JPS591396B2 - ホウ素とｃｏｄを含む水の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はホウ素とＣＯＤを含む水の処理方法、特にホ
ウ素とＣＯＤを含む排煙脱硫排水の処理方法に関するも
のである。

排煙脱硫排水、例えば石灰石こう法における排煙脱硫排
水にはホウ素およびＣＯＤが含まれている。

このような排水に含まれているホウ素は通常ＢＯトまた
はホウフッ化物の形であり、またＣＯＤはジチオン酸、
ポリチオン酸、ＮＳ化合物などの溶解性ＣＯＤである。

従来、このような排水のホウ素の除去方法としては、ア
ニオン交換樹脂により交換吸着する方法と、アルミニウ
ム化合物により不溶性沈殿物とする方法があり、これら
の単独または組合せにより処理することができるが、ア
ニオン交換樹脂による場合、多量の再生剤を必要とする
欠点があった。

またＣＯＤの除去方法としては、ＳＳ系や金属系のＣＯ
Ｄは空気酸化、中和、凝集処理などによっである程度の
ＣＯＤを除去することができる、が、ジチオン酸、ポリ
チオン酸、ＮＳ化合物などの溶解性ＣＯＤは上記処理方
法では除去できないので、さらにアニオン交換樹脂で吸
着処理を行っている。

ところでこのような排水をアニオン交換樹脂で処理して
、ホウ素およびＣＯＤを同時に除去しようとすると、両
者のイオン交換反応における好適なｐＨが違うため処理
効率が悪く、再生剤も多量に必要とするという欠点があ
った。

この発明は以上のような点を改善するためのもので、Ｏ
Ｈ形およびＳＯ４形の弱塩基性アニオン交換樹脂を使用
することにより、効率よくイオン交換を行うと吉もに、
再生剤量を少なくすることのできるホウ素とＣＯＤを含
む水の処理方法を提案することを目的としている。

この発明はホウ素とＣＯＤを含む水をＯＨ形弱塩基性ア
ニオン交換樹脂層に通液したのち、ＳＯ４形弱塩基性ア
ニオン交換樹脂層に通液するイオン交換工程と、樹脂の
再生に際して、ＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に硫
酸を、そしてＳＯ４形弱塩基性アニオン交換樹脂に水酸
化ナトＩＪウムをそれぞれ通液して再生し、ＯＨ形弱塩
基性アニオン交換樹脂層から排出される再生廃液をＳ０
４形弱塩基性アニオン交換樹脂層に、他方Ｓ０４形弱塩
基性アニオン交換樹脂層から排出される再生廃液をＯＨ
形弱塩基性アニオン交換樹脂層にそれぞれ通液する再生
工程とを含むことを特徴とするホウ素とＣＯＤを含む水
の処理方法である。

この発明において処理対象となるホウ素とＣＯＤを含む
水としては、ＢＯＲ−またはホウフッ化物のようにイオ
ン交換可能な形でホウ素を含み、またジチオン酸、ポリ
チオン酸またはＮＳ化合物などの溶解性ＣＯＤのように
、イオン交換可能な形でＣＯＤを含む水であり、前述の
石灰石こう法排煙脱硫排水などがこれに含まれる。

排煙脱硫排水のように、フッ素や重金属を多量に含む場
合は、消石灰添加等の前処理によってこれらを除去して
おくのが望ましく、またホウ素の含有量が多い場合には
、硫酸バンドおよび消石灰添加等の前処理を行って、ホ
ウ素含有量を低くしておくのが望ましい。

さらに原水がカルシウム塩等の硬度成分を含む場合、特
に前処理において消石灰を添加した場合には、樹脂のス
ケール対策として軟化を行って、硬度成分を除去してお
くのが望ましい。

軟化の方法としては、原水に炭酸塩、重炭酸塩、または
炭酸ガスを添加し、生成するＣａＣＯ３等の不用 沈殿
物を分離する方法がある。

イオン交換工程は、必要により上記の前処理を行った原
水を、ＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に通液してホ
ウ素を交換吸着し、次いでＳＯ４形弱塩基性アニオン交
換樹脂に通液してＣＯＤを交換吸着する。

ＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に供給する水のｐＨ
は９以上とするのが望ましく、ＳＯ４形弱塩基性アニオ
ン交換樹脂層に供給する水のｐＨは７以下とするのが望
ましい。

弱塩基性アニリン交換樹脂によりホウ素を交換吸着する
場合、ＳＯ４形でも交換吸着可能であるが、ＯＨ形の方
が交換吸着効率が良く、しかもｐＨによる影響も少ない
。

ＳＯ４形の場合、ｐＨ１１以下では吸着力が弱＜、ｐＨ
１２にしてもＯＨ形より吸着量は少ない。

またＯＨ形の場合、ＳＯ４形よりもｐＨの影響を受は難
いが、ｐＨ９以上の方が交換吸着効率がよい。

このような点については後述の実験例により明らかであ
る。

一方、弱塩基性アニオン交換樹脂によるＣＯＤの交換吸
着特性は、ＯＨ形よりもＳ０４形の方が交換吸着効率が
良く、原水ｐＨは７以下が良い。

原水の通水順位は、前述のように、原水をｐＨ９以上と
してＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に通水したのち
、ｐＨ４〜７としてＳＯ４形アニオン交換樹脂層に通水
すると、前処理の関係から好都合である。

すなわち前処理として、フッ素、重金属、多量のホウ素
などを除去するために前述の前処理を行ったり、あるい
は軟化処理を行うと、高アルカリ性の前処理水が生成す
るから、高アルカリ下で処理を行うホウ素の交換吸着工
程を行うと、高アルカリのままで処理を行うことができ
有利である。

イオン交換工程に供給する原水のホウ素、ＣＯＤ濃度に
ついては特に限定はないが、高濃度のホウ素を含有する
場合は、前述のように前処理である程度除去しておくの
が望ましい。

イオン交換に適した原水のホウ素濃度は２００ｍ１ｉ／
を程度以下である。

またイオン交換工程における通水速度は、ＯＨ形、Ｓ０
４形ともＳＶＩ〜１０ｈ−’程度である。

イオン交換工程においてホウ素およびＣＯＤを交換吸着
したＯＨ形およびＳ０４形弱塩基性アニオン交換樹脂は
、それぞれ引続いて再生を行う。

ホウ素を交換吸着したＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂
は直接水酸化す） ＩＪウムで再生を行うと樹脂をＯＨ
形に整えることができるが、再生効率（ホウ素の溶離効
率）は悪く、硫酸再生の方が再生効率は良い。

一方ＣＯＤを交換吸着したＳ０４形弱塩基性アニオン交
換樹脂は硫酸よりも水酸化ナトリウムの方が再生効率は
よい。

そこで再生工程では、ＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂
層に硫酸を、そしてＳ０４形弱塩基性アニオン交換樹脂
層に水酸化ナトリウムをそれぞれ通液して再生し、さら
に樹脂層をＯＨ形およびＳ０４形に戻すために、ＯＨ形
弱塩基性アニオン交換樹脂層から排出される再生廃液を
Ｓ０４形弱塩基性アニオン交換樹脂層に通液し、他方Ｓ
Ｏ４形弱塩基性アニオン交換樹脂層から排出される再生
廃液をＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に通液する。

このような再生方法を行うことにより、再生効率を高く
するとともに、再生廃液中の余剰の硫酸および水酸化す
ｌ−ＩＪウムを有効に利用して樹脂の形の転換を行うこ
とができる。

この場合、溶離したホウ素およびＣＯＤが再び樹脂に交
換吸着されることはない。

再生に使用する硫酸は２０〜１００ｙ７を程度のものを
１〜８ｔ／ｌ−Ｒ程度、水酸化ナトリウムは２０〜１０
０ ’？／を程度のものを０．３〜１．５ｔ／ｌ−Ｒ程
度使用し、ＳＶｏ、５〜４ｈ’程度で通液したのち、常
法に従って押出、水洗等を行う。

以上により再生工程を終ったＯＨ形およびＳｑ形弱塩基
性アニオン交換樹脂は再びイオン交換工程に供し、原水
を通水してホウ素およびＣＯＤの除去を行う。

本発明では、ホウ素およびＣＯＤを含む水をＯＨ形弱塩
基性アニオン交換樹脂層に通液したのち、Ｓ０４形弱塩
基性アニオン交換樹脂層に通液するので、ホウ素および
ＣＯＤを効率的に除去することができるとともに、前処
理を行う場合、前処理水の高アルカリ性をそのまま維持
して効率的な交換吸着を行うことができ、さらに再生剤
を有効利用して効率的な再生を行うことができる。

すなわちＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に硫酸を通
液し、Ｓ０４形弱塩基性アニオン交換樹脂層に水酸化す
ｌ−ＩＪウムを通液したのち、再生廃液を他方の樹脂層
に通液することにより、再生効率を良くするとともに、
再生剤を有効に利用することができる。

次に実験例および実施例により、本発明の効果を具体的
に説明する。

実験例 排煙脱硫排水に炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを加
えて脱カルシウム処理した上澄水の濾過水（ｐＨ１１，
８、Ｂ １０６”？／ｌ 、 Ｃａ ３．Ｑ７７ｖ／、
／、）を、硫酸でＳＯ４形、あるいは水酸化すｌ−ＩＪ
ウムでＯＨ形とした弱塩基性アニオン交換樹脂に５ｖ３
ｈ−’で通水した結果を表１に示す。

なお、通水原水のｐＨは硫酸で調整した。

表１の結果より、ホウ素の除去にはＯＨ形弱塩基性アニ
オン交換樹脂がよく、しかもｐＨ９以上で通液するのが
望ましいことがわかる。

実施例 排煙脱硫排水に炭酸ナトリウムと水酸化すＩ−ＩＪウム
を加えて脱カルシウム処理した結果、ｐＨ１１，８、ホ
ウ素含有量１０６■／７．ＣＯＤ５０ｍｔｉ／ｌの上澄
水が得られた。

この水をＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に通水した
のち、硫酸を加えてｐＨを４．５に調整し、Ｓ０４形弱
塩基性アニオン交換樹脂層に通水した。

通水速度はいずれも３ｈ−１とした。

こ０４果、最終処理水としてホウ素０．７ＴＩｇ／ｌ、
Ｃ０Ｄ６．０■／ｌの処理水が得られた（通水量４０１
／ｌ−Ｒのとき）。

この運転をさらに続け、通水量が５８１／ｌ−Ｒのとき
、ＣＯＤが１０７ＩＩＩｉ／ｌとなったので運転を中断
し、再生した。

再生！屯 ＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂に硫酸５０
グ／を水溶液をＳ Ｖ ２ ｈ−’で３ｔ／ｌ−Ｒ通液
したのち、引続き純水を同一条件で１ｔ７ｔ−Ｒ通水し
た。

再生廃液（以下この廃液を再生廃液Ａという）の性状は
次の通りであった。

ｐＨ０，５ホウ素： １３００１１１７／ｌ 硫酸：
２２７００ｍ’ｉ／１％ＣＯＤ ： １７ｍ？／ｌこの
結果、硫酸により、樹脂に吸着されていたホウ素はほぼ
１ｏｏ％溶理 れたことがわかる。

また、ｐＨ９以上ではＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂
はホウ素を選択的に吸着し、ＣＯＤはほとんど吸着しな
いこともわかる。

他方、Ｓ０４形弱塩基性アニオン交換樹脂には水酸化ナ
トリウム水溶液８０ ｔ／ｌをＳ Ｖ２ ｈ−’で１．
２ｔ／ｌ−Ｒで通液し、続いて同一条件で純水１ｔ／ｌ
−Ｒで水洗した。

この結果、次の性状の再生廃液（以下再生廃液Ｂという
）が得られた。

ｐＨ１２，７ホウ素：２３■／ｌ 水酸化ナトリウム：
１８０００■／ｌ ＣＯＤ：１０８０■／１゜これか
ら、Ｓ０４形弱塩基性アニオン交換樹脂に吸着されたＣ
ＯＤはほぼ１００％溶離されることがわかる。

両樹脂を上記のように処理したのち、再生廃液ＡをＳ０
４形弱塩基性アニオン交換樹脂層に、一方再生廃訓をＯ
Ｈ形弱塩基性アニオン交換樹脂層にそれぞれ通液し、い
ずれも純水１ｔ／ｌ−Ｒで水洗し、それぞれの樹脂層を
Ｓ０４形およびＯＨ形に転換した。

その結果、再生廃液Ａは次の性状を示した。

ｐＨ１，２ホウ素： １０１０７７ｖ／ｌ ＣＯＤ ニ
ア７１１ｆｌ／ｌまた、再生廃液Ｂは次の性状を示した
。

ｐＨ３，７ホウ素：１６７／ｌｇ／１ＣＯＤニア２０ｍ
１！７／ｌこの結果、希釈率を考慮すると、ホウ素、Ｃ
ＯＤが再吸着されることなく、イオン交換されることが
わかる。

このように再生を終了したのち、再度通水を再開した。

その結果、４０ｔ／ｌ−Ｈの通水量の時点で最終処理水
中のホウ素含有量は０．９■／ｌ、ＣＯＤは６．１■／
ｌであった。

これは最初の状態と比べるとほとんど性能的に同一であ
り、上記再生がほぼ完全に行われたことがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ホウ酸とＣＯＤを含む水をＯＨ形弱塩基性アニオン
   交換樹脂層に通液したのち、ＳＯ４形弱塩基性アニオン
   交換樹脂層に通液するイオン交換工程と、樹脂の再生に
   際して、ＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に硫酸を、
   そしてＳＯ４形弱塩基性アニオン交換樹脂層に水酸化ナ
   トリウムをそれぞれ通液して再生し、ＯＨ形弱塩基性ア
   ニオン交換樹脂から排出される再生廃液をＳＯ４形弱塩
   基性アニオン交換樹脂層に、他方ＳＯ４形弱塩基性アニ
   オン交換樹脂層から排出される再生廃液をＯＨ形弱塩基
   性アニオン交換樹脂層にそれぞれ通液する再生工程とを
   含むことを特徴とするホウ素とＣＯＤを含む水の処理方
   法。 ２ ホウ素とＣＯＤを含む水は排煙脱硫排水である特許
   請求の範囲第１項記載のホウ素とＣＯＤを含む水の処理
   方法。 ３０Ｈ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に供給する水のｐ
   Ｈは９以上であり、ＳＯ４形弱塩基性アニオン交換樹脂
   層に供給する水のｐＨは７以下である特許請求の範囲第
   １項または第２項記載のホウ素とＣＯＤを含む水の処理
   方法。 ４０Ｈ形弱塩基性アニオン交換樹脂層に供給する水は予
   め軟化した水である特許請求の範囲第１項ないし第３項
   のいずれかに記載のホウ素とＣＯＤを含む水の処理方法
   。