JP2000015268A - フッ素含有排水の処理方法 - Google Patents

フッ素含有排水の処理方法

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JP2000015268A
JP2000015268A JP10187211A JP18721198A JP2000015268A JP 2000015268 A JP2000015268 A JP 2000015268A JP 10187211 A JP10187211 A JP 10187211A JP 18721198 A JP18721198 A JP 18721198A JP 2000015268 A JP2000015268 A JP 2000015268A
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Japan
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ions
fluorine
concentrated
wastewater
calcium
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JP10187211A
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Takumi Nanaumi
匠 七海
Koichi Hosoda
浩一 細田
Hidenori Takahashi
英紀 高橋
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Organo Corp
Japan Organo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フッ素イオン、硫酸イオンおよびマグネシウ
ムイオンを含む排水からフッ素イオンを効率的に除去す
る方法を提供する。 【解決手段】 フッ素イオン、硫酸イオンおよびマグネ
シウムイオンを含む排水を蒸発濃縮した後、濃縮液に水
酸化ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムを添加し
てpHを7以上に調整した後、水酸化カルシウムスラリ
ーを添加してpHを9以上に調整し、固液分離すること
により濃縮液中のフッ素イオンを除去することを特徴と
するフッ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、主として石炭火力
発電所から排出される排煙脱硫排水等のフッ素イオンを
含む排水の処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】硫黄分が含まれている重油や石炭などを
燃料として使用する火力発電所において、燃焼ガス中の
亜硫酸ガス等を取り除くために、燃焼ガス中の硫黄化合
物を除去することは公害防止のために必要不可欠であ
る。排煙脱硫の方法にはさまざまな技術が提案されてい
るが、多くの場合多量の硫酸イオン、カルシウムイオン
や排水基準項目に該当するフッ素イオン、各種重金属イ
オンを含む排煙脱硫排水が排出される。
【0003】従来、排煙脱硫排水の処理方法としては、
排水に各種の薬品を添加して沈澱させる凝集沈澱処理法
が一般的に行われている。しかしながら、凝集沈澱処理
法には凝集沈澱処理装置を設置するための広い面積が必
要であり、さらに大量の廃スラッジが発生するため運転
管理が煩雑となる欠点がある。
【0004】特に石炭火力発電所における排煙脱硫排水
中には、フッ素が含まれている。このフッ素を除去する
ための方法として図2に示すような2段凝集沈澱処理法
が知られている。2段凝集沈澱処理法は、第1段の凝集
槽でフッ素を難溶性のフッ化カルシウムとして凝集沈澱
させ、第2段の凝集槽で薬品添加により水酸化マグネシ
ウムや水酸化アルミニウムのフロックを形成させ、この
フロックにフッ素を吸着、共沈させて、フッ素、カルシ
ウム、マグネシウム、重金属を除去する方法である。排
煙脱硫排水中のフッ素イオンを除去する方法として2段
凝集沈澱処理法は優れた方法であるが、2段の凝集沈澱
設備を必要とするなど工程や設備が複雑となる上、汚泥
が大量に発生する結果、運転経費、添加薬品費、さらに
は保守費用の面で不経済であった。
【0005】一方凝集沈澱処理法に代わる排水処理方法
として蒸発濃縮法が提案されている。蒸発濃縮法とは、
蒸発濃縮器で排水を循環濃縮する方法であり、凝集沈澱
処理法と比較してシステムが簡素で設置面積も小さいと
いう利点を有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】蒸発濃縮法において
は、排煙脱硫排水などでは蒸発濃縮の過程で排水中のフ
ッ素イオンの一部が減少するが、濃縮廃液中にはフッ素
イオンが残留してしまう。例えば、20〜200mg/
L程度のフッ素イオンを含有する排煙脱硫排水を10倍
程度に濃縮した場合、濃縮液中にはフッ素イオンが数十
〜数百mg/L程度残留する。蒸発濃縮によって濃縮液
中のフッ素イオンの総量が減少する理由は、排水中のフ
ッ素イオンが排水中のカルシウムと反応し難溶性のフッ
化カルシウムを形成するためと思われる。排水中のフッ
素イオンを除去するためには、蒸発濃縮処理した後に薬
品添加による凝集沈澱処理を行う方が、ただ単に凝集沈
澱処理する場合に比べて、より少ない薬品使用量でフッ
素を除去できる。
【0007】蒸発濃縮液中の残留フッ素を除去するため
には、例えば濃縮液のpHを9以上とする方法が考えら
れる。濃縮液のpHを9以上とすることにより、濃縮液
中のマグネシウムイオンが水酸化マグネシウムとなって
沈澱し、フッ素イオンが共沈してフッ素イオンを除去す
ることができる。
【0008】ところで、この共沈効果によるフッ素除去
方法においてpHを9以上とするためのアルカリとして
水酸化カルシウムを用いることができるが、水酸化カル
シウムを用いると濃縮液中の硫酸イオンとカルシウムイ
オンの反応により硫酸カルシウムが生成し、発生汚泥量
が増加する。一方、アルカリとして水酸化ナトリウムを
用いてpHを調整するとフッ素イオン除去効果が充分で
ない。
【0009】本発明が解決しようとする課題は、フッ素
イオン、硫酸イオンおよびマグネシウムイオンを含む排
水からフッ素イオンを効率的に除去する方法を提供する
ことである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項1に記載した本発明は、フッ素イオン、硫酸イ
オンおよびマグネシウムイオンを含む排水を蒸発濃縮し
た後、濃縮液に水酸化ナトリウムおよび/または炭酸ナ
トリウムを添加してpHを7以上に調整した後、水酸化
カルシウムスラリーを添加してpHを9以上に調整し、
固液分離することにより濃縮液中のフッ素イオンを除去
することを特徴とするフッ素含有排水の処理方法に関す
るものである。
【0011】上記課題を解決するための請求項2に記載
した本発明は、フッ素イオン、硫酸イオンおよびマグネ
シウムイオンを含む排水を蒸発濃縮した後、濃縮液から
固形物を除去した液に水酸化ナトリウムおよび/または
炭酸ナトリウムを添加してpHを7以上に調整した後、
水酸化カルシウムスラリーを添加してpHを9以上に調
整し、次いで固液分離することにより濃縮液中のフッ素
イオンを除去することを特徴とするフッ素含有排水の処
理方法に関するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明方法において、フッ素イオ
ン、硫酸イオンおよびマグネシウムイオンを含む排水
(以下、「フッ素含有排水」と略称する)とは、例えば
石炭火力発電所等で使用される湿式石灰石−石膏法スー
ト混合式排煙脱硫装置から排出される排煙脱硫排水など
である。
【0013】本発明方法においては、まずフッ素含有排
水を蒸発濃縮する。蒸発濃縮する手段は特に限定されな
い。蒸発濃縮手段としての蒸発濃縮器は、どのような型
式のものでもよく、水平伝熱管方式でも縦型薄膜方式で
もよい。蒸発濃縮するための加熱方式も、外部加熱方式
でも自己蒸気圧縮型でもよい。また、蒸発濃縮器は1段
のものでも、2段のものでもよい。
【0014】蒸発濃縮する条件も特に限定されないが、
例えば60〜70℃、500〜600mmHgで、循環
濃縮液のpHが5〜7の範囲となるように蒸発濃縮を行
えばよい。
【0015】蒸発濃縮された、濃縮液を水酸化ナトリウ
ムおよび/または炭酸ナトリウムでpH7以上、好まし
くはpH7〜9に調整した後、さらに水酸化カルシウム
を添加してpH9以上することによって、発生汚泥量を
低減でき、しかも充分なフッ素除去効果が得られる。
【0016】濃縮液をまず水酸化ナトリウムおよび/ま
たは炭酸ナトリウムでpH7以上のアルカリ性に調整す
るのは、後で添加する水酸化カルシウムが溶解しにくく
なるようにして、フッ素イオンの除去効率を高めるため
である。
【0017】水酸化カルシウムを添加してpHを9以上
に調整するには、水酸化カルシウムをスラリーの状態で
添加することが、固形物状態で添加するよりも粒子が細
かく分散するため反応性がよいという理由で好ましい。
また、水酸化カルシウムによるpH調整が9未満では、
フッ素を共枕させる水酸化マグネシウムの生成が充分で
ないという点で好ましくない。
【0018】水酸化カルシウムを添加してpHを9以上
に調整した後、濃縮液中の固形分を固液分離することに
より、フッ素を除去できる。固液分離手段は特に限定さ
れず、例えば、遠心脱水や加圧脱水等の手段を挙げるこ
とができる。
【0019】また、本発明方法においては、フッ素含有
排水を蒸発濃縮した後、濃縮液から固形物を除去した液
に水酸化ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムを添
加してpHを7以上に調整した後、水酸化カルシウムス
ラリーを添加してpHを9以上に調整し、次いで固液分
離する濃縮液から固形物を除去した液に水酸化ナトリウ
ムおよび/または炭酸ナトリウムを添加してpHを7以
上に調整した後、水酸化カルシウムスラリーを添加して
pHを9以上に調整し、次いで固液分離することも好ま
しい。
【0020】蒸発濃縮液をpH調整する前に、濃縮液中
の固形物を取り除くことにより、固形物中の石膏(硫酸
カルシウム)を有価物として回収することができる。濃
縮液中の固形物を取り除く手段は特に限定されないが、
例えば遠心脱水や加圧脱水等を挙げることができる。
【0021】本発明方法により効率的にフッ素を除去で
きる理由は不明であるが、水酸化カルシウムが酸性にお
いては溶解しやすく、アルカリ性において溶解しにくい
性質を有することによるものと思われる。
【0022】蒸発濃縮工程において伝熱管へのスケール
付着防止のため循環濃縮液のpHは7以下の酸性で蒸発
濃縮することが多い。酸性の濃縮液に水酸化カルシウム
スラリーを添加すると、カルシウムイオンが溶解する。
濃縮液中には、硫酸イオンが含まれているため(排煙脱
硫排水の場合、数千〜数万mg/L)、溶解して一時的
に増加したカルシウムイオンの多くは硫酸カルシウムと
して沈澱し、発生汚泥量の増加につながる。
【0023】ところが、濃縮液を水酸化ナトリウムおよ
び/または炭酸ナトリウムでアルカリ性に調整した後
に、水酸化カルシウムスラリーを添加した場合は、濃縮
液がアルカリ性であるため、カルシウムが容易に溶解せ
ず、水酸化カルシウムの表面から徐々にカルシウムイオ
ンおよび水酸化物イオンが溶解する。すると水酸化カル
シウム表面近傍に存在するマグネシウムイオンと水酸化
物イオンが反応して水酸化マグネシウムの沈澱が生じる
が、この時水酸化カルシウムの表面近傍ではpHの局所
的な低下が生じる。するとまだ溶解せずに固体として存
在している水酸化カルシウムの表面からカルシウムイオ
ンと水酸化物イオンが溶解してpHが局所的に上昇し、
再びマグネシウムイオンと水酸化物イオンの反応により
水酸化マグネシウムの沈澱が生成し、再びpHは局所的
に低下する。
【0024】上述のように、水酸化カルシウムをアルカ
リ性の濃縮液に添加すると、局所的なpHの低下および
上昇の繰り返しが生じると共に、水酸化カルシウムの溶
解が進む。それと共にカルシウムイオンも徐々に溶解し
局所的なカルシウムイオン濃度の増大が生じる。その結
果、硫酸イオン濃度に比較して濃度の低いフッ素イオン
もカルシウムイオンと反応してフッ化カルシウムを生成
する。これらの現象に伴って、濃縮液中のイオンの拡散
現象や共沈現象などが作用して、フッ素の除去が進行す
るものと思われる。硫酸カルシウムの生成を抑制しつつ
フッ素が充分に除去できるという本発明の効果は、この
ような作用機構によるものと思われる。
【0025】なお、排煙脱硫排水などのように重金属を
含有する排水を処理する場合、重金属捕集剤を添加して
重金属を沈澱除去することが好ましいが、本発明方法に
より濃縮液のpHをアルカリ性とすることによって、重
金属の一部が水酸化物となり、沈澱除去できるという副
次的効果が得られるため、フッ素除去処理を行った後、
重金属捕集剤を添加するのがよい。重金属捕集剤として
は公知のものを用いることができ、例えばキレートを形
成するものとして、ジチオカルバミン酸基、ジチオ酸
基、アミノ酸基、チオール基、ポリアミノ基等の少なく
とも1種の官能基を有するキレート性化合物の重金属捕
集剤を用いることができる。
【0026】本発明方法の一実施形態をフロー図によ
り、図1に示す。
【0027】まず、フッ素含有排水をpH調整槽に導入
して、酸またはアルカリを加えてフッ素含有排水の循環
濃縮液のpHが6以下になるようにフッ素含有排水のp
Hを調整する。減圧度−500〜−600mmHg、温
度60〜70℃の範囲で、減圧濃縮を行う。所定の濃度
となるまで、濃縮液を循環しながら減圧濃縮する。所定
の濃度まで濃縮した後、濃縮液を濃縮液槽に取り出し、
脱水機により固液分離し、脱水固形物と脱水濾液に分離
する。
【0028】分離された脱水濾液に水酸化ナトリウムを
加え、脱水濾液のpHを7以上、好ましくはpH7〜9
に調整し、次いで水酸化カルシウムスラリーを添加し
て、脱水濾液のpHを9以上に調整する。水酸化カルシ
ウムによるpH調整後、脱水機により固液分離し、脱水
固形物と処理水に分離する。フッ素は、脱水固形物側に
移行し除去され、処理水中のフッ素濃度は、排水基準以
下に低減される。
【0029】
【実施例】
実施例1 表1に示したpH調整した排煙脱硫排水を、蒸気加熱方
式の水平伝熱管型蒸発濃縮装置を使用して、−550m
gおよび約70℃の条件で15倍に蒸発濃縮した。
【0030】この濃縮液をフィルタープレスにより加圧
脱水し固液分離後、脱水濾液に対し10%水酸化ナトリ
ウム水溶液を約300mg/L添加すると液のpHは約
8となった。さらに10%水酸化カルシウムスラリーを
約50000mg/L添加してpHを約9に調整した。
【0031】排煙脱硫排水、濃縮液の脱水濾液および処
理水の水質の測定結果を表1に示す。
【0032】比較例1 実施例1と同じ濃縮液を実施例1と同様に加圧脱水して
固液分離後、脱水濾液に対し、10%水酸化ナトリウム
水溶液を約70000mg/L添加して液のpHを約9
に調整した。その処理液の水質の測定結果を表1に示
す。
【0033】比較例2 実施例1と同じ濃縮液を実施例1と同様に加圧脱水して
固液分離後、脱水濾液に対し10%水酸化カルシウムス
ラリーを約60000mg/L添加して液のpHを9に
調整した。その処理水の水質の測定結果を表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】表1に示した結果から明らかなように、酸
性の濃縮液のpHを水酸化ナトリウムで調整した後に水
酸化カルシウムスラリーを添加した実施例1では生成す
る懸濁物質が水酸化カルシウムスラリーを直接添加した
比較例2の処理水に比べて約1/3と小さい。すなわ
ち、発生する汚泥が少ないことを意味している。
【0036】実施例1の処理水を、濃縮液を水酸化ナト
リウムでpH調整した比較例1の処理水と比較すると、
フッ素イオン濃度が約1/3と小さく、本発明方法がフ
ッ素除去効果に優れていることがわかる。
【0037】
【発明の効果】請求項1に記載した本発明方法は、汚泥
発生量が少なく、フッ素除去効果に優れたフッ素含有排
水の処理方法である。
【0038】また、請求項2に記載した本発明は、汚泥
から有価物として石膏を回収することができるため、廃
棄物量が少なくフッ素除去効果に優れたフッ素含有排水
の処理方法である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフッ素含有排水の処理方法の一実施形
態を示すフロー図。
【図2】従来の2段凝集沈澱処理法によるフッ素含有排
水の処理方法を示すフロー図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 英紀 東京都江東区新砂1丁目2番8号 オルガ ノ株式会社内 Fターム(参考) 4D002 AA17 AB01 AC01 BA02 CA20 DA02 DA05 DA12 DA16 EA05 FA03 GA01 GB09 HA02 4D038 AA08 AA10 AB40 BB01 BB02 BB13 BB17 BB18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素イオン、硫酸イオンおよびマグネ
    シウムイオンを含む排水を蒸発濃縮した後、濃縮液に水
    酸化ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムを添加し
    てpHを7以上に調整した後、水酸化カルシウムスラリ
    ーを添加してpHを9以上に調整し、固液分離すること
    により濃縮液中のフッ素イオンを除去することを特徴と
    するフッ素含有排水の処理方法。
  2. 【請求項2】 フッ素イオン、硫酸イオンおよびマグネ
    シウムイオンを含む排水を蒸発濃縮した後、濃縮液から
    固形物を除去した液に水酸化ナトリウムおよび/または
    炭酸ナトリウムを添加してpHを7以上に調整した後、
    水酸化カルシウムスラリーを添加してpHを9以上に調
    整し、次いで固液分離することにより濃縮液中のフッ素
    イオンを除去することを特徴とするフッ素含有排水の処
    理方法。
  3. 【請求項3】 フッ素イオン、硫酸イオンおよびマグネ
    シウムイオンを含む排水が排煙脱硫排水であることを特
    徴とする請求項1または請求項2に記載のフッ素含有排
    水の処理方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006022230A1 (ja) * 2004-08-24 2006-03-02 Aquatech Corporation フッ素含有廃水の処理方法およびフッ素含有廃水の処理設備
JP2011016103A (ja) * 2009-07-10 2011-01-27 Kureha Ecology Management Co Ltd 焼却炉排ガスの除害方法
JP2016087562A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 日鉄住金環境株式会社 フッ素含有廃水の処理方法
CN114105365A (zh) * 2021-12-02 2022-03-01 苏州新能环境技术股份有限公司 一种光伏生产废水的资源化处理工艺

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