JP2007038171A - ホウ素含有排水の処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少量となる効率的なホウ素含有排水の処理方法及び処理装置を提供する。
【解決手段】 ホウ素を含有する排水に、化合物を加えてアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させる第一工程と、第一工程から導入された反応液に凝集剤を加え、処理水と汚泥とに分離する第二工程と、第二工程の汚泥の一部に、第二工程で加えた凝集剤とは異なるイオン性の凝集剤を加えて混合した後、第一工程に返送する第三工程とを含むことにより、薬剤が第三工程から第一工程へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、石炭火力発電所の排煙脱硫排水やごみ焼却場洗煙排水、ニッケルめっき工場排水、ガラス製造工場排水等のホウ素含有排水の処理に関わり、より詳しくは、アルミニウム化合物とカルシウム化合物とを加え、アルカリ性に調整して固液分離するホウ素含有排水の処理方法及び処理装置に関する。

従来、ホウ素含有排水の凝集沈殿処理として、ホウ素含有排水に硫酸アルミニウム等のアルミニウム化合物と消石灰等のカルシウム化合物とを加え、ｐＨ９以上のアルカリ性で反応させ、生成する反応液と不溶性析出物とを分離して処理する方法が知られている。

アルミニウム化合物を水中に溶解させ、アルカリ性に調整するとアルミン酸イオンの状態で溶解する。アルミン酸イオンはカルシウムと反応しやすく、白色の不溶性析出物を生成する。この析出物について研究された例は少ないが、アルミン酸カルシウムＣａ（Ａｌ（ＯＨ）₄）₂であると考えられている。
従ってホウ素は、アルミニウムとカルシウムとがアルカリ条件下で反応し、アルミン酸カルシウムと推定される不溶性析出物を生成する際に吸着、または結晶中に取り込まれるなどして除去されるものと考えられている。

アルミニウム化合物とカルシウム化合物とを用いる凝集沈殿法では、ホウ素を排水基準の１０ｍｇ／ｌ以下まで処理するためには、比較的多くの薬剤を用いる必要があり、重量比でホウ素の１００倍程度の不溶性析出物を生成させる必要がある。すなわち薬剤量が多く、また汚泥発生量も多くなるため、より効率的な処理法の開発が望まれている。

これらの課題を解決する方法として、特許文献１及び２には、ホウ素含有排水中にアルミニウム化合物およびカルシウム化合物を加えて生成した不溶性析出物を沈殿槽などで固液分離し、分離した汚泥の一部を反応工程に返送する方法が提案されている。また特許文献３には、ホウ素含有排水中にアルミニウム化合物およびカルシウム化合物を加えて生成した不溶性析出物を沈殿槽などで固液分離し、分離した沈殿物を返送して原水と接触させる方法が提案されている。さらに、特許文献４にはホウ素含有水に、アルミニウム化合物及び硫酸化合物を存在させる方法が提案されている。
特開２００１−２３２３７２号公報 特開２００１−２３９２７３号公報 特開２００２−２３３８８１号公報 特開２００１−１６２２８７号公報

ところで、上述した従来技術は、ホウ素を含有する排水にアルミニウム化合物とカルシウム化合物とを加えてホウ素含有排水を処理する方法である。特許文献１〜３に記載の方法、いわゆる汚泥循環法は、返送した汚泥を核として結晶の成長を促進させる効果や、汚泥の沈降性（沈殿分離性）の改善などの効果があり、重金属を初めとした無機化学物質の排水処理で広く利用されている方法である。しかし発明者らが汚泥循環法について検討を重ねた結果、ホウ素の排水処理に限っては、返送の初期段階では処理性が向上するが、返送する毎に処理性が悪化していくことを見出した。言い換えれば、上記の方法では長期的、かつ安定した処理性を維持することができないという問題がある。また、特許文献４に記載の方法、ホウ素含有原水の沈殿分離方法も長期的、かつ安定した処理性を維持することができないという問題がある。

そこで、本発明はかかる課題を解決するため、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理方法及び処理装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、ホウ素を含有する排水に、化合物を加えて反応液と不溶性析出物とを生成させる第一工程と、前記第一工程から導入された前記反応液に凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離する第二工程と、前記第二工程から導入された前記汚泥の一部に前記凝集剤とは異なる凝集剤を加えて混合した後、前記第一工程に返送する第三工程と、
を含むことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、第一工程でホウ素を含有する排水に化合物を加えて反応液と不溶性析出物とを生成させ、第二工程で第一工程の反応液に高分子凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離し、第三工程で第二工程の汚泥の一部に凝集剤とは異なる凝集剤を加えて混合した後、第一工程に返送することにより、薬剤が第三工程から第一工程へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項２記載の発明は、ホウ素を含有する排水に、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させる第一工程と、 前記第一工程から導入された前記反応液に高分子凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離する第二工程と、前記第二工程から導入された前記汚泥の一部に、前記第二工程で加えた高分子凝集剤とは異なるイオン性の高分子凝集剤を加えて混合した後、前記第一工程に返送する第三工程と、を含むことを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、第一工程でホウ素を含有する排水に化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、第二工程で第一工程から導入された反応液に高分子凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離し、第三工程で第二工程の汚泥の一部に前記高分子凝集剤とは異なるイオン性の高分子凝集剤を加えて混合した後、第一工程に返送することにより、化合物や高分子凝集剤が第三工程から第一工程へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項３記載の発明は、ホウ素を含有する排水に、化合物を加えて反応液と不溶性析出物とを生成させる第一工程と、前記第一工程から導入された前記反応液に凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離する第二工程と、前記第二工程から導入された前記汚泥の一部に超音波を照射した後、前記第一工程に返送する第三工程と、を含むことを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、第一工程でホウ素を含有する排水に化合物を加えて反応液と不溶性析出物とを生成させ、第二工程で第一工程から導入された反応液に凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離し、第三工程で第二工程から導入された汚泥の一部に超音波を照射した後、第一工程に返送することにより、薬剤が第三工程から第一工程へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項４記載の発明は、ホウ素を含有する排水に、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させる第一工程と、前記第一工程から導入された前記反応液に高分子凝集剤を加え、処理水と汚泥とに分離する第二工程と、前記第二工程から導入された前記汚泥の一部に超音波を照射した後、前記第一工程に返送する第三工程と、を含むことを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、第一工程でホウ素を含有する排水に化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、第二工程で第一工程から導入された反応液に高分子凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離し、第三工程で第二工程から導入された汚泥の一部に超音波を照射した後、第一工程に返送することにより、薬剤が第三工程から第一工程へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項５記載の発明は、ホウ素を含有する排水に、第二工程から返送された反応液の一部を加えて混合する第一工程と、前記第一工程から導入された反応液に化合物を加えてアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、その反応液の一部を前記第一工程に返送する第二工程と、前記第二工程の反応液に凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離する第三工程と、を含むことを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、第一工程でホウ素を含有する排水に第二工程から返送された反応液の一部を加えて混合し、第二工程で第一工程から導入された反応液に化合物を加えてアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、その反応液の一部を第一工程に返送し、第三工程で第二工程の反応液に凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離することにより、化合物が第二工程から第一工程に循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項６記載の発明は、ホウ素を含有する排水に、第二工程から返送された反応液の一部を加えて撹拌混合する第一工程と、前記第一工程から導入された反応液にアルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、その反応液の一部を前記第一工程に返送する第二工程と、前記第二工程から導入された反応液に高分子凝集剤を加え、処理水と汚泥とに固液分離する第三工程と、を含むことを特徴とする。

請求項６記載の発明によれば、第一工程でホウ素を含有する排水に反応液の一部を加えて混合し、第二工程で第一工程から導入された反応液に化合物を加えてアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、第三工程で第二工程から導入された反応液に高分子凝集剤を加えて固液分離することにより、化合物が第二工程から第一工程に循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項７記載の発明は、ホウ素を含有する排水が導入され、化合物を加えてアルカリ性に調整する調整手段が設けられ、該調整手段により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽と、前記反応槽から導入された前記反応液に凝集剤を加える第一添加手段が設けられた凝集槽と、前記凝集槽から前記反応液と前記不溶性析出物とが導入され、処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、前記沈殿槽から前記汚泥の一部が導入され、その汚泥に前記凝集剤とは異なる凝集剤を加える第二添加手段が設けられ、反応液を混合する混合手段が設けられ、混合された反応液を前記反応槽に返送する凝集剤添加槽と、を含むことを特徴とする。

請求項７記載の発明によれば、反応槽でホウ素を含有する排水に化合物を加えて反応液と不溶性析出物を生成させ、凝集槽で反応槽から導入された反応液に凝集剤を加え、沈殿槽で処理水と汚泥とに分離し、凝集剤添加槽で沈殿槽から導入された汚泥の一部に前記凝集剤とは異なる凝集剤を加え、反応液を混合し、混合された反応液を反応槽に返送することにより、薬剤が凝集剤添加槽から反応槽へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項８記載の発明は、ホウ素を含有する排水が導入され、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整する調整手段が設けられ、該調整手段により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽と、前記反応槽から導入された前記反応液に高分子凝集剤を加える第一添加手段が設けられた凝集槽と、前記凝集槽から前記反応液が導入され、処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、前記沈殿槽から前記汚泥の一部が導入され、その汚泥に前記凝集槽で加えた高分子凝集剤とは異なるイオン性の高分子凝集剤を加える第二添加手段が設けられ、反応液を混合する混合手段が設けられ、混合された反応液を前記反応槽に返送する凝集剤添加槽と、を含むことを特徴とする。

請求項８記載の発明によれば、反応槽でホウ素を含有する排水に化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、凝集槽で反応槽からの反応液に高分子凝集剤を加え、沈殿槽で処理水と汚泥とに分離し、凝集剤添加槽で沈殿槽からの汚泥の一部に前記高分子凝集剤とは異なるイオン性の高分子凝集剤を加え、反応液を混合し、混合された反応液を反応槽に返送することにより、薬剤が凝集剤添加槽から反応槽へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項９記載の発明は、ホウ素を含有する排水が導入され、化合物を加えてアルカリ性に調整する調整手段が設けられ、該調整手段により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽と、前記反応槽から導入された前記反応液に凝集剤を加える第一添加手段が設けられた凝集槽と、前記凝集槽から反応液が導入されて処理液と汚泥とに分離する沈殿槽と、
前記沈殿槽から前記汚泥の一部が導入され、その汚泥に超音波を照射する超音波発振器が設けられ、該超音波発振器により超音波が照射された反応液を前記反応槽に返送する超音波照射槽と、を含むことを特徴とする。

請求項９記載の発明によれば、反応槽でホウ素を含有する排水に化合物を加えて反応液と不溶性析出物とを生成させ、凝集槽で反応槽から導入された反応液に凝集剤を加え、沈殿槽で処理水と汚泥とに分離し、凝集剤添加槽で沈殿槽から導入された汚泥の一部に前記凝集剤とは異なる凝集剤を加え、反応液を混合し、混合された反応液を反応槽に返送することにより、薬剤が凝集剤添加槽から反応槽へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項１０記載の発明は、ホウ素を含有する排水が導入され、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整する調整手段が設けられ、該調整手段により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽と、前記反応槽から導入された前記反応液に高分子凝集剤を加える添加手段が設けられた凝集槽と、前記凝集槽から反応液が導入されて処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、前記沈殿槽から前記汚泥の一部が導入され、その汚泥に超音波を照射する超音波発振器が設けられ、該超音波発振器により超音波が照射された反応液を前記反応槽に返送する超音波照射槽と、を含むことを特徴とする。

請求項１０記載の発明によれば、反応槽でホウ素を含有する排水に化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、凝集槽で反応槽から導入された反応液に高分子凝集剤を加え、沈殿槽で処理水と汚泥とに分離し、凝集剤添加槽で沈殿槽から導入された汚泥の一部に前記高分子凝集剤とは異なる高分子凝集剤を加え、反応液を混合し、混合された反応液を反応槽に返送することにより、薬剤が凝集剤添加槽から反応槽へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項１１記載の発明は、ホウ素を含有する排水が導入されると共に第二反応槽から返送された反応液の一部を加えて混合する混合手段が設けられた第一反応槽と、前記第一反応槽から導入された反応液に化合物を加えてアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させる調整手段が設けられた第二反応槽と、前記第二反応槽から前記反応液が導入され、凝集剤を添加する添加手段が設けられた凝集槽と、前記凝集槽からの反応液が導入されて、処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、を含むことを特徴とする。

請求項１１記載の発明によれば、第一反応槽でホウ素を含有する排水が導入されると共に第二反応槽から返送された反応液の一部を加えて混合し、第二反応槽で第一反応槽からの反応液に化合物を加えてアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、凝集槽で第二反応槽からの反応液が導入され、凝集剤が添加され、沈殿槽で処理水と汚泥とに分離することにより、薬剤が第二反応槽から第一反応槽へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

請求項１２記載の発明は、ホウ素を含有する排水が導入されると共に第二反応槽から返送された反応液の一部を加えて混合する混合手段が設けられた第一反応槽と、前記第一反応槽から導入された反応液にアルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成する調整手段が設けられた第二反応槽と、前記第二反応槽から前記反応液が導入され、高分子凝集剤を添加する添加手段が設けられた凝集槽と、前記凝集槽から前記反応液が導入されて処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、
を含むことを特徴とする。

請求項１２記載の発明によれば、第一反応槽でホウ素を含有する排水が導入されると共に第二反応槽から返送された反応液の一部を加えて混合し、第二反応槽で第一反応槽から導入された反応液に化合物を加えてｐＨ９以上のアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、凝集槽で第二反応槽から反応液が導入されて高分子凝集剤が添加され、沈殿槽で処理水と汚泥とに分離することにより、薬剤が第二反応槽から第一反応槽へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

本発明によれば、第一工程でホウ素を含有する排水と化合物を加えて反応液と不溶性析出物とを生成させ、第二工程で第一工程の反応液に凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離し、第三工程で第二工程から導入された汚泥の一部に前記凝集剤とは異なる凝集剤を加えて混合した後、第一工程に返送することにより、薬剤が第三工程から第一工程へ循環するので、より少ない薬剤で長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができ、かつ汚泥発生量も少ない効率的なホウ素含有排水の処理を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて更に詳細に説明する。
図１は本発明に係るホウ素含有排水の処理方法を適用した処理装置の一実施の形態を示した設備構成図である。
同図に示す処理装置１００は、ホウ素を含有する排水が導入され、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させる調整手段１０５が設けられ、調整手段１０５により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽１０１と、反応槽１０１の反応液に高分子凝集剤を加える第一添加手段１０６が設けられた凝集槽１０２と、凝集槽１０２からの反応液が導入され、処理水と汚泥とに分離（固液分離）する沈殿槽１０３と、沈殿槽１０３で分離された汚泥の一部が導入され、導入された汚泥に凝集槽１０２で加えた高分子凝集剤とは異なるイオン性の高分子凝集剤を加える第二添加手段１０７が設けられ、反応液を混合する混合手段１０８が設けられ、混合された反応液を図示しないポンプにより反応槽１０１に返送する凝集剤添加槽１０４と、を含む。

調整手段１０５としては、例えばアルミニウム化合物を貯蔵するタンク、カルシウム化合物を貯蔵するタンク、ｐＨ調整剤を貯蔵するタンク、各タンクから反応槽１０１へ通じるパイプ、各パイプに挿入された電磁弁及び各電磁弁を作動させる駆動装置で構成される（いずれも図示せず）。
第一添加手段１０６としては、例えば、高分子凝集剤を貯蔵するタンク、タンクから凝集槽１０２へ通じるパイプ、パイプに挿入された電磁弁及び電磁弁を作動させる駆動装置で構成される（いずれも図示せず）。
第二添加手段１０７としては、例えば、前述の高分子凝集剤とは異なるイオン性の高分子凝集剤を貯蔵するタンク、タンクから凝集剤添加槽１０４へ通じるパイプ、パイプに挿入された電磁弁及び電磁弁を作動させる駆動装置で構成される（いずれも図示せず）。
混合手段１０８としては、例えばスクリュー及びスクリューを回転させるモータからなり反応液を撹拌することにより混合する手段が挙げられるが多孔質ブロック（例えばバブルストーン）、一端が多孔質ブロックに固定されたパイプ、パイプの他端から空気を圧送するポンプからなり反応液に気泡を吹き込むことにより混合する手段を用いてもよい。

図１に示す処理装置１００において、ホウ素含有排水は、まず第一工程が施される反応槽１０１に導入される。
第一工程では、ホウ素含有排水にカルシウム化合物とアルミニウム化合物とを添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、混合手段１０８により混合すると同時に、第三工程が施される凝集剤添加槽１０４から返送される汚泥を受入れる。第一工程では、アルミン酸カルシウムを含む不溶性析出物が生成し、その析出物中にホウ素が吸着、又は結晶中に取り込まれる反応が起こる。

次に第二工程の前半が施される凝集槽１０２において、凝集槽１０２内の反応液に第一添加手段１０６より高分子凝集剤を加えて混合し、不溶性析出物を凝集させる。凝集した粒子は沈降性を有するようになり、第二工程の後半が施される沈殿槽１０３で静置することで不溶性析出物を沈殿させ、上澄水（処理水）が得られる。

第三工程が施される凝集剤添加槽１０４においては、第二工程で分離された沈殿物の一部に、第二添加手段１０７により高分子凝集剤を加えて混合する。ここで添加する高分子凝集剤のイオン性は、第二工程で加えた高分子凝集剤とは異なるイオン性とする。例えば、第二工程でノニオン系の高分子凝集剤を加えた場合、第三工程ではカチオン系、もしくはアニオン系の高分子凝集剤を加える。このように異なるイオン性の高分子凝集剤を加えることで、第一工程に汚泥を返送しても長期的かつ安定的にホウ素を処理できる。

図２は本発明に係るホウ素含有排水の処理方法を適用した処理装置の他の実施の形態を示した設備構成図である。以下、図１に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。
図２に示した処理装置２００と図１に示した処理装置１００との相違点は、凝集剤添加槽１０４を用いる代わりに超音波照射槽２０１を用いた点である。

図２に示した処理装置２００は、ホウ素を含有する排水が導入され、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整する調整手段１０５が設けられ、調整手段１０５により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽１０１と、反応槽１０１の反応液に高分子凝集剤を加える添加手段（第一添加手段と同様である）１０６が設けられた凝集槽１０２と、凝集槽１０２からの反応液が導入されて処理水と汚泥とに分離する沈殿槽１０３と、沈殿槽１０３で分離された汚泥の一部が導入され、導入された汚泥に超音波を照射する超音波発振器２０２が設けられ、超音波発振器２０２により超音波が照射された反応液を反応槽１０１に図示しないポンプで返送する超音波照射槽２０１と、を含む。

図２に示す処理装置２００において、ホウ素含有排水は、まず第一工程が施される反応槽１０１に導入される。第一工程では、ホウ素含有排水にカルシウム化合物とアルミニウム化合物とを添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、超音波発信器２０２から超音波を照射することで混合すると同時に、第三工程が施される超音波照射槽２０１から返送される汚泥を受入れる。
第一工程では、反応液とアルミン酸カルシウムを含む不溶性析出物とが生成し、その析出物中にホウ素が吸着、又は結晶中に取り込まれる反応が起こる。

次に第二工程の前半が施される凝集槽１０２において、凝集槽１０２内の反応液に添加手段１０６から高分子凝集剤を加えて混合し、不溶性析出物を凝集させる。凝集した粒子は沈降性を有するようになり、第二工程の後半が施される沈殿槽１０３で静置することで不溶性析出物を沈殿させ、上澄水（処理水）が得られる。

第三工程が施される超音波照射槽２０１においては、第二工程で分離された沈殿物の一部に超音波発信器２０２で超音波を照射する。超音波を照射すると、凝集した不溶性析出物は微細化される。不溶性析出物が微細化されることで反応液と均等に混合される。超音波を照射し微細化した汚泥を第一工程が施される反応槽１０１に返送することで、長期的かつ安定的にホウ素を処理できる。

図３は本発明に係るホウ素含有排水の処理方法を適用した処理装置の他の実施の形態を示した設備構成図である。
図３に示した処理装置３００と図１に示した処理装置１００との相違点は、第二工程が施される第二反応槽１０１−２の槽液を第一工程が施される第一反応槽１０１−１に循環させる点である。

図３に示した処理装置３００は、ホウ素を含有する排水が導入されると共に第二反応槽１０１―２からの反応液の一部を加えて混合する混合手段３０１が設けられた第一反応槽１０１−１と、第一反応槽１０１−１からの反応液にアルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整する調整手段１０５が設けられた第二反応槽１０１−２と、第二反応槽１０１−２からの反応液が導入され、高分子凝集剤を添加する添加手段１０６が設けられた凝集槽１０２と、凝集槽１０２からの反応液が導入されて処理水と汚泥とに固液分離する沈殿槽１０３と、を含む。

図３に示した処理装置３００において、ホウ素含有排水は、まず第一反応槽１０１−１に導入される。第一工程では、第二工程が施される第二反応槽１０１−２を経た反応液との一部とホウ素含有排水とを混合手段３０１で撹拌混合する。
第二反応槽１０１−２では、ホウ素含有排水に添加手段１０５によりカルシウム化合物とアルミニウム化合物とを添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整し、混合する。
第二工程では反応液とアルミン酸カルシウムを含む不溶性析出物とが生成し、その析出物中にホウ素が吸着、又は結晶中に取り込まれる反応が起こる。
第二工程を経た反応液は、第三工程の前半が施される凝集槽１０２及び第三工程の後半が施される沈殿槽１０３で沈殿させて上澄水（処理水）を得るか、第一反応槽１０１−２への返送に振り分けられるが、第一反応槽１０１−２に返送される反応液は、不溶性析出物を濃縮してから返送するのではなく、反応液そのままの状態で返送する。このように反応液の状態で返送することで、長期的かつ安定的にホウ素を処理できる。

本発明に係る処理方法を適用した処理装置における固液分離工程以外の各工程は、ｐＨを調整したり、また添加薬剤や返送汚泥を均一に混合する必要から混合操作を併用するのが好ましい。槽内に撹拌機を設置して混合する方式や、ラインミキサーによる混合方式、空気等のエアリフト効果を利用した曝気混合方式を採用することができる。

本発明に係る処理方法を適用した処理装置用いられる固液分離装置は、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、沈殿分離装置の他、フィルタープレスやベルトプレス等のろ過脱水装置、膜分離装置等を利用することができる。

本発明に係る処理方法を適用した処理装置におけるアルミニウム化合物の種類に特に制限はなく、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム（アルミン酸ソーダ）等が使用できるが、硫酸イオンを同時に供給できる硫酸バンドが好適である。

本発明に係る処理方法を適用した処理装置におけるカルシウム化合物の種類に特に制限はなく、２種類以上を混合して使用しても良い。使用できるカルシウム化合物の例として、水酸化カルシウム（消石灰）、塩化カルシウム、酸化カルシウム（生石灰）、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム等が挙げられるが、アルミニウムや硫酸イオンと反応して不溶性析出物を生成しやすく、かつ安価な水酸化カルシウムが好適である。

本発明によれば、全ての工程においてｐＨ調整用の薬剤を使用することができる。本発明においてはｐＨ９以上のアルカリ性に調整する工程が主体を占めるため、例えばカルシウム化合物として消石灰や生石灰などのアルカリ剤を使用した場合、カルシウムの供給とｐＨ調整を兼ねて使用できるのでｐＨ調整剤は不要の場合もある。しかしホウ素含有排水の酸性度が強い場合には水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ剤を併用しても良い。またホウ素含有排水が強アルカリの場合など、酸を添加する必要がある場合には塩酸、硝酸、硫酸などの酸を加えることもできる。

本発明に係る処理方法における反応時間、反応温度、反応圧力の条件は、全ての工程で任意に設定できる。反応時間は長ければ長いほど良いが、あまり長くすると設備規模が大きくなる関係から１０分〜１時間が好適であり、より好ましくは３０分程度が良い。ある。また反応温度は常圧下では０℃〜１００℃の広範囲で適用できるが、高圧条件下では更に高温で適用することもできる。

以下、実施例及び比較例を示してさらに詳細に説明する。実施例及び比較例では、アルミニウム化合物として工業用硫酸バンド（Ａｌ₂Ｏ₃換算８重量％）、カルシウム化合物としては消石灰（試薬特級）を用い、純水を加えて１０重量％に調整し、石灰乳の状態としてから使用した。また、薬剤の添加量（ｍｇ／ｌ）は、原水量に対する添加量を表している。

（比較例１）
ホウ酸を純水に溶解させ、ホウ素濃度１００ｍｇ／ｌに調整した模擬排水１００ｍｌを用い、汚泥を返送する公知の方法にて処理する実験を行った。模擬排水に硫酸バンドをアルミニウムとして５００ｍｇ／ｌ、消石灰をカルシウムとして４０００ｍｇ／ｌとなるよう加え、１時間撹拌した。ｐＨは１２程度まで上昇した。その後高分子凝集剤（ヘルスフロック社製ノニオン性高分子凝集剤・品番Ｎ−２１７）を１５ｍｇ／ｌ加え、緩やかに撹拌して不溶性析出物を凝集させ、清澄な上澄水（処理水）を得るとともに、沈殿物を分離した。沈殿物の容積は２５ｍｌであった。

次に１回目の返送実験を行った。上述の沈殿物２５ｍｌを取り出し、ホウ素濃度１００ｍｇ／ｌに調整した模擬排水に加えると同時に、硫酸バンドをアルミニウムとして５００ｍｇ／ｌ、消石灰をカルシウムとして４０００ｍｇ／ｌとなるよう加え、１時間撹拌した。ｐＨは１２程度まで上昇した。
その後、高分子凝集剤（ヘルスフロック社製ノニオン性高分子凝集剤・品番Ｎ−２１７）を１５ｍｇ／ｌ加え、緩やかに撹拌して不溶性析出物を凝集させ、清澄な上澄水（処理水）を得るとともに、沈殿物を分離した。沈殿物の容積は３７ｍｌであった。

上述と同様の方法で、返送回数５回まで実験を繰り返した。返送する汚泥は２５ｍｌ（原水量の２５容量％）で一定とし、残りは余剰汚泥として系外に排出した。結果を表１に示す。

表１によれば、汚泥返送なしの処理水ホウ素濃度は３８ｍｇ／ｌであるのに対し、返送１回目ではホウ素濃度１．５ｍｇ／ｌとなり、返送することでの処理性改善効果が認められるが、返送回数を重ねる毎に処理性が悪化していることが分かる。

（実施例１）
図１の連続処理装置に準拠したビーカー実験を行った。すなわち、ホウ酸を純水に溶解させ、ホウ素濃度１００ｍｇ／ｌに調整した模擬排水１００ｍｌに、硫酸バンドをアルミニウムとして５００ｍｇ／ｌ、消石灰をカルシウムとして４０００ｍｇ／ｌとなるよう加え、１時間撹拌した。その結果ｐＨは１２程度まで上昇した。
その後高分子凝集剤（ヘルスフロック社製ノニオン性高分子凝集剤・品番Ｎ−２１７）を１５ｍｇ／ｌ加え、緩やかに撹拌して不溶性析出物を凝集させ、清澄な上澄水（処理水）を得るとともに、沈殿物を分離した。沈殿物の容積は２５ｍｌであった。

次に１回目の返送実験を行った。上述の沈殿物２５ｍｌを取り出し、高分子凝集剤（ヘルスフロック社製アニオン性高分子凝集剤・品番Ａ−１５１）１５ｍｇ／ｌを沈殿物に加え、１０分間撹拌した。
次いで、ホウ素濃度１００ｍｇ／ｌに調整した模擬排水に加えると同時に、硫酸バンドをアルミニウムとして５００ｍｇ／ｌ、消石灰をカルシウムとして４０００ｍｇ／ｌとなるよう加え、１時間撹拌した。その結果、ｐＨは１２程度まで上昇した。
その後、高分子凝集剤（ヘルスフロック社製ノニオン性高分子凝集剤・品番Ｎ−２１７）を１５ｍｇ／ｌ加え、緩やかに撹拌して不溶性析出物を凝集させ、清澄な上澄水（処理水）を得るとともに、沈殿物を分離した。

上述と同様の方法で、返送回数７回まで実験を繰り返した。返送する汚泥は２５ｍｌ（原水量の２５容量％）で一定とし、残りは余剰汚泥として系外に排出した。
図４は、比較例１に示した従来の汚泥返送方式により処理した場合の汚泥返送回数と処理水ホウ素濃度との関係、後述する実施例１〜３に対応する汚泥返送回数と処理水ホウ素濃度との関係を示す図である。
同図において横軸が回数を示し、縦軸が処理水ホウ素濃度を示す。

図４によれば、図１の方法で処理することにより、返送回数に関わらず長期的かつ安定的にホウ素を処理できると認められる。

（実施例２）
図２の連続処理装置に準拠したビーカー実験を行った。すなわち、ホウ酸を純水に溶解させ、ホウ素濃度１００ｍｇ／ｌに調整した模擬排水１００ｍｌに、硫酸バンドをアルミニウムとして５００ｍｇ／ｌ、消石灰をカルシウムとして４０００ｍｇ／ｌとなるよう加え、１時間撹拌した。ｐＨは１２程度まで上昇した。その後高分子凝集剤（ヘルスフロック社製ノニオン性高分子凝集剤・品番Ｎ−２１７）を１５ｍｇ／ｌ加え、緩やかに撹拌して不溶性析出物を凝集させ、清澄な上澄水（処理水）を得るとともに、沈殿物を分離した。沈殿物の容積は２５ｍｌであった。

次に１回目の返送実験を行った。上述の沈殿物２５ｍｌを取り出し、卓上型超音波洗浄器（出力３００Ｗ、周波数３８ｋＨｚ）内で１０分間超音波を照射した。超音波照射後の汚泥を、ホウ素濃度１００ｍｇ／ｌに調整した模擬排水に加えると同時に、硫酸バンドをアルミニウムとして５００ｍｇ／ｌ、消石灰をカルシウムとして４０００ｍｇ／ｌとなるよう加え、１時間撹拌した。その結果、ｐＨは１２程度まで上昇した。
その後、高分子凝集剤（ヘルスフロック社製ノニオン性高分子凝集剤・品番Ｎ−２１７）を１５ｍｇ／ｌ加え、緩やかに撹拌して不溶性析出物を凝集させ、清澄な上澄水（処理水）を得るとともに、沈殿物を分離した。

上述と同様の方法で、返送回数７回まで実験を繰り返した。返送する汚泥は２５ｍｌ（原水量の２５容量％）で一定とし、残りは余剰汚泥として系外に排出した。処理水ホウ素濃度の結果を図４に示す。

図４によれば、図２の方法で処理することにより、返送回数に関わらず長期的かつ安定的にホウ素を処理できると認められる。

（実施例３）
図３の連続処理装置に準拠したビーカー実験を行った。すなわち、ホウ酸を純水に溶解させ、ホウ素濃度１００ｍｇ／ｌに調整した模擬排水１００ｍｌに、硫酸バンドをアルミニウムとして５００ｍｇ／ｌ、消石灰をカルシウムとして４０００ｍｇ／ｌとなるよう加え、１時間撹拌した。その結果、ｐＨは１２程度まで上昇した。

次に、反応液２００ｍｌのうち１００ｍｌに高分子凝集剤（ヘルスフロック社製ノニオン性高分子凝集剤・品番Ｎ−２１７）を１５ｍｇ／ｌ加え、緩やかに撹拌して不溶性析出物を凝集させ、清澄な上澄水（処理水）を得るとともに、沈殿物を分離した。

次いで１回目の返送実験を行った。上述の残りの反応液１００ｍｌをホウ素濃度１００ｍｇ／ｌに調整した模擬排水１００ｍｌに加え、１時間撹拌した。
その後、硫酸バンドをアルミニウムとして５００ｍｇ／ｌ、消石灰をカルシウムとして４０００ｍｇ／ｌとなるよう加え、１時間撹拌した。ｐＨは１２程度まで上昇した。反応液２００ｍｌのうち１００ｍｌに高分子凝集剤（ヘルスフロック社製ノニオン性高分子凝集剤・品番Ｎ−２１７）を１５ｍｇ／ｌ加え、緩やかに撹拌して不溶性析出物を凝集させ、清澄な上澄水（処理水）を得るとともに、沈殿物を分離した。

上述と同様の方法で、返送回数７回まで実験を繰り返した。返送する反応液は１００ｍｌ（原水量の１００容量％）で一定とした。処理水ホウ素濃度の結果を図４に示す。

図４によれば、図３の連続処理装置で処理することにより、返送回数に関わらず長期的かつ安定的にホウ素を処理できると認められる。

以上において、本発明に係るホウ素含有排水の処理方法及び装置によれば、より少ない薬剤で、長期的かつ安定的に良好な処理性を維持することができるという利点がある。

本発明に係るホウ素含有排水の処理方法を適用した処理装置の一実施の形態を示した設備構成図である。 本発明に係るホウ素含有排水の処理方法を適用した処理装置の他の実施の形態を示した設備構成図である。 本発明に係るホウ素含有排水の処理方法を適用した処理装置の他の実施の形態を示した設備構成図である。 比較例１に示した従来の汚泥返送方式により処理した場合の汚泥返送回数と処理水ホウ素濃度との関係、後述する実施例１〜３に対応する汚泥返送回数と処理水ホウ素濃度との関係を示す図である。

符号の説明

１００ 処理装置
１０１ 反応槽
１０２ 凝集槽
１０３ 沈殿槽
１０４ 凝集剤添加槽

Claims (12)

1. ホウ素を含有する排水に、化合物を加えて反応液と不溶性析出物とを生成させる第一工程と、
   前記第一工程から導入された前記反応液に凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離する第二工程と、
   前記第二工程から導入された前記汚泥の一部に前記凝集剤とは異なる凝集剤を加えて混合した後、前記第一工程に返送する第三工程と、
   を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理方法。
2. ホウ素を含有する排水に、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させる第一工程と、
   前記第一工程から導入された前記反応液に高分子凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離する第二工程と、
   前記第二工程から導入された前記汚泥の一部に、前記第二工程で加えた高分子凝集剤とは異なるイオン性の高分子凝集剤を加えて混合した後、前記第一工程に返送する第三工程と、
   を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理方法。
3. ホウ素を含有する排水に、化合物を加えて反応液と不溶性析出物とを生成させる第一工程と、
   前記第一工程から導入された前記反応液に凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離する第二工程と、
   前記第二工程から導入された前記汚泥の一部に超音波を照射した後、前記第一工程に返送する第三工程と、
   を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理方法。
4. ホウ素を含有する排水に、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させる第一工程と、
   前記第一工程から導入された前記反応液に高分子凝集剤を加え、処理水と汚泥とに分離する第二工程と、
   前記第二工程から導入された前記汚泥の一部に超音波を照射した後、前記第一工程に返送する第三工程と、
   を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理方法。
5. ホウ素を含有する排水に、第二工程から返送された反応液の一部を加えて混合する第一工程と、
   前記第一工程から導入された反応液に化合物を加えてアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、その反応液の一部を前記第一工程に返送する第二工程と、
   前記第二工程の反応液に凝集剤を加えて処理水と汚泥とに分離する第三工程と、
   を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理方法。
6. ホウ素を含有する排水に、第二工程から返送された反応液の一部を加えて撹拌混合する第一工程と、
   前記第一工程から導入された反応液にアルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させ、その反応液の一部を前記第一工程に返送する第二工程と、
   前記第二工程から導入された反応液に高分子凝集剤を加え、処理水と汚泥とに固液分離する第三工程と、
   を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理方法。
7. ホウ素を含有する排水が導入され、化合物を加えてアルカリ性に調整する調整手段が設けられ、該調整手段により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽と、
   前記反応槽から導入された前記反応液に凝集剤を加える第一添加手段が設けられた凝集槽と、
   前記凝集槽から前記反応液と前記不溶性析出物とが導入され、処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、
   前記沈殿槽から前記汚泥の一部が導入され、その汚泥に前記凝集剤とは異なる凝集剤を加える第二添加手段が設けられ、反応液を混合する混合手段が設けられ、混合された反応液を前記反応槽に返送する凝集剤添加槽と、
   を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理装置。
8. ホウ素を含有する排水が導入され、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整する調整手段が設けられ、該調整手段により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽と、
   前記反応槽から導入された前記反応液に高分子凝集剤を加える第一添加手段が設けられた凝集槽と、
   前記凝集槽から前記反応液が導入され、処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、
   前記沈殿槽から前記汚泥の一部が導入され、その汚泥に前記凝集槽で加えた高分子凝集剤とは異なるイオン性の高分子凝集剤を加える第二添加手段が設けられ、反応液を混合する混合手段が設けられ、混合された反応液を前記反応槽に返送する凝集剤添加槽と、
   を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理装置。
9. ホウ素を含有する排水が導入され、化合物を加えてアルカリ性に調整する調整手段が設けられ、該調整手段により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽と、
   前記反応槽から導入された前記反応液に凝集剤を加える第一添加手段が設けられた凝集槽と、
   前記凝集槽から反応液が導入されて処理液と汚泥とに分離する沈殿槽と、
   前記沈殿槽から前記汚泥の一部が導入され、その汚泥に超音波を照射する超音波発振器が設けられ、該超音波発振器により超音波が照射された反応液を前記反応槽に返送する超音波照射槽と、
   を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理装置。
10. ホウ素を含有する排水が導入され、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整する調整手段が設けられ、該調整手段により反応液と不溶性析出物とを生成させる反応槽と、
    前記反応槽から導入された前記反応液に高分子凝集剤を加える添加手段が設けられた凝集槽と、
    前記凝集槽から反応液が導入されて処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、
    前記沈殿槽から前記汚泥の一部が導入され、その汚泥に超音波を照射する超音波発振器が設けられ、該超音波発振器により超音波が照射された反応液を前記反応槽に返送する超音波照射槽と、
    を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理装置。
11. ホウ素を含有する排水が導入されると共に第二反応槽から返送された反応液の一部を加えて混合する混合手段が設けられた第一反応槽と、
    前記第一反応槽から導入された反応液に化合物を加えてアルカリ性に調整して反応液と不溶性析出物とを生成させる調整手段が設けられた第二反応槽と、
    前記第二反応槽から前記反応液が導入され、凝集剤を添加する添加手段が設けられた凝集槽と、
    前記凝集槽からの反応液が導入されて、処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、
    を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理装置。
12. ホウ素を含有する排水が導入されると共に第二反応槽から返送された反応液の一部を加えて混合する混合手段が設けられた第一反応槽と、
    前記第一反応槽から導入された反応液にアルミニウム化合物及びカルシウム化合物を加えてｐＨ９以上に調整して反応液と不溶性析出物とを生成する調整手段が設けられた第二反応槽と、
    前記第二反応槽から前記反応液が導入され、高分子凝集剤を添加する添加手段が設けられた凝集槽と、
    前記凝集槽から前記反応液が導入されて処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、
    を含むことを特徴とするホウ素含有排水の処理装置。

Images