JP2004097860A - Removing agent of fluorine or phosphorus and removing method using the same - Google Patents

Removing agent of fluorine or phosphorus and removing method using the same Download PDF

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JP2004097860A
JP2004097860A JP2002259353A JP2002259353A JP2004097860A JP 2004097860 A JP2004097860 A JP 2004097860A JP 2002259353 A JP2002259353 A JP 2002259353A JP 2002259353 A JP2002259353 A JP 2002259353A JP 2004097860 A JP2004097860 A JP 2004097860A
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Kazuhiko Shimizu
清水 和彦
Rie Yano
矢野 理江
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Japan Organo Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently remove fluorine and/or phosphorus from fluorine and/or phosphorus-containing water. <P>SOLUTION: In a titanium reaction tank 10, a titanyl salt or a titanium salt is added to fluorine-containing water to insolubilize fluorine. Next, a polymeric flocculant is added to the treated water from the reaction tank 10 in a flocculation tank 12 to form flocs. Then, the treated water from the flocculation tank 12 is subjected to sedimentation treatment in a sedimentation tank 14 to remove a solid to obtain treated water from which fluorine is removed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ素またはリンの除去剤および除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体や、液晶などを製造するエレクトロニクス産業においては、その製造工程において、フッ素を使用するため、エレクトロニクス産業排水にはフッ素が含有される場合が多い。このフッ素含有水から排出されるフッ素の除去方法としては、原水にカルシウム塩を添加して、フッ化カルシウムの微細粒子を析出させ、これらの微細粒子をAl、Fe系の無機凝集剤もしくは有機高分子凝集剤で凝集させて、沈殿分離する方法が採用されている。この方法によると処理水フッ素は、10〜20mg/lに低減できる。ところが、日本においては、2001月7月にフッ素についての排出基準値が15mg/lから8mg/lに強化され、フッ素をさらに高度に処理する必要が出てきた。
【0003】
フッ素を高度に処理する方法としては、上記凝集沈殿における凝集剤の添加量を増加させたり、上記凝集沈殿処理の後段でさらにもう一度凝集沈殿を行う方法が採用される。このような処理における凝集剤使用量は2000〜5000mg/lであり、AlやFeの水酸化物にフッ素を吸着させてフッ素除去率を上昇させている。この方法によって、処理水フッ素濃度が2〜8mg/lに低減できる。
【0004】
他の方法として、ZrやCeの含水酸化物を樹脂に担持させたり、高分子物質で造粒したフッ素吸着剤を使用して、フッ素除去率を上昇することが提案されている(特許文献1(特公平6−79665)、特許文献2(特公昭61−47134))。これらの方法により、処理水フッ素0〜1mg/lに低減できるとされている。
【0005】
ここで、上記の吸着剤は、希土類元素やTi、Zrの塩類にアルカリを添加するか加熱して加水分解して生成した含水酸化物MO・XHO(≒M(OH))で表されるような物質がPO 3−、F、SO 2−等の陰イオンと酸性側で陰イオン交換し、アルカリ側で陽イオン交換する性質を利用している(特許文献3(特公平2−17220)、特許文献4(特開昭60−172353))。なお、Mは金属、X,m,nは任意の数である。
【0006】
また、エレクトロニクス産業排水には、リンも含有される場合が多く、またリンは家庭からの排水中にも含まれている。閉鎖性水域における富栄養化防止の観点などからリン除去を行う必要があり、多くの地域で上乗せ規制の対象になっている。このリンの除去には、フッ素の場合と同様に、カルシウム塩を添加してリン酸カルシウムとして凝集沈殿する処理の他、AlやFe系の無機凝集剤を用い、リン酸アルミニウムや、リン酸鉄として凝集沈殿処理されている。さらに、上述の吸着剤は、フッ素イオン(F)だけでなくリン酸(PO 3−)も処理できる。そこで、これら吸着剤をリン除去にも利用することも可能である。
【0007】
【特許文献1】
特公平6−79665号公報
【特許文献2】
特公昭61−47134号公報
【特許文献3】
特公平2−17220号公報
【特許文献4】
特開昭60−172353号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記凝集沈殿法では、フッ素を低減させるためにAl、Fe系の凝集剤を数1000mg/l添加する。このような凝集汚泥は、そのフロック内部に水分子を取り込んでいるため、汚泥の脱水性が悪く、また凝集剤添加量が多いため汚泥発生量が非常に多くなる。従って、汚泥処分費が嵩むという問題がある。また、このような大量の廃棄物を生成する処理は、廃棄物量を削減するという社会的要請に逆行する技術である。
【0009】
一方、フッ素吸着剤は、汚泥の増加はないものの、吸着速度が遅く吸着剤使用量が大きくなる。このため、処理コストが非常に高いという問題がある。また、エレクトロニクス産業廃水に含まれる過酸化水素のような酸化剤や原水のフッ酸により吸着剤が劣化し、母材が崩壊し流れ出してしまうという問題もある。
【0010】
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/またはリン含有水から、フッ素および/またはリンを効率よく除去できるフッ素またはリン除去剤または除去方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るフッ素またはリン除去剤は、チタニル塩水溶液またはチタン塩水溶液を含み、フッ素またはリン含有水に添加してフッ素またはリンを不溶化して除去する処理に使用することを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係るフッ素またはリンの除去方法は、フッ素またはリン含有水に、チタニル塩水溶液もしくはチタン塩水溶液を添加して不溶化させた後、固液分離することを特徴とする。
【0013】
チタニル塩や、チタン塩は、水中のフッ素イオンと反応して、フッ素を不溶化除去できる。特に、この反応はフッ素濃度が低い場合にも効果的に行われる。そこで、本発明に係るフッ素またはリン除去剤を用いてフッ素含有水の高度処理を効率的に行うことができる。
【0014】
例えば、硫酸チタニル、四塩化チタンを利用してフッ素、リンを除去する場合には、次のような反応が生起される。
【化1】
TiOSO+2F→TiOF+SO 2−
TiCl+4F→TiF+4Cl
TiOSO+2HPO →TiO(HPO+SO 2−
TiOSO+HPO 2−→TiOHPO+SO 2−
TiCl+4HPO →Ti(HPO+4Cl
TiCl+2HPO 2−→Ti(HPO+4Cl
【0015】
このような処理によって、処理水フッ素濃度を数mg/L以下に確実に処理することができる。そして、このときに使用する薬剤の添加量を少なくすることができる。従って、カルシウム塩を添加してフッ素濃度を低くする場合に比べ、汚泥処分費が安く、また設備を小さくして設備費も安くできる。
【0016】
また、フッ素またはリン含有水にチタニル塩水溶液もしくはチタン塩水溶液を添加して不溶化する場合に、pH=3〜6に維持することが好適である。このようなpHによって、フッ素またはリンの除去が効率的に行える。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係るフッ素またはリン除去材を用いた除去処理方法を示す図である。なお、この例では、フッ素含有排水を原水として説明する。
【0018】
フッ酸などのフッ素を含有する原水は、チタン反応槽10に導入される。このチタン反応槽10には、チタニル塩またはチタン塩の水溶液が供給されるとともに水酸化ナトリウムなどのpH調整剤(原水のpHを下げる場合には酸、上げる場合にはアルカリ)が供給される。
【0019】
硫酸チタニル、四塩化チタンを添加した場合には、下式に示すような反応が生起され、
【化2】
TiOSO+2F→TiOF+SO 2−
TiCl+4F→TiF+4Cl
フッ素が不溶化される。また、水酸化ナトリウム等によって、チタン反応槽10内のpHを3〜6の範囲に調整する。これによって、上述の反応が速やかに進行する。
【0020】
チタン反応槽10の処理水は、凝集槽12に供給される。この凝集槽12には、高分子凝集剤が供給され、チタン反応槽10で生成したフッ素の不溶化物が凝集粗大化される。高分子凝集剤は、カチオン、アニオン、ノニオンのいずれでもよく、凝集効果のよいものを適宜採用する。さらに、高分子凝集剤に代えて、アルミ系や鉄系の無機凝集剤を採用することもでき、またこれらを併用してもよい。
【0021】
凝集槽12からの凝集処理水は、沈殿槽14に導入され、ここで固形物が沈殿分離される。すなわち、上述したTiOFやTiFの凝集物が沈殿分離され、上澄み液としてフッ素濃度の低い処理水が得られる。なお、固液分離手段としては、沈殿槽14に限定されることなく、膜分離装置など各種の装置を利用することができる。特に、膜分離装置を採用した場合には、高分子凝集剤による凝集処理を省略することもできる。
【0022】
ここで、チタン反応槽10において添加するチタニル酸塩としては硫酸チタニルが好適であり、チタン塩としては四塩化チタンが好適である。しかし、その他のチタニル酸塩、チタン塩を使用してもよい。また、チタニル酸塩、チタン塩の添加量は、上述の反応式から分かるように、原水中のフッ素(F)に対して、Tiとして当量以上添加することが好適である。すなわち、チタニル酸であれば、モル比として、Ti:F=1:2、チタン塩であればモル比としてTi:F=1:4以上添加するとよい。また、pHは、3〜6の範囲内にする必要があるが、4.0〜5.0の範囲内が好適である。
【0023】
図2に、200mg−Ti/LのTiOSO溶液に酸またはアルカリを添加して、固形物を生成する割合を見た結果を示す。ここで、固形物生成率は、生成した固形物中のTi量/添加Ti量で算出している。この実験ではフッ素は存在しないため、生成した固形物は水酸化チタンと考えられるが、pH=6以上で生成量が多かった。これより、pHを6以上にすると、水酸化チタンの固形物が生じてしまい、フッ素除去には適していないことが推察される。特に、pHを5以下に設定することで、水酸化チタンの不溶化を確実に防止できる。
【0024】
「実験例」
次に、チタニル酸水溶液を利用して、フッ素含有水の処理実験を行った。フッ素処理剤として、硫酸チタニルを溶解して、20%硫酸チタニル溶液を調製した。フッ化ナトリウムを希釈調整して20mg−F/lのフッ素模擬水1Lに20%硫酸チタニル溶液をTiとして50mg−Ti/l添加し、pHを2〜10に調整した。生成した固形物を0.45μフィルターでろ過し、ろ液のフッ素濃度を測定した。結果を図3に示す。
【0025】
このように、pH3〜6の範囲で、処理水フッ素濃度が7mg/L以下になっている。そして、pH4.0〜5.0の範囲では、フッ素1.5mg/L以下と非常に低濃度になっている。
【0026】
なお、pHが高い場合には、水酸化チタンが生成されてしまい、フッ素を不溶化できず、pHが低い場合には、上述のような反応によるフッ素の不溶化が行われないためと考えられる。
【0027】
一方、フッ化ナトリウムを希釈調整して20mg−F/Lのフッ素模擬水1Lに硫酸チタニル溶液をTiとして10〜200mg/L添加しpH=4.5に調整し、同様にろ液のフッ素濃度を測定した。結果を図4に示す。
【0028】
このように、処理水フッ素濃度が5mg/Lまでは、硫酸チタニル溶液の添加に対し、理論量通りのフッ素除去がなされている。すなわち、F(19×2=38)/Ti(48)の直線でチタン添加量に従って、フッ素が減少している。従って、除去したいフッ素に対し、当量以上のチタニル塩を添加すればよいことが分かる。
【0029】
「その他の構成」
また、経済的観点から、本実施形態の処理は、フッ素濃度20mg/L以下の原水に適用することが好ましい。一方、エレクトロニクス産業排水などでは、フッ素濃度として、100〜2000mg/L程度である場合も多い。このような場合には、従来のカルシウム塩によるフッ素処理を行った後、残留するフッ素を本実施形態の処理によって除去することが好適である。
【0030】
図5のこの形式の処理を示す。フッ素を高濃度で含有する原水は、まずカルシウム反応槽20に導入される。このカルシウム反応槽20には、消石灰や塩化カルシウムなどのカルシウム塩が供給される。なお、必要な場合には、水酸化ナトリウムなどのpH調整剤も添加され、pHがフッ化カルシウムの析出に適切なpH(4〜11程度)に調整される。
【0031】
カルシウム反応槽20の処理水は、無機凝集剤反応槽22に導入される。この無機凝集剤反応槽22には、アルミニウム系や鉄系の無機凝集剤(例えば、ポリ硫酸鉄やPAC(ポリ塩化アルミニウム))が供給され、フッ化カルシウムの微細粒子が凝集フロック化される。なお、処理水中に残留するフッ素の一部も凝集フロックに取り込まれる。
【0032】
無機凝集剤反応槽22の処理水は、凝集槽24に供給される。この凝集槽24には、高分子凝集剤が添加され、無機凝集フロックをさらに粗大化する。そして、この凝集槽24の処理水が沈殿槽26に導入され、ここで固形物が沈殿分離され、上澄み液が得られる。この場合、処理水として、フッ素濃度20mg/L以下のものを得ればよく、カルシウム塩、無機凝集剤、高分子凝集剤の添加量として、従来からのフッ素処理と同様または若干少ない添加量でよい。
【0033】
そして、このようにして得られたフッ素濃度20mg/L以下のフッ素含有水が、チタン反応槽10、凝集槽12、沈殿槽14により上述のようにして処理される。このような処理によって、フッ素濃度を低濃度にまで処理することができ、かつカルシウム塩や無機・有機凝集剤の添加量を比較的少なくすることができる。また、チタニル塩やチタン塩の添加量も比較的少なくてよい。
【0034】
また、図6に示すように、カルシウム反応槽20において、カルシウム塩を添加しフッ化カルシウムを生成した後、そのままチタン反応槽10に導入し、チタニル塩またはチタン塩を添加し残留するフッ素を不溶化してもよい。これによって、高分子凝集剤による凝集や、固液分離をまとめて行うことができる。なお、この処理においても、無機凝集剤をさらに添加してもよい。
【0035】
ここで、上述の実験例では、硫酸チタニルによりフッ素含有水を処理することについてのみ説明したが、四塩化チタンなどによっても同様に処理が行えることが確認されている。四塩化チタンの添加量は、上述の反応式に従い、Tiとしてフッ素に対し当量(モル比でTi:F=1:4)以上添加すればよい。
【0036】
さらに、上述の説明では、フッ素含有水の処理についてのみを対象とした。しかし、チタニル塩、チタン塩は、リンに対しても、フッ素と同様の不溶化反応を起こす。そこで、上述の処理をそのままリン含有排水に適用することができる。なお、リンは、リン酸カルシウムとして除去できるため、図5の処理もそのままリン含有水に適用することができる。なお、リンの処理は次の反応によりリンが不溶化される。なお、リンの形態はpH等によって変化する。
【化3】
TiOSO+2HPO →TiO(HPO+SO 2−
TiOSO+HPO 2−→TiOHPO+SO 2−
TiCl+4HPO →Ti(HPO+4Cl
TiCl+2HPO 2−→Ti(HPO+4Cl
【0037】
また、本発明は、フッ素とリンの両方を含有する排水にも好適に適用できる。この場合、フッ素とリンの合計量に対し当量以上のチタニル塩やチタン塩を添加すればよい。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チタニル塩や、チタン塩は、水中のフッ素イオンと反応して、フッ素を不溶化除去できる。特に、この反応はフッ素濃度が低い場合にも効果的に行われる。そこで、本発明に係るフッ素またはリン除去剤を用いてフッ素含有水の高度処理を効率的に行うことができる。また、処理に使用する薬剤の添加量を少なくすることができ、汚泥処分費が安く、また設備を小さくして設備費も安くできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の処理の構成例を示す図である。
【図2】硫酸チタニルのpHに対する固形物生成率を示す図である。
【図3】pHに対する処理水フッ素濃度を示す図である。
【図4】Ti添加量に対する処理水フッ素濃度を示す図である。
【図5】他の構成例を示す図である。
【図6】さらに、他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
10 チタン反応槽、12 凝集槽、14 沈殿槽。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluorine or phosphorus removing agent and a removing method.
[0002]
[Prior art]
In the electronics industry that manufactures semiconductors, liquid crystals, and the like, fluorine is used in the manufacturing process, and thus the wastewater in the electronics industry often contains fluorine. As a method for removing the fluorine discharged from the fluorine-containing water, a calcium salt is added to raw water to precipitate fine particles of calcium fluoride, and these fine particles are made of an Al, Fe-based inorganic coagulant or A method of coagulating with a molecular coagulant and separating by precipitation is employed. According to this method, the amount of treated water fluorine can be reduced to 10 to 20 mg / l. However, in Japan in July 2001, the emission standard for fluorine was increased from 15 mg / l to 8 mg / l, and it became necessary to further treat fluorine.
[0003]
As a method of treating fluorine to a high degree, a method of increasing the amount of an aggregating agent added in the above-mentioned coagulation precipitation, or performing another coagulation precipitation again in the latter stage of the above coagulation precipitation treatment is employed. The use amount of the flocculant in such a treatment is 2000 to 5000 mg / l, and fluorine is adsorbed on the hydroxide of Al or Fe to increase the fluorine removal rate. By this method, the concentration of fluorine in the treated water can be reduced to 2 to 8 mg / l.
[0004]
As another method, it has been proposed to increase the fluorine removal rate by supporting a hydrated oxide of Zr or Ce on a resin or using a fluorine adsorbent granulated with a polymer substance (Patent Document 1). (Japanese Patent Publication No. 6-79665) and Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 61-47134). It is stated that these methods can reduce the treated water fluorine to 0 to 1 mg / l.
[0005]
Here, the adsorbent is a hydrated oxide MO n · XH 2 O (≒ M (OH) m ) generated by adding an alkali to a rare earth element or a salt of Ti or Zr or heating and hydrolyzing the salt. Utilizing such a property that a substance as shown exchanges anions with anions such as PO 4 3− , F , and SO 4 2− on the acidic side and exchanges cations on the alkali side (Patent Document 3 (Patent Document 3)). Japanese Patent Publication No. 2-17220) and Patent Document 4 (JP-A-60-172353). M is a metal, and X, m, and n are arbitrary numbers.
[0006]
In addition, phosphorus is often contained in wastewater from the electronics industry, and phosphorus is also contained in wastewater from households. Phosphorus must be removed from the viewpoint of preventing eutrophication in closed water areas, and is subject to additional regulations in many areas. In order to remove phosphorus, similarly to the case of fluorine, a calcium salt is added and coagulated and precipitated as calcium phosphate, and an aluminum or iron-based inorganic coagulant is used to coagulate as aluminum phosphate or iron phosphate. Settling has been performed. Further, the above adsorbent can treat not only fluorine ions (F ) but also phosphoric acid (PO 4 3− ). Therefore, these adsorbents can also be used for phosphorus removal.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 6-79665 [Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 61-47134 [Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 2-17220 [Patent Document 4]
JP-A-60-172353
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned coagulation sedimentation method, several thousand mg / l of an Al or Fe-based coagulant is added to reduce fluorine. Such flocculated sludge incorporates water molecules into its floc, so that the sludge dewatering property is poor, and the amount of added flocculant increases the amount of generated sludge. Therefore, there is a problem that the sludge disposal cost increases. In addition, the process of generating such a large amount of waste is a technology that goes against the social demand for reducing the amount of waste.
[0009]
On the other hand, the fluorine adsorbent does not increase sludge, but has a low adsorption speed and a large amount of adsorbent used. For this reason, there is a problem that the processing cost is very high. There is also a problem that the adsorbent is degraded by the oxidizing agent such as hydrogen peroxide contained in the wastewater of the electronics industry and the hydrofluoric acid of the raw water, and the base material collapses and flows out.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fluorine or phosphorus removing agent or a removing method capable of efficiently removing fluorine and / or phosphorus from water containing fluorine and / or phosphorus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The fluorine or phosphorus removing agent according to the present invention includes an aqueous solution of a titanyl salt or an aqueous solution of a titanium salt, and is used for a treatment for insolubilizing and removing fluorine or phosphorus by adding to water containing fluorine or phosphorus.
[0012]
Further, the method for removing fluorine or phosphorus according to the present invention is characterized in that an aqueous solution of titanyl salt or an aqueous solution of titanium salt is added to water containing fluorine or phosphorus to make the solution insoluble, and then solid-liquid separation is performed.
[0013]
Titanyl salts and titanium salts react with fluorine ions in water to insolubilize and remove fluorine. In particular, this reaction is effectively performed even when the fluorine concentration is low. Therefore, advanced treatment of fluorine-containing water can be efficiently performed using the fluorine or phosphorus removing agent according to the present invention.
[0014]
For example, when fluorine and phosphorus are removed using titanyl sulfate and titanium tetrachloride, the following reaction occurs.
Embedded image
TiOSO 4 + 2F → TiOF 2 + SO 4 2-
TiCl 4 + 4F → TiF 4 + 4Cl
TiOSO 4 + 2H 2 PO 4 → TiO (H 2 PO 4 ) 2 + SO 4 2-
TiOSO 4 + HPO 4 2− → TiOOHPO 4 + SO 4 2−
TiCl 4 + 4H 2 PO 4 → Ti (H 2 PO 4 ) 4 + 4Cl
TiCl 4 + 2HPO 4 2− → Ti (HPO 4 ) 2 + 4Cl
[0015]
By such treatment, it is possible to surely treat the treated water fluorine concentration to several mg / L or less. Then, the amount of the drug used at this time can be reduced. Therefore, compared with the case where the fluorine concentration is lowered by adding a calcium salt, the sludge disposal cost is lower, and the equipment can be made smaller and the equipment cost can be reduced.
[0016]
Further, when an aqueous solution of titanyl salt or aqueous solution of titanium salt is added to water containing fluorine or phosphorus for insolubilization, it is preferable to maintain the pH at 3 to 6. With such a pH, fluorine or phosphorus can be efficiently removed.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a removing method using a fluorine or phosphorus removing material according to the present invention. In this example, a description will be given using fluorine-containing wastewater as raw water.
[0018]
Raw water containing fluorine such as hydrofluoric acid is introduced into the titanium reaction tank 10. The titanium reaction tank 10 is supplied with an aqueous solution of a titanyl salt or a titanium salt, and is also supplied with a pH adjuster such as sodium hydroxide (acid when the pH of raw water is lowered, and alkali when it is raised).
[0019]
When titanyl sulfate or titanium tetrachloride is added, a reaction as shown in the following formula occurs,
Embedded image
TiOSO 4 + 2F → TiOF 2 + SO 4 2-
TiCl 4 + 4F → TiF 4 + 4Cl
Fluorine is insolubilized. The pH in the titanium reaction tank 10 is adjusted to a range of 3 to 6 with sodium hydroxide or the like. Thereby, the above-mentioned reaction proceeds rapidly.
[0020]
The treated water in the titanium reaction tank 10 is supplied to the coagulation tank 12. The coagulation tank 12 is supplied with a polymer coagulant, and the insolubilized fluorine generated in the titanium reaction tank 10 is coagulated and coarsened. The polymer coagulant may be any of a cation, an anion, and a nonion, and a material having a good coagulation effect is appropriately employed. Further, an aluminum-based or iron-based inorganic coagulant may be used instead of the polymer coagulant, and these may be used in combination.
[0021]
The coagulation water from the coagulation tank 12 is introduced into the sedimentation tank 14, where solids are separated by sedimentation. That is, the above-mentioned aggregates of TiOF 2 and TiF 4 are precipitated and separated, and treated water having a low fluorine concentration is obtained as a supernatant. The solid-liquid separation means is not limited to the sedimentation tank 14, and various devices such as a membrane separation device can be used. In particular, when a membrane separation device is employed, the coagulation treatment using a polymer coagulant can be omitted.
[0022]
Here, titanyl sulfate is preferably used as the titanate added in the titanium reaction tank 10, and titanium tetrachloride is preferably used as the titanium salt. However, other titanyl salts and titanium salts may be used. Further, as can be seen from the above-mentioned reaction formula, it is preferable to add the titanate and the titanium salt in an amount equal to or more than Ti as an amount relative to fluorine (F) in the raw water. That is, in the case of titanic acid, the molar ratio of Ti: F = 1: 2, and in the case of a titanium salt, the molar ratio of Ti: F = 1: 4 or more may be added. The pH needs to be in the range of 3 to 6, but is preferably in the range of 4.0 to 5.0.
[0023]
FIG. 2 shows the results obtained by adding an acid or an alkali to a 200 mg-Ti / L TiOSO 4 solution to generate a solid. Here, the solid matter generation rate is calculated by the ratio of Ti amount / Ti addition in the generated solid matter. In this experiment, since no fluorine was present, the produced solid was considered to be titanium hydroxide. However, the production was large at pH = 6 or more. From this, it is inferred that when the pH is 6 or more, solids of titanium hydroxide are generated, which is not suitable for removing fluorine. In particular, by setting the pH to 5 or less, the insolubilization of titanium hydroxide can be reliably prevented.
[0024]
"Experimental example"
Next, a treatment experiment of fluorine-containing water was performed using a titanic acid aqueous solution. As a fluorinating agent, titanyl sulfate was dissolved to prepare a 20% titanyl sulfate solution. Sodium fluoride was diluted and adjusted, and 50 mg-Ti / l of a 20% titanyl sulfate solution as Ti was added to 1 L of 20 mg-F / l simulated fluorine water to adjust the pH to 2 to 10. The generated solid was filtered with a 0.45 μ filter, and the fluorine concentration of the filtrate was measured. The results are shown in FIG.
[0025]
Thus, in the pH range of 3 to 6, the treated water fluorine concentration is 7 mg / L or less. Then, in the pH range of 4.0 to 5.0, the concentration is extremely low at 1.5 mg / L or less of fluorine.
[0026]
It is considered that when the pH is high, titanium hydroxide is generated and fluorine cannot be insolubilized, and when the pH is low, fluorine is not insolubilized by the above-described reaction.
[0027]
On the other hand, sodium fluoride was diluted and adjusted to a pH of 4.5 by adding 10 to 200 mg / L of a titanyl sulfate solution as Ti to 1 L of 20 mg-F / L of simulated fluorine water, and the pH of the filtrate was similarly adjusted. Was measured. FIG. 4 shows the results.
[0028]
As described above, up to a treated water fluorine concentration of 5 mg / L, the addition of the titanyl sulfate solution removes fluorine according to the theoretical amount. That is, fluorine decreases in the straight line of F (19 × 2 = 38) / Ti (48) according to the amount of titanium added. Therefore, it is understood that it is sufficient to add an equivalent or more titanyl salt to the fluorine to be removed.
[0029]
"Other Configurations"
In addition, from an economic viewpoint, it is preferable that the treatment of the present embodiment is applied to raw water having a fluorine concentration of 20 mg / L or less. On the other hand, in the case of industrial industrial wastewater, the fluorine concentration is often about 100 to 2000 mg / L. In such a case, it is preferable to remove the remaining fluorine by the treatment of the present embodiment after performing the conventional fluorine treatment with a calcium salt.
[0030]
FIG. 5 shows this type of processing. Raw water containing a high concentration of fluorine is first introduced into the calcium reaction tank 20. A calcium salt such as slaked lime or calcium chloride is supplied to the calcium reaction tank 20. If necessary, a pH adjuster such as sodium hydroxide is also added to adjust the pH to a suitable pH (about 4 to 11) for the precipitation of calcium fluoride.
[0031]
The treated water in the calcium reaction tank 20 is introduced into the inorganic coagulant reaction tank 22. An aluminum-based or iron-based inorganic coagulant (for example, polyiron sulfate or PAC (polyaluminum chloride)) is supplied to the inorganic coagulant reaction tank 22, and the fine particles of calcium fluoride are coagulated and flocculated. Note that some of the fluorine remaining in the treated water is also taken into the flocculated flocs.
[0032]
The treated water in the inorganic coagulant reaction tank 22 is supplied to the coagulation tank 24. A polymer flocculant is added to the flocculation tank 24 to further coarsen the inorganic floc. Then, the treated water in the flocculation tank 24 is introduced into the sedimentation tank 26, where solids are precipitated and separated, and a supernatant liquid is obtained. In this case, it is only necessary to obtain a treated water having a fluorine concentration of 20 mg / L or less, and the calcium salt, the inorganic coagulant, and the polymer coagulant may be added in the same amount as or slightly smaller than the conventional fluorine treatment. Good.
[0033]
Then, the thus obtained fluorine-containing water having a fluorine concentration of 20 mg / L or less is treated in the titanium reaction tank 10, the coagulation tank 12, and the precipitation tank 14 as described above. By such a treatment, the fluorine concentration can be reduced to a low concentration, and the addition amount of the calcium salt or the inorganic / organic coagulant can be relatively reduced. Further, the addition amount of the titanyl salt or the titanium salt may be relatively small.
[0034]
In addition, as shown in FIG. 6, in a calcium reaction tank 20, a calcium salt is added to generate calcium fluoride, which is then introduced into a titanium reaction tank 10 as it is, and a titanyl salt or a titanium salt is added to insolubilize residual fluorine. May be. This makes it possible to collectively perform the aggregation with the polymer flocculant and the solid-liquid separation. In this process, an inorganic coagulant may be further added.
[0035]
Here, in the above-described experimental example, only the treatment of the fluorine-containing water with titanyl sulfate was described, but it has been confirmed that the treatment can be similarly performed with titanium tetrachloride or the like. The amount of titanium tetrachloride to be added may be equal to or more than that of Ti as fluorine (molar ratio: Ti: F = 1: 4) according to the above-mentioned reaction formula.
[0036]
Furthermore, in the above description, only the treatment of the fluorine-containing water was targeted. However, titanyl salts and titanium salts cause the same insolubilization reaction with phosphorus as fluorine. Therefore, the above treatment can be directly applied to the phosphorus-containing wastewater. In addition, since phosphorus can be removed as calcium phosphate, the treatment of FIG. 5 can be applied to phosphorus-containing water as it is. In the treatment with phosphorus, phosphorus is insolubilized by the following reaction. Note that the form of phosphorus changes depending on the pH and the like.
Embedded image
TiOSO 4 + 2H 2 PO 4 → TiO (H 2 PO 4 ) 2 + SO 4 2-
TiOSO 4 + HPO 4 2− → TiOOHPO 4 + SO 4 2−
TiCl 4 + 4H 2 PO 4 → Ti (H 2 PO 4 ) 4 + 4Cl
TiCl 4 + 2HPO 4 2− → Ti (HPO 4 ) 2 + 4Cl
[0037]
Further, the present invention can be suitably applied to wastewater containing both fluorine and phosphorus. In this case, a titanyl salt or a titanium salt may be added in an amount equivalent to or more than the total amount of fluorine and phosphorus.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, titanyl salts and titanium salts can react with fluorine ions in water to insolubilize and remove fluorine. In particular, this reaction is effectively performed even when the fluorine concentration is low. Therefore, advanced treatment of fluorine-containing water can be efficiently performed using the fluorine or phosphorus removing agent according to the present invention. In addition, the amount of chemicals used in the treatment can be reduced, the sludge disposal cost can be reduced, and the equipment can be made smaller and the equipment cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a process according to an embodiment.
FIG. 2 is a graph showing the solid matter production rate with respect to the pH of titanyl sulfate.
FIG. 3 is a diagram showing the concentration of treated water fluorine with respect to pH.
FIG. 4 is a diagram showing the concentration of fluorine in treated water with respect to the amount of Ti added.
FIG. 5 is a diagram showing another configuration example.
FIG. 6 is a diagram showing still another configuration example.
[Explanation of symbols]
10 titanium reaction tank, 12 coagulation tank, 14 sedimentation tank.

Claims (3)

チタニル塩水溶液またはチタン塩水溶液を含み、フッ素またはリン含有水に添加してフッ素またはリンを不溶化して除去する処理に使用するフッ素またはリン除去剤。A fluorine or phosphorus removing agent which contains a titanyl salt aqueous solution or a titanium salt aqueous solution, and is used for a treatment for insolubilizing and removing fluorine or phosphorus by adding to water containing fluorine or phosphorus. フッ素またはリン含有水に、チタニル塩水溶液もしくはチタン塩水溶液を添加して不溶化させた後、固液分離するフッ素またはリンの除去方法。A method for removing fluorine or phosphorus, which comprises adding an aqueous solution of titanyl salt or aqueous solution of titanium salt to water containing fluorine or phosphorus to make it insoluble, and then performing solid-liquid separation. 請求項2に記載の方法において、
フッ素またはリン含有水にチタニル塩水溶液もしくはチタン塩水溶液を添加して不溶化する場合に、pH=3〜6に維持するフッ素またはリンの除去方法。
3. The method according to claim 2, wherein
A method for removing fluorine or phosphorus by maintaining a pH of 3 to 6 when an aqueous solution of titanyl salt or an aqueous solution of titanium salt is added to water containing fluorine or phosphorus for insolubilization.
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