JP2003071470A - フッ素含有水の処理方法及び処理装置 - Google Patents

フッ素含有水の処理方法及び処理装置

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JP2003071470A
JP2003071470A JP2001261709A JP2001261709A JP2003071470A JP 2003071470 A JP2003071470 A JP 2003071470A JP 2001261709 A JP2001261709 A JP 2001261709A JP 2001261709 A JP2001261709 A JP 2001261709A JP 2003071470 A JP2003071470 A JP 2003071470A
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Motomu Koizumi
求 小泉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フッ素含有水中のフッ素を高度に除去して、
高水質の処理水を安定に得ることができ、しかも省スペ
ース化が可能なフッ素含有水の処理方法及び処理装置を
提供する。 【解決手段】 フッ素含有水をカルシウム化合物の存在
下に種晶を充填した晶析塔4に通水し、晶析塔4の流出
水をフッ素吸着樹脂を充填した吸着塔5に通水する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフッ素含有水の処理
方法及び処理装置に係り、特に、フッ素含有水中のフッ
素を高度に除去して、高水質の処理水を安定に得ること
ができ、しかも省スペース化が可能なフッ素含有水の処
理方法及び処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フッ素含有水の処理方法として
は、フッ素含有水にカルシウム化合物を添加して、フッ
素含有水中のフッ素をフッ化カルシウム(CaF)と
して沈殿させて固液分離する凝集沈殿法が一般的に採用
されている。しかし、この方法では、フッ素の除去が不
十分であり、良好な水質の処理水を得ることができな
い。このため、処理水の水質向上のために、更にアルミ
ニウム化合物を添加してフッ素を共沈させる凝集沈殿処
理工程が設けられる場合があるが、この場合には2段階
の凝集沈殿処理を行うために、装置設備の設置に大きな
スペースを必要とする上に、汚泥の発生量も多いという
欠点がある。このアルミニウム化合物による凝集沈殿処
理に代えて、キレート樹脂等のフッ素吸着樹脂を充填し
た吸着塔を設ける方法もあるが、この場合には、前段の
凝集沈殿処理水中のフッ素濃度が比較的高く、また、凝
集沈殿処理水中にリークするCaF粒子も多いため
に、後段の吸着塔のフッ素吸着樹脂層が早期に破過する
か、或いは早期に圧力損失が上昇し、フッ素吸着樹脂の
交換頻度又は洗浄頻度が高いという欠点がある。
【0003】また、フッ素含有水の処理方法として、フ
ッ素含有水にカルシウム化合物を添加してフッ素及び/
又はカルシウムを充填した晶析塔に通水し、フッ素含有
水中のフッ素を下記反応により、フッ化カルシウム(C
aF)として種晶表面に析出させることにより除去す
る晶析法が知られている(特開昭60−206485号
公報、特開平11−33564号公報)。 Ca2++2F→CaF
【0004】この方法であれば、沈殿池が不要であるた
め、装置の設置スペースを小さくすることができるが、
処理水の水質を安定化させることが難しく、また、晶析
塔で析出した微細なCaFコロイドが処理水中に濁質
としてリークするという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点を解決し、フッ素含有水中のフッ素を高度に除去し
て、高水質の処理水を安定に得ることができ、しかも省
スペース化が可能なフッ素含有水の処理方法及び処理装
置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のフッ素含有水の
処理方法は、フッ素含有水をカルシウム化合物の存在下
に、種晶を充填した晶析塔に通水し、該晶析塔の流出水
をフッ素吸着樹脂を充填した吸着塔に通水することを特
徴とする。
【0007】本発明のフッ素含有水の処理装置は、フッ
素含有水がカルシウム化合物の存在下に通水される、種
晶を充填した晶析塔と、該晶析塔の流出水が通水され
る、フッ素吸着樹脂を充填した吸着塔とを備えてなるこ
とを特徴とする。
【0008】晶析塔においては、フッ素含有水(原水)
をカルシウム(Ca)化合物の存在下、種晶と接触させ
ることによりフッ素を種晶表面にCaFとして析出さ
せて、原水中のフッ素の大部分を除去することができる
が、なおわずかなフッ素が残留する。また、晶析塔で
は、種晶と接触する前に原水中のフッ素がCa化合物と
反応すると、フッ素は、種晶表面ではなく水中で微細な
CaFとして析出する。この種晶表面の晶析反応以外
に生成した微細なCaFは、晶析塔からリークするこ
ととなる。
【0009】このようなことから、晶析塔の流出水中に
はわずかではあるが残留フッ素イオンと、若干のCaF
微粒子のリークが避けられない。
【0010】本発明では、晶析塔の流出水中に残留する
フッ素イオンを後段の吸着塔において、フッ素吸着樹脂
により吸着して捕捉すると共に、リークしたSS性のC
aF を樹脂層の濾過作用で捕捉する。
【0011】このように、晶析塔と吸着塔とを組み合わ
せ、晶析塔で除去し得なかったフッ素イオンと晶析塔か
らリークしたSS性のCaFを吸着塔で捕捉すること
により、高水質の処理水を安定に得ることが可能とな
る。しかも、晶析塔の流出水中に残留するフッ素イオン
量とリークするSS性のCaFの量は、従来の凝集沈
殿法による場合に比べて格段に少ないため、後段の吸着
塔が早期に破過に達したり、圧力損失が早期に増大する
ことはなく、フッ素吸着樹脂の交換頻度や洗浄頻度を低
く抑えることができる。また、晶析塔と吸着塔との組み
合わせであれば、沈殿槽が不要であり、省スペース化が
可能となる。
【0012】本発明においては、晶析塔に流入する水の
フッ素濃度が100mg/L以下となるように、晶析塔
の流出水の一部及び/又は吸着塔の流出水の一部を晶析
塔の入口側へ循環することが好ましい。即ち、前述の如
く、原水中のフッ素が種晶と接触する前にCa化合物と
反応すると微細なCaFが生成し、この微細なCaF
が晶析塔からリークするが、晶析塔の流出水の一部及
び/又は吸着塔の流出水の一部を晶析塔の入口側へ循環
して晶析塔の流入水のフッ素濃度を100mg/L以
下、好ましくは70mL/以下に低減することにより、
晶析反応以外の微細なCaFの生成を抑制することが
でき、SS性のCaFのリークが防止される。
【0013】また、本発明では、吸着塔の流入水のpH
を3〜6に調整することが好ましく、これにより、吸着
塔のフッ素吸着樹脂の貫流交換容量(BTC)を高める
ことができると共に、吸着塔で捕捉したSS性のCaF
を部分的に溶解させてフッ素吸着樹脂に吸着させて捕
捉することが可能となり、捕捉したSS性CaFの吸
着塔からの流出を防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明のフ
ッ素含有水の処理方法及び処理装置の実施の形態を詳細
に説明する。
【0015】図1は本発明の実施の形態を示す系統図で
ある。
【0016】図1の装置では、原水槽1に導入されたフ
ッ素含有水(原水)は、pH調整槽2に移送され、必要
に応じてpH調整剤として水酸化ナトリウム(NaO
H)等のアルカリが添加されてpH4〜9に調整された
後、原水ポンプ3により晶析塔4の底部に供給され、循
環水槽6を経て循環ポンプ7により循環される晶析塔4
の流出水の一部と共に上向流で通水される。
【0017】この晶析塔4の下部には、カルシウム塩
(Ca塩)等のカルシウム化合物が添加されている。
【0018】晶析塔4の種晶粒子の充填層は、原水及び
循環水の上向流で展開され流動床が形成される。原水中
のフッ素イオンは、添加されたCa塩と反応して種晶粒
子の表面にCaFとして析出する。
【0019】フッ素イオンがCaFとして除去され、
晶析塔4の上部から取り出された水は、一部が循環水と
して循環槽6に循環され、残部は必要に応じて塩酸(H
Cl)等の酸が添加されてpH3〜6に調整された後、
吸着塔5に通水され、残留するフッ素イオンとリークし
たSS性のCaFが捕捉された後、処理水が系外へ排
出される。
【0020】本発明において、処理対象とされるフッ素
含有水は電子産業プロセス排水等のフッ素含有水であ
り、そのフッ素イオン(F)濃度には特に制限はない
が、好ましくは100〜500mg/Lである。原水中
のF濃度は500mg/Lを超えていても良いが、この
場合には循環水量を多くする必要があり、晶析塔4が大
型化するため、好ましくない。
【0021】また、原水にはアンモニウムイオン(NH
)やリン酸イオン(PO 3−)等のフッ素イオン
以外の成分が含有されていても良い。
【0022】また、晶析塔4に充填される種晶として
は、フッ素及び/又はカルシウムを含有する粒子を用い
ることができ、例えばホタル石、リン鉱石、炭酸カルシ
ウム、硫酸カルシウム、フッ化カルシウム、鉱滓スラグ
等が挙げられる。これらの粒子の粒径には特に制限はな
いが、展開性、流動性、取り扱い性、接触効率等の面か
ら0.1〜1mmであることが好ましく、また比重は2
以上、特に2.0〜3.6であることが好ましい。
【0023】また、Ca化合物としては、塩化カルシウ
ム(CaCl)、炭酸カルシウム(CaCO)等の
カルシウム塩や水酸化カルシウム(Ca(OH))等
を用いることができる。
【0024】カルシウム化合物として、水酸化カルシウ
ム等のアルカリを添加する場合には、添加後のpHが晶
析に適当なpHとなるようにpH調整槽2におけるpH
を適宜調整する必要がある。
【0025】このようなカルシウム化合物の添加量は、
原水中のF濃度の理論量、即ち原水のF濃度の1/2モ
ル倍以上であることが好ましく、一般的には、原水のF
濃度に対して80〜150重量%程度とするのが好まし
い。
【0026】前述の如く、微細なCaFの生成を防止
するために、晶析塔4の流入水のF濃度は100mg/
L以下、特に70mg/L以下であることが好ましく、
晶析塔4の流入水のF濃度がこのような値となるよう
に、図1では、晶析塔4の流出水の一部を晶析塔4の底
部に循環している。また、晶析塔4では、種晶の充填層
を130〜200%程度の展開率で展開して流動床を形
成することが好ましく、従って、この循環水量は、この
ような展開率が得られる量となるようにするのが好まし
い。
【0027】原水と循環水との水量比は、上記F濃度が
得られれば良く、特に制限はないが、原水と循環水との
合計の通水LVは、上記展開率を得るために30〜80
m/hr程度であることが好ましい。
【0028】なお、一般的には、このような通水LVと
上記F濃度を得るために、循環水量を原水流量に対して
2〜5倍程度とすることが好ましい。
【0029】吸着塔5に充填されるフッ素吸着樹脂とし
ては、フッ素を選択的に吸着して捕捉することができる
ものであれば良く、特に制限はないが、例えば、ジルコ
ニウム系、セリウム系等のキレート樹脂を用いることが
できる。これらのキレート樹脂であればフッ素イオンを
キレート作用で吸着する。
【0030】この吸着塔5にはこのようなフッ素吸着樹
脂の固定床が形成される。吸着塔5への通水方向は上向
流、下向流のいずれかであっても良く、その通水LVに
も特に制限はない。
【0031】前述の如く、晶析塔4の流出水中のSS性
のCaFを溶解させてこの吸着塔5で吸着すると共
に、フッ素吸着樹脂の貫流交換容量を高めるために、吸
着塔5の流入水のpHは3〜6であることが好ましい。
従って、必要に応じて晶析塔4の流出水にHCl等の酸
を添加してpH調整を行った後、吸着塔5に通水する。
【0032】吸着塔5のフッ素吸着樹脂の再生は一般的
な方法で良く、逆洗後、NaOH水溶液通水、次いで水
洗後、HCl水溶液通水の再生工程を行うのが好まし
い。この再生工程で排出される排水のうち逆洗排水、N
aOH再生排水及びその後の水洗排水は既存の再生排水
処理設備がある場合にはその設備で処理しても良いが、
原水槽1に送給して原水と共に処理するのが好ましい。
【0033】図1の装置は、本発明のフッ素含有水の処
理装置の実施の形態を示すものであって、本発明は、そ
の要旨を超えない限り、何ら図示の構成に限定されるも
のではない。例えば、図1の装置では、Ca塩が晶析塔
4の下部に添加されるが、Ca化合物は晶析塔4の入口
部分で原水導入配管に添加し、原水と共に晶析塔4に流
入するようにしても良い。また、Ca化合物は、この原
水導入配管と晶析塔4の下部との2箇所で添加しても良
く、晶析塔4の高さ方向の異なる位置の複数箇所で添加
しても良い。いずれの場合であっても、原水ポンプ3で
のCaFの析出を防止するために、原水ポンプ3の下
流側で添加することが望ましい。
【0034】また、図1の装置では、晶析塔4の流出水
の一部を晶析塔4の底部に循環しているが、吸着塔5の
流出水(処理水)の一部を晶析塔4の底部に循環しても
良い。
【0035】また、pH調整槽2は必ずしも必要とされ
ず、原水配管に直接pH調整剤を添加しても良く、晶析
塔4と吸着塔5との間にpH調整槽を設けても良い。
【0036】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0037】実施例1 純水にNHF,HF,HClを添加して調製した合成
フッ素含有水(pH3,F:200mg/L,濁度1以
下)を原水として、図1に示す装置で処理した。
【0038】晶析塔4は、直径30mm、高さ3000
mmのカラムに粒径0.5〜1.0mmのホタル石1L
を充填したものである。吸着塔5はセリウム系キレート
樹脂(旭エンジニアリング(株)製「FA−200」)
を1L充填したものである。
【0039】原水は10L/hrで原水槽1を経て、p
H調整槽2でNaOHを添加してpH6.5〜6.8に
調整し、このpH調整槽2の水を原水ポンプ3で晶析塔
4の底部に通水した。また、晶析塔4の流出水の一部3
0L/hrを循環水槽6を経て循環ポンプ7により晶析
塔4の底部に循環した。このときの原水と循環水との合
計の流量は40L/hrであり、通水LVは56m/h
rで、充填層の展開率は150%であった。晶析塔4の
流出水の残部はHClを添加してpH4とした後、吸着
塔5に通水した。
【0040】また、晶析塔4の下部には、原水水量に対
しCaClを250mg−Ca/Lの割合で添加し
た。
【0041】このときの運転開始20日後の晶析塔4の
流出水及び処理水(吸着塔5の流出水)のF濃度と濁度
を調べ、結果を表1に示した。
【0042】比較例1 吸着塔の代りに砂濾過塔(有効径0.5mm)を設置
し、晶析塔4の流出水をpH無調整で通水したこと以外
は実施例1と同様にして処理を行い、同様に処理水(砂
濾過塔流出水)のF濃度と濁度を調べ、結果を表1に示
した。
【0043】比較例2 吸着塔の代りにMF(精密濾過)膜分離装置(孔径0.
45μm)を設置し、晶析塔4の流出水をpH無調整で
通水したこと以外は実施例1と同様にして処理を行い、
同様に処理水(MF膜透過水)のF濃度と濁度を調べ、
結果を表1に示した。
【0044】
【表1】
【0045】表1より明らかなように、本発明によれ
ば、晶析塔から流出するFイオンとSS性CaFを吸
着塔で効率的に捕捉して、低F濃度で低濁度の良好な水
質の処理水を安定に得ることができる。
【0046】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、フ
ッ素含有水中のフッ素を高度に除去して、高水質の処理
水を安定に得ることができ、しかも省スペース化が可能
なフッ素含有水の処理方法及び処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフッ素含有水の処理装置の実施の形態
を示す系統図である。
【符号の説明】
1 原水槽 2 pH調整槽 3 原水ポンプ 4 晶析塔 5 吸着塔 6 循環水槽 7 循環ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── 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) B01D 9/02 608 B01D 9/02 608B 613 613 616 616 619 619Z 620 620 622 622 625 625Z C02F 1/28 C02F 1/28 L

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素含有水をカルシウム化合物の存在
    下に、種晶を充填した晶析塔に通水し、該晶析塔の流出
    水をフッ素吸着樹脂を充填した吸着塔に通水することを
    特徴とするフッ素含有水の処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該晶析塔に流入する
    水のフッ素濃度が100mg/L以下となるように、該
    晶析塔の流出水の一部及び/又は該吸着塔の流出水の一
    部を該晶析塔へ循環することを特徴とするフッ素含有水
    の処理方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、該吸着塔の流
    入水のpHを3〜6に調整することを特徴とするフッ素
    含有水の処理方法。
  4. 【請求項4】 フッ素含有水がカルシウム化合物の存在
    下に通水される、種晶を充填した晶析塔と、 該晶析塔の流出水が通水される、フッ素吸着樹脂を充填
    した吸着塔とを備えてなることを特徴とするフッ素含有
    水の処理装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、該晶析塔の流出水の
    一部及び/又は該吸着塔の流出水の一部を該晶析塔の入
    口側に循環させる循環手段を備えたことを特徴とするフ
    ッ素含有水の処理装置。
  6. 【請求項6】 請求項4又は5において、該吸着塔の流
    入水のpHを3〜6に調整するpH調整手段を備えたこ
    とを特徴とするフッ素含有水の処理装置。
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