JP5214756B2 - ホウ素含有水の処理方法、及びホウ素含有水の処理装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ホウ素含有水の処理方法に関する。

ホウ酸やホウ砂は、ガラス、ボロン系合金鉄、化学工業、釉薬、表面処理剤用途で使用されており、これらの事業場からはホウ素含有廃液が排出される。また、原料としてホウ素化合物を使用していない事業場においても、例えば発電所から発生する排煙脱硫廃液、ゴミ焼却場の洗煙廃液や埋め立て処分場浸出廃液などの中には、ホウ素化合物が含まれていることが多い。

ホウ素化合物は動物や植物にとって必須微量元素であるが、過剰摂取は植物の成長阻害や動物の生殖阻害毒性や神経・消化器系の障害が懸念されている。海水や地下水に多く含まれるホウ素は、過剰摂取により生育阻害を引き起こすなど生体への有害性が明らかにされており、水質汚濁防止法排出基準が１０ｍｇ／Ｌ、飲料水としての水質基準が国内において１．０ｍｇ／Ｌ以下、ＷＨＯガイドラインにおいて０．５ｍｇ／Ｌ以下と、極めて厳しい規制が敷かれている。

しかしながら、水中からのホウ素除去は技術的に困難であり、高濃度ホウ素を含有している火力発電所廃液、低濃度ホウ素を含有している地下水や海水淡水化など、種々多様なホウ素含有廃液からのホウ素除去は依然として大きな技術的課題の一つである。

一般にホウ素含有水中からホウ素を除去する方法としては、消石灰と硫酸アルミニウムとにより不溶性沈殿物として除去する凝集沈殿法、ホウ素吸着樹脂を用いてホウ素を吸着除去する吸着樹脂法、逆浸透膜法、蒸発濃縮法、溶媒抽出法などが知られている。

しかしながら、消石灰のようなカルシウム化合物及び硫酸アルミニウムのようなアルミニウム化合物を添加し、ホウ素を不溶性沈殿物として除去する方法は、高濃度ホウ素含有水を対象とした場合、ホウ素を十分に除去するためには大量の薬剤を用いる必要があり、薬剤の使用量、汚泥発生量ともに増大する。したがって、薬剤コストが増大するとともに、汚泥処理が困難になる。

ホウ素吸着樹脂法は、高濃度のホウ素を含有する廃液を処理するには、ホウ素吸着樹脂のホウ素吸着量が小さいので多量のホウ素吸着樹脂が必要となる。また、吸着樹脂を再生する頻度が高くなり、樹脂そのもののコストだけではなく再生処理に必要な再生用薬剤コストがかかるという問題がある。

これらの問題を解決するために、アルミニウム化合物及びカルシウム化合物を用いた凝集沈殿法とホウ素吸着樹脂を用いた吸着樹脂法とを組み合わせることで、ホウ素含有水を処理する方法が提案されている（特許文献１、２）。しかしながら、この方法でも、多量の薬剤を添加する必要があり、発生汚泥量も多くなり、汚泥処理が困難である。

したがって、ホウ素含有廃液からホウ素を効率的に除去することができ、なおかつ、ホウ素処理時の発生汚泥量を低減することができるホウ素処理方法の開発が望まれているのが現状である。

特開昭５７−８１８８１号公報 特開昭５７−１８０４９３号公報

本発明は、薬剤の使用量及び汚泥の発生量を減少することを可能とする、効率的なホウ素含有水の処理方法を提供することを目的とする。

実施形態のホウ素含有水の処理方法は、ホウ素含有水を濃縮してホウ素濃縮液を得る第１の工程を含む。また、前記ホウ素濃縮液を層状無機水酸化物と接触させ、前記ホウ素濃縮液中のホウ素を前記層状無機水酸化物に吸着させて除去する第２の工程を含む。

実施形態におけるホウ素含有水の処理装置の概略構成を示す図である。 図１に示すホウ素含有水の処理装置の変形例を示す概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（ホウ素含有水の処理方法）

＜第１の工程＞
本実施形態のホウ素含有水の処理方法は、最初に、ホウ素含有水を濃縮してホウ素濃縮液を得る。水中のホウ素は、高濃度になるほど、Ｂ_３Ｏ_３（ＯＨ）_４ ⁻、Ｂ_５Ｏ_６（ＯＨ）_４ ⁻、Ｂ_３Ｏ_３(ＯＨ)_５ ^２−などのポリマーイオンの形態で存在する。したがって、ホウ素濃縮液中では、ホウ素が上述したポリマーイオンの形態で多量に存在するようになるので、特に以下に説明する層状無機水酸化物と接触させた場合に、その吸着除去原理に基づいて、ホウ素の除去を容易かつ効率的に行うことができるようになる。

具体的には、ホウ素濃縮液中のホウ素の濃度が３００ｍｇ/Ｌ以上となるように濃縮することが好ましい。これによって、ホウ素濃縮液中の、上述したポリマーイオンの割合が増大するので、以下に説明する層状無機水酸化物によるホウ素の除去を簡易かつ効率的に行うことができるようになる。

なお、特に限定されるものではないが、ホウ素濃縮液中のホウ素の濃度の上限は５０００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。この値を超えてホウ素を濃縮させても、最早上述したポリマーイオンの濃度を増大させることができず、また濃縮操作に伴うエネルギー消費が増大するので、省エネルギーの観点からも好ましくない。

なお、濃縮方法は特に制限されないが、例えば、蒸発濃縮法、電気透析法、膜分離法が挙げられる。特に、蒸発濃縮法は、ポリマーイオンが存在する水であっても、スケールトラブルを発生する可能性が小さいために、ホウ素含有水を濃縮するのに適している。

一方、本実施形態のホウ素含有水の処理方法においては、火力発電所等からの廃液のように、ホウ素含有水が数十ｍｇ/Ｌ以上のフッ化物イオン濃度を含む場合、ホウ素含有水を濃縮する工程の前処理工程として、前凝集分離工程を設けることが好ましい。ホウ素含有水中にフッ化物イオンが含まれていると、このホウ素含有水を濃縮することによってフッ化物イオン濃度が高くなるので、濃縮装置などがフッ素化イオンにより腐食されるおそれがある。

前凝集分離工程においては、フッ化物イオンを含むホウ素含有水にカルシウムイオンを添加し、必要に応じてｐＨ調整剤を添加する。生成した不溶性沈殿物を固液分離することにより、フッ化物イオンを除去することができる。カルシウムイオン源としては、塩化カルシウム、消石灰、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。ｐＨ調整剤としては、消石灰、水酸化ナトリウム、塩酸、硫酸などを使用することができる。また、ｐＨ調整剤は、ホウ素含有水のｐＨが５以上となるように添加することが好ましい。

＜第２の工程＞
本実施形態のホウ素含有水の処理方法は、上述のようにしてホウ素濃縮液を得た後、このホウ素濃縮液を層状無機水酸化物と接触させ、ホウ素濃縮液中のホウ素を層状無機水酸化物に吸着させて除去する。

本実施形態における層状無機水水酸化物は、水中において、一般式［Ｍ_a ^２＋ _{（1−Ｘ）}Ｍ_b ^３＋ _（X］（ＯＨ）_２][Ａ^ｎ− _{（Ｘ／ｎ）}・ｍＨ_２Ｏ] （ｎ：１〜２、１．６＜ｍ＜２．３）で表され、ブルーサイト層［Ｍ_a ^２＋ _{（1−Ｘ）}Ｍ_b ^３＋ _（X］（ＯＨ）_２] と中間層[Ａ^ｎ− _{（Ｘ／ｎ）}・ｍＨ_２Ｏ] (Ａは陰イオンであり、Ｘ及びＹは原子比を表わす。また、ｎは陰イオンの価数である)とによる層状構造で構成されている無機化合物であればよい。なお、Ｍ_ａは：Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅからなる群より選ばれる少なくとも一種の２価の元素、Ｍ_b：Ａｌ、Ｆｅ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｍｎからなる群より選ばれる少なくとも一種の３価の元素である。

さらに、本実施形態における層状無機水酸化物において、２価の元素Ｍ_aと３価の元素Ｍ_bとの割合(原子比)Ｘは、０．２≦Ｘ≦０．３３なる関係を満足することが好ましい。０．２≦Ｘ≦０．３３の範囲において構造が安定化し、これによってホウ素吸着量が増大する。特に、２価の元素Ｍ_aは少なくともＭｇを含み、３価の元素Ｍ_bは少なくともＡｌを含むことが好ましい。この場合、上記層状無機水酸化物は、一般式［｛Ｍｇ_１−Ｙ（他２価の元素）_Ｙ｝_１−Ｘ｛Ａｌ_１−Ｚ（他の３価の元素）_Ｚ｝_Ｘ］Ｏ_{１＋Ｘ／２}（０．２５≦Ｘ≦０．３３、０＜Ｙ≦０．５、０≦ｚ≦０．５）で表される。

また、本実施形態におけるホウ素吸着剤は、一般式（Ｍ_{a（１−Ｘ）}Ｍ_b（Ｘ））Ｏ_{（１＋Ｘ／２）} （Ｍ_a：２価の元素、Ｍ_b：３価の元素）であり、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４型スピネル構造を呈する複合酸化物でもよい。この複合酸化物は、水の存在下において、一般式［Ｍ_a ^２＋ _{（1−Ｘ）}Ｍ_b ^３＋ _（X］（ＯＨ）_２][Ａ^ｎ− _{（Ｘ／ｎ）}・ｍＨ_２Ｏ] （ｎ：１〜２、１．６＜ｍ＜２．３）(Ａは陰イオンであり、Ｘ及びＹは原子比を表わす。)で表される層状無機水酸化物となる。この複合酸化物を水に浸漬させると、前述した層状無機水酸化物となり、ホウ素の吸着を行うことができるようになる。

上記複合酸化物において、２価の元素Ｍ_zはＣａ，Ｍｇ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、３価の元素Ｍ_bはＡｌ，Ｆｅ，Ｌａ及びＣｅからなる群より選ばれる少なくとも一種である。Ｍ_a及びＭ_bがこれ以外の元素であると、上記複合酸化物はスピネル構造を採らず、また、水中に浸漬した場合にハイドロタルサイト構造の層状無機水酸化物とならない。結果として、ホウ素吸着能を奏することができない。

なお、２価の元素Ｍ_aは少なくともＭｇを含み、３価の元素Ｍ_bは少なくともＡｌを含むことが好ましい。これによって、上記作用効果が増長され、より高いホウ素吸着能を得ることができるようになる。すなわち、複合酸化物におけるスピネル構造の割合が増し、結果として水中に浸漬した場合に得られる層状無機水酸化物において安定した層状構造を得ることができ、これによって、高いホウ素吸着能を得ることができる。

さらに、本実施形態における層状無機水酸化物において、２価の元素Ｍ_aと３価の元素Ｍ_bとの割合Ｘは、０．２５≦Ｘ≦０．３３なる関係を満足することが好ましい。０．２５≦Ｘ≦０．３３の範囲において構造が安定化し、ホウ素吸着量が増大する。

また、上記複合酸化物においても、２価の元素Ｍ_aが少なくともＭｇを含み、３価の元素Ｍ_bが少なくともＡｌを含むことが好ましい。この場合、上記複合酸化物は、一般式［｛Ｍｇ_１−Ｙ（Ｃａ、Ｚｎ）_Ｙ｝_１−Ｘ｛Ａｌ_１−Ｚ（Ｆｅ、Ｌａ、Ｃｅ）_Ｚ｝_Ｘ］Ｏ_{１＋Ｘ／２}（０．２５≦Ｘ≦０．３３、０＜Ｙ≦０．５、０≦ｚ≦０．５）で表される。

なお、上記複合酸化物は以下のようにして製造することができる。すなわち、最初に、例えばＭ_aＣｌ_２及びＭ_bＣｌ_３を原料とし、これらの原料を、Ｍ_a及びＭ_bが上記一般式におけるＸの範囲を満足するように秤量して水溶液を調整する。次いで、この水溶液をアルカリ水溶液に滴下することによって沈殿物を得、固液分離を行うことによって沈殿物を取り出す。取り出した沈殿物は、上述したような一般式［Ｍ_a ^２＋ _{（1−Ｘ）}Ｍ_b ^３＋ _（X］（ＯＨ）_２][Ａ^ｎ− _{（Ｘ／ｎ）}・ｍＨ_２Ｏ] （ｎ：１〜２、１．６＜ｍ＜２．３、０．２５≦Ｘ≦０．３３）（Ｍ_a：少なくとも一種の２価の元素、Ｍ_b：少なくとも一種の３価の元素）で表されるような、ハイドロタルサイト構造の層状無機水酸化物となっている。

次いで、層状無機水酸化物を２００℃以上５００℃未満の温度で熱処理する。すると、上述のような一般式で表される層状無機水酸化物において、層構造が崩壊し、上述した一般式（Ｍ_{a（１−Ｘ）}Ｍ_b（Ｘ））Ｏ_{（１＋Ｘ／２）}（Ｍ_a：Ｃａ，Ｍｇ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくとも一種の２価の元素、Ｍ_b：Ａｌ，Ｆｅ，Ｌａ及びＣｅからなる群より選ばれる少なくとも一種の３価の元素；０．２５≦Ｘ≦０．３３）であり、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４型スピネル構造を呈する複合酸化物を得ることができる。

なお、ホウ素濃縮液のｐＨは６以上とすることが好ましい。この場合、以下に示すような反応式に基づいて、ホウ素濃縮液中のホウ酸のイオン化が進行するため、以下に示す層状無機水酸化物によるホウ素の吸着作用が向上する。
Ｈ_３ＢＯ_３ ＋ Ｈ_２Ｏ→Ｂ（ＯＨ）_４ ⁻＋ Ｈ^＋

また、ホウ素濃縮液のｐＨを６以上から１２以下の範囲に保つことにより、装置の腐食やスケールトラブルを防止することができる。なお、より好ましいｐＨ範囲はｐＨ８以上ｐＨ１２以下である。この範囲において、特に層状無機水酸化物を用いたホウ素の除去効率が高くなる。これは、上記反応式に基づく、ホウ酸のイオン化の進行に加えて、層状無機水酸化物の構成成分の水中遊離量が小さく、安定して存在することにより、ホウ素除去能が高くなるものと考えられる。

ホウ素濃縮液のｐＨが６未満の場合は適宜ｐＨ調整剤を添加して、ホウ素濃縮液のｐＨが６以上となるようにする。具体的には、水酸化ナトリウムや消石灰を用いることができる。一方、ホウ素濃縮液のｐＨが１２を超えるような強アルカリの場合は、塩酸や硫酸などを用いて、上記ｐＨの範囲に収めることができる。なお、ホウ素濃縮液のｐＨ値が、本来的に上記ｐＨの範囲内にある場合は、上記ｐＨ調整剤を添加する必要はない。

なお、ホウ素濃縮液のｐＨ調整は、ホウ素濃縮液を生成した後、このホウ素濃縮液に対して直接行うこともできるし、ホウ素濃縮液を得る前のホウ素含有水に対して予め行うこともできる。

次に、本実施形態の層状無機水酸化物を用いた場合の、ホウ素吸着について説明する。水中において、一般式［Ｍ_a ^２＋ _{（1−Ｘ）}Ｍ_b ^３＋ _（X］（ＯＨ）_２][Ａ^ｎ− _{（Ｘ／ｎ）}・ｍＨ_２Ｏ] （ｎ：１〜２、１．６＜ｍ＜２．３）で表される層状構造の無機化合物において、ブルーサイト層［Ｍ_a ^２＋ _{（1−Ｘ）}Ｍ_b ^３＋ _（X）（ＯＨ）_２] は２価の金属イオンＭ_a ^２＋の一部を３価の金属イオンＭ_b ^３＋で置換することで正の電荷を帯びるため、中間層[Ａ^ｎ− _{（Ｘ／ｎ）}・ｍＨ_２Ｏ] (Ａは陰イオン)が負の電荷を持つことで全体として電気的中性が保たれる。負電荷を持つ中間層では陰イオンの交換が可能であるため、層状無機水酸化物はイオン交換体としての機能を持つ。

上述のように、第１の工程におけるホウ素濃縮液中で、ホウ素は、Ｂ_３Ｏ_３（ＯＨ）_４ ⁻、Ｂ_５Ｏ_６（ＯＨ）_４ ⁻、Ｂ_３Ｏ_３(ＯＨ)_５ ^２−などのポリマーイオンの形態で存在し、さらに上述したｐＨ調整においては、Ｂ（ＯＨ）_４ ⁻のイオンの形態で存在する。したがって、このような陰イオンが、上記層状無機水酸化物の中間層との間でイオン交換を行うので、結果として、ホウ素含有水中のホウ素が上記層状無機水酸化物に吸着されるようになる。

このように本実施形態では、イオン交換体として機能する層状無機水酸化物を用い、ホウ素含有水中のホウ素を、層状無機水酸化物のイオン交換を通じて吸着及び除去するので、ホウ素除去能が極めて高い。したがって、例えば、消石灰と硫酸アルミニウムとを用い不溶性沈殿物としてホウ素除去する従来の凝集沈殿法と比較し、特に多量のホウ素を除去する場合においても、これら薬剤を多量に使用する必要がなく、発生する汚泥量も少なくなる。

なお、本実施形態における汚泥は、上述したイオンを吸着除去した後の層状無機水酸化物が相当するが、上述のように、層状無機水酸化物はホウ素除去能が極めて高いので、上述した従来の技術に比して、発生する汚泥の量は極めて少なくなる。

上述した層状無機水酸化物によるホウ素の吸着除去は、上述した層状無機水酸化物をホウ素濃縮液に接触させることによって実施する。層状無機水酸化物をホウ素濃縮液と接触させる具体的な方法としては、例えば、層状無機水酸化物の粉末、またはバインダーを用いた造粒粉をホウ素濃縮液中に投入し、沈降させる方法が挙げられる。この方法は、比較的大量の排水を処理する場合に有効な方法である。この方法によると、水質浄化設備が比較的大型になることが懸念点であるが、大量の排水を一度に処理できるという利点がある。

また、上記層状無機水酸化物を膜に担持させ、この膜をホウ素濃縮液中に浸漬させることによっても、ホウ素イオン、すなわちホウ素の回収を行うことができるようになる。さらには、層状無機水酸化物の粉末あるいは造粒粉等をカラムに充填し、このカラム中にホウ素濃縮液を導入することで接触させ、ホウ酸イオン、すなわちホウ素の回収を行うこともできる。これらの方法は、処理装置が比較的小規模となるが、排水処理量も限定されるので、少量の排水を処理するのに好適である。

＜第３の工程＞
本実施形態においては、層状無機水酸化物によってホウ素除去したホウ素濃縮液の残留液を、ホウ素吸着樹脂と接触させ、残留液中のホウ素を吸着して除去することができる。

この場合、上述した層状無機水酸化物によって吸着除去できなかったホウ素濃縮液中のＢ_３Ｏ_３（ＯＨ）_４ ⁻、Ｂ_５Ｏ_６（ＯＨ）_４ ⁻、Ｂ_３Ｏ_３(ＯＨ)_５ ^２−などのポリマーイオン、及びＢ（ＯＨ）_４ ⁻のイオン等を上記ホウ素吸着樹脂によって吸着除去することができるので、ホウ素濃縮液、すなわちホウ素含有水からのホウ素の除去をより完全に行うことができるようになる。

ホウ素吸着樹脂は、水中のホウ素を選択的に吸着する能力を有する樹脂である。使用するホウ素吸着樹脂に特に制限はなく、市販のホウ素吸着樹脂を使用することができる。例えば、Ｎ−グルカミン型樹脂の使用が適している。

本実施形態においては、第１の工程においてホウ素含有水を濃縮するので、ホウ素含有樹脂を接触させる水量を大幅に低減することができる。その結果、使用するホウ素吸着樹脂量を削減し、樹脂の再生頻度を減少することができる。また、ホウ素の吸着量が飽和したホウ素吸着樹脂は、再生して繰返し使用することができる。ホウ素吸着樹脂の再生方法には特に制限はなく、例えば、硫酸を用いてホウ素を樹脂から溶離させたのち、水酸化ナトリウムを用いてもとのＮ−グルカミン型樹脂に再生することができる。

なお、第３の工程を経た処理液は、第１の工程又は第２の工程に帰還させて循環処理することができる。

第３の工程は、本実施形態における必須の工程ではないので、必要に応じて省略することができる。

（ホウ素含有水の処理装置）
図１は、本実施形態におけるホウ素含有水の処理装置の概略構成を示す図である。図１に示すホウ素含有水の処理装置は、上流側から下流側に向けて順次、蒸発濃縮塔１１、第１の吸着除去槽１５及び第２の吸着除去槽１６が、それぞれ配管２２及び２３を介して配列されている。なお、第１の吸着除去槽１５内には、上述した層状無機水酸化物の粉末、またはバインダーを用いた造粒粉が充填されている。また、第１の吸着除去槽１６内には、Ｎ−グルカミン型樹脂等のホウ素吸着樹脂が充填されている。さらに、蒸発濃縮塔１１の上方には、配管２１を介して凝縮器１２が設けられている。

蒸発濃縮塔１１は、以下に説明するように、ホウ素含有水を濃縮してホウ素濃縮液を得るための濃縮手段であり、第１の吸着除去槽１５は、以下に説明するように、ホウ素濃縮液中のホウ素を層状無機水酸化物に接触させて除去するための吸着除去手段である。また、第２の吸着除去槽１６は、以下に説明するように、ホウ素濃縮液の残留液中のホウ素をホウ素吸着樹脂に接触させて除去するための追加の吸着除去手段である。なお、上述した説明から明らかなように、第２の吸着除去槽１６は必須の構成要素ではない。

次に、図１に示すホウ素含有水の処理装置１０を用いたホウ素含有水の処理方法について簡単に説明する。

最初に、ホウ素含有水Ｓ１を蒸発濃縮塔１１内に導入し、蒸発濃縮法によってホウ素含有水Ｓ１を濃縮し、ホウ素濃縮液Ｓ２を得る。このホウ素濃縮液Ｓ２は、配管２２を通って第１の吸着除去槽１５に移送し、第１の吸着除去槽１５内に充填された層状無機水酸化物によって、ホウ素濃縮液Ｓ２中のホウ素を上述したようにイオン交換によって吸着除去する。ホウ素を吸着した後の層状無機水酸化物は、第１の吸着除去槽１５の下方から汚泥Ｑとして外部に放出する。なお、第１の吸着除去槽１５では、必要に応じてｐＨ調整剤Ｐを添加し、例えばそのｐＨ値を６以上とすることができる。

一方、蒸発濃縮塔１１内で発生した蒸気は、配管２１を通って凝縮器１２に移送して、凝縮水Ｌとして外部に放出し、必要に応じて再利用することができる。

次いで、第１の吸着除去槽１５において、ホウ素が吸着除去された後のホウ素濃縮液Ｓ２の残留液Ｓ２’は、配管２３を通って第１の吸着除去槽１６に移送し、残留液Ｓ２’中のホウ素をホウ素吸着樹脂によって吸着除去する。残留液Ｓ２’からホウ素吸着樹脂によってホウ素が吸着除去された後において、残留液Ｓ２’は処理水Ｓ３として第２の吸着除去槽１６の下方から外部に放出される。なお、この処理水Ｓ３は、必要に応じて、蒸発濃縮塔１１あるいは第１の吸着除去槽１５に戻し、再度上述したような操作を繰り返し行うこともできる。

図２は、図１に示すホウ素含有水の処理装置の変形例を示す図である。図２に示すホウ素含有水の処理装置３０は、蒸発濃縮塔１１の前段において、ｐＨ調整槽１８が配管２４を介して設けられている点で、図１に示すホウ素含有水の処理装置１０と相違する。すなわち、図２に示すホウ素含有水の処理装置３０では、最初に、ホウ素含有水Ｓ１をｐＨ調整槽１８に導入し、必要に応じてｐＨ調整剤Ｐを添加し、例えばそのｐＨ値を６以上とする。すなわち、図２に示す処理装置においては、ホウ素濃縮液Ｓ２のｐＨ調整を、ｐＨ調整槽１８を設けることにより、ホウ素含有水の段階で予め行うものである。

上述したように、ホウ素濃縮液Ｓ２のｐＨ調整は、ホウ素濃縮液Ｓ２に対して直接行うこともできるし、ホウ素含有水Ｓ１において予め行うことができるので、図２に示す処理装置３０においては、ホウ素濃縮液Ｓ２のｐＨ調整をホウ素含有水Ｓ１において予め行う装置構成を示したものである。

ｐＨ調整された後のホウ素含有水Ｓ１は、配管２４を通って蒸発濃縮塔１１に導入し、その後は図１に関連した処理方法に従って、ホウ素含有水の処理を行う。

（実施例１）
ホウ素２５０ｍｇ/Ｌを含有する排水を４倍に蒸発濃縮して、ホウ素１０００ｍｇ/Ｌを含有する濃縮水を得た。この濃縮水に、Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物を５０ｇ／Ｌになるように添加し、次いで、水酸化ナトリウムを用いてｐＨを９に調整し、１５分間撹拌した。その後、上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１０８ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８９．２％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．９ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例２）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物の量を２５ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１８８ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８１．２％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は３６．２ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例３）
水酸化ナトリウムを用いて濃縮水のｐＨを６とした以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１８５ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８１．５％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．８ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例４）
水酸化ナトリウムを用いて濃縮水のｐＨを１２とした以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１３６ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８６．４％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．９ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例５）
ホウ素２５０ｍｇ/Ｌを含有する排水を１．２倍に蒸発濃縮して、ホウ素３００ｍｇ/Ｌを含有する濃縮水を得た以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は５９．１ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８０．３％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．８ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例６）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物の量を２５ｇ／Ｌとした以外は、実施例５と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は７４．１ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の７５．７％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は３６．１ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例７）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物に代えて、Mg₂Fe（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物を用いた以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１４３ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８５．７％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．８ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例８）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物に代えて、Mg₂Ce（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物を用いた以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１７５ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８２．５％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．８ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例９）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物に代えて、Ca₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物を用いた以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１８１ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８１．９％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６６．１ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例１０）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物に代えて、Ca₂Fe（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物を用いた以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１８６ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８１．４％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６６．０ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例１１）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物に代えて、Mg_３Al（OH）_８Cl・2H_２O で示される層状無機水酸化物を用いた以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１１２ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８７．８％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．９ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例１２）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物に代えて、Mg_４Al（OH）₁₀Cl・2.5H_２O で示される層状無機水酸化物を用いた以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１３９ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８７．７％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．９ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例１３）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物に代えて、Mg_４Al（OH）₈(NO₃)・1.5H_２O で示される層状無機水酸化物を用いた以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１２３ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８７．７％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．９ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（実施例１４）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物に代えて、Mg_４Al₂（OH）₁₂(SO₄)・3H_２O で示される層状無機水酸化物を用いた以外は、実施例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１５１ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の８４．９％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．９ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（比較例１）
ホウ素２５０ｍｇ／Ｌを含有する排水を濃縮することなく、Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物を５０ｇ／Ｌになるように添加し、次いで、水酸化ナトリウムを用いてｐＨを９に調整し、１５分間撹拌した。その後、上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は８７．３ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の６５．１％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は６５．９ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（比較例２）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物を２５ｇ／Ｌになるように添加する以外は、比較例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は１０４．３ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の５８．３％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は３６．３ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。

（比較例３）
ホウ素２５０ｍｇ／Ｌを含有する排水を４倍に蒸発濃縮して、ホウ素１０００ｍｇ／Ｌを含有する濃縮水を得た。この濃縮水に、硫酸アルミニウム２５ｇ／Ｌ及び水酸化カルシウム２５ｇ／Ｌになるように添加し、１５分間撹拌した。その後、上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は３２２ｍｇ／Ｌであった。凝集沈殿処理によりホウ素の６７．８％が除去されていることが判明した。また、ホウ素除去後の汚泥量は１３５ｇ／Ｌであった。結果を表２に示す。

（比較例４）
ホウ素２５０ｍｇ/Ｌを含有する排水を１．２倍に蒸発濃縮して、ホウ素３００ｍｇ/Ｌを含有する濃縮水を得た以外は、比較例２と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は８９．４ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の７０．２％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は１３５ｇ／Ｌであった。結果を表２に示す。

（比較例５）
Mg₂Al（OH）₆Cl・1.5H_２Oで示される層状無機水酸化物に代えて、硫酸アルミニウム２５ｇ／Ｌ及び水酸化カルシウム２５ｇ／Ｌを用いた以外は、比較例１と同様にしてホウ素含有水からのホウ素の除去操作を実施した。上澄み液を分離したところ、上澄み液中のホウ素濃度は７９．３ｍｇ／Ｌであった。したがって、層状無機化合物によりホウ素の６８．３％が除去されていることが判明した。なお、ホウ素除去後の層状無機化合物汚泥量は１３５ｇ／Ｌであった。結果を表２に示す。

なお、上記実施例及び比較例は、図１又は図２に示すような処理装置１０又は３０を用いて行うことができる。

表１の結果より、ホウ素含有水を濃縮した後に層状無機水酸化物に接触させてホウ素除去を実施した場合は、ホウ素含有水を濃縮しないで層状無機水酸化物に接触させてホウ素除去を実施した場合よりも、ホウ素除去率が向上することが判明した。

また、実施例１，３及び４の比較より、層状無機水酸化物の量を一定とした場合においては、濃縮液のｐＨが６よりも高く、ｐＨ９又は１２の状態において、ホウ素除去率が向上していることが分かる。

さらに、表１及び表２から明らかなように、層状無機水酸化物に代えて硫酸アルミニウム及び水酸化アルミニウムを用いた場合は、ホウ素除去率が低く、汚泥発生量も増大していることが分かる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (9)

1. ホウ素含有水を濃縮してホウ素濃縮液を得る第１の工程と、
   前記ホウ素濃縮液を層状無機水酸化物と接触させ、前記ホウ素濃縮液中のホウ素を前記層状無機水酸化物に吸着させて除去する第２の工程と、
   を具えることを特徴とする、ホウ素含有水の処理方法。
2. 前記第１の工程において、前記ホウ素濃縮液は、前記ホウ素含有水から蒸発濃縮法によって得ることを特徴とする、請求項１に記載のホウ素含有水の処理方法。
3. 前記ホウ素濃縮液中のホウ素濃度が、３００ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のホウ素含有水の処理方法。
4. 前記ホウ素濃縮液のｐＨを６以上とすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載のホウ素含有水の処理方法。
5. 前記ホウ素含有水及び前記ホウ素濃縮液の少なくとも一方にｐＨ調整剤を添加することを特徴とする、請求項４に記載のホウ素含有水の処理方法。
6. 前記層状無機水酸化物によってホウ素除去した前記ホウ素濃縮液の残留液を、ホウ素吸着樹脂と接触させ、前記残留液中のホウ素を吸着して除去する第３の工程を具えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のホウ素含有水の処理方法。
7. ホウ素含有水を濃縮してホウ素濃縮液を得るための濃縮手段と、
   前記ホウ素濃縮液を層状無機水酸化物と接触させ、前記ホウ素濃縮液中のホウ素を前記層状無機水酸化物に吸着させて除去するための吸着除去手段と、
   を具えることを特徴とする、ホウ素含有水の処理装置。
8. 前記ホウ素含有水及び前記ホウ素濃縮液の少なくとも一方にｐＨ調整剤を添加するためのｐＨ調整手段を具えることを特徴とする、請求項７に記載のホウ素含有水の処理装置。
9. 前記吸着除去手段によってホウ素除去した前記ホウ素濃縮液の残留液を、ホウ素吸着樹脂と接触させ、前記残留液中のホウ素を吸着して除去するための追加の吸着除去手段を備えることを特徴とする、請求項７又は８のいずれか一に記載のホウ素含有水の処理装置。

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