(57)【要約】【課題】塩基性炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムを焼成して得られる従来のマグネシウム剤を用いた場合と比較して、除去対象物質を含む被処理水の処理に必要なマグネシウム剤の添加量を低減することができる水処理方法及び水処理装置を提供する。【解決手段】除去対象物質を含む被処理水にマグネシウム剤を添加し、前記除去対象物質の不溶化物を生成する反応工程と、前記反応工程で生成した前記不溶化物を含む汚泥を固液分離する固液分離工程と、前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部を前記反応工程に返送する汚泥返送工程と、を有し、前記マグネシウム剤は、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物又は水酸化マグネシウムのうち少なくとも１つの焼成物を含み、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、結晶子サイズが１１０Å以下である、水処理方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
除去対象物質を含む被処理水にマグネシウム剤を添加し、前記除去対象物質の不溶化物を生成する反応工程と、
前記反応工程で生成した前記不溶化物を含む汚泥を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部を前記反応工程に返送する汚泥返送工程と、を有し、
前記マグネシウム剤は、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物又は水酸化マグネシウムのうち少なくとも１つの焼成物を含み、前記焼成物は、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、結晶子サイズが１１０Å以下であることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記反応工程は、直列２段の反応槽を含み、
前記汚泥返送工程では、１段目の反応槽及び２段目の反応槽のうち少なくともいずれか一方の反応槽に前記汚泥を返送することを特徴とする請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記反応工程では、粉体状態の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加することを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記反応工程では、前記被処理水のｐＨが９以上となる量の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項５】
前記除去対象物質はホウ素、フッ素、シリカおよび重金属のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項６】
除去対象物質を含む被処理水にマグネシウム剤を添加し、前記除去対象物質の不溶化物を生成する反応手段と、
前記反応手段で生成した前記不溶化物を含む汚泥を固液分離する固液分離手段と、
前記固液分離手段で分離した前記汚泥の少なくとも一部を前記反応手段に返送する汚泥返送手段と、を有し、
前記マグネシウム剤は、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物又は水酸化マグネシウムのうち少なくとも１つの焼成物を含み、前記焼成物は、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、結晶子サイズが１１０Å以下であることを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
前記反応手段は、直列２段の反応槽を含み、
前記汚泥返送手段は、１段目の反応槽及び２段目の反応槽のうち少なくともいずれか一方の反応槽に前記汚泥を返送することを特徴とする請求項６に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記反応手段は、粉体状態の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加することを特徴とする請求項６又は７に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記反応手段は、前記被処理水のｐＨが９以上となる量の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記除去対象物質はホウ素、フッ素、シリカおよび重金属のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記反応手段及び前記固液分離手段は、１つの回分式反応装置により構成され、
前記汚泥返送手段は、前記除去対象物質の不溶化物を生成する際の前記回分式反応装置に前記汚泥を返送することを特徴とする請求項６に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム剤を用いて、ホウ素等の除去対象物質を含有する水を処理する水処理方法及び水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業で排出されるホウ素、フッ素、セレン、シリカ、重金属等の物質を高い濃度で含む排水は、それらの物質を排水基準以下まで処理して放流する必要がある。例えば、石炭を燃焼して発電等を行う発電設備では、排ガスを浄化するための脱硫設備が設置され、例えば、アルカリ剤を溶解させた水により、排ガス中の硫黄分や集塵機で除去されなかった煤塵等を除去している。硫黄分や煤塵等を吸収した水は適宜、脱硫設備から脱硫排水として排出され、排水基準以下にまで処理されて海洋等に放流される。
【０００３】
この脱硫排水には、通常、石炭等に含まれるホウ素、フッ素、セレン、重金属（鉄、鉛、銅、クロム、カドミウム、水銀、亜鉛、ヒ素、マンガン、ニッケル等）等が含有される。中でもホウ素は、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）等として高い濃度で含有されることがあり、２００〜５００ｍｇ−Ｂ／Ｌ程度存在することもある。
【０００４】
これらの物質を対象とした水処理では、マグネシウム剤を添加し、これらの物質を不溶化して、不溶化物を含む汚泥を固液分離することで、被処理水からこれらの物質を分離する方法が知られている（特許文献１、特許文献２、非特許文献１参照）。
【０００５】
水処理に用いられるマグネシウム剤は、水中で溶解するとマグネシウムイオンとなるが、水を概ねｐＨ１０以上のアルカリ性に調整すると、ホウ素、フッ素等とマグネシウムが結合して不溶化物を形成したり、あるいはマグネシウムと水酸化物イオンが結合して不溶化した水酸化マグネシウムに、ホウ素、フッ素等が吸着して不溶化したりする。
【０００６】
マグネシウム剤で工業的に水処理剤として利用可能なものとしては、塩化マグネシウム六水和物（ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）、塩基性炭酸マグネシウム（３ＭｇＣＯ３・Ｍｇ（ＯＨ）２・Ｈ２Ｏ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等がある。いずれのマグネシウム剤も、水中ではｐＨ１０以上のアルカリ性において除去対象物質を不溶化することができる。
【０００７】
これらのマグネシウム剤のうち、塩化マグネシウム・六水和物については、マグネシウム塩中のマグネシウム分が約１２％と他のマグネシウム塩に比べて少なく、水処理に必要なマグネシウム剤の添加量が多くなるという課題がある。
【０００８】
塩基性炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウムは、塩化マグネシウム・六水和物よりマグネシウム分が多いため、塩化マグネシウム・六水和物と比べて、水処理に必要なマグネシウム剤の添加量を少なくすることができる。しかし、これらのマグネシウム剤を用いた場合に得られる不溶化物を含む汚泥には、膨潤な水酸化マグネシウムが多量に含まれる場合があり、汚泥の沈殿分離性、脱水性が悪いという課題がある。
【０００９】
酸化マグネシウムは、塩基性炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムを焼成したものであるが、このような酸化マグネシウムを用いた場合に得られる不溶化物を含む汚泥には、水酸化マグネシウムだけでなく、酸化マグネシウムの結晶を含むため、塩基性炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウムを用いた場合より、汚泥の沈殿分離性、脱水性は良いが、実用的には十分でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３３５５２８１号公報
【特許文献２】特許第４５５８６３３号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】井澤  彩、前田  素生、所  千晴、笹木  圭子，「水酸化マグネシウム共沈法における廃水中のホウ素除去機構の考察」，Journal of MMIJ, Vol.130, pp.155-161(2014)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、塩基性炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムを焼成して得られる従来のマグネシウム剤（酸化マグネシウム）は水への溶解性が低いため、水処理に必要なマグネシウム剤の添加量が多くなるという課題があった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、塩基性炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムを焼成して得られる従来のマグネシウム剤を用いた場合と比較して、除去対象物質を含む被処理水の処理に必要なマグネシウム剤の添加量を低減し、不溶化物を含む汚泥の沈降性を向上させることができる水処理方法及び水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、除去対象物質を含む被処理水にマグネシウム剤を添加し、前記除去対象物質の不溶化物を生成する反応工程と、前記反応工程で生成した前記不溶化物を含む汚泥を固液分離する固液分離工程と、前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部を前記反応工程に返送する汚泥返送工程と、を有し、前記マグネシウム剤は、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物又は水酸化マグネシウムのうち少なくとも１つの焼成物を含み、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、結晶子サイズが１１０Å以下である、水処理方法である。
【００１５】
前記水処理方法において、前記反応工程は、直列２段の反応槽を含み、前記汚泥返送工程では、１段目の反応槽及び２段目の反応槽のうち少なくともいずれか一方の反応槽に前記汚泥を返送することが好ましい。
【００１６】
前記水処理方法において、前記反応工程では、粉体状態の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加することが好ましい。
【００１７】
前記水処理方法において、前記反応工程では、前記被処理水のｐＨが９以上となる量の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加することが好ましい。
【００１８】
前記水処理方法において、前記除去対象物質はホウ素、フッ素、シリカおよび重金属のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００１９】
また、本発明は除去対象物質を含む被処理水にマグネシウム剤を添加し、前記除去対象物質の不溶化物を生成する反応手段と、前記反応手段で生成した前記不溶化物を含む汚泥を固液分離する固液分離手段と、前記固液分離手段で分離した前記汚泥の少なくとも一部を前記反応手段に返送する汚泥返送手段と、を有し、前記マグネシウム剤は、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物又は水酸化マグネシウムのうち少なくとも１つの焼成物を含み、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、結晶子サイズが１１０Å以下である、水処理装置である。
【００２０】
前記水処理装置において、前記反応手段は、直列２段の反応槽を含み、前記汚泥返送手段は、１段目の反応槽及び２段目の反応槽のうち少なくともいずれか一方の反応槽に前記汚泥を返送することが好ましい。
【００２１】
前記水処理装置において、前記反応手段は、粉体状態の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加することが好ましい。
【００２２】
前記水処理装置において、前記反応手段は、前記被処理水のｐＨが９以上となる量の前記マグネシウム剤を前記被処理水に添加することが好ましい。
【００２３】
前記水処理装置において、前記除去対象物質はホウ素、フッ素、シリカおよび重金属のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００２４】
前記水処理装置において、前記反応手段及び前記固液分離手段は、１つの回分式反応装置により構成され、前記汚泥返送手段は、前記除去対象物質の不溶化物を生成する際の前記回分式反応装置に前記汚泥を返送することが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、塩基性炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムを焼成して得られる従来のマグネシウム剤を用いた場合と比較して、除去対象物質を含む被処理水の処理に必要なマグネシウム剤の添加量を低減し、不溶化物を含む汚泥の沈降性を向上させることができる水処理方法及び水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る連続式の水処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る回分式の水処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る連続式の水処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す水処理装置１は、反応手段の一例である第１反応装置１０及び第２反応装置１２、固液分離手段の一例である沈殿槽１４、汚泥返送手段の一例である汚泥返送ライン２４を備えている。第１反応装置１０は、第１反応槽１６、マグネシウム剤添加ライン１８を備えている。また、第１反応槽１６には、撹拌機２０が設置されている。第２反応装置１２は、第２反応槽２２を備えている。また、第２反応槽２２には、撹拌機２６が設置されている。
【００２９】
図１に示すように、第１反応槽１６の水入口には、水流入ライン２８が接続されている。また、第１反応槽１６の薬剤入口には、マグネシウム剤添加ライン１８が接続されている。また、第１反応槽１６の水出口には、水排出ライン３０の一端が接続され、第２反応槽２２の水入口には、水排出ライン３０の他端が接続されている。また、第２反応槽２２の水出口には、水排出ライン３２の一端が接続され、沈殿槽１４の水入口には、水排出ライン３２の他端が接続されている。また、沈殿槽１４の水出口には、処理水排出ライン３４が接続されている。また、沈殿槽１４の汚泥出口には、汚泥排出ライン３６が接続されている。また、汚泥排出ライン３６には、汚泥返送ライン２４の一端が接続され、第２反応槽２２の汚泥入口には、途中で分岐した一方の汚泥返送ライン２４の他端が接続され、第１反応槽１６の汚泥入口には、途中で分岐した他方の汚泥返送ライン２４の他端が接続されている。
【００３０】
図１に示す水処理装置１で用いられるマグネシウム剤は、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物又は水酸化マグネシウムのうち少なくとも１つの焼成物を含んでおり、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下である。
【００３１】
以下に、図１に示す水処理装置１の動作について説明する。
【００３２】
除去対象物質を含む被処理水が、水流入ライン２８を通り、第１反応槽１６に供給されると共に、マグネシウム剤がマグネシウム剤添加ライン１８から第１反応槽１６に供給される。第１反応槽１６内の被処理水およびマグネシウム剤は、撹拌機２０により撹拌され、被処理水中の除去対象物質がマグネシウム剤によって不溶化され、不溶化物が生成される（第１反応工程）。また、後述する不溶化物を含む汚泥が汚泥返送ライン２４から第１反応槽１６に返送される（汚泥返送工程）。そして、第１反応槽１６内の被処理水及び汚泥は、撹拌機２０により撹拌され、被処理水中の除去対象物質の不溶化が促進される。
【００３３】
第１反応槽１６内の不溶化物を含む被処理水は、水排出ライン３０を通り、第２反応槽２２に供給される。第２反応槽２２内の不溶化物を含む被処理水は、撹拌機２６により撹拌され、被処理水中に残留する除去対象物質が不溶化され、不溶化物がさらに生成される（第２反応工程）。また、後述する不溶化物を含む汚泥が汚泥返送ライン２４から第２反応槽２２に返送される（汚泥返送工程）。そして、第２反応槽２２内の被処理水及び汚泥は、撹拌機２６により撹拌され、被処理水中の除去対象物質の不溶化が促進される。
【００３４】
第２反応槽２２の不溶化物を含む被処理水は、水排出ライン３２を通り、沈殿槽１４に供給される。沈殿槽１４内では、処理水と不溶化物を含む汚泥とに固液分離される。固液分離された処理水は、処理水排出ライン３４から系外へ排出される。固液分離された不溶化物を含む汚泥の一部は、汚泥排出ライン３６、汚泥返送ライン２４を通り、第１反応槽１６及び第２反応槽２２に返送される（汚泥返送工程）。また、固液分離された不溶化物を含む汚泥の一部は、汚泥排出ライン３６から系外へ排出される。
【００３５】
本実施形態のマグネシウム剤は、既述したように、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下である。このような表面積及び結晶子サイズを有するマグネシウム剤は、水中への溶解速度が高いため、効率的に除去対象物質を不溶化させることが可能であると考えられる。また、原因は明らかでないが、上記表面積及び結晶子サイズを有するマグネシウム剤を用いた場合、得られる不溶化物を含む汚泥の濃縮性は良好であり、また、当該汚泥中には、除去対象物質を不溶化させるマグネシウム化合物が多く含まれていると推察されるため、このような不溶化物を含む汚泥を反応槽に返送することで、除去対象物質の不溶化が促進される。これらのことから、水処理に必要なマグネシウム剤の添加量を低減することができる。マグネシウム剤の添加量低減から、例えば、薬品コストの低減が図られる。また、濃縮性の良好な汚泥が得られることから、例えば、汚泥の沈降性の向上、汚泥量の低減、汚泥処分コストの低減が図られる。
【００３６】
図１に示す水処理装置１では、マグネシウム剤を第１反応槽１６に添加するものであるが、これに限定されるものではなく、第２反応槽２２に添加してもよいし、第１反応槽１６及び第２反応槽２２の両方に添加してもよい。また、図１に示す水処理装置１は、直列２段の反応槽を有するが、直列２段に限定されるものではなく、１槽でもよいし３段以上でもよい。
【００３７】
図１に示す水処理装置１では、不溶化物を含む汚泥を第１反応槽１６及び第２反応槽２２の両方に返送しているが、これに限定されるものではなく、第１反応槽１６及び第２反応槽２２の少なくともいずれか一方に返送すればよい。
【００３８】
図２は、本実施形態に係る回分式の水処理装置の構成の一例を示す模式図である。図２に示す水処理装置２は、回分式反応装置４０、汚泥貯槽４２、汚泥返送ライン４８を備えている。回分式反応装置４０は、反応槽４４、マグネシウム剤添加ライン４６を備えている。反応槽４４には、撹拌機５０が設置されている。汚泥貯槽４２には、撹拌機５４が設置されている。
【００３９】
図２に示すように、反応槽４４の水入口には、水流入ライン５６が接続されている。また、反応槽４４の薬剤入口には、マグネシウム剤添加ライン４６が接続されている。また、反応槽４４の汚泥出口には、汚泥排出ライン５８の１端が接続され、汚泥貯槽４２の入口には、汚泥排出ライン５８の他端が接続されている。また、反応槽４４の水出口には、処理水排出ライン６０が接続されている。また、汚泥貯槽４２には、汚泥排出ライン６２が接続されている。汚泥排出ライン６２には、汚泥返送ライン４８の一端が接続され、反応槽４４の汚泥入口には、汚泥返送ライン４８の他端が接続されている。
【００４０】
図２に示す水処理装置２で用いられるマグネシウム剤は、図１に示す水処理装置１と同様に、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物又は水酸化マグネシウムのうち少なくとも１つの焼成物を含んでおり、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下である。
【００４１】
本実施形態に係る水処理装置２の動作の一例について説明する。
【００４２】
除去対象物質を含む被処理水が、水流入ライン５６を通り、反応槽４４に供給された後、マグネシウム剤がマグネシウム剤添加ライン４６から反応槽４４に供給される。反応槽４４内の被処理水およびマグネシウム剤は撹拌機５０により撹拌され、被処理水中の除去対象物質がマグネシウム剤によって不溶化され、不溶化物が生成される（反応工程）。また、後述する不溶化物を含む汚泥が汚泥返送ライン４８から反応槽４４に返送される（汚泥返送工程）。そして、反応槽４４内の被処理水および汚泥は、撹拌機５０により撹拌され、被処理水中の除去対象物質の不溶化が促進される。
【００４３】
その後、撹拌機５０が停止され、反応槽４４内で、処理水と不溶化物を含む汚泥とが固液分離される（固液分離工程）。固液分離され、底部に堆積した不溶化物を含む汚泥が、汚泥排出ライン５８を通じて、汚泥貯槽４２に供給される。そして、汚泥排出後、反応槽４４内の処理水が、処理水排出ライン６０から排出される。
【００４４】
汚泥貯槽４２内の不溶化物を含む汚泥は、撹拌機５４により撹拌され、汚泥濃度が均一に保たれている。汚泥貯槽４２内の不溶化物を含む汚泥の一部は、汚泥返送ライン４８から反応槽４４に返送され（汚泥返送工程）、汚泥貯槽４２内の不溶化物を含む汚泥の一部が、汚泥排出ライン６２から系外へ排出される。
【００４５】
このような、回分式反応装置４０を用いた場合でも、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、かつ結晶子サイズが１１０Å以下であるマグネシウム剤を用いることで、効率的に除去対象物質を不溶化させることが可能である。また、既述したように、上記表面積及び結晶子サイズを有するマグネシウム剤を用いた場合、得られる不溶化物を含む汚泥の濃縮性は良好であり、また、当該汚泥中には、除去対象物質を不溶化させるマグネシウム化合物が多く含まれていると推察されるため、このような不溶化物を含む汚泥を回分式反応装置４０に返送することで、除去対象物質の不溶化が促進される。これらのことから、水処理に必要なマグネシウム剤の添加量を低減することができる。また、既述したように、例えば、薬品コスト、汚泥量、汚泥処分コストの低減、汚泥沈降性の向上が図られる。
【００４６】
図２に示す水処理装置２において、不溶化物を含む汚泥を回分式反応装置４０（反応槽４４）へ返送するタイミングは、除去対象物質の不溶化物を生成する際であればよく、具体的には、マグネシウム剤の供給と同時であってもよいし、マグネシウム剤の添加後であってもよいし、マグネシウム剤添加により不溶化物が生成した後であって固液分離工程前でもよいし、マグネシウム剤の添加前でもよい。
【００４７】
以下、本実施形態で用いられるマグネシウム剤について詳述する。
【００４８】
本実施形態で用いられるマグネシウム剤は、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物又は水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）のうち少なくとも１つを原料とし、当該原料を焼成することにより得られる。マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物としては、例えば、塩基性炭酸マグネシウム（ｍＭｇＣＯ３・Ｍｇ（ＯＨ）２・ｎＨ２Ｏ）、マグネサイト（炭酸マグネシウムを主成分とする鉱物）およびドロマイト（炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムを主成分とする鉱物）がある。なお、塩基性炭酸マグネシウムは、Ｍｇ（ＯＨ）２に対し、ｍが３〜５、ｎが３〜７となるものである。また、水酸化マグネシウムとしては、例えば、ブルーサイトのような水酸化マグネシウムを主成分とする鉱物も含む。
【００４９】
原料を焼成する際の温度としては、マグネシウム剤のＢＥＴ比表面積を８５ｃｍ２／ｇ以上、結晶子サイズを１１０Å以下とする点で、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物が原料の場合、例えば、５００〜７００℃の範囲であることが好ましく、５００〜６５０℃の範囲であることがより好ましく、５５０〜６５０℃の範囲であることが特に好ましい。水酸化マグネシウムが原料の場合には、例えば、４００〜６５０℃の範囲であることが好ましく、４００〜５５０℃の範囲であることがより好ましい。この範囲の温度で原料を焼成することで、水酸化マグネシウムが原料の場合には、脱水反応により原料中の水和水や水酸基等が脱離した焼成物を含むマグネシウム剤が得られ、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物が原料の場合は、上記水和水や水酸基等の離脱に加え、脱炭酸反応により炭酸も脱離した焼成物を含むマグネシウム剤が得られる。
【００５０】
焼成温度が５００℃未満（マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物の場合）又は４００℃未満（水酸化マグネシウムの場合）では、例えば、水和水、水酸基、炭酸等を十分脱離させることができない等の原因で、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上のマグネシウム剤を得ることができない場合がある。また、焼成温度が７００℃（マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物の場合）又は６５０℃（水酸化マグネシウムの場合）を超える温度では、例えば、物質の結晶化が進行する等で、結晶子サイズが１１０Å以下のマグネシウム剤を得ることができない場合がある。
【００５１】
焼成時間は、マグネシウム剤のＢＥＴ比表面積を８５ｃｍ２／ｇ以上、結晶子サイズを１１０Å以下とする点で、マグネシウムと炭酸を主成分とする化合物が原料の場合、例えば、焼成による重量減少が原料の重量の４０％以上となる時間が好ましく、４０％以上６５％以下となる時間がより好ましい。また、水酸化マグネシウムが原料の場合、例えば、焼成による重量減少が原料の重量の２５％以上となる時間が好ましく、２５％以上３０％未満となる時間がより好ましい。焼成時間が上記範囲外であると、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上、結晶子サイズが１１０Å以下であるマグネシウム剤を得ることができない場合がある。
【００５２】
焼成に用いるマグネシウムと炭酸を主成分とする化合物、水酸化マグネシウムは、水和水、水酸基、炭酸等を十分脱離させるために、粉末状、顆粒状のものを用いることが好ましい。
【００５３】
このようにして得られるマグネシウム剤のＢＥＴ比表面積は、８５ｍ２／ｇ以上であり、好ましくは９０ｍ２／ｇ以上であり、より好ましくは１００ｍ２／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積の上限は、特に制限はなく、大きければ大きいほどよい。マグネシウム剤のＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ８８３０：２０１３に基づく方法で測定することができる。また、このようにして得られるマグネシウム剤の結晶子サイズは、１１０Å以下であり、好ましくは１００Å以下であり、より好ましくは９０Å以下である。結晶子サイズの下限は、特に制限はなく、小さければ小さいほどよい。マグネシウム剤の結晶子サイズは、Ｘ線回折スペクトルの測定結果をもとにＨａｌｄｅｒ−Ｗａｇｎｅｒ法により求めることができる（具体的な方法は実施例の欄で説明する）。従来の酸化マグネシウムは、塩基性炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムを焼成することにより得られるものであるが、焼成温度や焼成時間の関係から、本実施形態のマグネシウム剤と比べて、ＢＥＴ比表面積が小さい、又は結晶子サイズが大きいものである。そして、従来の酸化マグネシウムよりＢＥＴ比表面積が大きく、結晶子サイズが小さい本実施形態のマグネシウム剤は、従来の酸化マグネシウムよりも水中への溶解速度が高く、効率的に除去対象物質を不溶化させるため、水処理に必要なマグネシウム剤の添加量を低減することができる。
【００５４】
マグネシウム剤の粒径としては、体積平均粒径が１，０００μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ〜３０μｍの範囲であることがより好ましい。マグネシウム剤の体積平均粒径が１，０００μｍを超えると、例えば、水中においても粒子内部が十分に水と接触できず、除去対象物質の不溶化に使われない剤の割合が多くなる。除去対象物質の不溶化後の固液分離において、この未使用分は固液分離速度を高める効果はあるが、未使用分が多過ぎると、除去対象物質を十分に不溶化できず、処理水質が悪化する場合がある。体積平均粒径が０．５μｍ未満であると、使用時に風で飛散しやすいなど取り扱いが難しくなる場合がある。
【００５５】
焼成後のマグネシウム剤の体積平均粒径が１，０００μｍを超える場合は、焼成後の体積平均粒径がこの範囲になるような粒径の原料を使用するか、焼成後に破砕または篩にかける等の方法により、粒径を調整するのがよい。
【００５６】
以下に、本実施形態における水処理条件等について説明する。
【００５７】
本実施形態で用いられるマグネシウム剤は、水中に添加されると、一部は溶解してマグネシウムイオンと水酸化物イオンとなり、被処理水のｐＨが高くなる。このとき、マグネシウムイオンと不溶物を形成して共沈する物質は、上記マグネシウム剤による除去対象物質となる。また、被処理水のｐＨが高くなり、マグネシウムイオンと水酸化物イオンとが水酸化マグネシウムの不溶物を形成するが、この不溶物に吸着する物質も除去対象物質となる。すなわち、被処理水に含まれる除去対象物質としては、上記マグネシウム剤と不溶物を形成したり、不溶化した水酸化マグネシウム等に吸着して不溶化されるものであればよく、特に制限はないが、ホウ素（例えば、ホウ酸イオン）、フッ素（例えば、フッ化物イオン）、シリカ（例えば、溶解性シリカ）および重金属（例えば、鉄、鉛、銅、クロム、カドミウム、水銀、亜鉛、ヒ素、マンガン、ニッケル等）のうち少なくとも１つであることが好ましい。
【００５８】
被処理水は、上記の除去対象物質のうちの少なくとも１つを含む水であればよく、特に制限はない。被処理水としては、処理後に公共共用水域等へ放流することを前提とした水、または、利用後に逆浸透膜等の精製手段を用いて溶解性物質を除去して再利用することを前提とした水でもよい。前者の例としては、石炭火力発電の脱硫排水やめっき排水、ガラス製造排水などが挙げられる。後者の場合、各種産業工場での水回収システム内の水が対象となり、逆浸透膜工程の前段で本実施形態に係る水処理方法が実施され、逆浸透膜の閉塞の原因となるシリカ等を低減することが主な目的となる。なお、本実施形態に係る水処理方法で用いられるマグネシウム剤は、水中の懸濁物質を凝集することができるため、被処理水には、除去対象物質以外の懸濁物質を含んでもよい。
【００５９】
被処理水中の除去対象物質の含有量は、例えば、０．０１〜５０ｍｍｏｌ／Ｌの範囲であり、懸濁物質の含有量は、例えば、５０〜１，０００ｍｇ／Ｌの範囲である。
【００６０】
被処理水中のホウ素の含有量は、例えば、１０ｍｇ／Ｌ〜５５０ｍｇ／Ｌの範囲であり、好ましくは２０ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌの範囲である。被処理水中のフッ素の含有量は、たとえば、１５ｍｇ／Ｌ〜９５０ｍｇ／Ｌの範囲であり、好ましくは２０ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌの範囲である。被処理水中のシリカの含有量は、例えば、１０ｍｇ／Ｌ〜１２０ｍｇ／Ｌの範囲であり、好ましくは４０ｍｇ／Ｌ〜１２０ｍｇ／Ｌの範囲である。被処理水中の重金属の含有量は、例えば、０．１ｍｇ／Ｌ〜５０ｍｇ／Ｌの範囲であり、好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌの範囲である。本実施形態に係る水処理方法は、特に、１００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度のホウ素を含む被処理水に好適に適用することができる。
【００６１】
反応工程では、マグネシウム剤を粉体の状態で被処理水に添加してもよいし、マグネシウム剤を一度、本実施形態に係る水処理法で処理した処理水等に添加し、その水を被処理水に添加してよいが、操作が簡易である点、マグネシウム剤の反応性保持の点等から、マグネシウム剤を粉体の状態で被処理水に添加することが好ましい。
【００６２】
反応工程におけるマグネシウム剤の添加量は、被処理水中の除去対象物質の種類、濃度、および要求される処理水質（対象物質除去率）、共存物質等により異なるが、反応工程における被処理水のｐＨが、例えば８以上、好ましくは９以上、より好ましくは１０以上になる量を添加するのがよい。
【００６３】
反応工程における反応温度は、例えば、被処理水が０℃以上で凍結しなければよいが、温度が高いほど除去対象物質の除去性能は良く、好ましくは１５℃以上であり、より好ましくは２０〜４０℃の範囲である。
【００６４】
反応工程における反応時間は、除去対象物質の不溶化が十分に行わればよく、特に制限はないが、例えば、１分〜７２０分の範囲、好ましくは１０〜１２０分の範囲である。
【００６５】
図１に示すような連続式の水処理装置において直列２段の反応槽を含む場合、固液分離工程で分離された不溶化物を含む汚泥は、既述したように、１段目の反応槽及び２段目の反応槽の少なくともいずれか一方に返送されればよい。但し、１段目の反応槽に汚泥を返送し、２段目の反応槽にマグネシウム剤を添加する場合には、汚泥添加により被処理水のｐＨが上昇し、マグネシウム剤が有効に溶解せず、処理水質が低下する場合があるため、第１反応槽又は第２反応槽に酸剤を添加して、マグネシウム剤が溶解し易いｐＨ（例えば９以下）に調整することが好ましい。
【００６６】
図２に示すような回分式の水処理装置の場合、固液分離工程で分離された不溶化物を含む汚泥を反応槽へ返送するタイミングは、処理水質の向上等の点で、マグネシウム剤の供給と同時、マグネシウム剤の添加後、又はマグネシウム剤添加により不溶化物が生成した後であって固液分離工程前が好ましい。なお、不溶化物を含む汚泥を反応槽へ返送するタイミングをマグネシウム剤の供給前とすると、被処理水のｐＨが上昇し、マグネシウム剤が有効に溶解せず、処理水質が低下する場合がある。この場合には、汚泥返送後の反応槽に酸剤を添加して、マグネシウム剤が溶解し易いｐＨ（例えば９以下）に調整することが好ましい。
【００６７】
汚泥返送量は、処理水質の向上の点で、例えば、被処理水量体積の１０〜３０％の範囲であることが好ましく、被処理水量体積の２０〜３０％の範囲であることがより好ましい。なお、固液分離工程で分離された汚泥量が被処理水量の３０％を超える場合は、全てを反応槽に返送せずに、超過分を余剰汚泥として廃棄することが望ましい。
【００６８】
固液分離工程における固液分離方法としては、不溶化物と処理水とを分離できる方法であればよく、特に制限はない。連続式の水処理装置の場合には、沈殿槽を用いた自然沈殿処理以外に、遠心分離器等を用いた強制沈殿処理、気泡を供給する浮上分離処理、精密濾過膜等による膜ろ過処理等でもよい。回分式の水処理装置の場合には、反応槽内での自然沈降処理が望ましい。
【００６９】
なお、図１に示すような連続式の水処理装置の場合、不溶化物の固液分離速度を高めるため、反応槽と沈殿槽との間に（反応工程と固液分離工程との間に）、高分子凝集剤等の凝集剤を被処理水に添加し、不溶化物を凝集して、径が大きく強度の強い粒状物に成長させる凝集槽（凝集工程）を設けてもよい。図２に示すような回分式の水処理装置の場合、反応工程後の反応槽に高分子凝集剤等の凝集剤を添加し、不溶化物を凝集して、径が大きく強度の強い粒状物を成長させる凝集工程を設けてもよい。
【００７０】
凝集工程で用いられる凝集剤としては、無機凝集剤、高分子凝集剤等が挙げられ、高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミドプロパンスルフォン酸ナトリウム等が挙げられる。高分子凝集剤は、１種単独でも、２種以上を組み合わせてもよい。
【００７１】
本実施形態に係る水処理方法で得られた処理水は、海洋等の公共用水域等へ放流されてもよいし、再利用されてもよい。
【実施例】
【００７２】
以下、実施例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００７３】
＜実施例１＞
［マグネシウム剤の調製］
塩基性炭酸マグネシウム（和光純薬工業社製、重質）５０ｇを６００℃で３０分、電気炉内で焼成した。焼成後、放冷し、得られたマグネシウム剤のＢＥＴ比表面積を、ＪＩＳ８８３０：２０１３に基づく方法により島津製作所社製の比表面積測定装置（ＡＳＡＰ２０１０）で測定した。
【００７４】
さらに、得られたマグネシウム剤の結晶状態を確認するため、Ｘ線回析装置（株式会社リガク製、ＲＩＮＴ  Ｕｌｔｉｍａ  ＩＩＩ）で、Ｘ線回析（ＸＲＤ）スペクトルを測定した。なお、Ｘ線回析スペクトルの測定においては、酸化マグネシウムのピーク出現位置（横軸２θ（θ：ブラック角））の確認のため、酸化マグネシウム（和光純薬工業社製、和光一級、重質）のＸ線回析スペクトルを比較参照として測定した。このスペクトルの２θ＝４２．９°および６２．２°のピークから、けい素（粉末、４Ｎ、関東化学社製、高純度）のスペクトルを外部標準として、Ｈａｌｄｅｒ−Ｗａｇｎｅｒ法により結晶子サイズを計算した。なお、Ｈａｌｄｅｒ−Ｗａｇｎｅｒ法は、ピークの積分幅を元に、（β／ｔａｎθ）２＝（Ｋλ／Ｌ）×［β／（ｔａｎθ×ｓｉｎθ）］＋１６×ｅ２で表されるグラフをプロットし、傾き（Ｋλ／Ｌ）から結晶子サイズを計算する方法である。ここで、βはピークの積分幅、θはブラッグ角、ＫはＳｃｈｅｒｒｅｒ定数、Ｌは結晶子サイズ、λはＸ線の波長、ｅは格子歪である。
【００７５】
実施例１のマグネシウム剤のＢＥＴ比表面積は１７０ｍ２／ｇであり、結晶子サイズは７０Åであった。実施例１のマグネシウム剤のＸＲＤスペクトルには、比較参照として測定した既知の酸化マグネシウムのスペクトルと同じく、２θ＝４２°，６２°にピークが現れた。このことから、実施例１のマグネシウム剤は、酸化マグネシウムが主成分であることが確認された。
【００７６】
［水処理方法］
ここでは、被処理水として、純水にホウ酸を溶解したホウ素濃度５００ｍｇ／Ｌのホウ素人工排水を用い、以下の手順でホウ素人工排水の処理を行った。
【００７７】
上記人工排水３００ｍＬをガラスビーカーに入れ、上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。撹拌終了後、１０分間静置して処理水と汚泥を固液分離し、汚泥を回収した。次に、上記人工排水３００ｍＬに上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した後、上記回収した汚泥を全量添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した。この反応工程のｐＨは１０．５であり、汚泥添加量は１３０ｍＬ／Ｌであった。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、濾過液のホウ素濃度を分析した。ホウ素濃度は、工場排水試験方法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２）記載のアゾメチン吸光光度法により測定した。また、残りの処理水は１０分間静置して処理水と汚泥を固液分離し、汚泥を回収した。
【００７８】
＜実施例２＞
上記人工排水３００ｍＬをガラスビーカーに入れ、上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。撹拌終了後、１０分間静置して処理水と汚泥を固液分離し、汚泥を回収した。次に、上記人工排水３００ｍＬに上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加すると共に、回収した汚泥を全量添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。この反応工程のｐＨは１０．５であり、汚泥添加量は１４０ｍＬ／Ｌであった。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、濾過液のホウ素濃度を分析した。また、残りの処理水は１０分間静置して処理水と汚泥を固液分離し、汚泥を回収した。
【００７９】
＜実施例３＞
上記人工排水３００ｍＬに上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した後に、実施例１で回収した上記汚泥を全量添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した。この反応工程のｐＨは１０．６であり、汚泥添加量は２１０ｍＬ／Ｌであった。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、濾過液のホウ素濃度を分析した。また、残りの処理水は１０分間静置して処理水と汚泥を固液分離し、汚泥を回収した。
【００８０】
＜実施例４＞
上記人工排水３００ｍＬに上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した後に、実施例３で回収した前記汚泥を全量添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した。この反応工程のｐＨは１０．５であり、汚泥添加量は２８０ｍＬ／Ｌであった。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、上記濾過液のホウ素濃度を分析した。
【００８１】
＜実施例５＞
上記人工排水３００ｍＬに上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加すると共に、実施例２で回収した上記汚泥を全量添加して１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。この反応工程のｐＨは１０．５であり、汚泥添加量は２２０ｍＬ／Ｌであった。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、上記濾過液のホウ素濃度を分析した。また、残りの処理水は１０分間静置して処理水と汚泥を固液分離し、汚泥を回収した。
【００８２】
＜実施例６＞
上記人工排水３００ｍＬに上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加すると共に、実施例５で回収した上記汚泥を全量添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。この反応工程のｐＨは１０．５であり、汚泥添加量は２９０ｍＬ／Ｌであった。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、上記濾過液のホウ素濃度を分析した。
【００８３】
＜実施例７＞
上記人工排水３００ｍＬをガラスビーカーに入れ、上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。撹拌終了後、１０分間静置して処理水と汚泥を固液分離し、汚泥を回収した（試験操作１）。次に、上記人工排水３００ｍＬに上記回収した汚泥を全量添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した後、上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した。撹拌終了後、１０分間静置して処理水と汚泥を固液分離し、汚泥を回収した（試験操作２）。この試験操作２をさらに３回繰り返した。この操作により得られた処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、上記濾過液のホウ素濃度を分析した。最終反応工程のｐＨは１０．５であり、汚泥添加量は２７０ｍＬ／Ｌであった。
【００８４】
＜比較例１＞
上記人工排水３００ｍＬをガラスビーカーに入れ、上記マグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。この反応工程のｐＨは１０．５であった。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、上記濾過液のホウ素濃度を分析した。
【００８５】
＜比較例２＞
上記人工排水３００ｍＬをガラスビーカーに入れ、上記マグネシウム剤を５．０ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。この反応工程のｐＨは１０．６であった。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、上記濾過液のホウ素濃度を分析した。
【００８６】
＜比較例３＞
塩基性炭酸マグネシウム（和光純薬工業社製、重質）５０ｇを１０００℃で６０分、電気炉内で焼成した。焼成後、放冷し、得られたマグネシウム剤のＢＥＴ比表面積及び結晶子サイズを実施例１と同様の方法で測定した。比較例３のマグネシウム剤のＢＥＴ比表面積は２１ｍ２／ｇであり、結晶子サイズは５７０Åであった。
【００８７】
上記人工排水３００ｍＬをガラスビーカーに入れ、比較例３のマグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。撹拌終了後、３０分間静置して処理水と汚泥を固液分離し、汚泥を回収した。次に、上記人工排水２３０ｍＬに比較例３のマグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した後に、上記回収した汚泥を全量添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１５分間撹拌した。この反応工程のｐＨは１０．０であり、汚泥添加量は１３０ｍＬ／Ｌであった。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、濾過液のホウ素濃度を分析した。
【００８８】
表１に、各実施例及び各比較例におけるホウ素除去率を示す。
ホウ素除去率（％）＝（１−（濾過液のホウ素濃度／人工排水のホウ素濃度））×１００
【００８９】
【表１】
2019155216.tif 000003
【００９０】
表１に示すように、マグネシウム剤により、人工排水中のホウ素を不溶化させる反応工程に汚泥を添加した実施例１のホウ素除去率は３８％であった。一方、反応工程に汚泥を添加しなかった比較例１のホウ素除去率は２８％であった。実施例１と比較例１のマグネシウム剤は、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、結晶子サイズが１１０Å以下である同じマグネシウム剤であり、また、添加量も同量であるが、実施例１のホウ素除去性能の方が優れていた。この結果から、反応工程に汚泥添加を行うことによって、ホウ素処理性能を向上させることが可能であると言える。
【００９１】
また、マグネシウム剤により、人工排水中のホウ素を不溶化させる反応工程において、マグネシウム剤の添加と共に汚泥を添加した実施例２のホウ素除去率は３４％であった。実施例２と比較例１のマグネシウム剤は、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ以上であり、結晶子サイズが１１０Å以下である同じマグネシウム剤であり、また、添加量も同量であるが、実施例２のホウ素除去性能の方が優れていた。この結果から、マグネシウム剤と汚泥を同時にすることによっても、ホウ素処理性能を向上させることが可能であると言える。
【００９２】
なお、実施例１及び２で得られる汚泥には、ホウ素を不溶化する能力を有するマグネシウム化合物が含まれており、この汚泥を添加することにより、ホウ素処理性能が向上したと推察される。
【００９３】
また、マグネシウム剤により、人工排水中のホウ素を不溶化させる反応工程に汚泥を添加した実施例３および実施例４のホウ素除去率はそれぞれ４３％および４５％であった。一方、反応工程に汚泥を添加しなかった比較例２のホウ素除去率は４１％であった。実施例３および実施例４は、比較例２よりマグネシウム剤の添加量が少ない条件であるが、比較例２と比較して同等以上のホウ素除去性能であった。この結果から、反応工程に汚泥添加を行うことによって、水処理に必要なマグネシウム剤の添加量を低減することができると言える。
【００９４】
また、マグネシウム剤により、人工排水中のホウ素を不溶化させる反応工程において、マグネシウム剤の添加と共に汚泥を添加した実施例５および実施例６のホウ素除去率はそれぞれ４２％および４５％であった。実施例５および実施例６は、比較例２よりマグネシウム剤の添加量が少ない条件であるが、比較例２と比較して同等以上のホウ素除去性能であった。この結果から、マグネシウム剤と汚泥を同時に添加することによっても、水処理に必要なマグネシウム剤の添加量を低減することができると言える。
【００９５】
上記実施例のように、マグネシウム剤の添加量を低減することができれば、薬剤コストの削減が可能である。さらに、マグネシウム剤の添加量を低減することができれば、水酸化マグネシウム生成に起因する汚泥発生量が低減されると推察され、汚泥処分コストの削減も可能である。
【００９６】
実施例７は、マグネシウム剤の添加量は実施例４と同量であり、汚泥添加量は実施例４と同等の条件である。それぞれのホウ素除去性能を比較すると、実施例７のホウ素除去率は４０％であり、実施例４の方が実施例７より優れていた。実施例４はマグネシウム剤を添加した後に汚泥を添加した場合を想定した条件であり、一方、実施例７は汚泥を添加した後に、マグネシウム剤を添加した場合を想定した条件である。この結果から、マグネシウム剤と汚泥を別々に添加する場合は、まずマグネシウム剤を添加し、次に汚泥をその後に添加した方が優れたホウ素処理性能が得られると言える。
【００９７】
比較例３は、マグネシウム剤の添加量が実施例１および実施例２と同量であり、反応工程への汚泥添加量は実施例１と同等の条件であるが、使用したマグネシウム剤が、塩基性炭酸マグネシウムの焼成物を含み、ＢＥＴ比表面積が８５ｍ２／ｇ未満であり、結晶子サイズが１１０Å超である。このような比較例３のホウ素除去率は０％であった。すなわち、比較例３では、濾過液のホウ素濃度と人工排水のホウ素濃度は同じであったことになるが、これは、比較例３のマグネシウム剤はＢＥＴ比表面積が小さく、結晶子サイズが大きいため、ホウ素との接触効率が悪く、不溶化反応効率が低いことによるものである。なお、比較例３で得られた汚泥は、ホウ素の不溶化反応によるものではなく、水酸化マグネシウムと水との反応より生成したものであると推察される。これらの結果から、実施例で使用したマグネシウム剤を用いること、及び実施例で使用したマグネシウム剤により得られた汚泥を反応工程に添加することにより、効果的にホウ素を除去することができる。
【００９８】
＜実施例８＞
上記人工排水３００ｍＬをガラスビーカーに入れ、実施例１のマグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。撹拌終了後、５分間静置し、シリンジを用いて処理水の水面から上層水を１００ｍＬ回収した。回収した上層水の濁度は濁度計（日本電色株式会社製、Ｗａｔｅｒ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  ２０００Ｎ）を用いて測定した。
【００９９】
＜比較例４＞
上記人工排水３００ｍＬをガラスビーカーに入れ、比較例３のマグネシウム剤を３．５ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。撹拌終了後、５分間静置し、シリンジを用いて処理水の水面から上層水を１００ｍＬ回収した。回収した上層水の濁度を測定した。
【０１００】
表２に、実施例８および比較例４の濁度を示す。
【０１０１】
【表２】
2019155216.tif 000004
【０１０２】
表２に示すように、実施例１のマグネシウム剤を添加した実施例８の上層水の濁度は１８度であり、比較例３のマグネシウム剤を添加した比較例４の上層水の濁度は１９０度であった。実施例１のマグネシウム剤は撹拌終了後に沈降速度が速い微細フロックを形成したのに対して、比較例３のマグネシウム剤はフロックを形成し難く、汚泥沈降性に差が生じた。この結果から、実施例１で使用したマグネシウム剤を用いることにより、処理水と汚泥を容易に固液分離することができる。
【０１０３】
（参考例１）
実施例１のマグネシウム剤を７．７ｇ／Ｌ添加したこと以外は、比較例１と同様に試験した。
【０１０４】
（参考例２）
実施例１のマグネシウム剤を純水に１０％（重量パーセント濃度）となるように添加し、スターラーを用いて９０分間撹拌してスラリを調製した。実施例１の人工排水３００ｍＬをガラスビーカーに入れ、上記スラリを７７ｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で３０分間撹拌した。上記マグネシウム剤の固形分添加量は参考例１と同じ７．７ｇ／Ｌである。撹拌終了後、処理水の一部を孔径０．４５μｍのシリンジフィルターを用いて濾過し、上記濾過液のホウ素濃度を分析した。
【０１０５】
表３に、各参考例におけるホウ素除去率を示す。
【０１０６】
【表３】
2019155216.tif 000005
【０１０７】
表３に示すように、上記マグネシウム剤を粉体で添加した参考例１のホウ素除去率は５９％であり、上記スラリで添加した参考例１のホウ素除去率は２２％であった。すなわち、マグネシウム剤は、粉体の状態で被処理水に添加される方が優れたホウ素除去性能を示すと言える。マグネシウム剤は、水と反応して、水への溶解度が低い水酸化マグネシウムを生成する。すなわち、参考例２のスラリ中のマグネシウムは、水への溶解度が低い水酸化マグネシウムが主体となっているため、ホウ素の不溶化反応が起こり難く、粉体添加よりホウ素除去性能が低下したと推察される。
【符号の説明】
【０１０８】
１，２  水処理装置、１０  第１反応装置、１２  第２反応装置、１４  沈殿槽、１６第１反応槽、１８，４６  マグネシウム剤添加ライン、２０，２６，５０，５４  撹拌機、２２  第２反応槽、２４，４８  汚泥返送ライン、２８，５６  水流入ライン、３０，３２  水排出ライン、３４，６０  処理水排出ライン、３６，５８，６２  汚泥排出ライン、４０  回分式反応装置、４２  汚泥貯槽、４４  反応槽。
【図１】
2019155216.tif 000006
【図２】
2019155216.tif 000007