JP3401179B2 - シリカ含有地熱熱水処理方法 - Google Patents

シリカ含有地熱熱水処理方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリカ含有地熱熱
水を処理する方法に関し、さらに詳しくは、シリカ含有
地熱熱水を効率よく処理し、シリカ濃度の低い処理水を
得ることができ、かつ処理コスト低減が可能な方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】地熱発電においては、排出される地熱熱
水中に、高濃度のシリカが過飽和の状態で含まれる場合
が多く、これが配管や還元井の内壁にシリカスケールと
して多量に付着する問題が発生することがある。従来、
上記シリカ含有地熱熱水を処理し、シリカ濃度を低減さ
せる方法としては、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、地熱発電において排出されるシリカ含有地熱
熱水にシリカシードを添加し、地熱熱水中のシリカをシ
リカシード上に析出させ、析出物を膜分離により熱水中
から除去するものである。またこの他、シリカ含有地熱
熱水に多価陽イオン、例えばアルミニウムイオンを添加
して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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
シリカシードや多価陽イオンを地熱熱水に添加する方法
では、処理効率が低く、処理水中のシリカ濃度を十分な
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、
シリカ含有地熱熱水を効率よく処理し、シリカ濃度の低
い処理水を得ることができ、かつ処理コスト低減が可能
なシリカ含有地熱熱水処理方法を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のシリカ含有地熱
熱水処理方法は、シリカ含有地熱熱水にアリル系含窒素
カチオン化合物を添加し、地熱熱水中のシリカを凝集さ
せ、凝集物を分離除去するものである。ここで用いるア
リル系含窒素カチオン化合物としては、シリカ処理効率
の観点から、下記化学式(1)で示されるものを用いる
のが好適である。
【化2】 (化学式(1)中、XはCl等の対イオンを示すもので
ある。) 上記化学式(1)で示すアリル系含窒素カチオン化合物
としては、分子量が500〜3000000、好ましく
は150000〜2000000であるものを用いるの
が望ましい。またアリル系含窒素カチオン化合物の添加
量は、シリカ含有地熱熱水に対して50mg/kg以
上、さらに好ましくは50〜150mg/kgとするの
が望ましい。また、アリル系含窒素カチオン化合物を添
加するに先立ち、シリカ含有地熱熱水を滞留槽中で10
分間以上滞留させると、処理効率を高めることができる
ため好ましい。
【0005】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のシリカ含有地熱
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
装置を示す流れ図である。この装置は、滞留槽1と、混
合・反応槽2と、沈殿槽3を備えて構成され、混合・反
応槽2には、アリル系含窒素カチオン化合物を被処理水
に添加する添加ライン4が接続されている。
【0006】滞留槽1としては、被処理水の滞留時間が
10分以上となる容量のものを用いるのが好ましい。こ
れは、この滞留時間が10分未満であると、滞留槽1中
での被処理水中シリカの重合反応が不十分となり混合・
反応槽2中でのシリカ凝集反応の効率が低下するためで
ある。また混合・反応槽2、沈殿槽3としては、被処理
水滞留時間がそれぞれ5〜10分、30分程度となる容
量のものを用いるのが好ましい。
【0007】以下、図1を参照して本発明のシリカ含有
地熱熱水処理方法の一実施形態について詳しく説明す
る。まず、シリカ含有地熱熱水、例えばシリカを過飽和
状態で含有する地熱熱水を被処理水として管路5を通し
て滞留槽1に導入する。滞留槽1においては、被処理水
中のシリカの重合反応が進行する。なお、水溶液中のシ
リカは、通常、その一部がH3SiO4 -等の負電荷を帯
びた形態となることが知られている。
【0008】次いで、滞留槽1を経た被処理水を混合・
反応槽2に導入し、混合・反応槽2中の被処理水に、添
加ライン4を通してアリル系含窒素カチオン化合物を添
加し、十分に攪拌、混合する。ここで用いるアリル系含
窒素カチオン化合物としては、シリカ処理効率の観点か
ら、下記化学式(1)で示されるものを用いるのが好適
である。
【0009】
【化3】 (化学式(1)中、XはCl等の対イオンを示すもので
ある。)
【0010】上記化学式(1)で示されるアリル系含窒
素カチオン化合物としては、分子量が500〜3000
000、好ましくは150000〜2000000であ
るものを用いるのが望ましい。この分子量が500未満
である場合、または3000000を越える場合にはシ
リカ処理効率が低下する。なおここでいう分子量とは、
光散乱法によって求めた重量平均分子量を指す。
【0011】アリル系含窒素カチオン化合物の添加量
は、被処理水に対して50mg/kg以上とするのが好
ましい。これは、上記添加量を50mg/kg未満とす
ると、シリカ処理効率が不十分となるおそれがあるため
である。また上記添加率は、処理コストが嵩むのを防ぐ
ため150mg/kg以下とするのがさらに好ましい。
混合・反応槽2内において、被処理水中シリカの一部は
アリル系含窒素カチオン化合物によって荷電中和される
と共に架橋され、凝集しフロック化する。アリル系含窒
素カチオン化合物を添加する際の被処理水の温度は、特
に限定されないが、70℃以上とすることができる。
【0012】次いで、混合・反応槽2を経た被処理水
を、沈殿槽3に導入する。沈殿槽3において、混合・反
応槽2中で凝集したシリカは凝集物として沈降分離さ
れ、シリカ濃度が溶解度近くまで減少した処理水が得ら
れる。
【0013】上記シリカ含有地熱熱水処理方法にあって
は、シリカ含有地熱熱水にアリル系含窒素カチオン化合
物を添加するので、シリカ含有地熱熱水中のシリカを効
率よく凝集させ、除去することができる。従って、シリ
カ濃度を十分なレベルまで低下させた処理水を得ること
ができ、配管などへのシリカスケール付着を未然に防ぐ
ことができる。
【0014】また、沈殿槽3において得られた凝集物
は、従来の多価陽イオンを用いた処理方法により得られ
たものに比べ、凝集剤に由来する金属イオンなどの不純
物を多量に含むものでなく、セメント材料などへの再資
源化が可能なものとなる。従って、凝集物処理コストの
削減をも可能とすることができる。
【0015】また、上記方法にあっては、従来の多価陽
イオンを用いた処理方法に比べ、少量の薬剤添加で十分
な凝集効果を得ることができ、処理コスト低減を図るこ
とができる。なお、上記実施形態の方法では、凝集物を
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。
【0016】
【実施例】以下、具体例を示し、本発明の効果を明確化
する。 (試験例1〜14)図1に示す装置を用い、次のように
してシリカ含有地熱熱水(シリカ濃度840mg/k
g)の処理を行った。滞留槽1、混合・反応槽2、沈殿
槽3としては、被処理水滞留時間がそれぞれ15分、5
分、30分となる容量のものを用いた。混合・反応槽2
は、攪拌羽根を備え、槽内の被処理水を完全混合させる
ことができるものとした。
【0017】上記シリカ含有地熱熱水を滞留槽1を経て
混合・反応槽2に導入し、混合・反応槽2中に上記化学
式(1)で示すアリル系含窒素カチオン化合物を被処理
水に対して10〜150mg/kgとなるよう添加し十
分に混合した。アリル系含窒素カチオン化合物として
は、次に示す4種類のものを用いた。薬剤A(分子量5
00)、薬剤B(分子量150000)、薬剤C(分子
量2000000)、薬剤D(分子量3000000)
(いずれも対イオンXはClとした)。
【0018】上記アリル系含窒素カチオン化合物を添加
して5分経過後、被処理水をフィルター(孔径0.22
μm)を用いてろ過することにより凝集物を分離し、ろ
過水中のコロイダルシリカを解重合した後、全シリカ濃
度をモリブデン黄法により測定した。また同時に、対照
試験として、アリル系含窒素カチオン化合物の添加を行
わない試験も行った。上記各試験中の被処理水温度は9
0℃とした。結果を図2に示す。図2は、被処理水に対
するアリル系含窒素カチオン化合物添加量(mg/k
g)と、ろ過水中の全シリカ濃度(mg/kg)との関
係を示すものである。
【0019】(試験例15)上記シリカ含有地熱熱水を
滞留槽1を経て混合・反応槽2に導入し、混合・反応槽
2中に上記薬剤Cを、添加量が100mg/kgとなる
よう添加し十分に混合した。混合・反応槽2内の被処理
水を採取し、採取した被処理水をろ過して得たろ過水中
の全シリカ濃度の経時変化を測定した。
【0020】(試験例16)被処理水を、滞留槽1を通
さずに直接混合・反応槽2内に導入すること以外は試験
例15と同様にして試験を行った。結果を図3に示す。
図3は、アリル系含窒素カチオン化合物添加時からの経
過時間と、被処理水ろ過水中の全シリカ濃度(mg/k
g)との関係を示すものである。図3中には、試験例1
5の結果を「滞留あり」、試験例16の結果を「滞留な
し」と記載した。
【0021】図2より、被処理水ろ過水中の全シリカ濃
度はアリル系含窒素カチオン化合物の添加により大幅に
減少することがわかる。また上記アリル系含窒素カチオ
ン化合物の添加率を50mg/kg以上とすることによ
って、上記ろ過水中の全シリカ濃度を、シリカスケール
の生成が起こりにくいレベル(500mg/kg以下)
まで低下させることができたことがわかる。また、図3
より、被処理水を滞留槽1中で15分間滞留させた上で
混合・反応槽2に導入することにより効率よくシリカ除
去を行うことができたことがわかる。
【0022】
【発明の効果】本発明のシリカ含有地熱熱水処理方法に
あっては、地熱熱水にアリル系含窒素カチオン化合物を
添加するので、シリカ含有地熱熱水中のシリカを効率よ
く凝集させ、除去することができる。従って、シリカ濃
度を十分なレベルまで低下させた処理水を得ることがで
き、シリカスケールの生成を未然に防ぐことができる。
また少量の薬剤添加で十分な凝集効果を得ることがで
き、処理コスト低減を図ることができる。
【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流れ図で
ある。
【図2】 試験結果を示すグラフである。
【図3】 試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1・・・滞留槽、2・・・混合・反応槽、3・・・沈殿槽
フロントページの続き (72)発明者 古川 孝文 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 (72)発明者 石見 一雄 東京都千代田区内神田2−1−14 大同 化成工業株式会社内 (72)発明者 杉山 茂 東京都千代田区内神田2−1−14 大同 化成工業株式会社内 (72)発明者 阿島 秀司 東京都中央区銀座6−15−1 電源開発 株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−24640(JP,A) 特開 平5−263387(JP,A) 特開 平10−195132(JP,A) 特開 昭62−158111(JP,A) 特開 平7−51681(JP,A) 特開 昭63−291657(JP,A) 特開 昭60−114391(JP,A) 特開 平8−276191(JP,A) 特開 平7−24475(JP,A) 特開 平6−320169(JP,A) 特開 平6−304595(JP,A) 特開 平5−57285(JP,A) 特開 昭61−293597(JP,A) 特開 昭60−209672(JP,A) 特開 昭59−86864(JP,A) 特開2000−5507(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/52 C02F 1/60 B01D 21/01

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカ含有地熱熱水にアリル系含窒素カ
    チオン化合物を添加し、地熱熱水中のシリカを凝集さ
    せ、凝集物を分離除去することを特徴とするシリカ含有
    地熱熱水処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のシリカ含有地熱熱水処理
    方法において、アリル系含窒素カチオン化合物として、
    下記化学式(1)に示すものを用いることを特徴とする
    シリカ含有地熱熱水処理方法。 【化1】
  3. 【請求項3】 請求項2記載のシリカ含有地熱熱水処理
    方法において、アリル系含窒素カチオン化合物として、
    分子量が500〜3000000であるものを用いるこ
    とを特徴とするシリカ含有地熱熱水処理方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のシリカ含有地熱熱水処理
    方法において、アリル系含窒素カチオン化合物として、
    分子量が150000〜2000000であるものを用
    いることを特徴とするシリカ含有地熱熱水処理方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のうちいずれか1項記載の
    シリカ含有地熱熱水処理方法において、アリル系含窒素
    カチオン化合物の添加量を、地熱熱水に対して50mg
    /kg以上とすることを特徴とするシリカ含有地熱熱水
    処理方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のうちいずれか1項記載の
    シリカ含有地熱熱水処理方法において、アリル系含窒素
    カチオン化合物を添加するに先立ち、地熱熱水を滞留槽
    中で10分間以上滞留させることを特徴とするシリカ含
    有地熱熱水処理方法。
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