JP7108392B2

JP7108392B2 - シリカ含有水の処理装置および処理方法

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Publication number: JP7108392B2
Application number: JP2017195580A
Authority: JP
Inventors: 徹中野
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2017-10-06
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2037-10-06
Also published as: JP2019069399A

Description

本発明は、シリカ含有水の処理装置および処理方法に関する。

近年では、工場等から排出される排水量をできる限り減らすことが行われており、逆浸透膜等を用いて排水を濃縮し、透過水を回収して排水を減容化する方法が取られている。水回収率はできる限り高める傾向にあり、中には、逆浸透膜の濃縮水をさらに逆浸透膜で処理したり、蒸発濃縮等の方法によって濃縮したりする方法が行われ、ほぼ全量を水回収し、不純物を固形化して排出するＺＬＤ（ＺｅｒｏＬｉｑｕｉｄＤｉｓｃｈａｒｇｅ）まで行われている工場等も増えている。

このように、逆浸透膜装置や蒸発濃縮装置での濃縮倍率を高くすると、その分、排水中の硬度成分、シリカ等によるスケーリングのリスクが高くなる。スケールが発生すると、逆浸透膜が閉塞して透過水量が減少したり、蒸発濃縮の伝熱面がスケールで覆われて伝熱効率が低下したりする。

そこで、逆浸透膜処理の前に排水中のシリカをできるだけ低減することが望ましい。シリカを含む排水を処理する方法として、特許文献１にあるように、アルカリ条件下でマグネシウム塩を添加して除去する方法が知られている。

このマグネシウム塩等のマグネシウム化合物を用いるシリカの除去方法では、マグネシウム塩の添加量がシリカ濃度の数倍～十倍程度以上必要であり、薬品コストがかかる他、汚泥発生量が増大するという課題があった。また、被処理水中にマグネシウムが元々含まれる場合があるが、通常は被処理水中に元々含まれるマグネシウムだけではシリカを除去するに十分な量とはならないことがほとんどであり、この場合も別途マグネシウム化合物を添加する必要があり、薬品コストおよび汚泥発生量が増大するという同様の課題があった。

特開平４－３６７７８３号公報

本発明の目的は、シリカ含有水のシリカ処理において、マグネシウム化合物の使用量を削減することができる、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。

本発明は、シリカを含む被処理水に、マグネシウム化合物を添加するか、前記被処理水中に含まれるマグネシウムを利用してｐＨ１０以上でシリカを不溶化するための反応槽と、得られた不溶化物を固液分離する第１固液分離手段と、前記第１固液分離手段により分離した汚泥の少なくとも一部に酸を添加して前記分離した汚泥のｐＨを４～６の範囲に調整する酸添加手段と、前記酸を添加した汚泥を固液分離する第２固液分離手段と、前記第２固液分離手段により分離した第２固液分離水の少なくとも一部を前記第１固液分離手段の前段に返送する返送手段と、を備え、前記返送手段による循環量は、前記被処理水の流量の２～２０％の範囲である、シリカ含有水の処理装置である。

前記シリカ含有水の処理装置において、前記第１固液分離手段の後段に、第１固液分離水を逆浸透膜に通水して透過水および濃縮水を得る逆浸透膜処理装置をさらに備えることが好ましい。

また、本発明は、シリカを含む被処理水に、マグネシウム化合物を添加するか、前記被処理水中に含まれるマグネシウムを利用してｐＨ１０以上でシリカを不溶化する不溶化工程と、得られた不溶化物を固液分離する第１固液分離工程と、前記第１固液分離工程により分離した汚泥の少なくとも一部に酸を添加して前記分離した汚泥のｐＨを４～６の範囲に調整する酸添加工程と、前記酸を添加した汚泥を固液分離する第２固液分離工程と、前記第２固液分離工程により分離した第２固液分離水の少なくとも一部を前記第１固液分離工程の前段に返送する返送工程と、を含み、前記返送工程における循環量は、前記被処理水の流量の２～２０％の範囲である、シリカ含有水の処理方法である。

前記シリカ含有水の処理方法において、前記第１固液分離工程の後段に、第１固液分離水を逆浸透膜に通水して透過水および濃縮水を得る逆浸透膜処理工程をさらに含むことが好ましい。

本発明では、シリカ含有水のシリカ処理において、マグネシウム化合物の使用量を削減することができる。

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。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。実施例１における汚泥再生ｐＨに対する溶出Ｍｇ濃度（ｍｇ／Ｌ）またはＳｉＯ_２濃度（ｍｇ／Ｌ）を示すグラフである。実施例２、比較例１におけるＭｇ（新品）の添加量（ｍｇ－Ｍｇ／Ｌ）に対する、処理水のＳｉＯ_２濃度（ｍｇ／Ｌ）を示すグラフである。

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。

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の概略を図１に示し、その構成について説明する。

シリカ含有水の処理装置１は、シリカを含む被処理水に、マグネシウム化合物を添加するか、被処理水中に含まれるマグネシウムを利用してｐＨ１０以上でシリカを不溶化するための反応槽１２と、得られた不溶化物を固液分離する第１固液分離手段として沈殿槽１８と、第１固液分離手段である沈殿槽１８により分離した汚泥の少なくとも一部に酸を添加する酸添加手段として汚泥再生槽２０、酸添加配管５８と、酸を添加した汚泥を固液分離する第２固液分離手段として汚泥分離槽２２と、第２固液分離手段である汚泥分離槽２２により分離した第２固液分離水の少なくとも一部を沈殿槽１８の前段に返送する返送手段として固液分離水返送配管４４と、を備える。シリカ含有水の処理装置１は、被処理水を貯留するための被処理水槽１０と、反応槽１２で得られた反応液に無機凝集剤を添加して凝集反応を行うための凝集槽１４と、高分子凝集剤を添加して高分子凝集反応を行うための高分子反応槽１６と、をさらに備えてもよい。

図１のシリカ含有水の処理装置１において、被処理水槽１０の出口と反応槽１２の被処理水入口とは、ポンプ２４を介して配管３０により接続されている。反応槽１２の出口と凝集槽１４の入口とは、配管３２により接続されている。凝集槽１４の出口と高分子反応槽１６の入口とは、配管３４により接続されている。高分子反応槽１６の出口と沈殿槽１８の入口とは、配管３６により接続されている。沈殿槽１８の固液分離水出口には、処理水配管３８が接続されている。沈殿槽１８の下部の汚泥出口と汚泥再生槽２０の入口とは、ポンプ２６を介して汚泥返送配管４０により接続されている。汚泥再生槽２０の出口と汚泥分離槽２２の入口とは、再生汚泥配管４２により接続されている。汚泥分離槽２２の固液分離水出口と反応槽１２の固液分離水入口とは、固液分離水返送配管４４により接続されている。汚泥分離槽２２の下部の汚泥出口には、ポンプ２８を介して汚泥配管４６が接続されている。反応槽１２には、マグネシウム化合物添加手段としてマグネシウム化合物添加配管４８と、ｐＨ調整剤添加手段としてｐＨ調整剤添加配管５０とが接続され、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置６０が設置されている。凝集槽１４には、無機凝集剤添加手段として無機凝集剤添加配管５２と、ｐＨ調整剤添加手段としてｐＨ調整剤添加配管５４とが接続され、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置６２が設置されている。高分子反応槽１６には、高分子凝集剤添加手段として高分子凝集剤添加配管５６が接続され、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置６４が設置されている。汚泥再生槽２０には、酸添加手段として酸添加配管５８が接続され、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置６６が設置されている。

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。

被処理水であるシリカ含有水は、必要に応じて被処理水槽１０に貯留され、ポンプ２４により配管３０を通して反応槽１２へ送液される。添加すべきマグネシウム化合物の量は、目標とする処理水のシリカ濃度等に応じて変わるため明確に規定できないが、一例として処理水のシリカ濃度を１０ｍｇ／Ｌ以下とする場合、以下のようになる。例えば、被処理水のｐＨが１０以上であって、被処理水中にマグネシウムが含まれていない場合、または被処理水中のマグネシウムの含有量がシリカの含有量（１モル）に対して０．５モル未満である場合、反応槽１２において、シリカ含有水に、マグネシウム化合物添加配管４８を通してマグネシウム化合物が添加されてシリカが不溶化される（不溶化工程）。例えば、被処理水のｐＨが１０未満であって、被処理水中にマグネシウムが含まれていない場合、または被処理水中のマグネシウムの含有量がシリカの含有量（１モル）に対して０．５モル未満である場合、反応槽１２において、シリカ含有水に、マグネシウム化合物添加配管４８を通してマグネシウム化合物が添加され、ｐＨ調整剤添加配管５０を通してｐＨ調整剤が添加されて被処理水のｐＨが１０以上とされ、シリカが不溶化される（不溶化工程）。例えば、被処理水のｐＨが１０未満であって、被処理水中のマグネシウムの含有量がシリカの含有量（１モル）に対して０．５モル以上である場合、反応槽１２において、シリカ含有水に、ｐＨ調整剤添加配管５０を通してｐＨ調整剤が添加されて被処理水のｐＨが１０以上とされ、シリカが不溶化される（不溶化工程）。例えば、被処理水のｐＨが１０以上であって、被処理水中のマグネシウムの含有量がシリカの含有量（１モル）に対して０．５モル以上である場合、そのまま次の凝集槽１４へ送液される。反応槽１２では撹拌装置６０により反応液が撹拌されてもよい。

不溶化工程で得られた反応液が反応槽１２から配管３２を通して凝集槽１４へ送液される。凝集槽１４において、必要に応じて、反応液に、無機凝集剤添加配管５２を通して無機凝集剤が添加されて凝集反応が行われる（凝集工程）。凝集槽１４において、必要に応じて、ｐＨ調整剤添加配管５４を通してｐＨ調整剤が添加されてもよい。凝集槽１４では撹拌装置６２により凝集液が撹拌されてもよい。

凝集工程で得られた凝集反応液が凝集槽１４から配管３４を通して高分子反応槽１６へ送液される。高分子反応槽１６において、必要に応じて、凝集反応液に、高分子凝集剤添加配管５６を通して高分子凝集剤が添加されて高分子凝集反応が行われる（高分子凝集工程）。高分子反応槽１６では撹拌装置６４により凝集反応液が撹拌されてもよい。

高分子凝集工程で得られた高分子凝集液が高分子反応槽１６から配管３６を通して沈殿槽１８へ送液される。沈殿槽１８において、得られた不溶化物が自然沈降等により固液分離される（第１固液分離工程）。

第１固液分離工程で得られた第１固液分離水は、沈殿槽１８から処理水配管３８を通して、処理水として排出される。

第１固液分離により分離された汚泥の少なくとも一部は、ポンプ２６により汚泥返送配管４０を通して汚泥再生槽２０に送られる。汚泥再生槽２０において、汚泥に、酸添加配管５８を通して酸が添加されて汚泥が再生される（酸添加工程）。

再生された汚泥は、再生汚泥配管４２を通して、汚泥分離槽２２へ送液される。汚泥分離槽２２において、不溶化物が自然沈降等により固液分離される（第２固液分離工程）。

第２固液分離工程で得られた第２固液分離水は、固液分離水返送配管４４を通して沈殿槽１８（第１固液分離工程）の前段である反応槽１２に返送される（返送工程）。第２固液分離により分離された汚泥は、汚泥分離槽２２からポンプ２８により汚泥配管４６を通して排出される。

このように、本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法および処理装置では、シリカ含有水にマグネシウム化合物を添加するか、被処理水中に含まれるマグネシウムを利用してｐＨ１０以上でシリカを不溶化し、固液分離を行って処理し（第１固液分離工程）、分離した汚泥の少なくとも一部に酸を添加して、固液分離を行って処理し（第２固液分離工程）、分離した第２固液分離水の少なくとも一部を第１固液分離工程の前段に返送する。

この方法によると、汚泥に酸を添加することによって、汚泥中に含まれるマグネシウムとシリカとの化合物が溶解され、マグネシウムをイオンとして溶出させることができる。このとき、シリカも共に溶出されてくるが、シリカの溶解度は通常低いため（例えば、ｐＨ４～９、２５℃では１２０ｍｇ／Ｌ程度）、溶解度を超える分はゲル化して析出する。通常、シリカのゲル化には長い時間（数十時間以上）がかかるが、本方法によれば、シリカは一度固形化しているため、３０分程度の反応時間でも十分にゲル化させることができると考えられる。

酸添加工程で再生された再生汚泥をそのまま第１固液分離工程の前段に返送すると、イオン化したマグネシウムをシリカ除去剤であるマグネシウム化合物として再利用することができ、シリカはほとんどが自らゲル化して析出しているため、沈殿槽１８にて再度分離されて汚泥として除去される。ただし、単独でゲル化したシリカは、第１固液分離工程の前段に返送すると少しずつ再溶解してくる。少量であればその影響は小さく、沈殿槽１８にて速やかに汚泥として系外に引き抜けばほとんど問題ないが、汚泥を大量に再生して単独でゲル化するシリカの割合が多くなると、その影響が無視できなくなる。また、例えば処理装置が一時的に停止して、ゲル化したシリカが長時間系内に留まると、シリカの再溶解が進み、処理水のシリカ濃度が大幅に高くなる現象が見られる。そこで、本実施形態に係る処理方法および処理装置では、酸添加工程で再生された再生汚泥を固液分離（第２固液分離処理）することによって、ゲル化したシリカをできるだけ第１固液分離工程の前段に返送させずに、溶出させたマグネシウム（マグネシウムイオン）を第１固液分離工程の前段に返送して再利用することができ、マグネシウム化合物の使用量を削減することができる。また、少ないマグネシウム化合物の添加量で処理水のシリカ濃度を低減することができる。

このように、汚泥に含まれるマグネシウムとシリカとの化合物から溶出させたマグネシウムイオンをシリカ除去剤であるマグネシウム化合物として再利用できるため、再利用しない場合に比べてマグネシウム化合物の使用量を大幅に削減することができる。これにより、発生する汚泥の量を低減することができる。場合によっては、被処理水中に元々含まれるマグネシウムだけでもこのマグネシウムをシリカの不溶化に利用してシリカを除去することができる。被処理水中のシリカの濃度に対してマグネシウムの濃度が高い場合は、新たにマグネシウム化合物を添加しなくてもシリカの除去が可能である。また、溶出させたマグネシウムイオンを再利用することにより、再利用しない場合と同程度のマグネシウム化合物を使用すれば、処理水中のシリカの含有量をより低減することができ、処理水質をより向上することができる。そのため、第１固液分離装置の後段にさらに逆浸透膜処理装置等の処理装置を備える場合には、負荷を低減することができる。

汚泥再生工程において、酸を添加して、分離した汚泥のｐＨを４～９の範囲に調整することが好ましい。再生できるマグネシウムの量は、汚泥再生槽２０に添加する酸の量によって決まり、多く入れるほど再生するマグネシウムの量も多くなる。シリカの溶解度はｐＨ４～９の範囲、２５℃では１２０ｍｇ／Ｌ～１５０ｍｇ／Ｌ程度であるため、溶解度を超える分のシリカはゲル化して析出すると考えられる。

汚泥再生工程においてｐＨ９以下であればマグネシウムイオンが溶出してくる。ｐＨ４未満でもマグネシウムイオンは溶出するが、溶解してくるシリカがゲル化しにくくなるため、好ましいｐＨ範囲はｐＨ４～９、より好ましくは４～６である。

汚泥の再生に用いられる酸としては、例えば、塩酸、硫酸等が挙げられる。これらのうち、薬品コスト等の点から塩酸が好ましい。

汚泥再生工程における反応温度は、特に制限はないが、例えば、１５℃～３０℃の範囲である。汚泥再生工程における反応時間は、特に制限はないが、例えば、１５分～１２０分の範囲である。

第１固液分離工程の前段に返送する第２固液分離水の循環量は、再生に必要なマグネシウムの量が十分に循環していればよいが、好ましくは被処理水の流量の２～２０％程度の範囲、より好ましくは５～１０％程度の範囲である。第２固液分離水の循環量が被処理水の流量の２％未満であると、再生に必要なマグネシウムの量が十分に供給されない場合があり、２０％を超えると、被処理水の流量が増大して各反応槽での反応時間が短くなり、シリカの処理性が悪化したり、凝集性が悪くなったりする場合がある。

汚泥再生槽２０に送る返送汚泥の濃度は濃い方が汚泥再生槽２０での濃度が高くなり、溶出するマグネシウムイオンの量に対してゲル化するシリカの割合が増え、再生効率が良くなる。返送汚泥の濃度は、例えば、０．５～５．０％の範囲であり、１．０～３．０％の範囲であることが好ましい。

汚泥濃度を濃くするために、また、再生した汚泥の固液分離性をよくするために、無機凝集剤を使用した上記凝集工程、および高分子凝集剤を使用した上記高分子凝集工程のうち少なくとも１つが行われることが好ましい。

返送手段による第２固液分離水の返送先は、沈殿槽１８（第１固液分離工程）の前段であればよく、特に制限はない。例えば、被処理水槽１０、反応槽１２、凝集槽１４、高分子反応槽１６、配管３０，３２，３４，３６のうちの少なくとも１つに第２固液分離水を返送すればよいが、反応槽１２に返送することによって、反応槽１２内でのマグネシウムイオン濃度が高くなり、マグネシウムとシリカの共沈反応を促進させることができるため、より好ましい。

処理対象となるシリカ含有水は、例えば、地下水、工業用水、工場排水等である。シリカ含有水中のシリカの量は、例えば、１０～４００ｍｇ／Ｌである。シリカ含有水が硬度成分を含む場合、シリカ含有水中のカルシウム硬度成分の量は、例えば、５０～５０００ｍｇ－ＣａＣＯ_３／Ｌであり、マグネシウム硬度成分の量は、例えば、１０～１０００ｍｇ－ＣａＣＯ_３／Ｌである。

不溶化工程で用いられるマグネシウム化合物としては、例えば、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等のマグネシウムの無機塩等が挙げられる。これらのうち、薬品コスト等の点から水酸化マグネシウムが好ましい。マグネシウム化合物として水酸化マグネシウムまたは酸化マグネシウム等の水等に溶解しにくいものを用いる場合は、溶解槽を別途設けてマグネシウム化合物を水等に溶解させてから、反応槽１２または汚泥再生槽２０に添加してもよく、マグネシウム化合物をより溶解させるために、汚泥再生槽２０に添加することが好ましい。

不溶化工程におけるマグネシウム化合物の添加量は、被処理水であるシリカ含有水中のシリカの量（１モル）に対して、マグネシウムが０．５モル～５．０モルの範囲となる量であることが好ましく、１．０モル～２．５モルの範囲となる量であることがより好ましい。不溶化工程におけるマグネシウム化合物の添加量がシリカ含有水中のシリカの量（１モル）に対して０．５モル未満となる量であると、不溶化反応が十分に進行しない場合があり、５．０モルを超える量となる量であると、薬品コスト等の点で不利になる場合がある。

不溶化工程においてｐＨ調整が行われる場合、反応槽１２内のｐＨを１０以上に調整し、１０～１２の範囲に調整することがより好ましく、１０～１１の範囲に調整することがさらに好ましい。反応槽１２内のｐＨが１０未満であると、マグネシウムの不溶化が不十分でシリカの除去性が低下し、１２を超えると、シリカの溶解度が高くなってシリカの除去性が低下する場合がある。

ｐＨ調整で用いられるｐＨ調整剤としては、例えば、塩酸、硫酸等の酸、または、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤が挙げられる。

シリカ含有水が硬度成分を含む場合は、反応槽１２において、または反応槽１２の前段または後段に別の反応槽（第２反応槽）を設け、アルカリ剤および炭酸化合物のうち少なくとも１つを添加して硬度成分を不溶化し、上記固液分離工程により除去してもよい。硬度成分は、反応槽１２の前段においてイオン交換樹脂等により除去してもよい。

硬度成分の不溶化に用いられるアルカリ剤としては、例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等が挙げられる。これらのうち、薬品コスト等の点から水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムが好ましい。硬度成分の不溶化に用いられる炭酸化合物としては、例えば、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ_３）、炭酸ガス等が挙げられる。これらのうち、薬品コスト等の点から炭酸ナトリウムが好ましい。

アルカリ剤および炭酸化合物の添加量は、被処理水中の硬度成分の量（１モル）に対して、１．０モル～１．２モルの範囲であることが好ましく、１．０モル～１．１モルの範囲であることがより好ましい。アルカリ剤および炭酸化合物の添加量が被処理水中の硬度成分の量（１モル）に対して１．０モル未満であると、不溶化反応が十分に進行しない場合があり、過剰に添加すると、薬品コスト等の点で不利になる場合がある。

不溶化工程における反応温度は、特に制限はないが、例えば、１５℃～３０℃の範囲である。

凝集工程で用いられる無機凝集剤としては、例えば、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄系無機凝集剤、硫酸アルミニウム、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る。

凝集工程における無機凝集剤の添加量は、３０～３００ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましく、５０～１００ｍｇ／Ｌの範囲であることがより好ましい。凝集工程における無機凝集剤の添加量が３０ｍｇ／Ｌ未満であると、凝集反応が十分に進行しない場合があり、過剰に添加すると、薬品コスト等の点で不利になる場合がある。

凝集工程における反応温度は、特に制限はないが、例えば、１５℃～３０℃の範囲である。

高分子凝集工程で用いられる高分子凝集剤としては、例えば、アクリルアミド系、アクリル酸エステル系等の高分子凝集剤が挙げられる。これらのうち、薬品コスト等の点からアクリルアミド系の高分子凝集剤が好ましい。

高分子凝集工程における高分子凝集剤の添加量は、０．５～５．０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましく、１～２ｍｇ／Ｌの範囲であることがより好ましい。高分子凝集工程における高分子凝集剤の添加量が０．５ｍｇ／Ｌ未満であると、凝集反応が十分に進行しない場合があり、過剰に添加すると、薬品コスト等の点で不利になる場合がある。

高分子凝集工程における反応温度は、特に制限はないが、例えば、１５℃～３０℃の範囲である。

第１固液分離工程および第２固液分離工程における固液分離の方法は、特に制限はなく、例えば、自然沈降による沈殿槽の他に、砂ろ過、膜ろ過、サイクロン等の方法が挙げられる。これらのうち、設備費等の点から自然沈降による沈殿槽が好ましい。

本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法および処理装置により、第２固液分離水を第１固液分離工程の前段に返送しない場合に比べて、マグネシウム化合物の使用量を例えば１／２～ゼロ程度にまで削減することができる。また、処理水中のシリカ含有量を、例えば、１０ｍｇ／Ｌ以下程度にまで低減することができる。

本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法および処理装置において、図２に示すように、沈殿槽１８（第１固液分離工程）の後段に、第１固液分離処理水（処理水）を逆浸透膜に通水して透過水および濃縮水を得る逆浸透膜処理装置６８をさらに備え、逆浸透膜処理を行うことが好ましい。

図２のシリカ含有水の処理装置３において、沈殿槽１８（第１固液分離工程）で得られた第１固液分離処理水（処理水）は、逆浸透膜処理装置６８において逆浸透膜に通水されて透過水および濃縮水が得られる（逆浸透膜処理工程）。透過水は、透過水配管７０を通して排出され、濃縮水は、濃縮水配管７２を通して排出される。第１固液分離処理水（処理水）のシリカの含有量が低減されているため、逆浸透膜処理装置におけるシリカによるスケーリングの発生等が抑制され、逆浸透膜の閉塞が抑制される。

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。

＜実施例１＞
ジャーテストにて、汚泥再生のｐＨの影響を確認した。

（被処理水）
被処理水：純水製造ラインのＲＯ濃縮水（シリカ含有）
ＳｉＯ_２＝９５．７ｍｇ／Ｌ

（汚泥作製方法）
被処理水５０Ｌにマグネシウム化合物として塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）水溶液を２００ｍｇ－Ｍｇ／Ｌ添加した。ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加してｐＨ１１．０に調整し、３０分間反応させた。高分子凝集剤としてオルフロックＭ－４２１６（オルガノ株式会社製）２ｍｇ／Ｌを添加した。静置沈降後、上澄み液を捨てて、４．４Ｌに濃縮した。上澄み液について、Ｍｇ、ＳｉＯ_２の量を測定した。濃縮汚泥の一部を遠心分離で脱水した後、塩酸（ＨＣｌ）を添加して溶解して、汚泥中のＭｇ、ＳｉＯ_２の量を測定した。結果を表１に示す。

なお、水中、汚泥中のＭｇの量は、イオンクロマトグラフィ装置（メトローム製、７６１Ｃｏｍｐａｃｔ）を用いて測定した。水中、汚泥中のＳｉＯ_２の量は、吸光光度計（日立製作所製、Ｕ－２９００）を用いて、ＪＩＳＫ０１０１モリブデン青吸光光度法で測定した。

（汚泥再生試験）
濃縮汚泥１００ｍＬに、酸として塩酸（ＨＣｌ）を添加して表２に示す各ｐＨ（ｐＨ３～１０）に調整し、３０分間反応させた。ろ紙（５Ｃ）でろ過後、ろ液中のＭｇ、ＳｉＯ_２の量を測定した。汚泥を吸引ろ過により脱水した後、１０５℃で２時間乾燥したものを、再度、純水１００ｍＬ中に加え、塩酸（ＨＣｌ）を添加して溶解して、汚泥中のＭｇ、ＳｉＯ_２の量を測定した。結果を表２、図３に示す。図３は、汚泥再生ｐＨに対する溶出Ｍｇ濃度（ｍｇ／Ｌ）またはＳｉＯ_２濃度（ｍｇ／Ｌ）を示すグラフである。

汚泥再生のときのｐＨを下げるとＭｇイオンが溶出してきている。このＭｇイオンはＳｉＯ_２除去剤として利用できる。一方、ＳｉＯ_２も溶出してきているが、ｐＨ４～９の範囲ではその溶出量は少なく、溶解度付近である。溶解度を超えて検出されている分は、反応時間が足りないためにゲル化していない分であると考えられる（ｐＨ３）。ｐＨ９の場合は、ＳｉＯ_２はほとんど溶出してきていない。

＜実施例２、比較例１＞
（連続通水試験）
確認のため、図１に示すフローの実験設備にて、通水試験を行った。比較例１では、汚泥の循環は行ったが、汚泥再生槽に酸（塩酸）の添加は行わず、汚泥分離槽はバイパスして実験を行った。

（被処理水）
被処理水：純水製造ラインのＲＯ濃縮水（シリカ含有）
ＳｉＯ_２＝１００ｍｇ／Ｌ

被処理水流量１００Ｌ／ｈで反応槽（１７Ｌ）へ通水した。反応槽において、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加してｐＨ１０．８～１１．０に調整し、マグネシウム化合物として塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）を５０ｍｇ－Ｍｇ／Ｌ添加した。凝集槽（１７Ｌ）において、無機凝集剤として３５ｗｔ％塩化鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＣｌ_３）水溶液を１００ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムを添加してｐＨ１０．８～１１．０に調整した。高分子反応槽（１７Ｌ）において、高分子凝集剤としてオルフロックＯＡ－３Ｈ（オルガノ株式会社製）２ｍｇ／Ｌを添加した。第１固液分離装置として沈殿槽により固液分離を行った。沈殿後の汚泥を被処理水流量の１０容積％（約１０Ｌ／ｈ）で汚泥再生槽（５Ｌ）に返送し、汚泥再生槽において、酸として塩酸（ＨＣｌ）を添加してｐＨ５に調整した。再生後の再生汚泥を汚泥分離槽により固液分離した後、上澄み液（第２固液分離水）を反応槽へ返送した。通水開始後、２４時間経過後の処理水のＳｉＯ_２濃度を測定した。結果を図４に示す。図４は、実施例２、比較例１におけるＭｇ（新品）の添加量（ｍｇ－Ｍｇ／Ｌ）に対するＳｉＯ_２濃度（ｍｇ／Ｌ）を示すグラフである。

また、実施例２、比較例１における、２４時間後の処理水のＳｉＯ_２濃度と、実験装置を２時間停止し、再稼働後の処理水のＳｉＯ_２濃度を表３に示す。

図４に示すように、実施例２では、酸による汚泥の再生、第２固液分離処理を行い、第２固液分離水の少なくとも一部を第１固液分離の前段に返送することによって、比較例１に比べてマグネシウム化合物（塩化マグネシウム）の添加量が少なくても処理水のＳｉＯ_２濃度が低減した。比較例１では、汚泥の再生を行わなかったため、マグネシウム化合物（塩化マグネシウム）の添加量が多くなった。

表３に示すように、実施例２では、処理装置を一時停止しても処理水のシリカ濃度はほとんど変わらなかった。比較例１では、処理装置を一時停止した場合、処理水のシリカ濃度が大幅に上昇した。

このように、実施例の処理装置および処理方法により、シリカ含有水のシリカ処理において、マグネシウム化合物の使用量を削減することができた。

１，３シリカ含有水の処理装置、１０被処理水槽、１２反応槽、１４凝集槽、１６高分子反応槽、１８沈殿槽、２０汚泥再生槽、２２汚泥分離槽、２４，２６，２８ポンプ、３０，３２，３４，３６配管、３８処理水配管、４０汚泥返送配管、４２再生汚泥配管、４４固液分離水返送配管、４６汚泥配管、４８マグネシウム化合物添加配管、５０，５４ｐＨ調整剤添加配管、５２無機凝集剤添加配管、５６高分子凝集剤添加配管、５８酸添加配管、６０，６２，６４，６６撹拌装置、６８逆浸透膜処理装置、７０透過水配管、７２濃縮水配管。

Claims

シリカを含む被処理水に、マグネシウム化合物を添加するか、前記被処理水中に含まれるマグネシウムを利用してｐＨ１０以上でシリカを不溶化するための反応槽と、
得られた不溶化物を固液分離する第１固液分離手段と、
前記第１固液分離手段により分離した汚泥の少なくとも一部に酸を添加して前記分離した汚泥のｐＨを４～６の範囲に調整する酸添加手段と、
前記酸を添加した汚泥を固液分離する第２固液分離手段と、
前記第２固液分離手段により分離した第２固液分離水の少なくとも一部を前記第１固液分離手段の前段に返送する返送手段と、
を備え、
前記返送手段による循環量は、前記被処理水の流量の２～２０％の範囲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１に記載のシリカ含有水の処理装置であって、
前記第１固液分離手段の後段に、第１固液分離水を逆浸透膜に通水して透過水および濃縮水を得る逆浸透膜処理装置をさらに備えることを特徴とする、シリカ含有水の処理装置。
シリカを含む被処理水に、マグネシウム化合物を添加するか、前記被処理水中に含まれるマグネシウムを利用してｐＨ１０以上でシリカを不溶化する不溶化工程と、
得られた不溶化物を固液分離する第１固液分離工程と、
前記第１固液分離工程により分離した汚泥の少なくとも一部に酸を添加して前記分離した汚泥のｐＨを４～６の範囲に調整する酸添加工程と、
前記酸を添加した汚泥を固液分離する第２固液分離工程と、
前記第２固液分離工程により分離した第２固液分離水の少なくとも一部を前記第１固液分離工程の前段に返送する返送工程と、
を含み、
前記返送工程における循環量は、前記被処理水の流量の２～２０％の範囲であることを特徴とする、シリカ含有水の処理方法。
請求項３に記載のシリカ含有水の処理方法であって、
前記第１固液分離工程の後段に、第１固液分離水を逆浸透膜に通水して透過水および濃縮水を得る逆浸透膜処理工程をさらに含むことを特徴とする、シリカ含有水の処理方法。