JPH1085743A - 硼素含有水の処理装置及び方法 - Google Patents
硼素含有水の処理装置及び方法Info
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Abstract
ここでアルカリ剤を添加混合して、pHを8.5以上に
調整する。これによって、水中の硼素の大部分をB(0
H)4 - の形にして解離状態にする。そして、逆浸透
(RO)膜装置12において、解離状態の硼素を除去す
る。さらに、逆浸透膜処理の透過水を硼素選択性イオン
交換樹脂塔14に導入し、ここで残留する硼素を吸着除
去する。また、硼素選択性イオン交換樹脂の再生の際に
発生するアルカリ廃液をpH調整槽10において添加す
るアルカリ剤に再利用する。
Description
素含有水の処理装置及び方法、特に逆浸透膜処理及び硼
素選択性イオン交換樹脂を利用するものに関する。
り、特に海草には多く含まれている。また、海水には4
〜5mg/L程度含まれている。一方、硼素は、殺菌
剤、消毒剤、防腐剤などに使用され、またガラス、陶磁
器のウワグスリ、顔料などにも使用されている。
ないが、低濃度の継続摂取においても生殖機能の低下な
どの健康障害を起こす可能性が指摘されている。そし
て、平成5年度に改正されたわが国の水道水水質基準で
も監視項目となり、水道水中の硼素濃度として0.2m
g/L以下という指針値が出されている。
水を製造する上水処理においては、硼素の除去処理が必
要である。また、硼素含有排水を排出する工場などの排
水処理や、半導体や液晶などの製造工場における超純水
製造工程などにおいても、硼素除去処理が必要となる。
pH中性付近では主として非解離のB(OH)3として
存在していると考えられている。従って、RO(逆浸
透)による処理では、分離が困難であり、また一般の樹
脂による吸着、イオン交換なども困難である。
の樹脂が知られており、これを利用して硼素を除去する
技術が知られている。この硼素選択性の樹脂は、官能基
に多価アルコールを導入したものであり、その官能基と
硼素で錯体が形成されるため、水中の硼素を選択的に吸
着除去できるものと考えられている。従って、この硼素
選択性の樹脂を利用することによって、水中の硼素を除
去することができる。このような硼素選択性の樹脂につ
いては、例えば特公平3−10378号公報等に示され
ている。
ては、被処理水のpHを9以上とすることで、水中の硼
素の形態をB(OH)4 - とし、その後RO処理する方
法がある。このように、解離状態にすることによって、
RO処理によって、硼素が分離可能になる。
脂による処理は、海水の淡水化などの大規模の処理に適
当でない。すなわち、海水には、4〜5mg/Lの硼素
が含まれており、これを大量に処理すると、これに必要
な樹脂量が莫大になる。また、樹脂は、所定の吸着能力
を超えると処理が行えなくなるため、再生が必要であ
る。従って、かなりの量の再生剤が必要となり、再生の
ための設備が必要である。さらに、再生廃液のための排
水処理設備も必要となる。そこで、大規模の水処理に硼
素選択性の樹脂を用いるのは現実的ではないと考えられ
る。
う方法では、必ずしもその除去率を十分なものにできな
い。すなわち、PHを上昇させてアルカリ性にしても水
中の硼素を全て、B(OH)4 - にするのは困難であ
り、またアルカリ性にすると言ってもpHを9程度にま
でしか上昇させない場合は、B(OH)3 もかなり残留
している。従って、処理水における硼素濃度を上述の指
針に適合するものにするためには、pHをさらに高くし
なければならない。
硬度成分(Ca、Mg等)が水酸化物として析出し、R
O膜の目詰まりが発生しやすくなるという問題点もあ
る。
題としてなされたものであり、十分な除去率を維持しつ
つ、大規模の水処理においても効率的な硼素除去が行え
る硼素含有水の処理装置及び方法を提供することを目的
とする。
な除去をシステム全体として達成するものである。
を除去する装置であって、硼素含有水をアルカリ剤を添
加混合しアルカリ性にするpH調整手段と、アルカリ性
にされた硼素含有水を逆浸透膜処理し、水中の硼素を分
離除去する逆浸透膜手段と、逆浸透処理された処理水中
に残留する硼素を硼素選択性イオン交換樹脂によって吸
着除去する選択的イオン交換手段と、を有することを特
徴とする。
有水のpHを例えば8.5以上というアルカリ性にす
る。これによって、硼素の多くは、非解離状態のB(O
H)3から解離状態のB(OH)4 - になる。そこで、
次段の逆浸透処理によって、硼素の大部分が濃縮水側に
分離され、除去される。そして、低濃度の硼素を含む逆
浸透処理の透過水について硼素選択性イオン交換樹脂で
処理し、残留する硼素を選択的に吸着除去する。
調整は、必ずしもPHをそれ程高くしなくてもよく、そ
のためそれ程大量のアルカリ剤を必要としない。従っ
て、逆浸透処理におけるスケール発生もそれ程問題にな
らない程度に抑えることができる。
素除去は、大部分の硼素が除去されてしまった逆浸透処
理の透過水について行う。従って、硼素選択性イオン交
換樹脂に対する硼素負荷量はそれ程多くなく、再生頻度
が少なくなる。従って、再生作業が少なく、また再生の
ための薬剤などもその消費量を少なくすることができ
る。
除去能力は高いため、硼素を十分除去した処理水を得る
ことができる。さらに、逆浸透処理によって、塩分、固
形分等が十分除去されているため、硼素選択性イオン交
換樹脂が硼素除去能力を十分に発揮できる。
脂の再生において用いられたアルカリ剤の少なくとも一
部を上記pH調整手段におけるアルカリ剤として利用す
ることを特徴とする。
を選択的に吸着できるものであれば特に限定されない
が、官能基として多価アルコール基を導入したものが好
適である。このような選択性イオン交換樹脂としては、
アンバーライト(商品名)IRA−743T、ダイヤイ
オン(商品名)CRB02等が挙げられる。
生は、まず塩酸などの酸により行う。すなわち、酸によ
って、硼素の樹脂からの脱離を行う。ところが、このま
まの状態では、樹脂に十分な硼素の吸着能力がない。そ
こで、酸による硼素の脱離の後に水酸化ナトリウムなど
のアルカリで樹脂を処理する。これによって、樹脂の交
換基が塩形から水酸化物イオン形に置換され、硼素の吸
着能力が十分なものになる。
廃液が得られる。本発明では、このアルカリ廃液を逆浸
透処理の前のpH調整に用いる。従って、アルカリ剤の
有効利用が図られ、運転費の低減が可能になる。特に、
このアルカリ廃液は、硼素選択性イオン交換樹脂から脱
離した塩素イオン等に由来する塩類と再生に利用されな
かった余剰のアルカリ剤とから主としてなり、硼素はほ
とんど含まれていないのでpH調整に好適に利用でき
る。
去する方法であって、硼素含有水をアルカリ性にした
後、逆浸透膜処理し、水中の硼素を分離除去し、得られ
た透過水中に残留する硼素を硼素選択性イオン交換樹脂
によってさらに除去することを特徴とする。
行うに際しては、処理対象に応じて、除濁処理、硬度成
分低減処理等のRO膜保護のための前処理を行うことも
好ましい。このような前処理としては、砂ろ過、膜ろ
過、軟化処理、予備的なRO膜処理などを採用可能であ
る。
(以下、実施形態という)について、図面に基づいて説
明する。
ク図である。硼素含有水(例えば、海水)は、まずpH
調整槽10に流入され、ここでアルカリ剤(例えば、水
酸化ナトリウム)が添加混合される。このアルカリ剤の
添加量は、pH調整槽10内のpHを測定しながら、p
Hが所定範囲に入るように調整するとよい。
れることによって、硼素含有水のpHが例えば8.5〜
9.5程度の弱アルカリ性に調整される。これによっ
て、pH中性状態で、非解離状態(B(OH)3 の形)
で存在した硼素の大部分が、解離状態(B(OH)4
- )になる。
整された硼素含有水は、RO膜装置12に供給され、こ
こでB(OH)4 - がRO膜装置12の濃縮水側に分離
され、硼素が大部分除去された透過水が得られる。すな
わち、B(OH)4 - は、解離状態であるため、RO膜
を通過することができず、濃縮水側に分離され、硼素が
大部分除去された透過水が得られる。ここで、RO膜と
しては、特に限定されるものではないが、ポリアミド系
低圧膜などが好適であり、処理における操作圧力は10
kg/cm2 程度が好適である。
濃縮水は、一部が廃液として系外に排出される。一方、
残部はpH調整槽10に返送され、再度RO膜装置12
における処理に供される。
過水は、後段の硼素選択性イオン交換樹脂塔14に供給
される。この硼素選択性イオン交換樹脂塔14は、その
内部に硼素選択性イオン交換樹脂が充填されており、こ
こを通過する水中の硼素を吸着除去する。
素を選択的に吸着できるものであれば特に限定されない
が、官能基として多価アルコール基を導入したものが好
適である。このような選択性イオン交換樹脂としては、
アンバーライト(商品名)IRA−743T、ダイヤイ
オン(商品名)CRB02等が挙げられる。
り、水中の硼素は、多価アルコール等と錯体を形成し、
樹脂に吸着され、水中から除去される。
交換樹脂塔14に供給される原水は、すでにRO膜装置
12において、硼素の大部分が除去されたものであり、
この硼素選択性イオン交換樹脂塔14に対する硼素の負
荷はかなり小さい。また、RO膜装置12において、浮
遊固形物や、各種塩分も除去されているため、硼素選択
性イオン交換樹脂塔14においては、硼素の吸着除去が
確実に行われる。そこで、硼素濃度の非常に低い処理水
が確実に得られる。また、硼素選択性イオン交換樹脂塔
14に対する硼素の負荷が小さいため、樹脂の再生頻度
も低く、再生のコストを低減できる。
去率はそれ程高くなくてもよいため、RO膜装置12の
前段において硼素含有水のpHをそれ程高くする必要が
なく、前述のごとくpHは8.5〜9.5程度に調整す
ればよい。従って、pH調整槽10において、添加する
アルカリ剤も少なくてよく、またRO膜装置12におけ
るスケール発生の問題も余り生じない。
オン交換樹脂は破過点に達し、硼素が処理水中に漏出す
るようになる。このため、樹脂を再生しなければならな
い。この硼素選択性イオン交換樹脂の再生は、まず塩酸
などの酸により行う。すなわち、酸によって、硼素の樹
脂からの脱離を行う。ところが、このままの状態では、
樹脂に十分な硼素の吸着能力がない。そこで、酸による
硼素の脱離の後に水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤を
通薬し、樹脂を処理する。これによって、樹脂の交換基
が塩形から水酸化物イオン形に置換され、硼素の吸着能
力が十分なものになる。
生に寄与しなかった余剰のアルカリ剤を含むアルカリ廃
液が得られる。本発明では、このアルカリ廃液をpH調
整槽10に返送する。これによって、樹脂再生によって
発生するアルカリ廃液が逆浸透の前のpH調整に用いら
れる。従って、アルカリ剤の有効利用が図られ、運転費
の低減が可能になる。特に、このアルカリ廃液は、前述
のごとく塩類と水酸化ナトリウム等のアルカリ剤とから
主としてなり、硼素はほとんど含まれていないのでpH
調整に好適に利用できる。
おいて、硼素含有水のpHを8.5〜9.5程度に調整
したが、硼素含有水がカルシウムやマグネシウム等の硬
度成分をほとんど含まず、pHを上昇してもスケール生
成の虞れがない場合は、硼素含有水のpHを更に上昇さ
せて逆浸透膜処理しても差し支えない。
ける用水処理などにも適用できるが、海水淡水化施設な
どに好適に利用される。
被処理水とし、このpHを8.8〜9.2の条件下で、
ポリアミド系低圧RO膜により、逆浸透(RO)膜処理
を行った。RO膜処理での操作圧力は、10kg/cm
2 とし、水回収率は80%とした(濃縮水が20%)。
そして、得られた逆浸透処理水(透過水)を硼素選択性
イオン交換樹脂アンバーライト(商品名)IRA−74
3Tに通水速度SV:5(L−水/L−樹脂・時間)で
接触させ、処理水を得た。
の硼素濃度は、0.2〜0.5mg−B/Lとなり、ま
た硼素選択性イオン交換樹脂による処理水は、0.05
mg−B/L以下であった。
換樹脂を再生処理した。すなわち、まず5%塩酸水溶液
で、硼素を脱離させ、その後4%水酸化ナトリウム水溶
液によりアルカリ処理した。そして、アルカリ処理によ
って生じたアルカリ廃液を用いて、上記被処理水に対す
るpH調整を行い、上述と同様の処理を行ったが、処理
結果は新しいアルカリ剤を用いた場合と同様であった。
性イオン交換樹脂塔。
Claims (3)
- 【請求項1】 硼素含有水から硼素を除去する装置であ
って、 硼素含有水にアルカリ剤を添加混合しアルカリ性にする
pH調整手段と、 アルカリ性にされた硼素含有水を逆浸透膜処理し、水中
の硼素を分離除去する逆浸透膜手段と、 逆浸透処理された透過水中に残留する硼素を硼素選択性
イオン交換樹脂によって吸着除去する選択的イオン交換
手段と、 を有することを特徴とする硼素含有水の処理装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、 上記硼素選択性イオン交換樹脂の再生において用いられ
たアルカリ剤の少なくとも一部を上記pH調整手段にお
けるアルカリ剤として利用することを特徴とする硼素含
有水の処理装置。 - 【請求項3】 硼素含有水から硼素を除去する方法であ
って、 硼素含有水をアルカリ性にした後、逆浸透膜処理し、水
中の硼素を分離除去し、得られた透過水中に残留する硼
素を硼素選択性イオン交換樹脂によってさらに除去する
ことを特徴とする硼素含有水の処理方法。
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