(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ素含有水をカルシウムイオンおよびアルミニウムイオンの存在下にpHを１１以上に調整して析出物を分離する第一工程と、第一工程からの流出水を蒸発濃縮する第二工程と、第二工程で得られた濃縮水を第一工程のホウ素１mg当たりのカルシウムイオン濃度及びアルミニウムイオン濃度より、ホウ素１mg当たりのカルシウムイオン濃度及びアルミニウムイオン濃度が高濃度になるようにカルシウム化合物およびアルミニウム化合物を添加して、かつpHを１１以上として析出物を分離する第三工程から構成されるホウ素含有水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ホウ素含有水の処理方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、カルシウムイオンおよびアルミニウムイオンの存在下の処理と蒸発濃縮を組み合わせることにより、効率的なホウ素の除去および水回収を可能としたホウ素含有水の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却場の洗煙排水等の中にはホウ素が含まれている。このようなホウ素含有水の処理方法としては、従来より、消石灰と硫酸アルミニウムにより不溶性沈殿物として除去する方法、あるいは、ホウ素吸着樹脂により吸着除去する方法が知られている。
しかしながら、単に消石灰のようなカルシウムイオン源および硫酸アルミニウムのようなアルミニウムイオン源を添加し、ホウ素を不溶性沈殿物として除去する方法は、ホウ素として２００mg/ｌ以上を含有する高濃度ホウ素含有水を対象とした場合、薬剤添加量、汚泥発生量ともに多くなり、また汚泥の沈降性も悪くなるので、経済的に排水処理を行うことが困難である。また、ホウ素吸着樹脂を用いて高濃度ホウ素含有水を処理する場合、必要な吸着樹脂の量が多量になり、あるいは、頻繁に吸着樹脂の再生を行う必要が生じ、したがって再生用薬剤の使用量が多くなるなどの欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高濃度のホウ素を含有する水からホウ素を効率よく除去し、安定した水質の処理水を得るとともに、回収水の再使用を可能とし、排水量を減少しうる、ホウ素含有水の経済的な処理方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、高濃度のホウ素含有水の効率的な処理方法について鋭意研究を重ねた結果、凝集沈殿処理法と蒸発濃縮法を組み合わせることにより薬剤添加量を低減し、水回収も可能となることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）ホウ素含有水をカルシウムイオンおよびアルミニウムイオンの存在下にpHを１１以上に調整して析出物を分離する第一工程と、第一工程からの流出水を蒸発濃縮する第二工程と、第二工程で得られた濃縮水を第一工程のホウ素１mg当たりのカルシウムイオン濃度及びアルミニウムイオン濃度より、ホウ素１mg当たりのカルシウムイオン濃度及びアルミニウムイオン濃度が高濃度になるようにカルシウム化合物およびアルミニウム化合物を添加して、かつpHを１１以上として析出物を分離する第三工程から構成されるホウ素含有水の処理方法、および、好ましくは、第一工程において添加するカルシウム化合物の量がホウ素１mg当たりカルシウムとして１０〜５０mg、アルミニウム化合物の量がホウ素１mg当たりアルミニウムとして１〜１０mgであり、第三工程において添加するカルシウム化合物の量がホウ素１mg当たりカルシウムとして２０〜１００mg、アルミニウム化合物の量がホウ素１mg当たりアルミニウムとして５〜５０mgであるホウ素含有水の処理方法を提供するものである。
【０００５】
以下、図面により本発明を詳細に説明する。図１は、本発明のホウ素含有水の処理工程図である。
本発明方法の第一工程において、ホウ素含有水を第一反応槽に導き、この反応槽内でカルシウム化合物およびアルミニウム化合物を添加し、カルシウムイオンおよびアルミニウムイオンの存在下にpHを１１以上、好ましくは１２以上に調整する。pHが１１未満であると、ホウ素の除去効果が著しく小さいので好ましくない。pHの調整方法には特に制限はなく、アルカリ性物質をそのまま、または水溶液として添加することにより行うことができる。本発明方法において使用しうるアルカリ物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどを挙げることができる。
本発明方法において、カルシウムイオン源としては、水に僅かでも溶解性を有し、水中においてカルシウムイオンを発生するカルシウム化合物を、特に制限なく使用することができる。このようなカルシウム化合物をホウ素含有水に添加したとき、添加したカルシウム化合物の全体が水に溶解してもよいし、あるいは、添加したカルシウム化合物の一部が水に溶解してカルシウムイオンを発生し、残部が水中に懸濁している状態であってもよい。本発明方法に用いられるカルシウム化合物はカルシウムの塩、水酸化物、酸化物などであり、例えば、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、酸性亜りん酸カルシウム、第一りん酸カルシウム、硫酸カルシウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム、酪酸カルシウム、コハク酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムなどを挙げることができる。アニオン成分が悪影響を及ぼすおそれがなく、かつ、pHの調整効果を併せて有することから、カルシウム化合物として水酸化カルシウムを使用することが好ましい。酸化カルシウムは、水中で水と反応して水酸化カルシウムとなるので、同様に使用することができる。
本発明方法において、アルミニウムイオン源としては、水に僅かでも溶解性を有し、水中においてアルミニウムイオンを発生するアルミニウム化合物を、特に制限なく使用することができる。このようなアルミニウム化合物をホウ素含有水に添加したとき、添加したアルミニウム化合物の全体が水に溶解してもよいし、あるいは、添加したアルミニウム化合物の一部が水に溶解してアルミニウムイオンを発生し、残部が水中に懸濁している状態であってもよい。本発明方法に用いられるアルミニウム化合物はアルミニウムの塩、水酸化物などであり、例えば、塩化アルミニウム、塩化アルミニウムアンモニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウムナトリウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムアンモニウム、硫酸アルミニウムナトリウム、硫酸アルミニウムカリウム、活性アルミナ、水酸化アルミニウムなどを挙げることができる。なかでも、ホウ素除去効果が高いので、アルミニウム化合物として硫酸アルミニウムを使用することが好ましい。
【０００６】
本発明方法の第一工程において添加するカルシウム化合物の量は、ホウ素１mg当たりカルシウムとして１０〜５０mg、好ましくは２０〜４０mgである。添加するカルシウム化合物の量が、ホウ素１mg当たりカルシウムとして１０mg未満であると、ホウ素の除去が不十分であるので好ましくない。添加するカルシウム化合物の量が、ホウ素１mg当たりカルシウムとして５０mgを超えても、添加したカルシウム化合物の量に見合う効果が得られないので好ましくない。
本発明方法の第一工程において添加するアルミニウム化合物の量は、ホウ素１mg当たりアルミニウムとして１〜１０mg、好ましくは３〜７mgである。添加するアルミニウム化合物の量が、ホウ素１mg当たりアルミニウムとして１mg未満であると、ホウ素の除去が不十分であるので好ましくない。添加するアルミニウム化合物の量が、ホウ素１mg当たりアルミニウムとして１０mgを超えても、添加したアルミニウム化合物の量に見合う効果が得られないので好ましくない。
本発明方法において、第一反応槽でカルシウム化合物およびアルミニウム化合物を添加し、pHを１１以上に、好ましくはpHを１２以上に調整したホウ素含有水は、撹拌を続けることによりカルシウムイオンおよびアルミニウムイオンが関与する反応によりアルミン酸カルシウムが析出し、この際アルミン酸カルシウムにホウ素が吸着されることにより不溶化して水からホウ素が除去される。ホウ素を吸着した析出物を生成した水は、次いで第一沈殿槽へ送り析出物を沈殿せしめ汚泥として分離除去する。必要ならば、第一反応槽において適当な凝集剤を加え、析出物の凝集を促進することができる。さらに、析出物の分離方法は沈殿のみに限定されるものではなく、ろ過、膜分離など任意の方法を選ぶことができる。析出物を分離した後の一次処理水のホウ素濃度は、添加したカルシウム化合物およびアルミニウム化合物の量により左右され、カルシウム化合物およびアルミニウム化合物の添加量が少ない領域ではカルシウム化合物およびアルミニウム化合物の添加量を増やしていくとホウ素濃度は急激に低下するが、カルシウム化合物およびアルミニウム化合物の添加量が多い領域では添加量を増加してもホウ素濃度は徐々にしか低下しない。第一工程におけるホウ素の除去の程度は任意に選ぶことができるが、通常は析出物分離後の一次処理水のホウ素濃度が５〜２０ｐｐｍになるようカルシウム化合物およびアルミニウム化合物の添加量を選択すれば、ホウ素を効率よく除去することができる。
【０００７】
本発明方法において、析出物を分離した一次処理水は、第二工程の蒸発装置へ送り、濃縮して水を回収する。蒸発装置の形式には特に制限はなく、多段フラッシュ蒸発法、多重効用法、蒸気圧縮法などの公知の方法を任意に選ぶことができる。一次処理水の濃縮は、水量が１０分の１ないし３０分の１になるよう行われ、蒸発、凝縮により回収された水は清澄水として再利用することができる。濃縮により水量が減少しホウ素濃度が上昇した濃縮水は、次いで第三工程の第二反応槽へ送る。
第三工程においては、水量が減少した濃縮水に再びカルシウム化合物およびアルミニウム化合物を添加し、pHを１１以上に、好ましくはpHを１２以上に調整する。第三工程において添加するカルシウム化合物およびアルミニウム化合物は、水中のホウ素に対する割合で比較すると、第一工程におけるよりも高濃度になるよう添加し、最終処理水中のホウ素濃度を十分に低減せしめる。第三工程においては、水量が減少しているので、ホウ素の量に対するカルシウム化合物およびアルミニウム化合物の添加量を増加しても、絶対的なカルシウム化合物およびアルミニウム化合物の添加量は少ない。
本発明方法の第三工程において添加するカルシウム化合物の量は、ホウ素１mg当たりカルシウムとして２０〜１００mg、好ましくは４０〜７０mgである。添加するカルシウム化合物の量が、ホウ素１mg当たりカルシウムとして２０mg未満であると、二次処理水中のホウ素の濃度を十分に低減することができないので好ましくない。添加するカルシウム化合物の量が、ホウ素１mg当たりカルシウムとして１００mgを超えても、添加したカルシウム化合物の量に見合う効果が得られないので好ましくない。
本発明方法の第三工程において添加するアルミニウム化合物の量は、ホウ素１mg当たりアルミニウムとして５〜５０mg、好ましくは１０〜３０mgである。添加するアルミニウム化合物の量が、ホウ素１mg当たりアルミニウムとして５mg未満であると、二次処理水中のホウ素の濃度を十分に低減することができないので好ましくない。添加するアルミニウム化合物の量が、ホウ素１mg当たりアルミニウムとして５０mgを超えても、添加したアルミニウム化合物の量に見合う効果が得られないので好ましくない。
本発明方法において、第二反応槽でカルシウム化合物およびアルミニウム化合物を添加し、pHを１１以上に、好ましくはpHを１２以上に調整したホウ素を含有する濃縮水は、撹拌を続けることにより、第一工程の第一反応槽におけると同様に、析出物にホウ素が吸着され除去される。ホウ素を吸着した析出物を生成した水は、次いで第二沈殿槽へ送り析出物を沈殿せしめ汚泥として分離除去する。第一工程と同様に、必要ならば、第二反応槽においても適当な凝集剤を加え、析出物の凝集を促進することができる。さらに、析出物の分離方法は沈殿のみに限定されるものではなく、ろ過、膜分離など任意の方法を選ぶことができる。第三工程におけるホウ素の除去の程度は任意に選ぶことができるが、通常は第三工程の二次処理水が排水となることを勘案して、ホウ素濃度が１ｐｐｍ程度になるようカルシウム化合物およびアルミニウム化合物を添加し、ホウ素を除去する。
本発明方法において、必要に応じて、第三工程で発生する分離汚泥を第一工程へ返送することができる。第三工程の分離汚泥を第一工程へ返送すれば、第一反応槽の中で結晶核として作用し、第一工程で析出する析出物の沈降分離性が改善されるので好ましい。
【０００８】
【実施例】
以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
ホウ素２０１mg/ｌを含有する排水を第一反応槽に導き、水酸化カルシウムおよび硫酸アルミニウムをそれぞれの濃度が１０,０００mg/ｌおよび６,０００mg/ｌとなるように添加して撹拌したところ、水のpHは１２となった。そのまま３０分間撹拌を続けて反応したのち、析出物が生成した水を第一沈殿槽に送り、析出物を沈殿せしめた。第一沈殿槽で析出物を分離した一次処理水のホウ素濃度は９.４mg/ｌであった。この一次処理水を蒸発装置に送り、１０倍に濃縮したところ、濃縮水のホウ素濃度は９３.８mg/ｌであり、水量は１０分の１となった。この濃縮水を第二反応槽に送り、水酸化カルシウムおよび硫酸アルミニウムをいずれも濃度が１０,０００mg/ｌになるよう添加して撹拌したところ、濃縮水のpHは１２となった。そのまま３０分間撹拌を続けて反応したのち、不溶化物が析出した濃縮水を第二沈殿槽に送り、再び不溶化物を沈殿せしめた。第二沈殿槽で沈殿を分離した二次処理水のホウ素濃度は０.８mg/ｌであった。
この処理におけるホウ素含有水１ｍ3あたりの薬剤使用量は、水酸化カルシウム１１kgおよび硫酸アルミニウム７kgであった。
比較例１
実施例１で用いたものと同一の排水に、第一反応槽において、水酸化カルシウムおよび硫酸アルミニウムをそれぞれの濃度が２２,０００mg/ｌおよび１８,０００mg/ｌになるように添加し、３０分間撹拌して反応した。析出物が生成した水を第一沈殿槽に送り、析出物を沈殿せしめた。第一沈殿槽で沈殿を分離した処理水のホウ素濃度は１.１mg/ｌであった。ホウ素含有水１ｍ3あたりの薬剤使用量は、水酸化カルシウム２２kgおよび硫酸アルミニウム１８kgであった。
中間で一次処理水の濃縮を行うことなく、一工程でホウ素含有排水の処理を行った比較例１に比べ、実施例１では薬剤の使用量が２分の１またはそれ以下であるにもかかわらず、最終処理水のホウ素含有量がより低減されている。また、比較例１では処理水をすべて排水としなければならないのに対して、実施例１では処理した水の９０％が清澄水として回収され再使用することができ、排水の量が１０分の１に減少している。
【０００９】
【発明の効果】
本発明のホウ素含有水の処理方法によれば、処理に使用する薬剤の量を低減し、かつ、効率的にホウ素を除去することができ、さらに処理水の大部分を回収して再使用し、排水量を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のホウ素含有水の処理工程図である。
【図１】
0003672262.tif 000002