特許 6912192 シリカ含有水の処理装置および処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6912192

(24)【登録日】2021年7月12日

(45)【発行日】2021年8月4日

(54)【発明の名称】シリカ含有水の処理装置および処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/60 20060101AFI20210727BHJP

   C02F 1/56 20060101ALI20210727BHJP

   C02F 1/52 20060101ALI20210727BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/60

   C02F1/56 K

   C02F1/52 K

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-239528(P2016-239528)

(22)【出願日】2016年12月9日

(65)【公開番号】特開2018-94482(P2018-94482A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2019年9月26日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福水 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】中野 徹

【審査官】 片山 真紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−３６７７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０９０８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０３３５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２５４６５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／５２−６４

Ｂ０１Ｄ ２１／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マグネシウム塩と酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ４〜７で反応させてマグネシウム含有液と前記シリカ含有水とを混合した混合液を調製するためのマグネシウム溶解槽と、
前記混合液を、ｐＨ１０〜１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽と、
を備えることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載のシリカ含有水の処理装置であって、
前記マグネシウム反応槽の後段に、前記マグネシウム反応槽での反応により得られた不溶化物を分離、除去する除去手段を備えることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。

【請求項3】

請求項２に記載のシリカ含有水の処理装置であって、
前記除去手段として、
凝集剤を用いて前記不溶化物を凝集させる凝集手段と、
前記凝集手段の後段に、前記凝集させた凝集物を固液分離する固液分離手段と、
を備えることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。

【請求項4】

請求項３に記載のシリカ含有水の処理装置であって、
前記凝集剤が、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つであることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。

【請求項5】

マグネシウム塩と酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ４〜７で反応させてマグネシウム含有液と前記シリカ含有水とを混合した混合液を調製するマグネシウム溶解工程と、
前記混合液を、ｐＨ１０〜１２の範囲で反応させるマグネシウム反応工程と、
を含むことを特徴とするシリカ含有水の処理方法。

【請求項6】

請求項５に記載のシリカ含有水の処理方法であって、
前記マグネシウム反応工程の後段に、前記マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物を分離、除去する除去工程を含むことを特徴とするシリカ含有水の処理方法。

【請求項7】

請求項６に記載のシリカ含有水の処理方法であって、
前記除去工程として、
凝集剤を用いて前記不溶化物を凝集させる凝集工程と、
前記凝集工程の後段に、前記凝集させた凝集物を固液分離する固液分離工程と、
を含むことを特徴とするシリカ含有水の処理方法。

【請求項8】

請求項７に記載のシリカ含有水の処理方法であって、
前記凝集剤が、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つであることを特徴とする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、シリカ含有水中に含まれるシリカを処理するための、シリカ含有水の処理装置および処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリカが含まれるシリカ含有水を回収再利用しようとする場合、配管や後段の逆浸透膜（ＲＯ）装置等におけるスケール発生が問題となるため、シリカ含有水の回収率の向上や安定運転が困難になる場合がある。そこで、シリカ含有水中のシリカの量を低減することが求められている。

【0003】

シリカ含有水中のシリカの量を低減する方法として、マグネシウム塩を使用する方法が検討されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、シリカ含有水にマグネシウム塩を添加して、生成したＭｇ（ＯＨ）_２にシリカを吸着させた後、鉄塩を添加してシリカを凝集させ、固液分離してシリカの量を低減する方法において、シリカ含有水を５０℃以上に加温することで高いシリカ除去率が達成されることが記載されている。しかし、特許文献１の方法では、加温のための熱源が必要なため、処理コストが高くなることが課題である。

【0005】

非特許文献１には、シリカ含有水に、ＭｇＯ等を含むマグネシウムスラリに硫酸を加えたものを添加し、固形分を分離することでシリカの量を低減する方法が記載され、マグネシウムスラリに硫酸を加えない場合に比べてシリカの除去率が向上したことが記載されている。しかし、非特許文献１の方法では、処理水に２０ｍｇ／Ｌ程度のシリカが残留しており、シリカスケールのリスクを考慮すると後段に逆浸透膜装置を設ける場合、逆浸透膜装置の回収率を高くすることは困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４−１６８７４２号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】Isabel Latour, Ruben Miranda, Angeles Blanco,「Silica removal with sparingly soluble magnesium compounds. Part I」, Separation and Purification Technology, 138(2014), pp.210-218

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、効率よくシリカ含有水を処理することができるシリカ含有水の処理装置および処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、マグネシウム塩と酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ４〜７で反応させてマグネシウム含有液と前記シリカ含有水とを混合した混合液を調製するためのマグネシウム溶解槽と、前記混合液を、ｐＨ１０〜１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽と、を備える、シリカ含有水の処理装置である。

【0012】

前記シリカ含有水の処理装置において、前記マグネシウム反応槽の後段に、前記マグネシウム反応槽での反応により得られた不溶化物を分離、除去する除去手段を備えることが好ましい。

【0013】

前記シリカ含有水の処理装置において、前記除去手段として、凝集剤を用いて前記不溶化物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段の後段に、前記凝集させた凝集物を固液分離する固液分離手段と、を備えることが好ましい。

【0014】

前記シリカ含有水の処理装置において、前記凝集剤が、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つであることが好ましい。

【0015】

また、本発明は、マグネシウム塩と酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ４〜７で反応させてマグネシウム含有液と前記シリカ含有水とを混合した混合液を調製するマグネシウム溶解工程と、前記混合液を、ｐＨ１０〜１２の範囲で反応させるマグネシウム反応工程と、を含む、シリカ含有水の処理方法である。

【0018】

前記シリカ含有水の処理方法において、前記マグネシウム反応工程の後段に、前記マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物を分離、除去する除去工程を含むことが好ましい。

【0019】

前記シリカ含有水の処理方法において、前記除去工程として、凝集剤を用いて前記不溶化物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程の後段に、前記凝集させた凝集物を固液分離する固液分離工程と、を含むことが好ましい。

【0020】

前記シリカ含有水の処理方法において、前記凝集剤が、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つであることが好ましい。

【発明の効果】

【0021】

本発明により、効率よくシリカ含有水を処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【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一例を示す概略構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係るシリカ含有水の処理装置の他の例を示す概略構成図である。

【図3】本発明の実施形態に係るシリカ含有水の処理装置の他の例を示す概略構成図である。

【図4】実施例における、Ｍｇ溶解槽のｐＨに対する凝集沈殿処理水のシリカ濃度（ｍｇ／Ｌ）およびシリカ除去率（％）を示すグラフである。

【図5】実施例および比較例における、Ｍｇ塩の添加量（ｍｇ／Ｌ）に対するシリカ除去率（％）を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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。

【0024】

本発明の実施の形態に係るシリカ含有水の処理方法およびシリカ含有水の処理装置では、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製し（マグネシウム溶解工程）、シリカ含有水と得られたマグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０〜１２の範囲で反応させる（マグネシウム反応工程）。マグネシウム反応工程の後、必要に応じて、マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物を分離、除去する（除去工程）。

【0025】

マグネシウム含有液を調製するためのマグネシウム溶解槽と、シリカ含有水と得られたマグネシウム含有液とを混合した混合液を反応させるためのマグネシウム反応槽とを備える処理装置の例を以下に示すが、以下の構成に限定されるものではない。本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法を適応した処理装置の例として、マグネシウム溶解槽を、シリカ含有水からマグネシウム反応槽を経て処理水を得る流れと切り離した装置例１（図１）と、シリカ含有水から、直列に配置したマグネシウム溶解槽とマグネシウム反応槽とを経て処理水を得る装置例２（図２）とを以下に挙げ、その構成について説明する。

【0026】

［装置例１］
図１に示すシリカ含有水の処理装置１は、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するためのマグネシウム溶解槽１０と、シリカ含有水とマグネシウム含有液とを混合して、得られた混合液をｐＨ１０〜１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽１２とを備える。シリカ含有水の処理装置１は、マグネシウム溶解槽１０を、シリカ含有水からマグネシウム反応槽１２を経て処理水を得る流れと切り離した装置例である。

【0027】

マグネシウム反応槽１２のシリカ含有水入口には、シリカ含有水配管１８が接続され、処理水出口には、処理水配管２０が接続されている。マグネシウム溶解槽１０の出口と、マグネシウム反応槽１２のマグネシウム含有液入口とは、マグネシウム含有液配管２６により接続されている。マグネシウム溶解槽１０およびマグネシウム反応槽１２には、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置１４，１６がそれぞれ設置されている。マグネシウム溶解槽１０には、酸添加配管２２およびマグネシウム塩添加配管２４が接続されている。マグネシウム反応槽１２には、ｐＨ調整剤添加配管２８が接続されている。

【0028】

本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法およびシリカ含有水の処理装置１の動作について説明する。

【0029】

マグネシウム溶解槽１０に、酸添加配管２２を通して酸が添加され、マグネシウム塩添加配管２４を通して例えばマグネシウム塩の水スラリーが添加され、撹拌装置１４により撹拌されてマグネシウム塩と酸とが混合され、ｐＨ７以下で反応されてマグネシウム含有液が調製される（マグネシウム溶解工程）。固体のマグネシウム塩がそのままマグネシウム溶解槽１０に添加されて酸と混合されてもよい。

【0030】

一方、シリカを含有するシリカ含有水は、シリカ含有水配管１８を通して、マグネシウム反応槽１２に供給される。マグネシウム反応槽１２において、マグネシウム溶解工程で得られたマグネシウム塩と酸とを含むマグネシウム含有液が、マグネシウム含有液配管２６を通してシリカ含有水に添加され、撹拌装置１６により撹拌されて混合される。また、マグネシウム反応槽１２において、ｐＨ調整剤が、ｐＨ調整剤添加配管２８を通してマグネシウム含有液に添加され、ｐＨ１０から１２の範囲で反応されて、シリカが不溶化される（マグネシウム反応工程）。反応液は、処理水として処理水配管２０を通して排出される。または、反応液は、マグネシウム反応工程の後、必要に応じて、図示しない除去手段によって、マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物が分離、除去されてもよい（除去工程）。

【0031】

シリカ含有水の処理装置１では、マグネシウム溶解槽１０、撹拌装置１４等が、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するマグネシウム溶解手段として機能し、マグネシウム反応槽１２、撹拌装置１６等が、シリカ含有水とマグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０〜１２の範囲で反応させるマグネシウム反応手段として機能する。

【0032】

本発明者らは、酸とマグネシウム塩とをｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製し、得られたマグネシウム含有液とシリカ含有水とを混合した混合液を、ｐＨ１０〜ら１２で反応させることで、効率よくシリカ含有水を処理することができることを見出した。さらにマグネシウム反応槽１２の後段で、不溶化されたシリカを分離、除去する（除去工程）ことにより、シリカ除去率が大きく向上することを見出した。

【0033】

これにより、シリカ含有水の処理装置１の後段で逆浸透膜装置等を用いて処理水を回収再利用しようとした場合、シリカが高度に除去された処理水が得られるため、シリカスケールの生成を抑制し、回収率を向上させることが可能となる。

【0034】

［装置例２］
図２に示すシリカ含有水の処理装置３は、マグネシウム塩と酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液とシリカ含有水とを混合した混合液を調製するためのマグネシウム溶解槽３０と、混合液をｐＨ１０〜１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽３２とを備える。シリカ含有水の処理装置３は、シリカ含有水から、直列に配置したマグネシウム溶解槽３０とマグネシウム反応槽３２とを経て処理水を得る装置例である。

【0035】

マグネシウム溶解槽３０のシリカ含有水入口には、シリカ含有水配管３８が接続されている。マグネシウム溶解槽３０の出口とマグネシウム反応槽３２の入口とは、マグネシウム含有液配管４０により接続されている。マグネシウム反応槽３２の出口には、処理水配管４２が接続されている。マグネシウム溶解槽３０およびマグネシウム反応槽３２には、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置３４，３６がそれぞれ設置されている。マグネシウム溶解槽３０には、酸添加配管４４およびマグネシウム塩添加配管４６が接続されている。マグネシウム反応槽３２には、ｐＨ調整剤添加配管４８が接続されている。

【0036】

本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法およびシリカ含有水の処理装置３の動作について説明する。

【0037】

シリカを含有するシリカ含有水は、シリカ含有水配管３８を通して、マグネシウム溶解槽３０に供給される。マグネシウム溶解槽３０において、シリカ含有水に酸添加配管４４を通して酸が添加され、マグネシウム塩添加配管４６を通して例えばマグネシウム塩の水スラリーが添加される。撹拌装置３４により撹拌されてマグネシウム塩と酸とシリカ含有水とが混合され、ｐＨ７以下で反応されてマグネシウム含有液とシリカ含有水とが混合された混合液が調製される（マグネシウム溶解工程）。固体のマグネシウム塩がそのままマグネシウム溶解槽１０に添加されて酸と混合されてもよい。

【0038】

マグネシウム溶解工程で得られたマグネシウム塩と酸とを含むマグネシウム含有液とシリカ含有水とが混合された混合液は、マグネシウム含有液配管４０を通してマグネシウム反応槽３２に供給され、撹拌装置３６により撹拌される。また、マグネシウム反応槽３２において、ｐＨ調整剤が、ｐＨ調整剤添加配管４８を通して混合液に添加され、ｐＨ１０から１２の範囲で反応されて、シリカが不溶化される（マグネシウム反応工程）。反応液は、処理水として処理水配管４２を通して排出される。または、反応液は、マグネシウム反応工程の後、必要に応じて、図示しない除去手段によって、マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物が分離、除去されてもよい（除去工程）。

【0039】

シリカ含有水の処理装置３では、マグネシウム溶解槽３０、撹拌装置３４等が、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するマグネシウム溶解手段として機能し、マグネシウム反応槽３２、撹拌装置３６等が、シリカ含有水とマグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０〜１２の範囲で反応させるマグネシウム反応手段として機能する。

【0040】

図１に示すシリカ含有水の処理装置１を用いた場合、マグネシウム塩と酸とをマグネシウム溶解槽１０で直接混合するため、マグネシウム塩の溶解時間を短くすることができ、マグネシウム溶解槽の容積を小さくすることが可能となる。また、マグネシウム溶解工程をバッチ処理とすることができる。さらに、処理対象のシリカ含有水中のシリカ濃度が変動した場合でも処理への影響を低減することができる。

【0041】

図２に示すシリカ含有水の処理装置３は、シリカ含有水が酸性の場合、有効な装置である。また、シリカ含有水中のシリカと溶解したマグネシウムが共存した状態でマグネシウム反応槽３２へ流入するため、シリカとマグネシウムの反応性が高く、処理装置１よりも高いシリカ除去率を得ることができる。

【0042】

処理対象となるシリカ含有水中のシリカの濃度は、例えば、１０ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌの範囲である。

【0043】

処理対象となるシリカ含有水としては、シリカを含有する水であればよく、特に制限はないが、例えば、半導体製造工場から発生するシリカ含有水、発電所から発生するシリカ含有水等が挙げられる。

【0044】

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（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）等のマグネシウム塩またはその水和物であればよく、特に制限はないが、薬品コスト等の観点から、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）が好ましい。マグネシウム塩としては、ＣａＭｇ（ＣＯ_３）_２の化学式で代表されるドロマイト等のマグネシウム含有鉱物を用いてもよい。また、マグネシウム塩は、取り扱い性等の点から、水等の溶媒のスラリーとして用いることが好ましい。

【0045】

酸としては、特に制限はないが、塩酸、硫酸等の無機酸を用いればよい。酸としてシュウ酸やクエン酸等の有機酸を添加してもよいが、原水によってはマグネシウムとキレート反応を起こすために、シリカの除去率を下げてしまう可能があるので注意が必要である。

【0046】

マグネシウム塩の添加量は、シリカ含有水中のシリカの重量濃度に対して、マグネシウム濃度として０．１〜１０倍量の範囲であることが好ましく、０．５〜５倍量の範囲であることがより好ましい。マグネシウム塩の添加量がシリカ含有水中のシリカの重量濃度に対して０．１倍量未満であると、シリカの不溶化反応が不十分となる場合があり、１０倍量を超えると、汚泥発生量が過剰になってしまう場合がある。

【0047】

マグネシウム溶解工程におけるｐＨは７以下であればよいが、４〜７の範囲であることが好ましく、４〜６の範囲であることがより好ましい。マグネシウム溶解工程におけるｐＨが７を超えると、マグネシウム塩の溶解が不十分となり、４未満であると、シリカ除去率はほとんど上昇しないため、酸注入コストが無駄になる場合がある。ただし、ｐＨを下げると、マグネシウム溶解工程の反応時間をより短くすることが可能である。

【0048】

マグネシウム溶解工程における温度は、マグネシウムが溶解することができればよく、特に制限はないが、例えば、１℃〜５０℃未満の範囲であり、１０℃〜５０℃未満の範囲であることがより好ましい。マグネシウム溶解工程における温度が１℃未満であると、マグネシウム塩の溶解が不十分となる場合があり、５０℃以上であると、処理コストが高くなる場合がある。

【0049】

マグネシウム溶解工程における反応時間は、マグネシウムが溶解することができればよく、特に制限はないが、例えば、１分〜６０分の範囲であり、５分〜３０分の範囲であることがより好ましい。マグネシウム溶解工程における反応時間が１分未満であると、マグネシウム塩の溶解が不十分となる場合があり、６０分を超えると、反応槽が過大になる場合がある。上記のとおり、マグネシウム溶解工程のｐＨを下げることで、反応時間を短くすることができる。

【0050】

ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等のアルカリを用いればよく、必要に応じて塩酸、硫酸等の無機酸を用いてもよい。

【0051】

マグネシウム反応工程におけるｐＨはｐＨ１０〜１２の範囲であればよいが、１０．５〜１１．５の範囲であることが好ましく、１１〜１１．５の範囲であることがより好ましい。マグネシウム反応工程におけるｐＨが１０未満、または１２を超えると、シリカ除去率が低くなる。

【0052】

マグネシウム反応工程における温度は、シリカの不溶化反応が進行する温度であればよく、特に制限はないが、例えば、１℃〜５０℃未満の範囲であり、１０℃〜５０℃未満の範囲であることがより好ましい。マグネシウム反応工程における温度が１℃未満であると、シリカの不溶化反応が不十分となる場合があり、５０℃以上であると、処理コストが高くなる場合がある。

【0053】

マグネシウム反応工程における反応時間は、シリカの不溶化反応が進行することができればよく、特に制限はないが、例えば、１分〜６０分の範囲であり、５分〜３０分の範囲であることがより好ましい。マグネシウム反応工程における反応時間が１分未満であると、シリカの不溶化反応が不十分となる場合があり、６０分を超えると、反応槽が過大になる場合がある。

【0054】

シリカの分離除去は、例えば、凝集沈殿法、加圧浮上法、砂ろ過法、膜ろ過法（例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）等を用いる膜ろ過）等によるシリカ低減方法を用いればよく、汚泥発生量等の点から凝集沈殿法が好ましい。

【0055】

シリカ含有水の処理装置１，３の後段において、不溶化されたシリカを分離、除去した後、さらに逆浸透膜（ＲＯ膜）処理、脱炭酸処理、イオン交換処理、蒸留処理等を行ってもよい。シリカ含有水の処理装置１，３の後段において不溶化されたシリカを分離、除去して得られる処理水は、高いシリカ除去率でシリカが除去されているので、後段においてこれらの処理を行っても、スケール発生のリスクが低減される。

【0056】

［装置例３］
マグネシウム反応槽の後段で凝集沈殿法により不溶化されたシリカの分離除去を行う場合のシリカ含有水の処理装置の一例の概略構成を図３に示す。

【0057】

図３に示すシリカ含有水の処理装置５は、図２の構成のシリカ含有水の処理装置３のマグネシウム反応槽３２の後段において凝集沈殿処理を行う場合の構成の一例である。図３のシリカ含有水の処理装置５は、マグネシウム塩と酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液とシリカ含有水とを混合した混合液を調製するためのマグネシウム溶解槽３０と、混合液をｐＨ１０〜１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽３２と、除去手段として、凝集槽５０と、フロック形成槽５２と、沈殿槽５４とを備える。

【0058】

マグネシウム溶解槽３０のシリカ含有水入口には、シリカ含有水配管３８が接続されている。マグネシウム溶解槽３０の出口とマグネシウム反応槽３２の入口とは、マグネシウム含有液配管４０により接続されている。マグネシウム反応槽３２の出口と凝集槽５０の入口とは、反応液配管６０により接続されている。凝集槽５０の出口とフロック形成槽５２の入口とは、凝集液配管６２により接続されている。フロック形成槽５２の出口と沈殿槽５４の入口とは、フロック形成液配管６４により接続されている。沈殿槽５４の処理水出口には、処理水配管６６が接続されている。沈殿槽５４の汚泥出口には、汚泥配管６８が接続されている。マグネシウム溶解槽３０、マグネシウム反応槽３２、凝集槽５０、フロック形成槽５２には、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置３４，３６，５６，５８がそれぞれ設置されている。マグネシウム溶解槽３０には、酸添加配管４４およびマグネシウム塩添加配管４６が接続されている。マグネシウム反応槽３２には、ｐＨ調整剤添加配管４８が接続されている。凝集槽５０には、無機凝集剤添加配管７０が接続されている。フロック形成槽５２には、高分子凝集剤添加配管７２が接続されている。

【0059】

シリカを含有するシリカ含有水は、シリカ含有水配管３８を通して、マグネシウム溶解槽３０に供給される。マグネシウム溶解槽３０において、シリカ含有水に酸添加配管４４を通して酸が添加され、マグネシウム塩添加配管４６を通して例えばマグネシウム塩の水スラリーが添加される。撹拌装置３４により撹拌されてマグネシウム塩と酸とシリカ含有水とが混合され、ｐＨ７以下で反応されてマグネシウム含有液とシリカ含有水とが混合された混合液が調製される（マグネシウム溶解工程）。固体のマグネシウム塩がそのままマグネシウム溶解槽１０に添加されて酸と混合されてもよい。

【0060】

マグネシウム溶解工程で得られたマグネシウム塩と酸とを含むマグネシウム含有液とシリカ含有水とが混合された混合液は、マグネシウム含有液配管４０を通してマグネシウム反応槽３２に供給され、撹拌装置３６により撹拌される。また、マグネシウム反応槽３２において、ｐＨ調整剤が、ｐＨ調整剤添加配管４８を通して混合液に添加され、ｐＨ１０から１２の範囲で反応されて、シリカが不溶化される（マグネシウム反応工程）。反応液は、反応液配管６０を通して凝集槽５０へ供給される。

【0061】

凝集槽５０において、無機凝集剤が、無機凝集剤添加配管７０を通して反応液に添加され、不溶化物が凝集される（凝集工程）。凝集液は、凝集液配管６２を通してフロック形成槽５２へ供給される。

【0062】

フロック形成槽５２において、高分子凝集剤が、高分子凝集剤添加配管７２を通して凝集液に添加され、フロックが形成される（フロック形成工程）。フロック形成液は、フロック形成液配管６４を通して沈殿槽５４へ供給される。

【0063】

沈殿槽５４において、フロック形成された凝集物が固液分離される（固液分離工程）。処理水は、処理水配管６６を通して排出される。一方、汚泥は、汚泥配管６８を通して排出される。

【0064】

シリカ含有水の処理装置５の後段において、さらに逆浸透膜（ＲＯ膜）処理、脱炭酸処理、イオン交換処理、蒸留処理等を行ってもよい。シリカ含有水の処理装置５で得られる処理水は、高いシリカ除去率でシリカが除去されているので、後段においてこれらの処理を行っても、スケール発生のリスクが低減される。

【0065】

凝集工程で用いられる無機凝集剤としては、塩化鉄等の鉄系無機凝集剤、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミニウム系無機凝集剤等が挙げられ、薬品コストおよび凝集ｐＨ範囲等の点から、鉄系無機凝集剤が好ましい。

【0066】

無機凝集剤の添加量は、添加したマグネシウム塩の量に対して重量比で０．１〜１０倍量の範囲であることが好ましく、１〜５倍量の範囲であることがより好ましい。無機凝集剤の添加量が添加したマグネシウム塩の量に対して重量比で０．１倍量未満であると、凝集が不十分となる場合があり、１０倍量を超えると、汚泥発生量が過剰になる場合がある。

【0067】

凝集工程におけるｐＨは、例えば、３〜１１の範囲である。凝集工程におけるｐＨが３未満、または１１を超えると、凝集不良を生じる場合がある。さらに、凝集工程におけるｐＨが９未満となると、フロックからシリカが溶け出してしまうことがあることから、ｐＨ９〜１１の範囲で凝集工程を行うことが望ましい。

【0068】

凝集工程における温度は、例えば、１℃〜８０℃の範囲である。凝集工程における温度が１℃未満、または８０℃を超えると、凝集不良を生じる場合がある。

【0069】

フロック形成工程で用いられる高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸エステル系等のカチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤等が挙げられ、凝集性等の点から、カチオン系高分子凝集剤が好ましい。

【0070】

市販の高分子凝集剤としては、オルフロックＯＸ−３０４（オルガノ株式会社製）等のカチオン系高分子凝集剤が挙げられる。

【0071】

高分子凝集剤の添加量は、原水の水量に対して０．１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましく、１〜５ｍｇ／Ｌの範囲であることがより好ましい。高分子凝集剤の添加量が原水の水量に対して０．１ｍｇ／Ｌ未満であると、フロック形成が向上しない場合があり、１０ｍｇ／Ｌを超えると、処理水中に溶存の高分子凝集剤が残留してしまう場合がある。

【0072】

フロック形成工程におけるｐＨは、例えば、３〜１１の範囲である。フロック形成工程におけるｐＨが３未満、または１１を超えると、凝集不良を生じる場合がある。さらに、フロック工程におけるｐＨが９未満となると、フロックからシリカが溶け出してしまうことがあることから、ｐＨ９〜１１の範囲でフロック形成工程を行うことが望ましい。

【0073】

フロック形成工程における温度は、例えば、１℃〜８０℃の範囲である。フロック形成工程における温度が１℃未満、または８０℃を超えると、凝集不良を生じる場合がある。

【0074】

上記凝集処理では、凝集工程およびフロック形成工程として、無機凝集剤および高分子凝集剤を用いているが、無機凝集剤、高分子凝集剤等のうちの少なくとも１つを用いればよく、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つを用いることが好ましい。マグネシウム塩と反応し不溶化されたシリカを凝集させる際、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つを用いることで、凝集性および固液分離性が向上する。

【0075】

固液分離としては、沈降分離の他に、加圧浮上処理、膜ろ過処理等が挙げられ、分離性等の点から、沈降分離が好ましい。

【実施例】

【0076】

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。

【0077】

＜実施例１および比較例１＞
図３に示す処理装置５を用い、シリカ含有水に対し、マグネシウム溶解槽におけるｐＨを４，５，６，７（以上、実施例１）、８，９，１０（以上、比較例１）と変化させて、連続通水実験を行い、シリカの除去効果を確認した。実験条件を表１に示す。

【0078】

【表1】

【0079】

実験結果を図４に示す。なお、シリカ濃度は分光光度計（株式会社日立ハイテクサイエンス製、Ｕ−３９００）を用いて、モリブデン黄吸光光度法で測定した。

【0080】

図４に示すように、マグネシウム溶解槽におけるｐＨを７以下とすることで、凝集沈殿処理水のシリカ濃度を大きく低減できることを確認した。

【0081】

＜比較例２＞
非特許文献１の記載の条件（マグネシウム塩：Ｍｇ（ＯＨ）_２＋硫酸、溶解ｐＨ：９．５、反応ｐＨ：１１）で、マグネシウム塩の添加量を変えて（２５０ｍｇ／Ｌ、５００ｍｇ／Ｌ、７５０ｍｇ／Ｌ、１０００ｍｇ／Ｌ、１５００ｍｇ／Ｌ）、本方法を適応した場合の実験結果を図５に示す。マグネシウム溶解槽におけるｐＨを７とした実施例１の結果（マグネシウム塩の添加量：２３０ｍｇ／Ｌ、４６０ｍｇ／Ｌ、９２０ｍｇ／Ｌ）も併せて図５に示す。

【0082】

図５に示す通り、同じマグネシウム塩の添加量で比較すると、非特許文献１に記載の比較例２の方法よりも実施例１の方法の方が、シリカ除去率が高い結果となった。

【0083】

以上の結果から、シリカが高度に除去された処理水が得られるため、後段において逆浸透膜処理を行い、処理水を回収再利用する場合でも、シリカスケール等のリスクを低減することができる。

【0084】

このように、実施例の方法により、効率よくシリカ含有水を処理することができた。

【符号の説明】

【0085】

１，３，５ シリカ含有水の処理装置、１０，３０ マグネシウム溶解槽、１２，３２ マグネシウム反応槽、１４，１６，３４，３６，５６，５８ 撹拌装置、１８，３８ シリカ含有水配管、２０，４２，６６ 処理水配管、２２，４４ 酸添加配管、２４，４６ マグネシウム塩添加配管、２６，４０ マグネシウム含有液配管、２８，４８ ｐＨ調整剤添加配管、５０ 凝集槽、５２ フロック形成槽、５４ 沈殿槽、６０ 反応液配管、６２ 凝集液配管、６４ フロック形成液配管、６８ 汚泥配管、７０ 無機凝集剤添加配管、７２ 高分子凝集剤添加配管。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】