JP2001340872A - 硼素及び／又は弗素含有排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硼素及び／又は弗素含有排水の効率的な処理
方法を提供する 【解決手段】 硼素及び／又は弗素含有排水に、約１４
００℃以下の温度（好ましくは約３００℃以上）で焼成
して得られた酸化マグネシウムを添加し、３０℃以上の
温度で処理した後、固液分離する。この方法によれば、
多量の薬剤の使用の必要が無く、処理コストが低く、発
生するスラッジ量も少なく、高い硼素除去率や弗素除去
率を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硼素及び／又は弗
素含有排水の処理方法に関するものであり、特に、硼素
及び／又は弗素含有排水を特定の酸化マグネシウムを用
い、特定の条件で処理することを特徴とする硼素及び／
又は弗素含有排水の処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】硼素化合物は、染料、顔料、医薬、化粧
品原料、防腐剤、写真、石鹸、ガラス、メッキ等の分野
で幅広く用いられており、これらの製造工程から排出さ
れる排水中には硼素化合物が含まれている。また、原子
力発電所から発生する放射性排水や地熱発電排水、ある
いは石炭火力発電所の排煙脱硫排水、灰捨地排水、ごみ
焼却洗煙排水等にも硼素化合物が含まれている。

【０００３】硼素は、植物にとって必須の元素とされな
がらも、過剰の付与はその成長を阻害することが知られ
ており、国内でも１〜２ｍｇＢ／Ｌ（リットル、以下同
様）以下という極めて厳しい排水基準を条例により設定
しているところもある。また、硼素の人体への毒性につ
いても、近年、重要視されてきており、平成１１年度に
は基準値１．０ｍｇＢ／Ｌとして、環境基準健康項目に
追加された。

【０００４】従来、硼素化合物が含まれている上記の様
な各種の硼素含有排水の処理方法としては、消石灰と硫
酸アルミニウムにより硼素を不溶性沈殿物として除去す
る方法や、硼素吸着樹脂（例えば、特公平１−５０４７
６号公報に開示のＮ−グルカミン型の硼素選択性アニオ
ン交換樹脂等）により硼素を吸着除去する方法、溶媒抽
出により硼素を抽出除去する方法（特公平１−５０４７
６号公報）、硫化物薬剤とマグネシウム薬剤により硼素
を不溶性沈殿物として除去する方法（特公平２−５２５
５８号公報）等が知られていた。しかし、これらの方法
は、それぞれ欠点を有しており、改善が求められてい
た。例えば、消石灰と硫酸アルミニウムにより硼素を不
溶性沈殿物として除去する方法や、硫化物薬剤とマグネ
シウム薬剤により硼素を不溶性沈殿物として除去する方
法では、高濃度硼素含有排水を対象とした場合、多量の
薬剤添加が必要となる上に、発生するスラッジ量が莫大
な量となり、その処分が問題となっていた。また、硼素
吸着樹脂により硼素を吸着除去する方法では、吸着樹脂
の吸着容量が小さいため、硼素除去に必要な吸着樹脂量
が多くなったり、頻繁に吸着樹脂の再生操作が必要にな
るため、処理コストが高くなるといった欠点を有してい
た。溶媒抽出により硼素を抽出除去する方法について
も、抽出溶媒が水相側に移行するため、処理排水のＣＯ
Ｄ成分除去処理が更に必要になるといった欠点を有して
いた。

【０００５】一方、弗化水素等の弗素化合物類は、半導
体装置や液晶表示装置製造、アルミニウム精錬や金属表
面処理、ガラスやセラミック製造などの工業用途で大量
に消費されており、従って、弗素はこれらの産業排水中
に高濃度で存在している。このような高濃度弗素含有排
水は、人体及び動植物に様々な悪影響を及ぼすことか
ら、現在、産業排水については、１５ｍｇＦ／Ｌ以下の
排水基準値が設定されており、更に、平成１１年度には
基準値０．８ｍｇＦ／Ｌとして、環境基準健康項目に追
加されるなど、規制が強化される方向にある。

【０００６】従来、弗素含有排水の処理方法としては、
消石灰や塩化カルシウム等のカルシウム塩を用い、溶解
度の小さな弗化カルシウムとして沈殿を形成させ、除去
する方法や、希土類元素の水和酸化物又は水和弗化物か
らなる吸着剤により弗素を吸着除去する方法（特公平２
−１７２２０号公報）、ジルコニウムの含水亜鉄酸塩と
樹脂との混合物を硬化してなる吸着剤を用いて弗素を吸
着除去する方法（特開昭５６−１１８７３４号公報）、
硫化物薬剤とマグネシウム薬剤により弗素を不溶性沈殿
物として除去する方法（特公平１−５０４７６号公報）
等が知られていた。しかし、これらの方法は、それぞれ
欠点を有しており、改善が求められていた。例えば、消
石灰や塩化カルシウム等のカルシウム塩を用い、溶解度
の小さな弗化カルシウムとして沈殿を形成させ、除去す
る方法では、弗化カルシウムが水に微量溶解するため、
理想的な処理条件においてさえ弗素濃度を８ｍｇＦ／Ｌ
以下にすることはできなかった。また、希土類元素の水
和酸化物又は水和弗化物からなる吸着剤や、ジルコニウ
ムの含水亜鉄酸塩と樹脂との混合物を硬化してなる吸着
剤により弗素を吸着除去する方法については、これらの
吸着剤が燐酸イオンを強く吸着するため、処理排水中に
燐酸イオンが共存していると、弗素より燐酸イオンが優
先的に吸着され、吸着容量が低下するばかりでなく、燐
酸イオンの脱着に大量の再生剤が必要になるといった欠
点を有していた。一方、硫化物薬剤とマグネシウム薬剤
により弗素を不溶性沈殿物として除去する方法では、高
濃度弗素含有排水を対象とした場合、多量の薬剤添加が
必要となる上に、発生するスラッジ量が莫大な量とな
り、その処分が問題となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の欠点を解決した硼素及び／又は弗素含有排水の効率
的な処理方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、硼素及
び／又は弗素含有排水に、約１４００℃以下の温度で焼
成して得られた酸化マグネシウムを添加し、３０℃以上
の温度で処理した後、固液分離することを特徴とする硼
素及び／又は弗素含有排水の処理方法を提供するもので
ある。

【０００９】本発明の方法において、処理対象となる硼
素及び／又は弗素含有排水としては、例えば、前述した
様に、染料、顔料、医薬、化粧品原料、防腐剤、写真、
石鹸、ガラス、メッキ等の分野の製造工程から排出され
る各種硼素含有排水、原子力発電所から発生する放射性
排水、地熱発電排水、石炭火力発電所の排煙脱硫排水、
灰捨地排水、ごみ焼却洗煙排水等の種々の硼素含有排
水、並びに、半導体装置や液晶表示装置製造、アルミニ
ウム精錬や金属表面処理、ガラスやセラミック製造など
の工業分野で排出される各種弗素含有排水などを挙げる
ことができるが、本発明では硼素と弗素の両方が含まれ
ているごみ焼却洗煙排水等の排水も処理対象として両成
分の除去を行うことができる。

【００１０】本発明で硼素及び／又は弗素除去剤として
用いられる酸化マグネシウムは、約１４００℃以下の温
度で焼成して得られたもの（以下、時に「特定の焼成酸
化マグネシウム」と言う）であることが必要である。１
４００℃より高い温度で焼成された酸化マグネシウム
（マグネシアクリンカー）や未焼成の水酸化マグネシウ
ムでは、硼素除去率や弗素除去率が低く、好ましくな
い。なお、本発明で用いられる硼素及び／又は弗素除去
剤を製造する為の水酸化マグネシウムや酸化マグネシウ
ムの焼成温度は、水酸化マグネシウムや酸化マグネシウ
ム等の特定の焼成酸化マグネシウムの出発原料によって
も異なるが、好ましくは約３００℃〜１４００℃、更に
好ましくは約４００〜１２００℃である。

【００１１】硼素及び／又は弗素含有排水の上記特定の
焼成酸化マグネシウムによる処理温度は、３０℃以上で
あることが必要である。処理温度が３０℃未満の場合、
硼素、弗素の除去効率が低く、処理時間が大幅に増加す
るため、好ましくない。従って、好ましい処理温度とし
ては、３０〜２００℃、より好ましくは、４０〜１５０
℃である。なお、処理温度が１００℃以上の時は加圧下
に処理すれば良い。

【００１２】本発明の方法において、特定の焼成酸化マ
グネシウムによる硼素、弗素の除去メカニズムは、現
状、不明確であるが、焼成酸化マグネシウムの粒径等が
関与するものと考えられるが、水中で特定の焼成酸化マ
グネシウムが適当な速度で徐々に加水分解され、水酸化
マグネシウムとなる際に、硼素、弗素が取り込まれ、除
去されるものと推察される。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態を説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１４】特定の焼成酸化マグネシウムの添加量は、
除去対象の硼素（通常イオンとして排水中に存在）及び
／又は弗素（通常イオンとして排水中に存在）の重量に
対して、５〜５００倍重量、好ましくは１０〜１００倍
重量添加すれば良く、処理温度や処理時間にもよるが、
２０倍重量程度添加すれば、ほぼ定量的に硼素、弗素を
除去することができるのが通常である。特定の焼成酸化
マグネシウムの添加量が５倍重量未満であると、硼素除
去率や弗素除去率が低く、好ましくない。一方、５００
倍重量を超えて特定の焼成酸化マグネシウムを添加して
も、硼素除去率や弗素除去率に顕著な改善は認められな
いばかりでなく、生成スラッジ量が著しく多くなるた
め、好ましくない。

【００１５】一方、処理時間は、酸化マグネシウム添加
量や処理温度によって異なるが、適切な添加量や処理温
度が選択されれば、５〜１０分程度で十分である。

【００１６】なお、処理対象の硼素及び／又は弗素含有
排水のｐＨは、４以上であることが好ましい。排水がｐ
Ｈ４未満であると、硼素除去率や弗素除去率が低下する
ばかりでなく、特定の焼成酸化マグネシウムが溶解して
しまうため、好ましくない。従って、排水のｐＨが４未
満の場合は、特定の焼成酸化マグネシウムによる処理に
先だって水酸化ナトリウム等のアルカリ性薬剤を添加
し、ｐＨを４以上、更に好ましくは５以上に調整すれば
良い。

【００１７】また、本発明において必須ではないが、特
定の焼成酸化マグネシウムで処理後の排水の固液分離が
困難な場合には、塩化第二鉄やポリ塩化アルミニウム等
の無機凝集剤やポリアクリルアミド等の有機高分子凝集
剤を添加し、固液分離特性を改善することもできる。こ
の固液分離方法については、特に制限はなく、スーパー
デカンターや遠心分離機、フィルタープレス、ベルトプ
レス、スクリュープレス、ベルトフィルターなどの各種
固液分離機を用いることができる。また、各種濃縮機を
用いて水を蒸発させ、次いで固形分をドラムドライヤー
等を用いて乾燥分離することもできる。

【００１８】本発明の方法を用いれば、硼素や弗素を極
めて効率良く除去できるため、硼素及び／又は弗素を高
濃度で含有する排水であっても、少量の特定の焼成酸化
マグネシウム添加で処理することができる。

【００１９】

【実施例】以下に実施例により本発明を更に詳しく説明
するが、実施例は本発明のいくつかの実施態様を説明す
るものであり、本発明を何ら限定するものではない。

【００２０】実施例１ １０００ｍｇＢ／Ｌの硼素標準溶液５０ｍＬ（関東化学
株式会社製、原子吸光分析用）と超純水５０ｍＬを混合
し、初期濃度５００ｍｇＢ／Ｌの硼素水溶液を調製し
た。この全量（１００ｍＬ）を２００ｍＬフラスコに入
れ、次いで特定の焼成酸化マグネシウム（日本海水化工
株式会社製、焼成温度８００〜９００℃）５．０ｇ（硼
素に対して１００倍重量）をフラスコに入れた。このス
ラリーを攪拌しながら、８０℃で１時間処理し、処理後
のスラリーをガラスフィルターで濾過して固液分離を行
い、液中の硼素濃度の測定を行った。なお、硼素の定量
は、ＪＩＳ Ｋ０１０２（アゾメチンＨ吸光光度法）に
従って行った。結果を表１に示すが、硼素濃度は３０ｍ
ｇＢ／Ｌにまで低下しており、硼素除去率は９４％であ
った。なお、ここで言う硼素除去率は、下記式（１）を
用いて算出したものである。

【００２１】 （硼素除去率）＝｛１−（ＣＢ／ＣＢ_０）｝×１００ （１） 但し、ＣＢ_０は処理前の硼素濃度であり、ＣＢは処理後
の硼素濃度である。

【００２２】実施例２〜１１ 処理温度、処理時間、酸化マグネシウム添加量を変更し
た以外は、実施例１と同様の操作で処理を行った。結果
を表１にまとめて示すが、いずれの場合も高い硼素除去
率を示した。

【００２３】比較例１〜２ 実施例で用いた酸化マグネシウムの代わりに、マグネシ
アクリンカー（宇部マテリアルズ株式会社製、焼成温度
１８００〜２０００℃）や水酸化マグネシウム（和光純
薬株式会社製、試薬一級）を用いたことを除いて、実施
例１と同様の操作で処理を行った。結果を表１にまとめ
て示すが、マグネシアクリンカーや水酸化マグネシウム
では、硼素除去率が実施例に比べて低いことがわかる。

【００２４】比較例３ 処理温度を室温（２２℃）としたことを除いて、実施例
１と同様の操作で処理を行った。結果を表１に示すが、
処理温度が低いと硼素除去率が低いことが分かる。

【００２５】実施例１２ 超純水１００ｍＬと弗化ナトリウム（関東化学株式会社
製、試薬特級）０．０２２ｇとを混合し、初期濃度１０
０ｍｇＦ／Ｌの弗素水溶液を調製し、これを用いて処理
試験を行ったことを除いて、実施例１と同様の操作で処
理を行い、イオンクロマトグラフィー法を用いて残存弗
素濃度の測定を行った。結果を表２に示すが、特定の焼
成酸化マグネシウム処理で弗素が定量的に除去可能であ
ることが分かる。

【００２６】実施例１３ １０００ｍｇＢ／Ｌの硼素標準溶液５０ｍＬ（関東化学
株式会社製、原子吸光分析用）と超純水５０ｍＬと弗化
ナトリウム（関東化学株式会社製、試薬特級）０．０２
２ｇとを混合し、初期濃度がそれぞれ５００ｍｇＢ／
Ｌ、１００ｍｇＦ／Ｌである硼素及び弗素を含む水溶液
を調製し、これを用いて処理試験を行ったことを除い
て、実施例１と同様の操作で処理を行った。結果を表２
に示すが、硼素と弗素が共存していても、硼弗化物の形
態を除き、特定の焼成酸化マグネシウムで処理すること
により硼素、弗素ともにほぼ定量的に除去が可能である
ことが分かる。なお、表２における弗素除去率は、下記
式（２）を用いて算出したものである。

【００２７】 （弗素除去率）＝｛１−（ＣＦ／ＣＦ_０）｝×１００ （２） 但し、ＣＦ_０は処理前の弗素濃度であり、ＣＦは処理後
の弗素濃度である。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の方法を用いれば、硼素、弗素を極めて効率良く除去で
きるため、硼素及び／又は弗素を高濃度で含有する排水
であっても、少量の特定の焼成酸化マグネシウム添加で
効果的に処理することができ、生成スラッジ量を大幅に
削減することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硼素及び／又は弗素含有排水に、約１４
   ００℃以下の温度で焼成して得られた酸化マグネシウム
   を添加し、３０℃以上の温度で処理した後、固液分離す
   ることを特徴とする硼素及び／又は弗素含有排水の処理
   方法。