JP2002079267A

JP2002079267A - ホウ素含有排水の処理方法

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Publication number: JP2002079267A
Application number: JP2000271879A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inoue; 洋井上; Takumi Nanaumi; 匠七海
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2002-03-19
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JP4761612B2

Abstract

(57)【要約】【課題】少量の薬剤添加により、効率的にホウ素含有
排水中のホウ素を除去することができ、スラッジの発生
量の少ないホウ素含有排水の処理方法を提供する。【解決手段】ホウ素含有排水をアルカリ土類金属イオ
ンとアルカリ金属珪酸塩の共存下に処理して沈殿を生成
させ、生じた沈殿を固液分離してホウ素を除去すること
を特徴とするホウ素含有排水の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホウ素含有排水か
らホウ素を除去するための処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ホウ素化合物は、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
される排水中にはホウ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廃液や地熱発電排水、
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ホウ素化合物が含まれている。

【０００３】ホウ素は、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１〜２ｍｇ／ｌ以下というきわめて
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、ホウ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１．０ｍ
ｇ／ｌとして、環境基準健康項目に追加された。

【０００４】従来、ホウ素含有排水からホウ素を除去す
るための処理方法としては、消石灰と硫酸アルミニウム
によりホウ素を不溶性沈殿物として除去する方法や、ホ
ウ素吸着樹脂（例えば特公平１−５０４７６号公報に開
示されているＮ−メチルグルカミン型のホウ素選択性ア
ニオン交換樹脂等）によりホウ素を吸着除去する方法、
溶媒抽出によりホウ素を抽出除去する方法（特公平１−
５０４７６号公報）、硫化物薬剤とマグネシウム薬剤に
よりホウ素を不溶性沈殿物として除去する方法（特公平
２−５２５５８号公報）等が知られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
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ホウ素を
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ホウ素を不溶性沈殿物として除去す
る方法では、高濃度ホウ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、ホウ素吸着樹脂によりホウ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、ホウ素除去に必
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。溶媒抽出によりホウ素を抽出除去す
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ＣＯＤ処理が更に必要になるといった欠点を
有していた。

【０００６】本発明が解決しようとする課題は、少量の
薬剤添加により、効率的にホウ素含有排水中のホウ素を
除去することができ、スラッジの発生量の少ないホウ素
含有排水の処理方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らが鋭意研究を
重ねた結果、特定のイオンとアルカリ金属珪酸塩を共存
させることにより上記課題が解決できることを見出し、
本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、ホウ素含有排水をア
ルカリ土類金属イオンとアルカリ金属珪酸塩の共存下に
処理して沈殿を生成させ、生じた沈殿を固液分離してホ
ウ素を除去することを特徴とするホウ素含有排水の処理
方法に関するものである。

【０００９】

【発明の実施の態様】本発明において、ホウ素を除去す
るための添加剤の成分の一つとして用いられるアルカリ
土類金属イオンとは、周期表IIａ族元素のイオンであ
り、具体的には、ベリリウムイオン、マグネシウムイオ
ン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウ
ムイオン、ラジウムイオンである。これらのイオンは、
アルカリ土類金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物、硝酸
塩、硫酸塩、過塩素酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩
等の水溶性塩を水に溶解させることで得られる。アルカ
リ土類金属の水溶性塩の具体例としては、例えば塩化ベ
リリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ス
トロンチウム、塩化バリウム、塩化ラジウム、臭化ベリ
リウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム、臭化スト
ロンチウム、臭化バリウム、臭化ラジウム、ヨウ化ベリ
リウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ
化ストロンチウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化ラジウム、
硝酸ベリリウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、
硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム、硝酸ラジウム、硫
酸ベリリウム、硫酸マグネシウム、過塩素酸ベリリウ
ム、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸カルシウム、過塩
素酸ストロンチウム、過塩素酸バリウム、過塩素酸ラジ
ウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸バリウ
ム、蟻酸マグネシウム、グルコン酸カルシウム、ケイ皮
酸カルシウム、コハク酸カルシウム、サリチル酸カルシ
ウム、マレイン酸カルシウム、酪酸カルシウム、酪酸バ
リウム、リンゴ酸マグネシウム、ベンゼンスルホン酸カ
ルシウム等が挙げられる。本発明で好ましく用いられる
アルカリ土類金属イオンは、その入手の容易性と安価な
点からマグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウ
ムイオンである。また、これらアルカリ土類金属イオン
は、一種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合
して用いても差し支えない。

【００１０】アルカリ土類金属イオンの排水中の初期共
存量は、除去対象のホウ素含有排水中のホウ素１モルに
対して、０．３モル〜１０モルの範囲が好ましい。ここ
でいう初期共存量とは、アルカリ金属珪酸塩を共存させ
ない時点で、ホウ素含有排水中に溶解しているアルカリ
土類金属イオンの量を指すものである。アルカリ土類金
属イオンの初期共存量が０．３モルより少ないと、ホウ
素の除去効率が低下するため、好ましくない。一方、１
０モルを超える量が共存していても、ホウ素の除去効率
に格段の向上は認められない上に、処理後のスラッジ量
が莫大な量となってしまうため好ましくない。なお、ホ
ウ素含有排水の種類によっては、既に上記範囲でアルカ
リ土類金属イオンを含有している場合もあり、そのよう
な場合には、新たにアルカリ土類金属イオンを添加する
必要はない。

【００１１】一方、本発明で用いられるホウ素を除去す
るための添加剤のもう一つの成分であるアルカリ金属珪
酸塩とは、下記一般式（１）で示される化合物である。

【００１２】ｘＭ₂Ｏ・ｙＳｉＯ₂ （１）（式中Ｍはアルカリ金属元素を示し、ｘおよびｙはそれ
ぞれ独立に１以上の整数である。）アルカリ金属珪酸塩
の具体的な化合物としては、例えば珪酸リチウムやメタ
珪酸ナトリウム、オルト珪酸ナトリウム、ポリ珪酸ナト
リウム等の珪酸ナトリウムや珪酸カリウム、珪酸ルビジ
ウム、珪酸セシウム等である。本発明で好ましく用いら
れるアルカリ金属珪酸塩は、珪酸ナトリウム、珪酸カリ
ウムであり、特に、各種珪酸ナトリウムの混合物である
水ガラスが好ましく用いられる。

【００１３】アルカリ金属珪酸塩の添加量は、系内のア
ルカリ土類金属イオン１モルに対して、ＳｉＯ₂換算で
０．３モル〜５モルの範囲が好ましい。アルカリ金属珪
酸塩の添加量が０．３モルより少ない場合や５モルを超
えて添加された場合は、ホウ素の除去効率が低下するた
め、好ましくない本発明の方法における、アルカリ土類
金属イオンとアルカリ金属珪酸塩の共存による沈殿生成
によるホウ素の除去メカニズムは明かでないが、均一溶
液からアルカリ土類金属珪酸塩が沈殿する際に、ホウ酸
もしくはホウ酸イオンが取り込まれ、共沈することでホ
ウ素が除去されるものと推察される。

【００１４】本発明の方法におけるホウ素含有排水の処
理条件には特に制限はなく、例えば、処理温度について
は、室温〜１００℃の範囲で処理温度を任意に設定でき
る。また、処理時間についても５〜６０分の間で任意に
設定できる。

【００１５】ホウ素含有排水へのアルカリ土類金属イオ
ンやアルカリ金属珪酸塩の添加順序についても特に制限
はなく、同時に添加してもよいし、順次添加してもよ
い。順次添加の場合は、どちらを先に添加してもよい。
ただし、あらかじめアルカリ土類金属イオンとアルカリ
金属珪酸塩をホウ素不存在下で混合し、生成した沈殿を
ホウ素含有排水と接触させてもホウ素は除去されないた
め、この様な添加順序は本発明から除外される。

【００１６】また、処理対象の排水のｐＨについても特
に制限はなく、酸性であってもアルカリ性であってもホ
ウ素除去は可能である。ただし、ホウ素含有排水が強ア
ルカリ性であると、ホウ素の除去効率が低下する場合が
あるため、アルカリ土類金属イオンやアルカリ金属珪酸
塩を添加する前に、排水を中性から酸性に調節すること
が好ましい。

【００１７】なお、本発明において必須ではないが、処
理後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、例えば公知の沈殿あるいは浮上分離装置、
砂濾過器、膜濾過器等の濾過器、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分離す
ることもできる。

【００１８】本発明の方法を用いれば、ホウ素を極めて
効率良く除去できるため、ホウ素を高濃度で含有する排
水であっても、少量のアルカリ土類金属イオンとアルカ
リ金属珪酸塩の添加でホウ素を除去処理することができ
る。

【００１９】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】実施例１１０００ｍｇ／ｌのホウ素標準溶液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、濃度５００ｍｇ／ｌのホウ素水溶液を調製した。こ
れを全量（１００ｍｌ）、２００ｍｌフラスコに入れ、
次いで、塩化カルシウム無水物（和光純薬工業株式会社
製、試薬特級）０．５５ｇ（５ミリモル、ホウ素に対し
て１．１倍モル）をフラスコに入れ、攪拌して均一溶解
させた。次いで、水ガラス（和光純薬工業株式会社製、
和光一級）１．７０ｇ（ＳｉＯ₂として１０ミリモル、
カルシウムイオンに対して２倍モル）を添加した。水ガ
ラス添加直後に白色沈殿が生じたが、そのまま攪拌を継
続し、４０℃で３０分間処理した。処理終了後、生成し
た沈殿をガラスフィルターで濾過して除去し、濾液中の
ホウ素濃度の測定を行った。なお、ホウ素の定量は、Ｊ
ＩＳＫ０１０２（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、処理後のホウ素濃度は１
６０ｍｇ／ｌにまで低下しており、ホウ素除去率は６８
％であった。なお、ここでいうホウ素除去率は、下記式
（２）を用いて算出したものである。（ホウ素除去率）＝｛１−（ＣＢ／ＣＢ₀）｝×１００（２）ただし、ＣＢ₀は処理前のホウ素濃度であり、ＣＢは処
理後のホウ素濃度である。

【００２１】実施例２〜５塩化カルシウムの代わりに塩化マグネシウム無水物（和
光純薬工業株式会社製）０．５０ｇ（５ミリモル、ホウ
素に対して１．１倍モル）、硫酸マグネシウム七水和物
（関東化学株式会社製、試薬特級）１．２３ｇ（５ミリ
モル、ホウ素に対して１．１倍モル）、硝酸マグネシウ
ム六水和物（関東化学株式会社製、試薬特級）１．２８
ｇ（５ミリモル、ホウ素に対して１．１倍モル）、また
は塩化バリウムニ水和物（関東化学株式会社製、試薬特
級）１．２２ｇ（５ミリモル、ホウ素に対して１．１倍
モル）を用いた以外は、実施例１と同様の操作で処理を
行った。結果を表１に示すが、いずれの場合もホウ素濃
度を低下させることができた。

【００２２】比較例１〜２塩化カルシウムと水ガラスを単独で用いたことを除い
て、実施例１と同様の操作で処理を行った。その結果、
いずれの場合も沈殿は生成せず、固液分離によるホウ素
除去は達成できなかった。

【００２３】

【表１】

【００２４】実施例６〜１１水ガラスの添加量を表２に示す量に変更したことを除い
て、実施例１と同様の操作で処理を行った。結果を表２
に示すが、薬剤の添加量の比（ＳｉＯ₂／Ｃａ）には最
適値が存在し、ＳｉＯ₂／Ｃａ＝１．５〜２．０のと
き、もっとも良好なホウ素除去性能が得られた。

【００２５】実施例１２〜１４塩化カルシウム及び水ガラスの添加量を表２に示す量に
変更したことを除いて、実施例１と同様の操作で処理を
行った。結果を表２に示すが、薬剤量を増加させること
で、ホウ素除去率の向上が認められた。

【００２６】

【表２】

【００２７】実施例１５処理条件を室温、１０分間に変更したことを除いて、実
施例１と同様の操作で処理を行った。その結果、処理後
のホウ素濃度は１４５ｍｇ／ｌにまで低下しており、ホ
ウ素除去率は７１％であった。

【００２８】比較例３塩化カルシウム無水物０．５５ｇを純水５０ｍｌに溶解
させた水溶液に、水ガラス１．７０ｇを室温にて添加
し、生成した沈殿をろ過により分離し、単離した。この
沈殿を実施例１と同様の方法で調製した濃度５００ｍｇ
／ｌのホウ素水溶液に添加し、室温にて１０分間攪拌し
た後、沈殿をガラスフィルターで濾過して除去し、濾液
中のホウ素濃度の測定を行った。その結果、ホウ素濃度
は４９０ｍｇ／ｌであり、ほとんど除去することはでき
なかった。

【００２９】

【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、ホウ素を効率良く除去できるため、
ホウ素を高濃度で含有する排水であっても、少量のアル
カリ土類金属イオンとアルカリ金属珪酸塩の添加で処理
することができ、生成スラッジ量を削減することができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホウ素含有排水をアルカリ土類金属イオ
ンとアルカリ金属珪酸塩の共存下に処理して沈殿を生成
させ、生じた沈殿を固液分離してホウ素を除去すること
を特徴とするホウ素含有排水の処理方法。
【請求項２】アルカリ土類金属イオンが、マグネシウ
ムイオン、カルシウムイオンおよびバリウムイオンから
選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項
１に記載のホウ素含有排水の処理方法。
【請求項３】アルカリ金属珪酸塩が、水ガラスである
ことを特徴とする請求項１または２に記載のホウ素含有
排水の処理方法。