WO2018105680A1 - シリカ含有水の処理装置および処理方法 - Google Patents

シリカ含有水の処理装置および処理方法 Download PDF

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magnesium
silica
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liquid
reaction
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圭一郎 福水
徹 中野
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オルガノ株式会社
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C02F1/60—Silicon compounds

Definitions

  • the present invention relates to a silica-containing water treatment apparatus and treatment method for treating silica contained in silica-containing water.
  • Patent Document 1 a magnesium salt is added to silica-containing water, and silica is adsorbed to the generated Mg (OH) 2 , and then iron salt is added to agglomerate the silica, followed by solid-liquid separation.
  • a high silica removal rate is achieved by heating silica-containing water to 50 ° C. or higher.
  • a heat source for heating is necessary, so that the processing cost is high.
  • Non-Patent Document 1 describes a method for reducing the amount of silica by adding a sulfuric acid added to a magnesium slurry containing MgO or the like to silica-containing water, and separating the solid content. It is described that the removal rate of silica is improved as compared with the case where no is added. However, in the method of Non-Patent Document 1, about 20 mg / L of silica remains in the treated water, and considering the risk of silica scale, when a reverse osmosis membrane device is provided downstream, the recovery rate of the reverse osmosis membrane device is increased. It is difficult to make it high.
  • An object of the present invention is to provide a treatment apparatus and treatment method for silica-containing water that can efficiently treat silica-containing water.
  • a magnesium dissolution means for preparing a magnesium-containing liquid by mixing a magnesium salt and an acid and reacting at a pH of 7 or less, and a mixed liquid obtained by mixing silica-containing water and the magnesium-containing liquid have a pH of 10 to 12.
  • a magnesium reaction means for reacting in a range.
  • the magnesium dissolution means includes a magnesium dissolution tank for preparing the magnesium-containing liquid by mixing the magnesium salt and the acid and reacting them at a pH of 7 or less.
  • a magnesium reaction tank for mixing the silica-containing water and the magnesium-containing liquid and reacting the obtained mixed liquid in a pH range of 10-12.
  • the magnesium dissolving means the magnesium salt and the acid are mixed in silica-containing water, and the magnesium-containing liquid and the silica-containing water are mixed by reacting at a pH of 7 or less. It is preferable to provide a magnesium dissolution tank for preparing a mixed solution, and as the magnesium reaction means, a magnesium reaction tank for reacting the mixed solution in a pH range of 10 to 12.
  • a removal means for separating and removing the insolubilized material obtained by the reaction by the magnesium reaction means is provided after the magnesium reaction means.
  • an aggregating means for aggregating the insolubilized material using an aggregating agent, and a solid-liquid separation for solid-liquid separation of the agglomerated aggregates at a subsequent stage of the aggregating means. And means.
  • the flocculant is preferably at least one of an iron-based inorganic flocculant and a cationic polymer flocculant.
  • the present invention also provides a magnesium dissolution step in which a magnesium salt and an acid are mixed and reacted at a pH of 7 or less to prepare a magnesium-containing liquid, and a mixed liquid in which silica-containing water and the magnesium-containing liquid are mixed has a pH of 10 to And a magnesium reaction step for reacting in the range of 12.
  • the magnesium salt and the acid are mixed and reacted at a pH of 7 or less to prepare the magnesium-containing liquid.
  • the magnesium reaction step the silica-containing water and It is preferable that the magnesium-containing liquid is mixed and the resulting liquid mixture is reacted in the range of pH 10-12.
  • the magnesium salt and the acid are mixed in silica-containing water and reacted at a pH of 7 or less to mix the magnesium-containing liquid and the silica-containing water. It is preferable to prepare a liquid and react the mixed liquid in the pH range of 10 to 12 in the magnesium reaction step.
  • a removal step of separating and removing the insolubilized material obtained by the reaction in the magnesium reaction step is included after the magnesium reaction step.
  • an aggregation step of aggregating the insolubilized material using an aggregating agent, and a solid-liquid separation for solid-liquid separation of the aggregated agglomerate after the aggregation step Preferably including a step.
  • the flocculant is preferably at least one of an iron-based inorganic flocculant and a cationic polymer flocculant.
  • silica-containing water can be treated efficiently.
  • a magnesium salt and an acid are mixed and reacted at a pH of 7 or less to prepare a magnesium-containing liquid (magnesium dissolution step).
  • a mixed liquid obtained by mixing silica-containing water and the obtained magnesium-containing liquid is reacted in a pH range of 10 to 12 (magnesium reaction step).
  • the insolubilized material obtained by the reaction in the magnesium reaction step is separated and removed as necessary (removal step).
  • An example of a processing apparatus including a magnesium dissolution tank for preparing a magnesium-containing liquid and a magnesium reaction tank for reacting a mixed liquid obtained by mixing silica-containing water and the obtained magnesium-containing liquid is shown below.
  • the configuration is not limited to the following.
  • an apparatus example 1 (FIG. 1) in which a magnesium dissolution tank is separated from a flow of obtaining treated water from silica-containing water through a magnesium reaction tank;
  • An apparatus example 2 (FIG. 2) for obtaining treated water from silica-containing water through a magnesium dissolution tank and a magnesium reaction tank arranged in series will be described below, and the configuration thereof will be described.
  • the silica-containing water treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a magnesium dissolution tank 10 for preparing a magnesium-containing liquid by mixing a magnesium salt and an acid and reacting them at a pH of 7 or less, and silica-containing water and a magnesium-containing liquid. And a magnesium reaction tank 12 for reacting the resulting mixture in a pH range of 10-12.
  • the silica-containing water treatment apparatus 1 is an example of an apparatus in which the magnesium dissolution tank 10 is separated from the flow of obtaining treated water from the silica-containing water via the magnesium reaction tank 12.
  • a silica-containing water pipe 18 is connected to the silica-containing water inlet of the magnesium reaction tank 12, and a treated water pipe 20 is connected to the treated water outlet.
  • the outlet of the magnesium dissolution tank 10 and the magnesium-containing liquid inlet of the magnesium reaction tank 12 are connected by a magnesium-containing liquid pipe 26.
  • stirring devices 14 and 16 each provided with stirring blades are installed as stirring means.
  • An acid addition pipe 22 and a magnesium salt addition pipe 24 are connected to the magnesium dissolution tank 10.
  • a pH adjuster addition pipe 28 is connected to the magnesium reaction tank 12.
  • An acid is added to the magnesium dissolution tank 10 through the acid addition pipe 22, and an aqueous slurry of, for example, a magnesium salt is added through the magnesium salt addition pipe 24.
  • the magnesium salt and the acid are mixed by stirring with the stirring device 14, and the pH is 7 or less.
  • a solid magnesium salt may be added to the magnesium dissolution tank 10 as it is and mixed with an acid.
  • silica-containing water containing silica is supplied to the magnesium reaction tank 12 through the silica-containing water pipe 18.
  • the magnesium-containing liquid containing the magnesium salt and the acid obtained in the magnesium dissolving step is added to the silica-containing water through the magnesium-containing liquid pipe 26, and is stirred and mixed by the stirring device 16.
  • a pH adjuster is added to a magnesium containing liquid through the pH adjuster addition piping 28, it reacts in the range of pH 10-12, and a silica is insolubilized (magnesium reaction process).
  • the reaction solution is discharged through the treated water pipe 20 as treated water.
  • the insolubilized material obtained by the reaction in the magnesium reaction step may be separated and removed by a removing means (not shown) as necessary (removal step).
  • the magnesium dissolution tank 10, the stirring apparatus 14, etc. function as a magnesium dissolution means for mixing a magnesium salt and an acid and reacting them at a pH of 7 or less to prepare a magnesium-containing liquid.
  • the tank 12, the stirring device 16 and the like function as a magnesium reaction means for reacting a mixed liquid obtained by mixing silica-containing water and a magnesium-containing liquid in a pH range of 10-12.
  • the present inventors prepared a magnesium-containing liquid by reacting an acid and a magnesium salt at a pH of 7 or less, and reacted the mixed liquid obtained by mixing the obtained magnesium-containing liquid and silica-containing water at a pH of 10 to 12.
  • silica-containing water can be treated efficiently.
  • a silica removal rate improved greatly by isolate
  • the silica-containing water treatment apparatus 3 shown in FIG. 2 is for mixing a magnesium salt and an acid in silica-containing water and reacting them at a pH of 7 or less to prepare a mixed liquid in which the magnesium-containing liquid and the silica-containing water are mixed.
  • a magnesium dissolution tank 30 and a magnesium reaction tank 32 for reacting the mixed solution in a pH range of 10 to 12 are provided.
  • the silica-containing water treatment apparatus 3 is an example of an apparatus that obtains treated water from silica-containing water through a magnesium dissolution tank 30 and a magnesium reaction tank 32 arranged in series.
  • a silica-containing water pipe 38 is connected to the silica-containing water inlet of the magnesium dissolution tank 30.
  • the outlet of the magnesium dissolution tank 30 and the inlet of the magnesium reaction tank 32 are connected by a magnesium-containing liquid pipe 40.
  • a treated water pipe 42 is connected to the outlet of the magnesium reaction tank 32.
  • stirrers 34 and 36 each equipped with a stirring blade are installed as stirring means.
  • An acid addition pipe 44 and a magnesium salt addition pipe 46 are connected to the magnesium dissolution tank 30.
  • a pH adjuster addition pipe 48 is connected to the magnesium reaction tank 32.
  • Silica-containing water containing silica is supplied to the magnesium dissolution tank 30 through the silica-containing water pipe 38.
  • an acid is added to the silica-containing water through the acid addition pipe 44, and, for example, a magnesium salt water slurry is added through the magnesium salt addition pipe 46.
  • the mixture is stirred by the stirring device 34 to mix the magnesium salt, the acid, and the silica-containing water, and reacted at a pH of 7 or less to prepare a mixed solution in which the magnesium-containing solution and the silica-containing water are mixed (magnesium dissolution step).
  • a solid magnesium salt may be added to the magnesium dissolution tank 10 as it is and mixed with an acid.
  • the mixed solution obtained by mixing the magnesium-containing liquid containing the magnesium salt and the acid obtained in the magnesium dissolving step and the silica-containing water is supplied to the magnesium reaction tank 32 through the magnesium-containing liquid pipe 40 and stirred by the stirring device 36.
  • a pH adjuster is added to a liquid mixture through the pH adjuster addition piping 48, it reacts in the range of pH 10-12, and a silica is insolubilized (magnesium reaction process).
  • the reaction solution is discharged through the treated water pipe 42 as treated water.
  • the insolubilized material obtained by the reaction in the magnesium reaction step may be separated and removed by a removing means (not shown) as necessary (removal step).
  • the magnesium dissolution tank 30, the stirring apparatus 34, etc. function as a magnesium dissolution means for mixing a magnesium salt and an acid and reacting them at a pH of 7 or less to prepare a magnesium-containing liquid.
  • the tank 32, the stirrer 36, and the like function as a magnesium reaction means for reacting a mixed liquid obtained by mixing silica-containing water and a magnesium-containing liquid in a pH range of 10-12.
  • the dissolution time of the magnesium salt can be shortened, and the volume of the magnesium dissolution tank can be reduced. It can be made smaller. Further, the magnesium dissolution step can be a batch process. Furthermore, even when the silica concentration in the silica-containing water to be treated varies, the influence on the treatment can be reduced.
  • the silica-containing water treatment apparatus 3 shown in FIG. 2 is an effective apparatus when the silica-containing water is acidic. Moreover, since the silica in the silica-containing water and the dissolved magnesium coexist in the magnesium reaction tank 32, the silica and magnesium are highly reactive, and a higher silica removal rate than that of the processing apparatus 1 can be obtained.
  • the concentration of silica in the silica-containing water to be treated is, for example, in the range of 10 mg / L to 500 mg / L.
  • the silica-containing water to be treated may be water containing silica, and is not particularly limited. Examples thereof include silica-containing water generated from a semiconductor manufacturing factory, silica-containing water generated from a power plant, and the like. .
  • the magnesium salt is not particularly limited as long as it is a magnesium salt such as magnesium oxide (MgO), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), magnesium chloride (MgCl 2 .6H 2 O), or a hydrate thereof.
  • magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) is preferable from the viewpoint of chemical cost and the like.
  • a magnesium-containing mineral such as dolomite represented by the chemical formula of CaMg (CO 3 ) 2 may be used.
  • the magnesium salt is preferably used as a slurry of a solvent such as water from the viewpoint of handleability.
  • the acid is not particularly limited, but an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid may be used.
  • An organic acid such as oxalic acid or citric acid may be added as an acid, but care must be taken because the raw water may cause a chelate reaction with magnesium, which may reduce the silica removal rate.
  • the addition amount of the magnesium salt is preferably in the range of 0.1 to 10 times as much magnesium concentration as the weight concentration of silica in the silica-containing water, and preferably in the range of 0.5 to 5 times. More preferred. If the addition amount of the magnesium salt is less than 0.1 times the weight concentration of silica in the silica-containing water, the insolubilization reaction of silica may be insufficient, and if it exceeds 10 times the amount of sludge generated May become excessive.
  • the pH in the magnesium dissolution step may be 7 or less, preferably in the range of 4 to 7, more preferably in the range of 4 to 6. If the pH in the magnesium dissolution step exceeds 7, the magnesium salt is not sufficiently dissolved, and if it is less than 4, the silica removal rate hardly increases, so that the acid injection cost may be wasted. However, if the pH is lowered, it is possible to shorten the reaction time of the magnesium dissolution step.
  • the temperature in the magnesium dissolution step is not particularly limited as long as magnesium can be dissolved.
  • the temperature is in the range of 1 ° C. to less than 50 ° C., and more preferably in the range of 10 ° C. to less than 50 ° C. If the temperature in the magnesium dissolution step is less than 1 ° C, the magnesium salt may not be sufficiently dissolved, and if it is 50 ° C or more, the processing cost may increase.
  • the reaction time in the magnesium dissolution step is not particularly limited as long as magnesium can be dissolved.
  • the reaction time is in the range of 1 minute to 60 minutes, and more preferably in the range of 5 minutes to 30 minutes. If the reaction time in the magnesium dissolution step is less than 1 minute, dissolution of the magnesium salt may be insufficient, and if it exceeds 60 minutes, the reaction tank may be excessive. As described above, the reaction time can be shortened by lowering the pH of the magnesium dissolution step.
  • an alkali such as sodium hydroxide or calcium hydroxide may be used, and an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid may be used as necessary.
  • the pH in the magnesium reaction step may be in the range of pH 10 to 12, but is preferably in the range of 10.5 to 11.5, and more preferably in the range of 11 to 11.5.
  • the pH in the magnesium reaction step is less than 10 or exceeds 12, the silica removal rate becomes low.
  • the temperature in the magnesium reaction step is not particularly limited as long as the silica insolubilization reaction proceeds.
  • the temperature is in the range of 1 ° C. to less than 50 ° C., and in the range of 10 ° C. to less than 50 ° C. Is more preferable.
  • the temperature in the magnesium reaction step is less than 1 ° C., the silica insolubilization reaction may be insufficient, and when it is 50 ° C. or more, the treatment cost may increase.
  • the reaction time in the magnesium reaction step is not particularly limited as long as the insolubilization reaction of silica can proceed, and is, for example, in the range of 1 minute to 60 minutes, and more preferably in the range of 5 minutes to 30 minutes. preferable. If the reaction time in the magnesium reaction step is less than 1 minute, the silica insolubilization reaction may be insufficient, and if it exceeds 60 minutes, the reaction vessel may be excessive.
  • Examples of the separation and removal of silica include a coagulation sedimentation method, a pressure flotation method, a sand filtration method, a membrane filtration method (for example, membrane filtration using a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), etc.), etc.
  • the silica reduction method by the above method may be used, and the coagulation precipitation method is preferable from the viewpoint of sludge generation amount and the like.
  • a reverse osmosis membrane (RO membrane) treatment In the subsequent stage of the silica-containing water treatment apparatuses 1 and 3, after separating and removing the insolubilized silica, a reverse osmosis membrane (RO membrane) treatment, a decarboxylation treatment, an ion exchange treatment, a distillation treatment, and the like may be performed. .
  • the treated water obtained by separating and removing the silica insolubilized in the latter stage of the silica-containing water treatment apparatuses 1 and 3 has the silica removed at a high silica removal rate, so even if these treatments are performed in the latter stage. , The risk of scale generation is reduced.
  • FIG. 3 shows a schematic configuration of an example of a treatment apparatus for silica-containing water when separating and removing silica insolubilized by the coagulation sedimentation method in the latter stage of the magnesium reaction tank.
  • the silica-containing water treatment device 5 shown in FIG. 3 is an example of a configuration in the case where the coagulation sedimentation treatment is performed in the subsequent stage of the magnesium reaction tank 32 of the silica-containing water treatment device 3 having the configuration of FIG.
  • the silica-containing water treatment apparatus 5 in FIG. 3 is a magnesium for preparing a mixed solution in which a magnesium salt and an acid are mixed in silica-containing water and reacted at a pH of 7 or less to mix the magnesium-containing solution and the silica-containing water.
  • a dissolution tank 30, a magnesium reaction tank 32 for reacting the mixed solution in a pH range of 10 to 12, and a coagulation tank 50, a floc formation tank 52, and a precipitation tank 54 are provided as removing means.
  • a silica-containing water pipe 38 is connected to the silica-containing water inlet of the magnesium dissolution tank 30.
  • the outlet of the magnesium dissolution tank 30 and the inlet of the magnesium reaction tank 32 are connected by a magnesium-containing liquid pipe 40.
  • the outlet of the magnesium reaction tank 32 and the inlet of the aggregation tank 50 are connected by a reaction liquid pipe 60.
  • the outlet of the aggregation tank 50 and the inlet of the flock formation tank 52 are connected by an aggregation liquid pipe 62.
  • the outlet of the flock forming tank 52 and the inlet of the settling tank 54 are connected by a flock forming liquid pipe 64.
  • a treated water pipe 66 is connected to the treated water outlet of the settling tank 54.
  • a sludge pipe 68 is connected to the sludge outlet of the settling tank 54.
  • the magnesium reaction tank 32, the agglomeration tank 50, and the floc forming tank 52 stirrers 34, 36, 56, and 58 each having a stirring blade are installed as stirring means.
  • An acid addition pipe 44 and a magnesium salt addition pipe 46 are connected to the magnesium dissolution tank 30.
  • a pH adjuster addition pipe 48 is connected to the magnesium reaction tank 32.
  • An inorganic flocculant addition pipe 70 is connected to the aggregation tank 50.
  • a polymer flocculant addition pipe 72 is connected to the flock formation tank 52.
  • Silica-containing water containing silica is supplied to the magnesium dissolution tank 30 through the silica-containing water pipe 38.
  • an acid is added to the silica-containing water through the acid addition pipe 44, and, for example, a magnesium salt water slurry is added through the magnesium salt addition pipe 46.
  • the mixture is stirred by the stirring device 34 to mix the magnesium salt, the acid, and the silica-containing water, and reacted at a pH of 7 or less to prepare a mixed solution in which the magnesium-containing solution and the silica-containing water are mixed (magnesium dissolution step).
  • a solid magnesium salt may be added to the magnesium dissolution tank 10 as it is and mixed with an acid.
  • the mixed solution obtained by mixing the magnesium-containing liquid containing the magnesium salt and the acid obtained in the magnesium dissolving step and the silica-containing water is supplied to the magnesium reaction tank 32 through the magnesium-containing liquid pipe 40 and stirred by the stirring device 36.
  • a pH adjuster is added to a liquid mixture through the pH adjuster addition piping 48, it reacts in the range of pH 10-12, and a silica is insolubilized (magnesium reaction process).
  • the reaction solution is supplied to the aggregation tank 50 through the reaction solution pipe 60.
  • the inorganic flocculant is added to the reaction solution through the inorganic flocculant addition pipe 70, and the insolubilized material is agglomerated (aggregation step).
  • the aggregate liquid is supplied to the floc forming tank 52 through the aggregate liquid pipe 62.
  • the polymer flocculant is added to the flocculent liquid through the polymer flocculant addition pipe 72 to form a floc (floc forming step).
  • the floc forming liquid is supplied to the sedimentation tank 54 through the floc forming liquid pipe 64.
  • the floc formed aggregate is solid-liquid separated (solid-liquid separation step).
  • the treated water is discharged through the treated water pipe 66.
  • the sludge is discharged through the sludge pipe 68.
  • a reverse osmosis membrane (RO membrane) treatment, a decarboxylation treatment, an ion exchange treatment, a distillation treatment and the like may be further performed in the subsequent stage of the silica-containing water treatment apparatus 5. Since the treated water obtained by the treatment apparatus 5 for silica-containing water has silica removed at a high silica removal rate, the risk of scale generation is reduced even if these treatments are performed in the subsequent stage.
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • Examples of the inorganic flocculant used in the flocculation step include iron-based inorganic flocculants such as iron chloride, aluminum-based inorganic flocculants such as polyaluminum chloride (PAC), and the like, from the viewpoint of chemical cost and flocculation pH range, etc.
  • An iron-based inorganic flocculant is preferred.
  • the amount of the inorganic flocculant added is preferably in the range of 0.1 to 10 times by weight, more preferably in the range of 1 to 5 times the weight of the added magnesium salt. If the added amount of the inorganic flocculant is less than 0.1 times the weight ratio of the added magnesium salt, the aggregation may be insufficient. If the amount exceeds 10 times the amount of sludge generated May be excessive.
  • the pH in the aggregation process is, for example, in the range of 3 to 11. If the pH in the aggregation process is less than 3 or exceeds 11, aggregation failure may occur. Furthermore, if the pH in the aggregation step is less than 9, silica may be dissolved from the floc, so it is desirable to perform the aggregation step in the range of pH 9-11.
  • the temperature in the aggregation process is, for example, in the range of 1 ° C to 80 ° C. If the temperature in the aggregation process is less than 1 ° C. or exceeds 80 ° C., an aggregation failure may occur.
  • Examples of the polymer flocculant used in the floc forming step include cationic polymer flocculants such as polyacrylamide and polyacrylate esters, anionic polymer flocculants, and nonionic polymer flocculants. From the viewpoint of properties and the like, a cationic polymer flocculant is preferable.
  • polymer flocculants examples include cationic polymer flocculants such as Olflock OX-304 (manufactured by Organo Corporation).
  • the addition amount of the polymer flocculant is preferably in the range of 0.1 to 10 mg / L, more preferably in the range of 1 to 5 mg / L with respect to the amount of raw water. If the addition amount of the polymer flocculant is less than 0.1 mg / L relative to the amount of raw water, floc formation may not be improved. If the amount exceeds 10 mg / L, the polymer flocculant dissolved in the treated water will not be improved. It may remain.
  • the pH in the flock formation step is, for example, in the range of 3-11. If the pH in the flock formation step is less than 3 or exceeds 11, a poor aggregation may occur. Furthermore, if the pH in the flocking process is less than 9, silica may be dissolved from the flocking, so it is desirable to perform the flocking process in the range of pH 9-11.
  • the temperature in the floc forming process is, for example, in the range of 1 ° C to 80 ° C. If the temperature in the floc forming step is less than 1 ° C. or exceeds 80 ° C., an aggregation failure may occur.
  • an inorganic aggregating agent and a polymer aggregating agent are used as the aggregating step and the floc forming step, but at least one of an inorganic aggregating agent, a polymer aggregating agent, and the like may be used. It is preferable to use at least one of a flocculant and a cationic polymer flocculant.
  • agglomerated silica that has reacted with the magnesium salt and insolubilized
  • at least one of an iron-based inorganic flocculant and a cationic polymer flocculant is used to improve the aggregability and solid-liquid separation.
  • sedimentation separation in addition to sedimentation separation, pressurized flotation treatment, membrane filtration treatment and the like can be mentioned, and sedimentation separation is preferable from the viewpoint of separability and the like.
  • Example 1 and Comparative Example 1 Using the processing apparatus 5 shown in FIG. 3, the pH in the magnesium dissolution tank was 4, 5, 6, 7 (above, Example 1), 8, 9, 10 (above, Comparative Example 1) with respect to the silica-containing water. The water removal experiment was carried out to confirm the effect of removing silica. Table 1 shows the experimental conditions.
  • the experimental results are shown in FIG.
  • the silica concentration was measured by molybdenum yellow absorptiometry using a spectrophotometer (manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd., U-3900).
  • the silica concentration in the coagulation sedimentation treatment water can be greatly reduced by setting the pH in the magnesium dissolution tank to 7 or less.
  • Example 1 when compared with the amount of the same magnesium salt added, the method of Example 1 resulted in a higher silica removal rate than the method of Comparative Example 2 described in Non-Patent Document 1.
  • the silica-containing water could be treated efficiently by the method of the example.

Abstract

効率よくシリカ含有水を処理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。マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するマグネシウム溶解槽１０と、シリカ含有水とマグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０～１２の範囲で反応させるマグネシウム反応槽１２と、を備えるシリカ含有水の処理装置１である。

Description

シリカ含有水の処理装置および処理方法
　本発明は、シリカ含有水中に含まれるシリカを処理するための、シリカ含有水の処理装置および処理方法に関する。
　シリカが含まれるシリカ含有水を回収再利用しようとする場合、配管や後段の逆浸透膜（ＲＯ）装置等におけるスケール発生が問題となるため、シリカ含有水の回収率の向上や安定運転が困難になる場合がある。そこで、シリカ含有水中のシリカの量を低減することが求められている。
　シリカ含有水中のシリカの量を低減する方法として、マグネシウム塩を使用する方法が検討されている。
　例えば、特許文献１には、シリカ含有水にマグネシウム塩を添加して、生成したＭｇ（ＯＨ）２にシリカを吸着させた後、鉄塩を添加してシリカを凝集させ、固液分離してシリカの量を低減する方法において、シリカ含有水を５０℃以上に加温することで高いシリカ除去率が達成されることが記載されている。しかし、特許文献１の方法では、加温のための熱源が必要なため、処理コストが高くなることが課題である。
　非特許文献１には、シリカ含有水に、ＭｇＯ等を含むマグネシウムスラリに硫酸を加えたものを添加し、固形分を分離することでシリカの量を低減する方法が記載され、マグネシウムスラリに硫酸を加えない場合に比べてシリカの除去率が向上したことが記載されている。しかし、非特許文献１の方法では、処理水に２０ｍｇ／Ｌ程度のシリカが残留しており、シリカスケールのリスクを考慮すると後段に逆浸透膜装置を設ける場合、逆浸透膜装置の回収率を高くすることは困難である。
特開２０１４－１６８７４２号公報
Isabel Latour, Ruben Miranda, Angeles Blanco,「Silica removal with sparingly soluble magnesium compounds. Part I」, Separation and Purification Technology, 138(2014), pp.210-218
　本発明の目的は、効率よくシリカ含有水を処理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、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するマグネシウム溶解手段と、シリカ含有水と前記マグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０～１２の範囲で反応させるマグネシウム反応手段と、を備え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、前記マグネシウム溶解手段として、前記マグネシウム塩と前記酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させて前記マグネシウム含有液を調製するためのマグネシウム溶解槽を備え、前記マグネシウム反応手段として、前記シリカ含有水と前記マグネシウム含有液とを混合して、得られた前記混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽を備えることが好ましい。
　前記シリカ含有水の処理装置において、前記マグネシウム溶解手段として、前記マグネシウム塩と前記酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ７以下で反応させて前記マグネシウム含有液と前記シリカ含有水とを混合した前記混合液を調製するためのマグネシウム溶解槽を備え、前記マグネシウム反応手段として、前記混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽を備えることが好ましい。
　前記シリカ含有水の処理装置において、前記マグネシウム反応手段の後段に、前記マグネシウム反応手段による反応により得られた不溶化物を分離、除去する除去手段を備えることが好ましい。
　前記シリカ含有水の処理装置において、前記除去手段として、凝集剤を用いて前記不溶化物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段の後段に、前記凝集させた凝集物を固液分離する固液分離手段と、を備えることが好ましい。
　前記シリカ含有水の処理装置において、前記凝集剤が、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
　また、本発明は、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するマグネシウム溶解工程と、シリカ含有水と前記マグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０～１２の範囲で反応させるマグネシウム反応工程と、を含む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ける前記マグネシウム溶解工程において、前記マグネシウム塩と前記酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させて前記マグネシウム含有液を調製し、前記マグネシウム反応工程において、前記シリカ含有水と前記マグネシウム含有液とを混合して、得られた前記混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させることが好ましい。
　前記シリカ含有水の処理方法における前記マグネシウム溶解工程において、前記マグネシウム塩と前記酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ７以下で反応させて前記マグネシウム含有液と前記シリカ含有水とを混合した前記混合液を調製し、前記マグネシウム反応工程において、前記混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させることが好ましい。
　前記シリカ含有水の処理方法において、前記マグネシウム反応工程の後段に、前記マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物を分離、除去する除去工程を含むことが好ましい。
　前記シリカ含有水の処理方法において、前記除去工程として、凝集剤を用いて前記不溶化物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程の後段に、前記凝集させた凝集物を固液分離する固液分離工程と、を含むことが好ましい。
　前記シリカ含有水の処理方法において、前記凝集剤が、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
　本発明により、効率よくシリカ含有水を処理することができる。
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。 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。 実施例における、Ｍｇ溶解槽のｐＨに対する凝集沈殿処理水のシリカ濃度（ｍｇ／Ｌ）およびシリカ除去率（％）を示すグラフである。 実施例および比較例における、Ｍｇ塩の添加量（ｍｇ／Ｌ）に対するシリカ除去率（％）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。
　本発明の実施の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では、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製し（マグネシウム溶解工程）、シリカ含有水と得られたマグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０～１２の範囲で反応させる（マグネシウム反応工程）。マグネシウム反応工程の後、必要に応じて、マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物を分離、除去する（除去工程）。
　マグネシウム含有液を調製するためのマグネシウム溶解槽と、シリカ含有水と得られたマグネシウム含有液とを混合した混合液を反応させるためのマグネシウム反応槽とを備える処理装置の例を以下に示すが、以下の構成に限定されるものではない。本実施形態に係るシリカ含有水の処理方法を適応した処理装置の例として、マグネシウム溶解槽を、シリカ含有水からマグネシウム反応槽を経て処理水を得る流れと切り離した装置例１（図１）と、シリカ含有水から、直列に配置したマグネシウム溶解槽とマグネシウム反応槽とを経て処理水を得る装置例２（図２）とを以下に挙げ、その構成について説明する。
［装置例１］
　図１に示すシリカ含有水の処理装置１は、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するためのマグネシウム溶解槽１０と、シリカ含有水とマグネシウム含有液とを混合して、得られた混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽１２とを備える。シリカ含有水の処理装置１は、マグネシウム溶解槽１０を、シリカ含有水からマグネシウム反応槽１２を経て処理水を得る流れと切り離した装置例である。
　マグネシウム反応槽１２のシリカ含有水入口には、シリカ含有水配管１８が接続され、処理水出口には、処理水配管２０が接続されている。マグネシウム溶解槽１０の出口と、マグネシウム反応槽１２のマグネシウム含有液入口とは、マグネシウム含有液配管２６により接続されている。マグネシウム溶解槽１０およびマグネシウム反応槽１２には、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置１４，１６がそれぞれ設置されている。マグネシウム溶解槽１０には、酸添加配管２２およびマグネシウム塩添加配管２４が接続されている。マグネシウム反応槽１２には、ｐＨ調整剤添加配管２８が接続されている。
　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。
　マグネシウム溶解槽１０に、酸添加配管２２を通して酸が添加され、マグネシウム塩添加配管２４を通して例えばマグネシウム塩の水スラリーが添加され、撹拌装置１４により撹拌されてマグネシウム塩と酸とが混合され、ｐＨ７以下で反応されてマグネシウム含有液が調製される（マグネシウム溶解工程）。固体のマグネシウム塩がそのままマグネシウム溶解槽１０に添加されて酸と混合されてもよい。
　一方、シリカを含有するシリカ含有水は、シリカ含有水配管１８を通して、マグネシウム反応槽１２に供給される。マグネシウム反応槽１２において、マグネシウム溶解工程で得られたマグネシウム塩と酸とを含むマグネシウム含有液が、マグネシウム含有液配管２６を通してシリカ含有水に添加され、撹拌装置１６により撹拌されて混合される。また、マグネシウム反応槽１２において、ｐＨ調整剤が、ｐＨ調整剤添加配管２８を通してマグネシウム含有液に添加され、ｐＨ１０から１２の範囲で反応されて、シリカが不溶化される（マグネシウム反応工程）。反応液は、処理水として処理水配管２０を通して排出される。または、反応液は、マグネシウム反応工程の後、必要に応じて、図示しない除去手段によって、マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物が分離、除去されてもよい（除去工程）。
　シリカ含有水の処理装置１では、マグネシウム溶解槽１０、撹拌装置１４等が、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するマグネシウム溶解手段として機能し、マグネシウム反応槽１２、撹拌装置１６等が、シリカ含有水とマグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０～１２の範囲で反応させるマグネシウム反応手段として機能する。
　本発明者らは、酸とマグネシウム塩とをｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製し、得られたマグネシウム含有液とシリカ含有水とを混合した混合液を、ｐＨ１０～ら１２で反応させることで、効率よくシリカ含有水を処理することができることを見出した。さらにマグネシウム反応槽１２の後段で、不溶化されたシリカを分離、除去する（除去工程）ことにより、シリカ除去率が大きく向上することを見出した。
　これにより、シリカ含有水の処理装置１の後段で逆浸透膜装置等を用いて処理水を回収再利用しようとした場合、シリカが高度に除去された処理水が得られるため、シリカスケールの生成を抑制し、回収率を向上させることが可能となる。
［装置例２］
　図２に示すシリカ含有水の処理装置３は、マグネシウム塩と酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液とシリカ含有水とを混合した混合液を調製するためのマグネシウム溶解槽３０と、混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽３２とを備える。シリカ含有水の処理装置３は、シリカ含有水から、直列に配置したマグネシウム溶解槽３０とマグネシウム反応槽３２とを経て処理水を得る装置例である。
　マグネシウム溶解槽３０のシリカ含有水入口には、シリカ含有水配管３８が接続されている。マグネシウム溶解槽３０の出口とマグネシウム反応槽３２の入口とは、マグネシウム含有液配管４０により接続されている。マグネシウム反応槽３２の出口には、処理水配管４２が接続されている。マグネシウム溶解槽３０およびマグネシウム反応槽３２には、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置３４，３６がそれぞれ設置されている。マグネシウム溶解槽３０には、酸添加配管４４およびマグネシウム塩添加配管４６が接続されている。マグネシウム反応槽３２には、ｐＨ調整剤添加配管４８が接続されている。
　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３の動作について説明する。
　シリカを含有するシリカ含有水は、シリカ含有水配管３８を通して、マグネシウム溶解槽３０に供給される。マグネシウム溶解槽３０において、シリカ含有水に酸添加配管４４を通して酸が添加され、マグネシウム塩添加配管４６を通して例えばマグネシウム塩の水スラリーが添加される。撹拌装置３４により撹拌されてマグネシウム塩と酸とシリカ含有水とが混合され、ｐＨ７以下で反応されてマグネシウム含有液とシリカ含有水とが混合された混合液が調製される（マグネシウム溶解工程）。固体のマグネシウム塩がそのままマグネシウム溶解槽１０に添加されて酸と混合されてもよい。
　マグネシウム溶解工程で得られたマグネシウム塩と酸とを含むマグネシウム含有液とシリカ含有水とが混合された混合液は、マグネシウム含有液配管４０を通してマグネシウム反応槽３２に供給され、撹拌装置３６により撹拌される。また、マグネシウム反応槽３２において、ｐＨ調整剤が、ｐＨ調整剤添加配管４８を通して混合液に添加され、ｐＨ１０から１２の範囲で反応されて、シリカが不溶化される（マグネシウム反応工程）。反応液は、処理水として処理水配管４２を通して排出される。または、反応液は、マグネシウム反応工程の後、必要に応じて、図示しない除去手段によって、マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物が分離、除去されてもよい（除去工程）。
　シリカ含有水の処理装置３では、マグネシウム溶解槽３０、撹拌装置３４等が、マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するマグネシウム溶解手段として機能し、マグネシウム反応槽３２、撹拌装置３６等が、シリカ含有水とマグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０～１２の範囲で反応させるマグネシウム反応手段として機能する。
　図１に示すシリカ含有水の処理装置１を用いた場合、マグネシウム塩と酸とをマグネシウム溶解槽１０で直接混合するため、マグネシウム塩の溶解時間を短くすることができ、マグネシウム溶解槽の容積を小さくすることが可能となる。また、マグネシウム溶解工程をバッチ処理とすることができる。さらに、処理対象のシリカ含有水中のシリカ濃度が変動した場合でも処理への影響を低減することができる。
　図２に示すシリカ含有水の処理装置３は、シリカ含有水が酸性の場合、有効な装置である。また、シリカ含有水中のシリカと溶解したマグネシウムが共存した状態でマグネシウム反応槽３２へ流入するため、シリカとマグネシウムの反応性が高く、処理装置１よりも高いシリカ除去率を得ることができる。
　処理対象となるシリカ含有水中のシリカの濃度は、例えば、１０ｍｇ／Ｌ～５００ｍｇ／Ｌの範囲である。
　処理対象となるシリカ含有水としては、シリカを含有する水であればよく、特に制限はないが、例えば、半導体製造工場から発生するシリカ含有水、発電所から発生するシリカ含有水等が挙げられる。
　マグネシウム塩としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）等のマグネシウム塩またはその水和物であればよく、特に制限はないが、薬品コスト等の観点から、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）が好ましい。マグネシウム塩としては、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２の化学式で代表されるドロマイト等のマグネシウム含有鉱物を用いてもよい。また、マグネシウム塩は、取り扱い性等の点から、水等の溶媒のスラリーとして用いることが好ましい。
　酸としては、特に制限はないが、塩酸、硫酸等の無機酸を用いればよい。酸としてシュウ酸やクエン酸等の有機酸を添加してもよいが、原水によってはマグネシウムとキレート反応を起こすために、シリカの除去率を下げてしまう可能があるので注意が必要である。
　マグネシウム塩の添加量は、シリカ含有水中のシリカの重量濃度に対して、マグネシウム濃度として０．１～１０倍量の範囲であることが好ましく、０．５～５倍量の範囲であることがより好ましい。マグネシウム塩の添加量がシリカ含有水中のシリカの重量濃度に対して０．１倍量未満であると、シリカの不溶化反応が不十分となる場合があり、１０倍量を超えると、汚泥発生量が過剰になってしまう場合がある。
　マグネシウム溶解工程におけるｐＨは７以下であればよいが、４～７の範囲であることが好ましく、４～６の範囲であることがより好ましい。マグネシウム溶解工程におけるｐＨが７を超えると、マグネシウム塩の溶解が不十分となり、４未満であると、シリカ除去率はほとんど上昇しないため、酸注入コストが無駄になる場合がある。ただし、ｐＨを下げると、マグネシウム溶解工程の反応時間をより短くすることが可能である。
　マグネシウム溶解工程における温度は、マグネシウムが溶解することができればよく、特に制限はないが、例えば、１℃～５０℃未満の範囲であり、１０℃～５０℃未満の範囲であることがより好ましい。マグネシウム溶解工程における温度が１℃未満であると、マグネシウム塩の溶解が不十分となる場合があり、５０℃以上であると、処理コストが高くなる場合がある。
　マグネシウム溶解工程における反応時間は、マグネシウムが溶解することができればよく、特に制限はないが、例えば、１分～６０分の範囲であり、５分～３０分の範囲であることがより好ましい。マグネシウム溶解工程における反応時間が１分未満であると、マグネシウム塩の溶解が不十分となる場合があり、６０分を超えると、反応槽が過大になる場合がある。上記のとおり、マグネシウム溶解工程のｐＨを下げることで、反応時間を短くすることができる。
　ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等のアルカリを用いればよく、必要に応じて塩酸、硫酸等の無機酸を用いてもよい。
　マグネシウム反応工程におけるｐＨはｐＨ１０～１２の範囲であればよいが、１０．５～１１．５の範囲であることが好ましく、１１～１１．５の範囲であることがより好ましい。マグネシウム反応工程におけるｐＨが１０未満、または１２を超えると、シリカ除去率が低くなる。
　マグネシウム反応工程における温度は、シリカの不溶化反応が進行する温度であればよく、特に制限はないが、例えば、１℃～５０℃未満の範囲であり、１０℃～５０℃未満の範囲であることがより好ましい。マグネシウム反応工程における温度が１℃未満であると、シリカの不溶化反応が不十分となる場合があり、５０℃以上であると、処理コストが高くなる場合がある。
　マグネシウム反応工程における反応時間は、シリカの不溶化反応が進行することができればよく、特に制限はないが、例えば、１分～６０分の範囲であり、５分～３０分の範囲であることがより好ましい。マグネシウム反応工程における反応時間が１分未満であると、シリカの不溶化反応が不十分となる場合があり、６０分を超えると、反応槽が過大になる場合がある。
　シリカの分離除去は、例えば、凝集沈殿法、加圧浮上法、砂ろ過法、膜ろ過法（例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）等を用いる膜ろ過）等によるシリカ低減方法を用いればよく、汚泥発生量等の点から凝集沈殿法が好ましい。
　シリカ含有水の処理装置１，３の後段において、不溶化されたシリカを分離、除去した後、さらに逆浸透膜（ＲＯ膜）処理、脱炭酸処理、イオン交換処理、蒸留処理等を行ってもよい。シリカ含有水の処理装置１，３の後段において不溶化されたシリカを分離、除去して得られる処理水は、高いシリカ除去率でシリカが除去されているので、後段においてこれらの処理を行っても、スケール発生のリスクが低減される。
［装置例３］
　マグネシウム反応槽の後段で凝集沈殿法により不溶化されたシリカの分離除去を行う場合のシリカ含有水の処理装置の一例の概略構成を図３に示す。
　図３に示すシリカ含有水の処理装置５は、図２の構成のシリカ含有水の処理装置３のマグネシウム反応槽３２の後段において凝集沈殿処理を行う場合の構成の一例である。図３のシリカ含有水の処理装置５は、マグネシウム塩と酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液とシリカ含有水とを混合した混合液を調製するためのマグネシウム溶解槽３０と、混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽３２と、除去手段として、凝集槽５０と、フロック形成槽５２と、沈殿槽５４とを備える。
　マグネシウム溶解槽３０のシリカ含有水入口には、シリカ含有水配管３８が接続されている。マグネシウム溶解槽３０の出口とマグネシウム反応槽３２の入口とは、マグネシウム含有液配管４０により接続されている。マグネシウム反応槽３２の出口と凝集槽５０の入口とは、反応液配管６０により接続されている。凝集槽５０の出口とフロック形成槽５２の入口とは、凝集液配管６２により接続されている。フロック形成槽５２の出口と沈殿槽５４の入口とは、フロック形成液配管６４により接続されている。沈殿槽５４の処理水出口には、処理水配管６６が接続されている。沈殿槽５４の汚泥出口には、汚泥配管６８が接続されている。マグネシウム溶解槽３０、マグネシウム反応槽３２、凝集槽５０、フロック形成槽５２には、撹拌手段として撹拌羽根を備える撹拌装置３４，３６，５６，５８がそれぞれ設置されている。マグネシウム溶解槽３０には、酸添加配管４４およびマグネシウム塩添加配管４６が接続されている。マグネシウム反応槽３２には、ｐＨ調整剤添加配管４８が接続されている。凝集槽５０には、無機凝集剤添加配管７０が接続されている。フロック形成槽５２には、高分子凝集剤添加配管７２が接続されている。
　シリカを含有するシリカ含有水は、シリカ含有水配管３８を通して、マグネシウム溶解槽３０に供給される。マグネシウム溶解槽３０において、シリカ含有水に酸添加配管４４を通して酸が添加され、マグネシウム塩添加配管４６を通して例えばマグネシウム塩の水スラリーが添加される。撹拌装置３４により撹拌されてマグネシウム塩と酸とシリカ含有水とが混合され、ｐＨ７以下で反応されてマグネシウム含有液とシリカ含有水とが混合された混合液が調製される（マグネシウム溶解工程）。固体のマグネシウム塩がそのままマグネシウム溶解槽１０に添加されて酸と混合されてもよい。
　マグネシウム溶解工程で得られたマグネシウム塩と酸とを含むマグネシウム含有液とシリカ含有水とが混合された混合液は、マグネシウム含有液配管４０を通してマグネシウム反応槽３２に供給され、撹拌装置３６により撹拌される。また、マグネシウム反応槽３２において、ｐＨ調整剤が、ｐＨ調整剤添加配管４８を通して混合液に添加され、ｐＨ１０から１２の範囲で反応されて、シリカが不溶化される（マグネシウム反応工程）。反応液は、反応液配管６０を通して凝集槽５０へ供給される。
　凝集槽５０において、無機凝集剤が、無機凝集剤添加配管７０を通して反応液に添加され、不溶化物が凝集される（凝集工程）。凝集液は、凝集液配管６２を通してフロック形成槽５２へ供給される。
　フロック形成槽５２において、高分子凝集剤が、高分子凝集剤添加配管７２を通して凝集液に添加され、フロックが形成される（フロック形成工程）。フロック形成液は、フロック形成液配管６４を通して沈殿槽５４へ供給される。
　沈殿槽５４において、フロック形成された凝集物が固液分離される（固液分離工程）。処理水は、処理水配管６６を通して排出される。一方、汚泥は、汚泥配管６８を通して排出される。
　シリカ含有水の処理装置５の後段において、さらに逆浸透膜（ＲＯ膜）処理、脱炭酸処理、イオン交換処理、蒸留処理等を行ってもよい。シリカ含有水の処理装置５で得られる処理水は、高いシリカ除去率でシリカが除去されているので、後段においてこれらの処理を行っても、スケール発生のリスクが低減される。
　凝集工程で用いられる無機凝集剤としては、塩化鉄等の鉄系無機凝集剤、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、薬品コストおよび凝集ｐＨ範囲等の点から、鉄系無機凝集剤が好ましい。
　無機凝集剤の添加量は、添加したマグネシウム塩の量に対して重量比で０．１～１０倍量の範囲であることが好ましく、１～５倍量の範囲であることがより好ましい。無機凝集剤の添加量が添加したマグネシウム塩の量に対して重量比で０．１倍量未満であると、凝集が不十分となる場合があり、１０倍量を超えると、汚泥発生量が過剰になる場合がある。
　凝集工程におけるｐＨは、例えば、３～１１の範囲である。凝集工程におけるｐＨが３未満、または１１を超えると、凝集不良を生じる場合がある。さらに、凝集工程におけるｐＨが９未満となると、フロックからシリカが溶け出してしまうことがあることから、ｐＨ９～１１の範囲で凝集工程を行うことが望ましい。
　凝集工程における温度は、例えば、１℃～８０℃の範囲である。凝集工程における温度が１℃未満、または８０℃を超えると、凝集不良を生じる場合がある。
　フロック形成工程で用いられる高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸エステル系等のカチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤等が挙げられ、凝集性等の点から、カチオン系高分子凝集剤が好ましい。
　市販の高分子凝集剤としては、オルフロックＯＸ－３０４（オルガノ株式会社製）等のカチオン系高分子凝集剤が挙げられる。
　高分子凝集剤の添加量は、原水の水量に対して０．１～１０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましく、１～５ｍｇ／Ｌの範囲であることがより好ましい。高分子凝集剤の添加量が原水の水量に対して０．１ｍｇ／Ｌ未満であると、フロック形成が向上しない場合があり、１０ｍｇ／Ｌを超えると、処理水中に溶存の高分子凝集剤が残留してしまう場合がある。
　フロック形成工程におけるｐＨは、例えば、３～１１の範囲である。フロック形成工程におけるｐＨが３未満、または１１を超えると、凝集不良を生じる場合がある。さらに、フロック工程におけるｐＨが９未満となると、フロックからシリカが溶け出してしまうことがあることから、ｐＨ９～１１の範囲でフロック形成工程を行うことが望ましい。
　フロック形成工程における温度は、例えば、１℃～８０℃の範囲である。フロック形成工程における温度が１℃未満、または８０℃を超えると、凝集不良を生じる場合がある。
　上記凝集処理では、凝集工程およびフロック形成工程として、無機凝集剤および高分子凝集剤を用いているが、無機凝集剤、高分子凝集剤等のうちの少なくとも１つを用いればよく、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つを用いることが好ましい。マグネシウム塩と反応し不溶化されたシリカを凝集させる際、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つを用いることで、凝集性および固液分離性が向上する。
　固液分離としては、沈降分離の他に、加圧浮上処理、膜ろ過処理等が挙げられ、分離性等の点から、沈降分離が好ましい。
　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および比較例１＞
　図３に示す処理装置５を用い、シリカ含有水に対し、マグネシウム溶解槽におけるｐＨを４，５，６，７（以上、実施例１）、８，９，１０（以上、比較例１）と変化させて、連続通水実験を行い、シリカの除去効果を確認した。実験条件を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実験結果を図４に示す。なお、シリカ濃度は分光光度計（株式会社日立ハイテクサイエンス製、Ｕ－３９００）を用いて、モリブデン黄吸光光度法で測定した。
　図４に示すように、マグネシウム溶解槽におけるｐＨを７以下とすることで、凝集沈殿処理水のシリカ濃度を大きく低減できることを確認した。
＜比較例２＞
　非特許文献１の記載の条件（マグネシウム塩：Ｍｇ（ＯＨ）２＋硫酸、溶解ｐＨ：９．５、反応ｐＨ：１１）で、マグネシウム塩の添加量を変えて（２５０ｍｇ／Ｌ、５００ｍｇ／Ｌ、７５０ｍｇ／Ｌ、１０００ｍｇ／Ｌ、１５００ｍｇ／Ｌ）、本方法を適応した場合の実験結果を図５に示す。マグネシウム溶解槽におけるｐＨを７とした実施例１の結果（マグネシウム塩の添加量：２３０ｍｇ／Ｌ、４６０ｍｇ／Ｌ、９２０ｍｇ／Ｌ）も併せて図５に示す。
　図５に示す通り、同じマグネシウム塩の添加量で比較すると、非特許文献１に記載の比較例２の方法よりも実施例１の方法の方が、シリカ除去率が高い結果となった。
　以上の結果から、シリカが高度に除去された処理水が得られるため、後段において逆浸透膜処理を行い、処理水を回収再利用する場合でも、シリカスケール等のリスクを低減することができる。
　このように、実施例の方法により、効率よくシリカ含有水を処理することができた。
　１，３，５　シリカ含有水の処理装置、１０，３０　マグネシウム溶解槽、１２，３２　マグネシウム反応槽、１４，１６，３４，３６，５６，５８　撹拌装置、１８，３８　シリカ含有水配管、２０，４２，６６　処理水配管、２２，４４　酸添加配管、２４，４６　マグネシウム塩添加配管、２６，４０　マグネシウム含有液配管、２８，４８　ｐＨ調整剤添加配管、５０　凝集槽、５２　フロック形成槽、５４　沈殿槽、６０　反応液配管、６２　凝集液配管、６４　フロック形成液配管、６８　汚泥配管、７０　無機凝集剤添加配管、７２　高分子凝集剤添加配管。

Claims (12)

  1. 　マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するマグネシウム溶解手段と、
    　シリカ含有水と前記マグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０～１２の範囲で反応させるマグネシウム反応手段と、
    　を備えることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。
  2. 　請求項１に記載のシリカ含有水の処理装置であって、
    　前記マグネシウム溶解手段として、前記マグネシウム塩と前記酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させて前記マグネシウム含有液を調製するためのマグネシウム溶解槽を備え、
    　前記マグネシウム反応手段として、前記シリカ含有水と前記マグネシウム含有液とを混合して、得られた前記混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽を備えることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。
  3. 　請求項１に記載のシリカ含有水の処理装置であって、
    　前記マグネシウム溶解手段として、前記マグネシウム塩と前記酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ７以下で反応させて前記マグネシウム含有液と前記シリカ含有水とを混合した前記混合液を調製するためのマグネシウム溶解槽を備え、
    　前記マグネシウム反応手段として、前記混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させるためのマグネシウム反応槽を備えることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。
  4. 　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であって、
    　前記マグネシウム反応手段の後段に、前記マグネシウム反応手段による反応により得られた不溶化物を分離、除去する除去手段を備えることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。
  5. 　請求項４に記載のシリカ含有水の処理装置であって、
    　前記除去手段として、
    　凝集剤を用いて前記不溶化物を凝集させる凝集手段と、
    　前記凝集手段の後段に、前記凝集させた凝集物を固液分離する固液分離手段と、
    　を備えることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。
  6. 　請求項５に記載のシリカ含有水の処理装置であって、
    　前記凝集剤が、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つであることを特徴とするシリカ含有水の処理装置。
  7. 　マグネシウム塩と酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させてマグネシウム含有液を調製するマグネシウム溶解工程と、
    　シリカ含有水と前記マグネシウム含有液とを混合した混合液を、ｐＨ１０～１２の範囲で反応させるマグネシウム反応工程と、
    　を含むことを特徴とするシリカ含有水の処理方法。
  8. 　請求項７に記載のシリカ含有水の処理方法であって、
    　前記マグネシウム溶解工程において、前記マグネシウム塩と前記酸とを混合し、ｐＨ７以下で反応させて前記マグネシウム含有液を調製し、
    　前記マグネシウム反応工程において、前記シリカ含有水と前記マグネシウム含有液とを混合して、得られた前記混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させることを特徴とするシリカ含有水の処理方法。
  9. 　請求項７に記載のシリカ含有水の処理方法であって、
    　前記マグネシウム溶解工程において、前記マグネシウム塩と前記酸とをシリカ含有水中で混合し、ｐＨ７以下で反応させて前記マグネシウム含有液と前記シリカ含有水とを混合した前記混合液を調製し、
    　前記マグネシウム反応工程において、前記混合液をｐＨ１０～１２の範囲で反応させることを特徴とするシリカ含有水の処理方法。
  10. 　請求項７～９のいずれか１項に記載のシリカ含有水の処理方法であって、
    　前記マグネシウム反応工程の後段に、前記マグネシウム反応工程における反応により得られた不溶化物を分離、除去する除去工程を含むことを特徴とするシリカ含有水の処理方法。
  11. 　請求項１０に記載のシリカ含有水の処理方法であって、
    　前記除去工程として、
    　凝集剤を用いて前記不溶化物を凝集させる凝集工程と、
    　前記凝集工程の後段に、前記凝集させた凝集物を固液分離する固液分離工程と、
    　を含むことを特徴とするシリカ含有水の処理方法。
  12. 　請求項１１に記載のシリカ含有水の処理方法であって、
    　前記凝集剤が、鉄系無機凝集剤およびカチオン系高分子凝集剤のうちの少なくとも１つであることを特徴とするシリカ含有水の処理方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019054062A1 (ja) * 2017-09-12 2019-03-21 オルガノ株式会社 シリカ含有水の処理装置および処理方法
JP2019051450A (ja) * 2017-09-12 2019-04-04 オルガノ株式会社 シリカ含有水の処理装置および処理方法
RU2807643C1 (ru) * 2023-03-13 2023-11-20 Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" Способ обескремнивания воды на этапе ее предварительной очистки в осветлителе

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0490888A (ja) * 1990-08-01 1992-03-24 Tohoku Electric Power Co Inc フッ化物含有液の処理方法
JPH04367783A (ja) * 1991-06-14 1992-12-21 Shin Nippon Kagaku Kogyo Co Ltd シリカの除去方法
JPH1133560A (ja) * 1997-07-15 1999-02-09 Kurita Water Ind Ltd Ｃｍｐ排液の凝集処理方法
JP2000254659A (ja) * 1999-03-12 2000-09-19 Kurita Water Ind Ltd Ｃｍｐ排液の処理方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01133560A (ja) * 1987-11-17 1989-05-25 Mitsubishi Electric Corp 超電導回転電機の回転子及びその製造方法
JPH01215390A (ja) * 1988-02-24 1989-08-29 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼材の酸洗廃液中のケイ素の除去方法
US5871648A (en) * 1996-11-26 1999-02-16 Environmental Chemistries, Inc. Wastewater treatment process and apparatus for high flow impurity removal
CN1339409A (zh) * 2001-08-22 2002-03-13 盘锦市华意环境工程有限公司 稠油污水深度处理及回用技术
CN1166569C (zh) * 2002-11-07 2004-09-15 盘锦市华意环境工程有限公司 油田稠油污水除硅净化方法
CN100515961C (zh) * 2005-05-24 2009-07-22 辽河石油勘探局 稠油污水除硅方法
US10023487B2 (en) * 2006-12-12 2018-07-17 Veolia Water Solutions & Technologies Support Method of recovering oil or gas and treating the resulting produced water
JP5440199B2 (ja) * 2010-01-19 2014-03-12 栗田工業株式会社 シリコンウエハエッチング排水の処理方法及び処理装置
US9738553B2 (en) * 2012-03-16 2017-08-22 Aquatech International, Llc Process for purification of produced water
CN102689956B (zh) * 2012-04-25 2013-09-11 浙江省海洋开发研究院 一种硅胶废水的除硅方法
US20140145309A1 (en) * 2012-11-26 2014-05-29 Memc Singapore, Pte. Ltd (Uen200614797D) Systems For The Recycling of Wire-Saw Cutting Fluid

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0490888A (ja) * 1990-08-01 1992-03-24 Tohoku Electric Power Co Inc フッ化物含有液の処理方法
JPH04367783A (ja) * 1991-06-14 1992-12-21 Shin Nippon Kagaku Kogyo Co Ltd シリカの除去方法
JPH1133560A (ja) * 1997-07-15 1999-02-09 Kurita Water Ind Ltd Ｃｍｐ排液の凝集処理方法
JP2000254659A (ja) * 1999-03-12 2000-09-19 Kurita Water Ind Ltd Ｃｍｐ排液の処理方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019054062A1 (ja) * 2017-09-12 2019-03-21 オルガノ株式会社 シリカ含有水の処理装置および処理方法
JP2019051450A (ja) * 2017-09-12 2019-04-04 オルガノ株式会社 シリカ含有水の処理装置および処理方法
JP7084704B2 (ja) 2017-09-12 2022-06-15 オルガノ株式会社 シリカ含有水の処理装置および処理方法
RU2807643C1 (ru) * 2023-03-13 2023-11-20 Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" Способ обескремнивания воды на этапе ее предварительной очистки в осветлителе

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