JP2001149953A - 地熱水の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地熱水中のスケール原因物質を効率よくかつ
低コストで除去することができる処理方法および装置を
提供する。 【解決手段】 カルシウムを含む酸化物および水酸化物
のうち少なくともいずれか一方を、反応槽３内の地熱水
に添加し、該地熱水中に沈殿物を生成させる沈殿物生成
工程と、生成した沈殿物を沈殿槽４内で分離する沈殿物
分離工程を有する処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地熱水の処理方法
に関し、さらに詳しくは、地熱水中のスケール原因物質
を除去する処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地熱発電に用いられる地熱水中には、通
常、シリカなどの無機物質が高濃度で含まれている。地
熱水は、汲み上げによって、水源である地中に比べ低温
低圧の条件下におかれるため、上記無機物質の溶解度は
低下する。しかも水蒸気の分離に伴って地熱水中の無機
物質が濃縮されることから、この無機物質は過飽和状態
となることが多く、その結果、無機物質の析出が起こり
やすくなり、地熱水が流通する管路などにスケールが付
着し、管路の閉塞などの問題を引き起こすことがあっ
た。このため、スケールの原因となる無機物質を除去す
る処理方法が検討されている。

【０００３】この種の処理方法としては、例えば特開昭
６３−１４９６号公報に開示された方法が知られてい
る。この公報に開示された方法は、地熱水中にシリカコ
ロイドを生成させた後、このシリカコロイド上に、地熱
水中のシリカを析出させ、これを膜分離により熱水中か
ら除去する方法である。またこの他、地熱水に多価陽イ
オン（アルミニウムイオン、鉄イオンなど）を添加して
地熱水中のシリカを凝集させ、この凝集物を核としてシ
リカコロイドを生成させた後、このシリカコロイドを浮
上分離により除去する方法も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、処理効率が低く、処理水中の無機物質濃度
を十分なレベルまで低下させることができない問題があ
った。特に多価陽イオンを添加する方法では、多量の多
価陽イオンの添加が必要となるため、処理コストが嵩む
不都合があった。本発明は、上記事情に鑑みてなされた
もので、地熱水中のスケール原因物質を効率よくかつ低
コストで除去することができる処理方法および装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の地熱水の処理方
法は、カルシウムを含む酸化物および水酸化物のうち少
なくともいずれか一方を地熱水に添加し、該地熱水中に
沈殿物を生成させる沈殿物生成工程と、生成した沈殿物
を分離する沈殿物分離工程を有することを特徴とする。
この処理方法によれば、地熱水中のシリカなどの無機物
質を沈殿させ、無機物質の濃度が十分なレベルまで低下
した処理水を得ることができ、シリカスケールなどのス
ケールの発生を未然に防ぐことができる。カルシウムを
含む酸化物としては、沈殿物生成効率が高く、しかも安
価な生石灰を用いるのが好ましい。またカルシウムを含
む水酸化物としては、沈殿物生成効率が高く、しかも安
価な消石灰を用いるのが好ましい。沈殿物生成工程にお
いては、地熱水の温度を６０℃以上とすると、沈殿物生
成効率を高めることができるため好ましい。また沈殿物
生成工程においては、地熱水のｐＨを９以上とすると、
沈殿物生成効率を高めることができるため好ましい。ま
た本発明では、沈殿物分離工程で分離された沈殿物の少
なくとも一部を、沈殿物生成工程に返送するのが好まし
い。返送された沈殿物は、沈殿物生成工程において沈殿
物の結晶が成長する際の核（シード）として機能するた
め、沈殿物生成が促進される。また本発明では、上記処
理方法によって処理された処理水を、未処理の地熱水に
添加、混合し、得られた混合水を、沈殿物生成工程およ
び沈殿物分離工程に供することもできる。このように、
処理水を、未処理の被処理水に添加、混合することによ
って、沈殿物生成工程における沈殿物生成を促進するこ
とができる。また、上記処理方法によって得られた処理
水を地中に還元する場合には、地熱水の温度を１００℃
以上にて、前記沈殿物生成工程と沈殿物分離工程を経て
地中に還元する、すなわち地熱水の温度を１００℃以上
に保ちつつ、この地熱水を沈殿物生成工程と沈殿物分離
工程とを経て地中に還元することもできる。水温を上記
範囲に保つことによって、地熱水の汲上げおよび還元の
際の熱効率の低下を防ぐことができる。このため、地熱
水を地熱発電に用いる場合において、発電コストを低く
抑えることができる。また処理水を地中に還元する場合
には、処理水のｐＨを中性に調整することによって、還
元水（処理水）からのスケール発生や配管の腐食を未然
に防ぐことができる。また本発明の地熱水の処理装置
は、地熱水を供給する地熱水供給手段と、該地熱水供給
手段からの地熱水に、カルシウムを含む酸化物および水
酸化物のうち少なくともいずれか一方であるカルシウム
化合物を添加するカルシウム化合物添加手段と、該添加
手段によるカルシウム化合物の添加により地熱水中に沈
殿物を生成させる反応槽と、生成した沈殿物を分離する
分離手段とを備えたことを特徴とする。また、本発明の
装置は、分離手段において分離された沈殿物の一部を、
反応槽内に返送する返送手段を備えたものであることが
好ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の地熱水の処理装
置の一実施形態を示すものである。ここに示す装置は、
地熱水を供給する地熱水供給手段である地熱水供給経路
１と、該供給経路１から供給された地熱水に、カルシウ
ム化合物を添加するカルシウム化合物添加手段２と、添
加手段２によるカルシウム化合物の添加により地熱水中
に沈殿物を生成させる反応槽３と、生成した沈殿物を分
離する分離手段である沈殿槽４と、沈殿槽４において分
離された沈殿物の一部を、反応槽３内に返送する返送手
段である返送経路５と、反応槽３内にｐＨ調整剤を添加
するｐＨ調整剤添加手段１３とを備えて構成されてい
る。また、この装置を構成する各槽および各経路は、内
部圧力を、常圧を越える値に設定できるようになってい
る。

【０００７】地熱水供給経路１は、反応槽３に接続され
ており、地熱水を、被処理水として反応槽３内に供給す
ることができるようになっている。カルシウム化合物添
加手段２は、被処理水中のスケール原因物質であるシリ
カなどの無機物質を沈殿させるカルシウム化合物を供給
するためのもので、該カルシウム化合物の溶液または懸
濁液を貯留する貯留槽６と、貯留槽６からのカルシウム
化合物を反応槽３に供給するカルシウム化合物供給経路
７を備えている。貯留槽６は、攪拌機６ａを備えてお
り、内部の液を攪拌することができるようになってい
る。カルシウム化合物供給経路７は、地熱水供給経路１
に分岐接続されており、貯留槽６からのカルシウム化合
物を、供給経路１を経て反応槽３内に供給することがで
きるようになっている。

【０００８】沈殿槽４は、円筒状の胴部４ａと、逆円錐
状に形成された円錐状下部４ｂを備えており、槽内の沈
殿物を沈降させ、円錐状下部４ｂの下端部（先端部）付
近に集めることができるようになっている。円錐状下部
４ｂの下端部には、内部の沈殿物を槽外に排出する沈殿
物排出経路８が接続されており、沈殿槽４内で集められ
た沈殿物を排出経路８を通して排出することができるよ
うになっている。

【０００９】沈殿物排出経路８には、返送経路５の一端
が分岐接続されている。返送経路５の他端は、地熱水供
給経路１に分岐接続されており、沈殿槽４から排出経路
８を通して排出された沈殿物の一部を、供給経路１を経
て反応槽３内に返送できるようになっている。

【００１０】沈殿槽４内壁には、鉛直方向に沿う管状の
排水路９が形成されている。排水路９の最下部には、濾
過部１０が設けられ、最上部には、越流水を排出する越
流水排出部１１が設けられており、沈殿槽４内の被処理
水が、濾過部１０で濾過された後に排水路９、越流水排
出部１１を経て沈殿槽４から越流して排出されるように
なっている。濾過部１０には、汎用の濾過材、例えばス
チールウール、ガラスウール、金網等を用いることがで
きる。

【００１１】反応槽３は、円板状の底部３ａとその周縁
から鉛直上方に延びる胴部３ｂとからなる有底円筒状に
形成されている。反応槽３は、沈殿槽４内に収容されて
いる。胴部３ｂの下部には、胴部３ｂの内周壁の接線方
向に向けて、地熱水供給経路１が接続されており、供給
経路１から供給された被処理水が、胴部３ｂの内周壁接
線方向に向けて反応槽３内に流入するようになってい
る。

【００１２】ｐＨ調整剤添加手段１３は、反応槽３内の
被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整剤（ＮａＯＨ溶液、
ＫＯＨ溶液など）を添加するためのもので、ｐＨ調整剤
を貯留する貯留槽１４と、貯留槽１４からのｐＨ調整剤
を反応槽３に供給するｐＨ調整剤供給経路１５を備えて
いる。

【００１３】次に、上記処理装置を用いた場合を例とし
て、本発明の地熱水の処理方法の一実施形態を説明す
る。本実施形態の処理方法を実施するにあたっては、予
めカルシウム化合物添加手段２の貯留槽６内に、カルシ
ウム化合物の溶液または懸濁液（以下、カルシウム液と
いう）を収容しておく。このカルシウム化合物は、地熱
水中のスケール原因物質であるシリカなどの無機物質を
沈殿させるために用いられるもので、カルシウムを含む
酸化物および水酸化物のうち少なくともいずれか一方が
用いられる。

【００１４】カルシウムを含む酸化物としては、カルシ
ウムの酸化物を含むもの、例えば生石灰（ＣａＯ）、ド
ロマイト、ＣａＯ₂ 、ＣａＯ・ＺｒＯ₂などを用いるこ
とができる。特に、沈殿物生成効率が高く、しかも安価
な生石灰（ＣａＯ）を用いるのが好ましい。カルシウム
を含む水酸化物としては、カルシウムの水酸化物を含む
もの、例えば消石灰（Ｃａ(ＯＨ)₂）、Ｃａ(ＯＣｌ)₂・
ｎＣａ(ＯＨ)₂などを用いることができる。特に、沈殿
物生成効率が高く、しかも安価な消石灰（Ｃａ(Ｏ
Ｈ)₂）を用いるのが好ましい。

【００１５】カルシウム液は、貯留槽６内において、攪
拌機６ａによって十分に攪拌されることによって、カル
シウム化合物の溶解が促進され、高濃度の溶液となる。
またカルシウム液中のカルシウム化合物量がその溶解度
を上回る場合には、カルシウム液は、カルシウム化合物
の溶液中に未溶解のカルシウム化合物が懸濁した懸濁液
となる。なおカルシウム化合物としてＣａＯを含むもの
を用いる場合には、ＣａＯの一部が水と反応しＣａ(Ｏ
Ｈ)₂となることがある。カルシウム液中のカルシウム化
合物の濃度は、０．５〜５０ｇ／Ｌとするのが好まし
い。カルシウム液の温度は、常温程度とするのが好まし
い。

【００１６】地熱水供給経路１に設けられた送液ポンプ
１ａを稼働させ、地熱水を被処理水として供給経路１を
通して反応槽３内に導入する。地熱水には、通常、シリ
カなどの無機物質が高濃度で含まれる。特に水源である
地中が高温高圧である場合には、汲み上げによって地熱
水が低温低圧条件下におかれ、無機物質の溶解度が低下
することから、無機物質が過飽和状態となっていること
がある。また地熱水の汲み上げ時の温度は、通常１００
℃以上、例えば１７０℃前後となっている。

【００１７】地熱水供給経路１は、反応槽３の胴部３ｂ
の内周壁の接線方向に向けて反応槽３に接続されている
ため、地熱水供給経路１から供給された被処理水は、胴
部３ｂの内周方向に沿って一方向に回転して渦流を形成
しつつ上昇する。

【００１８】この際、カルシウム化合物供給経路７に設
けられた送液ポンプ７ａを稼働させ、貯留槽６内のカル
シウム液を供給経路７，１を通して反応槽３内に供給す
る。カルシウム液の供給量は、使用するカルシウム化合
物に応じて定めることができる。例えば、使用するカル
シウム化合物が、カルシウムを含む酸化物（生石灰な
ど）である場合には、その供給量は、反応槽３内のカル
シウム化合物濃度が、０．３５〜２ｇ／Ｌ、好ましくは
０．９〜２ｇ／Ｌとなるように設定するのが好ましい。
また使用するカルシウム化合物が、カルシウムを含む水
酸化物（消石灰など）である場合には、その供給量は、
反応槽３内のカルシウム化合物濃度が、０．５〜２ｇ／
Ｌ、好ましくは０．７〜２ｇ／Ｌとなるように設定する
のが好ましい。

【００１９】カルシウム液の供給によって、該カルシウ
ム液中のカルシウム化合物と、被処理水中のシリカなど
の無機物質が反応し、沈殿物が生成する。例えば、カル
シウム化合物として生石灰（ＣａＯ）を用いる場合に
は、反応槽３内において、被処理水中のシリカと生石灰
とにより、次のような反応が進行する。 ２ＣａＯ＋ＳｉＯ₂ → ２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ または ３ＣａＯ＋ＳｉＯ₂ → ３ＣａＯ・ＳｉＯ₂

【００２０】またカルシウム化合物として消石灰（Ｃａ
(ＯＨ)₂）を用いる場合には、次のような反応が進行す
る。 ２Ｃａ(ＯＨ)₂＋ＳｉＯ₂ → ２ＣａＯ・ＳｉＯ₂＋２Ｈ₂
Ｏ または ３Ｃａ(ＯＨ)₂＋ＳｉＯ₂ → ３ＣａＯ・ＳｉＯ₂＋３Ｈ₂
Ｏ ２ＣａＯ・ＳｉＯ₂および３ＣａＯ・ＳｉＯ₂は非常に溶解
度が低いため、沈殿物となる。沈殿物の生成により、被
処理水中のシリカなどの無機物質の濃度は低下する。こ
のように、反応槽３内において沈殿物を生成させる工程
を、以下、沈殿物生成工程という。

【００２１】この沈殿物生成工程においては、反応槽３
内の被処理水の温度を６０℃以上（好ましくは９０℃以
上、さらに好ましくは１００℃以上）とするのが望まし
い。この温度が上記範囲未満であると、沈殿物生成の効
率が低下する。

【００２２】また沈殿物生成工程においては、反応槽３
内の被処理水のｐＨを９以上（好ましくは１０以上、さ
らに好ましくは１１以上、さらに好ましくは１２以上）
とするのが望ましい。このｐＨが上記範囲未満である
と、沈殿物生成の効率が低下する。ｐＨを調整する際に
は、カルシウム化合物添加手段２からのカルシウム液、
例えば消石灰の溶液または懸濁液をｐＨ調整剤として用
いることもできるし、ｐＨ調整剤添加手段１３の貯留槽
１４内のｐＨ調整剤（ＮａＯＨ溶液、ＫＯＨ溶液など）
を供給経路１５、１を通して反応槽３に添加する方法を
採ることもできる。

【００２３】反応槽３内において、被処理水は、沈殿物
とともに渦流に従って回転しつつ上昇し、反応槽３の最
上部から順次反応槽３外に流出する。反応槽３外に出た
被処理水は、沈殿槽４内を下方に向けて流れ、濾過部１
０を通過して排水路９内に流入し、排水路９内を上昇
し、越流水排出部１１から越流により槽外に排出され、
処理水排出経路１２を経て処理水として排出される。被
処理水が濾過部１０を通過する際には、被処理水中の沈
殿物やその他の懸濁物質が濾過部１０に捕捉される。こ
のため、処理水は懸濁物質を含まず、清澄なものとな
る。

【００２４】処理水は、還元井を経て地中に還元するこ
とができる。処理水を地中に還元する際には、硫酸など
のｐＨ調整剤を用いて、処理水のｐＨを中性領域、例え
ば６〜８に調整するのが好ましい。このｐＨ調整によっ
て、還元水（処理水）からのスケール発生や配管の腐食
を防ぐことができる。

【００２５】一方、被処理水とともに反応槽３外に流出
した沈殿物は、沈殿槽４内において沈降し、円錐状下部
４ｂに集められ、適宜沈殿物排出経路８を通して槽外に
排出される。このように、沈殿槽４において、沈殿物を
沈降分離により被処理水から分離する工程を沈殿物分離
工程という。

【００２６】この際、沈殿物排出経路８を通して排出さ
れる沈殿物の少なくとも一部を、返送経路５を通して反
応槽３内に返送するのが好ましい。反応槽３内に返送さ
れた沈殿物は、反応槽３内における沈殿物生成過程にお
いて、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂、３ＣａＯ・ＳｉＯ₂などの沈殿
物の結晶が成長する際の核（シード）として機能し、沈
殿物生成を促進する。

【００２７】また、沈殿物生成工程、沈殿物分離工程を
経た処理水を地中に還元する場合には、これらの工程を
通じて被処理水および処理水の温度を１００℃以上（好
ましくは１２０℃以上、さらに好ましくは１４０℃以
上）とするのが好ましい。この装置を構成する各槽およ
び各経路は、内部圧力を、常圧を越える値に設定できる
ようになっているため、水温を１００℃以上とした場合
でも被処理水、処理水が蒸散するのを防ぐことができ
る。水温を上記範囲に保つことによって、地熱水の汲上
げおよび還元の際の熱効率の低下を防ぐことができる。
このため、地熱水を地熱発電に用いる場合において、発
電コストを低く抑えることができる。

【００２８】本実施形態の処理方法にあっては、カルシ
ウム化合物を被処理水に添加し、該被処理水中に沈殿物
を生成させる沈殿物生成工程と、生成した沈殿物を分離
する沈殿物分離工程を有するので、被処理水中のシリカ
などのスケール原因物質である無機物質を、２ＣａＯ・
ＳｉＯ₂、３ＣａＯ・ＳｉＯ₂などの形態で沈殿させ、分
離除去することができる。このため、シリカなどの無機
物質の濃度が十分なレベルまで低下した処理水を得るこ
とができ、シリカスケールなどのスケールの発生を未然
に防ぐことができる。また安価なカルシウム化合物を用
いるため処理コスト低減が可能である。

【００２９】またカルシウム化合物として生石灰または
消石灰を用いることによって、沈殿物生成効率を高める
とともに、処理コスト低減が可能となる。

【００３０】また、沈殿物生成工程において、反応槽３
内の被処理水の温度を高温、例えば６０℃以上とするこ
とによって、沈殿物生成効率を高めることができる。以
下、この効果が得られる理由を、カルシウム化合物とし
て消石灰を用いる場合を例として説明する。図２は、カ
ルシウムの水酸化物であるＣａ(ＯＨ)₂の溶解度を示す
ものである（横軸：温度、縦軸：ＣａＯに換算した溶解
度）。この図に示すように、Ｃａ(ＯＨ)₂の溶解度は温
度が高いほど低くなる。このため、貯留槽６内のカルシ
ウム液が高温の反応槽３内に供給されると、カルシウム
化合物の溶解度が低下し、カルシウム液中のカルシウム
化合物が関与する沈殿物生成反応が起こりやすくなる。
このため沈殿物生成効率が高められると考えられる。ま
たカルシウム化合物として生石灰を含むものを用いる場
合においても、同様の機構により沈殿物生成効率が高め
られる。

【００３１】また、沈殿物生成工程において、反応槽３
内のｐＨを９以上とすることによって、沈殿物生成効率
を高めることができる。これは、反応槽３内のｐＨが上
記範囲にあると、沈殿物表面のゼータ電位が０に近づく
ため、沈殿物どうしの電気的な反発が小さくなり、これ
らが凝集し粗大粒子化しやすくなるためであると考えら
れる。

【００３２】また、沈殿槽４で分離された沈殿物の少な
くとも一部を、返送経路５を用いて反応槽３に返送する
ことによって、返送された沈殿物は、反応槽３内におけ
る沈殿物生成過程において、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂、３Ｃａ
Ｏ・ＳｉＯ₂などの沈殿物の結晶が成長する際の核（シー
ド）として機能し、沈殿物生成を促進する。このため、
沈殿物生成効率が向上し、処理水中のシリカなどの無機
物質の濃度をさらに低下させ、スケールの発生を確実に
防ぐことができる。

【００３３】また、本発明では、上記処理方法によって
処理された処理水を、未処理の被処理水に添加、混合
し、得られた混合水を、沈殿物生成工程および沈殿物分
離工程に供することもできる。具体的には、例えば、処
理水排出経路１２から排出された処理水の一部を、図示
せぬ返送経路によって地熱水供給経路１内の被処理水に
添加する方法を採ることができる。

【００３４】このように、未処理の被処理水に添加、混
合することによって、沈殿物生成を促進することができ
る。このため、カルシウム化合物の必要添加量を少なく
することができ、処理コスト低減を図ることができる。

【００３５】またカルシウム化合物を、溶液または懸濁
液として被処理水に添加することによって、沈殿物の生
成効率を高めることができる。この効果は以下の理由に
より得られると考えられる。すなわち、貯留槽６におい
てカルシウム化合物を液中に溶解させた状態として反応
槽３内に添加する場合には、液中に溶存したカルシウム
化合物が被処理水中の無機物質と直ちに反応することか
ら、沈殿物生成反応が効率よく進行する。このため、沈
殿物の生成効率が高まる。これに対し、カルシウム化合
物を固体のまま被処理水に添加する場合には、カルシウ
ム化合物が、一旦被処理水中に溶解した後に無機物質と
反応するため、沈殿物の生成に長時間を要する。

【００３６】なお、上記実施形態の方法では、沈殿物を
分離除去する方法として沈降分離を採用したが、これに
限らず、膜分離、遠心分離等の方法を採用することも可
能である。また、本明細書において地熱水とは、地熱発
電に用いられるものに限らず、温泉水なども含む。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の効果を明確化するために行っ
た試験の結果を示す。 試験１：カルシウム化合物添加の効果 カルシウム化合物の効果を次に示す回分試験によって確
認した。すなわち、カルシウム化合物（生石灰、消石
灰）をそれぞれビーカ中で地熱水原水（全シリカ濃度：
５１３ｍｇ／ｋｇ）に添加し、１５分経過後の上澄みの
全シリカ濃度を測定した。試験結果を図３（横軸：カル
シウム化合物の添加量、縦軸：上澄みの全シリカ濃度）
に示す。なおこの処理方法による処理水中全シリカ濃度
の目標値としては、６０℃の温度条件でのアモルファス
シリカの溶解度（２１７ｍｇ／ｋｇ）を挙げた。処理水
中の全シリカ濃度がこの目標値を下回れば、上記温度条
件においてシリカスケールの発生を防ぐことができる。

【００３８】図３より、これらのカルシウム化合物の添
加により、全シリカ濃度を目標値未満となるまで低下さ
せることができたことがわかる。

【００３９】試験２：ｐＨの影響 ｐＨの影響を確認するため、試験開始時の地熱水原水の
ｐＨを８〜１１の範囲で変えて、試験１と同様にしてカ
ルシウム化合物（生石灰）添加試験を行った。すなわ
ち、試験１で用いたものと同様の地熱水原水のｐＨをＮ
ａＯＨを用いて８〜１１に調整した後、これに生石灰を
添加し、１５分経過後の上澄みの全シリカ濃度を測定し
た。生石灰の添加量は、０．３５ｇ／Ｌとした。結果を
図４（横軸：反応時間、縦軸：上澄みの全シリカ濃度）
に示す。

【００４０】図４より、ｐＨを高くするほど全シリカ濃
度を低くすることができることがわかる。特に、ｐＨを
９以上とすることによって、低い全シリカ濃度を得るこ
とができたことがわかる。

【００４１】試験３：ｐＨとゼータ電位との関係 試験１で用いたものと同様の地熱水原水に、生石灰を添
加して沈殿物を生成させ、上澄みのｐＨと、沈殿物のゼ
ータ電位との関係を求めた。結果を図５（横軸：上澄み
のｐＨ、縦軸：沈殿物のゼータ電位）に示す。なお生石
灰としては、産地の異なる３種類のもの（Ａ，Ｂ，Ｃ）
を用いた。また沈殿物のゼータ電位と、上澄みの全シリ
カ濃度との関係を求めた。結果を図６（横軸：上澄みの
全シリカ濃度、縦軸：沈殿物のゼータ電位）に示す。

【００４２】図５に示すように、ｐＨが高いほど沈殿物
のゼータ電位が０に近くなることがわかる。また図６に
示すように、沈殿物のゼータ電位が０に近いほど上澄み
の全シリカ濃度が低くなることがわかる。

【００４３】試験４：未処理地熱水と処理水との混合の
影響 試験１で用いたものと同様の地熱水原水に、生石灰を１
ｇ／Ｌとなるよう添加し、１５分経過後、上澄みを５０
０ｍｌ採取し、これに上記地熱水原水を１００ｍｌ添
加、混合し、混合液の上澄みのｐＨと全シリカ濃度を測
定した。また、地熱水原水の添加量を２００〜５００ｍ
ｌとして同様の測定を行った。また比較のため、地熱水
原水の添加を行わないで同様の測定を行った。結果を図
７に示す（横軸：地熱水添加量、縦軸：混合液の上澄み
の全シリカ濃度、ｐＨ）。図中、全シリカ濃度計算値と
は、地熱水添加後の全シリカ濃度を、上澄みおよび地熱
水原水の全シリカ濃度から計算により予測した値を示す
ものである。また線形とは実測値および計算値の近似線
を示すものである。

【００４４】図７より、地熱水原水と処理水を混合する
ことにより、計算から求められた予測値を下回る全シリ
カ濃度が得られたことがわかる。この結果は、地熱水原
水と処理水の混合により、沈殿物生成が促進されたこと
により得られたと考えられる。

【００４５】試験５：カルシウム化合物の状態の影響 消石灰を懸濁液の状態として、試験１で用いたものと同
様の地熱水原水に添加し、１５分経過後の上澄みの全シ
リカ濃度を測定した。また消石灰を固体（粉末）のまま
で添加すること以外は同様の方法で試験を行った。さら
には、ＮａＯＨ溶液を用いて試験開始時の地熱水原水の
ｐＨを１２に設定してから消石灰を添加する場合と、ｐ
Ｈの調整を行わないで消石灰を添加する場合とを比較し
た。結果を図８（横軸：添加量、縦軸：上澄みの全シリ
カ濃度）に示す。

【００４６】図８より、カルシウム化合物を固体（粉
末）のまま添加する場合に比べ、懸濁液として添加する
場合において、より低い全シリカ濃度が得られたことが
わかる。またｐＨを高く設定した方が全シリカ濃度を低
くすることができることがわかる。

【００４７】試験６：連続試験 図１に示す装置（沈殿槽の容量：２００Ｌ）を用いて次
に示すように地熱水の処理試験を行った。地熱水原水
（全シリカ濃度：５１３ｍｇ／ｋｇ）を、地熱水供給経
路１を通して反応槽３内に流量１Ｌ／ｍｉｎで導入し
た。この際、貯留槽６内の生石灰懸濁液（２５ｇ／Ｌ）
を、カルシウム化合物供給経路７を通して反応槽３内に
流量２６ｍｌ／ｍｉｎで導入した（反応槽３内に添加さ
れる生石灰濃度は０．６５ｇ／Ｌとなる）。沈殿槽４内
の地熱水原水を濾過部１０、排水路９を経て越流水排出
部１１から排出させ、処理水排出経路１２を経て処理水
として排出するとともに、沈殿槽４の下端部に集められ
た沈殿物を沈殿物排出経路８を通して適宜排出した。こ
の際、排出経路８からの排出液を、返送経路５を通して
流量５Ｌ／ｍｉｎで反応槽３内に返送した。処理水の全
シリカ濃度およびｐＨを経時的に測定した結果を図９
（横軸：経過時間、縦軸：全シリカ濃度、ｐＨ）に示
す。また沈殿物のゼータ電位を経時的に測定した結果を
図１０（横軸：経過時間、縦軸：全シリカ濃度、ゼータ
電位）に示す。

【００４８】図９および図１０より、処理水中の全シリ
カ濃度は、定常到達以後、約２００ｍｇ／ｋｇとなり、
目標値である２１７ｍｇ／ｋｇを下回る全シリカ濃度の
処理水を継続的に得ることができたことがわかる。また
処理水のｐＨは定常到達後、およそ９．６〜９．９とな
り、この際、沈殿物のゼータ電位は、約−１７．５ｍＶ
と十分に低い値を示したことがわかる。

【００４９】

【発明の効果】本発明の地熱水の処理方法にあっては、
カルシウムを含む酸化物および水酸化物のうち少なくと
もいずれか一方（カルシウム化合物）を地熱水に添加
し、該地熱水中に沈殿物を生成させる沈殿物生成工程
と、生成した沈殿物を分離する沈殿物分離工程を有する
ので、シリカなどのスケール原因物質である無機物質
を、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂、３ＣａＯ・ＳｉＯ₂などの形態で
沈殿させ、分離除去することができる。このため、シリ
カなどの無機物質の濃度が十分なレベルまで低下した処
理水を得ることができ、シリカスケールなどのスケール
の発生を未然に防ぐことができる。また安価なカルシウ
ム化合物を用いるため処理コスト低減が可能である。ま
たカルシウム化合物として生石灰または消石灰を用いる
ことによって、沈殿物生成効率を高めるとともに、処理
コスト低減が可能となる。また、沈殿物生成工程におい
て、地熱水の温度を６０℃以上とすることによって、沈
殿物生成効率を高めることができる。また地熱水のｐＨ
を９以上とすることによって、沈殿物生成効率を高める
ことができる。また、沈殿物分離工程で分離された沈殿
物の少なくとも一部を、沈殿物生成工程に返送すること
によって、沈殿物生成を促進し、処理水中のシリカなど
の無機物質の濃度をさらに低下させ、スケールの発生を
確実に防ぐことができる。また、上記処理方法によって
処理された処理水を、未処理の地熱水に添加、混合し、
得られた混合水を、沈殿物生成工程および沈殿物分離工
程に供することによって、沈殿物生成を促進することが
できる。このため、カルシウム化合物の必要添加量を少
なくすることができ、処理コスト低減を図ることができ
る。また、地熱水の温度を１００℃以上にて、前記沈殿
物生成工程と沈殿物分離工程を経て地中に還元すること
によって、地熱水の汲上げおよび還元の際の熱効率の低
下を防ぐことができる。このため、地熱水を地熱発電に
用いる場合において、発電コストを低く抑えることがで
きる。また、前記沈殿物生成工程と沈殿物分離工程を経
た処理水のｐＨを中性に調整することによって、処理水
からのスケール発生や配管の腐食を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のシリカ含有地熱水処理方法の一実
施形態を実施するために用いられる装置を示す概略構成
図である。

【図２】 消石灰の溶解度と温度との関係を示すグラ
フである。

【図３】 試験結果を示すグラフである。

【図４】 試験結果を示すグラフである。

【図５】 試験結果を示すグラフである。

【図６】 試験結果を示すグラフである。

【図７】 試験結果を示すグラフである。

【図８】 試験結果を示すグラフである。

【図９】 試験結果を示すグラフである。

【図１０】 試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１・・・地熱水供給経路、２・・・カルシウム化合物添加手
段、３・・・反応槽、４・・・沈殿槽、５・・・返送経路、８・・・
沈殿物排出経路、１２・・・処理水排出経路、１３・・・ｐＨ
調整剤添加手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 耕一 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4D015 BA03 BA19 BA22 BA25 BB06 CA20 DA23 DA24 DC02 DC03 EA04 EA10 EA14 EA15 EA17 EA32 FA02 FA28 4D038 AA02 AB57 BA02 BA04 BB13 BB18 4D062 BA03 BA19 BA22 BA25 BB06 CA20 DA23 DA24 DC02 DC03 EA04 EA10 EA14 EA15 EA17 EA32 FA02 FA28

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カルシウムを含む酸化物および水酸化
   物のうち少なくともいずれか一方を地熱水に添加し、該
   地熱水中に沈殿物を生成させる沈殿物生成工程と、生成
   した沈殿物を分離する沈殿物分離工程を有することを特
   徴とする地熱水の処理方法。
2. 【請求項２】 カルシウムを含む酸化物として、生石
   灰を用いることを特徴とする請求項１記載の地熱水の処
   理方法。
3. 【請求項３】 カルシウムを含む水酸化物として、消
   石灰を用いることを特徴とする請求項１記載の地熱水の
   処理方法。
4. 【請求項４】 沈殿物生成工程において、地熱水の温
   度を６０℃以上とすることを特徴とすることを特徴とす
   る請求項１〜３のうちいずれか１項記載の地熱水の処理
   方法。
5. 【請求項５】 沈殿物生成工程において、地熱水のｐ
   Ｈを９以上とすることを特徴とする請求項１〜４のうち
   いずれか１項記載の地熱水の処理方法。
6. 【請求項６】 沈殿物分離工程で分離された沈殿物の
   少なくとも一部を、沈殿物生成工程に返送することを特
   徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の地熱水
   の処理方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のうちいずれか１項記載
   の処理方法によって処理された処理水を、未処理の地熱
   水に添加、混合し、得られた混合水を、沈殿物生成工程
   および沈殿物分離工程に供することを特徴とする地熱水
   の処理方法。
8. 【請求項８】 地熱水の温度を１００℃以上にて、前
   記沈殿物生成工程と沈殿物分離工程を経て地中に還元す
   ることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記
   載の地熱水の処理方法。
9. 【請求項９】 前記沈殿物生成工程と沈殿物分離工程
   を経た処理水のｐＨを中性に調整することを特徴とする
   請求項１〜８のうちいずれか１項記載の地熱水の処理方
   法。
10. 【請求項１０】 地熱水を供給する地熱水供給手段
    と、該地熱水供給手段からの地熱水に、カルシウムを含
    む酸化物および水酸化物のうち少なくともいずれか一方
    であるカルシウム化合物を添加するカルシウム化合物添
    加手段と、該添加手段によるカルシウム化合物の添加に
    より地熱水中に沈殿物を生成させる反応槽と、生成した
    沈殿物を分離する分離手段とを備えたことを特徴とする
    地熱水の処理装置。
11. 【請求項１１】 分離手段において分離された沈殿物
    の一部を、反応槽内に返送する返送手段を備えたことを
    特徴とする請求項１０記載の地熱水の処理装置。