ホウ素含有水の処理方法
【課題】ホウ素含有沈澱物のかさ量を抑制し、より効率的にホウ素を除去することができるホウ素含有水の処理方法の提供。
【解決手段】本発明のホウ素含有水の処理方法は、ホウ素含有水に、アルミニウム化合物及び硫酸含有物質を添加し、酸溶液を調整する酸溶液調整工程と、ホウ素含有水に、カルシウム化合物を添加し、アルカリ溶液を調整するアルカリ溶液調整工程と、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合して、ホウ素含有沈澱物を生成させる混合工程と、前記生成されたホウ素含有沈澱物を除去する除去工程とを含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明のホウ素含有水の処理方法は、ホウ素含有水に、アルミニウム化合物及び硫酸含有物質を添加し、酸溶液を調整する酸溶液調整工程と、ホウ素含有水に、カルシウム化合物を添加し、アルカリ溶液を調整するアルカリ溶液調整工程と、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合して、ホウ素含有沈澱物を生成させる混合工程と、前記生成されたホウ素含有沈澱物を除去する除去工程とを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ素含有水の処理方法に関し、特に、アルミニウム化合物、硫酸含有物質及びカルシウム化合物を添加し、アルカリ性に調整して固液分離するホウ素含有水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホウ素（Ｂ）は、例えば、ガラス製品、医薬品、化粧品、半導体、めっき製品の製造に使われ、その製造排水中に含まれ、また、石炭火力発電所の排煙脱硫排水やごみ焼却場洗煙排水、ニッケルめっき工場排水などにも含まれている。ホウ素は、ヒトが大量に摂取した場合、中枢及び末梢神経系統や消化器官への障害、腎臓障害、精巣の委縮などが起こることが知られている。そのため、ホウ素（Ｂ）は、排水基準値が１０ｐｐｍと定められ、ホウ素排水の処理が重要視されている。
【０００３】
排水中のホウ素を除去する方法として、例えば、イオン交換樹脂やキレート樹脂にホウ素を吸着させて除去する方法や、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を使用して不溶性の析出物を生成させて、ホウ素を除去する凝集沈澱法（例えば、特許文献１）などが一般的である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３８１７１号公報
【０００５】
しかし、イオン交換樹脂やキレート樹脂に吸着させてホウ素を除去する方法は、大量の樹脂を必要とし、再生処理を行う必要があり、再生処理のコストが高くなるため、高濃度のホウ素排水処理には不向きであった。また、再生処理によって生成されたホウ素濃縮液の処理が必要となるなどの問題点があった。
【０００６】
また、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を使用してホウ素を除去する方法は、硫酸バンド、消石灰を使用する場合以外では、ホウ素の吸着能力が不十分であり、硫酸バンド、消石灰を使用した場合においても、排水中のホウ素化合物を排水基準値以下まで除去するためには多量の薬剤添加が必要であること、沈降分離が困難となることなどの問題点があった。また、凝集沈澱法は、入手しやすい薬剤を用いるので、安定して操業が可能であるものの、より多量のホウ素含有排水を処理するためには、設備の増強が強いられるため、建設費など投資金額が増大していた。
【０００７】
また、高濃度のホウ素を処理する方法には、ホウ素以外の物質を吸着し、濃縮して回収する方法があるが、濃縮の際に多量のエネルギーを必要とし、初期投資、ランニングコストの点で問題があった。
【０００８】
このような現状から、ホウ素処理、特に高濃度ホウ素含有水の処理において、ホウ素含有沈澱物のかさ量を抑制し、より効率的にホウ素を除去することができる処理方法の開発が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ホウ素含有沈澱物のかさ量を抑制し、より効率的にホウ素を除去することができるホウ素含有水の処理方法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】
【００１０】
前記課題を解決する手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ ホウ素含有水に、アルミニウム化合物及び硫酸含有物質を添加し、酸溶液を調整する酸溶液調整工程と、ホウ素含有水に、カルシウム化合物を添加し、アルカリ溶液を調整するアルカリ溶液調整工程と、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合して、ホウ素含有沈澱物を生成させる混合工程と、前記生成されたホウ素含有沈澱物を除去する除去工程とを含むことを特徴とするホウ素含有水の処理方法である。
＜２＞ 混合工程において、モータを用いて攪拌し、前記モータの負荷電力Ｐ（ｋＷ）と被攪拌液の容積Ｖ（ｍ３）とが、Ｐ／Ｖ≧０．１７５ｋＷ／ｍ３の関係を満たす前記＜１＞に記載のホウ素含有水の処理方法である。
＜３＞ 被攪拌液を貯留する容器が、内側に邪魔板を備える前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法である。
＜４＞ ホウ素含有水のホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌ以上である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法である。
＜５＞ アルカリ溶液調整工程において、ｐＨ調整剤をさらに添加する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法である。
＜６＞ 酸溶液調整工程とアルカリ溶液調整工程のいずれか一つ以上の工程において、ｐＨ調整剤を添加する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法によれば、前記従来における諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、ホウ素含有沈澱物のかさ量を抑制し、より効率的にホウ素を除去することができるホウ素含有水の処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（ホウ素含有水の処理方法）
本発明のホウ素含有水の処理方法は、酸溶液調整工程と、アルカリ溶液調整工程と、混合工程と、除去工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
【００１３】
−酸溶液調整工程−
前記酸溶液調整工程は、ホウ素含有水に、アルミニウム化合物及び硫酸含有物質を添加し、酸溶液を調整する工程である。具体的には、ホウ素含有水にアルミニウム化合物及び硫酸含有物質を溶解させ、ｐＨ１〜５の硫酸酸性溶液を調整する工程である。前記酸溶液調整工程では、ｐＨ調整剤をさらに添加してもよい。また、前記酸溶液調整工程では、攪拌を行ってもよい。
【００１４】
前記酸溶液調整工程に用いるホウ素含有水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス製品、医薬品、化粧品、半導体、めっき製品の製造工場排水、石炭火力発電所の排煙脱硫排水、ごみ焼却場洗煙排水、ニッケルめっき工場排水、その他の工場や研究施設の排水、一般家庭からの排水などが挙げられる。
なお、前記酸溶液調整工程で用いるホウ素含有水は、後述するアルカリ溶液調整工程で用いるホウ素含有水と異なるものでもよいが、同一のほうが、アルミニウム化合物等の添加量のバランスがとりやすい点で、好ましい。
【００１５】
前記アルミニウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミン酸ナトリウムなどが挙げられる。
【００１６】
一回の処理における、前記アルミニウム化合物の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルミニウム濃度として５０ｍｇ／Ｌ〜２，０００ｍｇ／Ｌが好ましい。ホウ素含有水のホウ素濃度、他のイオン濃度にもよるが、アルミニウム濃度として２，０００ｍｇ／Ｌを超えると、後述する混合工程で生成するホウ素含有沈澱物の沈降分離が困難となることがある。
また、アルミニウム化合物と後述するアルカリ溶液調整工程において添加されるカルシウム化合物の添加比率は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルミニウム１質量部に対してカルシウムが２〜１０質量部が好ましく、アルミニウム１質量部に対してカルシウムが３〜６質量部がより好ましい。
【００１７】
前記硫酸含有物質としては、溶解して硫酸イオンを生じる物質であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、硫酸バンド、硫酸、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸バリウムなどが挙げられる。
【００１８】
一回の処理における、前記硫酸含有物質の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、硫酸濃度としてアルミニウムに対して１モル以上が好ましい。
【００１９】
前記アルミニウム化合物及び前記硫酸含有物質としては、硫酸バンドが、ホウ素含有水の処理に必要な、アルミニウム及び硫酸を有している点で、好ましい。
【００２０】
前記酸溶液調整工程において添加されるｐＨ調整剤としては、前記酸溶液のｐＨを１〜５の範囲に調整することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、硝酸、硫酸、塩酸などが挙げられる。
【００２１】
−アルカリ溶液調整工程−
前記アルカリ溶液調整工程は、ホウ素含有水に、カルシウム化合物を添加し、アルカリ溶液を調整する工程である。具体的には、ホウ素含有水にカルシウムを溶解させ、ｐＨ８〜１４のアルカリ溶液を調整する工程である。前記アルカリ溶液調整工程では、ｐＨ調整剤をさらに添加してもよい。また、前記アルカリ溶液調整工程では、攪拌を行ってもよい。
【００２２】
前記アルカリ溶液調整工程に用いるホウ素含有水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス製品、医薬品、化粧品、半導体、めっき製品の製造工場排水、石炭火力発電所の排煙脱硫排水、ごみ焼却場洗煙排水、ニッケルめっき工場排水、その他の工場や研究施設の排水、一般家庭からの排水などが挙げられる。
なお、前記アルカリ溶液調整工程で用いるホウ素含有水は、前記酸溶液調整工程で用いるホウ素含有水と異なるものでもよいが、同一のほうが、カルシウム化合物の添加量のバランスがとりやすい点で、好ましい。
【００２３】
前記カルシウム化合物としては、アルミニウムや硫酸イオンと反応して不溶性析出物を生成する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化カルシウム（消石灰）、酸化カルシウム（生石灰）、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。中でも、消石灰が、アルミニウムや硫酸イオンと反応して不溶性析出物を生成しやすい点で、好ましい。
【００２４】
一回の処理における、前記カルシウム化合物の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、カルシウム濃度として２５０ｍｇ／Ｌ〜２０，０００ｍｇ／Ｌが好ましい。ホウ素含有水のホウ素濃度、他のイオン濃度にもよるが、カルシウム濃度として２０，０００ｍｇ／Ｌを超えると、後述する混合工程で生成するホウ素含有沈澱物の沈降分離が困難となることがある。また、アルミニウム化合物とカルシウム化合物の添加比率は、前述したとおりである。
【００２５】
前記アルカリ溶液調整工程において添加されるｐＨ調整剤としては、前記アルカリ溶液のｐＨを８〜１４の範囲に調整することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、硝酸、硫酸、塩酸などが挙げられる。
【００２６】
−混合工程−
前記混合工程は、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合して、ホウ素含有沈澱物を生成させる工程である。具体的には、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合することにより生成した沈澱物に、ホウ素含有水中のホウ素を取り込ませ、ホウ素含有沈澱物を生成させる工程である。
前記混合工程では、攪拌を行ってもよい。また、前記混合工程では、ｐＨ調整剤を添加してもよい。
【００２７】
前記混合の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一つの容器に、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを投入する方法などが挙げられる。
【００２８】
前記混合工程において、モータを用いて攪拌し、前記モータの負荷電力Ｐ（ｋＷ）と被攪拌液の容積Ｖ（ｍ３）とが、Ｐ／Ｖ≧０．１７５ｋＷ／ｍ３の関係を満たすことが好ましい。前記混合工程において、攪拌を行うことで、前記調整された酸溶液と前記調整されたアルカリ溶液が短時間で混合される。そのため、沈澱物の発生量（体積）を抑えつつ、ホウ素を除去することができる。即ち、より小体積の沈澱物に、より多くのホウ素を取り込むことができる。
【００２９】
前記モータとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば電動モータなどが挙げられる。
前記Ｐ／Ｖ値は、０．１７５ｋＷ／ｍ３以上である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．１７５ｋＷ／ｍ３以上８ｋＷ／ｍ３以下が好ましい。ここで、Ｐ／Ｖ値とは、攪拌時のモータ負荷（消費）電力Ｐ（ｋＷ）を被攪拌液の容積Ｖ（ｍ３）で除算したものである。
【００３０】
また、前記攪拌は、より効率的にホウ素含有水を処理することができる点で、乱流による攪拌が好ましい。前記乱流による攪拌に用いる翼は、攪拌動力を上げることでせん断性や攪拌効率を向上できれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、攪拌の効率を上げる方法としては、例えば、ラインミキサ−を用いる、もしくは併用するなどが挙げられる。
【００３１】
前記攪拌の時間としては、特に制限はなく、ホウ素含有沈澱物の生成状況により決定することができ、例えば、ホウ素含有沈澱物が生成し、容器の底部から抜き出せる程度、ろ過機に供せる程度などにより決定することができる。
【００３２】
被攪拌液を貯留する容器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、攪拌の効率を上げるために、容器の内側に邪魔板を有することが好ましい。
前記邪魔板の設置方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、邪魔板を容器の高さ方向の側壁に沿い内側に設置する方法、邪魔板が複数の板から連接するように設置する方法、邪魔板を断続的に設置する方法、邪魔板を攪拌機の回転軸を中心に対象となるように設置する方法などである。
前記邪魔板の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、板状が好ましい。
前記邪魔板の枚数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２枚以上が好ましい。なお、前記邪魔板の枚数が偶数であると、攪拌効率が良い点で、好ましい。
なお、前記邪魔板は、拡散板、バッフル板とも言われるものである。
【００３３】
前記ホウ素含有沈澱物を生成するためのｐＨとしては、８以上であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ｐＨ１０〜１２が好ましい。ｐＨ１０〜１２の範囲外では、ホウ素を含有した不溶性析出物の沈降性やホウ素の除去性が悪化する可能性がある。
【００３４】
前記混合工程において添加されるｐＨ調整剤としては、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合した溶液のｐＨを８以上の範囲に調整することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、硝酸、硫酸、塩酸などが挙げられる。
【００３５】
−除去工程−
前記除去工程は、前記生成されたホウ素含有沈澱物を除去する工程である。
【００３６】
前記除去の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、被攪拌液を貯留する容器の底部から、ホウ素含有沈澱物を抜き出す方法、ホウ素含有沈澱物を含む被攪拌液をろ過機に供する方法などが挙げられる。
【００３７】
−その他の工程−
前記その他の工程としては、本発明の効果を害しない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３８】
−多段処理−
前記多段処理は、上述したホウ素含有水の処理を複数段行うことである。また、特定の工程を複数段行うものであってもよい。
【００３９】
前記多段処理の段数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ホウ素濃度１，０００ｍｇ／Ｌの排水では、３〜４段とするなどが挙げられる。
【００４０】
連続的にホウ素含有水を処理する場合、前記混合工程を複数の容器で行う、多段処理にて行うこともできる。このような場合、後段の容器内にある沈澱物を前段の容器に戻し、沈澱物の成長、熟成を促してもよい。
前記混合工程を多段処理で行う場合、最初の容器を１段目とし、２、３、４、ｎ段容器とする。１段目においては、前記酸溶液と前記アルカリ溶液とを別々の容器から投入し、混合する。２段目以降においては、後段容器の沈澱物を前段容器に返送（投入）する。例えば、３段目容器の沈澱物を２段目容器に返送（投入）するなどである。この際、さらに沈澱物の成長、熟成を促して、ホウ素を除去するために、前記酸溶液調整工程や前記アルカリ溶液調整工程で添加した化合物等をさらに添加してもよい。なお、添加する化合物等の種類としては、アルミニウム化合物、硫酸含有物質、カルシウム化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、２段目の容器に添加する化合物を１段目の容器含まれる添加物と異なるものとすることもできる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
ホウ酸をイオン交換水に溶解させ、ホウ素濃度１００ｍｇ／Ｌに調整し、模擬排水とした。アルミニウム化合物及び硫酸含有物質として、工業用硫酸バンドを用いた。カルシウム化合物として、消石灰にイオン交換水を加えて２０重量％とし、スラリー状の消石灰を調整した。
前記模擬排水１，０００ｍＬを各５００ｍＬに分け、一方の模擬排水５００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水５００ｍＬに対して１，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを酸溶液とした。
もう一方の模擬排水５００ｍＬに、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水５００ｍＬに対して４，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものをアルカリ溶液とした。なお、後述する混合工程で、前記酸溶液と混合した後のｐＨが１１．５〜１２．０となるように、あらかじめアルカリ溶液にｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウムを添加した。
前記酸溶液と前記アルカリ溶液とを合流させ、２０分間、攪拌混合した。攪拌の方法としては、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した。
その後、高分子凝集剤Ａ−９５（ＭＴアクアポリマー株式会社製、弱アニオン系ポリマー）を１ｍｇ／Ｌとなるように添加し、緩やかに攪拌して、不溶性析出物を凝集沈澱させた。３０分沈降させた時の模擬排水全体の容積（ｍＬ）に対する不溶性析出物の沈澱物（沈降した汚泥）容積（ｍＬ）の割合（以下、ＳＶ３０という。）を計測した。
このとき得られた上澄水を０．４５μｍメンブレンフィルターでろ過し、ＩＣＰ発光分析装置（日本ジャーレル・アッシュ株式会社製、ＩＣＡＰ−５７５II）によりホウ素濃度を測定した。その後、模擬排水全体（沈降した汚泥を含む）の２０％を返送汚泥として、次の試験（返送一回目）に用いた。
返送一回目の試験として、前記模擬排水８００ｍＬを各４００ｍＬに分け、一方の模擬排水４００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水４００ｍＬに対して１，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを酸溶液とした。
もう一方の模擬排水４００ｍＬに、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水４００ｍＬに対して４，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものをアルカリ溶液とした。なお、後述する混合工程で、前記酸溶液と混合した後のｐＨが１１．５〜１２．０となるように、あらかじめアルカリ溶液にｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウムを添加した。
前記酸溶液、前記アルカリ溶液、及び返送汚泥２００ｍＬを合流させ、２０分間、攪拌混合した。攪拌の方法としては、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した。
その後は、上述したのと同様にして、ＳＶ３０と処理水ホウ素濃度を測定し、返送汚泥を得た。
返送一回目から得られた返送汚泥を用いて、返送二回目の試験を返送一回目と同様に行った。これを繰り返し、四回の試験を行った。
なお、前記汚泥は、模擬排水の容積に対して２０％（２００ｍＬ）を返送分とし、残りは使用しないこととした。
実施例１の結果を表１、図１、及び図２に示す。返送四回目において得られた処理水のホウ素濃度は１５．３ｍｇ／Ｌであり、ＳＶ３０は１８％であった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
（比較例１）
汚泥の返送なしの場合では、模擬排水１，０００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水１，０００ｍＬに対して５００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水１，０００ｍＬに対して２，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、ｐＨが１１．５〜１２．０になるように水酸化ナトリウム溶液を添加した点、Ｐ／Ｖ値が１．３７ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した点以外は、実施例１と同様に行った。
また、汚泥の返送ありの場合では、模擬排水８００ｍＬに、返送された汚泥を２００ｍＬ加え、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水８００ｍＬに対して５００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水８００ｍＬに対して２，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、ｐＨが１１．５〜１２．０になるように水酸化ナトリウム溶液を添加した点、Ｐ／Ｖ値が１．３７ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した点以外は、実施例１と同様に行った。
比較例１の結果を表２、図１、及び図２に示す。返送四回目において得られた処理水のホウ素濃度は２６．６ｍｇ／Ｌであり、ＳＶ３０は２２．５％であった。
【００４５】
【表２】
【００４６】
（比較例２）
汚泥の返送なしの場合では、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した点以外は、比較例１と同様に行った。
また、汚泥の返送ありの場合では、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した点以外は、比較例１と同様に行った。
比較例２の結果を表３、図１、及び図２に示す。返送四回目において得られた処理水のホウ素濃度は６．５２ｍｇ／Ｌであり、ＳＶ３０は２５％であった。
【００４７】
【表３】
【００４８】
図１に示されるように、実施例１では、ＳＶ３０の値が比較例よりも低く、汚泥（沈澱物）の沈降性が良いことが判った。実施例１の汚泥は、かさ量が少なく良好な汚泥であった。
図２に示されるように、返送四回目において、Ｐ／Ｖ値の大きい実施例１、比較例２では、処理水ホウ素濃度が低いことが判った。攪拌の強度を増すことで処理水中のホウ素濃度が下がり、ホウ素の除去率が向上することが判った。
実施例１では沈澱物の沈降性を向上させることができ、また、ホウ素の除去率を向上することができた。
【００４９】
（実施例２）
ホウ酸をイオン交換水に溶解させ、ホウ素濃度１，０００ｍｇ／Ｌに調整し、模擬排水とした。工業用硫酸バンド及び消石灰は、実施例１と同様に調整した。
前記模擬排水１，０００ｍＬを各５００ｍＬに分け、一方の模擬排水５００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水５００ｍＬに対して１，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを酸溶液とした。
もう一方の模擬排水５００ｍＬに、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水５００ｍＬに対して５，１８０ｍｇ／Ｌとなるように添加したものをアルカリ溶液とした。なお、後述する混合工程で、前記酸溶液と混合した後のｐＨが１１．５〜１２．０となるように、あらかじめアルカリ溶液にｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウムを添加した。
前記酸溶液と前記アルカリ溶液とを合流させ、２０分間、攪拌混合した。攪拌の方法としては、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した。
その後、実施例１と同様にして、処理水のホウ素濃度を測定した。
【００５０】
（比較例３）
模擬排水１，０００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水１，０００ｍＬに対して５００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水１，０００ｍＬに対して２，５９０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、ｐＨが１１．５〜１２．０になるように水酸化ナトリウム溶液を添加した点以外は、実施例２と同様に行った。
【００５１】
実施例２及び比較例３の結果を表３に示す。表３に示されるように、ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌと高濃度のホウ素含有水であっても処理可能であった。ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌと高い場合、前記酸溶液と、前記アルカリ溶液を事前に調整した後、両者を合流させ、混合することでホウ素除去性が向上した。
なお、実施例２の条件で、多段処理を行うことによりホウ素除去率は約１００％となった。
【００５２】
【表４】
表４中、「ｐＨ」は模擬排水のｐＨを示す。また、「反応ｐＨ」は、薬品添加後の攪拌時のｐＨを示す。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、汚泥の返送回数に伴うＳＶ３０の推移を示したグラフである。
【図２】図２は、汚泥の返送回数に伴う処理水ホウ素濃度の推移を示したグラフである。
【図３】図３は、本発明のホウ素含有水の処理方法のフローを示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ素含有水の処理方法に関し、特に、アルミニウム化合物、硫酸含有物質及びカルシウム化合物を添加し、アルカリ性に調整して固液分離するホウ素含有水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホウ素（Ｂ）は、例えば、ガラス製品、医薬品、化粧品、半導体、めっき製品の製造に使われ、その製造排水中に含まれ、また、石炭火力発電所の排煙脱硫排水やごみ焼却場洗煙排水、ニッケルめっき工場排水などにも含まれている。ホウ素は、ヒトが大量に摂取した場合、中枢及び末梢神経系統や消化器官への障害、腎臓障害、精巣の委縮などが起こることが知られている。そのため、ホウ素（Ｂ）は、排水基準値が１０ｐｐｍと定められ、ホウ素排水の処理が重要視されている。
【０００３】
排水中のホウ素を除去する方法として、例えば、イオン交換樹脂やキレート樹脂にホウ素を吸着させて除去する方法や、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を使用して不溶性の析出物を生成させて、ホウ素を除去する凝集沈澱法（例えば、特許文献１）などが一般的である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３８１７１号公報
【０００５】
しかし、イオン交換樹脂やキレート樹脂に吸着させてホウ素を除去する方法は、大量の樹脂を必要とし、再生処理を行う必要があり、再生処理のコストが高くなるため、高濃度のホウ素排水処理には不向きであった。また、再生処理によって生成されたホウ素濃縮液の処理が必要となるなどの問題点があった。
【０００６】
また、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を使用してホウ素を除去する方法は、硫酸バンド、消石灰を使用する場合以外では、ホウ素の吸着能力が不十分であり、硫酸バンド、消石灰を使用した場合においても、排水中のホウ素化合物を排水基準値以下まで除去するためには多量の薬剤添加が必要であること、沈降分離が困難となることなどの問題点があった。また、凝集沈澱法は、入手しやすい薬剤を用いるので、安定して操業が可能であるものの、より多量のホウ素含有排水を処理するためには、設備の増強が強いられるため、建設費など投資金額が増大していた。
【０００７】
また、高濃度のホウ素を処理する方法には、ホウ素以外の物質を吸着し、濃縮して回収する方法があるが、濃縮の際に多量のエネルギーを必要とし、初期投資、ランニングコストの点で問題があった。
【０００８】
このような現状から、ホウ素処理、特に高濃度ホウ素含有水の処理において、ホウ素含有沈澱物のかさ量を抑制し、より効率的にホウ素を除去することができる処理方法の開発が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ホウ素含有沈澱物のかさ量を抑制し、より効率的にホウ素を除去することができるホウ素含有水の処理方法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】
【００１０】
前記課題を解決する手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ ホウ素含有水に、アルミニウム化合物及び硫酸含有物質を添加し、酸溶液を調整する酸溶液調整工程と、ホウ素含有水に、カルシウム化合物を添加し、アルカリ溶液を調整するアルカリ溶液調整工程と、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合して、ホウ素含有沈澱物を生成させる混合工程と、前記生成されたホウ素含有沈澱物を除去する除去工程とを含むことを特徴とするホウ素含有水の処理方法である。
＜２＞ 混合工程において、モータを用いて攪拌し、前記モータの負荷電力Ｐ（ｋＷ）と被攪拌液の容積Ｖ（ｍ３）とが、Ｐ／Ｖ≧０．１７５ｋＷ／ｍ３の関係を満たす前記＜１＞に記載のホウ素含有水の処理方法である。
＜３＞ 被攪拌液を貯留する容器が、内側に邪魔板を備える前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法である。
＜４＞ ホウ素含有水のホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌ以上である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法である。
＜５＞ アルカリ溶液調整工程において、ｐＨ調整剤をさらに添加する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法である。
＜６＞ 酸溶液調整工程とアルカリ溶液調整工程のいずれか一つ以上の工程において、ｐＨ調整剤を添加する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法によれば、前記従来における諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、ホウ素含有沈澱物のかさ量を抑制し、より効率的にホウ素を除去することができるホウ素含有水の処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（ホウ素含有水の処理方法）
本発明のホウ素含有水の処理方法は、酸溶液調整工程と、アルカリ溶液調整工程と、混合工程と、除去工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
【００１３】
−酸溶液調整工程−
前記酸溶液調整工程は、ホウ素含有水に、アルミニウム化合物及び硫酸含有物質を添加し、酸溶液を調整する工程である。具体的には、ホウ素含有水にアルミニウム化合物及び硫酸含有物質を溶解させ、ｐＨ１〜５の硫酸酸性溶液を調整する工程である。前記酸溶液調整工程では、ｐＨ調整剤をさらに添加してもよい。また、前記酸溶液調整工程では、攪拌を行ってもよい。
【００１４】
前記酸溶液調整工程に用いるホウ素含有水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス製品、医薬品、化粧品、半導体、めっき製品の製造工場排水、石炭火力発電所の排煙脱硫排水、ごみ焼却場洗煙排水、ニッケルめっき工場排水、その他の工場や研究施設の排水、一般家庭からの排水などが挙げられる。
なお、前記酸溶液調整工程で用いるホウ素含有水は、後述するアルカリ溶液調整工程で用いるホウ素含有水と異なるものでもよいが、同一のほうが、アルミニウム化合物等の添加量のバランスがとりやすい点で、好ましい。
【００１５】
前記アルミニウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミン酸ナトリウムなどが挙げられる。
【００１６】
一回の処理における、前記アルミニウム化合物の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルミニウム濃度として５０ｍｇ／Ｌ〜２，０００ｍｇ／Ｌが好ましい。ホウ素含有水のホウ素濃度、他のイオン濃度にもよるが、アルミニウム濃度として２，０００ｍｇ／Ｌを超えると、後述する混合工程で生成するホウ素含有沈澱物の沈降分離が困難となることがある。
また、アルミニウム化合物と後述するアルカリ溶液調整工程において添加されるカルシウム化合物の添加比率は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルミニウム１質量部に対してカルシウムが２〜１０質量部が好ましく、アルミニウム１質量部に対してカルシウムが３〜６質量部がより好ましい。
【００１７】
前記硫酸含有物質としては、溶解して硫酸イオンを生じる物質であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、硫酸バンド、硫酸、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸バリウムなどが挙げられる。
【００１８】
一回の処理における、前記硫酸含有物質の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、硫酸濃度としてアルミニウムに対して１モル以上が好ましい。
【００１９】
前記アルミニウム化合物及び前記硫酸含有物質としては、硫酸バンドが、ホウ素含有水の処理に必要な、アルミニウム及び硫酸を有している点で、好ましい。
【００２０】
前記酸溶液調整工程において添加されるｐＨ調整剤としては、前記酸溶液のｐＨを１〜５の範囲に調整することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、硝酸、硫酸、塩酸などが挙げられる。
【００２１】
−アルカリ溶液調整工程−
前記アルカリ溶液調整工程は、ホウ素含有水に、カルシウム化合物を添加し、アルカリ溶液を調整する工程である。具体的には、ホウ素含有水にカルシウムを溶解させ、ｐＨ８〜１４のアルカリ溶液を調整する工程である。前記アルカリ溶液調整工程では、ｐＨ調整剤をさらに添加してもよい。また、前記アルカリ溶液調整工程では、攪拌を行ってもよい。
【００２２】
前記アルカリ溶液調整工程に用いるホウ素含有水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス製品、医薬品、化粧品、半導体、めっき製品の製造工場排水、石炭火力発電所の排煙脱硫排水、ごみ焼却場洗煙排水、ニッケルめっき工場排水、その他の工場や研究施設の排水、一般家庭からの排水などが挙げられる。
なお、前記アルカリ溶液調整工程で用いるホウ素含有水は、前記酸溶液調整工程で用いるホウ素含有水と異なるものでもよいが、同一のほうが、カルシウム化合物の添加量のバランスがとりやすい点で、好ましい。
【００２３】
前記カルシウム化合物としては、アルミニウムや硫酸イオンと反応して不溶性析出物を生成する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化カルシウム（消石灰）、酸化カルシウム（生石灰）、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。中でも、消石灰が、アルミニウムや硫酸イオンと反応して不溶性析出物を生成しやすい点で、好ましい。
【００２４】
一回の処理における、前記カルシウム化合物の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、カルシウム濃度として２５０ｍｇ／Ｌ〜２０，０００ｍｇ／Ｌが好ましい。ホウ素含有水のホウ素濃度、他のイオン濃度にもよるが、カルシウム濃度として２０，０００ｍｇ／Ｌを超えると、後述する混合工程で生成するホウ素含有沈澱物の沈降分離が困難となることがある。また、アルミニウム化合物とカルシウム化合物の添加比率は、前述したとおりである。
【００２５】
前記アルカリ溶液調整工程において添加されるｐＨ調整剤としては、前記アルカリ溶液のｐＨを８〜１４の範囲に調整することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、硝酸、硫酸、塩酸などが挙げられる。
【００２６】
−混合工程−
前記混合工程は、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合して、ホウ素含有沈澱物を生成させる工程である。具体的には、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合することにより生成した沈澱物に、ホウ素含有水中のホウ素を取り込ませ、ホウ素含有沈澱物を生成させる工程である。
前記混合工程では、攪拌を行ってもよい。また、前記混合工程では、ｐＨ調整剤を添加してもよい。
【００２７】
前記混合の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一つの容器に、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを投入する方法などが挙げられる。
【００２８】
前記混合工程において、モータを用いて攪拌し、前記モータの負荷電力Ｐ（ｋＷ）と被攪拌液の容積Ｖ（ｍ３）とが、Ｐ／Ｖ≧０．１７５ｋＷ／ｍ３の関係を満たすことが好ましい。前記混合工程において、攪拌を行うことで、前記調整された酸溶液と前記調整されたアルカリ溶液が短時間で混合される。そのため、沈澱物の発生量（体積）を抑えつつ、ホウ素を除去することができる。即ち、より小体積の沈澱物に、より多くのホウ素を取り込むことができる。
【００２９】
前記モータとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば電動モータなどが挙げられる。
前記Ｐ／Ｖ値は、０．１７５ｋＷ／ｍ３以上である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．１７５ｋＷ／ｍ３以上８ｋＷ／ｍ３以下が好ましい。ここで、Ｐ／Ｖ値とは、攪拌時のモータ負荷（消費）電力Ｐ（ｋＷ）を被攪拌液の容積Ｖ（ｍ３）で除算したものである。
【００３０】
また、前記攪拌は、より効率的にホウ素含有水を処理することができる点で、乱流による攪拌が好ましい。前記乱流による攪拌に用いる翼は、攪拌動力を上げることでせん断性や攪拌効率を向上できれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、攪拌の効率を上げる方法としては、例えば、ラインミキサ−を用いる、もしくは併用するなどが挙げられる。
【００３１】
前記攪拌の時間としては、特に制限はなく、ホウ素含有沈澱物の生成状況により決定することができ、例えば、ホウ素含有沈澱物が生成し、容器の底部から抜き出せる程度、ろ過機に供せる程度などにより決定することができる。
【００３２】
被攪拌液を貯留する容器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、攪拌の効率を上げるために、容器の内側に邪魔板を有することが好ましい。
前記邪魔板の設置方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、邪魔板を容器の高さ方向の側壁に沿い内側に設置する方法、邪魔板が複数の板から連接するように設置する方法、邪魔板を断続的に設置する方法、邪魔板を攪拌機の回転軸を中心に対象となるように設置する方法などである。
前記邪魔板の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、板状が好ましい。
前記邪魔板の枚数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２枚以上が好ましい。なお、前記邪魔板の枚数が偶数であると、攪拌効率が良い点で、好ましい。
なお、前記邪魔板は、拡散板、バッフル板とも言われるものである。
【００３３】
前記ホウ素含有沈澱物を生成するためのｐＨとしては、８以上であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ｐＨ１０〜１２が好ましい。ｐＨ１０〜１２の範囲外では、ホウ素を含有した不溶性析出物の沈降性やホウ素の除去性が悪化する可能性がある。
【００３４】
前記混合工程において添加されるｐＨ調整剤としては、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合した溶液のｐＨを８以上の範囲に調整することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、硝酸、硫酸、塩酸などが挙げられる。
【００３５】
−除去工程−
前記除去工程は、前記生成されたホウ素含有沈澱物を除去する工程である。
【００３６】
前記除去の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、被攪拌液を貯留する容器の底部から、ホウ素含有沈澱物を抜き出す方法、ホウ素含有沈澱物を含む被攪拌液をろ過機に供する方法などが挙げられる。
【００３７】
−その他の工程−
前記その他の工程としては、本発明の効果を害しない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３８】
−多段処理−
前記多段処理は、上述したホウ素含有水の処理を複数段行うことである。また、特定の工程を複数段行うものであってもよい。
【００３９】
前記多段処理の段数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ホウ素濃度１，０００ｍｇ／Ｌの排水では、３〜４段とするなどが挙げられる。
【００４０】
連続的にホウ素含有水を処理する場合、前記混合工程を複数の容器で行う、多段処理にて行うこともできる。このような場合、後段の容器内にある沈澱物を前段の容器に戻し、沈澱物の成長、熟成を促してもよい。
前記混合工程を多段処理で行う場合、最初の容器を１段目とし、２、３、４、ｎ段容器とする。１段目においては、前記酸溶液と前記アルカリ溶液とを別々の容器から投入し、混合する。２段目以降においては、後段容器の沈澱物を前段容器に返送（投入）する。例えば、３段目容器の沈澱物を２段目容器に返送（投入）するなどである。この際、さらに沈澱物の成長、熟成を促して、ホウ素を除去するために、前記酸溶液調整工程や前記アルカリ溶液調整工程で添加した化合物等をさらに添加してもよい。なお、添加する化合物等の種類としては、アルミニウム化合物、硫酸含有物質、カルシウム化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、２段目の容器に添加する化合物を１段目の容器含まれる添加物と異なるものとすることもできる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
ホウ酸をイオン交換水に溶解させ、ホウ素濃度１００ｍｇ／Ｌに調整し、模擬排水とした。アルミニウム化合物及び硫酸含有物質として、工業用硫酸バンドを用いた。カルシウム化合物として、消石灰にイオン交換水を加えて２０重量％とし、スラリー状の消石灰を調整した。
前記模擬排水１，０００ｍＬを各５００ｍＬに分け、一方の模擬排水５００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水５００ｍＬに対して１，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを酸溶液とした。
もう一方の模擬排水５００ｍＬに、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水５００ｍＬに対して４，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものをアルカリ溶液とした。なお、後述する混合工程で、前記酸溶液と混合した後のｐＨが１１．５〜１２．０となるように、あらかじめアルカリ溶液にｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウムを添加した。
前記酸溶液と前記アルカリ溶液とを合流させ、２０分間、攪拌混合した。攪拌の方法としては、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した。
その後、高分子凝集剤Ａ−９５（ＭＴアクアポリマー株式会社製、弱アニオン系ポリマー）を１ｍｇ／Ｌとなるように添加し、緩やかに攪拌して、不溶性析出物を凝集沈澱させた。３０分沈降させた時の模擬排水全体の容積（ｍＬ）に対する不溶性析出物の沈澱物（沈降した汚泥）容積（ｍＬ）の割合（以下、ＳＶ３０という。）を計測した。
このとき得られた上澄水を０．４５μｍメンブレンフィルターでろ過し、ＩＣＰ発光分析装置（日本ジャーレル・アッシュ株式会社製、ＩＣＡＰ−５７５II）によりホウ素濃度を測定した。その後、模擬排水全体（沈降した汚泥を含む）の２０％を返送汚泥として、次の試験（返送一回目）に用いた。
返送一回目の試験として、前記模擬排水８００ｍＬを各４００ｍＬに分け、一方の模擬排水４００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水４００ｍＬに対して１，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを酸溶液とした。
もう一方の模擬排水４００ｍＬに、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水４００ｍＬに対して４，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものをアルカリ溶液とした。なお、後述する混合工程で、前記酸溶液と混合した後のｐＨが１１．５〜１２．０となるように、あらかじめアルカリ溶液にｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウムを添加した。
前記酸溶液、前記アルカリ溶液、及び返送汚泥２００ｍＬを合流させ、２０分間、攪拌混合した。攪拌の方法としては、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した。
その後は、上述したのと同様にして、ＳＶ３０と処理水ホウ素濃度を測定し、返送汚泥を得た。
返送一回目から得られた返送汚泥を用いて、返送二回目の試験を返送一回目と同様に行った。これを繰り返し、四回の試験を行った。
なお、前記汚泥は、模擬排水の容積に対して２０％（２００ｍＬ）を返送分とし、残りは使用しないこととした。
実施例１の結果を表１、図１、及び図２に示す。返送四回目において得られた処理水のホウ素濃度は１５．３ｍｇ／Ｌであり、ＳＶ３０は１８％であった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
（比較例１）
汚泥の返送なしの場合では、模擬排水１，０００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水１，０００ｍＬに対して５００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水１，０００ｍＬに対して２，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、ｐＨが１１．５〜１２．０になるように水酸化ナトリウム溶液を添加した点、Ｐ／Ｖ値が１．３７ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した点以外は、実施例１と同様に行った。
また、汚泥の返送ありの場合では、模擬排水８００ｍＬに、返送された汚泥を２００ｍＬ加え、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水８００ｍＬに対して５００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水８００ｍＬに対して２，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、ｐＨが１１．５〜１２．０になるように水酸化ナトリウム溶液を添加した点、Ｐ／Ｖ値が１．３７ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した点以外は、実施例１と同様に行った。
比較例１の結果を表２、図１、及び図２に示す。返送四回目において得られた処理水のホウ素濃度は２６．６ｍｇ／Ｌであり、ＳＶ３０は２２．５％であった。
【００４５】
【表２】
【００４６】
（比較例２）
汚泥の返送なしの場合では、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した点以外は、比較例１と同様に行った。
また、汚泥の返送ありの場合では、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した点以外は、比較例１と同様に行った。
比較例２の結果を表３、図１、及び図２に示す。返送四回目において得られた処理水のホウ素濃度は６．５２ｍｇ／Ｌであり、ＳＶ３０は２５％であった。
【００４７】
【表３】
【００４８】
図１に示されるように、実施例１では、ＳＶ３０の値が比較例よりも低く、汚泥（沈澱物）の沈降性が良いことが判った。実施例１の汚泥は、かさ量が少なく良好な汚泥であった。
図２に示されるように、返送四回目において、Ｐ／Ｖ値の大きい実施例１、比較例２では、処理水ホウ素濃度が低いことが判った。攪拌の強度を増すことで処理水中のホウ素濃度が下がり、ホウ素の除去率が向上することが判った。
実施例１では沈澱物の沈降性を向上させることができ、また、ホウ素の除去率を向上することができた。
【００４９】
（実施例２）
ホウ酸をイオン交換水に溶解させ、ホウ素濃度１，０００ｍｇ／Ｌに調整し、模擬排水とした。工業用硫酸バンド及び消石灰は、実施例１と同様に調整した。
前記模擬排水１，０００ｍＬを各５００ｍＬに分け、一方の模擬排水５００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水５００ｍＬに対して１，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加したものを酸溶液とした。
もう一方の模擬排水５００ｍＬに、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水５００ｍＬに対して５，１８０ｍｇ／Ｌとなるように添加したものをアルカリ溶液とした。なお、後述する混合工程で、前記酸溶液と混合した後のｐＨが１１．５〜１２．０となるように、あらかじめアルカリ溶液にｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウムを添加した。
前記酸溶液と前記アルカリ溶液とを合流させ、２０分間、攪拌混合した。攪拌の方法としては、Ｐ／Ｖ値が７．３６ｋＷ／ｍ３となるようにタービン翼を用いて攪拌した。
その後、実施例１と同様にして、処理水のホウ素濃度を測定した。
【００５０】
（比較例３）
模擬排水１，０００ｍＬに、硫酸バンドをアルミニウム濃度が模擬排水１，０００ｍＬに対して５００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、消石灰をカルシウム濃度が模擬排水１，０００ｍＬに対して２，５９０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、ｐＨが１１．５〜１２．０になるように水酸化ナトリウム溶液を添加した点以外は、実施例２と同様に行った。
【００５１】
実施例２及び比較例３の結果を表３に示す。表３に示されるように、ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌと高濃度のホウ素含有水であっても処理可能であった。ホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌと高い場合、前記酸溶液と、前記アルカリ溶液を事前に調整した後、両者を合流させ、混合することでホウ素除去性が向上した。
なお、実施例２の条件で、多段処理を行うことによりホウ素除去率は約１００％となった。
【００５２】
【表４】
表４中、「ｐＨ」は模擬排水のｐＨを示す。また、「反応ｐＨ」は、薬品添加後の攪拌時のｐＨを示す。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、汚泥の返送回数に伴うＳＶ３０の推移を示したグラフである。
【図２】図２は、汚泥の返送回数に伴う処理水ホウ素濃度の推移を示したグラフである。
【図３】図３は、本発明のホウ素含有水の処理方法のフローを示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ素含有水に、アルミニウム化合物及び硫酸含有物質を添加し、酸溶液を調整する酸溶液調整工程と、ホウ素含有水に、カルシウム化合物を添加し、アルカリ溶液を調整するアルカリ溶液調整工程と、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合して、ホウ素含有沈澱物を生成させる混合工程と、前記生成されたホウ素含有沈澱物を除去する除去工程とを含むことを特徴とするホウ素含有水の処理方法。
【請求項２】
混合工程において、モータを用いて攪拌し、前記モータの負荷電力Ｐ（ｋＷ）と被攪拌液の容積Ｖ（ｍ３）とが、Ｐ／Ｖ≧０．１７５ｋＷ／ｍ３の関係を満たす請求項１に記載のホウ素含有水の処理方法。
【請求項３】
被攪拌液を貯留する容器が、内側に邪魔板を備える請求項１から２のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。
【請求項４】
ホウ素含有水のホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌ以上である請求項１から３のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。
【請求項５】
アルカリ溶液調整工程において、ｐＨ調整剤をさらに添加する請求項１から４のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。
【請求項６】
酸溶液調整工程とアルカリ溶液調整工程のいずれか一つ以上の工程において、ｐＨ調整剤を添加する請求項１から５のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。
【請求項１】
ホウ素含有水に、アルミニウム化合物及び硫酸含有物質を添加し、酸溶液を調整する酸溶液調整工程と、ホウ素含有水に、カルシウム化合物を添加し、アルカリ溶液を調整するアルカリ溶液調整工程と、前記調整された酸溶液と、前記調整されたアルカリ溶液とを混合して、ホウ素含有沈澱物を生成させる混合工程と、前記生成されたホウ素含有沈澱物を除去する除去工程とを含むことを特徴とするホウ素含有水の処理方法。
【請求項２】
混合工程において、モータを用いて攪拌し、前記モータの負荷電力Ｐ（ｋＷ）と被攪拌液の容積Ｖ（ｍ３）とが、Ｐ／Ｖ≧０．１７５ｋＷ／ｍ３の関係を満たす請求項１に記載のホウ素含有水の処理方法。
【請求項３】
被攪拌液を貯留する容器が、内側に邪魔板を備える請求項１から２のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。
【請求項４】
ホウ素含有水のホウ素濃度が１，０００ｍｇ／Ｌ以上である請求項１から３のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。
【請求項５】
アルカリ溶液調整工程において、ｐＨ調整剤をさらに添加する請求項１から４のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。
【請求項６】
酸溶液調整工程とアルカリ溶液調整工程のいずれか一つ以上の工程において、ｐＨ調整剤を添加する請求項１から５のいずれかに記載のホウ素含有水の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２３３６４０（Ｐ２００９−２３３６４０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８６７９６（Ｐ２００８−８６７９６）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（５０６３４７５１７）ＤＯＷＡエコシステム株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（５０６３４７５１７）ＤＯＷＡエコシステム株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
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