JP2015223538A - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去できる水処理装置及び水処理方法を提供すること。
【解決手段】本発明の水処理装置１は、下記一般式（１）で表されるアルミン酸イオン濃度及びｐＨがそれぞれ所定範囲内である被処理水Ｗ１中から、被処理水Ｗ１中に溶存する溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部１３と、被処理水Ｗ１と析出させた溶解性シリカとを分離して被処理水Ｗ１から溶解性シリカを除去した処理水Ｗ２を得る固液分離部１４と、を備えたことを特徴とする。
［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻ ・・・式（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理装置及び水処理方法に関し、特に、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去可能な水処理装置及び水処理方法に関する。

従来、半導体デバイスの製造工程の化学・機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスで排出される排水中からシリカを除去する排水処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この排水処理方法では、溶解性シリカを含有する排水を凝固剤で処理して溶解性シリカを凝集させた後、凝集させた溶解性シリカを精密ろ過膜で除去する。そして、精密ろ過膜を定期的にフラッシングすることにより、精密ろ過膜の膜表面から固形物となった溶解性シリカを除去する。

米国特許第５９０４８５３号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の排水処理方法では、凝固剤を添加して溶解性シリカを凝集させて除去するので、必ずしも十分に溶解性シリカを除去できず、排水中のシリカの濃度を十分に低減できない実情がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去できる水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。

本発明の水処理装置は、下記一般式（１）で表されるアルミン酸イオン濃度及びｐＨがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存する溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部と、前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去した処理水を得る固液分離部と、を備えたことを特徴とする。
［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻ ・・・式（１）

この水処理装置によれば、ｐＨが所定範囲の被処理水中に存在するアルミン酸イオンと溶解性シリカとが反応した化合物が被処理水中に析出するので、凝集剤を用いて溶解性シリカを凝集させて除去する場合と比較して被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去することが可能となる。したがって、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去できる水処理装置を実現することが可能となる。

本発明の水処理装置においては、前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加して前記被処理水のアルミン酸イオン濃度を前記所定範囲内にするアルミン酸イオン添加部を備えたことが好ましい。

本発明の水処理装置は、前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムであることが好ましい。

本発明の水処理装置は、前記被処理水にｐＨ調整剤を添加して前記被処理水をｐＨ５．５以上にするｐＨ調整剤添加部を備えたことが好ましい。

本発明の水処理装置は、予め前記被処理水から析出させた溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加する種物質添加部を備えたことが好ましい。

本発明の水処理装置は、前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加するマグネシウムイオン添加部を備えたことが好ましい。

本発明の水処理装置は、前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記アルミン酸イオン添加剤として前記アルミン酸イオン添加部に供給する電解装置を備えたことが好ましい。

本発明の水処理装置は、ｐＨが５．５以上の溶解性シリカを含有する被処理水に、アルミン酸ナトリウムを添加して前記被処理水中に溶存する溶解性シリカを前記被処理水から析出させる溶解性シリカ析出部と、前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去する固液分離部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の水処理装置は、前記処理水を蒸発させて精製処理水を得る蒸発部、前記処理水を晶析させて精製処理水を得る晶析部、前記処理水をイオン交換して精製処理水を得るイオン交換樹脂部からなる群から選択された少なくとも１種を含む処理水精製部を備えたことが好ましい。

本発明の水処理装置は、前記処理水精製部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンを除去するアルミニウムイオン処理部を備えたことが好ましい。

本発明の水処理方法は、下記一般式（１）で表されるアルミン酸イオン濃度及びｐＨがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存する溶解性シリカを析出させる析出工程と、前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去して処理水を得る固液分離工程とを含むことを特徴とする。
［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻ ・・・式（１）

この水処理方法によれば、ｐＨが所定範囲の被処理水中に存在するアルミン酸イオンと溶解性シリカとが反応した化合物が被処理水中に析出するので、凝集剤を用いて溶解性シリカを凝集させて除去する場合と比較して被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去することが可能となる。したがって、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去できる水処理方法を実現することが可能となる。

本発明の水処理方法においては、前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加して前記被処理水のアルミン酸濃度を前記所定範囲とすることが好ましい。

本発明の水処理方法においては、前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムであることが好ましい。

本発明の水処理方法においては、前記被処理水にｐＨ調整剤を添加して前記被処理水をｐＨ５．５以上にすることが好ましい。

本発明の水処理方法においては、予め前記被処理水から析出させた溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加して前記溶解性シリカを析出させることが好ましい。

本発明の水処理方法においては、前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加して前記溶解性シリカを析出させることが好ましい。

本発明の水処理方法においては、前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記アルミン酸イオン添加剤として前記被処理水に添加することが好ましい。

本発明の水処理方法においては、ｐＨが５．５以上の被処理水である溶解性シリカを含有する被処理水に、アルミン酸ナトリウムを添加して前記被処理水から溶解性シリカを析出させる析出工程と、前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去する固液分離工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の水処理方法においては、前記処理水を蒸発させて精製処理水を得る蒸発部、前記処理水を晶析させて精製処理水を得る晶析部、前記処理水をイオン交換して精製処理水を得るイオン交換樹脂部からなる群から選択された少なくとも１種を含む処理水精製部で精製する精製工程を含むことが好ましい。

本発明の水処理方法においては、前記処理水精製部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンをアルミニウムイオン処理部で除去することが好ましい。

本発明によれば、被処理水中の溶解性シリカを効率良く除去できる水処理装置及び水処理方法を実現できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。 図２は、被処理水のｐＨと被処理水に対する溶解性シリカの溶解度との関係を示す図である。 図３は、アルミン酸イオンの存在下での溶解性シリカの溶解性を示す説明図である。 図４Ａは、アルミニウムイオン添加後の被処理水のｐＨとＳｉＯ_２の濃度との関係を示す図である。 図４Ｂは、アルミニウムイオン添加後の被処理水のｐＨとＳｉＯ_２の除去率との関係を示す図である。 図５は、第１の実施の形態に係る水処理装置におけるアルミニウムの濃度比（ｍｏｌ Ａｌ／ｍｏｌ ＳｉＯ_２）とＳｉＯ_２除去率との関係を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。 図８Ａは、マグネシウムイオン添加後の被処理水中のＳｉＯ_２の濃度の関係を示す図である。 図８Ｂは、マグネシウムイオン添加後の被処理水中のＳｉＯ_２の除去率の関係を示す図である。 図９は、本発明の第４の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。 図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。 図１１は、本発明の第６の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。 図１２は、本発明の第７の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。 図１３は、本発明の実施の形態に係る溶解性シリカ除去部の概略図である。 図１４は、本発明の第１の適用例に係る水処理装置の概略図である。 図１５は、本発明の第２の適用例に係る水処理装置の概略図である。 図１６は、本発明の第３の適用例に係る水処理装置の概略図である。 図１７は、本発明の第４の適用例に係る水処理装置の概略図である。 図１８は、本発明の実施例及び比較例の結果を示す図である。

プラント設備の冷却塔などの冷却水においては、ボイラなどから排出された高温の排ガスと冷却水との間での熱交換により冷却水の一部が蒸発するので、冷却水中の溶解性シリカ（ＳｉＯ₂）が濃縮されてスケールとして析出する場合がある。このため、冷却水中に含まれる溶解性シリカを定期的に析出させて除去して溶解性シリカの濃度を低く保つ必要がある。

水中の溶解性シリカを除去するための方法としては、例えば、安価なアルミニウム系の凝集剤（Ａｌ_２（ＳＯ_４）_３）及びポリ塩化アルミニウム（［Ａｌ_２（ＯＨ）ｎＣｌ_６−ｎ］ｍ^２））を用いた凝集沈殿処理が考えられる。一般に、凝集沈殿処理では、アルミニウム系の凝集剤が正に帯電した水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３：固体）として析出し、この水酸化アルミニウムに水溶液中で負に帯電したコロイドが凝集して沈殿する。ここで、水酸化アルミニウムは、ｐＨ８以上の水中では弱く負に帯電し、ｐＨ７以下では強く正に帯電する。このため、アルミニウム系の凝集剤を用いた凝集沈殿では、水酸化アルミニウムが負に帯電するｐＨ８以上ではなく、正に帯電するｐＨ７以下で実施されることが一般的である。

本発明者らは、ｐＨが所定範囲であると共にアルミン酸イオン濃度が所定範囲であって、溶解性シリカを含有する被処理水においては、アルミン酸イオンと溶解性シリカとの化合物が被処理水中に析出することに着目した。そして、本発明者らは、アルミン酸イオンと溶解性シリカとの化合物が被処理水中に析出させることにより、被処理水中に含まれる溶解性シリカを従来より効率良く被処理水中から除去できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は、適宜組み合わせて実施可能である。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る水処理装置１の概略図である。図１に示すように、本実施の形態に係る水処理装置１は、溶解性シリカを含有する被処理水Ｗ１にｐＨ調整剤１１ａを添加して被処理水Ｗ１のｐＨを所定範囲とするｐＨ調整剤添加部１１と被処理水Ｗ１に下記一般式（１）で表されるアルミン酸イオン添加剤１２ａを添加して被処理水Ｗ１のアルミン酸イオンの濃度を所定範囲とするアルミン酸イオン添加部１２と、ｐＨが所定範囲でありアルミン酸イオンの濃度が所定範囲である被処理水Ｗ１から溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部１３（以下、単に「析出部１３」ともいう）と、被処理水Ｗ１と被処理水Ｗ１から析出させた溶解性シリカとを固液分離して処理水Ｗ２を得る固液分離部１４とを備える。処理水Ｗ２は、処理水精製部２０によって精製されて精製処理水Ｗ３となる。ｐＨ調整剤添加部１１からのｐＨ調整剤１１ａの添加量及びアルミン酸イオン添加部１２からのアルミン酸イオン添加剤１２ａの添加量は、制御装置２１により制御される。
［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻ ・・・式（１）

被処理水Ｗ１としては、溶解性シリカを含有するものであれば特に制限はなく、例えば、発電所やプラント設備の冷却塔の冷却水（ブローダウン水）及び半導体製造設備の排水、ボイラ補給水、ボイラ向け補給水製造設備からのシリカを含む排水、井戸水、温泉、地熱発電所の復水、温水、工業排水、鉱山廃水及び油ガス随伴水などの鉱業排水、下水及びその処理水、海水、鹹水、地表水などが挙げられる。被処理水としては、被処理水中に含まれる溶解性シリカを効率良く析出する観点から、ｐＨが５．５以上のものを用いることが好ましい。

ｐＨ調整剤添加部１１は、被処理水Ｗ１に各種酸及び各種塩基などのｐＨ調整剤１１ａを添加して被処理水Ｗ１のｐＨを所定範囲に調整する。ｐＨ調整剤１１ａとしては、塩酸、硫酸、及びクエン酸などの各種酸、並びに、水酸化ナトリウム、及び水酸化カルシウムなどの各種塩基が挙げられる。被処理水Ｗ１のｐＨとしては、被処理水Ｗ１に含まれる溶解性シリカを析出できる範囲であれば特に制限はない。

アルミン酸イオン添加部１２は、被処理水Ｗ１中に上記一般式（１）で表されるアルミン酸イオン添加剤を添加する。このアルミン酸イオン添加剤を被処理水Ｗ１中に添加することにより、アルミン酸イオン添加剤と被処理水Ｗ１中に含まれる溶解性シリカとの化合物（例えば、Ｍｇ_５Ａｌ［ＡｌＳｉ_３Ｏ_１０（ＯＨ）_２］（ＯＨ）_６、ＮａＡｌＯ_２・（ＳｉＯ_２）_３など）が析出するので、被処理水Ｗ１中に含まれる溶解性シリカを効率良く除去することが可能となる。

アルミン酸イオン添加剤としては、被処理水Ｗ１中でアルミン酸イオンを生成するものであれば特に制限はなく、例えば、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム（テトラヒドロキシドアルミン酸ナトリウム）、アルミン酸カリウム、アルミン酸ストロンチウム、アルミン酸カルシウム及びアルミン酸マグネシウムなどの各種アルミン酸塩類、並びに、アルミン酸イオン含有水などが挙げられる。これらの中でも、被処理水Ｗ１中の溶解性シリカの除去効率の観点から、アルミン酸ナトリウムが好ましい。

析出部１３の構成は、溶解性シリカを析出できるものであれば特に制限はない。析出部１３は、例えば、所定の撹拌装置が設けられた混合槽を有するものであってもよく、混合槽を有しないものであってもよい。混合槽を有する析出部１３では、混合槽にｐＨが所定範囲に調整された被処理水Ｗ１に必要に応じてアルミン酸イオン添加剤を添加し、撹拌により混合して溶解性シリカを析出させる。これにより、アルミン酸イオン添加剤が急速に均一に混合され、アルミン酸イオンとシリカとが凝集することなく反応時間数秒〜数十秒程度で溶解性シリカを析出する。撹拌速度は、緩速で撹拌してもよく急速に撹拌してもよい。撹拌速度１００ｒｐｍ以上として急速に撹拌することにより、混合槽の容積を小さくすることもできる。また、混合槽を有しない析出部１３では、被処理水Ｗ１が流れる配管に設けられた枝管から必要に応じてアルミン酸イオン添加剤をライン薬注・ラインミキシングすることにより配管内で混合する。この場合、配管内にスタティックミキサやエルボなど、流れを乱す部材を設けることにより混合効率を向上することができる。

なお、本実施の形態において、溶解性シリカの析出とは、溶解性シリカとアルミン酸イオンとの化合物が液中から固体として析出することを意味する。ここで、析出の態様としては、溶解性シリカとアルミン酸イオンとの化合物が非晶質として析出するものであってもよく、結晶として析出するものであってもよい。また、析出部１３は、溶解性シリカと被処理水Ｗ１との固液分離を促進するために凝集剤を用いてもよい。凝集剤としては、アルミニウム塩、鉄塩、高分子凝集剤などが挙げられる。

ここで、本実施の形態に係る水処理装置１における被処理水中における溶解性シリカ（ＳｉＯ_２）の溶解度について説明する。図２は、被処理水のｐＨと被処理水に対する溶解性シリカの溶解度との関係を示す図である。なお、図２においては、溶解性シリカを溶解させた水溶液をアルカリ条件下、２５℃にて所定ＳｉＯ_２濃度となるように希釈した後、酸を添加してｐＨを低減させた場合のＳｉＯ_２の析出を観察した結果を示している。図２に示すように、本実施の形態に係る水処理装置１においては、溶解性シリカが析出するＳｉＯ_２濃度は被処理水のｐＨが９のときに最少となり、ｐＨが９未満又はｐＨが９超となることにより溶解性シリカが析出するＳｉＯ_２濃度が増大する傾向がある。

図３は、アルミン酸イオンの存在下での溶解性シリカの溶解性を示す説明図である。なお、図３に示す例では、図２に示したｐＨ９での溶解性シリカの飽和溶液である２００ｍｇ／Ｌの状態でｐＨを変化させた例を示している。図３の直線Ｌは、アルミン酸イオン添加剤としてのアルミン酸イオンの飽和溶解度を示している。図３に示すように、アルミン酸イオンの溶解度（対数表示）は、ｐＨと比例関係にあり、ｐＨの増大に伴ってアルミン酸イオンの溶解度も増大する（図３の直線Ｌ参照）。ここで、アルミン酸イオンの存在しない条件（図２）では、被処理水Ｗ１のｐＨが１０では、溶解性シリカは溶解した状態を保っているが、アルミン酸イオンの存在下（図３）では、ｐＨ１０では溶解性シリカが析出物として析出する。つまり、図２に示した溶解性シリカの飽和溶解度以下の状態でも、アルミン酸イオンの存在下では溶解性シリカが析出物として析出する（図２及び図３の点Ｐ１参照）。この結果は、アルミン酸ナトリウムと溶解性シリカとが化合物を形成したために、溶解性シリカの溶解度が低下してアルミン酸ナトリウムと溶解性シリカとの化合物が析出物として析出したためと考えられる。

図４Ａは、アルミニウムイオン添加後の被処理水Ｗ１のｐＨとＳｉＯ_２の濃度との関係を示す図であり、図４Ｂは、アルミニウムイオン添加後の被処理水Ｗ１のｐＨとＳｉＯ_２の除去率との関係を示す図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂに示す例では、温度２５℃で被処理水中のＳｉＯ_２の濃度を４０ｍｇ／Ｌとし、アルミニウム濃度を１０ｍｇ／Ｌ、３０ｍｇ／Ｌ及び６０ｍｇ／Ｌとした例について示している。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、被処理水Ｗ１中のアルミニウム濃度が１０ｍｇ／Ｌである場合に対して、３０ｍｇ／Ｌでは被処理水Ｗ１中のＳｉＯ_２の濃度が大幅に低下すると共に、ＳｉＯ_２の除去率が大幅に向上することが分かる。また、被処理水Ｗ１中のアルミニウム濃度が３０ｍｇ／Ｌである場合と６０ｍｇ／Ｌである場合とは同等のＳｉＯ_２の濃度及び除去率が得られることが分かる。この結果から、被処理水Ｗ１中のアルミニウム濃度は、１０ｍｇ／Ｌ以上で溶解性シリカの除去効果が得られ、溶解性シリカの除去効率の観点及び必要に応じて添加するアルミン酸イオン添加剤の使用量の削減の観点から、３０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、２０ｍｇ／Ｌ以下がより好ましいことが分かる。

また、アルミニウムイオン添加後の被処理水Ｗ１のｐＨが５．５未満の範囲では、ＳｉＯ_２の濃度が高くなる傾向となる一方で、ｐＨが５．５以上となる範囲では、ＳｉＯ_２の濃度が２５ｍｇ／Ｌ以下に急激に低下すると共に、ＳｉＯ_２の除去率が急激に増大する。そして、ｐＨ９を超えると再びＳｉＯ_２の濃度が増大すると共に、ＳｉＯ_２の除去率が低下する傾向となることが分かる。この結果は、アルミン酸イオンは、ｐＨ５．５以下では、Ａｌ^３＋として存在し、ｐＨ５．５以上では［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻として存在するので、ｐＨ５．５以上の範囲では、［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻と溶解性シリカ（ＳｉＯ_２）との化合物が形成されて析出したためと考えられる。以上を考慮すると、この結果から、被処理水Ｗ１のｐＨとしては、被処理水Ｗ１中の溶解性シリカの濃度を効率良く低減する観点から、５．５以上が好ましく、６以上がより好ましく、７以上が更に好ましく、８以上がより更に好ましく、また１３以下が好ましく、１２以下がより好ましく、１１以下が更に好ましく、１０．５以下がより更に好ましい。以上を考慮すると、ｐＨの範囲としては、５．５以上１２以下が好ましく、７以上１１以下がより好ましく、８以上１０以下が更に好ましい。

図５は、本実施の形態に係る水処理装置１におけるアルミニウムの濃度比（ｍｏｌ Ａｌ／ｍｏｌ ＳｉＯ_２）とＳｉＯ_２除去率との関係を示す図である。なお、図５に示す例では、被処理水のｐＨを８，９，１０とした場合について示している。図５に示すように、本実施の形態に係る水処理装置１においては、アルミニウムの濃度比が０．６（ｍｏｌ Ａｌ／ｍｏｌ ＳｉＯ_２）程度ではＳｉＯ_２の除去率が６０％程度となるが、アルミニウムの濃度比が１．０以上となると急激にＳｉＯ_２の除去率が向上し、アルミニウムの濃度比が１．７（ｍｏｌ Ａｌ／ｍｏｌ ＳｉＯ_２）の場合には、９０％となる。そして、アルミニウムの濃度比が更に増大しても高いＳｉＯ_２の除去率を維持することが分かる。

本実施の形態に係る水処理装置１においては、被処理水中に対するアルミン酸イオン濃度比としては、溶解シリカの除去率の観点及びアルミン酸イオン添加剤の使用量を低減する観点から、溶解シリカに対してアルミニウムイオンの濃度比（ｍｏｌ Ａｌ／ｍｏｌ ＳｉＯ_２）で０．５以上が好ましく、１．０以上がより好ましく、１．５以上が更に好ましく、また５．０以下が好ましく、４．０以下がより好ましく、３．０以下が更に好ましい。

固液分離部１４は、溶解性シリカ析出部１３で析出したアルミン酸イオンと溶解性シリカとの化合物と被処理水Ｗ１とを固液分離して処理水Ｗ２と析出物１５とを得る。固液分離部１４としては、被処理水中に析出した固体（析出物１５）と処理水とを固液分離できるものであれば特に制限はない。固液分離部１４としては、例えば、クラリファイヤ、液体サイクロン、砂濾過及び膜分離装置などが挙げられる。ここでの析出物１５としては、例えば、被処理水中に含まれるシリカ、アルミニウム及びマグネシウムに基づくＭｇ_５Ａｌ［ＡｌＳｉ_３Ｏ_１０（ＯＨ_２）］（ＯＨ）_６及びＮａＡｌＳｉ_３Ｏ_８などのシリカ化合物、アルミニウム化合物及びマグネシウム化合物が挙げられる。

処理水精製部２０は、例えば、逆浸透膜を有する逆浸透濾過装置、ナノ濾過膜（ＮＦ）、電気透析装置（ＥＤ）、極性転換式電気透析装置（ＥＤＲ）、電気再生式純水装置（ＥＤＩ）、静電脱塩装置（ＣＤｌ）、蒸発器、晶析装置及びイオン交換樹脂からなる群から選択された少なくとも１種の精製装置を備える。処理水精製部２０は、処理水Ｗ２を更に精製して精製処理水Ｗ３を得る。ここでは、溶解性シリカ析出部１３及び固液分離部１４によって処理水Ｗ２中の溶解性シリカが十分に低減されているので、上述した各種精製装置におけるメンテナンスの負荷を低減することが可能となる。

制御装置２１は、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの汎用又は専用のコンピュータ及びこのコンピュータ上で動作するプログラムを利用して実現される。制御装置２１は、ｐＨ計２２で測定した被処理水Ｗ１のｐＨに基づいてバルブＶ_１の開度を調整して被処理水Ｗ１に対するｐＨ調整剤１１ａの添加量を変更して被処理水Ｗ１のｐＨを制御する。また、制御装置２１は、バルブＶ_２の開度を調整して被処理水Ｗ１に対するアルミン酸イオン添加剤１２ａの添加量を変更して被処理水Ｗ１中のアルミニウムイオン濃度を制御する。

次に、本実施の形態に係る水処理装置１の全体動作について説明する。プラント装置の冷却水などの溶解性シリカを含有する被処理水Ｗ１（例えば、ｐＨ６．５）は、必要に応じてｐＨ調整剤添加部１１からｐＨ調整剤１１ａが添加された後、必要に応じて溶解性シリカ析出部１３でアルミン酸イオン添加部１２からアルミン酸イオン添加剤１２ａが添加される。これにより、被処理水Ｗ１は、アルミン酸イオン濃度及びｐＨが所定範囲内に調整されるので、溶解性シリカ析出部１３内で溶解性シリカが析出する。ここでは、制御装置２１は、ｐＨ計２２で測定した被処理水Ｗ１のｐＨの測定値に基づいて固液分離部１４に導入される被処理水Ｗ１のｐＨが所定範囲（例えば、ｐＨ８以上１０以下）となると共に、溶解シリカに対してアルミニウムイオン濃度比（ｍｏｌ Ａｌ／ｍｏｌ ＳｉＯ_２）が所定範囲となるようにバルブＶ_１，Ｖ_２の開度を制御する。その後、被処理水Ｗ１は、固液分離部１４に導入されて膜ろ過装置などによって析出物１５が除去された後、処理水Ｗ２となる。ここでは、被処理水Ｗ１中の溶解シリカがアルミニウムイオンとの化合物を形成して除去されるので、被処理水Ｗ１中の溶解シリカの濃度を大幅に低減することが可能となる。その後、処理水Ｗ２は、処理水精製部２０で蒸留、膜分離、及びイオン交換などにより更に精製された後、精製処理水Ｗ３として供給される。

以上説明したように、本実施の形態に係る水処理装置１によれば、ｐＨ及びアルミン酸イオン濃度が所定範囲の被処理水Ｗ１中に存在するアルミン酸イオンと溶解性シリカとが反応した化合物が溶解性シリカ析出部１３で被処理水Ｗ１中に析出するので、凝集剤を用いて溶解性シリカを凝集させて除去する場合と比較して被処理水Ｗ１中の溶解性シリカを効率良く除去することが可能となる。したがって、被処理水Ｗ１中の溶解性シリカを効率良く除去できる水処理装置１を実現することが可能となる。

なお、本実施の形態では、被処理水Ｗ１のｐＨをｐＨ調整剤添加部１１によって所定範囲内に調整する例について説明したが、予めｐＨが所定範囲内の被処理水Ｗ１を用いる場合には、ｐＨ調整剤添加部１１は必ずしも設ける必要はない。また、本実施の形態では、被処理水Ｗ１のアルミン酸イオンの濃度をアルミン酸イオン添加部１２によって所定範囲内に調整する例について説明したが、予めアルミン酸イオン濃度が所定範囲内の被処理水Ｗ１を用いる場合には、アルミン酸イオン添加部１２は必ずしも設ける必要はない。また、処理水精製部２０も必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第１の実施の形態に係る水処理装置１と共通する構成要素については同一の符号を付し、説明の重複を避ける。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る水処理装置２の概略図である。図６に示すように、本実施の形態に係る水処理装置２は、固液分離部１４で分離された析出物１５の少なくとも一部を種物質１６ａとして析出部１３に添加する種物質添加部１６を備える。その他の構成については、上述した第１の実施の形態に係る水処理装置１と同様のため説明を省略する。

本実施の形態においては、種物質添加部１６は、予め固液分離部１４で分離された析出物であるＭｇ_５Ａｌ［ＡｌＳｉ_３Ｏ_１０（ＯＨ_２）］（ＯＨ）_６及びＮａＡｌＳｉ_３Ｏ_８などのＳｉ−Ａｌ化合物を被処理水Ｗ１からの溶解性シリカの析出時の種物質として添加する。この種物質の添加により、被処理水Ｗ１からの溶解性シリカの析出速度を高めることができるので、被処理水Ｗ１中から速やかに溶解性シリカを析出させることが可能となり、被処理水Ｗ１の処理量が向上する。なお、本実施の形態においては、析出部１３に種物質１６ａを添加する例について説明したが、種物質１６ａは、析出部１３の上流側であれば必ずしも析出槽内に添加する必要はない。

本実施の形態においては、固液分離部１４としては、液体サイクロンを用いることが好ましい。これにより、析出物を粒径ごとに分離することが可能となるので、種物質１６ａとして適度な粒径の析出物を用いることが可能となり、効率良く溶解性シリカを析出させることが可能となる。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る水処理装置３の概略図である。図７に示すように、本実施の形態に係る水処理装置３は、ｐＨ調整剤添加部１１の上流側に設けられたマグネシウムイオン添加部１７を備える。その他の構成については、上述した第１の実施の形態に係る水処理装置１と同一のため説明を省略する。

マグネシウムイオン添加部１７は、被処理水Ｗ１中にマグネシウムイオン添加剤１７ａを添加して被処理水Ｗ１中のマグネシウムイオン濃度を所定範囲とする。これにより、被処理水Ｗ１中のマグネシウムイオン濃度を適度な範囲にすることができるので、析出部１３での析出において、例えば、Ｍｇ_５Ａｌ［ＡｌＳｉ_３Ｏ_１０（ＯＨ_２）］（ＯＨ）_６などのＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ化合物が効率良く形成され、処理水Ｗ２中の溶解シリカの濃度をより一層低減することができる。さらに、処理水Ｗ２中に残存するアルミニウムイオン濃度を低減することもできる。なお、マグネシウムイオン添加剤１７ａの添加量は、制御装置２１によりバルブＶ_３を介して制御される。

図８Ａは、マグネシウムイオン添加後の被処理水中のＳｉＯ_２の濃度の関係を示す図であり、図８Ｂは、マグネシウムイオン添加後の被処理水中のＳｉＯ_２の除去率の関係を示す図である。なお、図８Ａ及び図８Ｂに示す例では、温度２５℃、被処理水のｐＨが９、溶解性シリカの濃度が４０ｍｇ／Ｌの被処理水Ｗ１にアルミニウムイオン及びマグネシウムイオンを添加した場合の溶解性シリカの濃度及び除去率を示している。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、アルミン酸イオンが０ｍｇ／Ｌの条件下では、マグネシウム濃度が０ｍｇ／Ｌ及び１２０ｍｇ／Ｌのいずれでも溶解性シリカの濃度及び除去率に有意差は見られない。一方で、アルミン酸イオンが３０ｍｇ／Ｌの条件下では、マグネシウム濃度が０ｍｇ／Ｌでも溶解性シリカの濃度が大幅に減少するが、マグネシウム濃度を１２０ｍｇ／Ｌとすることにより更に溶解性シリカの濃度が低減すると共に除去率が増大する。この結果は、アルミニウムイオン及びマグネシウムイオンが共存することにより上述したＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ化合物が形成され溶解性シリカの析出が促進される相乗効果が発現したためと考えられる。

マグネシウムイオン添加剤１７ａとしては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキシド、酢酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム及び硫酸マグネシウムなどの各種マグネシウム塩が挙げられる。これらの中でも、溶解性シリカを効率良く析出できる観点から、硫酸マグネシウムの水溶液を用いることが好ましい。

被処理水Ｗ１中のマグネシウムイオン濃度は、６０ｍｇ／Ｌ以上で溶解性シリカの除去効果が得られ、溶解性シリカの除去効率の観点及び必要に応じて添加するアルミン酸イオン添加剤の使用量の削減の観点から、９０ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、１２０ｍｇ／Ｌ以上がより好ましいことが分かる。

被処理水Ｗ１中のマグネシウムイオンの含有量としては、溶解性シリカを効率良く析出する観点から、溶解性シリカに対してマグネシウムの濃度（Ｍｇ／ＳｉＯ_２）が０超であることが好ましく、１．５以上であることが好ましく、３以上であることが更に好ましく、１０以下であることが好ましく、７以下であることがより好ましく、５以下であることが更に好ましい。

（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る水処理装置４の概略図である。図９に示すように、本実施の形態に係る水処理装置４は、水を電気分解して電解水Ｗ４にする電解部１８を備える。電解部１８で電気分解する水としては、例えば、被処理水Ｗ１、処理水Ｗ２及び精製処理水Ｗ３などを用いることができる。その他の構成については、上述した第１の実施の形態に係る水処理装置１と同一のため説明を省略する。

電解部１８は、アルミニウムで構成された陽極１８ａと、チタン又はアルミニウムで構成された陰極１８ｂと、陽極１８ａと陰極１８ｂとの間に設けられた直流電源１８ｃとを備える。この電解部１８では、陽極１８ａでは下記反応式（２）に基づいてアルミニウムイオン（Ａｌ^３＋）が生成し、陰極１８ｂでは、下記反応式（３）に基づいて水酸化物イオン（ＯＨ⁻）が生成する。これにより、この電解部１８では、下記反応式（４）アルミニウムイオンと水酸化物イオンとが反応してアルミン酸イオン含有水が生成されるので、電解部１８がアルミン酸イオンの供給源となる。このアルミン酸イオン含有水をアルミン酸イオン添加剤１２ａとしてアルミン酸イオン添加部１２に供給することにより、他のアルミン酸イオン添加剤を用いることなく、アルミン酸イオン添加剤１２ａを供給することが可能となる。
Ａｌ → Ａｌ^３＋＋３ｅ⁻ ・・・（２）
２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ → Ｈ_２＋２ＯＨ⁻ ・・・（３）
Ａｌ^３＋＋４ＯＨ⁻→［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻ ・・・（４）

なお、電解部１８では、陽極１８ａ及び陰極１８ｂをそれぞれアルミニウム電極としてもよい。これにより、直流電源１８ｃの正極及び負極を入れ替えて極性反転させることにより、陽極１８ａ及び陰極１８ｂのそれぞれからアルミニウムイオンを発生させることが可能となる。

（第５の実施の形態）
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る水処理装置５の概略図である。図１０に示すように、この水処理装置５は、上述した第１−第４の実施の形態に係る水処理装置１−４の構成を組み合わせたものである。これにより、被処理水Ｗ１中の溶解性シリカの濃度をより一層低減することができる。

（第６の実施の形態）
図１１は、本発明の第６の実施の形態に係る水処理装置６の概略図である。図１１に示すように、本実施の形態に係る水処理装置６は、固液分離装置１４の後段に設けられ、被処理水Ｗ１のアルミニウムイオンを処理するＡｌ処理部３３と、このＡｌ処理部３３の後段に設けられ、被処理水Ｗ１にｐＨ調整剤３２ａを添加して被処理水Ｗ１のｐＨを調整するｐＨ調整剤添加部３２を備える。その他の構成については図１に示した水処理装置１と同様のため説明を省略する。

Ａｌ処理部３３は、被処理水Ｗ１中のアルミニウムイオンをキレート樹脂、イオン交換樹脂及びキレート剤などによりアルミニウム化合物３４として析出させる。これにより、被処理水Ｗ１中のアルミニウムイオンの濃度を低減することができるので、後段に設けられた処理水精製部２０へのアルミニウムイオンに基づく悪影響を低減できる。

Ａｌ処理部３３では、以下の第１の処理方法〜第４の処理方法により溶解性シリカが除去された被処理水Ｗ１中のアルミニウムイオンの濃度を低減する。第１の処理方法としては、溶解性シリカが除去された被処理水Ｗ１のｐＨを所定範囲に調整し、アルミニウムイオンの飽和溶解度を低下せしめ、被処理水Ｗ１中のアルミニウムイオンを不溶化した後、固液分離してアルミニウムイオンする沈殿法が挙げられる。

第２の処理方法としては、筒状部材にキレート樹脂を充填したキレート樹脂塔に被処理水Ｗ１を通水し、アルミニウムなどの重金属をキレート樹脂に吸着させてアルミニウムイオンを除去するキレート樹脂法が挙げられる。

第３の処理方法としては、凝集剤などの液体キレート剤を被処理水Ｗ１中に添加し、アルミニウムなどの重金属を被処理水Ｗ１に不溶性のキレート錯体として析出させた後、固液分離してアルミニウムイオンを除去する液体キレート法が挙げられる。

第４の処理方法としては、下記式（５）〜下記式（７）に示すように、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）を被処理水Ｗ１中に添加し、被処理水Ｗ１のｐＨを増大させると共に、カルシウムイオン及び水酸化物イオンの供給により、被処理水Ｗ１に含まれる重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）から炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）を析出させると共に、マグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）から水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）を析出させて固液分離するコールドライム法が挙げられる。このコールドライム法では、アルミニウムイオンの一部も共沈して除去される。
Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２＋Ｃａ（ＯＨ）_２→２ＣａＣＯ_３↓＋２Ｈ_２Ｏ ・・・（５）
Ｍｇ（ＨＣＯ_３）２＋２Ｃａ（ＯＨ）_２⇒Ｍｇ（ＯＨ）_２↓＋２ＣａＣＯ_３↓＋２Ｈ_２Ｏ ・・・（６）
ＣａＣｌ_２＋Ｎａ_２ＣＯ_３⇒２ＮａＣｌ＋ＣａＣＯ_３↓ ・・・（７）

なお、第１、第３、第４の処理方法を実施する場合には、Ａｌ処理部３３には、後段に設けられた固液分離部１４とは別体の固液分離装置を設けることが好ましい。固液分離部１４とは別に固液分離装置を設けることにより、アルミニウム化合物３４を固液分離することができる。

また、Ａｌ処理部３３では、被処理水Ｗ１中にスケールインヒビターなどの水処理添加剤を添加してもよい。これにより、被処理水Ｗ１に対するアルミニウムイオンの飽和溶解度を向上させることができるので、後段に設けられた処理水精製部２０の逆浸透膜３０ａへのアルミニウムイオンに基づく悪影響を低減できる。

ｐＨ調整装置３２は、溶解性シリカが除去された被処理水Ｗ１にｐＨ調製剤３２ａを添加して被処理水Ｗ１のｐＨを減少又は増大させて被処理水Ｗ１に対するアルミニウムイオンの飽和溶解度を向上させる。ｐＨ調整剤３２ａとしては、例えば、塩酸、硫酸、及びクエン酸などの各種酸、並びに、水酸化ナトリウム、及び水酸化カルシウムなどの各種塩基が挙げられる。制御装置２１は、固液分離部１４の後段に設けられたｐＨ計２３の測定値に基づいてバルブＶ４の開度を調整してｐＨ調整剤３２ａの添加量を調整する。これにより、被処理水Ｗ１に対するアルミニウムイオンの飽和溶解度を向上させることができるので、後段に設けられた処理水精製部２０へのアルミニウムイオンに基づく悪影響を低減できる。

ｐＨ調整装置３２は、被処理水Ｗ１にアルカリを添加してアルミニウムの飽和溶解度を増大させる場合には、被処理水Ｗ１のｐＨを０超増加させることが好ましく、＋０．１以上増加させることがより好ましく、＋０．３以上増加させることが更に好ましく、＋１．０以上増加させることがより更に好ましい。また、ｐＨ調整装置３２は、被処理水Ｗ１に酸を添加してアルミニウムの飽和溶解度を増大させる場合には、例えば、被処理水Ｗ１のｐＨが９であれば、被処理水Ｗ１のｐＨを４．２以下とすることにより、アルミニウムの飽和溶解度を増大させることができる。ｐＨ調整装置３２は、例えば、被処理水Ｗ１中のアルミニウム濃度が０．０１ｍｇ／Ｌ程度の場合には、被処理水Ｗ１のｐＨを５．０以下、６．０以上とすることによりアルミニウムの析出を防ぐことができる。

ｐＨ調整装置３２は、例えば、固液分離部１４の排出水のｐＨが９である場合には、ｐＨを４．５以上９以下の範囲とすることにより、過剰のアルミニウムを被処理水Ｗ１から析出させることができる。アルミニウムイオンは、ｐＨが５．５のときに溶解度が最少となるので、ｐＨ調整剤３２ａの添加量を調整してｐＨを４．５以上９以下に調整することにより、過剰のアルミニウムがアルミニウム化合物３４として被処理水Ｗ１から析出する。そして、析出したアルミニウム化合物３４は、析出物１５と共に固液分離部１４で除去することもできる。また、この場合、被処理水Ｗ１のｐＨとしては、処理水精製部２０に導入する被処理水Ｗ１中のアルミニウム濃度を０．０５ｍｇ／Ｌ以下にする観点から、ｐＨ４．８以上７．０の範囲がより好ましく、処理水精製部２０に導入する被処理水Ｗ１中のアルミニウム濃度を０．０１ｍｇ／Ｌ以下にする観点から、ｐＨ５．０以上６．０以下の範囲が更に好ましい。

次に、本実施の形態に係る水処理装置６の全体動作について説明する。まず、被処理水Ｗ１から上述した水処理装置１と同様にして析出物１５が除去される。その後、析出物１５が分離された被処理水Ｗ１は、Ａｌ処理部３３によりキレート樹脂、イオン交換樹脂及びキレート剤などによりアルミニウムイオンが除去される。ここでは、Ａｌ処理部３３は、スケールインヒビターを添加してアルミニウムイオンの溶解度を上昇させてもよい。その後、被処理水Ｗ１は、ｐＨ調製剤添加部３２によりｐＨ調整剤３２ａが添加されてｐＨが所定範囲に調整された後、処理水精製部２０で処理水Ｗ２及び濃縮水Ｗ３に分離される。ここでは、制御装置２１は、Ａｌ濃度計３１で測定される被処理水Ｗ１中のアルミニウムイオン濃度が所定範囲（例えば、０．０１ｍｇ／Ｌ）となるように、キレート剤などの添加量、イオン交換樹脂の処理などを制御する。また、制御装置２１は、析出槽１３に添加するアルミン酸イオンの添加量を制御して処理水精製部２０に導入するアルミニウムイオン濃度を低減してもよい。

このように、本実施の形態によれば、固液分離部１４の後段に設けられたＡｌ処理部３３により被処理水Ｗ１のアルミニウムイオンを低減するので、上述した水処理装置１と比較して処理水精製部２０に導入される被処理水Ｗ１のアルミニウムイオン濃度をより低減できる。これにより、処理水精製部２０に対するアルミニウムイオンの影響を一層低減することが可能となる。

（第７の実施の形態）
図１２は、本発明の第７の実施の形態に係る水処理装置７の概略図である。図１２に示すように、本実施の形態に係る水処理装置３は、上述した水処理装置２のＡｌ処理部３３が溶解性シリカ析出部１３と固液分離部１４との間に設けられている。その他の構成については上述した水処理装置２と同一であるので、説明を省略する。

このように、本実施の形態によれば、Ａｌ処理部３３でアルミニウムを析出させて固液分離部１４により析出物１５と共にアルミニウムイオンを除去するので、上述した水処理装置１と比較して処理水精製部２０に導入される被処理水Ｗ１のアルミニウムイオン濃度をより低減できる。これにより、処理水精製部２０に対するアルミニウムイオンの影響を一層低減することが可能となる。

なお、上記第６の実施の形態においては、Ａｌ処理部３３を固液分離部１４の後段に設ける構成について説明し、上記第７の実施の形態においては、Ａｌ処理部３３を固液分離部１４の前段に設ける構成について説明したが、Ａｌ処理部３３は、固液分離部１４の前段及び後段の双方に設けてもよい。これにより、固液分離部１４の前段に設けられたＡｌ処理部３３により被処理水Ｗ１中のアルミニウムイオン濃度を低減した後に、固液分離部１４で析出物１５を分離した後に更に、溶解性シリカが除去された被処理水Ｗ１中のアルミニウムイオンをアルミニウム化合物３４として除去できるので、処理水精製部２０に供給されるアルミニウムイオン濃度をより一層低減することが可能となる。

以下、上記実施の形態に係る水処理装置の適用例について説明する。なお、以下においては、上記実施の形態に係る水処理装置１と共通する構成を有する図１３に示す溶解性シリカ除去部１０を各種水処理装置に適用した例について説明する。図１３に示すように、この溶解性シリカ除去部１０は、被処理水Ｗ１中にｐＨ調整剤１１ａを添加するｐＨ調整剤添加部１１と、ｐＨ調整剤１１ａが添加された被処理水Ｗ１にアルミン酸イオン添加剤１２ａを添加するアルミン酸イオン添加部１２と、アルミン酸イオンを添加した被処理水Ｗ１中の溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部１３と、析出させた溶解性シリカを固液分離して処理水Ｗ２を得る固液分離部１４とを備える。

（適用例１）
図１４は、適用例１に係る水処理装置１００の概略図である。図１４に示すように、この水処理装置１００は、半導体製造用高純度水精製逆浸透プラントの供給水の前処理装置である。水処理装置１００は、被処理水Ｗ１中の溶解性シリカを除去する溶解性シリカ除去部１０と、弱酸カチオン交換樹脂により処理水Ｗ２中を処理して重炭酸塩及びアルミニウムイオンを除去する被処理水精製装置としてのカチオン交換装置１０１と、重炭酸塩及びアルミニウムイオンを除去した処理水Ｗ２中の炭酸ガスを除去する脱炭酸部１０２と、脱炭酸した処理水Ｗ２を逆浸透膜１０３ａにより濾過して透過水Ｗ１００及び濃縮水Ｗ１０１を得る逆浸透膜濾過部１０３とを備える。

逆浸透膜濾過部１０３を透過した透過水Ｗ１００は、更にカチオン交換装置、アニオン交換装置などのイオン交換樹脂１０４で精製され、濾過部１０５での仕上げ濾過を経た後、ＵＶ照射部１０６で紫外線が照射されて生物を死滅させて精製処理水Ｗ１０２として用いられる。溶解性シリカ除去部１０とカチオン交換装置１０１との間には、溶解性シリカが除去された被処理水Ｗ１にＮａ２ＣＯ３を供給するＮａ２ＣＯ３供給部１０７が設けられている。カチオン交換装置１０１と脱炭酸部１０２との間には、イオン交換により精製された被処理水Ｗ１に酸を供給する酸供給部１０８が設けられている。脱炭酸部１０２と逆浸透膜濾過部１０３との間には、脱炭酸された被処理水Ｗ１にアルカリを供給するアルカリ供給部１０９が設けられている。なお、この水処理装置１００においては、溶解性シリカ除去部１０は、逆浸透膜濾過部１０３の上流側であれば配置構成は適宜変更可能である。このように、本実施の形態においては、溶解性シリカ除去部１０で処理した処理水Ｗ２を、カチオン交換装置１０１などを経て更に精製して使用することも可能である。

（適用例２）
図１５は、適用例２に係る水処理装置２００の概略図である。図１５に示すように、この水処理装置２００は、高濃度有機物及びシリカなどの懸濁／溶解固体分を含む排水の処理装置である。この水処理装置２００は、溶解性シリカ除去部１０Ａは、溶解性シリカ析出部１３の後段に更に被処理水Ｗ１中の溶解性シリカを凝集させる凝集槽２０１を備える。この凝集槽２０１では、被処理水Ｗ１中に塩化鉄などの凝集剤と共に、アルミン酸イオン添加部１２からアルミン酸イオンが添加された被処理水Ｗ１中の溶解性シリカを析出する。そして、固液分離部１４で析出した溶解性シリカを分離して処理水Ｗ２及び析出物１５を得た後、マルチメディアフィルタで構成される第１フィルタ２０２で濾過した後、処理水Ｗ２に含まれるアルミニウムイオンを被処理水精製部としてのイオン交換樹脂２０３で除去する。そして、カートリッジフィルタで構成される第２フィルタ２０４で濾過した後、逆浸透膜２０５ａを備えた逆浸透膜濾過部２０５で透過水Ｗ２００及び濃縮水Ｗ２０１を分離する。このように、本実施の形態においては、溶解性シリカ除去部１０で処理した処理水Ｗ２を、イオン交換樹脂２０３などを経て更に生成して使用することも可能である。

（適用例３）
図１６は、適用例３に係る水処理装置３００の概略図である。図１６に示すように、この水処理装置３００は、溶解性シリカ除去部１０の後段に設けられた被処理水精製部としての第１脱塩塔３０１と、脱塩塔の後段に設けられた脱ガス塔３０２と、脱ガス塔３０２の後段に設けられた第２脱塩塔３０４とを備える。第１脱塩塔３０１に導入された処理水Ｗ２は、第１イオン交換樹脂３０１ａ及び第２イオン交換樹脂３０１ｂを介してイオン交換された後、塔底部で塩酸が供給されて脱ガス塔３０２に供給される。脱ガス塔３０２に供給された処理水Ｗ２は、洗浄部３０２ａで洗浄されて塔底部３０２ｂに貯留される。脱ガス塔３０２の塔底部３０２ｂに貯留された処理水Ｗ２は、ポンプ３０３を介して第２脱塩塔３０４に導入されて第１イオン交換樹脂３０４ａ及び第２イオン交換樹脂３０４ｂを介してイオン交換された後、塔底部で水酸化ナトリウム水溶液が供給されて所定のｐＨに調整されて処理水Ｗ３００とされる。このように処理することにより、イオン交換樹脂の消耗率を低減することが可能となる。なお、溶解性シリカ除去部１０は、第２脱塩塔３０４の第２イオン交換樹脂３０４ｂの上流側であれば配置構成は適宜変更可能である。このように、本適用例３においては、溶解性シリカ除去部１０で処理した処理水Ｗ２を、アニオン交換樹脂などを経て更に生成して使用することも可能である。

第１脱塩塔３０１及び第２脱塩塔３０４の第１イオン交換樹脂３０１ａ，３０４ａ、第２イオン交換樹脂３０１ｂ，３０４ｂとしては、各種アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを適宜組み合わせて用いることができる。本適用例３では、第１脱塩塔３０１の第１イオン交換樹脂３０１ａ及び第２イオン交換樹脂３０１ｂとしては、強酸性カチオン交換樹脂を用いることが好ましく、第２脱塩塔３０４の第１イオン交換樹脂３０４ａ及び第２イオン交換樹脂３０４ｂとしては、強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが好ましい。

なお、上述した適用例３における第１脱塩塔３０１、脱ガス塔３０２、及び第３脱塩塔３０４を備えた水処理装置３００の構成は適宜変更可能である。水処理装置３００においては、脱ガス塔３０２及び第３脱塩塔３０４を省略した構成とすることができる。この場合、第１脱塩塔３０１は、第１イオン交換樹脂３０１ａとして強酸性カチオン樹脂を備え、第２カチオン交換樹脂３０１ｂとして強塩基性アニオン樹脂を備えることが好ましい。このように構成することにより、被処理水Ｗ１中のイオン濃度が低い場合に処理水Ｗ３００を効率良く得ることが可能となる。この場合であっても、溶解性シリカ除去部１０により被処理水Ｗ１中の溶解性シリカを除去することにより、強塩基性アニオン樹脂の再生に必要な薬品量及び強塩基性アニオン樹脂の使用量を低減することができる。

また、水処理装置３００においては、第２脱塩塔３０４の後段に更に処理水Ｗ３００をポリッシングする第３脱塩塔を設けてもよい。この場合、第３脱塩塔は、第１イオン交換樹脂として強酸性カチオン樹脂を備え、第２カチオン交換樹脂として強塩基性アニオン樹脂を備えることが好ましい。このように構成することにより、被処理水Ｗ３００の純度が更に向上する。この場合であっても、溶解性シリカ除去部１０により被処理水Ｗ１中の溶解性シリカを除去することにより、第１脱塩塔３０１及び第２脱塩塔３０４の第１イオン交換樹脂３０１ａ，３０４ａ、第２イオン交換樹脂３０１ｂ、３０４ｂにおける強塩基性アニオン樹脂、並びに、第３脱塩塔における強塩基性アニオン樹脂の再生に必要な薬品量及び強塩基性アニオン樹脂の使用量を低減することができる。

（適用例４）
図１７は、適用例４に係る水処理装置４００の概略図である。図１７に示すように、この水処理装置４００は、有機物及び無機塩を含む水を処理し、蒸発操作時の水垢付着を低減する水処理装置である。この水処理装置４００は、溶解性シリカ除去部１０の後段に設けられたイオン交換装置４０１と、イオン交換装置４０１でイオン交換された処理水Ｗ２に酸を供給する酸供給部４０２と、イオン交換装置４０１の後段に設けられた脱ガス部４０３と、脱ガス部４０３で脱ガスされた処理水Ｗ２にアルカリを添加するアルカリ添加部４０４と、アルカリ添加部４０４の後段に設けられた被処理水精製部としての蒸発器４０５とを備える。

イオン交換装置４０１は、溶解性シリカが除去された被処理水Ｗ１をイオン交換により精製する。酸供給部４０２は、イオン交換により精製された被処理水Ｗ１に酸を添加してｐＨを所定範囲にする。脱ガス部４０３は、処理水Ｗ２中に含まれる炭酸ガスを除去する。アルカリ添加部４０４は、炭酸ガスが除去された処理水Ｗ２にアルカリを添加して処理水Ｗ２のｐＨを増大させる。蒸発器４０５は、塩基性の処理水Ｗ２を蒸発させて蒸発水Ｗ４００を得ると共に、塔底部から濃縮水を抜き出して晶析器４０６に供給する。晶析器４０６では、蒸発器４０５で結晶が析出しない範囲で濃縮された濃縮水を析出し、析出した固体４０８は、固液分離部４０７で分離される。固液分離部４０７で分離された濃縮液４０７ａは、再び晶析器４０６に供給される。このように、本実施の形態においては、溶解性シリカ除去部１０で処理した処理水Ｗ２を、イオン交換装置４０１及び蒸発器４０５などを経て更に精製して使用することも可能である。この場合においても、溶解性シリカ除去部１０において被処理水Ｗ１中の溶解性シリカが低減されているので、イオン交換装置４０１及び蒸発器４０５における被処理水Ｗ１の精製効率が向上する。

以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例及び比較例に基づいて本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。

（実施例）
図１に示した水処理装置を用いて被処理水にアルミン酸ナトリウムを添加して溶解性シリカを除去して精製処理水を製造した。被処理水のｐＨは１０とし、温度は２５℃とし、被処理水中の溶解性シリカ濃度は４０ｍｇ／Ｌとし、アルミン酸イオンの濃度は１５７ｍｇ／Ｌとし、マグネシウムイオン濃度は１２０ｍｇ／Ｌとした。その結果、図１８に示すように、被処理水中の溶解性シリカが析出し、処理水中の溶解性シリカの濃度が大幅に低減した（被処理水：４０ｍｇ／Ｌ→処理水０．８ｍｇ／Ｌ）。また、析出物を蛍光Ｘ線分析により組成分析した結果、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉが析出物中に共存していた。

（比較例）
アルミン酸ナトリウムに代えて硫酸アルミニウムを用いたこと以外は実施例と同様にして被処理水を処理した。その結果、図１８に示すように、被処理水中の溶解性シリカは析出せず、処理水中の溶解性シリカの濃度は低下しなかった（被処理水：３２ｍｇ／Ｌ→処理水３１ｍｇ／Ｌ）。この結果は、硫酸アルミニウムを用いた場合には、被処理水中にアルミン酸イオンが発生しなかった結果、アルミン酸イオンと溶解性シリカとの化合物が被処理水中に析出しなかったためと考えられる。

１，２，３，４，５，６，７ 水処理装置
１１ ｐＨ調整剤添加部
１１ａ ｐＨ調整剤
１２ アルミン酸イオン添加部
１２ａ アルミン酸イオン添加剤
１３ 析出部
１４ 固液分離部
１５ 析出物
１６ 種物質添加部
１６ａ 種物質
１７ マグネシウムイオン添加部
１７ａ マグネシウムイオン添加剤
１８ 電解部
１８ａ 陽極
１８ｂ 陰極
１８ｃ 直流電源
２０ 処理水精製部
２１ 制御装置
２２ ｐＨ計
Ｗ１ 被処理水
Ｗ２ 処理水
Ｗ３ 精製処理水

Claims (20)

1. 下記一般式（１）で表されるアルミン酸イオン濃度及びｐＨがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存する溶解性シリカを析出させる溶解性シリカ析出部と、
   前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去した処理水を得る固液分離部と、を備えたことを特徴とする、水処理装置。
   ［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻ ・・・式（１）
2. 前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加して前記被処理水のアルミン酸イオン濃度を前記所定範囲内にするアルミン酸イオン添加部を備えた、請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムである、請求項２に記載の水処理装置。
4. 前記被処理水にｐＨ調整剤を添加して前記被処理水をｐＨ５．５以上にするｐＨ調整剤添加部を備えた、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水処理装置。
5. 予め前記被処理水から析出させた溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加する種物質添加部を備えた、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水処理装置。
6. 前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加するマグネシウムイオン添加部を備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水処理装置。
7. 前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記アルミン酸イオン添加剤として前記アルミン酸イオン添加部に供給する電解装置を備えた、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の水処理装置。
8. ｐＨが５．５以上の溶解性シリカを含有する被処理水に、アルミン酸ナトリウムを添加して前記被処理水中に溶存する溶解性シリカを前記被処理水から析出させる溶解性シリカ析出部と、
   前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去する固液分離部と、
   を備えたことを特徴とする、水処理装置。
9. 前記処理水を蒸発させて精製処理水を得る蒸発部、前記処理水を晶析させて精製処理水を得る晶析部、前記処理水をイオン交換して精製処理水を得るイオン交換樹脂部からなる群から選択された少なくとも１種を含む処理水精製部を備えた、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水処理装置。
10. 前記処理水精製部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンを除去するアルミニウムイオン処理部を備えた、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の水処理装置。
11. 下記一般式（１）で表されるアルミン酸イオン濃度及びｐＨがそれぞれ所定範囲内である被処理水中から、前記被処理水中に溶存する溶解性シリカを析出させる析出工程と、
    前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去して処理水を得る固液分離工程とを含むことを特徴とする、水処理方法。
    ［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻ ・・・式（１）
12. 前記被処理水にアルミン酸イオン添加剤を添加して前記被処理水のアルミン酸濃度を前記所定範囲とする、請求項１１に記載の水処理方法。
13. 前記アルミン酸イオン添加剤が、アルミン酸ナトリウムである、請求項１２に記載の水処理方法。
14. 前記被処理水にｐＨ調整剤を添加して前記被処理水をｐＨ５．５以上にする、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の水処理方法。
15. 予め前記被処理水から析出させた溶解性シリカを種物質として前記被処理水に添加して前記溶解性シリカを析出させる、請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の水処理方法。
16. 前記被処理水にマグネシウムイオン添加剤を添加して前記溶解性シリカを析出させる、請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の水処理方法。
17. 前記被処理水の一部を電解して発生したアルミン酸イオン含有水を前記アルミン酸イオン添加剤として前記被処理水に添加する、請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の水処理方法。
18. ｐＨが５．５以上の被処理水である溶解性シリカを含有する被処理水に、アルミン酸ナトリウムを添加して前記被処理水から溶解性シリカを析出させる析出工程と、
    前記被処理水と析出させた前記溶解性シリカとを分離して前記被処理水から前記溶解性シリカを除去する固液分離工程と、
    を含むことを特徴とする、水処理方法。
19. 前記処理水を蒸発させて精製処理水を得る蒸発部、前記処理水を晶析させて精製処理水を得る晶析部、前記処理水をイオン交換して精製処理水を得るイオン交換樹脂部からなる群から選択された少なくとも１種を含む処理水精製部で精製する精製工程を含む、請求項１１から請求項１８のいずれか１項に記載の水処理方法。
20. 前記処理水精製部に供給される前記被処理水に含まれるアルミニウムイオンをアルミニウムイオン処理部で除去する、請求項１１から請求項１９のいずれか１項に記載の水処理方法。
    

Images