JP4210509B2 - ホウ素含有水の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホウ素含有水の処理方法に関し、詳しくは、ホウ素含有水中に含まれるホウ素を除去する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホウ素化合物は、ガラス材料、医薬原料、化粧品原料等に使用され、その廃水中に含まれる他、地熱発電所、原子力発電所、排煙脱硫プラントから発生する廃水や、産業廃棄物処分場からの浸出水中にも含まれている。
【０００３】
特に、近年の環境問題への関心の高まりにともなって、産業廃棄物処分場からの排水中のホウ素が問題になってきており、法規制の対象となっている。
【０００４】
そして、排水中のホウ素を除去する方法として、硫酸アルミニウム及び水酸化カルシウムにより不溶性沈殿物として除去する方法（凝集沈殿処理方法）や、イオン交換樹脂により吸着させて除去する方法（吸着処理方法）等が知られている。（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００５】
吸着処理は、イオン交換樹脂、キレート樹脂、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム（活性アルミナ）、活性炭などの種々の吸着剤により吸着する処理方法である。
【０００６】
これらの吸着剤のうち、キレート樹脂やホウ素選択イオン交換樹脂などの高分子吸着剤がホウ素の吸着性能が高いことが知られている。
【０００７】
しかしながら、高分子吸着剤の吸着能力は、その表面の極性と被吸着物質（排水中のホウ素）の極性によって左右される他、高分子吸着剤の細孔径やその表面積によっても変化する。また、排水の水素イオン濃度（ｐＨ）、共存するイオンの種類等によっても吸着能力が変化する。このため、高分子吸着剤を用いてホウ素を吸着する場合には、ホウ素の吸着処理の前にｐＨの調整や他のイオンの除去が必要になっていた。すなわち、排水から他の物質を取り除いた後にホウ素の除去処理を施す必要があった。
【０００８】
さらに、高分子吸着剤は、再生処理を施して高分子吸着剤に吸着されたホウ素を除去することで再利用が可能であるが、高分子吸着剤だけでなく再生処理にもコストがかかるという問題があった。加えて、産業廃棄物処分場の浸出水に含まれるホウ素濃度は高く、高分子吸着剤の吸着容量がすぐに飽和するため、再生処理の回数が増加してコストがかかっていた。
【０００９】
凝集沈殿処理方法は、凝集剤としてアルミニウム塩、鉄塩、マグネシウム塩、カルシウム塩などが検討されているが、アルミニウム塩と消石灰の併用処理以外の処理においてはほとんどホウ素除去効果がないことが知られている。そして、アルミニウム塩として硫酸バンド（Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃）がもっとも効果的であることが知られている。
【００１０】
しかしながら、硫酸バンドを用いた場合でも排水中のホウ素濃度を１ｍｇ／Ｌ程度の低濃度まで処理するには多量の薬剤添加が必要となり、汚泥の発生量が多量となるという問題があった。
【００１１】
さらに、排水中に塩化物イオンやフッ素等が共存している場合には硫酸バンドを用いてもホウ素が除去できなかった。このため、実際の排水処理においては、イオン交換処理等の別の処理と組み合わせて処理が行われていた。
【００１２】
さらに、この凝集沈殿処理方法を用いたホウ素の除去方法としては、たとえば、特許文献１、２に開示されている。
【００１３】
特許文献１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こと、ホウ素１モルに対するアルミニウムの存在量を２モル以上とすること、アルミニウム１モルに対する硫酸根の存在量を０．７モル以上とすること、ｐＨを１２．５以上にしてアルミニウム化合物を溶解させた溶液を製造すること、この溶液に水溶性アルカリ土類金属塩を添加して不溶性沈殿物を生成させることを特徴とするホウ素含有水の処理方法。」が開示されている。
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の処理方法を用いてホウ素の除去は、多量の汚泥が発生するだけでなく、処理時のｐＨを１２．５以上と高くする必要があり処理装置に耐食性等が要求される等の問題があった。
【００１５】
特許文献２には、「ホウ素含有水を反応化合物であるアルミニウムイオン、硫酸イオン、カルシウムイオンの存在下にｐＨ１０〜１２．５の範囲で調整して析出する澱物を除去する処理方法であって、含有するホウ素１モルに対するアルミニウム、硫酸、カルシウムのモル比がおよそ１：１．５：４．５であること特徴とするホウ素含有水の処理方法。」が開示されている。
【００１６】
しかしながら、特許文献２に記載の処理方法は、１００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度のホウ素含有水から多量のホウ素を取り除く効果は有するが、１００ｍｇ／Ｌ未満のホウ素含有水の浄化には効果が乏しいという問題があった。すなわち、特許文献２に記載の処理方法では、処理されたホウ素含有水中に多量のホウ素が残留していた。具体的には、実施例に記載されているように、２０ｍｇ／Ｌ以上の高濃度のホウ素が残留している。
【００１７】
【非特許文献１】
恵藤良弘、他１名，「新規健康項目に追加されたホウ素の対策」，用水と廃水，１９９９年１０月，ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．１０，ｐ５３−５８
【特許文献１】
特開２００１−１６２２８７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３３８８１号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、排水中のホウ素の除去が可能なホウ素含有水の処理方法を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のホウ素含有水の処理方法は、ホウ素を含有したホウ素含有水から、２５〜２００ｍｍｏｌ／Ｌのカルシウムイオンと、６〜３０ｍｍｏｌ／Ｌの硫酸イオンと、ホウ素とアルミニウムとの原子比Ａｌ：Ｂが１．７〜２０：１のアルミニウムイオンと、を有しかつそのｐＨが１０．５〜１１．５の溶液を調整する溶液調整工程と、溶液のｐＨを１１．０〜１２．０に上昇させて析出物を析出させ、析出物にホウ素を共沈または吸着させて除去する析出工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明のホウ素含有水の処理方法は、効率よくホウ素を除去できる。
【００２１】
また、別の本発明のホウ素含有水の処理方法は、ホウ素を含有したホウ素含有水から、２５〜２００ｍｍｏｌ／Ｌのカルシウムイオンと、６〜３０ｍｍｏｌ／Ｌの硫酸イオンと、ホウ素とアルミニウムとの原子比Ａｌ：Ｂが１．７〜２０：１のアルミニウムイオンと、を有しかつそのｐＨが１０．５〜１１．５の溶液を調整する溶液調整工程と、溶液のｐＨを１１．０〜１２．０に上昇させて析出物を析出させ、析出物にホウ素を共沈または吸着させて除去する析出工程と、高分子吸着剤により溶液中に残存するホウ素を吸着する吸着工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明のホウ素含有水の処理方法は、溶液調整工程および析出工程においてホウ素含有水中のホウ素が除去された溶液に、さらに吸着剤によるホウ素の除去が行われる。このため、析出工程までの工程において除去されなかった溶液中のホウ素を完全に除去できる。さらに、本発明のホウ素含有水の処理方法は、従来の吸着剤によりホウ素を除去する処理方法と比較して、吸着剤に吸着されるホウ素量が少ないため、吸着剤の寿命が延びる効果を有する。
【００２３】
なお、本発明においてカルシウムイオン、硫酸イオン、アルミニウムイオンなどのイオンは、イオン単体のみに限定されるものではなく、液中でイオン化可能な状態にある物質も含む。液中でイオン化可能な状態の物質とは、たとえば、液中で平衡状態にある物質などをあげることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第一発明）
本発明のホウ素含有水の処理方法は、溶液調整工程および析出工程を有する。
【００２５】
溶液調整工程は、ホウ素を含有したホウ素含有水から、２５〜２００ｍｍｏｌ／Ｌのカルシウムイオンと、６〜３０ｍｍｏｌ／Ｌの硫酸イオンと、ホウ素とアルミニウムとの原子比Ａｌ：Ｂが１．７〜２０：１のアルミニウムイオンと、を有しかつそのｐＨが１０．５〜１１．５の溶液を調整する工程である。溶液調整工程においてホウ素含有水からそれぞれのイオンを有する溶液を調整することで、その後の析出工程において析出物を析出させることが可能となる。
【００２６】
溶液調整工程において調整される溶液のカルシウムイオン濃度は、２５〜２００ｍｍｏｌ／Ｌの範囲内である。カルシウムイオン濃度が２５ｍｍｏｌ／Ｌ未満ではカルシウムイオンが存在する効果が十分でなく、本発明の処理方法のホウ素の除去性能が低下する。また、カルシウムイオン濃度が２００ｍｍｏｌ／Ｌを超えると、その後の工程において多量の沈殿物が生じ、この沈殿物の除去に多大なコストが必要となる。また、溶液のカルシウムイオン濃度が過大となると、ホウ素含有水からホウ素を除去した水溶液中にカルシウムイオンが多量に残存するようになる。現在、排水中のカルシウム量も規制されており、この残存カルシウムの処理が要求されている。すなわち、カルシウムの処理に多大なコストが必要となる。
【００２７】
調整される溶液の硫酸イオンの濃度は、６〜３０ｍｍｏｌ／Ｌである。硫酸イオンの濃度が６ｍｍｏｌ／Ｌ未満では硫酸イオン存在の効果が十分ではなく、本発明の処理方法のホウ素の除去性能が低下する。また、硫酸イオンの濃度が３０ｍｍｏｌ／Ｌを超えると、その後の工程において多量の汚泥が発生する。多量の汚泥の発生は、本発明の処理方法のホウ素の除去能力に影響を及ぼすものではないが、汚泥の分離等の処理に多大な工程がかかるようになるだけでなく、発生した汚泥自身の処分にコストがかかるようになる。すなわち、実用上の理由から、過剰の汚泥の発生は好ましくない。
【００２８】
調整された溶液のアルミニウムイオンは、ホウ素とアルミニウムとの原子比Ａｌ：Ｂが１．７〜２０：１である。アルミニウムイオンがホウ素との原子比で１．７未満となると、アルミニウムイオンが存在する効果が十分でなく、原子比が２０を超えるとその後の工程において多量の沈殿が生じるようになる。
【００２９】
本発明において溶液中のアルミニウムイオンとは、アルミニウムイオン（Ａｌ³⁺）のみを示すのではなく、アルミニウムイオン由来のイオンをも示す。アルミニウムイオン由来のイオンとは、たとえば、アルミン酸イオン（Ｈ₂ＡｌＯ₃ ^-）をあげることができる。すなわち、アルミニウムの水酸化物は両性化合物であり、溶液のｐＨが高くなると過剰の水酸化物イオンと反応し、錯イオンを形成するためである。
【００３０】
調整される溶液は、そのｐＨが１０．５〜１１．５の範囲内に調整される。溶液のｐＨがこの範囲内におさまることで、その後の工程において析出物の析出が可能となる。
【００３１】
溶液調整工程は、ホウ素含有水中の各イオン濃度を測定し、所望のイオン濃度に不足したときには、各イオンを発生可能なイオン発生源をホウ素含有水に添加することが好ましい。すなわち、ホウ素含有水が所望のイオン濃度を充足しているときには、そのイオン濃度の調節のために特別な処理を必要としない。
【００３２】
溶液調整工程において、ホウ素含有水中の各イオン濃度の調節および所望のｐＨの調節は、同時に行っても、順次行っても、どちらでもよい。
【００３３】
溶液調整工程は、ホウ素含有水中の各イオン濃度を調節した後にｐＨを所定のｐＨに調節する工程であることが好ましい。すなわち、各イオン濃度を調節した後にホウ素含有水のｐＨを所定のｐＨに調節することで、所望の濃度で各イオンを含有しかつｐＨが調整された溶液を調整できる。ｐＨを調整した後に各イオン濃度の調整が行われたときには、ｐＨの変動が生じるようになり、所望のｐＨを有する溶液が得られなくなる。
【００３４】
溶液調整工程は、ホウ素含有水のカルシウムイオン濃度を調節するカルシウム量調節工程と、カルシウム量調節工程においてカルシウムイオン濃度が調節されたホウ素含有水のｐＨを所定のｐＨに調節するｐＨ調節工程と、を有することが好ましい。
【００３５】
カルシウム量調節工程は、ホウ素含有水中のカルシウムイオン量を測定し、ホウ素含有水中のカルシウムイオン量が所望のカルシウムイオン量に不足したときには、カルシウムの中性塩をホウ素含有水に添加することが好ましい。カルシウムの中性塩は、ホウ素含有水のｐＨの上昇を抑えた状態でカルシウムイオン量を増加させることができる。カルシウムの中性塩は、塩化カルシウムであることが好ましい。
【００３６】
ｐＨ調節工程は、カルシウムの塩基性塩をホウ素含有水中に添加することが好ましい。カルシウムの塩基性塩をホウ素含有水に添加することで、ホウ素含有水のｐＨを上昇させることができる。カルシウムの塩基性塩は、水酸化カルシウムであることが好ましい。
【００３７】
溶液調整工程は、少なくともカルシウムの中性塩およびカルシウムの塩基性塩を前記ホウ素含有水に添加することが好ましい。
【００３８】
溶液調整工程は、ホウ素含有水中の硫酸イオン量を測定し、ホウ素含有水中の硫酸イオン量が所望の硫酸イオン量に不足したときには、硫酸イオン源をホウ素含有水に添加することが好ましい。硫酸イオン源としては、ホウ素含有水に添加されたときに硫酸イオンを生じさせることができる物質であれば特に限定されない。
【００３９】
溶液調整工程は、硫酸イオン濃度が９〜１２ｍｍｏｌ／Ｌの溶液を調整することが好ましい。すなわち、溶液調整工程において調整される溶液の硫酸イオン濃度が９〜１２ｍｍｏｌ／Ｌに調整されることで、本発明の処理方法は、より高いホウ素除去性能が得られる。
【００４０】
溶液調整工程は、ホウ素含有水中のアルミニウムイオン量を測定し、ホウ素含有水中のアルミニウムイオン量が所望のアルミニウムイオン量に不足したときには、アルミニウムイオン源をホウ素含有水に添加することが好ましい。アルミニウムイオン源としては、ホウ素含有水に添加されたときにアルミニウムイオンを生じさせることができる物質であれば特に限定されない。
【００４１】
アルミニウムイオン源および硫酸イオン源として、硫酸アルミニウムが用いられることが好ましい。すなわち、溶液調整工程は、ホウ素含有水に硫酸アルミニウムを添加して所望のイオン濃度を有する溶液を調整する工程であることが好ましい。硫酸アルミニウムは、常温では固体の塩（Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃・１８Ｈ₂Ｏ）であり、アルミニウムイオンおよび硫酸イオンの定量を簡単に行うことができる。すなわち、ホウ素含有水に添加する添加量を容易に算出できる。また、硫酸アルミニウムが固体の塩であることから、イオン源の取り扱いが容易となる。具体的には、硫酸イオン源として硫酸を使用する場合には強酸であることからその取り扱いに多大な注意が必要となっている。
【００４２】
なお、本発明の処理方法において硫酸イオンおよびアルミニウムイオンのイオン源として硫酸アルミニウムを用いることが好ましいが、その他の物質（たとえば、硫酸イオン源としての硫酸、アルミニウムイオン源としてのポリ塩化アルミニウム）を排除するものではない。
【００４３】
硫酸アルミニウムは、ホウ素含有水に添加されたときにＡｌ：Ｂの原子比が４〜９：１となるように添加されることが好ましい。また、溶液中のアルミニウムイオン濃度は６〜８ｍｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。アルミニウムイオン量がこれらの範囲内となることで、その後の工程において生成される汚泥の発生量を抑えながら、高いホウ素除去性能を発揮できるようになる。
【００４４】
溶液調整工程において、ホウ素含有水中に９ｍｍｏｌ／Ｌ以上の硫酸イオンが存在したときには、アルミニウムイオン源はポリ塩化アルミニウムが用いられることが好ましい。すなわち、ホウ素含有水中に十分な硫酸イオンが存在した場合には、アルミニウムイオン源として、硫酸イオンを含まないポリ塩化アルミニウム（Ａｌ_n（ＯＨ）_m・Ｃｌ_3n-m）を用いることができる。
【００４５】
硫酸イオン量およびアルミニウムイオン量の調整は、ｐＨ調節工程の前に行われることが好ましい。硫酸イオン量およびアルミニウムイオン量の調整がｐＨ調節工程の前に行われることで、その後の析出工程において析出物を析出させることが可能となる。
【００４６】
析出工程は、溶液のｐＨを１１．０〜１２．０に上昇させて析出物を析出させ、析出物にホウ素を共沈または吸着させて除去する工程である。析出工程において溶液のｐＨを上昇させることで、溶液中の各イオンがホウ素を含む沈降性の析出物を生成する。沈降性の析出物が生成されると、溶液中のホウ素が共沈または吸着される。
【００４７】
析出工程において溶液のｐＨが１１．２未満ではホウ素を含む沈降性の析出物が不足し、ｐＨが１１．５を超えると、溶液のｐＨが高くなり、ホウ素除去後の中和処理に要するコストが上昇する。このため、析出工程における溶液のｐＨは、１１．２〜１１．５であることが好ましい。
【００４８】
析出工程は、溶液調整工程においてホウ素含有水に添加されたカルシウムの塩基性塩と異なる強塩基が溶液に添加される工程であることが好ましい。カルシウムの塩基性塩と異なる強塩基が溶液に添加されることで、溶液調製工程において調製された溶液のｐＨを所望のｐＨに上昇できる。強塩基は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００４９】
析出工程が施された溶液に炭酸イオン源を添加してカルシウムイオンを沈殿させて除去するカルシウム除去工程を有することが好ましい。カルシウム除去工程において、溶液に炭酸塩を添加することで、溶液中のカルシウムイオンと炭酸イオンが炭酸カルシウムを生成し、溶液に沈殿する。この沈殿により溶液からカルシウムイオンを除去できるようになる。
【００５０】
さらに、カルシウムイオン除去工程において溶液中に炭酸イオンを添加することで、生成した汚泥が凝集助剤としてはたらき、沈降性が増加する。この沈降性の増加により、析出工程において析出した析出物の除去が容易となる。
【００５１】
溶液中に供給される炭酸イオンは、溶液中で炭酸イオンを形成できればよい。たとえば、炭酸塩や炭酸ガスを溶液中に供給することで炭酸イオンが得られる。炭酸イオンは、炭酸塩が電離してなることが好ましい。すなわち、固体形状を有し、その取り扱いおよび計量が容易な炭酸塩を用いることが好ましい。この炭酸塩は、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、炭酸カリウム（Ｋ₂ＣＯ₃）より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００５２】
カルシウム除去工程は、さらに高分子凝集剤を添加することが好ましい。カルシウム除去工程においてさらに高分子凝集剤を添加することで、沈降速度が増加し、沈降分離性が向上する。
【００５３】
高分子凝集剤は、特に限定されるものではなく、従来公知の物質を用いることができる。高分子凝集剤としては、アニオン系高分子凝集剤を用いることが好ましい。
【００５４】
本発明のホウ素含有水の処理方法において、ホウ素含有水は、廃棄物処分場の浸出水であることが好ましい。廃棄物処分場の浸出水は、多い場合には、２０ｍｇ／Ｌ程度のホウ素を含有している。そして、本発明のホウ素含有水の処理方法は河川への排水基準値の１０ｍｇ／Ｌ以下にまでホウ素の除去ができることから、本発明の処理方法により処理されたホウ素含有水は、河川へ放流することができる。すなわち、本発明の処理方法は、浸出水のホウ素を除去する処理方法として特に有効である。
【００５５】
本発明のホウ素含有水の処理方法は、少量の薬剤添加により効率よくホウ素の除去ができる。また、本発明の処理方法は、処理時のｐＨを１１．０〜１１．５と低くすることができ、中和処理等の後処理に使用する薬剤量を少なくすることができる効果を有する。
【００５６】
さらに、本発明のホウ素含有水の処理方法は、処理時のｐＨを１１．０〜１１．５と低くすることができる。このｐＨ範囲は、通常のｐＨ測定器でｐＨを測定できることから、処理時の制御が可能となる効果を有する。具体的には、通常のｐＨ測定器は、ｐＨが１２を超える溶液の測定は困難であった。
【００５７】
また、本発明のホウ素含有水の処理方法は、ホウ素含有水中のカルシウムイオン、硫酸イオンおよびアルミニウムイオン濃度およびｐＨにより処理条件が決定されるものであり、これらのイオン以外のイオンが含まれているホウ素含有水の処理を行うことができる。すなわち、ホウ素含有水の水質変動に対して高い安定性を有する効果を有する。
【００５８】
（第二発明）
本発明のホウ素含有水の処理方法は、溶液調整工程と、析出工程と、吸着工程と、を有する。
【００５９】
溶液調整工程は、ホウ素を含有したホウ素含有水から、２５〜２００ｍｍｏｌ／Ｌのカルシウムイオンと、６〜３０ｍｍｏｌ／Ｌの硫酸イオンと、ホウ素とアルミニウムとの原子比Ａｌ：Ｂが１．７〜２０：１のアルミニウムイオンと、を有しかつそのｐＨが１０．５〜１１．５の溶液を調整する工程である。溶液調整工程においてホウ素含有水からそれぞれのイオンを有する溶液を調整することで、その後の析出工程において析出物を析出させることが可能となる。
【００６０】
溶液調整工程において調整される溶液のカルシウムイオン濃度は、２５〜２００ｍｍｏｌ／Ｌの範囲内である。カルシウムイオン濃度が２５ｍｍｏｌ／Ｌ未満ではカルシウムイオンが存在する効果が十分でなく、本発明の処理方法のホウ素の除去性能が低下する。また、カルシウムイオン濃度が２００ｍｍｏｌ／Ｌを超えると、その後の工程において多量の沈殿物が生じ、この沈殿物の除去に多大なコストが必要となる。また、溶液のカルシウムイオン濃度が過大となると、ホウ素含有水からホウ素を除去した水溶液中にカルシウムイオンが多量に残存するようになる。現在、排水中のカルシウム量も規制されており、この残存カルシウムの処理が要求されている。すなわち、カルシウムの処理に多大なコストが必要となる。
【００６１】
調整される溶液の硫酸イオンの濃度は、６〜３０ｍｍｏｌ／Ｌである。硫酸イオンの濃度が６ｍｍｏｌ／Ｌ未満では硫酸イオン存在の効果が十分ではなく、本発明の処理方法のホウ素の除去性能が低下する。また、硫酸イオンの濃度が３０ｍｍｏｌ／Ｌを超えると、その後の工程において多量の汚泥が発生する。多量の汚泥の発生は、本発明の処理方法のホウ素の除去能力に影響を及ぼすものではないが、汚泥の分離等の処理に多大な工程がかかるようになるだけでなく、発生した汚泥自身の処分にコストがかかるようになる。すなわち、実用上の理由から、過剰の汚泥の発生は好ましくない。
【００６２】
調整される溶液のアルミニウムイオンは、ホウ素とアルミニウムとの原子比Ａｌ：Ｂが１．７〜２０：１である。アルミニウムイオンがホウ素との原子比で１未満となると、アルミニウムイオンが存在する効果が十分でなく、原子比が２０を超えるとその後の工程において多量の沈殿が生じるようになる。
【００６３】
本発明において溶液中のアルミニウムイオンとは、アルミニウムイオン（Ａｌ³⁺）のみを示すのではなく、アルミニウムイオン由来のイオンをも示す。アルミニウムイオン由来のイオンとは、たとえば、アルミン酸イオン（Ｈ₂ＡｌＯ₃ ^-）をあげることができる。すなわち、アルミニウムの水酸化物は両性化合物であり、溶液のｐＨが高くなると過剰の水酸化物イオンと反応し、錯イオンを形成するためである。
【００６４】
調整される溶液は、そのｐＨが１０．５〜１１．５の範囲内に調整される。溶液のｐＨがこの範囲内におさまることで、その後の工程において析出物の析出が可能となる。
【００６５】
溶液調整工程は、ホウ素含有水中の各イオン濃度を測定し、所望のイオン濃度に不足したときには、各イオンを発生可能なイオン発生源をホウ素含有水に添加することが好ましい。すなわち、ホウ素含有水が所望のイオン濃度を充足しているときには、そのイオン濃度の調節のために特別な処理を必要としない。
【００６６】
溶液調整工程において、ホウ素含有水中の各イオン濃度の調節および所望のｐＨの調節は、同時に行っても、順次行っても、どちらでもよい。
【００６７】
溶液調整工程は、ホウ素含有水中の各イオン濃度を調節した後にｐＨを所定のｐＨに調節する工程であることが好ましい。すなわち、各イオン濃度を調節した後にホウ素含有水のｐＨを所定のｐＨに調節することで、所望の濃度で各イオンを含有しかつｐＨが調整された溶液を調整できる。ｐＨを調整した後に各イオン濃度の調整が行われたときには、ｐＨの変動が生じるようになり、所望のｐＨを有する溶液が得られなくなる。
【００６８】
溶液調整工程は、ホウ素含有水のカルシウムイオン濃度を調節するカルシウム量調節工程と、カルシウム量調節工程においてカルシウムイオン濃度が調節されたホウ素含有水のｐＨを所定のｐＨに調節するｐＨ調節工程と、を有することが好ましい。
【００６９】
カルシウム量調節工程は、ホウ素含有水中のカルシウムイオン量を測定し、ホウ素含有水中のカルシウムイオン量が所望のカルシウムイオン量に不足したときには、カルシウムの中性塩をホウ素含有水に添加することが好ましい。カルシウムの中性塩は、ホウ素含有水のｐＨの上昇を抑えた状態でカルシウムイオン量を増加させることができる。カルシウムの中性塩は、塩化カルシウムであることが好ましい。
【００７０】
ｐＨ調節工程は、カルシウムの塩基性塩をホウ素含有水中に添加することが好ましい。カルシウムの塩基性塩をホウ素含有水に添加することで、ホウ素含有水のｐＨを上昇させることができる。カルシウムの塩基性塩は、水酸化カルシウムであることが好ましい。
【００７１】
溶液調整工程は、少なくともカルシウムの中性塩およびカルシウムの塩基性塩を前記ホウ素含有水に添加することが好ましい。
【００７２】
溶液調整工程は、ホウ素含有水中の硫酸イオン量を測定し、ホウ素含有水中の硫酸イオン量が所望の硫酸イオン量に不足したときには、硫酸イオン源をホウ素含有水に添加することが好ましい。硫酸イオン源としては、ホウ素含有水に添加されたときに硫酸イオンを生じさせることができる物質であれば特に限定されない。
【００７３】
溶液調整工程は、硫酸イオン濃度が９〜１２ｍｍｏｌ／Ｌの溶液を調整することが好ましい。すなわち、溶液調整工程において調整される溶液の硫酸イオン濃度が９〜１２ｍｍｏｌ／Ｌに調整されることで、本発明の処理方法は、より高いホウ素除去性能が得られる。
【００７４】
溶液調整工程は、ホウ素含有水中のアルミニウムイオン量を測定し、ホウ素含有水中のアルミニウムイオン量が所望のアルミニウムイオン量に不足したときには、アルミニウムイオン源をホウ素含有水に添加することが好ましい。アルミニウムイオン源としては、ホウ素含有水に添加されたときにアルミニウムイオンを生じさせることができる物質であれば特に限定されない。
【００７５】
アルミニウムイオン源および硫酸イオン源として、硫酸アルミニウムが用いられることが好ましい。すなわち、溶液調整工程は、ホウ素含有水に硫酸アルミニウムを添加して所望のイオン濃度を有する溶液を調整する工程であることが好ましい。硫酸アルミニウムは、常温では固体の塩（Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃・１８Ｈ₂Ｏ）であり、アルミニウムイオンおよび硫酸イオンの定量を簡単に行うことができる。すなわち、ホウ素含有水に添加する添加量を容易に算出できる。また、硫酸アルミニウムが固体の塩であることから、イオン源の取り扱いが容易となる。具体的には、硫酸イオン源として硫酸を使用する場合には強酸であることからその取り扱いに多大な注意が必要となっている。
【００７６】
なお、本発明の処理方法において硫酸イオンおよびアルミニウムイオンのイオン源として硫酸アルミニウムを用いることが好ましいが、その他の物質（たとえば、硫酸イオン源としての硫酸、アルミニウムイオン源としてのポリ塩化アルミニウム）を排除するものではない。
【００７７】
硫酸アルミニウムは、ホウ素含有水に添加されたときにＡｌ：Ｂの原子比が４〜９：１となるように添加されることが好ましい。また、溶液中のアルミニウムイオン濃度は６〜８ｍｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。アルミニウムイオン量がこれらの範囲内となることで、その後の工程において生成される汚泥の発生量を抑えながら、高いホウ素除去性能を発揮できるようになる。
【００７８】
溶液調整工程において、ホウ素含有水中に９ｍｍｏｌ／Ｌ以上の硫酸イオンが存在したときには、アルミニウムイオン源はポリ塩化アルミニウムが用いられることが好ましい。すなわち、ホウ素含有水中に十分な硫酸イオンが存在した場合には、アルミニウムイオン源として、硫酸イオンを含まないポリ塩化アルミニウム（Ａｌ_n（ＯＨ）_m・Ｃｌ_3n-m）を用いることができる。
【００７９】
硫酸イオン量およびアルミニウムイオン量の調整は、ｐＨ調節工程の前に行われることが好ましい。硫酸イオン量およびアルミニウムイオン量の調整がｐＨ調節工程の前に行われることで、その後の析出工程において析出物を析出させることが可能となる。
【００８０】
析出工程は、溶液のｐＨを１１．０〜１２．０に上昇させて析出物を析出させ、析出物にホウ素を共沈または吸着させて除去する工程である。析出工程において溶液のｐＨを上昇させることで、溶液中の各イオンがホウ素を含む沈降性の析出物を生成する。沈降性の析出物が生成されると、溶液中のホウ素が共沈または吸着される。
【００８１】
析出工程において溶液のｐＨが１１．２未満ではホウ素を含む沈降性の析出物が不足し、ｐＨが１１．５を超えると、溶液のｐＨが高くなり、ホウ素除去後の中和処理に要するコストが上昇する。このため、析出工程における溶液のｐＨは、１１．２〜１１．５であることが好ましい。
【００８２】
析出工程は、溶液調整工程においてホウ素含有水に添加されたカルシウムの塩基性塩と異なる強塩基が溶液に添加される工程であることが好ましい。カルシウムの塩基性塩と異なる強塩基が溶液に添加されることで、溶液調製工程において調製された溶液のｐＨを所望のｐＨに上昇できる。強塩基は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００８３】
吸着工程は、高分子吸着剤により溶液中に残存するホウ素を吸着する工程である。高分子吸着剤により溶液中に残存するホウ素を吸着除去することで、本発明の処理方法は、ホウ素含有水からホウ素を完全に除去できる。吸着工程は、溶液中に残存するホウ素を吸着除去する工程であれば限定されるものではなく、従来公知の高分子吸着剤を用いて処理する工程であることが好ましい。吸着工程において用いられる高分子吸着剤も限定されることなく、ホウ素を吸着できる従来公知の吸着剤を用いることができる。吸着剤としては、たとえば、キレート樹脂やイオン交換樹脂をあげることができる。
【００８４】
析出工程が施された溶液に炭酸イオン源を添加してカルシウムイオンを沈殿させて除去するカルシウム除去工程を有することが好ましい。すなわち、溶液に炭酸塩を添加することで、溶液中のカルシウムイオンと炭酸イオンが炭酸カルシウムを生成し、溶液に沈殿する。この沈殿により溶液からカルシウムイオンを除去できるようになる。
【００８５】
さらに、カルシウムイオン除去工程において溶液中に炭酸イオンを添加することで、生成した汚泥が凝集助剤としてはたらき、沈降性が増加する。この沈降性の増加により、析出工程において析出した析出物の除去が容易となる。
【００８６】
溶液中に供給される炭酸イオンは、溶液中で炭酸イオンを形成できればよい。たとえば、炭酸塩や炭酸ガスを溶液中に供給することで炭酸イオンが得られる。炭酸イオンは、炭酸塩が電離してなることが好ましい。すなわち、固体形状を有し、その取り扱いおよび計量が容易な炭酸塩を用いることが好ましい。この炭酸塩は、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、炭酸カリウム（Ｋ₂ＣＯ₃）より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００８７】
カルシウム除去工程は、吸着工程の前に施されることが好ましい。すなわち、カルシウム除去工程が吸着工程以前に施されることで、吸着工程において溶液中の残存イオンの影響を抑えることができる。
【００８８】
カルシウム除去工程は、さらに高分子凝集剤を添加することが好ましい。カルシウム除去工程においてさらに高分子凝集剤を添加することで、沈降速度が増加し、沈降分離性が向上する。
【００８９】
高分子凝集剤は、特に限定されるものではなく、従来公知の物質を用いることができる。高分子凝集剤としては、アニオン系高分子凝集剤を用いることが好ましい。
【００９０】
本発明のホウ素含有水の処理方法において、ホウ素含有水は、廃棄物処分場の浸出水であることが好ましい。廃棄物処分場の浸出水は、多い場合には、２０ｍｇ／Ｌ程度のホウ素を含有している。そして、本発明のホウ素含有水の処理方法は河川への排水基準値の１０ｍｇ／Ｌ以下にまでホウ素の除去ができることから、本発明の処理方法により処理されたホウ素含有水は、河川へ放流することができる。すなわち、本発明の処理方法は、浸出水のホウ素を除去するより確実な処理方法として特に有効である。
【００９１】
本発明のホウ素含有水の処理方法は、少量の薬剤添加により効率よくホウ素の除去ができる。また、本発明の処理方法は、処理時のｐＨを１１．０〜１１．５と低くすることができ、中和処理等の後処理に使用する薬剤量を少なくすることができる効果を有する。
【００９２】
さらに、本発明のホウ素含有水の処理方法は、処理時のｐＨを１１．０〜１１．５と低くすることができる。このｐＨ範囲は、通常のｐＨ測定器でｐＨを測定できることから、処理時の制御が可能となる効果を有する。具体的には、通常のｐＨ測定器は、ｐＨが１２を超える溶液の測定は困難であった。
【００９３】
また、本発明のホウ素含有水の処理方法は、ホウ素含有水中のカルシウムイオン、硫酸イオンおよびアルミニウムイオン濃度およびｐＨにより処理条件が決定されるものであり、これらのイオン以外のイオンが含まれているホウ素含有水の処理を行うことができる。すなわち、ホウ素含有水の水質変動に対して高い安定性を有する効果を有する。
【００９４】
本発明のホウ素含有水の処理方法は、溶液調整工程および析出工程においてホウ素含有水中のホウ素が除去された溶液に、さらに吸着剤によるホウ素の除去が行われる。このため、析出工程までの工程において除去されなかった溶液中のホウ素を完全に除去できる。さらに、本発明のホウ素含有水の処理方法は、従来の吸着剤によりホウ素を除去する処理方法と比較して、吸着剤に吸着されるホウ素量が少ないため、吸着剤の寿命が延びる効果を有する。
【００９５】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００９６】
本発明の実施例として、廃棄物処分場の浸出水からホウ素の除去を行った。
【００９７】
廃棄物処分場の浸出水は、ホウ素、カルシウムイオンおよび硫酸イオンを含有している。各実施例において浄化された浸出水の組成を表１に示した。
【００９８】
【表１】

【００９９】
表１並びに後述の表３、４において、Ｂ量を測定する測定方法は、アゾメチンＨ法についてはＪＩＳ Ｋ ０１２０ ４７．２に規定された方法を、ＩＣＰ法についてはＪＩＳ Ｋ ０１２０ ４７．３に規定された方法を用いた。なお、マンニトール法については、下記の手順により行われた。
【０１００】
（マンニトール法）
１． 測定される試料溶液を２００ｍＬ分取する。試料溶液に着色や濁りが確認される場合には、前処理を施した後に分取を行う。
【０１０１】
２． 指示薬（ＢＴＢとＰＲの混合）１５滴を滴下した後に、６ＮのＨＣｌ水溶液を滴下して試料溶液のｐＨが２以下とする。
【０１０２】
３． 湯浴により１０分間加熱した後に湯浴から取りだし、アスピレーターに接続する。アスピレーターにより減圧し、減圧沸騰させる。減圧沸騰は、液が冷却し、ときどき気泡が発生する程度になったときに終了する。この減圧沸騰により試料溶液中のＣＯ₂を除去した。
【０１０３】
４． 中和剤（５ＮのＮａＯＨ水溶液、０．１ＮのＮａＯＨ水溶液、０．１ＮのＨＣｌ水溶液）を用いて中和する。このとき、中和剤の使用量は、測定誤差の発生を抑えるためにできる限り少なくする。
【０１０４】
５． マンニトール約５ｇを添加する。マンニトールの添加は、空気中のＣＯ₂の溶解を抑えるために、空気が巻き込まれないように行われる。
【０１０５】
６． ０．０５ＮのＮａＯＨ標準液を用いて中和滴定を行う。滴定後、さらに、マンニトール５ｇを添加して、試料溶液の変色が生じないことを確認した。マンニトールの追加により試料溶液の変色が確認されたときには、再度０．０５ＮのＮａＯＨ標準液を用いて中和滴定を行った。なお、本工程において中和滴定に用いられた０．０５ＮのＮａＯＨ標準液量を測定しておく。
【０１０６】
なお、４．以降の手順においては、空気中のＣＯ₂の溶解を抑えるために、迅速に行うことが求められる。
【０１０７】
以上の手順により、分析を行い、下記の数１式により試料溶液中のホウ酸量を求めた。
【０１０８】
【数１】

【０１０９】
なお、数１中のｆは、０．０５ＮのＮａＯＨのｆａｃｔｏｒを示す。
【０１１０】
また、上記マンニトール法において行われる前処理は、三宅泰雄、北野康，新水質化学分析法，地人書館，平成３年第５刷のｐ１７６に記載の方法である。
【０１１１】
（実施例１）
浸出水を１Ｌ分取して試料溶液とした。
【０１１２】
攪拌した状態の試料溶液に、３ｍｏｌ／ＬのＣａＣｌ₂水溶液を６ｍＬ（Ｃａ換算１８ｍｍｏｌ）添加した。ＣａＣｌ₂水溶液の添加後の試料溶液のカルシウムイオン濃度は、計算上３７ｍｍｏｌ／Ｌとなる。つづいて、試料溶液に１ｍｏｌ／ＬのＡｌ₂（ＳＯ₄）₃水溶液を４ｍＬ（Ａｌ換算８ｍｍｏｌ、ＳＯ₄換算１２ｍｍｏｌ）を添加した。Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃水溶液の添加後の試料溶液の硫酸イオン濃度は計算上１２．４ｍｍｏｌ／Ｌであり、アルミニウムイオンとホウ素との原子比Ａｌ：Ｂが７．４：１であった。その後、試料溶液中にＣａ（ＯＨ）₂１．８ｇ（２４．３ｍｍｏｌ）を添加した。Ｃａ（ＯＨ）₂の添加により試料溶液のｐＨは、１１．１１に上昇した。
【０１１３】
各塩の試料溶液への添加量および添加後の試料溶液のｐＨを表２に示した。
【０１１４】
【表２】

【０１１５】
つづいて、試料溶液に１ＮのＮａＯＨ水溶液を６ｍＬ滴下した。滴下直後の試料溶液のｐＨは、１１．３０であった。ＮａＯＨ水溶液が滴下された試料溶液は攪拌された。この攪拌時に、試料溶液中に析出物が析出するとともに試料溶液のｐＨの低下が確認された。試料溶液のｐＨは、１２分間の攪拌後には１０．８２にまで減少した。このとき、試料溶液中には１５９７ｍｇ／Ｌ（４０ｍｍｏｌ／Ｌ）のカルシウムイオンが存在していた。
【０１１６】
そして、試料溶液に１００ｇ／ＬのＮａ₂ＣＯ₃水溶液を４０ｍＬ添加し、攪拌した。５分間攪拌した後に、アニオン系高分子凝集剤（三共化成工業株式会社製、商品名：サンポリー３０５）の０．１％水溶液を３ｍＬ添加した。凝集剤の添加後、３分間試料溶液を攪拌した。このときの攪拌速度は、上記各攪拌よりも緩速で行われた。攪拌後の試料溶液のｐＨは、１１．０８であった。
【０１１７】
また、攪拌後に試料溶液を静置したところ、試料溶液中に汚泥が生じ、沈降した。６０分後に溶液中の汚泥の沈降量を測定したところ、およそ２０ｖｏｌ％であった。すなわち、試料溶液に占める上澄みの液量は、８０ｖｏｌ％となっていた。
【０１１８】
なお、試料溶液中のアルミニウムイオン濃度が低くなると、汚泥の発生量が減少してホウ素の除去性能が低下するだけでなく、発生した汚泥の沈降性が悪くなる。そして、アルミニウムイオン濃度がＡｌ：Ｂの原子比で１：１にまで減少すると、汚泥の発生量が少ないため汚泥の沈降性がかなり低下する。実施例１と同様の１時間経過後の汚泥の沈降量は、６０％以上を示し、汚泥の分離が困難になっている。また、アルミニウムイオン濃度が高くなると汚泥の発生量が増加する。
【０１１９】
汚泥の沈降量の測定は、容器の深さに対する汚泥の厚さを目視により確認することでなされた。そして、汚泥の沈降量が小さくなるほど、沈降性が高いことを示す。汚泥の沈降性が高くなると、汚泥と上澄み液との分離性が高くなる（汚泥の除去が容易となる）。
【０１２０】
そして、試料溶液から汚泥を除去した処理水（上述の上澄み液）の水質を測定した。測定結果を表３に示した。
【０１２１】
【表３】

【０１２２】
なお、表３において、処理水中のＢ量については、希釈効果補正を行った値を示した。
【０１２３】
表３より、実施例１においては、１１．７から３（ｍｇ／Ｌ）未満へとＢの含有量が大きく減少している。すなわち、実施例１の処理方法は、すぐれたＢ除去能力を発揮したことがわかる。なお、表３においてＢ量の測定結果が３未満となっている点については、一般にマンニトール法では３ｍｇ／Ｌ未満の結果の信頼性が低い（低濃度ほど信頼性が低くなる）ことが知られているため、Ｂ量の測定結果で３未満の値が得られたものについては表３において３未満と記載した。
【０１２４】
（実施例２）
実施例１において浄化された浸出水と同様の浸出水を１Ｌ分取し、１０００ｐｐｍでＢＯ₃−Ｂを含有したホウ酸溶液を４０ｍＬ添加して試料溶液とした。本実施例の試料溶液は、Ｂの含有量が４９．７（ｍｇ／Ｌ）となった。
【０１２５】
まず、５ＮのＮａＯＨ水溶液を１滴滴下して試料溶液を中和した。この中和により試料溶液のｐＨは、５．３２から６．５３に上昇した。
【０１２６】
つづいて、攪拌した状態の試料溶液に、３ｍｏｌ／ＬのＣａＣｌ₂水溶液を６ｍＬ（Ｃａ換算１８ｍｍｏｌ）添加した。ＣａＣｌ₂水溶液の添加後の試料溶液のカルシウムイオン濃度は、計算上３７ｍｍｏｌ／Ｌであった。つづいて、試料溶液に１ｍｏｌ／ＬのＡｌ₂（ＳＯ₄）₃水溶液を４ｍＬ（Ａｌ換算８ｍｍｏｌ、ＳＯ₄換算１２ｍｍｏｌ）を添加した。Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃水溶液の添加後の試料溶液の硫酸イオン濃度は計算上１２．４ｍｍｏｌ／Ｌであり、アルミニウムイオンをホウ素との原子比が１．７：１であった。その後、試料溶液中にＣａ（ＯＨ）₂１．８ｇ（２．４３ｍｍｏｌ）を添加した。Ｃａ（ＯＨ）₂の添加により試料溶液のｐＨは、１１．０３に上昇した。
【０１２７】
各塩の試料溶液への添加量および添加後の試料溶液のｐＨを表２にあわせて示した。
【０１２８】
その後、５ＮのＮａＯＨ水溶液３ｍＬを試料溶液に滴下した。滴下直後の試料溶液のｐＨは、１１．５８であった。ＮａＯＨ水溶液が滴下された試料溶液は攪拌された。この攪拌時に、試料溶液中に析出物が析出するとともに試料溶液のｐＨの低下が確認された。試料溶液のｐＨは、２５分間の攪拌後には１１．４６にまで減少した。
【０１２９】
そして、試料溶液に１００ｇ／ＬのＮａ₂ＣＯ₃水溶液を４０ｍＬ添加し、攪拌した。５分間攪拌した後に、実施例１と同様のアニオン系高分子凝集剤の０．１％水溶液を３ｍＬ添加した。凝集剤の添加後、３分間試料溶液を攪拌した。このときの攪拌速度は、上記各攪拌よりも緩速で行われた。攪拌後の試料溶液のｐＨは、１１．５３であった。
【０１３０】
また、攪拌後に試料溶液を静置したところ、試料溶液中に汚泥が生じ、沈降した。６０分後に溶液中の沈降した汚泥の体積を測定したところ、およそ１５ｖｏｌ％であった。
【０１３１】
そして、試料溶液から汚泥を除去した処理水の水質を測定した。測定結果を表３にあわせて示した。
【０１３２】
表３より、実施例２においては、１６．５ｍｇという多量のＢが除去された。実施例２の処理方法は、高濃度でホウ素を含有した排水の浄化においても、すぐれたＢ除去能力を発揮している。
【０１３３】
（実施例３）
実施例３の試料溶液として浸出水を１Ｌ分取した。
【０１３４】
試料溶液を攪拌した状態で、１ｍｏｌ／ＬのＡｌ₂（ＳＯ₄）₃水溶液を４ｍＬ（Ａｌ換算８ｍｍｏｌ、ＳＯ₄換算１２ｍｍｏｌ）を添加した。Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃水溶液の添加後の試料溶液の硫酸イオン濃度は計算上１２．５ｍｍｏｌ／Ｌであり、アルミニウムイオンをホウ素との原子比が７．０：１であった。その後、４ｍｏｌ／ＬのＣａ（ＯＨ）₂水溶液と３ｍｏｌ／ＬのＣａＣｌ₂水溶液の等体積混合溶液を１２．５ｍＬ試料溶液に滴下して攪拌した。１０分後の試料溶液のｐＨが１０．５５であった。そしてさらに、この混合溶液を２．５ｍＬ添加した。１０分間の攪拌後の試料溶液のｐＨは、１１．０４であった。
【０１３５】
各塩の試料溶液への添加量および添加後の試料溶液のｐＨを表２にあわせて示した。
【０１３６】
つづいて、５ＮのＮａＯＨ水溶液を２ｍＬ滴下した。滴下直後の試料溶液のｐＨは、１１．６６であった。ＮａＯＨ水溶液が滴下された試料溶液は攪拌された。試料溶液のｐＨは、１０分間の攪拌後には１１．６６と変化がなかった。
【０１３７】
そして、試料溶液に実施例１と同様のアニオン系高分子凝集剤の０．１％水溶液をを２ｍＬ添加した。凝集剤の添加後、５分間試料溶液を攪拌した。このときの攪拌速度は、上記各攪拌よりも緩速で行われた。攪拌後の試料溶液のｐＨは、１１．６５であった。
【０１３８】
また、攪拌後に試料溶液を静置したところ、試料溶液中に汚泥が生じ、沈降した。６０分後に溶液中の沈降した汚泥の体積を測定したところ、およそ１０ｖｏｌ％であった。
【０１３９】
そして、試料溶液から汚泥を除去した処理水の水質を測定した。測定結果を表３にあわせて示した。
【０１４０】
表３より、実施例３においては、１２．３から３（ｍｇ／Ｌ）未満へとＢの含有量が大きく減少している。実施例３の処理方法は、試料溶液へのＣａ（ＯＨ）₂およびＣａＣｌ₂の添加を、両者の混合溶液として行っている。実施例３の処理方法は、カルシウムイオンの添加が同時に行われても、すぐれたＢ除去能力を有することがわかる。
【０１４１】
（実施例４）
実施例４の試料溶液として浸出水を１Ｌ分取した。
【０１４２】
試料溶液を攪拌した状態で、６．４７ｍｏｌ／Ｌ（４８％）のＨ₂ＳＯ₄水溶液２ｍＬを試料溶液に滴下した。Ｈ₂ＳＯ₄水溶液の滴下後の試料溶液中の硫酸イオン濃度は計算上１３．４ｍｍｏｌ／Ｌであった。そして、３ｍｏｌ／ＬのＣａＣｌ₂水溶液６ｍＬを試料溶液に滴下した。ＣａＣｌ₂水溶液の滴下により、試料溶液のカルシウムイオン濃度は計算上３７ｍｍｏｌ／Ｌとなった。つづいて、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）水溶液４ｍＬを滴下した。ここで、ＰＡＣ水溶液は、Ａｌを２ｍｏｌ／Ｌ、Ｃｌを３ｍｏｌ／Ｌで含有している。ＰＡＣ水溶液の滴下後の試料溶液のアルミニウムイオン濃度は計算上８ｍｍｏｌ／Ｌであり、アルミニウムイオンをホウ素との原子比が７．０：１であった。その後、Ｃａ（ＯＨ）₂２．５ｇを試料溶液に添加した。Ｃａ（ＯＨ）₂添加１０分後の試料溶液のｐＨは、１０．５１であった。
【０１４３】
各塩の試料溶液への添加量および添加後の試料溶液のｐＨを表２にあわせて示した。
【０１４４】
つづいて、５ＮのＮａＯＨ水溶液を２ｍＬ滴下した。滴下直後の試料溶液のｐＨは、１１．３７であった。ＮａＯＨ水溶液が滴下された試料溶液は攪拌された。この攪拌により試料溶液中に析出物が析出するとともに試料溶液のｐＨが低下した。試料溶液のｐＨは、１０分間の攪拌後には１１．２５にまで減少した。
【０１４５】
そして、試料溶液に１００ｇ／ＬのＮａ₂ＣＯ₃水溶液を４０ｍＬ添加し、攪拌した。５分間攪拌した後に、実施例１と同様のアニオン系高分子凝集剤の０．１％水溶液を２ｍＬ添加した。凝集剤の添加後、３分間試料溶液を攪拌した。このときの攪拌速度は、上記各攪拌よりも緩速で行われた。攪拌後の試料溶液のｐＨは、１１．２３であった。
【０１４６】
また、攪拌後に試料溶液を静置したところ、試料溶液中に汚泥が生じ、沈降した。６０分後に溶液中の沈降した汚泥の体積を測定したところ、およそ１０ｖｏｌ％であった。
【０１４７】
そして、試料溶液から汚泥を除去した処理水の水質を測定した。測定結果を表３にあわせて示した。
【０１４８】
表３より、実施例４においては、１２．３から３（ｍｇ／Ｌ）未満へとＢの含有量が大きく減少している。実施例４の処理方法は、試料溶液へのＡｌ³⁺およびＳＯ₄ ^2-の添加を、Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃ではなく硫酸およびＰＡＣ溶液として行っている。実施例４の処理方法は、アルミニウムイオン源および硫酸イオン源が異なっていても、すぐれたＢ除去能力を有することがわかる。
【０１４９】
（実施例５）
実施例５の試料溶液として浸出水を１Ｌ分取した。
【０１５０】
攪拌した状態の試料溶液に、１ｍｏｌ／ＬのＡｌ₂（ＳＯ₄）₃水溶液を３ｍＬ（Ａｌ換算６ｍｍｏｌ、ＳＯ₄換算９ｍｍｏｌ）を添加した。Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃水溶液の添加後の試料溶液の硫酸イオン濃度は計算上９．５ｍｍｏｌ／Ｌであり、アルミニウムイオンをホウ素との原子比が５．０：１であった。その後、試料溶液中にＣａ（ＯＨ）₂１．７ｇ（２．３０ｍｍｏｌ）を添加した。Ｃａ（ＯＨ）₂の添加により試料溶液のｐＨは、１０．６６に上昇した。
【０１５１】
各塩の試料溶液への添加量および添加後の試料溶液のｐＨを表２にあわせて示した。
【０１５２】
つづいて、試料溶液に５ＮのＮａＯＨ水溶液を１ｍＬ滴下した。滴下直後の試料溶液のｐＨは、１１．３１であった。ＮａＯＨ水溶液が滴下された試料溶液は攪拌された。この攪拌時に、試料溶液中に析出物が析出するとともに試料溶液のｐＨの低下が確認された。試料溶液のｐＨは、３０分間の攪拌後には１０．６８にまで減少した。
【０１５３】
そして、試料溶液に３．５ｇのＮａ₂ＣＯ₃を添加し、攪拌した。１０分間攪拌した後に、実施例１と同様のアニオン系高分子凝集剤の０．１％水溶液を２ｍＬ添加した。凝集剤の添加後、５分間試料溶液を攪拌した。このときの攪拌速度は、上記各攪拌よりも緩速で行われた。攪拌後の試料溶液のｐＨは、１０．５９であった。
【０１５４】
また、攪拌後に試料溶液を静置したところ、試料溶液中に汚泥が生じ、沈降した。６０分後に溶液中の沈降した汚泥の体積を測定したところ、およそ１２ｖｏｌ％であった。
【０１５５】
そして、試料溶液から汚泥を除去した処理水の水質を測定した。測定結果を表３にあわせて示した。
【０１５６】
表３より、実施例５においては、１２．８から３（ｍｇ／Ｌ）未満へとＢの含有量が大きく減少している。しかしながら、実施例５の処理方法は、浸出水が多量のカルシウムイオンを含有していたため、試料溶液へのカルシウムイオンの添加は水酸化カルシウムのみで行われた。すなわち、浸出水に十分なカルシウムイオンが存在しているときには、ｐＨの調節のための水酸化カルシウムの添加のみでも、本発明の処理方法がすぐれたＢ除去能力を有することがわかる。そして、実施例５において発生した汚泥の乾燥重量は、５．６ｇであった。
【０１５７】
（比較例１）
比較例１の試料溶液として浸出水を１Ｌ分取した。
【０１５８】
試料溶液に、２．８ｇの消石灰と、Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃が３４０ｇ／Ｌで含まれるように調整された（１ｍｏｌ／Ｌ）硫酸バンド水溶液４ｍＬと、を添加し、攪拌した。
【０１５９】
その後、実施例１と同様のアニオン系高分子凝集剤の０．１％水溶液を２ｍＬ添加した。凝集剤の添加後、２分間試料溶液を攪拌した。そして、攪拌後に試料溶液を静置したところ、試料溶液中に汚泥が生じ、沈降した。
【０１６０】
そして、試料溶液から汚泥を除去した処理水の水質を測定した。測定結果を表３にあわせて示した。
【０１６１】
表３より、比較例１においては、１．６（ｍｇ／Ｌ）とＢの除去量は小さかった。
【０１６２】
（比較例２）
比較例２の試料溶液として浸出水を１Ｌ分取した。
【０１６３】
試料溶液に、２．８ｇの消石灰と、Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃が３４０ｇ／Ｌで含まれるように調整された（１ｍｏｌ／Ｌ）硫酸バンド水溶液４ｍＬと、を添加し、攪拌した。
【０１６４】
つづいて、５ＮのＮａＯＨ水溶液を２ｍＬ添加して、試料溶液のｐＨを１１．６０から１１．９８に上昇させた。
【０１６５】
その後、実施例１と同様のアニオン系高分子凝集剤の０．１％水溶液を２ｍＬ添加した。凝集剤の添加後、２分間試料溶液を攪拌した。そして、攪拌後に試料溶液を静置したところ、試料溶液中に汚泥が生じ、沈降した。
【０１６６】
そして、試料溶液から汚泥を除去した処理水の水質を測定した。測定結果を表３にあわせて示した。
【０１６７】
表３より、比較例２においては、５．１（ｍｇ／Ｌ）とＢの除去量は小さかった。比較例２は、消石灰と硫酸バンドのを添加した後に試料溶液のｐＨをおよそ１２まで上昇させたが、十分なＢ除去性能を発揮できなかった。
【０１６８】
（比較例３）
比較例３の試料溶液として浸出水を１Ｌ分取した。
【０１６９】
攪拌した状態の試料溶液に、５．６ｇの消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）を添加した。消石灰の添加後の試料溶液のｐＨは１２．３０であった。その後、試料溶液中にＡｌ₂（ＳＯ₄）₃が３４０ｇ／Ｌで含まれるように調整された（１ｍｏｌ／Ｌ）硫酸バンド水溶液８ｍＬ（Ａｌ換算１６ｍｍｏｌ、ＳＯ₄換算２４ｍｍｏｌ）を添加した。硫酸バンドの添加後の水溶液のアルミニウムイオン濃度は１６ｍｍｏｌ／Ｌであり、アルミニウムイオンとホウ素との原子比が１２．０：１であった。また、硫酸バンドの添加後の溶液のｐＨは１２．１１になった。
【０１７０】
各塩の試料溶液への添加量および添加後の試料溶液のｐＨを表２にあわせて示した。
【０１７１】
その後、実施例１と同様のアニオン系高分子凝集剤の０．１％水溶液を２ｍＬ添加した。凝集剤の添加後、試料溶液を攪拌した。そして、攪拌後に試料溶液を静置したところ、試料溶液中に汚泥が生じ、沈降した。
【０１７２】
そして、試料溶液から汚泥を除去した処理水の水質を測定した。測定結果を表３にあわせて示した。
【０１７３】
表３より、比較例３においては、１４．６から０．４（ｍｇ／Ｌ）へとＢの含有量が減少している。しかしながら、比較例３においては、試料溶液のｐＨを１２．１１にまで上昇させる必要があり、試料溶液の取り扱いに問題が生じていた。さらに、１２を超える高ｐＨ溶液は、装置に腐食を生じさせるという問題を有していた。加えて、比較例３は、多量の汚泥が発生するという問題もあった。
【０１７４】
実施例および比較例から、本発明の処理方法を用いた実施例１〜５においては、廃棄物処分場の浸出水に含まれるホウ素を高い除去性能で除去できたことがわかる。
【０１７５】
対して、従来の凝集沈殿処理方法を用いた比較例１〜３においては、浸出水に含まれるホウ素の除去効果が低かったり、ホウ素を除去できたとしても高コストになる、あるいは試料溶液のｐＨが高くなり取り扱いの困難さや装置の腐食という問題があった。さらに、比較例１〜３においては、多量の汚泥が発生するという問題があった。
【０１７６】
（他の形態）
実施例１〜５において処理された試料溶液に、イオン交換樹脂よりなる高分子吸着剤により残存するホウ素を吸着させる処理を施すと、ホウ素の除去効果が上昇する。
【０１７７】
この形態の処理方法においては、イオン交換樹脂に捕捉されるホウ素量が少なくなっているため、イオン交換樹脂の寿命が延びる効果を有する。さらに、イオン交換樹脂の再生処理のサイクルがのびるため、イオン交換樹脂に要するコストを削減できる効果を示す。
【０１７８】
（実施例６）
実施例６として、廃棄物処分場の浸出水のホウ素除去を実機を用いて行った。
【０１７９】
本実施例においては、廃棄物処分場の浸出水からカルシウムの除去に用いられている施設が用いられた。
【０１８０】
浸出水は、表４に示した特性を有している。
【０１８１】
【表４】

【０１８２】
浸出水は、計量槽に９．３ｍ³／ｈの流量で計量槽に流れ込んでいる。そして、計量槽には、２．９ｍｏｌ／ＬのＣａＣｌ₂水溶液が１．０５〜１．０９Ｌ／ｍｉｎの流量で注入されている。
【０１８３】
流れ込んだ浸出水により計量槽からあふれたＣａＣｌ₂水溶液が混合した浸出水は、反応槽（内容積：１．８５ｍ³）に流れ込む。反応槽には、ＣａＣｌ₂水溶液が応槽に貯留される溶液中で回転して攪拌する攪拌羽根がもうけられており、反応槽に流れ込んだ浸出水は攪拌されている。
【０１８４】
攪拌羽根が回転している反応槽には、３００ｇ／Ｌ（４ｍｏｌ／Ｌ）のＣａ（ＯＨ）₂水溶液が０．８〜１．０６Ｌ／ｍｉｎの流量で、１ｍｏｌ／Ｌ（２６ｗｔ％水溶液）のＡｌ₂（ＳＯ₄）₃水溶液が０．６５Ｌ／ｍｉｎの流量で、２５ｗｔ％ＮａＯＨ水溶液が２２０ｍＬ／ｍｉｎの流量で、流入している。
【０１８５】
反応槽における浸出水の特性を表４にあわせて示した。また、反応槽中への各塩の添加量および添加後の試料溶液のｐＨを表２にあわせて示した。
【０１８６】
その後、反応槽からあふれた浸出水は、凝集槽（内容積：２．６６ｍ³）に流れ込む。凝集槽にも、反応槽と同様に攪拌羽根がもうけられており、凝集槽に流れ込んだ浸出水は攪拌されている。
【０１８７】
攪拌羽根が回転している凝集槽には、１００ｇ／ＬのＮａ₂ＣＯ₃水溶液が６．６Ｌ／ｍｉｎの流量で流入している。
【０１８８】
凝集槽における浸出水の特性を表４にあわせて示した。
【０１８９】
その後、凝集槽からあふれた浸出水は、フロック形成槽（内容積：５．７３ｍ³）に流れ込む。フロック形成槽にも、反応槽と同様に攪拌羽根がもうけられており、フロック形成槽に流れ込んだ浸出水は攪拌されている。
【０１９０】
攪拌羽根が回転しているフロック形成槽には、実施例１と同様のアニオン系高分子凝集剤の０．１％水溶液が３００ｍＬ／ｍｉｎの流量で流入している。
【０１９１】
フロック形成槽における浸出水の特性を表４にあわせて示した。
【０１９２】
フロック形成槽からあふれた浸出水は、沈殿槽に流入し、沈殿槽で汚泥が沈殿された。
【０１９３】
実施例６において、計量槽から凝集槽にかけての処理により、浸出水中のＢを除去できたことがわかる。そして、実施例６は、フロック形成槽および沈殿槽において汚泥を除去する。実施例６の処理方法は、浸出水に含まれるホウ素を高効率で除去できる。また、実施例６において処理された浸出水の汚泥が除去された上澄み液は、ホウ素濃度が河川放流基準値（１０ｍｇ／Ｌ）以下となっているため、放流可能となっている。
【０１９４】
さらに、実施例６は、廃棄物処分場の既存の施設を用いてホウ素除去を行っている。このことは、廃棄物処分場において本発明の処理方法を実施するにあたって、特別な設備の増設を必要としないことを示す。すなわち、安価にホウ素の除去を行うことが可能となることを示している。
【０１９５】
【発明の効果】
本発明のホウ素含有水の処理方法は、少量の薬剤添加により効率よくホウ素の除去ができる。また、本発明の処理方法は、処理時のｐＨを１１．０〜１２．０と低くすることができ、中和処理等の後処理に使用する薬剤量を少なくすることができる効果を有する。
【０１９６】
また、本発明のホウ素含有水の処理方法は、ホウ素含有水中のカルシウムイオン、硫酸イオンおよびアルミニウムイオン濃度およびｐＨにより処理条件が決定されるものであり、これらのイオン以外のイオンが含まれているホウ素含有水の処理を行うことができる。すなわち、ホウ素含有水の水質変動に対して高い安定性を有する効果を有する。
【０１９７】
本発明のホウ素含有水の処理方法は、溶液調整工程および析出工程においてホウ素含有水中のホウ素が除去された溶液に、さらに吸着剤によるホウ素の除去を行うことで、ホウ素を完全に除去できる。さらに、本発明のホウ素含有水の処理方法は、従来の吸着剤によりホウ素を除去する処理方法と比較して、吸着剤に吸着されるホウ素量が少ないため、吸着剤の寿命が延びる効果を有する。

Claims (8)

1. ホウ素を含有したホウ素含有水から、２５〜２００ｍｍｏｌ／ｌのカルシウムイオンと、６〜３０ｍｍｏｌ／ｌの硫酸イオンと、ホウ素との原子比Ａｌ：Ｂが１．７〜２０：１のアルミニウムイオンと、を有しかつそのｐＨが１０．５〜１１．５の溶液を調整する溶液調整工程と、
   該溶液のｐＨを１１．０〜１２．０に上昇させて析出物を析出させ、該析出物に該ホウ素を共沈、共析または吸着させて除去する析出工程と、
   を有することを特徴とするホウ素含有水の処理方法。
2. 前記溶液調整工程は、少なくともカルシウムの中性塩およびカルシウムの塩基性塩を前記ホウ素含有水に添加する請求項１記載のホウ素含有水の処理方法。
3. 前記析出工程は、前記溶液調整工程において前記ホウ素含有水に添加されたカルシウムの塩基性塩と異なる強塩基が前記溶液に添加される請求項１または２記載のホウ素含有水の処理方法。
4. 前記析出工程が施された溶液に炭酸イオン源を添加してカルシウムイオンを沈殿させて除去するカルシウム除去工程を有する請求項１〜３のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。
5. ホウ素を含有したホウ素含有水から、２５〜２００ｍｍｏｌ／Ｌのカルシウムイオンと、６〜３０ｍｍｏｌ／Ｌの硫酸イオンと、ホウ素とアルミニウムとの原子比Ａｌ：Ｂが１．７〜２０：１のアルミニウムイオンと、を有しかつそのｐＨが１０．５〜１１．５の溶液を調整する溶液調整工程と、
   該溶液のｐＨを１１．０〜１２．０に上昇させて析出物を析出させ、該析出物に該ホウ素を共沈、共析または吸着させて除去する析出工程と、
   高分子吸着剤により該溶液中に残存するホウ素を吸着する吸着工程と、
   を有することを特徴とするホウ素含有水の処理方法。
6. 前記溶液調整工程は、少なくともカルシウムの中性塩およびカルシウムの塩基性塩を前記ホウ素含有水に添加する請求項５記載のホウ素含有水の処理方法。
7. 前記析出工程は、前記溶液調整工程において前記ホウ素含有水に添加されたカルシウムの塩基性塩と異なる強塩基が前記溶液に添加される請求項５または６記載のホウ素含有水の処理方法。
8. 前記析出工程が施された溶液に炭酸イオン源を添加してカルシウムイオンを沈殿させて除去するカルシウム除去工程を有する請求項５〜７のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。