JP2003236562A - ホウ素含有排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ホウ素含有排水からホウ素を除去する方法にお
いて、ホウ素を効率よく経済的に除去するとともに、沈
殿汚泥中の塩素及び硫黄系化合物の含有量を低減させた
ホウ素含有排水の処理方法を提供すること。 【解決手段】ホウ素含有排水に第１工程としてカルシウ
ム塩を加えて凝集物を処理し、第２工程として前記第１
工程の上澄み水にカルシウム塩とアルミニウム塩を交互
に多段添加して、ホウ素の除去を経済的、効率的に行
う。

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の処
理方法に関し、さらに詳しくは、カルシウム塩とアルミ
ニウム塩を用いてホウ素を効率的に除去する、ホウ素含
有排水の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホウ素化合物は、医薬品、化粧品、石鹸
工業、電気メッキ、ガラス、陶器、各種コーティング工
業などの製造工程で使用されており、これらの製造工程
から発生する排水にはホウ素が含まれている。このホウ
素は、近年、水質汚濁防止法の環境基準項目に新たに追
加されたことから、ホウ素化合物を使用する製造工程の
排水から効率よくホウ素を除去し、環境基準を遵守する
必要性が高まっている。

【０００３】これらのホウ素含有排水からホウ素を除去
する処理技術は、イオン交換樹脂を用いてホウ素を選択
的に吸着処理するイオン交換処理方法と、カルシウム塩
とアルミニウム塩をホウ素含有排水に加え、ホウ素を分
離除去する凝集沈殿処理方法とが知られている。

【０００４】イオン交換処理方法は、懸濁物質をあまり
含まないホウ素含有排水に適用され、高濃度のホウ素含
有排水を処理するためには多量のイオン交換樹脂が必要
であるばかりでなく、頻繁にイオン交換樹脂の再生が必
要となり、再生用薬剤の使用量が多くなるなどの欠点が
あるため、通常、凝集沈殿等の一次処理を行った後の二
次処理に適用される。

【０００５】一方、凝集沈殿処理方法は、「環境管理Vo
l.35、No.９（1999）」に概説されているように、ホウ
素含有排水に消石灰等のカルシウム塩と硫酸アルミニウ
ム等のアルミニウム塩を加えてホウ素を分離除去するも
ので、イオン交換処理方法に比べ比較的高濃度のホウ素
含有排水を処理するのに適している。

【０００６】近年、銀塩写真に匹敵する超高画質記録材
料として注目されているインクジェット記録用材料は、
紙、フィルム、樹脂被覆紙等の支持体に固体微粒子等を
主成分とする塗工層を設けてなり、その塗工液は炭酸カ
ルシウム、アルミナ水和物、シリカ微粒子等の固体微粒
子、ポリビニールアルコール等のバインダー、硬膜剤、
カチオン性ポリマー、界面活性剤等から構成され、硬膜
剤には、例えばアルデヒド系化合物、ケトン化合物、エ
ポキシ化合物等の有機硬膜剤や、クロム明礬、硫酸ジル
コニウム、ホウ酸等の無機硬膜剤が用いられ、特にポリ
ビニールアルコール等のバインダーに有効な硬膜作用を
示すホウ素化合物が、単独または前記硬膜剤と組み合わ
せて用いられている。

【０００７】このインクジェット記録用材料の生産工程
から排出されるホウ素含有排水にも、前述のカルシウム
塩とアルミニウム塩を用いた凝集沈殿処理方法を適用す
ることができ、具体的には前記生産工程から排出される
ホウ素含有排水に、カルシウム塩とアルミニウム塩を加
えてホウ素を不溶性沈殿物として凝集分離させ、ホウ素
を除去した上澄み水をｐＨ調整等の水質調整を行って排
出し、凝集分離した汚泥は固液分離装置で濃縮脱水して
固形分を回収するものである。

【０００８】前述の方法において、前記生産工程から排
出される排水には高濃度のホウ素が含まれていることか
ら、このインクジェット記録用材料の工程排水からホウ
素を効率的に除去するためには、凝集薬剤であるカルシ
ウム塩とアルミニウム塩を大量に用いる必要があり、経
済的にホウ素の除去処理を行うことが困難であった。

【０００９】一方、凝集沈殿処理によって生成した汚泥
は、埋め立て等の廃棄物としての処分を行っているが、
環境保全及び経済性の両面から、この廃棄汚泥をいかに
リサイクル、リユースするかが重要な課題となってい
る。カルシウム塩とアルミニウム塩を用いた前記生産工
程排水の凝集沈澱汚泥には、カルシウム、アルミニウ
ム、珪素等の無機化合物を多く含むため、特にセメント
生産用のリサイクル、リユース原料としての活用が期待
できるが、前記汚泥にはホウ素除去のために用いたアル
ミニウム塩に由来する塩素系化合物や硫黄系化合物が多
量に含まれるため、セメント生産の焼成工程において、
塩素系化合物が焼成装置を劣化させたり、焼成装置から
燃焼ガスとして排出される硫黄酸化物が大気汚染の原因
となるために、汚泥のリサイクル、リユース化が進んで
いないのが現状である。

【００１０】前述したように、凝集沈殿処理方法による
ホウ素の具体的な除去処理技術は実用化されている例が
少なく、未だ実用化研究の途上にあり、特に、気相法シ
リカ等の固体微粒子とポリビニールアルコール等のバイ
ンダーを主成分とするインクジェット記録用材料の生産
工程から排出されるホウ素含有排水を、効率的かつ経済
的に処理する技術は確立されておらず、また、沈殿汚泥
をリサイクル、リユースする際に障害となる、塩素系化
合物や硫黄系化合物の含有量を低く抑えた処理方法も見
出されていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、インクジェット記録用材料生産工程から排出される
ホウ素含有排水からホウ素を効率よく経済的に除去する
とともに、沈殿汚泥のリサイクル、リユースを促進させ
るために、汚泥中の塩素及び硫黄系化合物の含有量を低
減させたホウ素含有排水の処理方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、 １．ホウ素含有排水にカルシウム塩とアルミニウム塩を
加えてホウ素を除去する方法において、ホウ素含有排水
にカルシウム塩を加えて凝集物を処理する第１工程と、
前記第１工程の上澄み水にカルシウム塩とアルミニウム
塩を加えて凝集物を処理する第２工程とから構成される
ことを特徴とする、ホウ素含有排水の処理方法。 ２．前記第２工程で前記第１工程の上澄み水にカルシウ
ム塩とアルミニウム塩を加えて凝集物を処理する方法に
おいて、カルシウム塩とアルミニウム塩を交互に多段添
加することを特徴とする、前記１に記載のホウ素含有排
水の処理方法によって達成された。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかるホウ素含有
排水の処理方法の実施形態について、図面を参照しなが
ら説明する。図１は、本発明によるホウ素含有排水の処
理方法の一例を示す概略フロー図である。

【００１４】ホウ素含有排水からホウ素を除去する第１
工程として、一次凝集沈殿槽１に貯留したホウ素含有排
水を攪拌しながら薬剤供給配管３ａからカルシウム塩を
添加した後、攪拌を停止して凝集物を沈降分離させる。
沈降した汚泥は、固液分離装置５に送液して濃縮脱水
し、固形汚泥物として回収する。一方、一次凝集沈殿槽
１で分離した上澄み水、及び固液分離装置５で濾過した
濾過水は、二次凝集沈殿槽７に送液する。

【００１５】次いで、ホウ素除去処理の第２工程とし
て、二次凝集沈殿槽７に回収した一次処理水を攪拌しな
がら薬剤供給配管３ｂ及び３ｃからカルシウム塩とアル
ミニウム塩を交互に多段添加した後、攪拌を停止して凝
集物を沈降分離させる。沈降した汚泥は、固液分離装置
９に送液して濃縮脱水し、固形汚泥物として回収する。
一方、ホウ素が所定濃度まで除去された二次凝集沈殿槽
７の上澄み水、及び固液分離装置９で濾過した濾過水
は、水質調整装置１１に送液してｐＨ中和等の調整を行
い排水系へ排出する。

【００１６】本発明によるホウ素除去処理の第１工程で
は、カルシウム塩を添加してホウ素含有排水のｐＨ値を
７以上に調整することで気相法シリカ等の固体微粒子を
凝集分離させるとともにホウ素を除去することができ、
好ましくはｐＨ値を９以上に調整することでホウ素を効
果的に除去できる。これは、カルシウム塩の添加により
気相法シリカ等の固体微粒子とカルシウム塩とからなる
凝集物にホウ素が吸着し除去されるものである。この第
１工程においては、凝集薬剤にカルシウム塩のみを用い
て処理を行うので、固液分離操作により回収した固形汚
泥には、アルミニウム塩に由来する塩素系化合物や硫黄
系化合物を含まない。さらに、この第１工程で気相法シ
リカ等の固体微粒子を大部分除去することで、引き続い
て行う第２工程でのホウ素の除去効率を高めることがで
きる。

【００１７】前記第１工程で処理したホウ素含有排水
に、カルシウム塩とアルミニウム塩を交互に多段添加す
る第２工程においては、まずアルミニウム塩の部分所定
量を添加し、続いてカルシウム塩の部分所定量を添加し
てアルミン酸カルシウムの凝集物を形成させる。次に、
アルミニウム塩の部分所定量、または残り全量を添加
し、引き続いてカルシウム塩を同様に添加してアルミン
酸カルシウムの凝集物を増加、成長させる。この時、最
初に形成されたアルミン酸カルシウムの凝集物には一定
のホウ素が吸着しており、さらにカルシウム塩とアルミ
ニウム塩を多段添加することでアルミン酸カルシウムの
凝集物は次第に増加、成長しながらホウ素を吸着して不
溶化させるため、アルミン酸カルシウムの凝集粒子内に
ホウ素がむらなく効率良く吸着することにより、ホウ素
の除去効率を高めるものである。

【００１８】本発明の第２工程において、カルシウム塩
とアルミニウム塩を交互に添加した後のホウ素含有排水
のｐＨ値は、９以上に調整することでホウ素を効果的に
除去することができ、好ましくはｐＨ値を１１以上に調
整することでより効率的にホウ素を除去することができ
る。

【００１９】本発明の第２工程におけるカルシウム塩ま
たはアルミニウム塩の添加順序は特に制限はなく、どち
らの塩を先行添加しても同等のホウ素除去効果が得られ
るが、前述したように、カルシウム塩とアルミニウム塩
双方を交互に添加した後のｐＨ値を所定のアルカリ領域
に調整、または設定する必要があり、アルミニウム塩を
先に添加し、後にカルシウム塩を添加する方が、アルカ
リ領域における処理水のｐＨ値を管理、調整しやすい。

【００２０】本発明によるホウ素含有排水のｐＨ調整方
法は特に制限はなく、アルカリ薬剤をそのまま、または
水溶液として添加することにより行うことができ、例え
ば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシ
ウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリ
ウムなどを用いることができる。

【００２１】本発明による第２工程のカルシウム塩とア
ルミニウム塩を交互に多段添加するその回数は、通常２
回以上〜数回程度多段添加することで、従来のカルシウ
ム塩とアルミニウム塩をそれぞれ１回で添加する方法に
比べ、同量のカルシウム塩とアルミニウム塩を用いたに
もかかわらずホウ素の除去効率を向上させることがで
き、ホウ素含有排水中のホウ素濃度、目標とするホウ素
濃度等から添加回数を適宜決定することができる。ま
た、本発明による多段添加の各段階でホウ素濃度測定を
行えば、目標とするホウ素濃度への到達を正確に把握す
ることができ、凝集薬剤を過剰に用いることを回避する
ことが可能となる。

【００２２】本発明による第２工程のカルシウム塩とア
ルミニウム塩を交互に多段添加する際の各々の添加量に
特に制限はないが、前述したようにカルシウム塩とアル
ミニウム塩双方を交互に添加した後のｐＨ値をアルカリ
領域に調整、または設定することが必要なことから、ア
ルミニウム塩を添加した後に加えるカルシウム塩は、ア
ルカリ領域の所定ｐＨ値となる量が必要である。

【００２３】本発明において使用るするカルシウム塩
は、水中で溶解性を有するカルシウム化合物を特に制限
なく使用することができ、例えば、臭化カルシウム、ヨ
ウ化カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、
酸性亜りん酸カルシウム、第一りん酸カルシウム、ギ酸
カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウ
ム、酪酸カルシウム、コハク酸カルシウム、水酸化カル
シウム、酸化カルシウムなどをあげることができ、特に
ホウ素の除去効果が高く、ｐＨの調整効果を併せて有す
る水酸化カルシウム、酸化カルシウムを好適に用いるこ
とができる。

【００２４】本発明において使用するアルミニウム塩
は、水中で溶解性を有するアルミニウム化合物を特に制
限なく使用することができ、例えば、塩化アルミニウ
ム、塩化アルミニウムアンモニウム、ポリ塩化アルミニ
ウム、塩化アルミニウムナトリウム、硫酸アルミニウ
ム、硫酸アルミニウムアンモニウム、硫酸アルミニウム
ナトリウム、硫酸アルミニウムカリウムなどをあげるこ
とができ、特にホウ素の除去効果が高い硫酸アルミニウ
ムを好適に用いることができる。

【００２５】カルシウム塩とアルミニウム塩を添加した
ホウ素含有排水の沈殿汚泥は固液分離装置に送り、固形
物と濾過水に分離するが、本発明に用いる固液分離装置
は、一般的な排水処理に用いられる装置を制限なく使用
することができ、例えば、遠心分離方式のデカンター、
ディスクセパレーター、遠心バスケット、真空濾過方式
のドラムフィルター、ベルトフィルター、ディスクフィ
ルター、加圧濾過方式のフィルタープレス、ベルトプレ
ス、スクリュープレス、その他膜分離方式等を用いるこ
とができ、特に操作性に優れ、脱水後のケーキ含水率が
低くできるフィルタープレスを好適に用いることができ
る。

【００２６】本発明において、添加するカルシウム塩の
量は、ホウ素１ｍｇ当たりカルシウムとして２０〜３０
０ｍｇ、好ましくは５０〜２００ｍｇである。添加する
カルシウム塩の量が、ホウ素１ｍｇ当たり２０ｍｇ未満
であると、ホウ素の除去効果が不十分であり、また、３
００ｍｇを超えると、添加したカルシウム塩の量に見合
った効果が得られない。

【００２７】また本発明において、添加するアルミニウ
ム塩の量は、ホウ素１ｍｇ当たりアルミニウムとして
０．５〜３０ｍｇ、好ましくは２〜１５ｍｇである。添
加するアルミニウム塩の量が、ホウ素１ｍｇ当たり０．
５ｍｇ未満であると、ホウ素の除去効果が不十分であ
り、また、３０ｍｇを超えると、添加したアルミニウム
塩の量に見合った効果が得られない。

【００２８】本発明によるカルシウム塩とアルミニウム
塩を加えてホウ素を除去する第１及び第２工程におい
て、生成させた凝集物の分離沈降の促進と上澄み水の清
澄化促進を目的として、いわゆる有機高分子凝集剤を用
いることができ、例えば、分子量が数百〜数百万のアニ
オン性、カチオン性、非イオン性、両性の高分子業種剤
を特に制限なく用いることができる。

【００２９】本発明において、ホウ素含有排水及び処理
水中のホウ素濃度の測定は、例えば吸光光度法、原子吸
光度法、発光分光分析法等の分析方法を用いることがで
き、中でも、微量のホウ素濃度を測定する場合にはメチ
レンブルー法、アゾメチンＨ等の吸光光度法が有効であ
り、とりわけ、分析精度が高く操作が簡便なアゾメチン
Ｈ吸光光度法（「ＪＩＳＫ０１０２：工場排水試験方
法」に記載）を好適に用いることができる。

【００３０】

【実施例】次に、本発明を具体的に説明するため実施例
を述べるが、本発明はこれに限定されるものではなく、
特許請求の範囲において各種の応用が行えるものであ
る。

【００３１】実施例 一次凝集沈殿槽に貯留した、気相法シリカ１０ｇ／Ｌ、
ポリビニールアルコール２ｇ／Ｌ、及びホウ素１０４ｍ
ｇ／Ｌを含有するインクジェット記録用材料の生産工程
排水に、第１工程として水酸化カルシウムを１０，００
０ｍｇ／Ｌ添加した。水酸化カルシウム添加後のｐＨ値
は１０．２となり、数時間凝集物を分離させた後、沈殿
汚泥をポリエステル繊維製の通気度１０CC／ｃｍ²・ｓ
ｅｃの濾材を装着したフィルタープレスで濃縮脱水し固
形汚泥物を回収し、一方の凝集沈殿槽の上澄み水、及び
フィルタープレスからの濾過水は二次凝集沈殿槽に送液
した。この時、二次凝集沈殿槽のホウ素濃度は、２９．
５ｍｇ／Ｌであった。次に、二次凝集沈殿槽に回収した
処理水を攪拌しながら、硫酸アルミニウムを１，５００
ｍｇ／Ｌ添加し、続いて、水酸化カルシウムを６，００
０ｍｇ／Ｌして５分間攪拌後に処理水のｐＨ値が１１．
８であることを確認した後、引き続いて、硫酸アルミニ
ウムを１，５００ｍｇ／Ｌ、水酸化カルシウムを６，０
００ｍｇ／Ｌ添加し、二次凝集沈殿槽に添加した硫酸ア
ルミニウムと水酸化カルシウムそれぞれの合計量は、
３，０００ｍｇ／Ｌおよび１２，０００ｍｇ／Ｌであ
り、一次及び二次凝集沈殿槽に添加した硫酸アルミニウ
ムと水酸化カルシウムそれぞれの合計量は、３，０００
ｍｇ／Ｌおよび２２，０００ｍｇ／Ｌとなり、ホウ素１
ｍｇ当たりのアルミニウムとしての添加量は４．６ｍ
ｇ、カルシウムとしての添加量は１１４ｍｇであった。
凝集薬剤を全量添加した後の処理水のｐＨ値は１２．１
となり、前記と同じフィルタープレスで沈殿汚泥を濃縮
脱水して固形汚泥物を回収し、二次凝集沈殿槽の上澄み
水、及びフィルタープレス濾過水は、ｐＨを中和して排
水系へ排出した。この時、最終処理水のホウ素濃度は
５．７ｍｇ／Ｌであった。

【００３２】比較例１ 実施例１で用いたものと同一のホウ素含有排水を、凝集
沈殿槽で攪拌しながら実施例と同量の硫酸アルミニウム
を３，０００ｍｇ／Ｌ添加し、次いで同じく同量の水酸
化カルシウムを２２，０００ｍｇ／Ｌ添加したところ、
処理排水のｐＨ値は１２．３となった。凝集沈殿槽で分
離した沈殿汚泥をフィルタープレスで濃縮脱水し固形汚
泥物を回収し、一方の凝集沈殿槽の上澄み水、及びフィ
ルタープレスからの濾過水の水質を測定したところ、ホ
ウ素濃度は１３．２ｍｇ／Ｌとなり、前述の実施例に比
べホウ素の除去効率が不十分であった。

【００３３】比較例２ 実施例１で用いたものと同一のホウ素含有排水を、凝集
沈殿槽で攪拌しながら硫酸アルミニウムを１０，０００
ｍｇ／Ｌ添加し、次いで水酸化カルシウムを３０，００
０ｍｇ／Ｌ添加したところ、処理排水のｐＨ値は１１．
９となった。凝集沈殿槽で分離した沈殿汚泥をフィルタ
ープレスで濃縮脱水し固形汚泥物を回収し、一方の凝集
沈殿槽の上澄み水、及びフィルタープレスからの濾過水
の水質を測定したところ、ホウ素濃度６．２ｍｇ／Ｌが
分析され、前述の実施例と同等のホウ素除去を行うには
多量の凝集薬剤が必要であり、特に固形汚泥物には硫酸
アルミニウムに由来する硫酸イオンを３倍以上多く含ん
でいた。

【００３４】本発明は、以上説明した実施の形態に限定
されるものではなく、特許請求の範囲に記載した技術的
思想を逸脱しない範囲で、任意に設計変更可能である。

【００３５】

【発明の効果】前述のように、本発明によるホウ素含有
排水の処理方法によって、インクジェット記録用材料生
産工程からの排出されるホウ素含有排水からホウ素を効
率よく経済的に除去して安定した水質の処理水が得られ
るとともに、回収した沈殿汚泥の塩素及び硫黄系化合物
含有量を低減させることができ、回収汚泥のリサイク
ル、リユースを促進させることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるホウ素含有排水処理方法の概略フ
ロー図。

【符号の説明】

１ 一次凝集沈殿槽 ３ 薬剤供給配管 ５ 固液分離装置 ７ 二次凝集沈殿槽 １１ 水質調整装置

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D015 BA19 BA24 BB05 BB09 CA20 DA03 DA04 DA05 DA08 DA22 DA23 DA24 EA15 EA17 EA32 FA02 FA03 FA12 FA15 FA28 4D038 AA08 AB25 AB82 BB06 BB13 BB18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホウ素含有排水にカルシウム塩とアルミ
   ニウム塩を加えてホウ素を除去する方法において、ホウ
   素含有排水にカルシウム塩を加えて凝集物を処理する第
   １工程と、前記第１工程の上澄み水にカルシウム塩とア
   ルミニウム塩を加えて凝集物を処理する第２工程とから
   構成されることを特徴とする、ホウ素含有排水の処理方
   法。
2. 【請求項２】 前記第２工程で前記第１工程の上澄み水
   にカルシウム塩とアルミニウム塩を加えて凝集物を処理
   する方法において、カルシウム塩とアルミニウム塩を交
   互に多段添加す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。
3. 【請求項３】 前記ホウ素含有排水が、気相法シリカ等
   の固体微粒子とポリビニールアルコール等のバインダー
   を主成分とした工程排水である、請求項１、または２に
   記載のホウ素含有排水の処理方法。