JPH0724475A - 水溶液中のシリカ回収法 - Google Patents

水溶液中のシリカ回収法

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JPH0724475A
JPH0724475A JP5333838A JP33383893A JPH0724475A JP H0724475 A JPH0724475 A JP H0724475A JP 5333838 A JP5333838 A JP 5333838A JP 33383893 A JP33383893 A JP 33383893A JP H0724475 A JPH0724475 A JP H0724475A
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silica
seed
aqueous solution
hot water
sludge
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JP5333838A
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English (en)
Inventor
Katayuki Takahashi
堅之 高橋
Hideyuki Kadowaki
秀行 門脇
Yuko Tenkai
優子 天海
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 地熱熱水等に含まれるシリカを高効率かつ安
価に回収する。 【構成】 地熱熱水1は、地熱熱水を加熱濃縮して生成
したゲルまたはカルシウムイオンの添加後pHをアルカ
リ側に調整して得られた沈澱に由来するシード9と反応
容器2内にて反応後、シード9とともに固液分離装置3
に流入されて、シリカを主成分とするスラッジ4と低シ
リカ熱水5とに分離される。スラッジ4の一部はシリカ
吸着性を有するシード6として再度反応容器2内に還流
され、地熱熱水1中のシリカ吸着に使用される。このシ
ード6は更に地熱熱水1とともに固液分離装置3に流入
され、固液分離装置3にてスラッジ4と低シリカ熱水5
とに分離され、スラッジ4の一部は再度シード6として
使用される。なお、残りのスラッジ4は脱水装置7で脱
水され、高シリカ産物8として有効利用される。

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)含有水溶液中のシリカを吸着、回収し、
前記水溶液の流路におけ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、地熱流体の温度が2
50℃〜350℃であるのに対し、還流される地熱熱水
の温度が97℃〜98℃と低温であるため、地熱熱水に
おけるシリカの溶解度は相対的に低下する。しかも、水
蒸気との分離に伴いシリカが濃縮されることから、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析
出、付着しやすいため、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ため、シリカ
スケールの付着が進行した場合には、前記熱水経路ある
いは地下還元井の使用を中断し、シリカスケールを除去
しなければならない。このように、地熱熱水中における
シリカの存在は、地熱熱水の利用上大きな障害となって
いる。
【0004】そこで、地熱熱水中に含有されるシリカを
除去し、前記熱水経路あるいは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、従来より例えば特
開昭63−1495号に開示された方法が知られてい
る。これは、地熱熱水の一部を滞留してシリカコロイド
を生成させた後、滞留した地熱熱水と残りの地熱熱水と
を接触させることにより前記シリカコロイドに地熱熱水
中のシリカを吸着させ、成長したシリカコロイドを限外
濾過により回収するものである。
【0005】また、地熱熱水にアルミニウムや鉄等の多
価陽イオンを添加してシリカを凝集させ、この凝集シリ
カ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等により回収する方法もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法のうち、特開昭63−1495号に開示の方法
では、得られたシリカコロイドの粒径が極めて小さいた
め、濾過膜の細孔径に近似の大きさのコロイドにより濾
過膜が閉塞する恐れがあった。例えば、特開昭63−1
495号の実施例では、100時間の連続運転で安定し
た濾液流量を得ている。しかし、経済性を勘案すると1
年程度の膜寿命は必要であり、この点については確認さ
れていない。
【0007】また、多価陽イオンを添加する方法では、
使用する全ての地熱熱水に多価陽イオンを添加する必要
があるため、多量の多価陽イオンが必要となりコストが
増大するという問題があった。特に、浮上分離を併用し
た場合には、シリカコロイドを浮上させるため浮選剤等
の薬剤を新たに投入する必要があり、かつ回収のための
動力設備が必要となるため、更にコストが増大した。
【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、地熱熱水を始めとするシ
リカ含有水溶液中のシリカを回収する際におけるシリカ
の回収効率の向上と、前記多価陽イオンの消費量の減少
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリカを含有
する水溶液中にシリカ吸着性を有するシードを添加し、
前記水溶液中のシリカを前記シードに吸着させた後、前
記シードを含む水溶液を固液分離し、得られた固形分の
一部を前記シードとして再使用する水溶液中のシリカ回
収法において、特に、前記水溶液中のシリカがゲル化す
るまで前記水溶液を加熱濃縮し、得られたゲルの一部を
前記シードとして再使用するか、あるいは前記水溶液中
にカルシウムイオンを添加後、シリカの重合が進行する
まで所定時間静置し、更にpHをアルカリ側に調整して
得られた沈澱の一部を前記シードとして再使用するもの
である。
【0010】ここで、特に前記水溶液を加熱濃縮する場
合には、以前から予め前記水溶液に多価陽イオンを添加
してもよい。また、前記ゲルまたは前記沈澱の一部を前
記多価陽イオンと接触させてその表面を改質した後、前
記シードとして再使用することもできる。
【0011】
【作用】本発明の水溶液中のシリカ回収法においては、
加熱濃縮により得られたゲルまたはカルシウムイオンの
添加後pHをアルカリ側に調整して得られた沈澱は、自
然沈降により前記水溶液から容易に分離可能である。従
って、このゲルまたは沈澱をシードとして用いる場合に
は、このシードに吸着したシリカを前記シードとともに
自然沈降させることにより、前記水溶液中のシリカが容
易かつ確実に回収される。
【0012】しかも、特に前記水溶液を加熱濃縮する場
合には、加熱濃縮前に予め前記水溶液に多価陽イオンを
添加することにより、この多価陽イオンにより凝集した
シリカが前記ゲルの核として作用し、前記ゲルの形成が
促進される。また、回収した前記シードの一部を多価陽
イオンと接触させてその表面を改質した後、シードとし
て再使用する場合には、前記多価陽イオンを前記シード
の一部のみと接触させればよいため、前記多価陽イオン
の消費量が少なくなる。
【0013】
【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例につい
て更に詳しく説明する。本発明に係る水溶液中のシリカ
回収方法の例を図1のフローチャートに示す。図1にお
いて、地中より噴出したシリカを多量に含む地熱熱水1
は反応容器2に流入され、反応容器2内にてシード9と
反応する。ここで、実施例1では地熱熱水1を加熱濃縮
して得たゲルをシード9として用いた。
【0014】一方、実施例2では、図2に示す工程によ
り得られた沈澱をシード9として用いた。この方法は、
地熱熱水1に塩化カルシウムをCa2+換算で濃度500
ppmとなるよう添加し、pHを8.5として約1時間
静置後、更にpHを11.5として得た沈澱を沈降分離
し、シード9として回収するものである。
【0015】また、上記実施例の場合、シード9のシリ
カ濃度は、いずれの実施例においても10000ppm程
度で、得られたゲルの粒径は実施例1で約20〜50μ
m、実施例2で約50〜100μmであった。更に、いず
れの実施例においても、シード9は処理開始時のみ反応
容器2内に添加した。
【0016】地熱熱水1とシード9との混合液は反応容
器2から固液分離装置3に流入され、固液分離装置3に
て、シリカを主成分とするスラッジ4(固相)と、シリ
カ含有率の低い低シリカ熱水5(液相)とに分離される
が、シード9の粒径が実施例1で約20〜50μm、実
施例2で約50〜100μmと大きいため、スラッジ4
と低シリカ熱水5との分離に際しては、自然沈降等容易
かつ確実な方法が適用可能である。
【0017】こうして分離されたスラッジ4の一部は、
シリカ吸着性を有するシード6として再度反応容器2内
に還流される。還流されたシード6には地熱熱水1中の
シリカが吸着し、その結果、シード6の表面がシリカで
被覆されるとともに、地熱熱水1中のシリカ含有量が低
下する。一方、低シリカ熱水5は、図示しない地下還元
井あるいは熱交換器等に送られる。
【0018】反応容器2内に還流され、地熱熱水1中の
シリカを吸着したシード6は地熱熱水1とともに再度固
液分離装置3に流入され、固液分離装置3にて、自然沈
降等の方法によりスラッジ4と低シリカ熱水5とに分離
され、スラッジ4の一部は再度シード6として使用され
る。また、上記行程においてシード6として使用されな
いスラッジ4は脱水装置7にて脱水され、高シリカ産物
8として、建設材料等その他に有効利用される。そし
て、上記行程を繰り返すことにより、地熱熱水1中のシ
リカが、高い回収効率で連続的に回収される。
【0019】例えば、表1は、実施例2におけるシリカ
除去成績の一例を示したものである。この例では、液温
が60℃であったため、シリカの飽和濃度は約240m
g/リットルである。すなわち、シリカ濃度のうち、過
飽和分は、地熱熱水1では190mg/リットルである
のに対し、低シリカ熱水5では45〜70mg/リット
ルと、大幅に低下している。
【0020】
【表1】
【0021】なお、特に、図1中符号9で示すシードを
地熱熱水1の加熱濃縮により生成する際には、地熱熱水
に多価陽イオンを添加し、更に加熱濃縮してもよい。こ
の場合には、地熱熱水中のシリカが多価陽イオンの作用
により凝集して正に帯電し、ゲルの核として作用するた
め、加熱濃縮時における前記ゲルの形成が促進される。
【0022】また、図3は、図1のフローチャートに、
シード6として回収したスラッジ4の一部を改質装置1
0内に投入し、改質装置10内にて多価陽イオン11と
混合してシード6の表面を改質する改質行程を付加した
ものである。改質により、シ−ド6の表面を覆うシリカ
が多価陽イオン11の作用で正に帯電し、その結果、シ
ード6のシリカ吸着能力が向上する。更に、多価陽イオ
ン11を改質装置10内のシードにのみ添加すればよい
ため、多価陽イオン11の消費量が少なくて済むという
利点もある。なお、多価陽イオン11としては、例えば
アルミニウム、鉄、カルシウム、マグネシウム等から選
択される物質のイオンが使用される。
【0023】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の水溶液中の
シリカ回収法においては、加熱濃縮により得られたゲル
またはカルシウムイオンの添加後pHをアルカリ側に調
整して得られた沈澱をシードとして用いることにより、
前記シードに吸着したシリカを、前記シードとともに自
然沈降等の方法で容易かつ確実に回収できる。
【0024】特に、回収した前記シードの一部を多価陽
イオンと接触させてその表面を改質した後、再度シード
として使用した場合には、前記多価陽イオンを前記シー
ドの一部のみと接触させればよいため、前記多価陽イオ
ンの消費量が少なくて済む。その結果、前記多価陽イオ
ンの消費に伴うコストを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシリカ回収装置の構造を示す図で
ある。
【図2】本発明の実施例2に係るシリカシードの生成工
程を示す図である。
【図3】本発明に係るシリカ回収装置の構造を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 地熱熱水 2 反応容器 3 固液分離装置 4 スラッジ 5 低シリカ熱水 6 (シリカ吸着性を有する)シード 7 脱水装置 8 高シリカ産物 9 (地熱熱水の加熱濃縮、または地熱熱水にカルシウ
ムイオンを添加後pHをアルカリ側に調整して得られ
た)シード 10 改質装置 11 多価陽イオン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカを含有する水溶液中にシリカ吸着
    性を有するシードを添加し、前記水溶液中のシリカを前
    記シードに吸着させた後、前記シードを含む水溶液を固
    液分離し、得られた固形分の一部を前記シードとして再
    使用する水溶液中のシリカ回収法において、 前記水溶液中のシリカがゲル化するまで前記水溶液を加
    熱濃縮し、得られたゲルの一部を前記シードとして再使
    用することを特徴とする水溶液中のシリカ回収法。
  2. 【請求項2】 前記水溶液に多価陽イオンを添加後、前
    記水溶液を加熱濃縮することを特徴とする請求項1記載
    の水溶液中のシリカ回収法。
  3. 【請求項3】 前記ゲルの一部を前記多価陽イオンと接
    触させてその表面を改質した後、前記シードとして再使
    用することを特徴とする請求項1または2記載の水溶液
    中のシリカ回収法。
  4. 【請求項4】 シリカを含有する水溶液中にシリカ吸着
    性を有するシードを添加し、前記水溶液中のシリカを前
    記シードに吸着させた後、前記シードを含む水溶液を固
    液分離し、得られた固形分の一部を前記シードとして再
    使用する水溶液中のシリカ回収法において、 前記水溶液中にカルシウムイオンを添加後、シリカの重
    合が進行するまで所定時間静置し、更にpHをアルカリ
    側に調整して得られた沈澱の一部を前記シードとして再
    使用することを特徴とする水溶液中のシリカ回収法。
  5. 【請求項5】 前記沈澱の一部を多価陽イオンと接触さ
    せてその表面を改質した後、前記シードとして再使用す
    ることを特徴とする請求項4記載の水溶液中のシリカ回
    収法。
  6. 【請求項6】 前記多価陽イオンとして、アルミニウ
    ム、鉄、カルシウム、およびマグネシウムから選択され
    る物質のイオンを使用することを特徴とする請求項2,
    3または5記載の水溶液中のシリカ回収法。
JP5333838A 1993-05-13 1993-12-27 水溶液中のシリカ回収法 Pending JPH0724475A (ja)

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