JP2001276851A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フッ素および窒素を効率的に除去する。 【解決手段】 フッ素除去部１０においてカルシウムを
利用してフッ素を除去した後、残留するカルシウムを軟
化処理槽１２において除去する。そこで、後段の固定床
硝化槽２２などの生物学的脱窒処理におけるカルシウム
濃度が低くなり、ここにおける微生物濃度を十分高くし
て効率的な処理が行える。特に、固定床硝化槽２２にお
ける目詰まりの発生などを効果的に防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素および窒素
を含む排水の処理装置、特にカルシウムを用いてフッ素
を除去するとともに生物学的脱窒により窒素除去するも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣなどの半導体装置の製造
工程などでは、フッ酸、アンモニア、硝酸などが使用さ
れるため、フッ素および窒素を含む排水が排出される。
すなわち、エッチングなどにこれらの薬品が使用され、
濃厚廃液は廃棄物として処分されるが、半導体基板を超
純水などで洗浄した際の洗浄廃液として、フッ素（フッ
酸）、窒素（アンモニア、硝酸）を含む排水が排出され
る。ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）製造工程も基本的に半
導体装置と同様の工程を有しており、同様の排水が生じ
る。さらに、石炭火力発電所、ガラス表面加工工場など
においてもフッ素および窒素を含む排水が生じる。

【０００３】排水中のフッ素は、カルシウムを添加し
て、フッ化カルシウムとして除去するのが一般的であ
り、上述のような排水についても水酸化カルシウムなど
を添加してフッ化カルシウムを析出させて除去してい
る。なお、フッ化カルシウムは非常に細かい微粒子にな
りやすく、これを除去するためにアルミニウム系などの
無機凝集剤やアクリル系高分子凝集剤を添加してフロッ
クを形成してフッ化カルシウムを沈殿除去している。

【０００４】ここで、カルシウムによるフッ素除去は、 ２Ｆ⁻＋Ｃａ^２＋＝ＣａＦ_２ という反応であり、この場合の溶解度積Ｋsp＝３．４５
×１０^−１１である。従って、かなりのカルシウムイオ
ンが残留するような条件としなければ、フッ素を十分除
去することができない。

【０００５】通常、フッ素除去処理水中のフッ素濃度の
目標濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下程度であり、このような場
合には処理水中の残留カルシウム濃度を１００〜１００
０ｍｇ／Ｌ程度にする必要がある。

【０００６】なお、排水中にケイ素や、リン酸などが存
在すると、フッ化カルシウムの析出に悪影響があり、そ
の場合にはより多くのカルシウムを添加したり、必ず無
機凝集剤による凝集処理が必要となる。

【０００７】一方、窒素除去としては、通常生物学的脱
窒が採用される。この生物学的脱窒は、通性嫌気性細菌
である脱窒菌の無酸素状態における硝酸呼吸を利用して
窒素を除去するものである。この生物学的脱窒は、ま
ず、排水を硝化処理してアンモニア態窒素を硝酸態窒素
とし、その後メタノールなどの水素供与体を添加して、
無酸素状態にすることにより脱窒処理を行う。

【０００８】そして、このようなフッ素除去と窒素除去
を組み合わせ排水中のフッ素および窒素を除去してい
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここで、フッ素を多量
に含む排水は生物処理に悪影響がある。このため、生物
学的脱窒処理は、フッ素を除去した後のフッ素除去処理
水について行う。従って、生物学的脱窒処理の対象とな
るフッ素除去処理水は、カルシウムを多量に含む水にな
る。

【００１０】カルシウムは、各種イオンと結合して析出
する可能性が高く、生物処理過程において、固形物とし
て析出しやすい。そして、カルシウムが固形物として析
出すると、これが生物処理における微生物とともに存在
することになり、生物処理汚泥中の無機汚泥量が増加す
る。従って、生物処理における微生物濃度を高く維持す
ることが難しくなり、効率のよい処理が行えなくなる。

【００１１】また、生物学的脱窒処理等の生物処理にお
いては、微生物を浮遊させた状態で処理を行う浮遊式の
活性汚泥法の他に微生物保持用充填材を利用する固定床
式の処理がある。固定床式の処理は、処理槽内の微生物
濃度を高く維持でき、容積負荷を高くできるだけでな
く、微生物が固定床に保持されているため基本的に沈殿
槽を必要としないというメリットがある。そこで、処理
の効率化のためには固定床を利用したいという要求があ
る。

【００１２】ところが、本排水の場合、生物学的脱窒処
理の対象となる排水には、カルシウムが多量に含まれて
いる。そこで、生物学的脱窒処理の際に、カルシウムが
微生物保持用充填材上に析出し目詰まりを起こす可能性
が高い。

【００１３】目詰まりが発生した場合には、空気洗浄や
薬品洗浄により、目詰まりを解消することになるが、こ
のような洗浄処理を行うと、微生物保持用充填材上に保
持されていた微生物も一緒に除去されてしまう。硝化処
理の主体となる硝化菌は、自栄養性の細菌であってその
増殖速度が遅く、上述のような洗浄処理を頻繁に行うと
固定床における微生物濃度を高く維持することができ
ず、硝化処理槽に対する硝化負荷を高くすることができ
なくなる。

【００１４】さらに、硝化処理では、硝酸の生成に伴い
ｐＨが低下するため、アルカリ剤を添加する。このよう
なアルカリ剤の添加により、局所的なｐＨの上昇が生
じ、その部分においてカルシウムの析出が起こりやす
く、目詰まりが発生しやすくなる。そして、目詰まりが
発生した部分は硝化反応に寄与できなくなってしまう。

【００１５】なお、カルシウムは、排水中に存在する炭
酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、硫酸イオン
などと結合して析出する。

【００１６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、フッ素および窒素を含む排水について、効率的な
処理を行うことができる排水処理装置を提供することを
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、フッ素および
窒素を含む排水の処理装置であって、流入してくる排水
とカルシウムを反応させてフッ素をフッ化カルシウムと
して除去するフッ素除去部と、カルシウムを含むフッ素
除去部からのフッ素除去処理水を軟化処理し、カルシウ
ムを除去する軟化処理部と、軟化処理部の軟化処理水を
生物学的脱窒処理し、窒素を除去する窒素除去部と、を
有することを特徴とする。

【００１８】このように、本発明によれば、軟化処理部
においてカルシウムを除去する。従って、後段の生物学
的脱窒処理への流入水中のカルシウム濃度を低く抑える
ことができる。従って、生物学的脱窒処理における汚泥
中にカルシウムが多量に存在して微生物濃度が低くなっ
たり、スケールが発生するなどの問題を解消して効果的
な処理が行える。

【００１９】また、前記フッ素除去部は、流入してくる
排水にカルシウムを添加して、フッ化カルシウムを析出
させ、析出したフッ化カルシウムを除去することが好適
である。カルシウムを水酸化カルシウムや塩化カルシウ
ムなどの形で、排水中に添加することで、フッ化カルシ
ウムを析出させることができる。このため、フッ化カル
シウムを沈殿などの固液分離手段を利用して除去するこ
とができる。

【００２０】なお、フッ素除去部としては、上記の他に
粒状炭酸カルシウムと排水を接触させ、炭酸カルシウム
をフッ化カルシウムに置換することで、排水中のフッ素
を除去する方法を採用することもできる。

【００２１】また、前記軟化処理部における軟化処理に
よって除去されたカルシウムを回収し、フッ素除去部に
供給することが好適である。軟化処理により通常炭酸カ
ルシウムが生成される。この炭酸カルシウムは、フッ素
除去に有効に利用できる。これによって、カルシウムの
使用量が少なくなり、発生汚泥量を低減することができ
る。

【００２２】また、前記窒素除去部は、アンモニア態窒
素を硝酸化処理する硝化処理部と、硝化処理部からの硝
酸化処理水を脱窒処理する脱窒処理部とを含み、前記硝
化処理部は、微生物保持用充填材からなる固定床を有す
ることが好適である。硝酸菌は、増殖速度が遅いが固定
床とすることによってこれを高濃度で処理部内に保持で
き、効率的な硝化処理を行うことができる。ここで、カ
ルシウムが多量に存在すると固定床にカルシウムに由来
するスケールが発生し、目詰まりなどを生じるという問
題があるが、軟化処理を行うことで、このような問題が
解消される。

【００２３】また、前記固定床の微生物保持用充填材と
して、活性炭繊維入りの不織布であって波板状に形成さ
れたものを利用することが好適である。このような微生
物担体により、硝化菌を効果的に保持し、かつ固定床を
好気的条件に維持することができる。

【００２４】また、前記窒素除去部は、水中の固形物を
分離して処理水を得る固液分離手段を有し、この固液分
離手段は、水中に浸漬配置された浸漬膜を有し、この浸
漬膜を利用して固液分離を行うことが好適である。浸漬
膜を利用することで、高度な水質の処理水を得ることが
でき、かつ沈殿槽と比べて装置をコンパクトにできる。
カルシウムを含む水をろ過すると浸漬膜がスケールで目
詰まりしやすいが、軟化処理を行っているため、浸漬膜
を有効に利用できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００２６】「第１実施形態」図１は、第１実施形態に
係る排水処理装置の構成を示すブロック図である。処理
対象となる排水は、フッ素および窒素を含む排水であ
り、半導体製造工場、ＬＣＤ製造工場、石炭火力発電
所、ガラス（表面加工）工場などにおいて生じる。な
お、限定されるものではないが、排水のフッ素（Ｆ）濃
度は１０〜１０００ｍｇ／Ｌ、アンモニア態窒素（ＮＨ
_４−Ｎ）濃度は１０〜１００００ｍｇ／Ｌ、硝酸態窒素
（ＮＯ_３−Ｎ）濃度は０〜１００００ｍｇ／Ｌ程度であ
る。

【００２７】排水は、まずフッ素除去部１０に流入され
る。なお、通常の場合排水は、一旦排水貯留槽に貯留さ
れ、ここからポンプなどでフッ素除去部１０に導入され
る。このフッ素除去部１０には、カルシウムが添加され
る。このカルシウムは、水酸化カルシウム（Ｃａ（Ｏ
Ｈ）_２）や塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）等の形で添加
することが好ましい。

【００２８】このようなカルシウムの添加により水中の
フッ素（フッ素イオン）とカルシウム（カルシウムイオ
ン）が反応し、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）が析出す
る。そこで、この析出したフッ化カルシウムを固液分離
することで、フッ素除去が行われる。なお、このフッ素
除去部１０では、アルミニウム系凝集剤やアクリル系高
分子凝集剤などを添加してから沈殿処理を行うのが一般
的であり、これらの構成については後述する。また、排
水のｐＨはかなり低い場合が多く、その場合にはフッ化
カルシウムの析出のために、水酸化ナトリウム（ＮａＯ
Ｈ）等を添加してｐＨを調整する。

【００２９】このようにして得られたフッ素除去部１０
における処理水は、カルシウムを多量に含んでいる。こ
れは、水中のフッ素イオンを十分低くするためには、カ
ルシウムイオン濃度がかなり高くなければならないから
であり、たとえばカルシウムイオン濃度は２００ｍｇ／
Ｌ以上となっている。

【００３０】このフッ素除去部１０の処理水は、軟化処
理槽１２に導入される。この軟化処理槽１２では、炭酸
ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）や炭酸ガス（ＣＯ_２）など
を水中に混合することにより、水中のカルシウムを炭酸
カルシウム（ＣａＣＯ_３）として除去する。この軟化処
理には、各種の方法が知られており、どのような方法を
用いてもよいが、上述のように炭酸カルシウムの形でカ
ルシウムを析出される方法が好ましい。炭酸カルシウム
の析出は、アルカリ側で促進されるため、必要に応じて
水酸化ナトリウム等のアルカリ剤が添加されｐＨが調整
される。例えば、ｐＨが１０以上になるように調整され
る。

【００３１】このようにして、軟化処理槽１２におい
て、排水中のフッ素除去のために添加されたカルシウム
が除去される。なお、軟化処理槽１２の処理水中におけ
るカルシウム濃度は、１００ｍｇ／Ｌ以下とすることが
好ましい。

【００３２】次に、軟化処理槽１２の処理水は、浮遊式
硝化槽１４に導入される。この浮遊式硝化槽１４にはブ
ロア（図示せず）などから空気が導入され、曝気処理さ
れている。一方、ここへの流入水中にはアンモニア態窒
素が含まれており、好気的条件下において硝化菌が増殖
する。そして、この硝化菌によりアンモニアが硝酸に酸
化される。このような硝化反応により、ｐＨが酸性にな
るため、槽内には必要に応じて水酸化ナトリウムなどの
アルカリ剤が添加され、ｐＨ調整される。

【００３３】浮遊式硝化槽１４の硝化処理水は、次に浮
遊式脱窒槽１６に導入される。この浮遊式脱窒槽１６
は、その内部が機械式の攪拌などで攪拌されているが、
空気は導入されていない。このため、槽内は無酸素状態
に維持される。

【００３４】そして、この浮遊式脱窒槽１６に導入され
る硝化処理水中には硝酸が多量に含まれているととも
に、この槽内にはメタノールなどの有機物が水素供与体
として添加される。そこで、この浮遊式脱窒槽１６内に
おいて、通性嫌気性の脱窒細菌により硝酸の酸素を利用
したメタノールの酸化が行われ、硝酸が窒素ガスに還元
され除去される。なお、この脱窒反応により、ｐＨが上
昇するため、必要に応じて塩酸などの酸が添加され、ｐ
Ｈ調整される。

【００３５】浮遊式脱窒槽１６の脱窒処理水は、浮遊式
酸化槽１８に導入され、ここで曝気処理されて残留する
メタノールが好気的生物処理により除去される。そし
て、この処理が行われた後、沈殿槽２０に導入される。
沈殿槽２０は、固形物を沈殿分離する槽であり、上澄み
液が処理水として放流され、沈殿汚泥は返送汚泥として
浮遊式硝化槽１４に返送される。従って、硝化菌、脱窒
菌を含む汚泥が、浮遊式硝化槽１４、浮遊式脱窒槽１
６、浮遊式酸化槽１８、沈殿槽２０を循環し、生物処理
系内の微生物が所望量に維持される。

【００３６】このようにして、沈殿槽２０の上澄みに得
られた処理水は、フッ素および窒素が除去されたものに
なっており、これが放流される。

【００３７】そして、本実施形態においては、軟化処理
槽１２において、カルシウムが除去されてから浮遊式硝
化槽１４に導入される。そこで、浮遊式硝化槽１４以降
の処理槽において保持されている汚泥中のカルシウム濃
度は十分低い。そこで、生物処理系内における微生物濃
度を十分高くして効果的な生物学的脱窒処理を行うこと
ができる。特に、汚泥中のカルシウムが多くなると、汚
泥を系外に排除する量が多くなり、系内での汚泥滞留日
数が少なくなる。硝化菌は増殖速度が遅いため、汚泥滞
留日数が少なくなるとその濃度を高く維持できなくな
り、十分な硝化処理が行えなくなってしまう。本実施形
態において、このような問題の発生を防止することがで
きる。

【００３８】なお、浮遊式硝化槽１４の後に沈殿槽を設
けて、ここで得られる沈殿汚泥を浮遊式硝化槽１４に返
送するように構成することもできる。これによって、硝
化菌と、脱窒菌を別の系として保持することができる。

【００３９】「第２実施形態」図２は、第２実施形態の
構成を示すブロック図である。この第２実施形態におい
ては、浮遊式硝化槽１４に代えて、固定床硝化槽２２を
採用している。そして、沈殿槽２０からの返送汚泥は、
浮遊式脱窒槽１６に返送される。

【００４０】この固定床硝化槽２２において利用される
微生物保持用充填材としては、図３に示すような構成の
ものが好適に採用される。

【００４１】すなわち、この微生物保持用充填材３０
は、ポリプロピレンからなる平板状の不織布３２の表面
に活性炭繊維とポリプロピレンとの混合物をフェルト状
に形成した活性炭不織布３４を波板状に貼着して成型し
たものである。従って、活性炭不織布３４によって、縦
方向の通路３６が形成される。そして、この微生物保持
用充填材３０を槽内において垂直方向に通路３６が形成
されるように複数縦に並べて配置したり、丸めて配置す
ることによって、活性炭不織布３４の周囲が垂直方向の
水通路となる。なお、このような微生物保持用充填材
は、例えば特開平７−２４４８９号公報に示されてい
る。

【００４２】一方、この固定床硝化槽２２の底部には、
散気管（図示せず）が配置されており、ここから空気が
噴出される。これによって、固定床硝化槽２２内が曝気
攪拌され、槽内液に酸素が溶解され、槽内が好気性条件
に保たれる。そして、微生物保持用充填材３０の表面に
硝化菌が付着生育する。このように、微生物保持用充填
材状に硝化菌を保持することによって、固定床硝化槽２
２内の硝化菌を十分高濃度に維持することができ、効率
的な硝化処理を行うことができる。

【００４３】特に、本実施形態の場合には、軟化処理槽
１２において、カルシウムが除去されている。カルシウ
ムが多量に存在すると、炭酸カルシウムや硫酸カルシウ
ム等の難溶性のカルシウム化合物が析出しやすくなる。
特に、固定床硝化槽２２においては、槽内のｐＨを中性
付近に維持するために、水酸化ナトリウムなどのアルカ
リ剤を添加する。従って、全体には、中性付近でも、ア
ルカリ剤が添加される付近では、局所的にｐＨが高くな
り炭酸カルシウム等のカルシウム化合物が析出しやすい
状況になる。

【００４４】そして、カルシウム化合物が析出すると、
これが微生物保持用充填材３０の表面に付着し、硝化菌
の付着量が減少するだけでなく、通路３６が閉塞され、
デッドスペースが生じてしまう可能性も高い。

【００４５】このような場合には、空気洗浄などによ
り、微生物保持用充填材３０を洗浄し、付着物を除去す
ることになるが、硝化菌はその増殖速度が遅いため、頻
繁に洗浄を行うと、せっかく増殖した硝化菌が排除され
てしまい、槽内の硝化菌濃度を高く維持できず、効率的
な処理が行えない。

【００４６】本実施形態では、カルシウムを軟化処理槽
１２において予め除去しておくことで、このような欠点
を解消し、微生物濃度を高濃度に保ち、効率的な硝化処
理が達成できる。

【００４７】「第３実施形態」第３実施形態の構成を図
４に示す。このように、第３実施形態では、第１実施形
態の沈殿槽２０に代えて、浸漬膜分離槽４０を利用して
いる。

【００４８】この浸漬膜分離槽４０について、図５に基
づいて説明する。浸漬膜分離槽４０には、浸漬膜分離装
置４２が浸漬されている。この浸漬膜分離装置４２は、
精密ろ過膜や限外ろ過膜等のろ過膜を用いて汚泥を膜分
離し処理水を得るものであり、膜透過水を内部に得る。
浸漬膜分離装置４２の内部空間には吸引ポンプ４４が接
続されており、この吸引ポンプ４４の吸引作用により、
前記ろ過膜を介して槽内液をろ過し、ろ過水を処理水と
して槽外に取り出す。

【００４９】また、浸漬膜分離装置４２の下方には、散
気装置４６が敷設されており、ここからの曝気空気によ
って膜の表面が常に洗浄されるようになっている。な
お、目詰まりが進んだ時には薬品洗浄などを行い膜を再
生する。

【００５０】このように、浸漬膜分離槽４０を利用する
ことで、高度な水質の処理水を得ることができ、かつ沈
殿槽と比べて装置をコンパクトにできる。そして、分離
される汚泥を高濃度にでき、系内に微生物を高濃度に保
持して効率的な生物学的脱窒処理を行うことができる。

【００５１】この例では、散気管４６の下方の部分に
は、濃縮部４８が形成されており、この濃縮部４８に得
られる沈殿汚泥が前段の浮遊式硝化槽１４に返送され
る。なお、この濃縮部４８を省略し、槽内液をそのまま
返送汚泥としてもよい。

【００５２】「変形例」変形例１の装置の構成を図６に
示す。このように、この変形例１では、第２実施形態に
おける浮遊式脱窒槽１６に代えて、上向流スラッジブラ
ンケット（ＵＳＢ）方式のＵＳＢ脱窒槽２４が採用され
ている。そして、沈殿槽２０の返送汚泥は、浮遊式酸化
槽１８に返送される。

【００５３】このＵＳＢ脱窒槽２４は、槽内に脱窒菌の
スラッジブランケットを形成し、ここに排水を上向流で
流通する。このように脱窒菌によりスラッジブランケッ
トを形成すると、脱窒菌が高濃度に凝集した粒状物（グ
ラニュールという）が形成され、脱窒菌を高濃度に維持
して効率的な脱窒処理が行われる。なお、このようなＵ
ＳＢ脱窒槽については、特開昭６２−２２５２９４号公
報などに示されている。

【００５４】なお、脱窒槽として、微生物保持用充填材
を充填した固定床の脱窒槽を利用することもできる。

【００５５】また、この変形例１において浮遊式酸化槽
１８の内部に浸漬膜分離装置４２を配置することも好ま
しく、これによって、沈殿槽２０および沈殿槽２０から
の汚泥返送が不要となり、浮遊式酸化槽１８の全体を曝
気するだけで槽内全体に汚泥を循環することができる。

【００５６】次に、変形例２の構成を図７に示す。この
変形例２においては、変形例１の浮遊式酸化槽１８に代
えて固定床酸化槽２６を利用している。また、固定床酸
化槽２６では、処理水中の固形物は少なく、沈殿槽２０
を省略している。

【００５７】この固定床酸化槽２６の微生物保持用充填
材としては、上述の硝化槽に充填したものと同様のもの
が採用可能である。また、網目状のプラスチックパイプ
を多数充填したりすることも好適である。このような微
生物保持用充填材を充填することで、酸化槽において効
率的な酸化処理が行え、かつ沈殿槽２０を省略すること
ができる。

【００５８】「フッ素除去および軟化処理」図８にフッ
素除去部１０の詳細構成を示す。図８に示すように、排
水は、まずカルシウム反応槽５０に導入される。このカ
ルシウム反応槽５０には、カルシウムが水酸化カルシウ
ムや塩化カルシウムの形で添加され、排水と混合され
る。この際のｐＨは、例えば４〜７程度に調整される。
ここで、排水は通常ｐＨが２以下であり、塩化カルシウ
ムを添加する場合には水酸化ナトリウム等をさらに添加
してｐＨを４〜７の範囲に調整する必要がある。このカ
ルシウム反応槽５０において、フッ化カルシウムの微粒
子が形成される。なお、カルシウムの添加量は、処理水
中のカルシウム濃度が２００ｍｇ／Ｌ以上となるように
設定する。

【００５９】このカルシウム反応槽５０においてカルシ
ウムが添加された排水は、次に急速攪拌槽５２に導入さ
れ、ここでポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣという）等の
無機凝集剤が添加され、急速攪拌される。これによっ
て、フッ化カルシウムの微粒子がフロック化される。ま
た、このフッ素イオンの一部のフロックに取り込むこと
もできる。なお、この急速攪拌槽におけるｐＨは、６．
５以上、例えば６．５〜１０程度が好適であり、アルカ
リ剤によりｐＨがこの範囲に調整される。なお、ｐＨが
高すぎる場合には、酸でｐＨ調整する。

【００６０】次に、緩速攪拌槽５４において、緩速攪拌
されフロックの粗大化が図られる。ここで、高分子凝集
剤を添加して、フロックの粗大化を図ることも好適であ
る。そして、緩速攪拌された排水が沈殿槽５６に導入さ
れ、ここでフッ化カルシウムの汚泥が分離除去される。

【００６１】このようにして、フッ化カルシウムが除去
され、カルシウムを多量に含む排水が、軟化処理槽１２
に導入され、ここで炭酸カルシウムを生成することで、
カルシウムが除去される。

【００６２】なお、急速攪拌槽５２におけるｐＨを１０
付近の高ｐＨとする場合には、ＰＡＣは添加しない場合
もある。これは、水中のリン除去も行うことを目的とし
ている場合であり、リン酸カルシウムが析出分離され
る。なお、この場合緩速攪拌槽５４における高分子凝集
剤の添加も行わない。

【００６３】ここで、図１，２，４，６，７に破線で示
したように、軟化処理槽１２において発生した炭酸カル
シウムを含むスラリーをフッ素除去部１０のカルシウム
反応槽５０に返送することが好適である。これによっ
て、炭酸カルシウムは、フッ素除去のためのカルシウム
として再利用される。そこで、カルシウム反応槽５０へ
の新規のカルシウム添加量を減少することができ、また
フッ素除去部１０における発生汚泥量を減少することが
できる。

【００６４】なお、軟化処理槽１２で発生した炭酸カル
シウムを含むスラリーをカルシウム反応槽５０に返送す
る場合、カルシウム反応槽５０に流入する排水のｐＨが
４以下というような酸性であれば、返送したスラリーを
排水と混合することによって炭酸カルシウムが溶解し、
フッ素と反応するが、排水のｐＨが例えば中性ないしア
ルカリ性である場合は、混合しても炭酸カルシウムは溶
解しないので、この場合は予め炭酸カルシウムを酸で溶
解してから返送するのがよい。

【００６５】また、上述の実施形態においては、フッ素
除去部１０において、カルシウムを添加混合すること
で、フッ化カルシウムを析出させたが、これに限らず他
の方法を採用することもできる。例えば、粒状炭酸カル
シウムとフッ素を含有する排水を接触させる方式があ
る。この方式では、粒状炭酸カルシウムを充填した塔内
にフッ素を含有する排水を流通する。これによって、排
水中のフッ素が炭酸カルシウムの炭酸と置換して、粒状
のフッ化カルシウムになり、除去される。そして、フッ
素が除去されたフッ素除去処理水が得られる。このよう
な処理においても、フッ素除去処理水中のカルシウム濃
度がある程度高くならないとフッ素の除去率を高くする
ことができない。そこで、フッ素除去部１０に、この粒
状炭酸カルシウムを利用するフッ素除去方式を採用する
こともできる。

【００６６】

【実施例】原水として、ｐＨ３、フッ素化合物１４３４
ｍｇＦ／Ｌ、ＮＨ_４−Ｎ５１ｍｇ／Ｌ、ＮＯ_３−Ｎ３２
ｍｇ／Ｌが含まれる半導体製造工場の排水を用い、第
１、２、３実施形態の装置において、処理実験を行っ
た。また、比較例として、第１実施形態の装置から軟化
処理槽を取り除いた構成の装置についても合わせて実験
を行った。

【００６７】いずれの装置でも、フッ素除去部において
は、Ｃａ（ＯＨ）_２をフッ素除去処理水中における残留
カルシウム濃度が５００ｍｇ／Ｌになるように添加し、
また、反応時のｐＨが１０になるように調整して反応を
行わせ、その後、、固形物を沈殿除去した。

【００６８】また、第１〜３実施形態の装置では、軟化
処理槽において、Ｎａ_２ＣＯ_３を添加し、ｐＨが１０以
上になるように調整して、固形物を沈殿除去した。

【００６９】そして、各装置での最終処理水のＴ−Ｎ
（全窒素）が５ｍｇ／Ｌになるように処理実験を行っ
た。

【００７０】この処理実験における硝化槽、脱窒槽、酸
化槽の容積負荷（水温１５℃換算）を計算した結果を表
１に示す。

【００７１】

【表１】

【００７２】このように、第１実施形態のように軟化処
理槽を設けることにより、各槽における容積負荷を上げ
ることができる。これは、各槽に流入される流入水中の
カルシウムが除去されることで、各槽の微生物濃度を上
昇できるからと考えられる。

【００７３】また、第２実施形態のように硝化槽を固定
床にすることで、容積負荷はさらに上昇できる。さら
に、第３実施形態のように浸漬膜分離装置を採用するこ
とで、容積負荷を上昇できるのは、各生物処理槽におい
て微生物濃度をさらに上昇することができるからであ
る。

【００７４】さらに、第２実施形態の場合において、軟
化処理槽１２で発生する炭酸カルシウムをフッ素除去に
再利用したところ、比較例では３８００ｍｇ／Ｌ必要で
あった水酸化カルシウムの添加量が２９００ｍｇ／Ｌに
低減できた。なお、この場合フッ素処理部の処理水中の
カルシウム濃度は５００ｍｇ／Ｌとした。また、この場
合のフッ素除去部の処理水中のフッ素濃度は１０ｍｇ／
Ｌ以下であった。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軟化処理部においてフッ素除去後の処理水中の残留カル
シウムを除去する。従って、後段の生物学的脱窒処理へ
の流入水中のカルシウム濃度を低く抑えることができ
る。従って、生物学的脱窒処理における汚泥中にカルシ
ウムが多量に存在して微生物濃度が低くなったり、スケ
ールが発生するなどの問題を解消して効果的な処理が行
える。

【００７６】また、硝化処理部を固定床とすることによ
って硝化菌を高濃度で処理部内に保持でき、効率的な硝
化処理を行うことができる。ここで、カルシウムが多量
に存在すると固定床にカルシウムに由来するスケールが
発生し、目詰まりなどを生じるという問題があるが、軟
化処理を行うことで、このような問題が解消される。

【００７７】また、前記固定床の微生物保持用充填材と
して、活性炭繊維入りの不織布であって波板状に形成さ
れたものを利用することにより、硝化菌を効果的に保持
し、かつ固定床を好気的条件に維持することができる。

【００７８】また、固液分離手段として浸漬膜を利用す
ることで、高度な水質の処理水を得ることができ、かつ
沈殿槽と比べて装置をコンパクトにできる。さらに、カ
ルシウムを含む水をろ過すると浸漬膜がスケールで目詰
まりしやすいが、軟化処理を行っているため、浸漬膜を
有効に利用できる。

【００７９】また、軟化処理によっ除去されたカルシウ
ムを回収し、フッ素除去部に供給することによって、フ
ッ素除去部において添加するカルシウム化合物の使用量
を少なくし、発生汚泥量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】 第２実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】 微生物保持用充填材の構成を示す図である。

【図４】 第３実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】 浸漬膜分離装置の構成を示す図である。

【図６】 変形例１の構成を示すブロック図である。

【図７】 変形例２の構成を示すブロック図である。

【図８】 フッ素除去部の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ フッ素除去部、１２ 軟化処理槽、１４ 浮遊式
硝化槽、１６ 浮遊式脱窒槽、１８ 浮遊式酸化槽、２
０ 沈殿槽、２２ 固定床硝化槽、２４ ＵＳＢ脱窒
槽、２６ 固定床酸化槽、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０１ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０１Ｇ ５０１Ｈ ５０２ ５０２Ｅ ５０２Ｊ ５０２Ｐ ５０３ ５０３Ｇ ５０４ ５０４Ａ ５０４Ｅ Ｆターム(参考） 4D003 AA01 AB02 BA02 CA02 CA08 EA02 EA14 EA26 FA06 4D006 GA06 GA07 HA93 KA12 KA44 KB11 KB13 KB22 KB23 KB25 KC16 PA02 PB08 PC01 PC64 4D038 AA08 AB29 AB41 BA04 BB08 BB13 BB17 BB18 BB19 4D040 BB22 BB23 BB24 BB42 BB54 BB82 BB91 BB93

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フッ素および窒素を含む排水の処理装置
   であって、 流入してくる排水とカルシウムを反応させてフッ素をフ
   ッ化カルシウムとして除去するフッ素除去部と、 カルシウムを含むフッ素除去部からのフッ素除去処理水
   を軟化処理し、カルシウムを除去する軟化処理部と、 軟化処理部の軟化処理水を生物学的脱窒処理し、窒素を
   除去する窒素除去部と、 を有することを特徴とする排水処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記フッ素除去部は、流入してくる排水にカルシウムを
   添加して、フッ化カルシウムを析出させ、析出したフッ
   化カルシウムを除去することを特徴とする排水処理装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、 前記軟化処理部における軟化処理によって除去されたカ
   ルシウムを回収し、フッ素除去部に供給することを特徴
   とする排水処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１つに記載の装
   置において、 前記窒素除去部は、 アンモニア態窒素を硝酸化処理する硝化処理部と、硝化
   処理部からの硝酸化処理水を脱窒処理する脱窒処理部と
   を含み、 前記硝化処理部は、微生物保持用充填材からなる固定床
   を有することを特徴とする排水処理装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の装置において、 前記固定床の微生物保持用充填材として、活性炭繊維入
   りの不織布であって波板状に形成されたものを利用する
   ことを特徴とする排水処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１つに記載の装
   置において、 前記窒素除去部は、水中の固形物を分離して処理水を得
   る固液分離手段を有し、 この固液分離手段は、水中に浸漬配置された浸漬膜を有
   し、この浸漬膜を利用して固液分離を行うことを特徴と
   する排水処理装置。