JP2004113983A - Fluorine or phosphorus-containing water treatment method - Google Patents

Fluorine or phosphorus-containing water treatment method Download PDF

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JP2004113983A
JP2004113983A JP2002283750A JP2002283750A JP2004113983A JP 2004113983 A JP2004113983 A JP 2004113983A JP 2002283750 A JP2002283750 A JP 2002283750A JP 2002283750 A JP2002283750 A JP 2002283750A JP 2004113983 A JP2004113983 A JP 2004113983A
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Kazuhiko Shimizu
清水 和彦
Rie Yano
矢野 理江
Kenichi Tanno
丹野 健一
Masataka Oshima
大島 正孝
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently remove fluorine or phosphorus from water containing fluorine or phosphorus. <P>SOLUTION: In a zirconyl reaction tank 10, ZrO salt together with a polycondensate of phenol and formaldehyde is added to fluorine-containing water to insolubilize fluorine. In a flocculation tank 12, a polymer coagulant is added to the treated water from the zirconyl reaction tank 10 to perform flocculation. The treated water from the flocculation tank 12 is subjected to solid-liquid separation in a sedimentation tank 14 to efficiently remove fluorine or phosphorus from the water containing fluorine or phosphorus. The concentration of fluorine or phosphorus can be reduced in comparison with conventional anionic polymer coagulant by using both polycondensate of phenol and formaldehyde and ZrO salt. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ素またはリン含有水の処理方法、特に希土類金属、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taのうち、少なくとも1種以上からなる金属の水溶性化合物を添加するものに関する。
【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年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無機凝集剤使用量は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向上させている。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、フッ素除去率を向上させ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、処理水フッ素を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する方法が用いられている。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、フッ素またはリンを低減させるためにAl、Fe系の無機凝集剤を数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、フッ素またはリン含有水から、フッ素またはリンを効率よく除去できる処理装置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】
上記課題を解決するために、本発明は、希土類金属、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taのうち、少なくとも1種以上からなる金属の水溶性化合物と、フェノール類とアルデヒド類の縮重合物と、をフッ素またはリン含有水に添加することを特徴とする。
【0012】
また、前記縮重合物はフェノールとホルムアルデヒドとの縮重合物であってもよい。
【0013】
また、前記縮重合物はアルカリ水溶液に含まれてフッ素またはリン含有水に添加されてもよい。
【0014】
また、前記縮重合物は前記金属の水溶化物と同時またはそれ以前に添加されてもよい。
【0015】
また、前記金属の水溶性化合物および前記縮重合物を添加した後、さらに、高分子凝集剤を添加してもよい。
【0016】
このように、本発明では、希土類金属、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taの金属の水溶性化合物をフッ素またはリンの不溶化剤として添加する。これらの金属は、フッ素リンに対しほぼ反応式当量の添加量でフッ素やリンを不溶化することができる。従って、その添加量が少なく、発生汚泥量も少なくなる。さらに、反応生成物が水和物になり水を取り込む可能性が少なく発生汚泥の脱水性がよくなる。従って、汚泥発生量を少なくでき、汚泥処分費を低減することができる。
【0017】
しかし、希土類等の水溶性金属化合物がフッ素やリンを不溶化させるのに適しているpH3〜7において、そのフロックは微細なものになりやすく、沈殿分離などによって、固液分離が十分にできないという問題がある。
【0018】
ところが、これら希土類等の水溶性金属化合物によりフッ素やリンを不溶化させる際に、フェノール類とアルデヒド類の縮重合物が存在すると、上記希土類金属、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taの水溶性化合物により、フッ素やリンを不溶化物として析出させるのに適しているpH3〜7、より好ましくは4〜6において、フェノール類とホルムアルデヒド類の縮重合物が不溶化し、フッ素やリンの不溶化物を比較的大きなフロックとすることができる。従って、フッ素やリンの不溶化物の処理水へのリークを防止することができ、処理水のフッ素やリン濃度を十分低く維持することが可能となる。
【0019】
なお、フェノール類とアルデヒド類の縮重合物は、オルガノ(株)より、商品名「オルガフィックスDN−1(商品名)」として、販売されているものが好適である。この縮合物は、一般的には非イオン製界面活性剤やポリビニルアルコール(PVA)などを凝集除去させるために利用されているが、本発明のようなフッ素やリンの不溶化物の凝集除去にも効果的であることが分かった。
【0020】
【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)について説明する。尚、本実施形態は本発明の実施に関しての好ましい一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【0021】
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。なお、本実施形態では、フッ素含有排水を原水とし、フッ素またはリンの不溶化剤としてZrO塩(好ましくはZrOCl)の水溶性化合物、同時に添加し凝集を促進する縮重合物としてフェノールとホルムアルデヒドの縮重合物がアルカリ水溶液中に溶解したもの(オルガフィックスDN−1(商品名))をそれぞれ用いている。
【0022】
「実施形態1」
図1は、実施形態1の構成を示す図である。フッ酸などのフッ素を含有する原水は、ジルコニル反応槽10に導入される。このジルコニル反応槽10には、ZrO塩(例えば、塩化ジルコニル(ZrOCl)を含んだ水溶液とフェノールとホルムアルデヒドの縮重合物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。pH調整剤によって、ジルコニル反応槽10内のpHを3〜7、好ましくは4〜6、の範囲に調整する。これによって、ジルコニル反応槽10では、フッ素がZrO2−と反応し、ZrOFとなって不溶化する。
【0023】
すなわち、
【化1】
ZrOCl+2F→ZrOF+2Cl      (1)
という反応によって、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、ジルコニル反応槽10内のpHを3〜7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。
【0024】
ここで、前記縮重合物はフェノール類とホルムアルデヒド類の縮重合物であればよい。この縮重合物の合成に用いることができるフェノール類としては、例えばフェノール、σ−クレゾール、p−クレゾール、ブロモフェノール、メチルフェノール、エチルフェノール、キシレノール、ニトロフェノール、ピロガロール、タンニン、ジフェノール、ジオキシフェニルプロパン、ジヒドロキシジフェニルスルホン、これらの混合物等のフェノール性水酸基を有する物質を挙げることができる。また、この縮重合物の合成に用いることができるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、これらの混合物を挙げることができる。本発明に用いるフェノール類とアルデヒド類の縮重合物の代表的かつ好ましい一例として、フェノールとホルムアルデヒドの縮重合物の化学構造を式で表すと、下記の化学式(2)に示される通りである。下記の化学式(2)中の繰返し数nは任意であるが、凝集効果の観点から、好ましくは2〜10、より好ましくは5〜7である。
【化2】

Figure 2004113983
【0025】
フェノール類とホルムアルデヒド類の前記縮重合物は、水溶液に溶解させ、被処理水に添加したときに、被処理中で分散しやすくし、その反応スピードを高めることができる。前記縮重合物はアルカリ水溶液に溶解しやすいので、アルカリ水溶液に溶解したものを用いることがより好ましい。アルカリ水溶液にするために用いるアルカリ性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の水酸化物およびそれらの炭酸塩などの弱酸塩、アンモニア、アミン類等の水溶液であればよいが、好ましくは取り扱いが容易である水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの水溶液である。アルカリ水溶液中における前記縮重合物の濃度は任意であるが、本実施形態では好ましくは重量パーセント濃度で1〜50%の範囲である。前記縮重合物を含んだアルカリ水溶液の添加量は任意であるが、好ましくは10〜数万mg/リットル(L)である。
【0026】
本実施形態におけるジルコニル反応槽10では、本実施形態で用いたZrO塩以外にも、金属の水溶性化合物として、ジルコニウムZr、チタンTi、ハフニウムHf、バナジウムV、ニオブNb、タンタルTaの化合物として、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、塩化酸化物、硫酸酸化物等が使用できる。また、希土類金属の化合物としては、スカンジウムSc、イットリウムYおよびランタノイドのランタンLa、セリウムCe、プラセオジムPr、ネオジムNd、プロメチウムPm、サマリウムSm、ユウロピウムEu、ガドリニウムGd、テルビウムTb、ジスプロシウムDy、ホルミウムHo、エルビウムEr、ツリウムTm、イッテルビウムYb、ルテチウムLuの塩化物、硫酸塩、硝酸塩も使用できる。また、ジルコニル反応槽10内はこれらが反応するのに最適なpH、3〜7の範囲内にする必要があるが、pH4〜6の範囲内が好適である。
【0027】
つぎにジルコニル反応槽10の処理水は、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、上述したフッ素を不溶化したZrO塩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。
【0028】
なお、凝集物を固液分離手段としては、沈殿槽14に限定されることなく、各種の装置を利用することができる。特に、膜分離装置は、細かなSSまで確実に除去できるため、好適である。さらに、浮上分離、遠心分離、振動ふるいなども適宜利用可能である。
【0029】
「実施形態2」
図2に、実施形態2の構成を示す。この実施形態2では、ジルコニル反応槽10からの不溶化処理水を、直接沈殿槽14に導入せず、凝集槽12を介し沈殿槽14に導入している。この凝集槽12には、高分子凝集剤が供給され、ジルコニル反応槽10で生成したフッ素の不溶化物が凝集粗大化され、その処理水が沈殿槽14へと供給される。
【0030】
ここで高分子凝集剤は、カチオン、アニオン、ノニオン性いずれの高分子凝集剤であってもよく、凝集効果のよいものを適宜採用する。例えば、アクリル酸とアクリルアミドの共重合物であるアニオン系高分子などが用いられている。なお、高分子凝集剤の分子量等は、特に限定されるわけではない。また、これら高分子凝集剤は、単独で又は混合物として用いることができる。さらに、これらの高分子凝集剤の添加量は任意に設定してよいが、凝集沈殿効果と経済性のバランスにより決定され、好ましくは添加量が1〜100mg/リットル(L)の範囲である。
【0031】
また、本実施形態で高分子凝集剤を添加する前に、無機凝集剤を添加することもできる。無機凝集剤としては、例えば硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、塩化アルミニウム等の多価金属塩等を用いることができる。より好ましい凝集剤は、塩化第二鉄やポリ硫酸鉄である。これら無機凝集剤は、単独もしくは混合物として用いてもよい。
【0032】
また、上述の金属の水溶性化合物、高分子凝集剤、無機凝集剤、pH調整剤、カルシウム塩などの各薬剤の種類や添加量、各槽における攪拌条件などは、最適となるように設定する。例えば、各薬剤の種類、添加量及び各槽における攪拌条件を変化させたジャーテストを行い、生じる凝集物のフロック径、固液分離性、発生汚泥量から容易に決定される。
【0033】
「実施形態3、4」
図3、4は本発明の実施形態3、4をそれぞれ示すものである。この実施形態3、4では、実施形態1および実施形態2において、Zr反応層10で添加する前記フェノール類とアルデヒド類の縮重合物を、ジルコニル反応槽10の前段で予め添加している。
【0034】
このような構成によっても、上記実施形態と同様にしてフッ素排水中のフッ素を除去することができる。
【0035】
「実施形態5」
図5は、実施形態5の構成を示す図である。この実施形態5は、フッ素を高濃度で含有する排水に好適な構成である。すなわち、経済的観点から、本実施形態の希土類金属などを添加する処理は、フッ素濃度が低減された(好ましくは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実施形態1に示した処理によって除去することが好適である。
【0036】
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。カルシウム反応槽20の処理水へのカルシウム塩添加量は、フッ素濃度を低減できれば良く、従来のフッ素処理以下の添加量でよい。
【0037】
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、そのままジルコニル反応槽10に導入し、ここでZrO塩を添加すると同時にフェノール類とアルデヒド類の縮重合物を添加する。これによって、カルシウムと反応しなかった残留フッ素を不溶化することができる。
【0038】
このような処理によって、高濃度のフッ素の大部分をカルシウム塩で除去し残留するフッ素を希土類金属などの水溶性化合物およびフェノール類とアルデヒド類の縮重合物によって効率的に除去することができる。
【0039】
「実施形態6」
図6に、実施形態6の構成を示す。実施形態6では、ジルコニル反応槽10と、沈殿槽14の間に、凝集槽12を設けている。このような処理によって、フッ素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、ZrO塩の添加量も比較的少なくてよい。なお、この処理においても、必要に応じて無機凝集剤を添加してもよい。
【0040】
「実施形態7、8」
図7、8は、実施形態7、8をそれぞれ示す。実施形態7、8は、実施形態5、実施形態6のカルシウム反応槽20において、前記フェノール類とアルデヒド類の縮重合物を添加したものである。これによって、前記実施形態3、4と同様に、ZrO塩を加えるジルコニル反応槽10の前に、縮合物が予め添加される。
【0041】
「その他」
上述の説明は、フッ素含有水の処理のみを対象とした。しかし、希土類金属、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taのうち、少なくとも1種以上からなる金属の水溶性化合物は、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、カルシウム塩を添加する処理もそのままリン含有水に適用することができ、例えば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】
ZrOCl+2HPO →ZrO(HPO+2Cl (3)
ZrOCl+HPO 2−→ZrOHPO+2Cl      (4)
【0042】
さらに、本発明は、フッ素とリンの両方を含有する水にも好適に適用できる。この場合、フッ素とリンの双方に対し当量以上の希土類金属塩等を添加すればよい。
【0043】
【実施例】
「実験1」
フッ化ナトリウムを純水に溶解して、フッ素濃度20mg−F/Lとなるようにしたものを調製し、これを原水として、処理実験を行った。
【0044】
比較例1は、原水に、フッ素の不溶化剤としてジルコニウム含有率10%の塩化酸化ジルコニウム水溶液を、50mg−Zr/Lとなるように添加した。さらにpH調整剤としてNaOHを添加し、pH5に調整した。30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた。30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0045】
比較例2は、比較例1で30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた後、高分子凝集剤を1mg/L添加する工程を加え、30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0046】
実施例1は、フェノールとホルムアルデヒドの縮重合物を含むアルカリ水溶液を原水に添加し、同時にフッ素の不溶化剤としてジルコニウム含有率10%の塩化ジルコニウム水溶液を、原水に50mg−Zr/Lとなるように添加した。さらにpH調整剤としてNaOHを添加し、pH5に調整した。30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた。30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0047】
実施例2は、実施例1で30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた後、高分子凝集剤を1mg/L添加する工程を加え、30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0048】
実施例3は、フェノールとホルムアルデヒドの縮重合物を含むアルカリ水溶液を原水に添加し、実施例1とは異なり、30分間攪拌した後、フッ素の不溶化剤としてジルコニウム含有率10%の塩化酸化ジルコニウム水溶液を調製し、原水に50mg−Zr/Lとなるように添加した。さらにpH調整剤としてNaOHを添加し、pH5に調整した。30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた。30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0049】
実施例4は実施例3で30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた後、高分子凝集剤を1mg/L添加する工程を加え、30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0050】
上記のように縮重合物の添加の有無及び時点、並びに高分子凝集剤の添加有無を変化させて実験した処理水中のフッ素濃度の結果を表1に示す。ここで縮重合物の添加の時点は上記の通り、ZrO塩の添加と同時かそれよりも前であるかで示している。
【表1】
Figure 2004113983
【0051】
このように、比較例1、2で示される縮重合物を用いていない処理水は、いずれも6.4mg−F/L以上であるのに対し、縮重合物を用いた実施例1〜4では2.3mg−F/L以下と比較例に対し約1/3倍以下にまで処理水中のフッ素濃度を低減できていることがわかる。一方、縮重合物の添加の時点、高分子凝集剤添加の有無は、縮合物添加の有無ほど結果に影響を与えないことがわかる。本実験では前に添加するほうが、また高分子凝集剤を添加したもののほうが、処理水中のフッ素濃度をより低減できることがわかる。これにより、縮重合物と高分子凝集剤は異なった効果を奏するものであることがわかる。実際に、処理水を目視すると比較例1,2は微細なフロックが見られ、白濁していたが、実施例1〜4では処理水の上澄み液が透明であった。これは、実施例では縮重合物により、フロックが沈殿槽に汚泥となって沈みやすくなり、処理水のフッ素を従来と比べ、より低減できたためと考えられる。
【0052】
「実験2」
さらに、本発明の縮重合物を利用して、フッ素含有水の処理実験を行った。フッ化ナトリウムを純水に溶解して、フッ素濃度200mg−F/Lとなるようにしたものを調製し、原水とした。
【0053】
比較例3は、原水にフッ化カルシウムを生じさせるためにカルシウム塩として消石灰を1000mg/L添加して、30分間攪拌し、その後、フッ素の不溶化剤としてジルコニウム含有率10%の塩化酸化ジルコニウム水溶液を、50mg−Zr/Lとなるように添加した。さらにpH調整剤としてNaOHを添加し、pH5に調整した。30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた。30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0054】
比較例4は、比較例3で30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた後、高分子凝集剤を1mg/L添加する工程を加え、30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0055】
実施例5は、原水にフッ化カルシウムを生じさせるためにカルシウム塩として消石灰を1000mg/L添加して、30分間攪拌し、その後、フェノールとホルムアルデヒドの縮重合物を含むアルカリ水溶液を原水に添加し、同時にフッ素の不溶化剤としてジルコニウム含有率10%の塩化酸化ジルコニウム水溶液を原水に50mg−Zr/Lとなるように添加した。さらにpH調整剤としてNaOHを添加し、pH5に調整した。30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた。30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0056】
実施例6は、実施例5で30分間撹拌させることで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた後、高分子凝集剤を1mg/L添加する工程を加え、30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0057】
実施例7は、フェノールとホルムアルデヒドの縮重合物を含むアルカリ水溶液を、実施例1とは異なり、カルシウム塩とともに原水に添加し、30分間攪拌した後、フッ素の不溶化剤としてジルコニウム含有率10%の塩化酸化ジルコニウム水溶液を原水に50mg−Zr/Lとなるように添加した。さらにpH調整剤としてNaOHを添加し、pH5に調整した。30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた。30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0058】
実施例8は実施例7で30分間撹拌することで、十分にフッ素とジルコニウム塩を反応させ、不溶化物を生成させた後、高分子凝集剤を1mg/L添加する工程を加え、30分間静置し、凝集物が十分に沈殿した後の上澄み液を処理水として採取し、処理水のフッ素濃度を測定した。
【0059】
上記のように縮重合物添加の有無および時点、並びに高分子凝集剤の添加の有無を変化させて実験した処理水中のフッ素濃度の結果を表2に示す。ここで縮重合物添加の時点は上記の通り、ZrO塩の添加と同時かそれよりも前であるかで示している。
【表2】
Figure 2004113983
【0060】
このように、比較例3、4で示される縮重合物を用いていない処理水は、いずれも8.5mg−F/L以上であるのに対し、縮重合物を用いた実施例5〜8では3.8mg−F/L以下と比較例に対し約2/5倍以下にまで処理水中のフッ素濃度を低減できていることがわかる。一方、縮重合物添加の時点、高分子凝集剤添加の有無は、縮合物添加の有無ほど結果に影響を与えないことがわかる。本実験では前に添加するほうが、また高分子凝集剤を添加したもののほうが、処理水中のフッ素濃度をより低減できることがわかる。これにより、縮重合物と高分子凝集剤は異なった効果を奏するものであることがわかる。実際に、処理水を目視すると比較例3,4は微細なフロックが見られ、白濁していたが、実施例5〜8では処理水の上澄み液が透明であった。これは、実施例では縮重合物により、フロックが沈殿槽に汚泥となって沈みやすくなり、処理水のフッ素を従来と比べより低減できたためと考えられる。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フェノールとホルムアルデヒドの縮重合物を添加することにより、希土類金属、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taの水溶性化合物の不溶化剤がフッ素やリンを不溶化させるのに適しているpH3〜7(より好ましくは4〜6)において添加しても、効果的な凝集処理を行うことができる。そのため、フロックが沈殿槽において沈降しやすくなり、処理水のフッ素またはリンを従来と比べより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1の構成を示す図である。
【図2】実施形態2の構成を示す図である。
【図3】実施形態3の構成を示す図である。
【図4】実施形態4の構成を示す図である。
【図5】実施形態5の構成を示す図である。
【図6】実施形態6の構成を示す図である。
【図7】実施形態7の構成を示す図である。
【図8】実施形態8の構成を示す図である。
【符号の説明】
10 ジルコニル反応槽、12 凝集槽、14 沈殿槽、20 カルシウム反応槽。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating fluorine- or phosphorus-containing water, and particularly to a method for adding a water-soluble compound of at least one of rare earth metals, Ti, Zr, Hf, V, Nb, and Ta.
[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, the emission standard for fluorine was increased from 15 mg / l to 8 mg / l in July 2001, 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 amount of the inorganic coagulant used in such treatment is 2000 to 5000 mg / l, and fluorine is adsorbed on Al or Fe hydroxide to improve 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 that a hydrated oxide of Zr or Ce is supported on a resin, or a fluorine adsorbent granulated with a polymer substance is used to improve the fluorine removal rate (Patent Document 1). (Japanese Patent Publication No. 6-79665) and Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 61-47134). According to these methods, it is said that the treated water fluorine can be reduced 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. A precipitation treatment method is used. Further, the above adsorbent can treat not only fluorine ions (F ) but also phosphoric acid (PO 4 3− ). Therefore, these adsorbents can 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 coagulation sedimentation method, several thousand mg / l of an Al or Fe-based inorganic coagulant is added to reduce fluorine or phosphorus. 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 has as its object to provide a processing apparatus capable of efficiently removing fluorine or phosphorus from fluorine or phosphorus-containing water.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a water-soluble compound of at least one metal selected from the group consisting of rare earth metals, Ti, Zr, Hf, V, Nb, and Ta, and condensation polymerization of phenols and aldehydes. And fluorine-containing or phosphorus-containing water.
[0012]
Further, the condensation polymer may be a condensation polymer of phenol and formaldehyde.
[0013]
Further, the polycondensate may be contained in an aqueous alkaline solution and added to water containing fluorine or phosphorus.
[0014]
The polycondensate may be added at the same time as or before the water-soluble metal.
[0015]
After adding the water-soluble compound of the metal and the condensation polymer, a polymer flocculant may be further added.
[0016]
As described above, in the present invention, a water-soluble compound of a rare earth metal, Ti, Zr, Hf, V, Nb, and Ta is added as a fluorine or phosphorus insolubilizing agent. These metals can insolubilize fluorine and phosphorus in an amount equivalent to a reaction formula equivalent to fluorine phosphorus. Therefore, the amount of addition is small and the amount of generated sludge is also small. Furthermore, the reaction product becomes a hydrate, and there is little possibility of taking in water, and the dewatering property of the generated sludge is improved. Therefore, the amount of generated sludge can be reduced, and the sludge disposal cost can be reduced.
[0017]
However, at a pH of 3 to 7 where a water-soluble metal compound such as a rare earth is suitable for insolubilizing fluorine and phosphorus, the floc tends to be fine, and solid-liquid separation cannot be sufficiently performed due to precipitation separation. There is.
[0018]
However, when fluorine or phosphorus is insolubilized by a water-soluble metal compound such as a rare earth element, if a condensation polymer of phenols and aldehydes is present, the water solubility of the rare earth metal, Ti, Zr, Hf, V, Nb, and Ta is reduced. At a pH of 3 to 7, more preferably 4 to 6, which is suitable for precipitating fluorine or phosphorus as an insolubilized substance, the polycondensation product of phenols and formaldehyde is insolubilized, and the insolubilized fluorine or phosphorus is insoluble. A relatively large floc can be obtained. Therefore, it is possible to prevent the insolubilized fluorine or phosphorus from leaking into the treated water, and it is possible to maintain the concentration of fluorine or phosphorus in the treated water sufficiently low.
[0019]
As the polycondensation product of phenols and aldehydes, those sold under the trade name "Orgafix DN-1 (trade name)" by Organo Corporation are suitable. This condensate is generally used to coagulate and remove nonionic surfactants and polyvinyl alcohol (PVA), but is also used to coagulate and remove insolubilized fluorine and phosphorus as in the present invention. It turned out to be effective.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described. Note that the present embodiment is a preferred example for implementing the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment.
[0021]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a fluorine-containing wastewater is used as raw water, a water-soluble compound of ZrO salt (preferably ZrOCl 2 ) is added as an insolubilizing agent of fluorine or phosphorus, and a condensation polymer of phenol and formaldehyde is added at the same time to promote condensation. Polymers dissolved in an aqueous alkali solution (Orgafix DN-1 (trade name)) are used.
[0022]
"Embodiment 1"
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the first embodiment. Raw water containing fluorine such as hydrofluoric acid is introduced into the zirconyl reaction tank 10. The zirconyl reaction tank 10 is supplied with an aqueous solution containing a ZrO salt (for example, zirconyl chloride (ZrOCl 2 ) and a condensation polymer of phenol and formaldehyde, and a pH adjuster such as sodium hydroxide (pH of raw water is adjusted). An acid is supplied to lower the pH, and an alkali is supplied to raise the pH.The pH in the zirconyl reaction tank 10 is adjusted to 3 to 7, preferably 4 to 6 with a pH adjuster. In the reaction tank 10, the fluorine reacts with ZrO 2− to become ZrOF 2 and is insolubilized.
[0023]
That is,
Embedded image
ZrOCl 2 + 2F → ZrOF 2 + 2Cl (1)
By this reaction, fluorine is insolubilized. Further, the pH in the zirconyl reaction tank 10 is adjusted to a range of 3 to 7 with sodium hydroxide or the like. Thereby, the above-mentioned reaction proceeds rapidly.
[0024]
Here, the condensation polymer may be a condensation polymer of phenols and formaldehydes. Examples of phenols that can be used in the synthesis of this condensation polymer include phenol, σ-cresol, p-cresol, bromophenol, methylphenol, ethylphenol, xylenol, nitrophenol, pyrogallol, tannin, diphenol, dioxy Substances having a phenolic hydroxyl group, such as phenylpropane, dihydroxydiphenylsulfone, and mixtures thereof, can be mentioned. Aldehydes that can be used in the synthesis of the condensation polymer include, for example, formaldehyde, acetaldehyde, and mixtures thereof. As a typical and preferred example of a condensation polymer of phenols and aldehydes used in the present invention, the chemical structure of a condensation polymer of phenol and formaldehyde is represented by the following chemical formula (2). The number of repetitions n in the following chemical formula (2) is arbitrary, but is preferably 2 to 10, and more preferably 5 to 7 from the viewpoint of the aggregation effect.
Embedded image
Figure 2004113983
[0025]
The polycondensate of phenols and formaldehydes can be dissolved in an aqueous solution and, when added to the water to be treated, can be easily dispersed during the treatment and the reaction speed can be increased. Since the condensation polymer is easily dissolved in an aqueous alkaline solution, it is more preferable to use one dissolved in an aqueous alkaline solution. The alkaline substance used to make the aqueous alkali solution may be an aqueous solution of an alkali metal, a hydroxide of an alkaline earth metal or the like, a weak acid salt such as a carbonate thereof, ammonia, an amine, or the like. Is an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide. The concentration of the polycondensate in the aqueous alkaline solution is arbitrary, but is preferably in the range of 1 to 50% by weight in this embodiment. The amount of the aqueous alkali solution containing the polycondensate is optional, but is preferably from 100 to several hundred thousand mg / liter (L).
[0026]
In the zirconyl reaction tank 10 in the present embodiment, in addition to the ZrO salt used in the present embodiment, as a water-soluble compound of a metal, zirconium Zr, titanium Ti, hafnium Hf, vanadium V, niobium Nb, a compound of tantalum Ta, Chloride, sulfate, nitrate, chloride oxide, sulfate oxide and the like can be used. Examples of the rare earth metal compounds include scandium Sc, yttrium Y and the lanthanide lanthanum La, cerium Ce, praseodymium Pr, neodymium Nd, promethium Pm, samarium Sm, europium Eu, gadolinium Gd, terbium Tb, dysprosium Dy, and holmium Ho. Erbium Er, thulium Tm, ytterbium Yb, and lutetium Lu chloride, sulfate, and nitrate can also be used. Further, the pH in the zirconyl reaction tank 10 needs to be within the range of 3 to 7 which is optimum for the reaction thereof, but the pH is preferably in the range of 4 to 6.
[0027]
Next, the treated water in the zirconyl reaction tank 10 is introduced into a precipitation tank 14, where solids are separated by precipitation. That is, the above-described aggregate of the ZrO salt in which fluorine has been insolubilized is separated by precipitation, and treated water having a low fluorine concentration is obtained as a supernatant.
[0028]
In addition, as a solid-liquid separation means of the aggregate, various devices can be used without being limited to the precipitation tank 14. In particular, a membrane separation device is preferable because it can reliably remove even fine SS. Further, flotation, centrifugal separation, vibrating sieve, and the like can be appropriately used.
[0029]
"Embodiment 2"
FIG. 2 shows the configuration of the second embodiment. In the second embodiment, the insolubilized water from the zirconyl reaction tank 10 is not directly introduced into the precipitation tank 14 but is introduced into the precipitation tank 14 via the coagulation tank 12. The coagulation tank 12 is supplied with a polymer coagulant, the insolubilized fluorine generated in the zirconyl reaction tank 10 is coagulated and coarsened, and the treated water is supplied to the precipitation tank 14.
[0030]
Here, the polymer flocculant may be any of a cationic, anionic and nonionic polymer flocculant, and a polymer having a good flocculating effect is appropriately employed. For example, an anionic polymer that is a copolymer of acrylic acid and acrylamide is used. The molecular weight and the like of the polymer flocculant are not particularly limited. These polymer flocculants can be used alone or as a mixture. Further, the amount of the polymer flocculant to be added may be arbitrarily set, but is determined by the balance between the flocculation effect and the economical efficiency, and is preferably in the range of 1 to 100 mg / liter (L).
[0031]
In addition, before adding the polymer flocculant in the present embodiment, an inorganic flocculant can be added. Examples of the inorganic flocculant include polyvalent metal salts such as ferrous sulfate, ferric sulfate, polyiron sulfate, ferrous chloride, ferric chloride, polyaluminum chloride, aluminum sulfate (sulfate band), and aluminum chloride. Etc. can be used. More preferred flocculants are ferric chloride and polysulfate. These inorganic coagulants may be used alone or as a mixture.
[0032]
Further, the types and amounts of the above-mentioned water-soluble compounds of metals, polymer coagulants, inorganic coagulants, pH adjusters, calcium salts and the like, and stirring conditions in each tank are set to be optimal. . For example, a jar test in which the type and amount of each chemical and the stirring conditions in each tank are changed is performed, and the jar test is easily determined from the floc diameter of the resulting aggregate, solid-liquid separation property, and the amount of generated sludge.
[0033]
"Embodiments 3 and 4"
3 and 4 show Embodiments 3 and 4 of the present invention, respectively. In Embodiments 3 and 4, in Embodiments 1 and 2, the condensation polymer of the phenols and aldehydes added in the Zr reaction layer 10 is added in advance in the zirconyl reaction tank 10.
[0034]
With such a configuration, fluorine in the fluorine wastewater can be removed in the same manner as in the above embodiment.
[0035]
"Embodiment 5"
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the fifth embodiment. The fifth embodiment is suitable for drainage containing a high concentration of fluorine. That is, from an economic viewpoint, the treatment of adding a rare earth metal or the like according to the present embodiment is preferably applied to raw water having a reduced fluorine concentration (preferably 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 described in Embodiment 1 of the present embodiment after performing the conventional fluorine treatment with a calcium salt.
[0036]
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. The amount of calcium salt added to the treated water in the calcium reaction tank 20 may be any amount as long as the fluorine concentration can be reduced, and may be an amount less than the conventional amount of fluorine treatment.
[0037]
In the calcium reaction tank 20, after adding calcium salt to generate calcium fluoride, the mixture is directly introduced into the zirconyl reaction tank 10, where the ZrO salt is added and simultaneously a condensation polymer of phenols and aldehydes is added. This makes it possible to insolubilize residual fluorine that has not reacted with calcium.
[0038]
By such a treatment, most of the high-concentration fluorine is removed with a calcium salt, and the remaining fluorine can be efficiently removed by a water-soluble compound such as a rare earth metal and a condensation polymer of phenols and aldehydes.
[0039]
"Embodiment 6"
FIG. 6 shows a configuration of the sixth embodiment. In the sixth embodiment, the coagulation tank 12 is provided between the zirconyl reaction tank 10 and the precipitation tank 14. By such a treatment, fluorine can be treated to a low concentration, and the addition amount of a calcium salt or an inorganic / organic coagulant can be relatively reduced. Further, the addition amount of the ZrO salt may be relatively small. In this treatment, an inorganic coagulant may be added as necessary.
[0040]
"Embodiments 7 and 8"
7 and 8 show Embodiments 7 and 8, respectively. Embodiments 7 and 8 are obtained by adding a condensation polymer of the phenols and aldehydes to the calcium reaction tank 20 of Embodiments 5 and 6. As a result, similarly to Embodiments 3 and 4, the condensate is added in advance before the zirconyl reaction tank 10 for adding the ZrO salt.
[0041]
"Other"
The above description has been directed only to the treatment of fluorine-containing water. However, a water-soluble compound of a metal composed of at least one of rare earth metals, Ti, Zr, Hf, V, Nb, and Ta also causes the same insolubilization reaction with phosphorus as fluorine. Therefore, the above-described treatment can be directly applied to the phosphorus-containing water. In addition, since phosphorus can be removed as calcium phosphate, the treatment of adding a calcium salt can be applied to phosphorus-containing water as it is, and for example, phosphorus is insolubilized by the following reaction. Note that the form of phosphorus changes depending on the pH and the like.
Embedded image
ZrOCl 2 + 2H 2 PO 4 → ZrO (H 2 PO 4 ) 2 + 2Cl (3)
ZrOCl 2 + HPO 4 2− → ZrOHPO 4 + 2Cl (4)
[0042]
Further, the present invention can be suitably applied to water containing both fluorine and phosphorus. In this case, it is sufficient to add a rare earth metal salt or the like in an equivalent amount or more to both fluorine and phosphorus.
[0043]
【Example】
"Experiment 1"
Sodium fluoride was dissolved in pure water to prepare a fluorine concentration of 20 mg-F / L, and this was used as raw water to conduct a treatment experiment.
[0044]
In Comparative Example 1, an aqueous solution of zirconium chloride having a zirconium content of 10% as a fluorine insolubilizing agent was added to raw water so as to be 50 mg-Zr / L. Further, NaOH was added as a pH adjuster to adjust the pH to 5. By stirring for 30 minutes, the fluorine and the zirconium salt were sufficiently reacted to generate an insolubilized product. The mixture was allowed to stand for 30 minutes, and after the aggregates were sufficiently precipitated, the supernatant was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0045]
Comparative Example 2 is a method in which the fluorine and the zirconium salt are sufficiently reacted by stirring for 30 minutes in Comparative Example 1 to generate an insolubilized substance, and then a step of adding a polymer flocculant at 1 mg / L is added, and then for 30 minutes. After standing, the supernatant liquid after the aggregates sufficiently precipitated was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0046]
In Example 1, an aqueous alkaline solution containing a condensation polymer of phenol and formaldehyde was added to raw water, and at the same time, a 10% zirconium chloride aqueous solution having a zirconium content of 10% as a fluorine insolubilizing agent was added to the raw water so as to be 50 mg-Zr / L. Was added. Further, NaOH was added as a pH adjuster to adjust the pH to 5. By stirring for 30 minutes, the fluorine and the zirconium salt were sufficiently reacted to generate an insolubilized product. The mixture was allowed to stand for 30 minutes, and after the aggregates were sufficiently precipitated, the supernatant was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0047]
In Example 2, a process of adding 1 mg / L of a polymer flocculant was added after the fluorine and the zirconium salt were sufficiently reacted by stirring for 30 minutes in Example 1 to generate an insolubilized substance. After standing, the supernatant liquid after the aggregates sufficiently precipitated was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0048]
Example 3 differs from Example 1 in that an alkaline aqueous solution containing a condensation polymer of phenol and formaldehyde is added to raw water, and after stirring for 30 minutes, an aqueous solution of zirconium chloride having a zirconium content of 10% is used as a fluorine insolubilizing agent. Was prepared and added to the raw water so as to be 50 mg-Zr / L. Further, NaOH was added as a pH adjuster to adjust the pH to 5. By stirring for 30 minutes, the fluorine and the zirconium salt were sufficiently reacted to generate an insolubilized product. The mixture was allowed to stand for 30 minutes, and after the aggregates were sufficiently precipitated, the supernatant was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0049]
In Example 4, a process of adding 1 mg / L of a polymer flocculant was added after the fluorine and zirconium salts were sufficiently reacted with each other by stirring for 30 minutes in Example 3 to generate an insolubilized substance, and the mixture was allowed to stand for 30 minutes. After the aggregates were sufficiently precipitated, the supernatant was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0050]
Table 1 shows the results of the fluorine concentration in the treated water that were tested by changing the presence and time of addition of the polycondensate and the presence or absence of the polymer flocculant as described above. Here, as described above, the point of addition of the polycondensate is indicated by whether it is simultaneous with or before the addition of the ZrO salt.
[Table 1]
Figure 2004113983
[0051]
As described above, the treated water containing no polycondensate shown in Comparative Examples 1 and 2 is 6.4 mg-F / L or more, whereas Examples 1 to 4 using the polycondensate are used. It can be seen that the fluorine concentration in the treated water was reduced to 2.3 mg-F / L or less, which was about 1/3 or less of the comparative example. On the other hand, it can be seen that the presence or absence of the addition of the polymer flocculant at the time of addition of the condensation polymer does not affect the result as much as the presence or absence of addition of the condensate. In this experiment, it can be seen that the addition before the addition and the addition of the polymer flocculant can further reduce the fluorine concentration in the treated water. This indicates that the polycondensate and the polymer flocculant have different effects. Actually, when the treated water was visually observed, fine flocs were observed in Comparative Examples 1 and 2, and the treated water was cloudy, but in Examples 1 to 4, the supernatant of the treated water was transparent. This is presumably because in the examples, the floc was easily sludge as sludge in the sedimentation tank due to the polycondensate, and the fluorine in the treated water could be reduced more than before.
[0052]
"Experiment 2"
Furthermore, a treatment experiment of fluorine-containing water was conducted using the condensation polymer of the present invention. Sodium fluoride was dissolved in pure water to prepare a fluorine concentration of 200 mg-F / L, which was used as raw water.
[0053]
In Comparative Example 3, 1000 mg / L of slaked lime was added as a calcium salt in order to generate calcium fluoride in raw water, and the mixture was stirred for 30 minutes. Thereafter, an aqueous solution of zirconium oxide having a zirconium content of 10% was used as a fluorine insolubilizing agent. , 50 mg-Zr / L. Further, NaOH was added as a pH adjuster to adjust the pH to 5. By stirring for 30 minutes, the fluorine and the zirconium salt were sufficiently reacted to generate an insolubilized product. The mixture was allowed to stand for 30 minutes, and after the aggregates were sufficiently precipitated, the supernatant was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0054]
Comparative Example 4 is a process in which the fluorine and the zirconium salt are sufficiently reacted by stirring for 30 minutes in Comparative Example 3 to produce an insolubilized substance, and then a step of adding a polymer flocculant at 1 mg / L is added, and then for 30 minutes. After standing, the supernatant liquid after the aggregates sufficiently precipitated was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0055]
In Example 5, 1000 mg / L of slaked lime was added as a calcium salt in order to generate calcium fluoride in the raw water, and the mixture was stirred for 30 minutes. Thereafter, an alkaline aqueous solution containing a condensation polymer of phenol and formaldehyde was added to the raw water. At the same time, an aqueous solution of zirconium chloride having a zirconium content of 10% as a fluorine insolubilizing agent was added to the raw water so as to be 50 mg-Zr / L. Further, NaOH was added as a pH adjuster to adjust the pH to 5. By stirring for 30 minutes, the fluorine and the zirconium salt were sufficiently reacted to generate an insolubilized product. The mixture was allowed to stand for 30 minutes, and after the aggregates were sufficiently precipitated, the supernatant was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0056]
In Example 6, after stirring for 30 minutes in Example 5 to sufficiently react the fluorine and the zirconium salt to generate an insolubilized substance, a step of adding a polymer flocculant at 1 mg / L was added, and the mixture was added for 30 minutes. After standing, the supernatant liquid after the aggregates sufficiently precipitated was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0057]
In Example 7, unlike Example 1, an alkaline aqueous solution containing a condensation polymer of phenol and formaldehyde was added to raw water together with a calcium salt and stirred for 30 minutes, and then a zirconium content of 10% was used as a fluorine insolubilizing agent. An aqueous solution of zirconium chloride was added to the raw water at a concentration of 50 mg-Zr / L. Further, NaOH was added as a pH adjuster to adjust the pH to 5. By stirring for 30 minutes, the fluorine and the zirconium salt were sufficiently reacted to generate an insolubilized product. The mixture was allowed to stand for 30 minutes, and after the aggregates were sufficiently precipitated, the supernatant was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0058]
In Example 8, a process of adding 1 mg / L of a polymer flocculant was added after stirring for 30 minutes in Example 7 to sufficiently react fluorine and a zirconium salt to generate an insolubilized substance, and then allowed to stand for 30 minutes. After the aggregates were sufficiently precipitated, the supernatant was collected as treated water, and the fluorine concentration of the treated water was measured.
[0059]
Table 2 shows the results of the fluorine concentration in the treated water which were tested by changing the presence and time of addition of the polycondensate and the presence or absence of the polymer flocculant as described above. Here, as described above, the time of addition of the condensation polymer is indicated by whether it is simultaneous with or before the addition of the ZrO salt.
[Table 2]
Figure 2004113983
[0060]
As described above, the treated water containing no polycondensate shown in Comparative Examples 3 and 4 is 8.5 mg-F / L or more, whereas Examples 5 to 8 using condensate are used. As a result, it can be seen that the fluorine concentration in the treated water can be reduced to 3.8 mg-F / L or less, about 2/5 or less of the comparative example. On the other hand, it can be seen that the presence or absence of the addition of the polymer flocculant at the time of addition of the condensation polymer does not affect the result as much as the presence or absence of the addition of the condensate. In this experiment, it can be seen that the addition before the addition and the addition of the polymer flocculant can further reduce the fluorine concentration in the treated water. This indicates that the polycondensate and the polymer flocculant have different effects. Actually, when the treated water was visually observed, fine flocs were observed in Comparative Examples 3 and 4, and the treated water was cloudy, but in Examples 5 to 8, the supernatant of the treated water was transparent. This is presumably because in the examples, the floc was easily sludge as sludge in the sedimentation tank by the polycondensate, and the fluorine in the treated water could be reduced more than before.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by adding a condensation polymer of phenol and formaldehyde, the insolubilizing agent for the water-soluble compound of rare earth metal, Ti, Zr, Hf, V, Nb, and Ta is changed to fluorine or phosphorus. Can be effectively aggregated even when added at a pH of 3 to 7 (more preferably 4 to 6) which is suitable for insolubilizing. For this reason, the flocs tend to settle in the sedimentation tank, and the amount of fluorine or phosphorus in the treated water can be reduced as compared with the conventional case.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a third embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a fifth embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a sixth embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a seventh embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an eighth embodiment.
[Explanation of symbols]
10 zirconyl reaction tank, 12 coagulation tank, 14 sedimentation tank, 20 calcium reaction tank.

Claims (5)

希土類金属、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taのうち、少なくとも1種以上からなる金属の水溶性化合物と、
フェノール類とアルデヒド類の縮重合物と、
をフッ素またはリン含有水に添加することを特徴とするフッ素またはリン含有水の処理方法。
A water-soluble compound of at least one of rare earth metals, Ti, Zr, Hf, V, Nb, and Ta;
Polycondensates of phenols and aldehydes,
Is added to the fluorine- or phosphorus-containing water.
前記縮重合物は、フェノールとホルムアルデヒドとの縮重合物である請求項1に記載されるフッ素またはリン含有水の処理方法。The method according to claim 1, wherein the polycondensate is a polycondensate of phenol and formaldehyde. 前記縮重合物は、アルカリ水溶液に含まれてフッ素またはリン含有水に添加されることを特徴とする請求項1または2に記載されるフッ素またはリン含有水の処理方法。The method for treating fluorine- or phosphorus-containing water according to claim 1 or 2, wherein the polycondensate is added to fluorine- or phosphorus-containing water while being contained in an aqueous alkaline solution. 前記縮重合物は、前記金属の水溶化物と同時またはそれ以前に添加されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載されるフッ素またはリン含有水の処理方法。The method for treating water containing fluorine or phosphorus according to any one of claims 1 to 3, wherein the polycondensate is added at the same time as or before the water-soluble metal. 前記金属の水溶性化合物および前記縮重合物を添加した後、
さらに、高分子凝集剤を添加することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載されるフッ素またはリン含有水の処理方法。
After adding the water-soluble compound of the metal and the condensation polymer,
The method for treating water containing fluorine or phosphorus according to claim 1, further comprising adding a polymer coagulant.
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