JP6078379B2 - シリカ含有水の処理装置、水処理システム及びシリカ含有水の処理方法 - Google Patents
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Description
シリカ含有水の加熱時期は、マグネシウム塩が添加される際であればよく、これはマグネシウム塩が添加される前だけでなく、添加中、添加後も含まれる。そして、シリカ含有水の加熱温度は、50℃以上であればよいが、60℃〜80℃の範囲とすることが好ましい。シリカ含有水の温度が60℃未満では、マグネシウム塩の加水分解が十分に行われず、シリカの吸着率が低下する場合がある。また、シリカ含有水の温度を80℃超としても、シリカの吸着率の点で、60℃〜80℃の範囲にした場合とほとんど変わらないため、加熱に必要なエネルギーコストが高くなる場合がある。
図1に示すMg反応槽14に添加するマグネシウム塩の添加量は、以下の範囲で制御される。マグネシウム塩の濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、マグネシウムの重量比で1〜4倍量、好ましくは1〜2.2倍量となるようにマグネシウム塩を添加する。すなわち、例えば、Mg反応槽14内のシリカ含有水中のシリカ濃度が150mg/Lであれば、マグネシウム濃度が150mg/L〜600mg/Lとなるようにマグネシウム塩をシリカ含有水に添加する。ここで、シリカ含有水中のシリカ濃度は、例えば、定期的にサンプリングを行い、JIS0101に規定されるモリブデン黄色吸光光度法やモリブデン青吸光光度法などにより測定してもよいし、連続自動測定装置などを設置して測定してもよい。
図1に示す凝集反応槽20に添加する鉄塩の添加量は、以下の範囲で制御される。シリカ含有水中の鉄の濃度が120mg/L〜400mg/Lとなるように凝集反応槽20に鉄塩を添加する。シリカ含有水中の鉄の濃度が120mg/L未満では、マグネシウム塩により吸着除去されなかったシリカ含有水中のシリカを十分に凝集させることができず、高いシリカ除去率を維持することができない。また、シリカ含有水中の鉄の濃度が400mg/L超では、高いシリカ除去率を維持することは可能であるが、汚泥発生量が増加し、処理効率が低下してしまう。
沈殿槽24は、シリカ含有水中の凝集物(Mg(OH)2に吸着されたシリカ、鉄塩によって凝集されたシリカ)をシリカ含有水から固液分離することができるものであれば、如何なる形態の沈殿槽24であってもよい。
シリカ含有水500mLをビーカーに用意した。シリカ含有水は、地下水にケイ酸ナトリウム溶液を添加し、SiO2濃度として150mg/Lに調整したものを使用した。上記ビーカーを湯浴にて加熱し、シリカ含有水が80℃まで加熱されたことを確認した後、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が300mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、2倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加し、攪拌しながら5分間反応させた(反応時のpH9)。次に、ビーカーを湯浴から取り出し後、攪拌しながら、シリカ含有水中の鉄の濃度が260mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加し、5分間反応させた(反応時のpH9)。なお、反応終了時の温度は60℃であった。さらに、ポリアクリルアミドを添加して、5分間反応させた。その後、5分間静置・沈降させ、上澄み水を採取してシリカ濃度をJISK0102に規定されるモリブデン青吸光光度法により測定した。さらに、ビーカーに沈殿した汚泥の濃度及び体積を測定し、これらにより固形物発生量(mg/500mL)を求めた。それらの結果を表1にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、湯浴にて加熱し、シリカ含有水が80℃まで加熱されたことを確認した後、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が300mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、2倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加し、同時に、FeCl3溶液をシリカ含有水中の鉄の濃度が260mg/Lとなるようにビーカーに添加し、攪拌しながら10分間反応させた(反応時のpH9)。その後湯浴から取り出し、ポリアクリルアミドを添加して、5分間反応させた。その後、5分間静置・沈降させ、上澄み水中のシリカ濃度とビーカーに沈殿した汚泥の濃度及び体積を実施例1と同様に測定した。また、これらにより固形物発生量(mg/500mL)を求めた。それらの結果を表1にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、湯浴にて加熱し、シリカ含有水が60℃まで加熱されたことを確認した後、FeCl3溶液をシリカ含有水中の鉄の濃度が260mg/Lとなるようにビーカーに添加した。攪拌及び加熱をしながら昇温し、5分後80℃とした(反応時のpH9)。次いで、MgCl2を、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が300mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、2倍量となるようにビーカーに添加した。攪拌しながら、温度を80℃に保持し、5分間反応させた(反応時のpH9)。その後湯浴から取り出し、ポリアクリルアミドを添加して、5分間反応させた(反応後の温度は60℃であった)。その後、5分間静置・沈降させ、上澄み水中のシリカ濃度とビーカーに沈殿した汚泥の濃度及び体積を実施例1と同様に測定した。また、これらにより固形物発生量(mg/500mL)を求めた。それらの結果を表1にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、室温(20℃)にて、攪拌しながら、FeCl3溶液をビーカーに添加し、5分間反応させた(反応時のpH9)。比較例1では、シリカ含有水中の鉄の濃度が、120mg/L、260mg/L、400mg/L、515mg/L、770mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加した。そして、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表2にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mLをビーカーに用意した。このビーカーを湯浴にて加熱し、シリカ含有水が80℃まで加熱したことを確認した後、MgCl2を添加し、攪拌しながら5分間反応させた(反応時のpH9)。比較例2では、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が300mg/L、600mg/L、900mg/L、1200mg/LとなるようにMgCl2をビーカーに添加した。すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度は、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、2倍、4倍、6倍、8倍量である。実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表3にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が150mg/L、330mg/L、600mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、1倍量、2.2倍量、4.0倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加したこと以外は、実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表4にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が100mg/L、900mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、0.7倍量、6.0倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加したこと以外は、実施例1と同様の条件で試験を行った。実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表4にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中の鉄の濃度が120mg/L、400mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表5にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が150mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、1倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が120mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表5にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が330mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、2.2倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が400mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表5にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中の鉄の濃度が65mg/L、515mg/L、640mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表6にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が75mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、0.5倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が65mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表6にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が600mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度がシリカ含有水中のシリカ濃度に対して、4.0倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が515mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加したこと以外は、実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表6にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が300mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、2倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加した際の水のpHを8〜12に調整したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が120mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加しこと以外は実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表7及び図5にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中のマグネシウムの濃度が300mg/L、すなわち、シリカ含有水中のマグネシウム濃度が、シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、2倍量となるようにMgCl2をビーカーに添加した際の水の温度を50℃〜90℃に調整したこと、シリカ含有水中の鉄の濃度が120mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加したこと以外は実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表8及び図6にまとめた。
実施例1と同様のシリカ含有水500mL(SiO2濃度は150mg/L)をビーカーに用意し、シリカ含有水中の鉄の濃度が120mg/LとなるようにFeCl3溶液をビーカーに添加したこと、また、FeCl3溶液を添加した際の水中のpHを8〜12に調整したこと以外は実施例1と同様の条件で試験を行った。また、実施例1と同様の方法により、シリカ濃度、固形物発生量を求め、それらの結果を表9及び図7にまとめた。また、表9には、最終的に得られた処理水の上澄み水の濁度を、濁度計を用いて測定した結果も記載した。
Claims (7)
- 50℃以上のシリカ含有水にマグネシウム塩を添加するマグネシウム塩添加手段と、
前記マグネシウム塩添加後のシリカ含有水に鉄塩を添加して、該水中のシリカを凝集させる凝集手段と、
前記シリカを凝集させたシリカ含有水から凝集物を分離する固液分離手段と、
前記マグネシウム塩が添加される際の前記シリカ含有水に、pH調整剤を添加して、pHを8.5〜11に調整する第1のpH調整手段と、
前記鉄塩が添加される際の前記シリカ含有水に、pH調整剤を添加して、pHを8.5〜11に調整する第2のpH調整手段と、を有し、
前記マグネシウム塩添加手段は、前記シリカ含有水中のマグネシウム濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、1〜4倍量となるように前記マグネシウム塩を添加し、
前記凝集手段では、前記シリカ含有水中の鉄の濃度が120mg/L〜400mg/Lとなるように鉄塩を添加することを特徴とするシリカ含有水の処理装置。 - 前記マグネシウム塩添加手段は、前記シリカ含有水中のマグネシウム濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、1〜2.2倍量となるように前記マグネシウム塩を添加することを特徴とする請求項1記載のシリカ含有水の処理装置。
- 前記マグネシウム塩が添加される際の前記シリカ含有水を50℃以上に加熱する加熱手段を備えること特徴とする請求項1又は2記載のシリカ含有水の処理装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリカ含有水の処理装置と、
前記シリカ含有水の処理装置により処理された処理水を逆浸透膜で処理する逆浸浸透膜装置と、を備えることを特徴とする水処理システム。 - 50℃以上のシリカ含有水にマグネシウム塩を添加するマグネシウム塩添加工程と、
前記マグネシウム塩添加工程後のシリカ含有水に鉄塩を添加して、該水中のシリカを凝集させる凝集工程と、
前記凝集工程後のシリカ含有水から凝集物を分離する固液分離工程と、を有し、
前記マグネシウム塩添加工程では、前記マグネシウム塩が添加される際の前記シリカ含有水に、pH調整剤を添加して、pHを8.5〜11に調整し、前記シリカ含有水中のマグネシウム濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、1〜4倍量となるように前記マグネシウム塩を添加し、
前記凝集工程では、前記鉄塩を添加する際の前記シリカ含有水に、pH調整剤を添加して、pHを8.5〜11に調整し、前記シリカ含有水中の鉄の濃度が120mg/L〜400mg/Lとなるように鉄塩を添加することを特徴とするシリカ含有水の処理方法。 - 前記マグネシウム塩添加工程では、前記シリカ含有水中のマグネシウム濃度が前記シリカ含有水中のシリカ濃度に対して、1〜2.2倍量となるように前記マグネシウム塩を添加することを特徴とする請求項5記載のシリカ含有水の処理方法。
- 前記マグネシウム塩を添加する際の前記シリカ含有水を50℃以上に加熱する加熱工程を備えることを特徴とする請求項5又は6記載のシリカ含有水の処理方法。
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