JPH11267661A

JPH11267661A - ホウ素含有排水の処理方法

Info

Publication number: JPH11267661A
Application number: JP10074324A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Yaide; 乃大矢出; Atsushi Kobayashi; 厚史小林
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ホウ素含有排水を、従来の凝集沈殿処理法あ
るいはイオン交換樹脂による処理法の利点を残しなが
ら、より効率的に、かつ低コストで処理する方法を提供
する。【解決手段】ホウ素含有排水である被処理水１を蒸発
濃縮塔３などで蒸発処理して濃縮液４と凝縮液５とに分
離する第１工程と、第１工程の凝縮液５を凝集沈殿処理
またはイオン交換処理してホウ素を除去する第２工程と
からなることを特徴とし、イオン交換処理に用いたイオ
ン交換樹脂の再生廃液を中和した後、前記ホウ素含有排
水と混合し、第１工程で蒸発処理することが好ましく、
蒸発処理が減圧蒸留法により行われることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所の放
射性排水、石炭火力発電所の排煙脱硫排水および焼却炉
の洗煙排水等のホウ素含有排水からホウ素を効率よく除
去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホウ素の摂取による人体への影響は十分
に解明されているとは云えず、また、水質汚濁防止法の
排出基準にもホウ素に関する規制値が見当たらない。水
道法水質基準には、監視項目の一つとしてホウ素が挙げ
られていて、その規制値は０．２ｍｇ／リットルと低い
数値が設定されている。現状の浄水処理方法（水道用水
をつくる方法）では、ホウ素は除去はできない。ホウ素
含有排水が上水道源に混入する場合、事前にホウ素含有
排水から排水処理方法によりホウ素を除去する必要があ
る。しかしながら現状では、ホウ素含有排水から効果的
にホウ素を除去する方法がない。

【０００３】通常排出される、大部分のホウ素含有排水
は、その濃度に関わらず、ホウ素の形態はホウ酸塩、ホ
ウ酸（Ｈ₃ＢＯ₃)もしくはホウ酸イオン（ＢＯ₃ ^-3)とし
て存在する。これらのホウ素含有排水にフッ素が共存す
ると、ホウ素がフッ素イオンと結合して、ホウフッ化物
となる（以下、これらホウ素含有物を単に「ホウ素」と
記載する）。

【０００４】ホウ素含有排水から、ホウ素を除去する方
法として、従来からアルミニウム化合物とカルシウム化
合物による凝集沈殿処理法やイオン交換樹脂法がよく知
られている。また、これらの処理法を組み合わせた処理
法もあり、例えば、初めに、ホウ素含有排水中のホウ素
をイオン交換樹脂で処理して除去し、イオン交換樹脂の
再生時に排出される再生廃液中のホウ素をアルミニウム
化合物とカルシウム化合物を添加する凝集沈殿処理法で
除去する方法が提案されている（特公昭５８−１５１９
３号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の凝集沈殿処理法
やイオン交換樹脂法、あるいは特公昭５８−１５１９３
号公報に開示されるイオン交換樹脂法と凝集沈殿処理法
の組み合わせ法は、いずれも実用化に適した処理法であ
るが、なお、以下のような解決されなければならない問
題点が存在する。

【０００６】（１）アルミニウム化合物とカルシウム化
合物を用い、凝集沈殿処理法でホウ素を除去する場合、
除去ホウ素１ｋｇあたり必要なアルミニウム（Ａｌ）量
は、２０〜４０ｋｇで、多量のアルミニウム化合物を必
要とし、薬品コストを高くする。（２）多量のアルミニウム化合物を必要とする凝集沈殿
処理において、ホウ素除去の環境を最適の条件にするｐ
Ｈ調整に要するカルシウム化合物もまた多量に必要で、
薬品コストが上昇する。

【０００７】（３）イオン交換樹脂法において、樹脂層
にホウ素含有排水を直接通水する場合、樹脂層の閉塞や
有機物汚染の防止のために、予め、ホウ素含有排水の濾
過や活性炭処理を行う前処理設備を必要とし、設備の過
大化を招く。（４）ホウ素含有排水の通水でイオン交換樹脂がホウ素
で飽和すると、硫酸や硫酸アルミニウム或は水酸化ナト
リウム等の薬品による再生賦活を要し、薬品の使用量を
多くする。また、この再生処理に伴って生ずる再生廃液
を処理するための他の薬品を要し、その処理に伴って汚
泥も発生する。このため、さらに薬品代や汚泥処分費等
を要し、ランニングコストを更に大きくする。

【０００８】上記したように、従来から知られるこれら
の処理法にあっては、薬品コストや設備費等のランニン
グコストが大きく、なお、解決されなければならない課
題を残している。本発明は、このような事情に対処し
て、従来の処理法の欠陥を解消するため、鋭意研究した
結果、従来の凝集沈殿処理法あるいはイオン交換樹脂に
よる処理法の利点を残し、これに新たに蒸発法を組合わ
せた処理法により、より効率的に、かつ低コストで処理
することが可能な処理法の提供を目的としてなされたも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明が解決しようとす
る課題は、ホウ素含有排水を蒸発処理して濃縮液と凝縮
液に分離する第１工程と、その第１工程の凝縮液を凝集
沈殿処理法またはイオン交換処理法によって、ホウ素を
除去する第２工程からなるホウ素含有排水の処理方法に
よって解決された。また、前記イオン交換処理に用いた
イオン交換樹脂の再生廃液を中和した後、前記ホウ素含
有排水と混合し、前記第１工程で蒸発処理することから
なるホウ素含有排水の処理方法によっても解決された。

【００１０】さらに、前記それぞれの第１工程の蒸発が
減圧蒸留法により行われることからなるホウ素含有排水
の処理方法によっても解決された。さらにまた、ホウ素
含有排水が、高濃度排水と低濃度排水に分別できる場合
には、まず、第１工程で高濃度のホウ素を含む排水を蒸
発法で蒸発処理して、濃縮液と凝縮液に分離し、次の第
２工程では、第１工程の凝縮液と低濃度のホウ素含有排
水を混合し、凝集沈殿処理法やイオン交換処理法でホウ
素を除去することによっても解決された。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明を詳しく説明する。
本発明は、ホウ素含有排水の処理法に関し、第１の発明
は、ホウ素含有排水を蒸発法により蒸発処理して高濃度
のホウ素を含む濃縮液と凝縮液に分離する第１工程と、
次いで、第１工程で分離した凝縮液中に含まれる微量の
ホウ素を凝集沈殿処理して除去する第２工程とからなる
ことに特徴がある。

【００１２】上記において、処理対象となるホウ素含有
排水は、ホウ素を含有する排水であり、各種の工程排水
が混合した総合排水でもよいが、ホウ素含有量の多、少
により、高濃度系、低濃度系に分別できれば、初めに、
高濃度のホウ素含有排水を蒸発法で蒸発処理してホウ素
を除去し、次いで、同蒸発処理で発生した凝縮液と低濃
度のホウ素含有排水を混合して、凝集沈殿処理すること
により、残留ホウ素を効果的に除去できるので、より好
ましい。上記で、高濃度のホウ素含有排水とは、ホウ素
濃度が５ｍｇ／リットルより高いものを云い、低濃度の
ホウ素含有排水とは、ホウ素濃度が５ｍｇ／リットル以
下のものを云う。

【００１３】ホウ素含有排水を蒸発法で蒸発処理する
と、ホウ素含有排水中のホウ素の大部分が濃縮液側に移
行し、ごく少量のホウ素が凝縮液側に移行する。ホウ素
含有排水中のホウ素は、ホウ酸イオンやホウフッ化物の
形態で存在しているために、理論的には蒸発処理によっ
て凝縮液側に移行しないことになるが、実操作にあって
は、蒸発処理時の飛沫同伴等の現象によって凝縮液側に
も移行し、１〜５ｍｇ／リットルのホウ素（Ｂとして）
が凝縮液に含まれることになる。

【００１４】したがって、ホウ素含有排水を蒸発処理の
みで処理することは、ホウ素処理としては不十分とな
る。このため、ホウ素除去をより完全にする処理工程と
して、凝集沈殿処理による二次処理、つまり、本発明の
第２工程が必要となる。第２工程の被処理対象液は、第
１工程の凝縮液単独、および高濃度ホウ素含有排水の凝
縮液と他の低濃度ホウ素含有排水との混合排水である。

【００１５】第２工程においては、上記の被処理対象液
にアルミニウム化合物を添加し、次いで、カルシウム化
合物もしくはカルシウム化合物とアルカリ剤を併用して
ｐＨ値を１１〜１２．５の範囲に調整し、ホウ素を不溶
解性沈殿物にする。この不溶解性沈殿物の固液分離は、
有機高分子凝集剤を添加して不溶解性沈殿物の沈降速度
を速めた後、重力分離、あるいは遠心分離により容易に
なされる。

【００１６】アルミニウム化合物としては、塩化アルミ
ニウム、硫酸アルミニウム等、アルミニウムを含有する
水溶性化合物が使用できる。カルシウム化合物として
は、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウ
ム等が挙げられる。アルカリ剤は、水酸化カルシウム以
外のカルシウム化合物を使用した場合に必要であり、主
に水酸化ナトリウムが使用される。

【００１７】また、第２の発明は、その第１工程で、ホ
ウ素含有排水を蒸発法により蒸発処理し、その際に発生
する凝縮液を第２工程でイオン交換樹脂で処理してホウ
素を除去し、さらに使用したイオン交換樹脂の再生廃液
を中和した後、前記ホウ素含有排水と混合し、これを上
記第１工程の蒸発法により蒸発処理することを特徴とす
るものである。

【００１８】上記において、第２工程の被処理対象水の
ホウ素濃度が５ｍｇ／リットル以下の場合には、イオン
交換処理法を適用することができる。このイオン交換処
理法は、上記被処理対象水をアニオン交換樹脂層に通水
することによりホウ素を除去する。アニオン交換樹脂層
がホウ素で飽和し、ホウ素除去ができなくなると、アニ
オン交換樹脂を再生する。再生は硫酸あるいは硫酸と硫
酸アルミニウムの混合液を通液してホウ素を溶離し、樹
脂層を賦活することによりなされる。

【００１９】上記の再生処理により生じた再生廃液中に
は、溶離したホウ素を高濃度に含んでいる。このため、
この再生廃液を、他の蒸発処理対象となるホウ素含有排
水と混合し、上記第１工程の蒸発法により蒸発処理す
る。この場合、再生廃液は強酸性であるので、蒸発処理
に際して予めアルカリ剤で中和処理をする必要がある。
再生廃液をアルカリ剤で中和すると、塩濃度が高くな
る。このため蒸発処理に際して、濃縮倍率が低下して水
回収率が低下するが、再生廃液のみを凝集沈殿処理する
方法に比べて、薬品量や汚泥発生量が軽減するので、な
お実用性が高い。

【００２０】また、ホウ素含有排水が高濃度系と低濃度
系に分別できるならば、高濃度のホウ素含有排水を蒸発
処理してホウ素を除去し、この蒸発処理で発生した凝縮
液をイオン交換樹脂処理し、低濃度のホウ素含有排水
を、ＳＳ、ＣＯＤ等、イオン交換樹脂を劣化させる物質
を予め除去する前処理をした後にイオン交換樹脂処理す
るのが好ましい。

【００２１】更に、第３の発明は、蒸発法に間接式の蒸
発濃縮法を用いることに特徴を有するものである。蒸発
濃縮装置で蒸発処理を行う場合、ホウ素含有排水のＳＳ
濃度が１０００ｍｇ／リットル以下であれば、予備処理
をすることなく、蒸発濃縮装置で蒸発処理を行うことが
できる。通常、ホウ素処理の対象となる排水のＳＳ濃度
は１０００ｍｇ／リットル以下である。したがって、イ
オン交換樹脂により処理する場合のように濾過等の前処
理を必要としない。

【００２２】もちろん、熱源が豊富にあれば、排水中の
ホウ素濃度に関わらず、ホウ素含有排水の全量を蒸発処
理することもできるが、前述した理由により、凝縮液の
ホウ素濃度を５ｍｇ／リットル以下にはできないため
に、ホウ素処理はこの蒸発法だけでは不十分となる。蒸
発濃縮装置としては、蒸気を用いた間接式の蒸発濃縮装
置であれば、熱交換の方式はチューブラ型、プレート型
等、いずれの方式を用いても良い。また、蒸発濃縮装置
としては、複数の蒸発塔を設置し、減圧下で操作される
多重効用缶方式のものが、熱効率が高くより好ましい。

【００２３】この蒸発濃縮装置の運転は、減圧蒸留によ
り運転するのが通常であり、運転条件は、絶対圧４００
〜８０ｍｍＨｇ（１１〜５３KPa)、蒸発温度５０〜８０
℃が好ましいが、これらの運転条件は排水の性状に対応
して適宜選定してもよい。この蒸発濃縮装置で発生する
蒸気は、凝縮器による間接冷却で、温度が約３５℃、塩
濃度が約３０〜５００ｇ／リットルで、蒸発濃縮装置か
ら排出される。さらに、分別により得られた高濃度のホ
ウ素含有排水を上記の蒸発法で蒸発処理して得た濃縮液
の場合には、全蒸発残留物（以下、「ＴＳ」という。）
に占めるホウ素含有率が高く、ホウ素の回収を有利にす
る。

【００２４】濃縮液中のＴＳに占めるホウ素含有率がホ
ウ酸として５０重量％以上であれば、その濃縮液を蒸気
乾燥等の適当手段により乾燥することにより、乾燥物を
ホウ酸の原料とすることができる。また、ホウ素含有率
がホウ酸として５０重量％以下の場合には、濃縮液が液
温５０℃以上で排出されるので、これを１０〜２０℃に
冷却することにより、純度の高いホウ酸が回収できる。

【００２５】上記において、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明したが、なお第１の発明を実施する装置の
一例を図面により説明する。なお、本発明はこれによっ
て制限されるものではない。図１において、ホウ素含有
排水１が、胴部に加熱用蒸気２が供給され、内部が真空
ポンプ７の吸引で減圧状態となっている蒸発濃縮塔３に
適当手段により供給されると、ここで加熱用蒸気２と熱
交換することにより水分が蒸気となって蒸発し、これが
前記真空ポンプ７の吸引作用により吸引され、冷却水６
を循環する凝縮器８に移行して冷却され、凝縮液５とな
る。

【００２６】凝縮液５は次いで、まず撹拌機９を備える
混合槽１０に移行し、ここで図示しないアルミニウム化
合物、例えば硫酸アルミニウムとカルシウム化合物、例
えば水酸化カルシウムを添加して、凝縮液５中に残留す
るホウ素イオンを不溶性のホウ素化合物にする。次い
で、ここで形成した不溶性のホウ素化合物の沈降性を改
善するため、これを撹拌機９を備える凝集槽１１に供給
し、図示しない有機高分子凝集剤を添加する。

【００２７】この処理で、沈降性が改善された不溶解性
のホウ素化合物を含む液は、次いで沈殿槽１２に移行
し、予め設定した滞留により固−液分離し、不溶解性の
ホウ素化合物の濃度を高くした凝集沈殿汚泥１４は沈殿
槽１２の底部から系外に抜き出され、不溶解性のホウ素
化合を分離した上澄水は処理水１３となる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこの実施例により制限されるものでは
ない。実施例１図１に示す処理系により、高濃度のホウ素含有排水を処
理した。処理に用いた蒸発濃縮装置は、薄膜流式蒸発装
置で、その仕様は内径８０ｍｍ、高さ９５０ｍｍ、電気
ヒータ加熱方式であり、有効容量は約５リットルであ
る。被処理水の性状を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】上記性状の被処理水４０リットルを、上記
仕様の蒸発濃縮装置を用いて、絶対圧１５０ｍｍＨｇ、
蒸気温度６０℃の実験条件で約２０倍まで蒸発処理し
て、ＴＤＳ（溶解性蒸発残留物）５０ｇ／リットルの濃
縮液約２リットルと、下記表２に示す性状の凝縮液を約
３６リットルを得た。

【００３１】

【表２】

【００３２】上記性状の凝縮水１リットルに硫酸アルミ
ニウムを１０００ｍｇ／リットルとなるように、水酸化
カルシウムを１５００ｍｇ／リットルとなるように添加
し、水酸化ナトリウムでｐＨ値を１２．３に調整した
後、有機高分子凝集剤「エバグロースＡ−１５１」
（（株）荏原製作所製）を２ｍｇ／リットルとなるよう
に添加して、凝集沈殿処理を行なった。この処理で得ら
れた処理水のホウ素濃度は０．２ｍｇ／リットルで、ホ
ウ素の除去率は９３％強の成績であった。

【００３３】実施例２実施例１で得た凝縮水を、弱塩基性アニオン交換樹脂
（ＩＲＡ−４５）を充填して径１５ｍｍ、高さ６０ｍｍ
の換樹層を形成したイオン交換樹脂カラムにＳＶ１５ｈ
^-1で通水し、樹脂容量に対して約３００倍通水したとこ
ろで、処理水のホウ素濃度が０．８ｍｇ／リットルに上
昇したので通水を止め、５０ｇ／リットル濃度の硫酸水
溶液をＳＶ１．５ｈ^-1で通液して樹脂を再生した。再生
廃液中のホウ素濃度は、約８００ｇ／リットルであっ
た。

【００３４】次いで、この再生廃液１リットルを水酸化
ナトリウムで中和した後、実施例１の被処理水約２０リ
ットルと混合し、実施例１の実験条件で約２０倍に蒸発
処理した。得られた凝縮液は約１リットルで、ホウ素濃
度は３ｍｇ／リットルで、実施例１の数値に同じであっ
た。

【００３５】

【比較例】本発明をより明確にするため、蒸発法以外の
処理法でホウ素含有排水を処理した場合の処理成績を比
較例で示す。比較例１実施例１に供した高濃度のホウ素含有排水１リットル
に、硫酸アルミニウムを２０ｇ／リットルとなるよう
に、水酸化カルシウムを１０ｇ／リットルとなるように
それぞれ添加して十分に撹拌して溶解混合した後、水酸
化ナトリウムでｐＨを１２．３に調整し、さらに、凝集
剤「エバグロースＡ−１５１」を５ｍｇ／リットルと
なるように添加混合し、緩慢な撹拌条件下で凝集沈殿処
理を行なった。

【００３６】固−液分離が完了した状態で、処理水のホ
ウ素濃度を測定したところ、９ｍｇ／リットルで、多量
の薬品を使用しても凝集沈殿処理のみでは、実施例１に
よる処理法になお及ばない処理結果であった。

【００３７】比較例２実施例１に供した被処理水を、孔径が１μｍのＭＦ膜で
濾過してＳＳを除去した後、弱塩基性アニオン交換樹脂
（ＩＲＡ−４５）を、径１５ｍｍ、高さ６０ｍｍに充填
した樹脂層に、ＳＶ１５ｈ^-1で通水した。樹脂容量に対
して、約３０倍通水したところで、処理水のホウ素濃度
を測定したところ、１．１ｍｇ／リットルに上昇したの
で通水を停止して、実施例２と同様に硫酸で再生した。

【００３８】この再生で生じた再生廃液１リットルに硫
酸アルミニウムを３０ｇ／リットルとなるように、水酸
化カルシウムを７０ｇ／リットルとなるように、エバグ
ロースＡ−１５１を８ｍｇ／リットルとなるように加え
て十分に混合したスラリーを凝集沈殿処理したところ、
固−液分離はできなかった。

【００３９】このスラリーを孔径が１μｍのＭＦ膜で濾
過したところ、濾過水のホウ酸濃度は３８ｍｇ／リット
ルであった。以上の結果から、高濃度にホウ素を含む再
生廃液を凝集沈殿処理法で処理してホウ素を除去する場
合、処理水のホウ素濃度の低減は困難で、その上、多量
の薬品が必要であることから、ホウ素濃度の高い排水を
直接、イオン交換法で処理するのは得策ではない。

【００４０】

【発明の効果】本発明のホウ素含有排水の処理方法は、
従来から知られる処理法、例えば凝集沈殿処理法やイオ
ン交換樹脂処理法の前工程に、新たに蒸発による濃縮工
程（蒸発法という）を組み込んだことに最大の特徴を有
し、この処理方法をホウ素含有排水の処理に適用すると
きには、以下の効果がもたらされる。（１）蒸発法を行うことにより、ホウ素含有排水をホウ
素濃度の高い濃縮物とホウ素濃度の低い凝縮物に分別で
き、凝縮物のみを後段の、例えば凝集沈殿処理法やイオ
ン交換樹脂処理法で処理するので、処理を容易にし、薬
品費の軽減や汚泥発生量の減少により処理費の低減をも
たらす。

【００４１】（２）蒸発法を行うことにより、ホウ素含
有排水のホウ素濃度の変動が吸収でき、安定したホウ素
処理をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホウ素含有排水の処理方法の一態様を
説明する処理系統図である。

【符号の説明】

１被処理水２加熱用蒸気３蒸発濃縮塔４濃縮液５凝縮液６冷却水７真空ポンプ８凝縮器９撹拌機１０混合槽１１凝集槽１２沈殿槽１３処理水１４凝集沈殿汚泥

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｂ５０２Ｐ５０２Ｊ５０３５０３Ｇ５０４５０４Ｂ５０４Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホウ素含有排水を蒸発処理して濃縮液と
凝縮液とに分離する第１工程と、第１工程の凝縮液を凝
集沈殿処理またはイオン交換処理してホウ素を除去する
第２工程とからな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】前記イオン交換処理に用いたイオン交換
樹脂の再生廃液を中和した後、前記ホウ素含有排水と混
合し、前記第１工程で蒸発処理することを特徴とする請
求項１記載のホウ素含有排水の処理方法。
【請求項３】前記蒸発処理が減圧蒸留法により行われ
ることを特徴とする請求項１または２記載のホウ素含有
排水の処理方法。