段３０は、除去剤供給ライン３１と、バルブ３２と、ポンプ３３と、除去剤槽３４と、制御装置２４と、により構成することができる。図１に示すように、除去剤供給ライン３１は、一端が反応槽１０の除去剤入口１０Ｃに接続されると共に、他端が除去剤槽３４に接続されている。除去剤槽３４は、塩化鉄（ＩＩＩ）などの水溶液を調製し、貯留する。ポンプ３３は、除去剤供給ライン３１にシリカ除去剤の水溶液を流す。バルブ３２は、除去剤供給ライン３１内における水の流通及び遮断を切り替える。制御装置２４は、ポンプ３３の動作及びバルブ３２の開閉を制御する。なお、除去剤供給手段３０は、シリカ除去剤を反応槽１０に供給可能な構成であればよく、例えば粉末状の塩化鉄（ＩＩＩ）を直接反応槽１０に供給する構成でもよい。
【００２９】
除去剤供給手段３０は、反応槽１０内における鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下となるようにシリカ除去剤を反応槽１０に供給するよう構成されている。反応槽１０内における鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ未満である場合には、原水９１中のシリカを十分に除去するのは困難である。一方、反応槽１０内における鉄濃度が２５０ｍｇ／ｌを超える場合には、鉄の添加量に対するシリカ除去率の増加が小さくなり、汚泥の発生量が増加する。このため、除去剤供給手段３０は、反応槽１０内の鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下となるようにシリカ除去剤を供給することが好ましく、１０ｍｇ／ｌ以上２００ｍｇ／ｌ以下となるようにシリカ除去剤を供給することがより好ましく、２０ｍｇ／ｌ以上１２０ｍｇ／ｌ以下となるようにシリカ除去剤を供給することがさらに好ましい。
【００３０】
ｐＨ調整手段４０は、ｐＨ調整剤を反応槽１０に供給する。ｐＨ調整剤は、反応槽１０内に供給された原水９１のｐＨを適切な範囲に調整するためのものである。ｐＨを酸性側に調整するためのｐＨ調整剤（酸性側ｐＨ調整剤）としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、クエン酸又はシュウ酸などの酸類を用いることができる。一方、ｐＨをアルカリ性側に調整するためのｐＨ調整剤（アルカリ性側ｐＨ調整剤）としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ３水、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＮａＨＣＯ３又はＮａ２ＣＯ３などの塩基類を用いることができる。
【００３１】
反応槽１０内の原水９１にシリカ除去剤を添加すると、当該シリカ除去剤の添加量に応じてｐＨが酸性になる。この時、ｐＨをアルカリ性側にシフトさせるために、アルカリ性側ｐＨ調整剤が用いられる。また酸性側ｐＨ調整剤は、アルカリ性側ｐＨ調整剤を過剰に添加してしまった場合にｐＨを微調整するために用いられる。この酸性側ｐＨ調整剤は、省略することも可能である。
【００３２】
ｐＨ調整手段４０は、ｐＨ調整剤供給ライン４１と、バルブ４２と、ポンプ４３と、ｐＨ調整剤槽４４と、制御装置２４と、により構成することができる。図１に示すように、ｐＨ調整剤供給ライン４１は、一端が反応槽１０の調整剤入口１０Ｄに接続されると共に、他端がｐＨ調整剤槽４４に接続されている。ｐＨ調整剤槽４４は、ＮａＯＨなどのｐＨ調整剤の水溶液を調製し、貯留する。ポンプ４３は、ｐＨ調整剤供給ライン４１にｐＨ調整剤の水溶液を流す。バルブ４２は、ｐＨ調整剤供給ライン４１内における水の流通及び遮断を切り替える。制御装置２４は、ポンプ４３の動作及びバルブ４２の開閉を制御する。なお、ｐＨ調整手段４０は、ｐＨ調整剤を反応槽１０に供給可能であればよく、固体状のＮａＯＨ（ｐＨ調整剤）を直接反応槽１０に供給する構成でもよい。
【００３３】
ｐＨ調整手段４０は、反応槽１０内のｐＨが６以上１０以下となるようにｐＨ調整剤を反応槽１０に供給するよう構成されている。反応槽１０内のｐＨが６未満の場合には、鉄とシリカの反応物の飽和溶解度が上がるため、シリカ除去率が低下する傾向がある。一方、反応槽１０内のｐＨが１０を超える場合には、シリカ除去後に反応槽１０から取り出される処理水がアルカリ性になる。このため、反応槽１０よりも下流側の濾過装置に処理水を供給する場合や当該処理水を繰り返し使用する場合などにおいては、ｐＨを再度調整する必要が生じる。このため、ｐＨ調整手段４０は、反応槽１０内のｐＨが６以上１０以下となるようにｐＨ調整剤を供給することが好ましく、ｐＨが６以上９以下となるようにｐＨ調整剤を供給することがより好ましく、ｐＨが６以上８以下となるようにｐＨ調整剤を供給することがさらに好ましい。
【００３４】
析出助剤５０は、水に不溶性の粒子であり、シリカ除去剤によるシリカの析出反応を促進させる表面を有している。図１に示すように、析出助剤５０は、水に対して高い分散性を有する粒子からなり、原水９１中において流動可能な状態とされている（流動床）。析出助剤５０としては、例えば、鉄成分によるシリカの析出時に生じる発生汚泥（水酸化鉄の凝集沈殿にシリカが巻き込まれたもの、若しくは、鉄とシリカが反応した反応物が析出したもの）、ゼオライト、活性炭、シリカ、濾過砂、ベントナイト、アルミナ、各種担体、水に不溶性の塩類、金属類又は活性汚泥などを用いることができる。特に、固液分離のし易さ、流動性の良さ及びコストなどの観点から、活性汚泥又はゼオライトを析出助剤５０として用いることが好ましい。
【００３５】
本実施形態に係るシリカ含有水の処理装置１は、析出助剤５０を反応槽１０内に添加すると共にその表面積を特定の範囲内とすることによって、シリカ除去処理における汚泥の発生量を抑えつつ高いシリカ除去率を達成する点に特徴を有している。ここで、析出助剤５０によるシリカ除去率向上の原理について説明する。
【００３６】
反応槽１０内の原水９１にシリカ除去剤及びｐＨ調整剤を添加し、析出助剤５０を添加しない場合には、シリカ除去剤に由来する鉄が、正の電荷を持つ凝集剤として機能し、原水９１中に含まれる負の電荷を持つ成分とフロックを形成し、沈殿する（凝集沈殿）。原水９１中のシリカは、負の電荷を持つ様々な形態で存在している（例えば、ＨＳｉＯ３−や、ＳｉＯ３２−など）。このため、負の電荷を持つ溶解性及びコロイド性のシリカは、鉄の正電荷により電位中和され、ファンデルワールス引力に由来してフロックを形成し、沈殿除去される。この凝集沈殿法では、原水９１中に含まれる負電荷を中和し、ファンデルワールス引力によって、フロックを形成して沈殿させているため、シリカの負電荷を十分に中和するために必要な鉄の添加量が多くなってしまう。
【００３７】
これに対して、本実施形態は、鉄剤を単に負電荷の中和剤として使用するものではなく、鉄剤を原水９１中のシリカと化学反応を起こすための化学物質として使用している点で異なっている。つまり、原水９１に添加された鉄剤は、原水９１中のシリカと化学反応を起こし、鉄とシリカの反応物を形成する。この鉄とシリカの反応物は、飽和溶解度が低いものである。このため、原水９１中における鉄とシリカの反応物は、過飽和状態（飽和溶解度以上に原水９１中に溶解した状態）になっていると考えられる。そして、過飽和状態における析出反応（液相から固相への相変化）は、一般的に以下のような機構で進行する。
【００３８】
まず、液相から固相への相変化は、核化と成長の２つのプロセスからなる。ここで、溶液の状態によって、核発生現象が優先する場合と、発生した核の成長現象が優先する場合と、がある。具体的には、液相の状態によって、安定域（ｓｔａｂｌｅ  ｚｏｎｅ）、準安定域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ  ｚｏｎｅ）及び不安定域（ｕｎｓｔａｂｌｅ  ｚｏｎｅ）の３つの状態が存在する。安定域は、未飽和域であり、液相から固相への相変化が起こらない領域である。準安定域は、核の成長現象は発生するが、新たな核発生現象が発生しない領域である。不安定域は、新たな核発生現象が発生する領域である。
【００３９】
反応槽１０内に析出助剤５０を添加すると共にその表面積を調整することにより、当該析出助剤５０の表面がシリカの核化及び成長プロセスの場として機能し、シリカの析出反応を促進させる。
【００４０】
凝集沈殿法の場合にも、鉄は、負電荷の中和以外にも化学反応を起こす化学物質として機能し、鉄とシリカの反応物を形成していると推定されるが、その状態では、上述の不安定域（ｕｎｓｔａｂｌｅ  ｚｏｎｅ）までの反応物しか析出しないと考えられる。しかし、本実施形態においては、析出助剤５０が存在するため、新たな核発生現象が発生しない準安定域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ  ｚｏｎｅ）においても、析出助剤５０が核として機能することにより、準安定域（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ  ｚｏｎｅ）までの鉄とシリカの反応物を析出させて除去することが可能である。
【００４１】
このように、本実施形態は、凝集沈殿法では除去できなかった領域である準安定域にあるシリカまでも除去することができる点に特徴を有している。これにより、凝集沈殿法に比べてシリカの除去効率が向上するため、同じシリカ除去剤の添加量に対してシリカ除去率を高めることができる。従って、高いシリカ除去率を達成しつつシリカ除去剤の添加量を少なくすることができるため、汚泥の発生量も抑制することができる。
【００４２】
反応槽１０内における析出助剤５０の表面積は、反応槽１０内において十分実用的なシリカ析出反応の速度を得るため、０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下となっている。析出助剤５０の表面積が０．５ｍ２／ｌ未満の場合には、表面積が小さすぎるため、実用的なシリカ析出反応の速度を得るのは困難である。一方、析出助剤５０の表面積が１０００ｍ２／ｌを超える場合には、水中の浮遊汚濁物質（ＳＳ）濃度が高くなり過ぎるため、後の固液分離が困難になり、水処理システム全体として好ましくない。
【００４３】
このため、析出助剤５０の表面積は、０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下であり、２ｍ２／ｌ以上５００ｍ２／ｌ以下であることが好ましく、２ｍ２／ｌ以上３００ｍ２／ｌ以下であることがより好ましい。析出助剤５０の表面積がこの範囲内であれば、実用的な時間内において準安定域にあるシリカまで除去することが可能になる。なお、表面積の範囲を規定するのは、シリカの核成長反応が析出助剤５０の粒子の表面において発生し、その反応速度が析出助剤５０の表面積に依存するためである。
【００４４】
反応槽１０内における析出助剤５０の表面積は、下記の式（１）により算出することができる。
反応槽内の析出助剤の表面積（ｍ２／ｌ）＝析出助剤の単位質量当たりの表面積（ｍ２／ｇ）×反応槽の単位体積当たりの析出助剤の添加量（ｇ／ｌ）・・・（１）
上記の式（１）において、「析出助剤の単位質量当たりの表面積（ｍ２／ｇ）」は、析出助剤５０の粒子が真球であり且つ充填率を６８％とした場合において、析出助剤５０の平均粒子径（μｍ）及び析出助剤５０のかさ密度（ｇ／ｃｍ３）を用いて算出される。
【００４５】
具体的には、まず、析出助剤５０の平均粒子径（μｍ）から粒子の平均体積４／３πｒ３（ｒは平均粒子半径）を算出する。そして、析出助剤５０のかさ密度の逆数（ｍｍ３／ｇ）を平均体積（ｍｍ３／個）で割ると共に充填率（％）を掛ける。これにより、析出助剤５０の１ｇ当たりの粒子の個数（個／ｇ）を算出することができる。そして、平均粒子径（μｍ）より算出される粒子の平均表面積（４πｒ２）を、１ｇ当たりの粒子の個数に掛けることにより、１ｇ当たりの平均表面積（ｍ２／ｇ）を算出することができる。
【００４６】
析出助剤５０の平均粒子径は、例えば、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−７０００を用いた粒度分布測定により得ることができる。具体的には、析出助剤５０を水に分散させ、この分散液を光散乱法により測定し、個数換算で算出される粒度分布の最頻値を平均粒子径として定義することができる。また水に対する分散性が低い析出助剤５０が用いられる場合には、ホソカワミクロン株式会社製のパウダーテスターＰＴ−Ｘを用いて粒度分布を測定することもできる。この場合も、個数換算の最頻値により平均粒子径を定義することが好ましい。なお、上記した平均粒子径の測定方法は例示であり、他の測定方法を採用することも可能である。またかさ密度（ｇ／ｃｍ３）は、析出助剤５０を１０ｃｍ３の容器内に充填し、その重量を測定することにより算出することができる。
【００４７】
なお、「反応槽内における析出助剤の表面積」は、シリカの析出反応を促進する（シリカの核成長反応を促進する）有効表面積を意味する。これは、ＢＥＴ法により測定される比表面積とは異なるものである。ＢＥＴ法は、窒素の吸着量により粉体の表面積を測定する方法であるため、窒素が侵入可能な全ての空間における表面積を測定する。一方、シリカの核成長反応は、窒素が吸着する数ｎｍオーダーの狭い空間では発生せず、マクロな表面において発生する。このため、本実施形態では、シリカの核成長反応が発生し得る部分の表面積を上記の通り定義する。
【００４８】
上記処理装置１は、シリカが除去された処理水を反応槽１０から取り出す取出手段６０と、反応槽１０から取り出された処理水を固液分離する固液分離手段７０と、をさらに備える。
【００４９】
取出手段６０は、一端が反応槽１０の出口１０Ｅに接続されると共に、他端が固液分離手段７０に接続された取出ラインにより構成されている。反応槽１０から取り出された処理水は、この取出ラインを介して固液分離手段７０に送液される。なお、この処理水は、反応槽１０内でのシリカ析出反応時に発生する汚泥を含んでいる。
【００５０】
固液分離手段７０は、反応槽１０の下流側（後段）に配置されている。本実施形態では、固液分離手段７０は、沈殿槽７１により構成されている。沈殿槽７１は、処理水に含まれる汚泥を重力によって沈降させることにより固液分離する。このため、沈殿槽７１は、他の固液分離手段に比べて、エネルギー効率やランニングコストに優れるという利点がある。沈殿槽７１で得られた上澄み液は、固液分離後の処理水としてさらに下流に送られる。
【００５１】
上記処理装置１は、返送手段８０をさらに備える。図１に示すように、返送手段８０は、沈殿槽７１の底部と反応槽１０とを接続する返送ラインにより構成されている。これにより、沈殿槽７１での固液分離において底部に貯まった汚泥５１を、返送ラインを介して沈殿槽７１から反応槽１０に送り返すことができる。そして、送り返された汚泥５１を、反応槽１０において析出助剤５０として利用することができる。これにより、析出助剤５０を反応槽１０に新たに添加する必要が少なくなるため、ランニングコスト低減の観点から好ましい。返送手段８０は、反応槽１０内における析出助剤５０の表面積が０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下の範囲に維持されるように、汚泥５１の返送量及び返送のタイミングを調整するように構成されている。
【００５２】
また上記処理装置１は、汚泥引き抜き手段８１をさらに備える。汚泥引き抜き手段８１は、沈殿槽７１の底部に接続されており、これによって沈殿槽７１の底部に貯まった汚泥５１のうち反応槽１０に返送される以外の汚泥５１を沈殿槽７１から外部に排出することができる。
【００５３】
［シリカ含有水の処理方法］
次に、上記シリカ含有水の処理装置１を用いて実施される本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法について説明する。
【００５４】
まず、シリカを含有する原水９１が原水供給手段２０により反応槽１０内に供給される（原水供給ステップ）。具体的には、制御装置２４によりポンプ２３が作動すると共に、バルブ２２が開状態とされる。これにより、原水９１が原水ライン２１内を通り、原水入口１０Ｂから反応槽１０内に供給される。原水９１のシリカ濃度は、例えば１００ｍｇ／ｌである。
【００５５】
反応槽１０内には、シリカの析出反応を促進させる表面を有する粒子からなる析出助剤５０が多数含まれる。また析出助剤５０の添加量は、反応槽１０内における析出助剤５０の表面積が０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下（好ましくは２ｍ２／ｌ以上５００ｍ２／ｌ以下、より好ましくは２ｍ２／ｌ以上３００ｍ２／ｌ以下）となるように調整される。
【００５６】
次に、鉄成分を含有するシリカ除去剤（例えば、塩化鉄（ＩＩＩ））が除去剤供給手段３０により反応槽１０に供給される（除去剤供給ステップ）。具体的には、制御装置２４によりポンプ３３が作動すると共に、バルブ３２が開状態とされる。これにより、除去剤槽３４から除去剤供給ライン３１を介してシリカ除去剤が反応槽１０に供給される。この時、反応槽１０内の鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下（好ましくは１０ｍｇ／ｌ以上２００ｍｇ／ｌ以下、２０ｍｇ／ｌ以上１２０ｍｇ／ｌ以下）となるようにシリカ除去剤の添加量が調整される。
【００５７】
次に、ｐＨ調整手段４０によってＮａＯＨなどのｐＨ調整剤を反応槽１０に供給することにより、反応槽１０内のｐＨが調整される（ｐＨ調整ステップ）。具体的には、制御装置２４によりポンプ４３が作動すると共に、バルブ４２が開状態とされる。これにより、ｐＨ調整剤槽４４からｐＨ調整剤供給ライン４１を介してｐＨ調整剤が反応槽１０に供給される。これにより、反応槽１０内のｐＨが６以上１０以下の範囲に調整される。
【００５８】
上記ステップにより、図１に示すように反応槽１０内に原水９１が満たされると共に、シリカ除去のための処理条件（析出助剤の表面積０．５〜１０００ｍ２／ｌ、鉄濃度１０〜２５０ｍｇ／ｌ、ｐＨ６〜１０）が整えられる。そして、この処理条件下において、シリカ除去剤により原水９１に含まれるシリカが除去される（シリカ除去ステップ）。具体的には、シリカ除去剤に含まれる鉄成分がシリカの負電荷を電位中和し、フロックを形成して沈殿する（凝集沈殿）と共に、シリカ除去剤に含まれる鉄成分とシリカが反応することにより鉄とシリカの反応物を形成し、その後析出助剤５０の表面において鉄−シリカの反応物が生成することにより、原水中のシリカが除去される。
【００５９】
上述の通り、析出助剤５０が添加されずに鉄などの塩のみが添加される場合には、凝集沈殿によりフロック形成されるシリカが除去されるのみであるため、シリカ除去の効率が不十分である。これに対して、本実施形態では、反応槽１０内に析出助剤５０が添加され、且つその表面積が０．５〜１０００ｍ２／ｌの範囲に調整されることにより、凝集沈殿によりシリカが除去されるだけでなく、析出助剤５０の表面において鉄−シリカの反応物が生成することにより、準安定域にあるシリカまでも除去することができる。従って、シリカの除去効率が向上するため、汚泥の発生量を抑えるためにシリカ除去剤の添加量を減らした場合でも、高いシリカ除去率を維持することができる。
【００６０】
またシリカ除去ステップの間、析出助剤５０の表面積、鉄濃度及びｐＨは、それぞれ上記範囲内に維持される。具体的には、ｐＨ検出部（ｐＨセンサ）により反応槽１０内のｐＨが監視され、ｐＨが６〜１０の範囲に収まるように、ｐＨ調整手段４０により適量のｐＨ調整剤が所定のタイミングで反応槽１０に供給されてもよい。また濃度検出部（濃度センサ）により反応槽１０内の鉄濃度が監視され、鉄濃度が１０〜２５０ｍｇ／ｌの範囲に収まるように、除去剤供給手段３０により適量のシリカ除去剤が所定のタイミングで反応槽１０内に供給されてもよい。
【００６１】
次に、シリカが除去された処理水が反応槽１０から取り出され、取出手段６０を介して沈殿槽７１（固液分離手段７０）に送液される。そして、この沈殿槽７１において処理水を固液分離する（固液分離ステップ）。具体的には、処理水に含まれる汚泥５１を重力により沈殿槽７１の底部に沈殿させる。その後、汚泥５１が取り除かれた上澄み液（固液分離後の処理水）が取り出される。以上のようなステップが連続的に行われることにより、シリカ除去された処理水を得ることができる。
【００６２】
また固液分離ステップにおいて沈殿槽７１の底部に沈殿した汚泥５１は、返送手段８０を介して反応槽１０に返送される（返送ステップ）。この汚泥５１は、反応槽１０において析出助剤５０として利用することができる。析出助剤５０（汚泥５１）は、返送手段８０（返送ライン）を通じて、常時一定量返送される。この返送量は、反応槽１０内における析出助剤５０の表面積が０．５〜１０００ｍ２／ｌの範囲に収まるように決定される。また沈殿槽７１において分離された汚泥５１の一部は、汚泥引き抜き手段８１（汚泥引き抜きライン）により引き抜かれる。汚泥５１の返送比（汚泥返送比）は、反応槽１０へ返送される汚泥のＳＳ濃度「Ｒ（ｍｇ/ｌ）」と反応槽の１０のＳＳ濃度「Ａ（ｍｇ/ｌ）」とを用いて、以下の式によって定義される。汚泥返送比（％）＝[Ａ/(Ｒ−Ａ)×１００]である。
【００６３】
返送手段８０は、制御装置２４により制御されるバルブやポンプなどを備え、反応槽１０内の析出助剤５０の表面積が０．５〜１０００ｍ２／ｌの範囲に収まるように、汚泥５１の返送量を調整することが好ましい。以上のステップにより、本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法が完了する。
【００６４】
［作用効果］
次に、本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法及びその処理装置１の特徴、並びにこれらの作用効果について説明する。
【００６５】
本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法は、シリカを含有する原水９１を反応槽１０に供給する原水供給ステップと、鉄成分を含有するシリカ除去剤を反応槽１０に供給する除去剤供給ステップと、反応槽１０内のｐＨを調整するｐＨ調整ステップと、シリカ除去剤により原水９１に含まれるシリカを除去するシリカ除去ステップと、を備える。反応槽１０内には、反応槽１０内における表面積が０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下である析出助剤５０が含まれている。シリカ除去ステップでは、反応槽１０内のｐＨが６以上であり且つ反応槽１０内における鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下である処理条件下において、原水９１に含まれるシリカを除去する。
【００６６】
本実施形態に係るシリカ含有水の処理装置１は、反応槽１０と、シリカを含有する原水を反応槽１０に供給する原水供給手段２０と、鉄成分を含有するシリカ除去剤を反応槽１０に供給する除去剤供給手段３０と、ｐＨ調整剤を反応槽１０に供給するｐＨ調整手段４０と、反応槽１０内に含まれ、反応槽１０内における表面積が０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下である析出助剤５０と、を備える。ｐＨ調整手段４０は、反応槽１０内のｐＨが６以上となるようにｐＨ調整剤を反応槽１０に供給するよう構成されている。除去剤供給手段３０は、反応槽１０内における鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下となるようにシリカ除去剤を反応槽１０に供給するよう構成されている。
【００６７】
上記特徴によれば、反応槽１０内に析出助剤５０を添加すると共にその表面積を０．５ｍ２／ｌ以上１０００ｍ２／ｌ以下に調整することにより、析出助剤５０の表面において鉄とシリカの反応物の析出反応を促進することができる。これにより、通常の凝集沈殿法と異なり、フロック形成によって除去されるシリカだけでなく準安定域にあるシリカまでも除去することができるため、シリカの除去効率をより高めることができる。このため、コスト削減や汚泥発生量の抑制のために鉄濃度を１０ｍｇ／ｌ以上２５０ｍｇ／ｌ以下という比較的低い範囲に設定した場合でも、高いシリカ除去率を達成することができる。従って、本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法及びその処理装置１によれば、汚泥の発生量を抑制しつつ水中のシリカを効率的に除去することができる。
【００６８】
上記シリカ含有水の処理方法では、シリカ除去ステップにおいて反応槽１０内のｐＨが１０以下である。上記シリカ含有水の処理装置１において、ｐＨ調整手段４０は、反応槽１０内のｐＨが１０以下となるようにｐＨ調整剤を反応槽１０に供給するよう構成されている。これにより、反応槽１０から中性の処理水を取り出すことができるため、反応槽１０よりも下流側（後段）においてｐＨ調整を再度行う必要がなくなる。従って、アルカリ性の処理水を取り出す場合と異なり、再度のｐＨ調整に必要な酸剤のコストを削減することができる。
【００６９】
上記シリカ含有水の処理方法は、シリカが除去されて反応槽１０から取り出された処理水を固液分離する固液分離ステップを備える。上記シリカ含有水の処理装置１は、シリカが除去された処理水を反応槽１０から取り出す取出手段６０と、処理水を固液分離する固液分離手段７０と、を備える。これにより、シリカ除去反応において生じた汚泥５１を処理水から取り除くことができる。
【００７０】
上記シリカ含有水の処理方法において、析出助剤５０は、原水９１中において流動可能な状態である。固液分離ステップでは、処理水に含まれる汚泥５１を沈殿させることにより固液分離する。また上記シリカ含有水の処理方法は、固液分離ステップにおいて沈殿させた汚泥５１を反応槽１０に返送する返送ステップを備える。上記シリカ含有水の処理装置１において、析出助剤５０は、原水９１中において流動可能である。固液分離手段７０は、処理水に含まれる汚泥５１を沈殿させる沈殿槽７１により構成されている。上記処理装置１は、沈殿させた汚泥５１を沈殿槽７１から反応槽１０に送り返す返送手段８０を備える。これにより、沈殿槽７１の底部に沈殿させた汚泥５１を反応槽１０に返送し、これを析出助剤５０として利用することができる。このため、析出助剤５０を反応槽１０に新たに添加する必要が少なくなり、ランニングコストをより低減することができる。
【００７１】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図２を参照して説明する。実施形態２は、基本的に上記実施形態１と同様であり、且つ同様の作用効果が奏されるが、固液分離手段７０が膜濾過装置７３により構成されている点が異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００７２】
［シリカ含有水の処理装置］
図２に示すように、実施形態２に係る処理装置２では、膜濾過装置７３は反応槽１０の下流側に配置されており、反応槽１０から取り出された処理水が取出手段６０を介して膜濾過装置７３に供給される。膜濾過装置７３としては、例えば、中空糸限外濾過（ＵＦ）膜や中空糸精密濾過（ＭＦ）膜を有するケーシング収納方式の膜モジュールを用いることができる。また膜濾過装置７３には、返送手段８０と、汚泥引き抜き手段８１と、が接続されている。
【００７３】
［シリカ含有水の処理方法］
実施形態２では、固液分離ステップにおいて、反応槽１０から取り出された処理水を膜濾過装置７３に通水して膜濾過することにより固液分離が行われる。
【００７４】
実施形態２によれば、上記実施形態１のように沈殿槽７１を用いる場合に比べて、処理水の水質をより向上させることができる。具体的には、処理水のＳＤＩ（シルト濃度指数、ＡＳＴＭＤ４１８９−９５）を３以下にまで下げることができる。このため、処理水を逆浸透膜装置への供給水として直接用いることができる。
【００７５】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について、図３を参照して説明する。実施形態３は、基本的に上記実施形態２と同様であり、且つ同様の作用効果を奏するが、逆浸透膜装置７４が配置されている点が異なっている。以下、上記実施形態２と異なる点についてのみ説明する。
【００７６】
［シリカ含有水の処理装置］
図３に示すように、実施形態３に係る処理装置３では、逆浸透膜装置７４は、固液分離手段７０（膜濾過装置７３）の下流側に配置されており、固液分離手段７０を通過した後の処理水が供給される。逆浸透膜装置７４では、固液分離手段７０において固液分離された処理水を、逆浸透（ＲＯ）膜により濾過処理する。
【００７７】
［シリカ含有水の処理方法］
実施形態３では、固液分離ステップの後、固液分離された処理水をＲＯ膜により濾過する濾過ステップがさらに行われる。これにより、ＲＯ膜を通過した水がＲＯ処理水として逆浸透膜装置７４から取り出されると共に（符号７５）、イオンや塩類などの不純物を含む濃縮水が逆浸透膜装置７４から排水される（符号７６）。これにより、イオンや塩類が除去された純度が高い処理水を得ることができる。
【００７８】
ＲＯ膜では、濃縮水側のシリカ濃度がシリカの飽和溶解度を超えることにより、シリカスケールの析出が問題となる場合がある。よって、濃縮水側のシリカ濃度が高くなり過ぎるのを防ぐため、ＲＯ処理水の回収率を低く設定する場合がある。これに対して、本実施形態では、上述した通り析出助剤５０によって反応槽１０におけるシリカ除去効率を高めることができるため、シリカ濃度がより低減された処理水を逆浸透膜装置７４に供給することができる。従って、ＲＯ処理水の回収率の設定を上げた場合でも、ＲＯ膜におけるシリカスケールの析出を抑制することができる。
【００７９】
（その他実施形態）
次に、本発明のその他実施形態について説明する。
【００８０】
上記実施形態１では固液分離手段７０として沈殿槽７１を説明し、上記実施形態２，３では固液分離手段７０として膜濾過装置７３を説明したが、これに限定されない。固液分離手段７０としては、砂濾過、加圧浮上槽、遠心分離機、真空脱水機、加圧脱水機、多重円盤脱水機、ベルトプレス又はフィルタープレスなどを採用することも可能であり、目的に応じて適宜選択することができる。
【００８１】
上記実施形態３において、固液分離手段７０として沈殿槽７１が用いられてもよい。
【００８２】
上記実施形態１〜３では、析出助剤５０が原水９１中において自由に流動する流動床を採用する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、反応槽１０内にテーブルを配置し、このテーブル上に析出助剤５０を固定する固定床が採用されてもよい。この場合には、汚泥５１を沈殿槽７１から反応槽１０に返送するプロセスは採用されず、析出助剤５０の交換が定期的に行われる。
【００８３】
また流動床と固定床が併用されてもよく、少なくとも一部の析出助剤５０が流動床として用いられる場合に汚泥５１の返送プロセスを採用することができる。流動床のみが採用される場合には、上述した析出助剤５０の交換も不要になるため、プロセスの効率化の観点から好ましい。
【実施例】
【００８４】
（実施例１）
＜原水＞
シリカを含有する原水９１として、ＲＯ濃縮水（図３の符号７６）を純水により希釈し、シリカ（ＳｉＯ２）濃度を１００ｍｇ／ｌに調整したものを準備した。
【００８５】
＜析出助剤＞
１００ｍｇ／ｌ（ＳｉＯ２濃度）のメタケイ酸ナトリウムの水溶液に塩化鉄を添加し、鉄濃度が１００ｍｇ／ｌになるように調整した。そして、ｐＨを７に調整することにより汚泥を発生させ、この汚泥を析出助剤５０として用いた。
【００８６】
汚泥の平均粒子径は、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−７０００を用いた粒度分布測定を行い、個数換算で算出される粒度分布の最頻値により測定したところ、０．３μｍであった。汚泥のかさ密度は、汚泥を１０ｃｍ３の容器に充填し、その重量を測定することにより算出したところ、１．５ｇ／ｃｍ３であった。平均粒子径及びかさ密度より算出した汚泥の単位質量当たりの表面積は、９．１ｍ２／ｇであった。
【００８７】
反応槽１０の体積１Ｌ当たりに２０ｇの汚泥を添加し、反応槽１０内における汚泥の表面積が１８１ｍ２／ｌになるように調整した。
【００８８】
＜シリカ除去剤＞
シリカ除去剤としては、塩化鉄（ＩＩＩ）を使用し、反応槽１０内の鉄濃度が１０３ｍｇ／ｌになるように添加量を調整した。
【００８９】
＜ｐＨ調整剤＞
ｐＨ調整剤としては、ＮａＯＨを使用し、反応槽１０内のｐＨが７．０になるように添加量を調整した。
【００９０】
＜シリカ除去処理の手順＞
シリカを含有する原水９１を原水ライン２１により反応槽１０に供給しつつ、反応槽１０においてシリカ除去処理が行われた処理水を反応槽１０から連続的に取り出した。反応槽１０内には、予め析出助剤５０を添加した。この連続処理中において、塩化鉄（ＩＩＩ）を除去剤供給ライン３１により反応槽１０内に添加すると共に、ＮａＯＨをｐＨ調整剤供給ライン４１により反応槽１０に供給することによりｐＨを７．０に調整した。
【００９１】
反応槽１０における原水９１の滞留時間は約６０分間とした。反応槽１０から連続的に取り出された処理水を沈殿槽７１において固液分離し、上澄み液を得た。
【００９２】
＜評価＞
固液分離後の処理水（上澄み液）のシリカ濃度を測定し、この測定値と処理前のシリカ濃度に基づいてシリカ除去率（％）を算出した。
【００９３】
シリカ除去処理中に発生した汚泥の発生量（ｍｇ／ｌ）を測定した。
【００９４】
固液分離後の処理水を、汚泥（析出助剤５０）の表面積が１８１ｍ２／ｌに調整された反応槽１０内に再び供給した。そして、反応槽１０内で６時間滞留させることにより、シリカの核成長反応を促進させた。その後、６時間滞留後のシリカ濃度を測定し、同様にシリカ除去率（％）を算出した（下記表１における「処理水のシリカ濃度（ｍｇ／ｌ）」、「シリカ除去率（％）」に相当）。
【００９５】
この処理水を４８時間滞留させた後におけるシリカ濃度及びシリカ除去率を、下記表１において「４８時間後のシリカ濃度（ｍｇ／ｌ）、「４８時間後のシリカ除去率（％）」と表記した。そして、４８時間の滞留後にシリカ除去率の増加が認められなかった場合には、６時間の処理により既に準安定域までシリカが除去されていると判断し、下記の表１のシリカ除去域の項目において「準安定域」とした。一方、４８時間の滞留後に６時間の滞留後と比べてシリカ除去率の増加が認められた場合には、６時間の処理において不安定域までしかシリカが除去されていないと判断し、「不安定域」とした。
【００９６】
（実施例２〜４）
塩化鉄（ＩＩＩ）の添加量を下記の表１の通り変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【００９７】
（実施例５，６）
反応槽１０内のｐＨを下記の表１の通り変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【００９８】
（実施例７，８）
反応槽１０内の析出助剤５０の表面積を下記の表１の通り変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【００９９】
（実施例９）
シリカ除去剤を塩化鉄（ＩＩ）４水和物に変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【０１００】
（実施例１０）
シリカ除去剤を硫酸鉄（ＩＩ）７水和物に変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【０１０１】
（実施例１１）
析出助剤５０を濾過砂に変更し、反応槽１０内における析出助剤５０の表面積を変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【０１０２】
（実施例１２）
析出助剤５０をベントナイトに変更し、反応槽１０内における析出助剤５０の表面積を変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【０１０３】
（実施例１３）
反応槽１０内のｐＨを下記の表１の通り変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【０１０４】
（比較例１）
析出助剤を添加しなかった点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。つまり、析出助剤を添加しない条件で６時間の滞留処理を行った後、４８時間放置した。
【０１０５】
（比較例２，３）
塩化鉄（ＩＩＩ）の添加量を下記の表１の通り変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【０１０６】
（比較例４）
反応槽１０内のｐＨを下記の表１の通り変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【０１０７】
（比較例５）
反応槽１０内の析出助剤５０の表面積（ｍ２／ｌ）を下記の表１の通り変更した点以外は、実施例１と同じ条件でシリカ除去処理を行った。
【０１０８】
下記の表１は、実施例１〜１３及び比較例１〜５のそれぞれにおけるシリカ除去処理の条件及び実験結果を示している。図４は、実施例１〜４及び比較例２，３の実験結果に基づいた、鉄濃度（ｍｇ／ｌ，横軸）とシリカ除去率（％，縦軸）との関係を示している。図５は、実施例１，５，６，１３及び比較例４の実験結果に基づいた、反応槽１０内のｐＨ（横軸）とシリカ除去率（％，縦軸）との関係を示している。
【０１０９】
【表１】
2018126722.tif 000003
【０１１０】
（考察）
実施例１では、処理水のシリカ濃度が３８ｍｇ／ｌであり、シリカ除去率が６２％となった。このシリカ除去率は、４８時間後にも変わらなかった。よって、シリカの核成長現象によるシリカ除去率の増加が認められず、初めの処理において準安定域までシリカが除去されていることが確認された。
【０１１１】
一方、比較例１では、処理水のシリカ濃度が４８ｍｇ／ｌであり、シリカ除去率が５２％であった。またシリカ除去率は、４８時間後に６２％となり、１０％の増加が認められた。これは、６時間の滞留では不安定域のシリカまでしか除去されなかったのに対して、４８時間まで延長することで、核成長反応が長時間に亘って進行することにより、４８時間の時点で準安定域にあるシリカまで除去されたためであると考えられる。これらの結果より、シリカ除去剤の添加量が同じ場合でも析出助剤５０をさらに添加することにより、短い処理時間で高いシリカ除去率を達成可能であることが分かった。
【０１１２】
図４に示すように、鉄濃度が１０ｍｇ／ｌ未満の場合（比較例３）には、シリカの除去が不可能であった。一方、鉄濃度の増加に伴ってシリカ除去率及び汚泥の発生量が増加した。しかし、鉄濃度が２５０ｍｇ／ｌを超える範囲においては、汚泥の発生量がほぼ同じ割合で増加するのに対して、シリカ除去率の増加が飽和する傾向が見られた。従って、鉄濃度を１０〜２５０ｍｇ／ｌの範囲にすることにより汚泥の発生量を抑制すると共に、高いシリカ除去率（６２％）を達成可能であることが分かった。
【０１１３】
図５に示すように、ｐＨが６未満の場合（比較例４）にはシリカ除去が不可能であり、一方でアルカリ性側にシフトするに従ってシリカの除去率が向上した。しかし、ｐＨが１０を超えてもシリカ除去率は殆ど増加せず、一方でこの場合には処理水の中和処理が必要となる。このため、シリカ除去が可能であると共に後の中和処理を省略できるという観点から、ｐＨの範囲は６〜１０が好ましいことが分かった。
【０１１４】
比較例５のように、反応槽１０内の析出助剤５０の表面積が０．５〜１０００ｍ２／ｌの範囲外である場合（０．３ｍ２／ｌ）には、６時間の滞留時間において５７％のシリカ除去率しか得られなかった。従って、析出助剤５０を反応槽１０内に配置するだけでなく、析出助剤５０の表面積を０．５〜１０００ｍ２／ｌの範囲に調整することが、シリカ除去効率の向上において重要であることが分かった。
【０１１５】
実施例９では、６０％のシリカ除去率が得られたことから、塩化鉄（ＩＩ）４水和物もシリカ除去剤として採用可能であることが分かった。
【０１１６】
実施例１０では、５８％のシリカ除去率が得られたことから、硫酸鉄（ＩＩ）７水和物もシリカ除去剤として採用可能であることが分かった。
【０１１７】
実施例１１では、６３％のシリカ除去率が得られたことから、濾過砂も析出助剤５０として採用可能であることが分かった。
【０１１８】
実施例１２では、６２％のシリカ除去率が得られたことから、ベントナイトも析出助剤５０として採用可能であることが分かった。
【０１１９】
今回開示された実施形態及び実施例は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２０】
１，２，３  シリカ含有水の処理装置
１０  反応槽
２０  原水供給手段
３０  除去剤供給手段
４０  ｐＨ調整手段
５０  析出助剤
５１  汚泥
７０  固液分離手段
７１  沈殿槽
７３  膜濾過装置
７４  逆浸透膜装置
８０  返送手段
９１  原水
【図１】
2018126722.tif 000004
【図２】
2018126722.tif 000005
【図３】
2018126722.tif 000006
【図４】
2018126722.tif 000007
【図５】
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