JPS5924876B2 - ホウ素含有水の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はホウ素含有水の処理方法、特にホウ素を高度
かつ効率的に除去することのできる処理方法に関するも
のである。

ホウ素化合物は医薬用、化粧品原料、石ケンエ業、電気
メッキなど種々の用途に使用され、これらの製造工程等
から生ずる廃水はホウ素化合物を含有している。

このほか原子力発電所から発生する放射性廃液、地熱発
電廃水、あるいは排煙脱硫廃水等にもホウ素化合物が含
まれている。

ホウ素含有廃水の処理方法としてはイオン交換樹脂によ
り吸着させるものと、硫酸アルミニウムにより不溶性沈
殿物とするものがあるが、いずれも効率的な方法とはい
えなかった。

この発明はホウ素含有水を、前処理により不溶性沈殿物
を生成させて分離したのち、アニオン交換樹脂で処理す
ることにより、ホウ素濃度の変動にかかわらず、高度か
つ効率的に処理することのできるホウ素含有水の処理方
法を提案することを目的としている。

この発明はホウ素を含む原水を、アルミニウム化合物お
よびカルシウム化合物の存在下であって、かつｐＨ９以
上の条件に調整して不溶性沈殿物を生成させ、次いで固
液分離して得られる分離水を、ｐＨ９以上の条件下でア
ニオン交換樹脂と接触させることを特徴とするホウ素含
有水の処理方法である。

ホウ素含有水は、前述の種々の工程から排出される廃水
、その他のホウ素化合物を含む水であり、通常ＢＯ３３
−の形でホウ素を含んでいる（なおこの発明ではホウ素
がホウフッ化物の形で含まれていてもよい）。

このようなホウ素含有水は、ホウ素濃度の低いものから
高いものまであり、また濃度が変動するものもある。

本発明では、これらのホウ素含有水を処理するため、ま
ず第１工程として沈殿物生成工程を行い、これにより、
ある程度のホウ素を除去し、ホウ素濃度をイオン交換処
理に適した一定範囲に調整する。

この工程はアルミニウム化合物およびカルシウム化合物
の存在下にｐＨ９以上、好ましくはｐＨ１２以上にする
ことにより不溶性沈殿物を生成させる。

アルミニウムイオンまたはカルシウムイオンがすでに存
在している場合には外部から添加する必要はないが、不
足している場合には硫酸アルミニウム、水酸化カルシウ
ム等のアルミニウム化合物もしくはカルシウム化合物を
添加する。

アルミニウム化合物の必要量は原水および処理水中のホ
ウ素量により異なるが、原水中のＢが５００１ｎ９／１
１処理水中のＢが５〜／ｌの場合には、アルミニウムの
添加量は約１５００ｍ９／１１゜原水中のＢが５０ｍ９
／ｌ）、処理水中のＢが５１ｎ９／ｌの場合には、アル
ミニウムの添加量は約６００■／１１．原水中のＢが１
０〜／１３．処理水中のＢが５ ｍ９／ ｌの場合には
、アルミニウムの添加量は約１６０〜／ｌが標準となる
。

カルシウム化合物の必要量は処理水中の残留アルミニウ
ムイオン量により変わるが、標準としてはアルミニウム
量の５倍以上である。

ｐＨの調整は、必要によりアルカリ剤を添加して行う。

カルシウム剤として水酸化カルシウムを使用する場合に
は、新たなアルカリ剤を添加しなくてもよい場合が多い
。

アルミニウム化合物の添加、カルシウム化合物の添加お
よびｐＨ調整の順序は特に限定されない。

ｐＨ９以上に調整すると、ホウ素が不溶性沈殿物となっ
て析出し、容易に固液分離できる。

特にｐＨ１２以上に調整すると、残留するホウ素および
アルミニウムの濃度が低くなり好ましい。

このようにして生成する沈殿の形態は明瞭ではないが、
不溶性で沈降性が良く、自然沈降等により容易に固液分
離されるので、次の工程として、これらの手段によって
固液分離を行う。

分離された固形分は、汚泥として脱水等の処理をして系
外に排出する。

固液分離工程から得られる分離水は、次いでアニオン交
換樹脂と接触させて処理を行うが、分離水をそのまま接
触させると、カルシウム塩が樹脂上に析出し、樹脂表面
にスケールが発生して、樹脂性能が劣化する可能性があ
るので、樹脂と接触させる前にスケール対策を施すのが
望ましい。

スケール対策としては軟化、希釈などがある。

軟化は分離水からカルシウム等の硬度成分を除去するも
ので、その方法としては、分離水に炭酸塩、重炭酸塩ま
たは炭酸ガスを添加し、生成するＣａＣＯ３等の不溶性
沈殿物を分離する方法である。

こうして生成する沈殿物はアルカリ剤およびカルシウム
源として利用できるので、そのまま原水に添加したり、
あるいは樹脂の再生廃液と混合したのち原水に返送する
のが望ましい。

希釈は分離水中のカルシウム等の硬度成分の濃度を低く
してスケール化を防止するもので、例えば生活殿水の処
理水などの適当な水で希釈することができる。

希釈率は、通常、分離水１に対して０．１〜１，５程度
である。

希釈によりｐＨが９未満になると、アルカリ剤を添加し
て９以上にする必要がある。

以上のようにしてスケール対策を施した分離水は、必要
に応じて砂濾過等の濾過処理により、微細な固形物を除
去したのち、イオン交換工程を行う。

前述のように、ある程度ホウ素を除去した分離水は、イ
オン交換に適した一定のホウ素濃度となっており、この
分離水をｐＨ９以上の条件下でアニオン交換樹脂と接触
させる。

ｐＨ９以上の条件下では、分離水中の残留ホウ素は次式
、により、Ｂ（ＯＨ）４−となっていると考えられ、イ
オン交換効率が良い。

アニオン交換樹脂がＳＯ４形の場合は、ｐＨ９以上でな
いと処理不可能であり、またＯＨ形の場合でも、ｐＨ９
以上とすることによりイオン交換量が増大する。

アニオン交換樹脂との接触により、上記Ｂ（ＯＨ）４−
が樹脂に交換吸着され、除去される。

アニオン交換樹脂としては弱塩基性、強塩基性いずれで
もよいが、弱塩基性の方が再生効率は良い。

またホウ素の吸着量を高めた特別の樹脂を使用してもよ
い。

・これらのアニオン交換樹脂はＳ０４形またはＯＨ形と
し、樹脂層にホウ素含有水を通水してホウ素を交換吸着
させ濃縮する。

Ｓ０４形の樹脂は硫酸または硫酸アルミニウムで再生す
ることにより、またＯＨ形の樹脂は硫酸または硫酸アル
ミニウムで再生したのち水酸化ナトリウムを通液するこ
とによりそれぞれ得られる。

アニオン交換樹脂がホウ素で飽和した後、樹脂層を逆洗
し、再生剤を通液して交換吸着したホウ素を溶離させる
。

再生剤としては硫酸および／または硫酸アルミニウムが
望ましい。

特に原水中のアルミニウムが不足している場合には、硫
酸アルミニウムまたはこれと硫酸の混合物が望ましく、
これにより生成する再生廃液を原水に添加することによ
り、アルミニウムの補充と再生廃液処理を同時に行うこ
とができる。

再生剤の通液によりホウ素が溶離し、高濃度ホウ素を含
有する再生廃液が発生する。

ホウ素の溶離を終った樹脂は、必要により水酸化ナトリ
ウムでＯＨ形にした後、再びホウ素の濃縮に入る。

再生廃液は前述のように、アルミニウムが含まれている
場合には原水に添加するのが有利である。

酸性の場合は、前述の軟化工程における沈殿物と混合し
たのち原水に添加すると、双方の中和が行える。

以上のイオン交換工程においてイオン交換された処理水
は、ホウ素１ｍＩ？／ｌ以下の水質にまで処理できるの
で、そのまま放流でき、また再利用することもできる。

本発明では、イオン交換に先立って、ホウ素を不溶性沈
殿物として除去するので、原水中のホウ素濃度が低い廃
水から高い廃水まで、広範囲にわたって高度かつ効率よ
く処理することができる。

すなわち、沈殿物生成工程により、広い濃度範囲の原水
をホウ素の溶解度にみあった一定濃度にまで処理し、し
かもこの濃度はイオン交換に適した濃度となるので効率
的にイオン交換処理が行え、しかも得られる処理水質は
良好となり、高度処理ができる。

沈殿物生成工程だけの場合は、ホウ素濃度が高く、また
その濃度も一定の幅があるが、これをイオン交換処理す
ることにより高度処理が可能となる。

またイオン交換工程だけの場合も、比較的高濃度原水か
ら高水質の処理水を得るには、処理条件が厳しくなるが
、本発明のように前処理により一定幅の濃度に調整する
ことにより、効率的に高度処理を行うことができる。

本発明において、沈殿物生成工程の後にスケール対策を
施すと、樹脂の性能低下を防止して、さらに効率的な処
理とすることができるとともに、このスケール対策とし
て炭酸塩等の添加による軟化を行うと、樹脂の目詰まり
を防ぐとともに、生成する沈殿物はアルカリ源およびカ
ルシウム源として利用できる。

またこの沈殿物および再生廃液を返送すると、これらに
含まれる成分が有効に利用でき、薬剤使用量を少なくす
るとともに、発生汚泥量も少なくすることができる。

なお、前述の各工程の前後または中間に、必要に応じて
他の工程を導入することはさしつかえない。

次に本発明の効果を示す実験例および実施例について説
明する。

実験例 Ｉ Ｈ３ＳＯ３を蒸留水に溶解し、Ｂとして５０．７ｍ９／
ｌを含む溶液を作り、その溶液に硫酸バンドを４００ｍ
９／Ｉｔ （ａｓＡｌ）、Ｃａ （ＯＨ）２を１５００
０ダ／ｌ添加し、Ｈ２ＳＯ４でｐＨ調整し、３０分間攪
拌後、Ａ５ＡＦ紙で濾過した水質を表１に示す。

以上の結果より、沈殿物生成工程のｐＨは９以上が好ま
しく、特に１２以上になる払 Ｂ、Ａｌとも少なくなっ
ていることがわかる。

実験例 ２ 弱塩基性アニオン交換樹脂をＨ２ＳＯ４でＳ０４形とし
たもの、あるいはＮａＯＨでＯＨ形としたものに、Ｎ
ａ ２ Ｃｏ ａおよびＮａＯＨで脱Ｃａシた排煙脱硫
廃水（ｐＨ１１，８、Ｂｌ ０５■／ｄ１Ｃａ ３．０
７７１＆ｚ’Ａ’）を、Ｈ２ＳＯ４により所定ｐＨに調
整して、ＳＶ３で通水した結果を表２に示す。

以上の結果より、イオン交換工程のｐＨは、Ｓ０４形、
ＯＨ形とも９以上が望ましいことがわかる。

実施例 ｐＨ６，１，８８１２６０ＴＶ／ｌ、Ｂ １１０〜／ｌ
。

Ａ ｌ ８３．３ｍ＆／ ｌ！、 Ｃａ ８０８ｍｐ／
ｚの排煙脱硫廃水に、硫酸バンドを２５００１１９／
１１． Ｃａ（ＯＨ）２を３５００〜／ｌ添加し、ｐＨ
１２〜１２．４で１時間反応させて固液分離したところ
、分離水Ｂは平均３０■／ｌであった。

この分離水にＮａ２ＣＯ３を４０００７７９／ｌ添加し
てｐＨ１１，９〜１２．３で３０分間反応させ、固液分
離後、瀘過したＥ過水を、ＯＨ形の弱塩基性アニオン交
換樹脂でイオン交換処理したところ、処理水中Ｂは通水
量１００１１／ｌ−Ｒまで１〜／ｌ以下、再生剤使用量
はＨ２Ｓ ０４４．４ ｋｇ／ ｍ’−原水、Ｎａ Ｏ
Ｈ１，２１ｙ／ 〜３−原水、再生廃液量は３０１／直
原水（Ｈ２Ｓ０４再生分のみ）であった。

この廃液を軟化工程の汚泥とともに原水に返送した場合
の第１工程における汚泥発生量は平均８．１ｋｙ−８８
／ｒｒｌ−廃水であった。

なお、上記炭酸塩による軟化にかえて、雑廃水の処理水
を１：１に混合し、あとは同一の処理をしたところ、同
様の結果が得られた。

比較例 １ 実施例と同一廃水に対して凝集沈殿処理のみで処理する
場合について検討したところ、処理水Ｂを１■／ｌ以下
にするためには、硫酸バンド１５０００ ｍｌ？／１１
Ｃａ （ＯＨ）２１７０００Ｔ１ｇＩ ｎ（ｐＨ１２，
６）が必要であり、汚泥発生量は２７．７ ｋ、ｇ−８
Ｓ ／ ｍ’−原水で、実施例の３．４倍量となった。

比較例 ２ 実施例と同一廃水に対して、Ｎａ２Ｃ０３を２５００１
ｎ９／１３．ＮａＯＨを１２００７１１ｐ／７添加し、
ｐＨ１２で脱Ｃａした廃水（Ｂ１０６ｒｒ１ｇ／ｌ）を
、実施例と同様にイオン交換処理したところ、処理水中
Ｂは通水量４０１／ｌ−Ｒまで１１ｎ９／ ｌ以下、再
生剤使用量はＨ２Ｓ ０４１１．３ ｋｇ／ ｍ’−原
水、Ｎａ ＯＨ３，Ｏｋｇ／ ｍ’−原水、再生剤液量
７５１１／ｍ３−原水となり、この廃液処理に硫酸バン
ド３．８ｋｇ／ｍ’−原水、Ｃａ （ＯＨ）２８．３ｋ
ｇ７／ｍ’−原水が必要であり、全汚泥発生量は１５．
７ ｋｇ−Ｓ Ｓ／ ｍ’−原水で、実施例の１．９倍
量となり、薬剤費も増加した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ホウ素を含む原水を、アルミニウム化合物およびカ
   ルシウム化合物の存在下であって、カリｐＨ９以上の条
   件に調整して不溶性沈殿物を生成させ、次いで固液分離
   して得られる分離水を、ｐＨ９以上の条件下でアニオン
   交換樹脂と接触させることを特徴とするホウ素含有水の
   処理方法。 ２ 分離水に炭酸塩、重炭酸塩または炭酸ガスを添加し
   、次いで固液分離して得られる水をアニオン交換樹脂と
   接触させる特許請求の範囲第１項記載のホウ素含有水の
   処理方法。 ３ 固液分離して得られる沈殿物を原水に添加するよう
   にした特許請求の範囲第２項記載のホウ素含有水の処理
   方法。 ４ 分離水に希釈水を添加してアニオン交換樹脂と接触
   させる特許請求の範囲第１項記載のホウ素含有水の処理
   方法。