JPH11235595A

JPH11235595A - ホウ素含有排水の処理方法

Info

Publication number: JPH11235595A
Application number: JP4160798A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Mukai; 克之向井; Yoichiro Sugihara; 陽一郎杉原
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JP4014276B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ホウ素含有排水からホウ素を効率良く除去す
ることのできるホウ素含有排水の処理方法を提供する。【解決手段】ホウ素含有排水を濃縮した後、濃縮液に
水に溶解して希土類元素イオン又はＩＶｂ族元素イオン
を放出する化合物を添加して不溶性沈殿物を生成させ、
次いで、生成した不溶性沈殿物を固液分離することを特
徴とするホウ素含有排水の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホウ素含有排水の
処理方法に関するものであり、さらに詳しくは、効率的
に排水中からホウ素を除去することのできるホウ素含有
排水の処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ホウ酸、ホウ酸ソーダに代表されるホウ
素化合物は、ガラス工業をはじめとして、ニッケルメッ
キ添加剤、防腐剤、染料、顔料、化粧品、石鹸、写真な
どの分野において広く用いられており、これらの製造工
程から生ずる排水中には、ホウ素化合物が含まれてく
る。この他、原子力発電所から発生する放射性廃液、排
煙脱硫排水、ゴミ焼却場における洗煙排水等にもホウ素
化合物が含まれている。ホウ素は、植物にとって必須の
元素とされながらも、過剰の付与は、その成長を阻害す
ることが知られており、国内でも１〜２ｍｇ／ｌ以下と
いう極めて厳しい排水中許容濃度を条例により制定して
いるところもある。このようなホウ素含有排水を処理す
る方法としては、硫酸アルミニウムや消石灰等により、
不溶性沈殿物として除去する方法（第１の方法）、アニ
オン交換樹脂やホウ素選択吸着イオン交換樹脂により吸
着させる方法（第２の方法）、逆浸透膜により処理する
方法（第３の方法）等が知られている。

【０００３】しかし、これらの方法のうち、第１の方法
においては、ホウ素の除去効率が低いため、強いて処理
液中のホウ素濃度を低く抑えるためには、硫酸アルミニ
ウム等の凝集剤の添加量を増加させる必要があり、大量
のスラッジが発生するという問題があった。また、第２
の方法においては、樹脂を再生して使用する場合、その
再生廃液の処理が困難であるという問題があった。さら
に、第３の方法においては、一般に使用されている逆浸
透膜では、ホウ素化合物に対する除去率が５０〜６０％
と低いので、排水規制値以下に処理するには多段の装置
を必要とし、イニシャルコストが過大になる等の問題点
があった。

【０００４】また、凝集沈殿法と陰イオン交換樹脂又は
ホウ素選択吸着イオン交換樹脂によるホウ素除去を組み
合わせた方法が提案されている（特開昭５７−１８０４
９３号公報、特開昭５８−１９３７８６号公報を参照の
こと）が、この方法においても、初段の凝集沈殿法での
除去効率が低いため、後段の吸着樹脂への負荷が高くな
り、廃液の処理量が十分ではないという問題点があり、
また、樹脂からの再生廃液を処理する際に凝集沈殿法を
用いた場合にも、凝集沈殿法の除去効率が低いため、高
濃度の処理水を樹脂塔へ戻す必要性があり、設備が大き
くなる等の問題が残っており、何れの方法においても凝
集沈殿法でのホウ素の除去効率を高める必要性があっ
た。さらに、低濃度のホウ素排水を希土類元素の含水酸
化物を用いることによって処理する方法も提案されてい
る（特公平３−２２２３８号公報を参照のこと）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法でも
処理効率が悪く、ホウ素を低濃度まで処理するには大量
添加又は長時間の反応（撹拌）が必要であるという問題
があった。本発明は、ホウ素含有排水からホウ素を効率
良く除去することができ、さらに、スラッジの発生量を
減少させることのできるホウ素含有排水の処理方法を提
供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、ホウ素含有排
水を濃縮した後に、水に溶解して希土類元素イオン及び
／又はＩＶｂ族元素イオンを放出する化合物を添加する
ことによりホウ素含有排水から効率良くホウ素を除去す
ることができることを見いだし、本発明に到達した。す
なわち、第１の発明は、ホウ素含有排水を濃縮した後、
濃縮液に水に溶解して希土類元素イオン又はＩＶｂ族元
素イオンを放出する化合物を添加して不溶性沈殿物を生
成させ、次いで、生成した不溶性沈殿物を固液分離する
ことを特徴とするホウ素含有排水の処理方法を要旨とす
るものである。また、第２の発明は、陰イオン交換樹脂
を用いてホウ素含有排水を濃縮する上記のホウ素含有排
水の処理方法を要旨とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においてホウ素含有排水を濃縮する方法として
は、陰イオン交換樹脂やホウ素選択吸着樹脂を用いて濃
縮する方法、加熱や減圧による水分留去、逆浸透膜を用
いて濃縮する方法、電気的性質を用いる方法等が挙げら
れる。本発明においては、処理するホウ素含有排水にＳ
Ｓや重金属等が含まれている場合には、濃縮する前に凝
集沈殿等によってＳＳや重金属等を除去しておいてもよ
い。

【０００８】陰イオン交換樹脂を用いてホウ素含有排水
を濃縮するには、例えば、以下のようにすればよい。ま
ず、陰イオン交換樹脂にホウ素含有排水を接触させて、
樹脂にホウ素を吸着させる。使用する陰イオン交換樹脂
としては、例えば、通常の状態で固体の水不溶性の有機
ポリマーから形成されたマトリックス樹脂を母体とし、
イオン交換を司るに十分なカチオン性イオン交換基を有
するものが挙げられ、具体的には、フェノール系、スチ
レン系、あるいはアクリル系のポリマーから形成された
樹脂母体中に４級アンモニウム基を交換基として持つ強
塩基性陰イオン交換樹脂や１〜３級アミノ基を交換基と
して有する弱塩基性陰イオン交換樹脂、Ｎ−メチルグル
カミン、複合アミノ基等のイオン交換基を有するホウ素
選択吸着イオン交換樹脂等が挙げられる。これらの中で
ホウ素選択吸着イオン交換樹脂は、排水中にホウ素以外
の塩素イオンや硫酸イオン等の陰イオンが含まれていて
も、ホウ素を選択的に吸着することができるので、排水
の処理量が通常の陰イオン交換樹脂に比べて多いことか
ら特に好ましい。

【０００９】接触方法としては、カラム法、バッチ法の
いずれの方法でもよいが、カラム法で行った方が、ホウ
素に対する樹脂量が少量でよく、さらにホウ素を低濃度
まで処理することができるため好ましい。また、接触条
件としては、使用する樹脂の種類や排水中のホウ素濃度
によって左右されるため、適宜決定することが好まし
い。また、接触させるホウ素含有排水の量も使用する樹
脂の種類や排水中のホウ素濃度によって左右されるた
め、適宜決定することが好ましく、例えば、陰イオン交
換樹脂として、Ｎ−メチルグルカミンを官能基として有
するホウ素選択吸着樹脂を用いて１０ｍｇ／ｌ程度のホ
ウ素含有排水を処理する場合には、３００〜５００ｌ／
ｌ樹脂の排水を処理することができる。

【００１０】次に、陰イオン交換樹脂に吸着させたホウ
素を、鉱酸等を用いて脱離し、その脱離液（濃縮液）を
回収する。脱離の際に用いる鉱酸としては、特に限定さ
れるものではなく、例えば、陰イオン交換樹脂として、
Ｎ−メチルグルカミンを官能基として有するホウ素選択
吸着樹脂を用いた場合には、２Ｎの塩酸を０．５ｌ／ｌ
樹脂程度用いた後、イオン交換水を２〜５ｌ／ｌ樹脂程
度用いて洗浄することによってホウ素を脱離させること
ができる。

【００１１】脱離液のホウ素濃度は、脱離初期は低く、
その後経時的に上昇し、後期は低下する。本発明におい
ては、脱離液（濃縮液）のホウ素濃度が高い程、後の凝
集沈殿におけるホウ素の除去効果が高くなるため、脱離
液（濃縮液）のホウ素濃度が高いことが好ましく、具体
的には１００ｍｇ／ｌ以上であることが好ましく、特に
５００ｍｇ／ｌ以上であることが好ましい。このため、
ホウ素濃度が高い部分のみを分離回収することが好まし
く、ホウ素濃度が低い部分は、再度濃縮することが好ま
しい。

【００１２】本発明においては、次にこのようにして濃
縮した濃縮液に、水に溶解して希土類元素イオン及び／
又はＩＶｂ族元素イオンを放出する化合物を添加して不
溶性沈殿を発生させた後、不溶性沈殿を固液分離する。
本発明に使用する水に溶解して希土類元素イオン又はＩ
Ｖｂ族元素イオンを放出する化合物としては、希土類元
素及びＩＶｂ族元素であるスカンジウム、イットリウ
ム、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジム、
プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウ
ム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビ
ウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、チタ
ン、ジルコニウム、ハフニウムを含む化合物のうち、水
に溶解してこれらの元素イオンを放出するものであれ
ば、特に限定されるものではなく、例えば、塩化物、硝
酸塩、硫酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩、酢酸塩、アセ
チルアセトネート、アルコキシド等の形態で希土類元素
及びＩＶｂ族元素を含む化合物が挙げられる。これらの
元素イオンの中でも、ジルコニウム、セリウム、イット
リウム、ネオジム、ランタン、サマリウム、ガドリニウ
ム等を含む化合物がホウ素を固定除去する効果が高いの
で好ましい。本発明においては、これらの化合物は単独
で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

【００１３】これらの化合物の形状としては、液体又は
水溶液等の液状、粉末状、フレーク状、スラリー状等が
挙げられるが、使用する際の容易さから使用前に固体状
の化合物は水に溶解して、水溶液として使用することが
好ましい。これらの化合物の添加量としては、大量に添
加するほど処理精度は良くなる傾向にあるが、当然スラ
ッジの発生量も多くなるので、通常はホウ素に対して
０．０５〜１０当量添加するのが好ましく、０．１〜２
当量の範囲で添加するのが最適である。

【００１４】本発明において、これらの化合物を添加し
ても不溶性沈殿物が発生しない場合には、アルカリ剤等
を添加してｐＨを２〜１４、好ましくは５〜１２に調整
して不溶性沈殿物を生成させればよい。また、ホウ素選
択吸着イオン交換樹脂又は陰イオン交換樹脂からの脱離
液には、強酸性の鉱酸が含まれている場合があるので、
予め脱離水のｐＨを調整した後にこれらの化合物を添加
してもよい。ｐＨの調整に用いるアルカリ剤としては、
特に限定されるものではなく、水酸化カルシウム、水酸
化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸
ナトリウム、重炭酸カリウム、アンモニア等が用いられ
る。本発明においては、さらにこのような化合物以外の
凝集剤を補助的に用いることも可能である。そのような
凝集剤としては、特に限定されるものではなく、アルミ
ニウム化合物、鉄化合物、亜鉛化合物等が挙げられる。

【００１５】固液分離の方法としては、特に限定される
ものではなく、一般に行われている方法で行えばよく、
例えば、沈降分離、浮上分離、ろ過、遠心分離等が挙げ
られる。また、これらの固液分離の際には、補助的に高
分子凝集剤等を併用してもよい。このようにして得られ
た処理水は、ホウ素濃度が十分に低い場合は、そのまま
放出すればよく、また、十分に低くなっていない場合
は、そのまま又は原水のホウ素含有排水に戻して再度処
理を行えばよい。

【００１６】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例１ホウ素を５ｍｇ／ｌの濃度で含有する排水をホウ素選択
吸着イオン交換樹脂ＵＲ−３５００（ユニチカ社製）に
吸着させた後、２Ｎの塩酸を用いてホウ素を脱離するこ
とによりホウ素濃度が１，２００ｍｇ／ｌである濃縮液
１，０００ｍｌを得た。この濃縮液に水酸化ナトリウム
を加えてｐＨを７に調整した後、塩化希土水溶液（濃
度：２００ｇ／ｌ、組成（酸化物換算）：セリウム５
１．４重量％、ネオジム１７．８重量％、プラセオジム
４．８重量％を主成分として含む）８０ｍｌを添加し、
水酸化ナトリウム水溶液でｐＨを９に調整して不溶性沈
殿を発生させた。この溶液に高分子凝集剤ＵＦ−１０５
（ユニチカ社製）を３０ｍｇ添加して沈殿を凝集し、濾
紙（Ｎｏ．５Ｃ）により濾過後、濾過水のホウ素濃度を
ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分析法で測定し
たところ、３８．７ｍｇ／ｌであり、このときのホウ素
除去率は９６％であった。また、このときのスラッジ発
生量は乾燥重量で２３．３ｇであった。

【００１７】実施例２実施例１と同様にしてホウ素選択吸着イオン交換樹脂を
用いて得られた濃縮液（ホウ素濃度：１，２００ｍｇ／
ｌ）１，０００ｍｌに水酸化ナトリウムを加えてｐＨを
７に調整した後、オキシ塩化ジルコニウム水溶液（濃
度：２００ｇ／ｌ）５０ｍｌを添加し、消石灰溶液でｐ
Ｈを９に調整して不溶性沈殿を発生させた。この溶液に
高分子凝集剤ＵＦ−１０５（ユニチカ社製）を３０ｍｇ
添加して沈殿を凝集し、濾紙（Ｎｏ．５Ｃ）により濾過
後、濾過水のホウ素濃度をＩＣＰ発光分析法で測定した
ところ５６．８ｍｇ／ｌであり、ホウ素除去率は９５％
であった。また、このときのスラッジ発生量は乾燥重量
で３７．８ｇであった。

【００１８】比較例１ホウ素を５ｍｇ／ｌの濃度で含有する排水１リットルに
実施例１と同じ塩化希土水溶液を０．３３〜１０ｍｌ添
加し、水酸化ナトリウム溶液でｐＨを９に調整して不溶
性沈殿を発生させた。この溶液に高分子凝集剤ＵＦ−１
０５（ユニチカ社製）を２ｍｇ添加して沈殿を凝集し、
濾紙（Ｎｏ．５Ｃ）により濾過後、濾過水のホウ素濃度
をＩＣＰ発光分析法で測定した。その結果を表１に示
す。

【００１９】

【表１】

【００２０】ホウ素５ｍｇに対して塩化希土水溶液０．
３３ｍｌ添加するということは、ホウ素１，２００ｍｇ
に対して約８０ｍｌ添加したことに相当するが、ホウ素
含有排水を濃縮しない場合には、表１に示すようにホウ
素除去率は１８％であり、これに対してホウ素含有排水
を予め濃縮しておいた場合（実施例１）には、ホウ素除
去率は９６％であることから、ホウ素含有排水を予め濃
縮した後に、塩化希土類を作用させることで非常に効率
的にホウ素が除去できることがわかる。また、濃縮しな
かった場合、ホウ素除去率９０％以上を達成するために
必要な塩化希土水溶液の添加量５ｍｌ（ホウ素１，２０
０ｍｇに対して１，２００ｍｌ）となり、濃縮した場合
（実施例１）に比べて１５倍以上の添加量が必要とな
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、効率良くホウ素含有排
水を処理することができ、さらに水に溶解して希土類元
素イオン又はＩＶｂ族元素イオンを放出する化合物の添
加量を著しく低減することができるので、スラッジの発
生量を減少させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホウ素含有排水を濃縮した後、濃縮液に
水に溶解して希土類元素イオン又はＩＶｂ族元素イオン
を放出する化合物を添加して不溶性沈殿物を生成させ、
次いで、生成した不溶性沈殿物を固液分離することを特
徴とするホウ素含有排水の処理方法。
【請求項２】陰イオン交換樹脂を用いてホウ素含有排
水を濃縮する請求項１記載のホウ素含有排水の処理方
法。