(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ素含有水における炭酸カルシウムの過飽和度を増大させて、炭酸カルシウム結晶核を生成させる第１工程と、
ホウ素含有水における炭酸カルシウムの過飽和度を低下させて、炭酸カルシウム結晶核の生成を抑制すると共に、第１工程で生成した炭酸カルシウム結晶核を結晶成長させつつ結晶中にホウ酸イオンを取り込む第２工程と、
第２工程で得られたホウ酸イオン含有炭酸カルシウム結晶をホウ素含有水から分離する第３工程と
を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記第１工程では、ホウ素含有水のｐＨを１０超に調整することにより、炭酸カルシウムの過飽和度を増大させ、前記第２工程では、ホウ素含有水のｐＨを８超１０未満に調整することにより、炭酸カルシウムの過飽和度を低下させ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】
前記第１工程における炭酸カルシウム結晶核の生成を、ホウ素含有水のｐＨが１０になるまで続けた後、前記第２工程に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記第１工程では、ホウ素含有水を加熱することにより、炭酸カルシウムの過飽和度を増大させ、前記第２工程では、ホウ素含有水を冷却することにより、炭酸カルシウムの過飽和度を低下させ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５】
ホウ素含有水を受け入れる処理槽と、
ホウ素含有水のｐＨを計測するｐＨ計測手段と、
処理槽にアルカリを添加するアルカリ添加手段と、
処理槽に酸を添加する酸添加手段と、
ｐＨ計測手段で計測されたｐＨ値に基づいてアルカリ添加手段によるアルカリの添加量及び酸添加手段による酸の添加量を制御する制御手段であって、受け入れたホウ素含有水のｐＨが１０超になるまでアルカリを添加し、炭酸カルシウム結晶核を生成させ、ホウ素含有水のｐＨが１０に低下した時点で酸の添加を開始し、炭酸カルシウム結晶核の生成を抑制すると共に、炭酸カルシウム結晶核を結晶成長させつつ結晶中にホウ酸イオンを取り込み、ｐＨが８超１０未満になったら酸の添加を停止する制御手段と、
処理槽中のホウ素含有水から炭酸カルシウム結晶を分離する分離手段と
を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
ホウ素含有水を受け入れる第１処理槽と、
第１処理槽中のホウ素含有水のｐＨを計測する第１ｐＨ計測手段と、
第１処理槽にアルカリを添加するアルカリ添加手段と、
第１ｐＨ計測手段で計測されるｐＨ値が１０超を維持するように、アルカリ添加手段からのアルカリ添加量を制御することにより炭酸カルシウム結晶核を生成させる第１制御手段と、
第１処理槽から排出されたホウ素含有水を受け入れる第２処理槽と、
第２処理槽中のホウ素含有水のｐＨを計測する第２ｐＨ計測手段と、
第２処理槽に酸を添加する酸添加手段と、
第２ｐＨ計測手段で計測されるｐＨ値が８超１０未満を維持するように、酸添加手段からの酸添加量を制御することにより炭酸カルシウム結晶核の生成を抑制すると共に、炭酸カルシウム結晶核を結晶成長させつつ結晶中にホウ酸イオンを取り込む第２制御手段と、
第２処理槽中のホウ素含有水から炭酸カルシウム結晶を分離する分離手段と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水などのホウ素含有水からホウ素を除去する水処理方法及び水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホウ素を除去する水処理方法として、ホウ素を含有したホウ素含有水から、２５〜２００ｍｍｏｌ／Ｌのカルシウムイオンと、６〜３０ｍｍｏｌ／Ｌの硫酸イオンと、ホウ素とアルミニウムとの原子比Ａｌ：Ｂが１．７〜２０：１のアルミニウムイオンとを含有し且つそのｐＨが１０．５〜１１．５の溶液を調整する溶液調整工程と、該溶液のｐＨを１１．０〜１２．０に上昇させて析出物を析出させ、該析出物に該ホウ酸を共沈、共析又は吸着させて除去する析出工程と、高分子吸着剤により該溶液中に残存するホウ素を吸着する吸着工程とを有するものが提案されている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６７３５１号公報（特に、特許請求の範囲）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される水処理方法では、ホウ素を除去するために、大量のカルシウムイオンを添加する必要があるという問題点があった。すなわち、「金属防食技術便覧」、日本学術振興会編、１９７２年に記載されるように、例えば海水中には約４００ｍｇ／Ｌ（１０ｍｍｏｌ／Ｌ）のカルシウムイオンが溶存しているが、特許文献１に開示される水処理方法によれば、少なくとも２５ｍｍｏｌ／Ｌのカルシウムイオンが必要なので、１５ｍｍｏｌ／Ｌものカルシウムイオンを添加する必要があった。
従って、本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、カルシウムイオンの添加量が少ないかもしくはカルシウムイオンを添加しなくても、ホウ素を高効率に除去できる水処理方法及びそれに用いる水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者は、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、炭酸カルシウム結晶核を処理の初期にある程度生成させた後は、過飽和度をやや下げ、炭酸カルシウム源（炭酸イオン及びカルシウムイオン）がある程度存在する環境下で、炭酸カルシウム結晶核の生成を抑制しつつ生成した炭酸カルシウム結晶核の結晶成長を促すことによりホウ酸イオンを高効率に除去できることを見出した。
【０００６】
以下、本発明を完成するに至った経緯を詳細に説明する。
イオン交換水に、ＣａＣｌ２を１０ｍｍｏｌ／Ｌ、ＮａＨＣＯ３を２．４ｍｍｏｌ／Ｌ、ＭｇＣｌ２を５３ｍｍｏｌ／Ｌ、Ｎａ２ＳＯ４を２８ｍｍｏｌ／Ｌ、ＮａＣｌを４００ｍｍｏｌ／Ｌ、ＮａＢｒを０．８ｍｍｏｌ／Ｌ、ＫＣｌを９．７ｍｍｏｌ／Ｌ、Ｈ３ＢＯ３を０．４ｍｍｏｌ／Ｌ溶解させた人工海水を作製した。人工海水に含まれる各イオンの濃度は表１に示す通りである。
【０００７】
【表１】
0005773892.tif 000002
【０００８】
ここで、実際の海水のイオン濃度として示している値は、「金属防食技術便覧」、日本学術振興会編、１９７２年より引用したものであり、人工海水はこれを模擬した組成となっている。通常、自然水では、ホウ素はホウ酸イオン（ＢＯ３３−）として存在するため、実験結果や分析結果はホウ酸イオン濃度で示している。
【０００９】
＜実験１＞
ビーカー中の人工海水１Ｌに水酸化ナトリウム溶液を滴下してｐＨを１１とした。その後、放置した。
＜実験２＞
ビーカー中の人工海水１Ｌに水酸化ナトリウム溶液を滴下してｐＨを１１とした。５分後、塩酸を滴下してｐＨを９まで下げ、その後、放置した。
実験１及び実験２は、２５℃の水温で行った。
【００１０】
次に、結果について説明する。
図１は、実験１及び実験２におけるｐＨの経時変化を示したグラフである。水酸化ナトリウム溶液の滴下によりｐＨを１１に調整した後、自然に降下させた実験１では、４０分程度でｐＨが８まで下がり、その後も減少し続けた。一方、実験開始５分後の時点で塩酸の滴下によりｐＨを９まで降下させた実験２では、その後のｐＨの減少が緩やかとなり、ｐＨが８に到達するのは１２０分後であった。
表２は、各実験のホウ酸イオン濃度及び経過時間のデータである。
【００１１】
【表２】
0005773892.tif 000003
【００１２】
表２から分かるように、実験１では、実験開始３０分後のホウ酸イオン濃度が０．１４ｍｍｏｌ／Ｌとなったが、その後は低減速度が鈍り、６０分後及び１２０分後のホウ酸イオン濃度は、０．１０ｍｍｏｌ／Ｌであった。一方、実験２では、実験開始３０分後のホウ酸イオン濃度は０．１７ｍｍｏｌ／Ｌとなり、実験１よりも若干高かったが、その後も減少を続け、６０分後に０．０８ｍｍｏｌ／Ｌ、１２０分後に０．０６ｍｍｏｌ／Ｌとなった。
【００１３】
ここで、実験結果の考察を進める前に、既往の文献等に示されている事実について説明する。後藤芳彦著、「結晶成長」、内田老鶴圃に記載されるように、炭酸カルシウム結晶核が形成されるためには、核形成のためのエネルギー障壁を越えなければならない。対象とする溶液の炭酸カルシウムの過飽和度（炭酸カルシウムの溶解量が飽和量の何倍に相当するかの指標）が高いとき、エネルギー障壁は小さくなるため、核形成が起こりやすくなる。一方、「地下ダム水源の農業用水利施設における炭酸カルシウムスケール問題に関する調査」、農工技報２０６、ｐ２８３〜２９７、２００７年に記載されるように、溶液のｐＨが高いと炭酸カルシウムの過飽和度は大きくなる。
また、水中の炭酸イオンとカルシウムイオンとの反応系は、以下の式で表される。
ＣＯ２（ａｑ）＋Ｈ２Ｏ⇔Ｈ２ＣＯ３（ａｑ）          （１）
Ｈ２ＣＯ３（ａｑ）⇔ＨＣＯ３−（ａｑ）＋Ｈ＋          （２）
ＨＣＯ３−（ａｑ）⇔ＣＯ３２−（ａｑ）＋Ｈ＋          （３）
Ｈ２Ｏ⇔Ｈ＋＋ＯＨ−          （４）
Ｃａ２＋（ａｑ）＋ＣＯ３２−（ａｑ）⇔ＣａＣＯ３（ｓ）          （５）
炭酸カルシウム結晶（ＣａＣＯ３（ｓ））の析出が起こると、式（５）の反応が右に進行し、水中の炭酸イオン（ＣＯ３２−（ａｑ））が減少する。すると、炭酸イオンの減少分を補うべく、式（２）及び式（３）の反応も右に進行し、水素イオン（Ｈ＋）が水中に放たれるため、ｐＨは低下するというものである。
【００１４】
これらの事実も考慮すると、実験１では、ｐＨが１１から９に到達するまでの約１０分間、炭酸カルシウムの過飽和度が非常に高く、炭酸カルシウム結晶核の生成が促進されたものと考えられる。その後、生成した炭酸カルシウム結晶核を基点に結晶成長が進行しながら、ｐＨは低下し続けたと考えられる。
一方、実験２では、実験開始５分後にｐＨを強制的に９まで低下させたので、炭酸カルシウム結晶核の生成は抑制されたものと考えられる。その後、実験１と同様に、生成した炭酸カルシウム結晶核を基点に結晶成長が進行したと考えられるが、核生成と比べて結晶成長は緩やかに反応が進行するため、ｐＨの減少も緩やかであったと考えられる。その結果、炭酸カルシウム結晶核の結晶成長に好適なｐＨ領域であると考えられるｐＨ８〜９の時間が長くなり、炭酸カルシウム結晶へのホウ酸イオンの取り込み量が増加したものと考えられる。これらのことから、炭酸カルシウムの析出初期に発生する「均一核」は、炭酸カルシウムの純物質であるため、この反応が支配的な状況下では、ホウ酸イオンなど他のイオンを取り込んだ複塩の生成は進み難く、むしろ、多孔質の炭酸カルシウム結晶成長が進行する過程で、ホウ酸イオンが多く取り込まれるということが分かった。
【００１５】
以上のことから、本発明者らは、過飽和度を増大させて、炭酸カルシウム結晶核を処理の初期にある程度生成させた後、過飽和度を低下させ、炭酸カルシウム源がある程度存在する環境下で、炭酸カルシウム結晶核の生成を抑制しつつ生成した炭酸カルシウム結晶核の結晶成長を促すことがホウ酸イオンの除去に有効であることに想到し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ホウ素含有水における炭酸カルシウムの過飽和度を増大させて、炭酸カルシウム結晶核を生成させる第１工程と、ホウ素含有水における炭酸カルシウムの過飽和度を低下させて、炭酸カルシウム結晶核の生成を抑制すると共に、第１工程で生成した炭酸カルシウム結晶核を結晶成長させつつ結晶中にホウ酸イオンを取り込む第２工程と、第２工程で得られたホウ酸イオン含有炭酸カルシウム結晶をホウ素含有水から分離する第３工程とを有することを特徴とする水処理方法である。
また、本発明は、ホウ素含有水を受け入れる処理槽と、ホウ素含有水のｐＨを計測するｐＨ計測手段と、処理槽にアルカリを添加するアルカリ添加手段と、処理槽に酸を添加する酸添加手段と、ｐＨ計測手段で計測されたｐＨ値に基づいてアルカリ添加手段によるアルカリの添加量及び酸添加手段による酸の添加量を制御する制御手段であって、受け入れたホウ素含有水のｐＨが１０超になるまでアルカリを添加した後、ホウ素含有水のｐＨが１０に低下した時点で酸の添加を開始し、ｐＨが８超１０未満になったら酸の添加を停止する制御手段と、処理槽中のホウ素含有水から炭酸カルシウム結晶を分離する分離手段とを備えることを特徴とする水処理装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、炭酸カルシウム結晶核を生成させた後、結晶核の生成反応を抑制すると共に、生成した結晶核を結晶成長させるため、結晶へのホウ酸イオンの取り込みを促進することができ、結果としてホウ酸イオンを高効率に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の基本的原理を導くに至った実験結果を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態１による水処理装置を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態２による水処理装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
図２は、実施の形態１による水処理装置を説明するための図である。本実施の形態による水処理装置は、ホウ素含有水（例えば海水）を受け入れて、ホウ素除去処理を行うための処理槽１と、処理槽１中のホウ素含有水のｐＨを計測するためのｐＨ計２とを備えている。ｐＨ計２は、信号線２ａを介してコントローラ３と接続されている。処理槽１には、ホウ素含有水を処理槽１に導くための配管１ａと、処理後のホウ素含有水を処理槽１から排出するための配管１ｂとが接続されている。これらの配管１ａ及び配管１ｂにはそれぞれ導入用弁４及び排出用弁５が設けられている。導入用弁４及び排出用弁５はそれぞれ信号線４ａ及び信号線５ａを介してコントローラ３と接続されている。更に、処理槽１には、アルカリ（例えば水酸化ナトリウム溶液）を貯えておくためのアルカリ貯留槽６が配管６ａを介して接続されると共に、酸（例えば塩酸溶液）を貯えておくための酸貯留槽７が配管７ａを介して接続されている。これらの配管６ａ及び配管７ａの途中にはそれぞれアルカリ供給用ポンプ８及び酸供給用ポンプ９が設置されている。アルカリ供給用ポンプ８及び酸供給用ポンプ９はそれぞれ信号線８ａ及び信号線９ａを介してコントローラ３と接続されている。コントローラ３は、ｐＨ計２で計測されたホウ素含有水のｐＨ値に基づくアルカリ供給用ポンプ８及び酸供給用ポンプ９の駆動と停止、並びにホウ素含有水の導入と排出を制御するものである。
なお、アルカリとしては水酸化ナトリウム溶液に限定されるものではなく、水酸化カリウム溶液等の他のアルカリ性溶液を用いることができる。また、酸としても塩酸溶液に限定されるものではなく、硫酸溶液等の他の酸性溶液を用いることができる。
【００１９】
次に、図２を参照しながら、実施の形態１による水処理装置の動作を説明する。コントローラ３は、導入用弁４を開け、ホウ素含有水の導入を開始する。コントローラ３の指示は、信号線４ａを介して導入用弁４に伝えられる。ホウ素含有水は導入用弁４を通過した後、配管１ａを通じて処理槽１に導入される。所定量のホウ素含有水が処理槽１内に導入されると、コントローラ３は、導入用弁４を閉じ、ｐＨ計２によるホウ素含有水のｐＨの計測を開始する。
【００２０】
ここで、導入用弁４を閉じるタイミングは、処理槽１内に設けられた水位計の値が所定値に達したときとしてもよいし、タイマーで計測した時間が所定時間に達したときとしてもよい。また、配管１ａに流量計を設けておき、流量の積算値が所定値に達したときとしてもよい。
【００２１】
ｐＨ計２で計測されるｐＨ値は、信号線２ａを介してコントローラ３に伝えられる。海水のｐＨは一般的に７．８程度なので、これを１０超まで上昇させるために、コントローラ３はアルカリ供給用ポンプ８を駆動させる。アルカリ供給用ポンプ８が駆動されると、アルカリ貯留槽６に貯留されたアルカリが配管６ａを介して処理槽１に供給され、ホウ素含有水のｐＨは上昇する。このｐＨの上昇により炭酸カルシウムの過飽和度が増大する。ｐＨ計２で計測されるｐＨ値が１０超、好ましくは１１近傍に達したとき、コントローラ３はアルカリ供給用ポンプ６を停止させる。コントローラ３の指示は、信号線８ａを介してアルカリ供給用ポンプ８に伝えられる。
【００２２】
アルカリ供給用ポンプ８を停止させると、処理槽１内では炭酸カルシウム結晶核の生成が進み、これに伴ってｐＨが降下する。ｐＨ計２で計測されるｐＨ値が１０に達したとき、コントローラ３は酸供給用ポンプ９を駆動させる。酸供給用ポンプ９が駆動されると、酸貯留槽７に貯留された酸が配管７ａを介して処理槽１に供給され、ホウ素含有水のｐＨは更に降下する。このｐＨの降下により炭酸カルシウムの過飽和度が低下する。ｐＨ計２で計測されるｐＨ値が８超１０未満、好ましくは９近傍に達したとき、コントローラ３は酸供給用ポンプ９を停止させる。コントローラ３の指示は、信号線９ａを介して酸供給用ポンプ９に伝えられる。
【００２３】
酸供給用ポンプ９を停止させると、処理槽１内では炭酸カルシウム結晶核の結晶成長が進み、これに伴ってｐＨが除々に低下する。ｐＨ計２で計測されるｐＨ値が８に達したとき、コントローラ３は処理終了と判断して、排出用弁５を開き、ホウ素含有水の排出を開始する。コントローラ３の指示は、信号線５ａを介して排出用弁５に伝えられる。
【００２４】
このように、第１工程では、ホウ素含有水のｐＨを１０超に調整することにより、炭酸カルシウムの過飽和度を増大させて、炭酸カルシウム結晶核を生成させ、これをホウ素含有水のｐＨが１０になるまで維持した後、第２工程に切り替え、ホウ素含有水のｐＨを８超１０未満に調整することにより、炭酸カルシウムの過飽和度を低下させて、炭酸カルシウム結晶核の更なる生成を抑制すると共に、炭酸カルシウム結晶核を結晶成長させることにより、ホウ素含有水中のホウ酸イオンを結晶中に高効率に取り込むことができる。
処理槽１から排出されたホウ素含有水に浮遊しているホウ酸イオン含有炭酸カルシウム結晶を分離する第３工程は、特に限定されるものではなく、沈降分離、膜分離又は吸着材への吸着により行うことができる。
【００２５】
実施の形態１によれば、従来技術のようにカルシウムイオンをホウ素含有水に添加しなくても、ホウ素を高効率に除去することができる。
【００２６】
なお、実施の形態１では、酸添加のタイミング及びホウ素含有水排出のタイミングを、ホウ素含有水のｐＨにより制御したが、処理開始後からの経過時間により制御してもよい。例えば、処理開始後（ホウ素含有水のｐＨが１１に達した後）５分が経過したとき、酸供給用ポンプ９の駆動を開始し、ｐＨが９に達するまで酸供給用ポンプ９を駆動させる。ホウ素含有水のｐＨが９に達したとき、酸供給用ポンプ９を停止させ、それから９０分〜１２０分経過したとき、処理終了として排出用弁５を開く。以上の動作により、本実施の形態とほぼ同等の効果を奏する。
【００２７】
また、実施の形態１では、炭酸カルシウムの過飽和度の増大及び低下を、ホウ素含有水への酸・アルカリの添加によって行ったが、ガスパージ（空気又は窒素の曝気により過飽和度を増大させ、炭酸ガスの曝気により過飽和度を低下させる）によって行ってもよいし、あるいは加熱・冷却（加熱により過飽和度を増大させ、冷却により過飽和度を低下させる）によって行ってもよい。
【００２８】
また、実施の形態１では、ホウ酸イオン含有炭酸カルシウム結晶の分離を処理槽１外で行ったが、処理槽１内で行ってもよい。
【００２９】
なお、処理終了のタイミングは、所望するホウ素イオン除去率もしくは除去量に応じて、適宜変更すればよい。
【００３０】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２による水処理装置を説明するための図である。実施の形態２による水処理装置では、ホウ素含有水における炭酸カルシウムの過飽和度を増大させて、炭酸カルシウム結晶核を生成させる第１工程と、ホウ素含有水における炭酸カルシウムの過飽和度を低下させて、炭酸カルシウム結晶核の生成を一旦停止すると共に、第１工程で生成した炭酸カルシウム結晶核を結晶成長させつつ結晶中にホウ酸イオンを取り込む第２工程とを別個の処理槽で行う点が実施の形態１と異なる。
【００３１】
本実施の形態による水処理装置は、ホウ素含有水（例えば海水）を受け入れて、第１工程を行うための第１処理槽１Ａと、第１処理槽１Ａ中のホウ素含有水のｐＨを計測するための第１ｐＨ計１０と、第１処理槽１Ａから排出されたホウ素含有水を受け入れて、第２工程を行うための第２処理槽１Ｂと、第２処理槽１Ｂ中のホウ素含有水のｐＨを計測するための第２ｐＨ計１１とを備えている。第１ｐＨ計１０は、信号線１０ａを介して第１コントローラ１２と接続されており、第２ｐＨ計１１は、信号線１１ａを介して第２コントローラ１３と接続されている。第１処理槽１Ａには、ホウ素含有水を第１処理槽１Ａに導くための配管１ａが接続されており、第２処理槽１Ｂには、処理後のホウ素含有水を第２処理槽１Ｂから排出するための配管１ｂが接続されており、第１処理槽１Ａと第２処理槽１Ｂとは連絡配管１ａｂで接続されている。更に、第１処理槽１Ａには、アルカリ（例えば水酸化ナトリウム溶液）を貯えておくためのアルカリ貯留槽６が配管６ａを介して接続されている。また、第２処理槽１Ｂには、酸（例えば塩酸溶液）を貯えておくための酸貯留槽７が配管７ａを介して接続されている。これらの配管６ａ及び配管７ａの途中にはそれぞれアルカリ供給用ポンプ８及び酸供給用ポンプ９が設置されている。アルカリ供給用ポンプ８は、信号線８ａを介して第１コントローラ１２と接続されている。また、酸供給用ポンプ９は、信号線９ａを介して第２コントローラ１３と接続されている。第１コントローラ１２は、第１ｐＨ計１０で計測されたホウ素含有水のｐＨ値に基づくアルカリ供給用ポンプ８の駆動と停止を制御するものである。第２コントローラ１３は、第２ｐＨ計１１で計測されたホウ素含有水のｐＨ値に基づく酸供給用ポンプ９の駆動と停止を制御するものである。
なお、アルカリとしては水酸化ナトリウム溶液に限定されるものではなく、水酸化カリウム溶液等の他のアルカリ性溶液を用いることができる。また、酸としても塩酸溶液に限定されるものではなく、硫酸溶液等の他の酸性溶液を用いることができる。
【００３２】
次に、図３を参照しながら、実施の形態２による水処理装置の動作を説明する。まず、ホウ素含有水が、配管１ａを介して第１処理槽１Ａに導入される。第１コントローラ１２は、第１処理槽１Ａ内のホウ素含有水のｐＨ、即ち、第１ｐＨ計１０で計測されるｐＨ値が１０超、好ましくは１１近傍を維持するように、アルカリ供給用ポンプ８を制御する。ここでの制御には、一般的なフィードバック制御のアルゴリズムを用いればよい。第１ｐＨ計１０で計測されるｐＨ値は、信号線１０ａを介して第１コントローラ１２に伝えられる。また、第１コントローラ１２の指示は、信号線８ａを介してアルカリ供給用ポンプ８に伝えられる。
ここで、第１処理槽１Ａは、アルカリの添加により制御されるホウ素含有水のｐＨに応じて、ホウ素含有水の滞留時間が１〜１０分となるような容量に設計されている。例えば、ホウ素含有水のｐＨを１０．１程度に維持する場合、第１処理槽１Ａは、ホウ素含有水の滞留時間が１０分程度となるような容量に設計され、ホウ素含有水のｐＨを１２程度に維持する場合、第１処理槽１Ａは、ホウ素含有水の滞留時間が１分程度となるような容量に設計される。これにより、第１処理槽１Ａ内で、炭酸カルシウム結晶核の適度な生成を維持することができる。
【００３３】
第１処理槽１Ａで処理されたホウ素含有水は、連絡配管１ａｂを通じて第２処理槽１Ｂに導入される。第２コントローラ１３は、第２処理槽１Ｂ内のホウ素含有水のｐＨ、即ち、第２ｐＨ計１１で計測されたｐＨ値が８超１０未満、好ましくは９近傍を維持するように、酸供給用ポンプ９を制御する。ここでの制御にも、一般的なフィードバック制御のアルゴリズムを用いればよい。第２ｐＨ計１１で計測される値は、信号線１１ａを介して第２コントローラ１３に伝えられる。また、第２コントローラ１３の指示は、信号線９ａを介して酸供給用ポンプ９に伝えられる。
ここで、第２処理槽１Ｂは、酸の添加により制御されるホウ素含有水のｐＨに応じて、ホウ素含有水の滞留時間が９０分〜１２０分となるような容量に設計されている。これにより、第２処理槽１Ｂ内で、炭酸カルシウム結晶核の成長を促し、ホウ酸イオンの取り込みを十分に行うことができる。
第２処理槽１Ｂから排出されたホウ素含有水に浮遊しているホウ酸イオン含有炭酸カルシウム結晶の分離方法は、特に限定されるものではなく、沈降分離、膜分離又は吸着材への吸着により行うことができる。
【００３４】
このように、第１工程では、ホウ素含有水のｐＨを１０超に維持することにより、炭酸カルシウムの過飽和度を増大させて、炭酸カルシウム結晶核を生成させ、続く第２工程では、ホウ素含有水のｐＨを８超１０未満に維持することにより、炭酸カルシウムの過飽和度を低下させて、炭酸カルシウム結晶核の更なる生成を抑制すると共に、炭酸カルシウム結晶核を結晶成長させることにより、ホウ素含有水中のホウ酸イオンを結晶中に高効率に取り込むことができる。
【００３５】
また、実施の形態２では、炭酸カルシウムの過飽和度の増大及び低下を、ホウ素含有水への酸・アルカリの添加によって行ったが、ガスパージ（空気又は窒素の曝気により過飽和度を増大させ、炭酸ガスの曝気により過飽和度を低下させる）によって行ってもよいし、あるいは加熱・冷却（加熱により過飽和度を増大させ、冷却により過飽和度を低下させる）によって行ってもよい。
【００３６】
本発明の水処理方法は、単独で実施してもよいし、逆浸透膜等を用いた海水淡水化プラントの中の単位操作として実施してもよい。即ち、「海水淡水化・下廃水再利用を牽引する逆浸透膜技術」、学会誌ＥＩＣＡ、第１５巻、第４号、ｐ４４〜４７、２０１１年にも記載されているように、ホウ酸イオンは逆浸透膜での除去が困難な物質として知られており、高圧逆浸透膜の後段にホウ酸イオン除去性能を有する特殊な低圧逆浸透膜を設けてこれを除去する方法が採用されている。本発明の水処理方法を適用することにより、従来のような特殊且つ高価な逆浸透膜は不要となるので、海水淡水化プラントを低コストで実現することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  処理槽、１ａ  配管、１ｂ  配管、２  ｐＨ計、２ａ  信号線、３  コントローラ、４  導入用弁、５  排出用弁、６  アルカリ貯留槽、６ａ  配管、７  酸貯留槽、７ａ  配管、８  アルカリ供給用ポンプ、８ａ  信号線、９  酸供給用ポンプ、９ａ  信号線、１０  第１ｐＨ計、１１  第２ｐＨ計、１２  第１コントローラ、１３  第２コントローラ、１ａｂ  連絡配管。
【図１】
0005773892.tif 000004
【図２】
0005773892.tif 000005
【図３】
0005773892.tif 000006