JPH0699191A - 水溶液中のシリカスケール付着防止法 - Google Patents

水溶液中のシリカスケール付着防止法

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JPH0699191A
JPH0699191A JP25162492A JP25162492A JPH0699191A JP H0699191 A JPH0699191 A JP H0699191A JP 25162492 A JP25162492 A JP 25162492A JP 25162492 A JP25162492 A JP 25162492A JP H0699191 A JPH0699191 A JP H0699191A
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JP
Japan
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silica
hot water
reaction tank
electrodes
aqueous solution
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Withdrawn
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JP25162492A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Kubota
康宏 窪田
Akira Ueda
晃 上田
Yukimitsu Sugawara
幸光 菅原
Akiko Kawabata
明子 川端
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 地熱熱水を始めとするシリカ含有水溶液中に
おけるシリカの重合を防止し、前記水溶液の流路に対す
るシリカスケールの生成を防止する。 【構成】 分離槽3の下端部と連結された反応槽4内に
は陽極と陰極からなる一対の電極5A,5Bが配設され
ている。更に、反応槽4の他端には還元管9の一端が接
続され、還元管9の他端は地下還元井に接続されてい
る。地熱熱水1は導入管2を経て分離槽3内に貯留され
た後反応槽4に流入し、反応槽4にて電極5A,5Bと
接触しつつ還元管9へと向かう流れを形成する。ここ
で、電極5A,5Bに電流を流し、電極5A,5B間に
地熱熱水1を介して回路を形成させると、地熱熱水1中
におけるイオン状シリカの重合が抑制され、反応槽4か
ら排出された地熱熱水1中のシリカは、イオン状のまま
地中に還元される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地熱熱水を始めとする
シリカ(珪酸または珪酸イオン)含有水溶液中における
シリカの重合によるコロイド化を防止し、前記水溶液の
流路に対するシリカスケールの生成を防止する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】地熱発電は、地中の高温地熱流体を噴出
させ、分離された水蒸気を用いて発電を行うものである
が、この場合、水蒸気とともにシリカを数百ppmの濃度
で含む地熱熱水が噴出する。噴出した地熱熱水は、地下
還元井を経て地中に還流されるが、前記地熱流体の温度
が250℃〜350℃であるのに対し、還流される前記
地熱熱水の温度が97℃〜98℃と低温であるため、前
記地熱熱水におけるシリカの溶解度が相対的に低下し、
しかも前記水蒸気との分離に伴いシリカが濃縮されるこ
とから、前記地熱熱水に含まれるシリカの一部は過飽和
状態となる。
【0003】この過飽和シリカは重合してコロイド状と
なり、シリカスケールとして地熱発電所内の熱水経路や
前記地下還元井の内壁等に付着しやすく、その結果熱交
換器の熱効率低下や前記熱水経路の閉塞、あるいは前記
地下還元井の容量減少等の原因となっている。しかも、
このシリカスケールは前記内壁等に強固に付着して除去
が困難であることから、シリカスケールの付着が進行し
た場合には、発電所の運転を停止して前記熱水経路ある
いは地下還元井を交換しなければならない。このよう
に、シリカスケールの存在は、前記地熱熱水の利用上大
きな障害となっている。
【0004】そこで、前記熱水経路や前記地下還元井に
対するシリカスケールの付着を防止する目的で、従来よ
り多くの研究がなされており、その結果、例えば以下に
挙げるような各種のシリカスケール付着防止方法が知ら
れている。
【0005】pH調整法:熱水に酸を加え、pHを5〜
6に調整してシリカの重合を防止する方法。 希釈法:熱水を希釈してシリカ濃度を下げる方法。 薬品添加法:熱水に陽イオン源や有機系薬剤等を添加し
てシリカを凝集、沈澱させる方法。 浮上分離法:熱水にシリカ捕収剤を含む発泡性液剤を添
加し、発生した気泡の表面に重合したシリカ粒子を吸着
させて回収する方法。 限外濾過法:熱水中に生成したシリカコロイドをポリ塩
化ビニル等からなる限外濾過膜を用いて濾過し、濾過膜
上に残留したシリカコロイドを回収する方法。 高圧還元法:地熱流体を大気圧までフラッシュさせず、
過飽和シリカが生成されにくい140〜150℃の高温
状態のまま熱水を地下に還元する方法。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
方法においては、それぞれ以下のような問題点があっ
た。 pH調整法:還元後の熱水が、熱水経路あるいは地下還
元井等に腐食等の悪影響を与える可能性がある。 希釈法:冷水、あるいは金属イオンを多量に含む水で希
釈を行うと、部分的にシリカが重合し、逆にシリカスケ
ールの付着を促進する場合がある。 薬品添加法:十分な効果をあげるためには多量の薬品を
投入する必要があり、コストが増大する。また、環境へ
与える影響も懸念される。 浮上分離法:除去効率を高めるため、薬品の添加等によ
り予めシリカの重合および凝集を促進させておく必要が
あり、工程が複雑となる。また、大量のスラッジが排出
され、処理が困難である。 限外濾過法:濾過膜が容易に目詰まりを起こし、その都
度洗浄もしくは交換する必要があるため回収効率が低
く、コストも増大する。 高圧還元法:熱水を高温高圧のまま還元してしまうの
で、エネルギー効率が低下する。
【0007】ところで、上記の通りシリカスケールの形
成には、シリカが重合して生じるシリカコロイドが大き
く関与している。従って、シリカの重合を抑制すればシ
リカスケールの付着は防止可能である。すなわち、本発
明は、シリカの重合とそれに伴うシリカコロイドの生成
を抑制し、シリカスケールの付着を防止することを目的
とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】過飽和シリカを含む水溶
液中において、シリカは当初イオン状シリカ(モノ珪
酸、モノ珪酸イオン、およびそれらのオリゴマー)とし
て存在するが、前記水溶液を放置すると、水溶液中のシ
リカは徐々に重合し、前記イオン状シリカが減少すると
ともにシリカコロイドが増加する。ところが、本発明者
らは、この水溶液に電極を接触させて通電を行うと、イ
オン状シリカの減少が抑制されることを見いだした。
【0009】すなわち、本発明は、上記知見に基づいて
なされたもので、地熱熱水等のシリカ含有水溶液に電極
を接触させて通電を行い、前記水溶液におけるイオン状
シリカの濃度低下を抑制することにより、イオン状シリ
カの重合とそれに伴うシリカコロイドの生成を抑制して
シリカスケールの付着を防止するものである。
【0010】以下、図面に基づき本発明の手段について
更に詳しく説明する。本発明に係るシリカスケール防止
設備の一実施例の基本的な構成を図1および図2に示
す。図1および図2において、符号3は分離槽で、この
分離槽3は円筒状をなし、その側面には導入管2が接続
されている。また、分離槽3の底部をなす円形部の中心
には下方から上方に向けて蒸気移送管10が挿入され、
その一端は分離槽3内において地熱熱水1が混入しない
位置に開口されている。また、蒸気移送管10の他端は
発電設備(図示せず)に接続されている。
【0011】符号4は反応槽で、この反応槽4はU字溝
状をなし、その一端は管路等を介して分離槽3の下端部
と連結されている。また、反応槽4内には各々平板状を
なす陽極と陰極からなる一対の電極5A,5Bが配設さ
れている。ここで、電極5A,5Bの位置は、反応槽4
に地熱熱水1を流した場合電極5A,5Bの下部が地熱
熱水1に浸漬されるような位置となっている。また、電
極5A,5Bの上端にはスイッチ7を介して電源8が接
続されている。更に、反応槽4の他端には還元管9の一
端が接続され、還元管9の他端は地下還元井(図示せ
ず)に接続されている。
【0012】地中より噴出した地熱熱水1は導入管2を
経て分離槽3内に貯留された後、渦流となって反応槽4
に流入し、反応槽4において電極5A,5Bと接触しつ
つ還元管9へと向かう流れを形成する。この状態でスイ
ッチ7をONにすると、電源8より供給された電流によ
り、地熱熱水1を介して電極5A,5B間が導通し、電
源8と電極5A,5B間に回路が形成される。
【0013】その結果、イオン状シリカの重合が抑制さ
れ、反応槽4から排出された地熱熱水1中のシリカは、
イオン状のまま還元管9を経て前記地下還元井から地中
に還元される。従って、熱水経路や前記地下還元井への
シリカスケールの付着が防止される。
【0014】なお、地熱熱水1とともに噴出した水蒸気
は、分離槽3で地熱熱水1と分離された後、蒸気移送管
10を経て前記発電設備に移送され、発電に利用され
る。
【0015】ここで、上記電極5A,5Bに用いられる
材質としては、アルミニウム、白金、銅、鉄、鉛、チタ
ン、ニッケル、カルシウム、およびコバルトから選択さ
れる金属またはその合金を用いることが望ましい。ま
た、電極5A,5Bの形状および大きさ、電極5A,5
B間の距離、ならびに反応槽4の容積等の条件は、反応
槽4内における地熱熱水1の流速、地熱熱水1の温度、
および地熱熱水1中のシリカの濃度ならびに他の金属イ
オンを始めとする混合物の有無等の条件により任意に設
定される。更に、通電する電流の大きさは、シリカの重
合が防止されるような条件とする。この場合、通電時の
電流は交流、直流のどちらでもよく、また断続的に電流
を流してもよい。
【0016】なお、図1の設備においては、反応槽4の
断面形状を、図2に示すようなU字溝状としたが、図3
に示すように、流路の断面形状を管状とし、この反応槽
4A内に電極5A,5Bを設置してもよい。更に、図1
の設備においては、反応槽4に対し電極を符号5A,5
Bで示す1対のみ設置したが、電極の設置個数はこれに
限らずともよく、必要に応じ、1個の反応槽4に複数の
電極を設置することもできる。
【0017】また、反応槽4を複数個設け、地熱熱水1
が各反応槽4を順次通過するに従い、地熱熱水1中のシ
リカが段階的に除去されるような構成としてもよく、分
離槽3に直接電極を設置し、分離槽3内で通電を行って
もよい。
【0018】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明の効果について
説明する。シリカ濃度865ppm(うちイオン状シリカ
774ppm)の地熱熱水を、容積3240cm2 、断面積
72cm2 の桶状反応槽に流しながら、アルミニウム製電
極板9枚(電着面積の合計1980cm2)を浸して交流
電流を流したのち、前記反応槽から流出した地熱熱水を
一定温度(63℃)で保温または自然放置し、そのそれ
ぞれについて、10分毎にそのイオン状シリカ濃度を測
定した。ここで、反応槽入口での熱水温度は84℃、反
応槽出口での熱水温度は73℃、反応槽内における熱水
の滞留時間は1.47分であった。
【0019】また、通電時の電流密度は5.1mA/cm2
たは10.2mA/cm2のいずれかとし、その双方について
それぞれ実験を行った。
【0020】上記条件における実験結果を表1および図
4に示す。ここで、表1中、「未処理」は通電処理しな
い地熱熱水を、また、「」は電流密度を5.1mA/cm2
とした場合、「」は電流密度を10.2mA/cm2とした
場合である。また、「SiO2」は、地熱熱水中のイオ
ン状シリカの濃度(ppm)、「温度」は、地熱熱水の水
温(℃)である。なお、図4は、表1の結果を図式化し
たものである。
【0021】
【表1】
【0022】表1および図4からわかる通り、通電を行
うことにより、地熱熱水中におけるイオン状シリカの濃
度低下は明らかに抑制された。このことは、通電により
イオン状シリカの重合が抑制されていることを示すもの
である。すなわち、地熱熱水中のシリカコロイド形成お
よびそれに伴うシリカスケールの付着は、地熱熱水への
通電により防止可能である。また、本実施例の場合、地
熱熱水中におけるイオン状シリカの濃度低下を抑制する
効果は、電流密度を5.1mA/cm2とした場合よりも、1
0.2mA/cm2とした場合の方が高かった。
【0023】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、地
熱熱水を始めとするシリカ含有水溶液に電極を接触さ
せ、この電極に通電するだけで、この水溶液の流路にお
けるシリカスケールの付着を防ぐことができる。特に、
操作が簡単かつ設備の設置等に要するコストも低くてす
み、かつ特殊な薬剤等を使用することがないので、経済
性と安全性が高められる。すなわち、本発明を利用すれ
ば、地熱発電の配管系等に対するシリカスケールの付着
を、簡単かつ安価に、しかも確実に防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるシリカ除去設備の構造の例を示
す図である。
【図2】本発明における反応槽の形状の例を示すシリカ
除去部の横断面図である。
【図3】本発明における反応槽の形状の例を示すシリカ
除去部の横断面図である。
【図4】本発明の一実施例における地熱熱水に対する通
電後のイオン状シリカの濃度変化を示す図である。
【符号の説明】
1 地熱熱水 2 導入管 3 分離槽 4,4A 反応槽 5A,5B 電極 7 スイッチ 8 電源 9 還元管 10 蒸気移送管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 明子 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカを含有する水溶液に少なくとも一
    対の電極を接触させ、更にこの電極間に通電してシリカ
    の重合を抑制することを特徴とする水溶液中のシリカス
    ケール付着防止法。
  2. 【請求項2】 上記電極に用いられる材質として、アル
    ミニウム、白金、銅、鉄、鉛、チタン、ニッケル、カル
    シウム、およびコバルトから選択される金属またはその
    合金を用いることを特徴とする請求項1記載の水溶液中
    のシリカスケール付着防止法。
JP25162492A 1992-09-21 1992-09-21 水溶液中のシリカスケール付着防止法 Withdrawn JPH0699191A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014079577A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 Aanensen Ove T Apparatus and method for water treatment mainly by substitution using a dynamic electric field

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014079577A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 Aanensen Ove T Apparatus and method for water treatment mainly by substitution using a dynamic electric field

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Effective date: 19991130