JP2007296444A - Method and system for treating waste water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排水処理方法および排水処理システムに係り、特に半導体製造工場やフラットパネルディスプレイ(FPD)製造工場、電子部品製造工場から排出されるPFC(PerFluoro Compounds)ガスの除害排水や使用済み薬品、リンス排水などのフッ素含有排水を処理する排水処理方法および排水処理システムに関するものである。 The present invention relates to a wastewater treatment method and a wastewater treatment system, and in particular, PFC (PerFluoro Compounds) gas removal wastewater and used chemicals discharged from semiconductor manufacturing plants, flat panel display (FPD) manufacturing plants, and electronic component manufacturing plants. The present invention relates to a wastewater treatment method and a wastewater treatment system for treating fluorine-containing wastewater such as rinse wastewater.
半導体や液晶、電子部品を製造する工程には、ウェハまたはガラス基板の表面上に薄膜を形成する成膜工程(CVD工程など)や、形成された薄膜の全面もしくは特定の部分を必要な厚さだけ削り取る工程(エッチング工程)がある。これらの工程ではPFCガスやフッ酸(HF)、バッファードフッ酸(BHF)などが用いられているが、これらが原因で、半導体などを製造する工場からは大量のフッ素含有排水が発生する。 In the process of manufacturing semiconductors, liquid crystals, and electronic components, a film forming process (such as a CVD process) for forming a thin film on the surface of a wafer or a glass substrate, the entire surface of the formed thin film, or a specific portion is required. There is a process (etching process) of scraping only. In these processes, PFC gas, hydrofluoric acid (HF), buffered hydrofluoric acid (BHF), and the like are used. Due to these, a large amount of fluorine-containing wastewater is generated from a factory that manufactures semiconductors and the like.
これらのフッ素含有排水には、PFCガスの分解処理に起因するフッ素以外のイオンや他系統の排水に含まれるフッ素以外のイオンが加わっている場合があり、特に鉱酸イオンが共存するフッ素含有排水となっている場合が多い。 These fluorine-containing wastewater may contain ions other than fluorine resulting from the decomposition treatment of PFC gas or ions other than fluorine contained in wastewater from other systems, especially fluorine-containing wastewater in which mineral acid ions coexist. In many cases.
フッ素含有排水を工場外に排出する際には、フッ素濃度に排出規制値があり(日本国内では海域に対しては15ppm未満、海域以外では8ppm未満)、半導体製造工場やフラットパネルディスプレイ(FPD)製造工場、電子部品製造工場では、以下に示すような処理方法またはこれらの処理方法の組み合わせにより排水を処理している。 When discharging fluorine-containing wastewater outside the factory, there is an emission regulation value for the fluorine concentration (less than 15 ppm in Japan, less than 8 ppm in other areas), semiconductor manufacturing factories and flat panel displays (FPD) In manufacturing factories and electronic component manufacturing factories, wastewater is treated by the following treatment methods or a combination of these treatment methods.
[凝集沈殿法]
凝集沈殿法は、フッ素含有排水に水酸化カルシウムなどのカルシウム化合物を添加することで排水中のフッ素イオンとカルシウム化合物とを反応させてフッ化カルシウムを形成し、その後、ポリ塩化アルミニウム(PAC)や硫酸バンド、および高分子ポリマーなどの凝集剤を添加してフロックを形成させ、それらを沈殿(固液分離)させてフッ素濃度の低い処理水を得る方法である。
[Coagulation precipitation method]
In the coagulation precipitation method, a calcium compound such as calcium hydroxide is added to fluorine-containing wastewater to react calcium ions with calcium ions in the wastewater to form calcium fluoride, and then polyaluminum chloride (PAC) or In this method, flocs are formed by adding a sulfuric acid band and a flocculant such as a polymer, and then they are precipitated (solid-liquid separation) to obtain treated water having a low fluorine concentration.
[イオン交換樹脂法]
イオン交換樹脂法は、フッ素イオンを吸着させるイオン交換樹脂にフッ素含有排水を接触させることによりフッ素イオンを吸着除去し、フッ素濃度の低い処理水を得る方法である。吸着除去されたフッ素イオンは、イオン交換樹脂をアルカリで再生することにより濃厚なフッ素含有排水となる。一般的にはこのフッ素含有排水は凝集沈殿法で処理される。
[Ion exchange resin method]
The ion exchange resin method is a method for obtaining treated water having a low fluorine concentration by adsorbing and removing fluorine ions by bringing fluorine-containing waste water into contact with an ion exchange resin that adsorbs fluorine ions. The adsorbed and removed fluorine ions become dense fluorine-containing wastewater by regenerating the ion exchange resin with alkali. Generally, this fluorine-containing wastewater is treated by a coagulation sedimentation method.
[蒸発濃縮法]
蒸発濃縮法は、蒸発缶内でフッ素含有排水から水分を蒸発させてフッ素含有排水中のフッ素を濃縮し、一方では水蒸気を凝縮することでフッ素濃度の低い処理水を得る方法である(例えば特許文献1参照)。
[Evaporation concentration method]
The evaporation concentration method is a method of condensing fluorine in fluorine-containing wastewater by evaporating water from the fluorine-containing wastewater in an evaporator, and condensing water vapor to obtain treated water having a low fluorine concentration (for example, patents). Reference 1).
[電気透析法]
電気透析法は、イオン交換膜を組み合わせて構成される電気透析装置にフッ素含有排水を流し電流を印加することでフッ素イオンを分離・濃縮し、フッ素濃度を高めた濃縮水とフッ素濃度の低い処理水を得る方法である(例えば特許文献2,3参照)。
[Electrodialysis]
In electrodialysis, fluorine ions are separated and concentrated by flowing fluorine-containing wastewater through an electrodialyzer configured by combining ion-exchange membranes, and the concentration of fluorine ions is increased and treatment with low fluorine concentrations is performed. This is a method for obtaining water (see, for example,
[晶析法]
晶析法は、フッ素含有排水中にカルシウム化合物を加えて生成させたフッ化カルシウム粒を成長させ、再利用が可能な粒径と純度のフッ化カルシウム粒(蛍石)を回収する方法である。この方法によれば、フッ素含有排水中のフッ素の90%程度が蛍石として回収でき、フッ酸の原料としてリサイクルが可能となる。
[Crystallization method]
The crystallization method is a method of growing calcium fluoride particles generated by adding a calcium compound to fluorine-containing wastewater, and collecting calcium fluoride particles (fluorite) having a reusable particle size and purity. . According to this method, about 90% of the fluorine in the fluorine-containing wastewater can be recovered as fluorite and can be recycled as a raw material for hydrofluoric acid.
上述したように、晶析法はフッ化カルシウムの種結晶を成長させていく方法であり、排水中のフッ素濃度が高い方が結晶の成長速度が速いので有利である。したがって、希薄なフッ素含有排水に晶析法を適用する場合は、予め濃縮作業を行って、フッ素の濃度を高めておくことが望ましい。 As described above, the crystallization method is a method of growing a seed crystal of calcium fluoride, and a higher fluorine concentration in the waste water is advantageous because the crystal growth rate is faster. Therefore, when the crystallization method is applied to dilute fluorine-containing wastewater, it is desirable to perform concentration work in advance to increase the fluorine concentration.
また、フッ素の濃度が高められたフッ素含有排水を晶析法で処理する場合でも、硫酸や硝酸などの鉱酸がフッ素含有排水に混入していないことが望ましい。なお、ここでいう鉱酸とは無機酸と同じ意味である。フッ素含有排水に鉱酸が混入した場合の影響の例を以下に述べる。 Further, even when fluorine-containing wastewater with a high fluorine concentration is treated by crystallization, it is desirable that mineral acids such as sulfuric acid and nitric acid are not mixed in the fluorine-containing wastewater. In addition, the mineral acid here has the same meaning as an inorganic acid. Examples of the effects of mineral acids mixed in fluorine-containing wastewater are described below.
フッ素含有排水に硫酸が大量に混入していると、晶析法で回収した蛍石中に硫酸カルシウムの水和物(CaSO4・2H2O)が混入する。このため、フッ酸を製造する際に、
CaSO4・2H2O→CaSO4+2H2O
の反応が生じて水が発生する。この発生した水は、製造されたフッ酸と反応してフッ酸製造装置を損傷させるおそれがある。このため、硫酸イオンは晶析法による処理の前に除去しておくことが好ましい。
When a large amount of sulfuric acid is mixed in the fluorine-containing waste water, calcium sulfate hydrate (CaSO 4 .2H 2 O) is mixed in the fluorite recovered by the crystallization method. For this reason, when producing hydrofluoric acid,
CaSO 4 · 2H 2 O → CaSO 4 + 2H 2 O
Reaction occurs and water is generated. The generated water may react with the produced hydrofluoric acid to damage the hydrofluoric acid production apparatus. For this reason, it is preferable to remove sulfate ions before the treatment by the crystallization method.
また、フッ素含有排水に硝酸が大量に混入していると、晶析法でフッ素を回収した後の処理済み排水中に存在する硝酸の窒素処理が必要となる。排水中の硝酸イオンなどの窒素化合物は生物処理により窒素ガスにまで分解するのが一般的で省エネルギーな方法であるが、処理済みの排水中にフッ素イオンが残存していると、生物の活動を弱めてしまい、効果的な生物処理ができないという問題がある。このため、鉱酸イオンが含まれているフッ素含有排水を晶析法で処理する場合には、鉱酸イオンを予め分離することが望まれている。 Further, if a large amount of nitric acid is mixed in the fluorine-containing wastewater, it is necessary to perform nitrogen treatment of nitric acid present in the treated wastewater after the fluorine is recovered by the crystallization method. Nitrogen compounds such as nitrate ions in the wastewater are generally decomposed into nitrogen gas by biological treatment, and this is an energy-saving method. However, if fluorine ions remain in the treated wastewater, biological activities are prevented. There is a problem that it is weakened and effective biological treatment cannot be performed. For this reason, when processing the fluorine-containing waste_water | drain containing a mineral acid ion by a crystallization method, it is desired to isolate | separate a mineral acid ion previously.
ここでは、フッ素含有排水に鉱酸イオンが混入した場合の影響を晶析法に関して述べたが、炭酸カルシウムを種としてフッ化カルシウムに置換する置換法においても、同様の理由により鉱酸イオンを予め除去することが望まれている。 Here, the effect of mineral acid ions mixed in fluorine-containing wastewater has been described with respect to the crystallization method. However, in the substitution method in which calcium carbonate is replaced with calcium fluoride as a seed, mineral acid ions are preliminarily used for the same reason. It is desired to be removed.
一方、上述した凝集沈殿法は、フッ素イオン以外の不純物も多量に含んだ汚泥にしてしまうので、フッ素の再利用ができないという欠点がある。また、イオン交換樹脂法は、高コストな処理方法であり、再生廃水がアルカリ性となるので、酸性側で操作する晶析法に適用するには、HCl水溶液を大量に加えてpHを調整する必要がある。さらに、蒸発濃縮法は、フッ素イオンも鉱酸イオンも同時に濃縮するので、鉱酸イオンのみを分離することができない。 On the other hand, the above-described coagulation sedimentation method has a disadvantage that it cannot be reused because it makes sludge containing a large amount of impurities other than fluorine ions. In addition, the ion exchange resin method is an expensive treatment method, and the recycled wastewater becomes alkaline. Therefore, in order to apply it to the crystallization method operated on the acidic side, it is necessary to adjust the pH by adding a large amount of aqueous HCl solution. There is. Furthermore, the evaporative concentration method concentrates both fluorine ions and mineral acid ions at the same time, so that only mineral acid ions cannot be separated.
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、少なくとも鉱酸イオン(不純物イオン)とフッ素イオンとを含む排水から鉱酸イオンを分離し、鉱酸イオンの含有率を低減し、リサイクル可能なフッ化カルシウムを回収(再資源化)するのに適したフッ素イオン濃縮水を得ることができる排水処理方法および排水処理システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and separates mineral acid ions from wastewater containing at least mineral acid ions (impurity ions) and fluorine ions, and determines the content of mineral acid ions. An object of the present invention is to provide a wastewater treatment method and a wastewater treatment system capable of obtaining fluoride ion-concentrated water suitable for reducing (recycling) recyclable calcium fluoride.
本発明者らは、イオン交換体を充填した電気透析装置を用いて、様々な種類のフッ素含有排水の電気透析処理試験を行うことにより、フッ素イオンと鉱酸イオン(不純物イオン)の挙動が異なることを見出し、本発明をするに至った。 By performing electrodialysis treatment tests on various types of fluorine-containing wastewater using an electrodialyzer filled with an ion exchanger, the present inventors have different behaviors of fluorine ions and mineral acid ions (impurity ions). As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明の第1の態様によれば、少なくとも鉱酸イオン(不純物イオン)とフッ素イオンとを含む排水から鉱酸イオンを分離し、鉱酸イオンの含有率を低減し、リサイクル可能なフッ化カルシウムを回収(再資源化)するのに適したフッ素含有水(処理水)を得ることができる排水処理方法が提供される。この排水処理方法によれば、少なくとも鉱酸イオンとフッ素イオンとを含む排水が電気透析法により処理される。この電気透析法により、上記鉱酸イオンの濃度が低められたフッ素含有水と、上記鉱酸イオンの濃度が高められた鉱酸イオン濃縮水とが生成される。 That is, according to the first aspect of the present invention, mineral acid ions are separated from waste water containing at least mineral acid ions (impurity ions) and fluorine ions, the content of the mineral acid ions is reduced, and the recyclable fluorine is recovered. Provided is a wastewater treatment method capable of obtaining fluorine-containing water (treated water) suitable for recovering (recycling) calcium fluoride. According to this waste water treatment method, waste water containing at least mineral acid ions and fluorine ions is treated by electrodialysis. By this electrodialysis method, fluorine-containing water in which the concentration of mineral acid ions is reduced and mineral acid ion-enriched water in which the concentration of mineral acid ions is increased are generated.
本発明の第2の態様は、少なくとも鉱酸イオン(不純物イオン)とフッ素イオンとを含む排水から鉱酸イオンを分離し、鉱酸イオンの含有率を低減し、リサイクル可能なフッ化カルシウムを回収(再資源化)するのに適したフッ素イオン濃縮水を得ることができる排水処理システムが提供される。この排水処理システムは、第1の電気透析装置と、第2の電気透析装置と、フッ素再資源化装置とを備えている。上記第1の電気透析装置は、少なくとも鉱酸イオンとフッ素イオンとを含む排水をイオン交換体が充填された脱塩室に供給し、該排水から上記鉱酸イオンを分離して、上記鉱酸イオンの濃度が高められた鉱酸イオン濃縮水と、上記鉱酸イオンの濃度が低められたフッ素含有水(処理水)とを生成する。第2の電気透析装置は、上記フッ素含有水(処理水)をイオン交換体が充填された脱塩室に供給し、該フッ素含有水から上記フッ素イオンを分離して、上記フッ素イオンの濃度が高められたフッ素イオン濃縮水と、上記フッ素イオンの濃度が低められた処理水とを生成する。上記フッ素再資源化装置は、上記フッ素イオン濃縮水からフッ化カルシウム(CaF2)を回収する。 The second aspect of the present invention separates mineral acid ions from waste water containing at least mineral acid ions (impurity ions) and fluorine ions, reduces the content of mineral acid ions, and recovers recyclable calcium fluoride. Provided is a wastewater treatment system capable of obtaining fluorine ion concentrated water suitable for (recycling). This waste water treatment system includes a first electrodialysis apparatus, a second electrodialysis apparatus, and a fluorine recycling apparatus. The first electrodialysis apparatus supplies a waste water containing at least mineral acid ions and fluorine ions to a desalting chamber filled with an ion exchanger, and separates the mineral acid ions from the waste water, thereby the mineral acid. Mineral acid ion concentrated water with increased ion concentration and fluorine-containing water (treated water) with reduced mineral acid ion concentration are generated. The second electrodialysis apparatus supplies the fluorine-containing water (treated water) to a desalting chamber filled with an ion exchanger, separates the fluorine ions from the fluorine-containing water, and the concentration of the fluorine ions is reduced. An increased fluoride ion-concentrated water and treated water with a reduced concentration of the fluorine ions are generated. The fluorine recycling apparatus recovers calcium fluoride (CaF 2 ) from the fluorine ion concentrated water.
本発明の第3の態様は、少なくとも鉱酸イオン(不純物イオン)とフッ素イオンとを含む排水から鉱酸イオンを分離し、鉱酸イオンの含有率を低減し、リサイクル可能なフッ化カルシウムを回収(再資源化)するのに適したフッ素イオン濃縮水を得ることができる排水処理システムが提供される。この排水処理システムは、第1の電気透析装置と、第2の電気透析装置と、フッ素再資源化装置とを備えている。上記第1の電気透析装置は、少なくとも鉱酸イオンとフッ素イオンとを含む排水をイオン交換体が充填された脱塩室に供給し、該排水から上記鉱酸イオンおよび上記フッ素イオンを分離して、上記鉱酸イオンおよび上記フッ素イオンの濃度が高められたイオン濃縮水と、上記鉱酸イオンおよび上記フッ素イオンの濃度が低められた処理水とを生成する。上記第2の電気透析装置は、上記イオン濃縮水をイオン交換体が充填された脱塩室に供給し、該イオン濃縮水から上記鉱酸イオンを分離して、上記鉱酸イオンの濃度が高められた濃縮水と、上記鉱酸イオンの濃度が低められたイオン濃縮水(処理水)とを生成する。上記フッ素再資源化装置は、上記イオン濃縮水(処理水)からフッ化カルシウム(CaF2)を回収する。 In the third aspect of the present invention, mineral acid ions are separated from wastewater containing at least mineral acid ions (impurity ions) and fluorine ions, the content of mineral acid ions is reduced, and recyclable calcium fluoride is recovered. Provided is a wastewater treatment system capable of obtaining fluorine ion concentrated water suitable for (recycling). This waste water treatment system includes a first electrodialysis apparatus, a second electrodialysis apparatus, and a fluorine recycling apparatus. The first electrodialysis apparatus supplies waste water containing at least mineral acid ions and fluorine ions to a desalting chamber filled with an ion exchanger, and separates the mineral acid ions and fluorine ions from the waste water. Then, ion-concentrated water in which the concentrations of the mineral acid ions and the fluorine ions are increased, and treated water in which the concentrations of the mineral acid ions and the fluorine ions are reduced are generated. The second electrodialysis apparatus supplies the ion concentrated water to a desalting chamber filled with an ion exchanger, separates the mineral acid ions from the ion concentrated water, and increases the concentration of the mineral acid ions. The concentrated water thus produced and ion-concentrated water (treated water) in which the concentration of the mineral acid ions is reduced are generated. The fluorine recycling apparatus recovers calcium fluoride (CaF 2 ) from the ion-enriched water (treated water).
本発明によれば、少なくとも鉱酸イオン(不純物イオン)とフッ素イオンとを含む排水から、鉱酸イオンおよびフッ素イオンが極めて少ない処理水と、鉱酸イオンが極めて少ない高純度のフッ素イオン濃縮水を生成することができる。また、この高純度のフッ素イオン濃縮水から高純度のフッ化カルシウムを生成し、このフッ化カルシウムをフッ酸生成の原料として再利用することが可能となる。 According to the present invention, from waste water containing at least mineral acid ions (impurity ions) and fluorine ions, treated water having very few mineral acid ions and fluorine ions and high-purity fluorine ion concentrated water having very few mineral acid ions are obtained. Can be generated. Moreover, it becomes possible to produce high-purity calcium fluoride from this high-purity fluoride ion-concentrated water, and to reuse this calcium fluoride as a raw material for producing hydrofluoric acid.
以下、本発明に係る排水処理システムの実施形態について図1から図7を参照して詳細に説明する。なお、図1から図7において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of a wastewater treatment system according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7. 1 to 7, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明に係る排水処理システムに用いることができる電気透析装置の一例を示す模式図である。図1に示すように、この電気透析装置は、7つの処理室、すなわち、陽極室11、バッファ室12、第1の濃縮室(陽極側濃縮室)13、脱塩室14、第2の濃縮室(陰極側濃縮室)15、酸供給室16、および陰極室17を備えている。陽極室11とバッファ室12との間はカチオン交換膜C1で、バッファ室12と第1の濃縮室13との間はカチオン交換膜C2で、第1の濃縮室13と脱塩室14との間はアニオン交換膜A1で、脱塩室14と第2の濃縮室15との間はカチオン交換膜C3で、第2の濃縮室15と酸供給室16との間はアニオン交換膜A2で、酸供給室16と陰極室17との間はアニオン交換膜A3でそれぞれ仕切られている。また、それぞれの処理室11〜17の内部には、イオン交換繊維材(イオン交換不織布)と水の流路を形成するイオン交換スペーサとが充填されており、これによりイオンの分離および濃縮効率が高められている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an electrodialysis apparatus that can be used in the wastewater treatment system according to the present invention. As shown in FIG. 1, this electrodialyzer has seven treatment chambers, that is, an
陽極室11の内部には陽極板(プラス電極板)18が収容されており、陰極室17の内部には陰極板(マイナス電極板)19が収容されている。脱塩室14にはフッ素含有排水が供給され、この脱塩室14では排水中のイオン(フッ素イオン、鉱酸イオンやカルシウムイオンなど)が電気透析法により分離されるようになっている。第1の濃縮室13には純水が循環供給されており、この第1の濃縮室13では、脱塩室14から移動したアニオン(例えばフッ素イオンや鉱酸イオン)が濃縮されてアニオンの濃度が高められた濃縮水21が生成される。また、第2の濃縮室15には純水が循環供給されており、この第2の濃縮室15では、脱塩室14から移動したカチオン(例えばカルシウムイオン)が濃縮されてカチオンの濃度が高められた濃縮水22が生成される。なお、濃縮室13,15に循環される純水の一部は排出されるようになっている。
An anode plate (plus electrode plate) 18 is accommodated in the
また、第1の濃縮室13で濃縮されたアニオンが陽極室11に移動して陽極18を腐食させるのを防止するために、陽極室11と第1の濃縮室13との間には、純水(バッファ水)23が循環供給されるバッファ室12が設けられている。また、脱塩室14から移動してきたカルシウムイオンなどのカチオンが水酸化物となり堆積するのを防止するために、第2の濃縮室15と陰極室17との間には、塩酸などの酸が循環供給される酸供給室16が設けられている。これにより、塩素イオンなどのアニオンを第2の濃縮室15に供給して溶解性の塩として濃縮し、第2の濃縮室15での濃縮を促進している。
Further, in order to prevent the anion concentrated in the
陽極室11には陽極水(純水)24が供給されており、この陽極水24は、バッファ室12に供給されたバッファ水23に混合されるようになっている。さらに、バッファ水23の一部は濃縮水21に混合されており、これにより濃縮水21、陽極水24、およびバッファ水23の濃度の調整が行われる。また、陰極室18には陰極水(純水)25が循環供給されている。
Anode water (pure water) 24 is supplied to the
このような構成の電気透析装置において、フッ素含有排水が脱塩室14に導入されると、イオン交換体(イオン交換不織布やイオン交換スペーサ)による吸着(吸着特性)および電場の力(移動特性)によりイオンが分離され、濃縮室13,15に移動して濃縮される。フッ素イオンなどのアニオンは陽極18側に移動して第1の濃縮室13で濃縮され、カルシウムイオンなどのカチオンは陰極19側に移動して第2の濃縮室15で濃縮される。上述したように濃縮室13,15には純水が循環されており、この純水にイオンが濃縮されて濃縮水21,22が生成される。このような分離作用により、脱塩室14から排出される処理水のフッ素濃度を排水基準値である8mg/L未満、もしくは環境基準値である0.8mg/L未満にまで低減することができる。
In the electrodialysis apparatus having such a configuration, when fluorine-containing wastewater is introduced into the
ここで、本発明者らは、イオンの吸着特性および移動特性がフッ素イオンと他の不純物イオン(鉱酸イオン)とでは全く異なっており、高純度なフッ素イオン濃縮水の製造および高純度なフッ化カルシウムの形成にこの現象を応用できることを見出した。すなわち、本件発明者らは、図1に示す電気透析装置を用いて以下のような実験を行った。 Here, the inventors of the present invention are completely different in the adsorption and transfer characteristics of ions between fluorine ions and other impurity ions (mineral acid ions). We have found that this phenomenon can be applied to the formation of calcium fluoride. That is, the present inventors performed the following experiment using the electrodialysis apparatus shown in FIG.
電気透析装置の透析面積を0.06m2とし、この電気透析装置に、フッ素92.3ppm、硝酸28.7ppm、硫酸45.7ppm、塩素5.7ppmの希薄フッ素含有排水(不純物含有率46.4%)を供給した。このとき、陽極と陰極との間に印加する電流値を変化させたところ、図2および図3に示すような結果が得られた。なお、図2および図3において、括弧内の数字(%)は鉱酸イオン濃度負荷の合計に対する電流負荷を表している。 The dialysis area of the electrodialyzer is 0.06 m 2, and dilute fluorine-containing wastewater (impurity content: 46.4) containing 92.3 ppm fluorine, 28.7 ppm nitric acid, 45.7 ppm sulfuric acid, and 5.7 ppm chlorine. %). At this time, when the value of the current applied between the anode and the cathode was changed, results as shown in FIGS. 2 and 3 were obtained. In FIGS. 2 and 3, the number (%) in parentheses represents the current load relative to the total mineral acid ion concentration load.
図2および図3に示す結果から、次のことがわかった。
1)陽極と陰極との間に印加する電流値が小さい場合は、フッ素イオンよりも不純物イオンが分離されやすい。すなわち、不純物イオンの除去がまず初めに行われ、不純物イオンの濃度が低められた後にフッ素イオンの除去が始まる。
2)フッ素イオンの十分な分離は、陽極と陰極との間に印加する電流値を不純物イオンの除去に必要な電流値よりも大きくすることによって達成できる。
From the results shown in FIGS. 2 and 3, the following was found.
1) When a current value applied between the anode and the cathode is small, impurity ions are more easily separated than fluorine ions. That is, impurity ions are removed first, and fluorine ions are removed after the concentration of impurity ions is lowered.
2) Sufficient separation of fluorine ions can be achieved by making the current value applied between the anode and the cathode larger than the current value necessary for removing impurity ions.
また、不純物イオンを除去する際の電流効率は各不純物イオンの構成比率と濃度により差異が見られたが、概ね70%〜90%の範囲であった。このことから、不純物イオンの電気当量の110%から150%の電流を印加することが、不純物イオンが極めて少ない処理水(フッ素含有水)を得るのに特に好適であることも明らかとなった。もちろん、用途として問題が無い場合は、不純物イオンの電気当量の110%未満として、処理水中に不純物イオンを比較的多く残存させる運転も可能である。また、不純物イオンの電気当量の150%を超える値として、フッ素イオンの分離移動が主な現象となってくる領域で運転することも可能である。 Moreover, although the current efficiency at the time of removing impurity ions was different depending on the composition ratio and concentration of each impurity ion, it was generally in the range of 70% to 90%. From this, it became clear that applying a current of 110% to 150% of the electrical equivalent of impurity ions is particularly suitable for obtaining treated water (fluorine-containing water) with very few impurity ions. Of course, when there is no problem as an application, it is possible to perform an operation in which a relatively large amount of impurity ions remains in the treated water with less than 110% of the electrical equivalent of impurity ions. Further, it is possible to operate in a region where the separation and movement of fluorine ions becomes a main phenomenon as a value exceeding 150% of the electrical equivalent of impurity ions.
このように、本発明者らは、フッ素含有排水を電気透析装置で処理するときに、陽極と陰極との間に印加する電流値によって分離されるイオンの特性が異なり、陽極と陰極との間に印加する電流値を調整することによって排水中のイオンを選択的に分離および濃縮することが可能であることを見出した。この知見に基づき、本発明者らは、以下に述べる排水処理システムを発明するに至った。 Thus, when the present inventors treat fluorine-containing wastewater with an electrodialyzer, the characteristics of ions to be separated differ depending on the current value applied between the anode and the cathode, and there is a difference between the anode and the cathode. It was found that the ions in the waste water can be selectively separated and concentrated by adjusting the current value applied to the. Based on this knowledge, the inventors have invented a wastewater treatment system described below.
図4は、本発明の第1の実施形態における排水処理システムを示す模式図である。図4に示すように、本実施形態における排水処理システムは、鉱酸イオン(不純物イオン)を分離するための第1の電気透析装置1と、フッ素イオンを分離するための第2の電気透析装置2と、フッ素再資源化装置(CaF2晶析装置)3とを備えている。電気透析装置1,2としては例えば図1に示す構造の電気透析装置を用いることができる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the wastewater treatment system in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the wastewater treatment system in the present embodiment includes a
第1の電気透析装置1には、少なくとも鉱酸イオンとフッ素イオンとを含有する排水(希薄フッ酸排水)MFWが供給される。第1の電気透析装置1では、上述したように陽極と陰極との間に印加する電流値を調整して鉱酸イオンだけを除去するのに必要な電流値とすることにより、希薄フッ酸排水MFWから鉱酸イオンを選択的に分離し、鉱酸イオン濃度が高められた鉱酸イオン濃縮水Mが生成される。また、第1の電気透析装置1に導入された希薄フッ酸排水MFWは、鉱酸イオン(不純物イオン)が除去されることにより、鉱酸イオン濃度が低められたフッ素含有水FWとなる。
The
この第1の電気透析装置1で処理されたフッ素含有水FWは第2の電気透析装置2に供給される。第2の電気透析装置2では、上述したように陽極と陰極との間に印加する電流値を調整することにより、フッ素含有水FWからフッ素イオンも分離し、フッ素イオンを濃縮し、鉱酸イオン(不純物イオン)が極めて少ないフッ素イオン濃縮水Fを生成することができる。また、第2の電気透析装置2に導入されたフッ素含有水FWは、フッ素イオンが除去されることにより、鉱酸イオンおよびフッ素イオンが極めて少ない処理水Wとなる。
The fluorine-containing water FW treated by the
第2の電気透析装置2でフッ素イオン濃度が高められたフッ素イオン濃縮水Fはフッ素再資源化装置3に供給される。フッ素再資源化装置3では、フッ素イオン濃縮水Fにカルシウム化合物を加えることにより、不純物の少ない高純度のフッ化カルシウム(蛍石)を生成することができる。このフッ化カルシウムはフッ酸の原料として再利用できる。
The fluorine ion concentrated water F whose fluorine ion concentration has been increased by the
図5は、本発明の第2の実施形態における排水処理システムを示す模式図である。図5に示すように、本実施形態における排水処理システムは、鉱酸イオン(不純物イオン)およびフッ素イオンを分離するための第1の電気透析装置101と、鉱酸イオンを分離するための第2の電気透析装置102と、フッ素再資源化装置(CaF2晶析装置)3とを備えている。電気透析装置101,102としては例えば図1に示す構造の電気透析装置を用いることができる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a wastewater treatment system according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the wastewater treatment system in this embodiment includes a
第1の電気透析装置101には、少なくとも鉱酸イオンとフッ素イオンとを含有する排水(希薄フッ酸排水)MFWが供給される。第1の電気透析装置101では、上述したように陽極と陰極との間に印加する電流値を調整して電流値を鉱酸イオンとフッ素イオンを除去するのに必要な電流値とすることにより、希薄フッ酸排水MFWから鉱酸イオンとフッ素イオンとを分離し、希薄フッ酸排水MFWを減容化するとともにイオン濃縮水MFを生成する。これにより、第1の電気透析装置101に導入された希薄フッ酸排水MFWは、鉱酸イオンおよびフッ素イオンが極めて少ない処理水Wとなる。
The
第1の電気透析装置1で濃縮されたイオン濃縮水MFは第2の電気透析装置102に供給される。第2の電気透析装置102では、上述したように陽極と陰極との間に印加する電流値を調整して鉱酸イオンだけを除去するのに必要な電流値とすることにより、イオン濃縮水MFから鉱酸イオンを選択的に分離し、鉱酸イオン濃度が高められた鉱酸イオン濃縮水Mが生成される。また、第2の電気透析装置102に導入されたイオン濃縮水MFは、鉱酸イオン(不純物イオン)が除去されることにより、鉱酸イオン(不純物イオン)が極めて少ないフッ素イオン濃縮水Fとなる。
The ion-enriched water MF concentrated in the
第2の電気透析装置102から排出されたフッ素イオン濃縮水Fはフッ素再資源化装置3に供給される。フッ素再資源化装置3では、フッ素イオン濃縮水Fにカルシウム化合物を加えることにより、不純物の少ない高純度のフッ化カルシウム(蛍石)を生成することができる。この高純度なフッ化カルシウムはフッ酸の原料として再利用できる。
The fluorine ion concentrated water F discharged from the
半導体製造工場や液晶製造工場、電子部品製造工場からは大量のフッ素含有排水が排出されるが、これらの半導体製造工場やフラットパネルディスプレイ(FPD)製造工場、電子部品製造工場から排出されるフッ素含有排水を本発明に係る排水処理システムによって処理することができる。この場合において、半導体製造工場やフラットパネルディスプレイ(FPD)製造工場、電子部品製造工場では、使用する水の種類(工水、市水、純水など)やプロセスによって、排水されるフッ素含有排水の成分が変わるため、上述した各実施形態における電気透析装置の構成を排水の成分に応じて変更することが好ましい。例えば、フッ素含有排水の濃縮水中で析出を起こしやすいカルシウムイオンなどのカチオンが含まれない場合には、図6に示すような電気透析装置を用いることができる。また、フッ素含有排水が希薄で、かつ濃縮水のフッ素濃度を高くする必要がない場合には、図7に示すようなバッファ室のない電気透析装置を用いることができる。いずれの電気透析装置においても、陰極室に循環させている純水配管系統に補給水の純水を添加して一部を排水または他の循環系統に移してもよい。これら図6および図7に示す電気透析装置においても、陽極と陰極との間に印加する電流値を調整することによって排水中のイオンを選択的に分離および濃縮することが可能であることが確認された。 A large amount of fluorine-containing wastewater is discharged from semiconductor manufacturing factories, liquid crystal manufacturing factories, and electronic component manufacturing factories, but fluorine content discharged from these semiconductor manufacturing factories, flat panel display (FPD) manufacturing factories, and electronic component manufacturing factories. Waste water can be treated by the waste water treatment system according to the present invention. In this case, in semiconductor manufacturing plants, flat panel display (FPD) manufacturing plants, and electronic component manufacturing plants, depending on the type of water used (engineering water, city water, pure water, etc.) and processes, Since the components change, it is preferable to change the configuration of the electrodialysis apparatus in each embodiment described above according to the components of the waste water. For example, in the case where cations such as calcium ions that easily precipitate in the concentrated water of fluorine-containing wastewater are not included, an electrodialyzer as shown in FIG. 6 can be used. Further, when the fluorine-containing waste water is dilute and it is not necessary to increase the fluorine concentration of the concentrated water, an electrodialyzer without a buffer chamber as shown in FIG. 7 can be used. In any electrodialysis apparatus, pure water of makeup water may be added to the pure water piping system circulating in the cathode chamber, and a part thereof may be transferred to drainage or another circulation system. Also in these electrodialysis apparatuses shown in FIGS. 6 and 7, it is confirmed that the ions in the waste water can be selectively separated and concentrated by adjusting the current value applied between the anode and the cathode. It was done.
また、本発明に係る排水処理システムにおいて用いる電気透析装置においては、定電流運転または定電圧運転を行うことが好ましく、電流密度は3A/dm2以下にすることが好ましい。また、図1、図6、および図7に示す例において、脱塩室14および濃縮室13,15の厚さは1〜10mm、好ましくは2〜4mmとするのがよい。また、イオン交換不織布やイオン交換スペーサなどのイオン交換体をシート状のイオン交換体で構成する場合には、各処理室11〜17において充填するイオン交換体の枚数および種類は任意に設定することができる。また、電気透析装置の陽極室に供給する純水の量は、陽極室11のフッ素濃度が1mg/L未満、バッファ室12のフッ素濃度が10mg/L未満となるように設定するのが好ましい。
Moreover, in the electrodialysis apparatus used in the wastewater treatment system according to the present invention, it is preferable to perform constant current operation or constant voltage operation, and the current density is preferably 3 A / dm 2 or less. Moreover, in the example shown in FIG.1, FIG.6 and FIG.7, the thickness of the
また、電気透析装置の各処理室11〜17の内部に充填するイオン交換体としては、既存のイオン交換体、例えばイオン交換樹脂などを用いることもできる。ただし、取り扱いのしやすさから考えると高分子繊維基材にイオン交換基をグラフト重合法によって導入したものを用いることが好ましい。高分子基材は、ポリオレフィン系高分子、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどの一種の単繊維であってもよく、また、軸芯と鞘部とが異なる高分子によって構成される複合繊維であってもよい。複合繊維の例としては、ポリオレフィン系高分子、例えばポリエチレンを鞘成分とし、鞘成分として用いたもの以外の高分子、例えばポリプロピレンを芯成分とした芯鞘構造の複合繊維が挙げられる。イオン交換基を複合繊維材料に放射線グラフト重合法を利用して導入したものが、イオン交換能力に優れ均一な厚みに製造できるので、用いられるイオン交換繊維材料として好ましい。また、イオン交換繊維材料の形態としては、織布や不織布などを挙げることができる。 Moreover, as an ion exchanger with which the inside of each processing chamber 11-17 of an electrodialysis apparatus is filled, the existing ion exchanger, for example, ion exchange resin etc., can also be used. However, from the viewpoint of ease of handling, it is preferable to use a polymer fiber substrate in which an ion exchange group is introduced by a graft polymerization method. The polymer substrate may be a single polymer such as a polyolefin-based polymer, for example, polyethylene or polypropylene, or may be a composite fiber composed of a polymer having a different shaft core and sheath. . Examples of the composite fiber include a core-sheath composite fiber having a polyolefin-based polymer, for example, polyethylene as a sheath component and a polymer other than that used as the sheath component, for example, polypropylene as a core component. A material obtained by introducing an ion exchange group into a composite fiber material by using a radiation graft polymerization method is preferable as an ion exchange fiber material to be used because it has excellent ion exchange ability and can be produced in a uniform thickness. Examples of the form of the ion exchange fiber material include a woven fabric and a non-woven fabric.
また、斜交網等のスペーサ部材として用いられる形態のイオン交換体としては、ポリオレフィン系高分子製樹脂、例えば、従来の電気透析槽において広く使用されているポリエチレン製の斜交網(ネット)を基材として、これに放射線グラフト重合法を用いてイオン交換機能を付与したものが、イオン交換能力に優れかつ被処理水の分散性に優れているので好ましい。 In addition, as an ion exchanger in a form used as a spacer member such as an oblique mesh, a polyolefin polymer resin, for example, an oblique mesh (net) made of polyethylene widely used in conventional electrodialysis tanks is used. As the base material, a material obtained by imparting an ion exchange function using a radiation graft polymerization method is preferable because of its excellent ion exchange capability and excellent dispersibility of water to be treated.
なお、放射線グラフト重合法とは、高分子基材に放射線を照射してラジカルを形成させ、これにモノマーを反応させることによってモノマーを基材中に導入するという技法である。放射線グラフト重合法に用いることができる放射線としては、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等を挙げることができ、ガンマ線や電子線を用いることが好ましい。放射線グラフト重合法には、グラフト基材に予め放射線を照射した後、グラフトモノマーと接触させて反応させる前照射グラフト重合法と、基材とモノマーの共存下に放射線を照射する同時照射グラフト重合法とがあり、いずれの方法も用いることができる。 The radiation graft polymerization method is a technique in which a monomer is introduced into a substrate by irradiating a polymer substrate with radiation to form radicals and reacting the monomer with this. Examples of radiation that can be used in the radiation graft polymerization method include α rays, β rays, γ rays, electron beams, ultraviolet rays, and the like, and it is preferable to use gamma rays and electron beams. The radiation graft polymerization method includes pre-irradiation graft polymerization method in which a graft substrate is irradiated with radiation in advance and then brought into contact with the graft monomer and reacted, and simultaneous irradiation graft polymerization method in which radiation is irradiated in the presence of the substrate and the monomer. Any method can be used.
また、モノマーと基材との接触方法により、モノマー溶液に基材を浸漬させたまま重合を行う液相グラフト重合法、モノマーの蒸気に基材を接触させて重合を行う気相グラフト重合法、基材をモノマー溶液に浸漬した後モノマー溶液から取り出して気相中で反応を行わせる含浸気相グラフト重合法などを挙げることができるが、いずれの方法も用いることができる。 In addition, by the contact method of the monomer and the base material, a liquid phase graft polymerization method for performing polymerization while the base material is immersed in the monomer solution, a vapor phase graft polymerization method for performing the polymerization by bringing the base material into contact with the vapor of the monomer, Examples of the method include an impregnation gas phase graft polymerization method in which the substrate is immersed in the monomer solution and then taken out from the monomer solution and reacted in the gas phase, and any method can be used.
不織布などの繊維基材やスペーサ基材に導入するイオン交換基としては、特に限定されることなく種々のカチオン交換基またはアニオン交換基等を用いることができる。例えば、カチオン交換基としては、スルホン基などの強酸性カチオン交換基、リン酸基などの中酸性カチオン交換基、カルボキシル基などの弱酸性カチオン交換基、アニオン交換基としては、第1級〜第3級アミノ基などの弱塩基性アニオン交換基、第4アンモニウム基などの強塩基性アニオン交換基を用いることができる。あるいは、上記カチオン交換基およびアニオン交換基の両方を併有するイオン交換体を用いることもできる。 The ion exchange group introduced into the fiber base material such as a nonwoven fabric or the spacer base material is not particularly limited, and various cation exchange groups or anion exchange groups can be used. For example, as the cation exchange group, a strong acid cation exchange group such as a sulfone group, a neutral acid cation exchange group such as a phosphate group, a weak acid cation exchange group such as a carboxyl group, and an anion exchange group include primary to first-order cation exchange groups. Weakly basic anion exchange groups such as tertiary amino groups and strong basic anion exchange groups such as quaternary ammonium groups can be used. Or the ion exchanger which has both the said cation exchange group and anion exchange group can also be used.
また、官能基として、イミノジ酢酸およびそのナトリウム塩から誘導される官能基、各種アミノ酸、例えば、フェニルアラニン、リジン、ロイシン、バリンおよびプロリン並びにそのナトリウム塩から誘導される官能基、イミノジエタノールから誘導される官能基などを有するイオン交換体を用いてもよい。 In addition, as a functional group, a functional group derived from iminodiacetic acid and its sodium salt, various amino acids such as phenylalanine, lysine, leucine, valine and proline and a functional group derived from its sodium salt, derived from iminodiethanol An ion exchanger having a functional group or the like may be used.
上述した目的で用いることのできるイオン交換基を有するモノマーとしては、アクリル酸(AAc)、メタクリル酸、スチレンスルホン酸ナトリウム(SSS)、メタリルスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド(VBTAC)、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどを挙げることができる。 Examples of the monomer having an ion exchange group that can be used for the above-described purpose include acrylic acid (AAc), methacrylic acid, sodium styrenesulfonate (SSS), sodium methallylsulfonate, sodium allylsulfonate, sodium vinylsulfonate, Examples thereof include vinylbenzyltrimethylammonium chloride (VBTAC), diethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropylacrylamide and the like.
例えば、スチレンスルホン酸ナトリウムをモノマーとして用いて放射線グラフト重合を行うことにより、基材に直接、強酸性カチオン交換基であるスルホン基を導入することができ、また、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライドをモノマーとして用いて放射線グラフト重合を行うことにより、基材に直接、強塩基性アニオン交換基である第4級アンモニウム基を導入することができる。 For example, by conducting radiation graft polymerization using sodium styrenesulfonate as a monomer, a sulfone group that is a strongly acidic cation exchange group can be introduced directly into the substrate, and vinylbenzyltrimethylammonium chloride is used as a monomer. By using the radiation graft polymerization, a quaternary ammonium group which is a strongly basic anion exchange group can be directly introduced into the substrate.
また、イオン交換基に転換可能な基を有するモノマーとしては、アクリロニトリル、アクロレイン、ビニルピリジン、スチレン、クロロメチルスチレン、メタクリル酸グリシジル(GMA)などが挙げられる。例えば、メタクリル酸グリシジルを放射線グラフト重合によって基材に導入し、次に亜硫酸ナトリウムなどのスルホン化剤を反応させることによって強酸性カチオン交換基であるスルホン基を基材に導入したり、またはクロロメチルスチレンをグラフト重合した後に、基材をトリメチルアミン水溶液に浸漬して4級アンモニウム化を行うことによって、強塩基性アニオン交換基である第4級アンモニウム基を基材に導入することができる。 Examples of the monomer having a group that can be converted into an ion exchange group include acrylonitrile, acrolein, vinylpyridine, styrene, chloromethylstyrene, and glycidyl methacrylate (GMA). For example, glycidyl methacrylate is introduced into the substrate by radiation graft polymerization, and then a sulfone group, which is a strongly acidic cation exchange group, is introduced into the substrate by reacting with a sulfonating agent such as sodium sulfite, or chloromethyl After graft polymerization of styrene, a quaternary ammonium group that is a strongly basic anion exchange group can be introduced into the substrate by immersing the substrate in an aqueous trimethylamine solution to perform quaternary ammonium formation.
上述の各種の形態のイオン交換体の中では、不織布または織布などの形態のイオン交換繊維材料が特に好ましい。織布や不織布などの繊維材料は、樹脂ビーズや斜交網などの形態の材料と比較して表面積が極めて大きいのでイオン交換基の導入量が大きく、また、樹脂ビーズのようにビーズ内部のミクロポアまたはマクロポア内にイオン交換基が存在するということはなく、すべてのイオン交換基が繊維の表面上に配置されるので、処理水中のイオンが容易にイオン交換基の近傍に拡散され、イオン交換によって吸着される。したがって、イオン交換繊維材料を用いると、イオンの除去・回収効率をより向上させることができる。 Among the various types of ion exchangers described above, an ion exchange fiber material in the form of a nonwoven fabric or a woven fabric is particularly preferable. Fiber materials such as woven fabric and non-woven fabric have a very large surface area compared to materials in the form of resin beads and diagonal meshes, so the amount of ion-exchange groups introduced is large, and micropores inside the beads like resin beads. Or, there are no ion exchange groups in the macropores, and all ion exchange groups are arranged on the surface of the fiber, so that ions in the treated water are easily diffused in the vicinity of the ion exchange groups, Adsorbed. Therefore, if ion exchange fiber material is used, the removal and collection | recovery efficiency of ion can be improved more.
また、電極(陽極18および陰極19)の材料としては、白金、タンタル、ニオブ、ダイヤモンド、SUSなどを用いることができる。また、チタン、ニッケル、モネル、ハステロイ、インコネルなどの基材に、白金、金、酸化イリジウムなどをめっきしたものを電極として用いることができる。形状は、平板状でもよく、あるいは通水性および通ガス性を有するラス網状などでもよい。
Further, platinum, tantalum, niobium, diamond, SUS, or the like can be used as a material for the electrodes (
図4に示す排水処理システムにおいて、フッ素92.3ppm、硝酸28.7ppm、硫酸45.7ppm、塩素5.7ppmの希薄なフッ素含有排水(不純物含有率:46.4wt%)を第1の電気透析装置1に供給した。この第1の電気透析装置1では不純物イオンである鉱酸イオンの電気当量の66%である0.8Aの電流を印加した。このとき、フッ素85.0ppm、硝酸6.02ppm、硫酸4.21ppm、塩素2.65ppmという不純物含有率が13.2%の希薄フッ素含有水FWが得られ、不純物イオンが除去されたことがわかった。ここで、不純物含有率は、(フッ素含有排水中の硫酸、硝酸などの各不純物イオンの濃度の合計値)/(フッ素含有排水中の各イオンの濃度の合計)により算出される。
In the wastewater treatment system shown in FIG. 4, dilute fluorine-containing wastewater (impurity content: 46.4 wt%) of 92.3 ppm fluorine, 28.7 ppm nitric acid, 45.7 ppm sulfuric acid, and 5.7 ppm chlorine is first electrodialyzed. The
さらに、この希薄フッ素含有水FWを第2の電気透析装置2に供給し、0.4Aの電流を印加したところ、フッ素が1030ppmのフッ素イオン濃縮水Fが得られた。また、このときの処理水Wの水質はフッ素1.0ppm未満であり、排水基準を満足していた。なお、第1の電気透析装置1において、鉱酸イオンの電気等量の150%までの電流値で同様の傾向が得られることを確認した。
Furthermore, when this diluted fluorine-containing water FW was supplied to the
(比較例1)
同様に図4に示す排水処理システムにおいて、フッ素92.3ppm、硝酸28.7ppm、硫酸45.7ppm、塩素5.7ppmの希薄フッ素含有排水(不純物含有率:46.4wt%)を第1の電気透析装置1に供給した。この第1の電気透析装置1では不純物イオンである鉱酸イオンの電気当量の350%である4.2Aの電流を印加した。このとき、フッ素26.9ppm、硝酸0.85ppm、硫酸0.68ppm、塩素0.11ppmであり、不純物イオンのみならず、フッ素イオンも除去されてしまった。
(Comparative Example 1)
Similarly, in the wastewater treatment system shown in FIG. 4, dilute fluorine-containing wastewater (impurity content: 46.4 wt%) of 92.3 ppm fluorine, 28.7 ppm nitric acid, 45.7 ppm sulfuric acid, and 5.7 ppm chlorine is used as the first electric The
(比較例2)
上記と同じ希薄フッ素含有排水(フッ素92.3ppm、硝酸28.7ppm、硫酸45.7ppm、塩素5.7ppm)を単一の電気透析装置で、処理水のフッ素濃度が5.0ppm以下にまでなるような電流値で処理したところ、濃縮水には55.0%の不純物が含まれていた。
(Comparative Example 2)
The same dilute fluorine-containing wastewater as above (fluorine 92.3ppm, nitric acid 28.7ppm, sulfuric acid 45.7ppm, chlorine 5.7ppm) with a single electrodialyzer, the fluorine concentration of the treated water reaches 5.0 ppm or less. When treated with such a current value, the concentrated water contained 55.0% impurities.
図5に示す排水処理システムにおいて、フッ素92.3ppm、硝酸28.7ppm、硫酸45.7ppm、塩素5.7ppmの希薄フッ素含有排水(不純物含有率:46.4wt%)を第1の電気透析装置101に供給した。この第1の電気透析装置101では5.4Aの電流を印加し、第2の電気透析装置102では、第2の電気透析装置102への流入水の不純物イオンである鉱酸イオンの電気当量の130%である1.6Aの電流を印加した。この結果、フッ素1070ppm、硝酸32.0ppm、硫酸43.7ppm、塩素15.2ppm、不純物含有率7.7%のフッ素イオン濃縮水Fを得ることができた。また、このときの処理水Wの水質はフッ素6.5ppmであり、排水基準を満足していた。
In the wastewater treatment system shown in FIG. 5, dilute fluorine-containing wastewater (impurity content: 46.4 wt%) of 92.3 ppm fluorine, 28.7 ppm nitric acid, 45.7 ppm sulfuric acid, and 5.7 ppm chlorine is the first electrodialyzer. 101. In the
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the present invention may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.
1,101 第1の電気透析装置
2,102 第2の電気透析装置
3 フッ素再資源化装置
11 陽極室
12 バッファ室
13 第1の濃縮室
14 脱塩室
15 第2の濃縮室
16 酸供給室
17 陰極室
18 陽極
19 陰極
21,22 濃縮水
23 バッファ水(純水)
24 陽極水(純水)
25 陰極水(純水)
C1,C2,C3 カチオン交換膜
A1,A2,A3 アニオン交換膜
F フッ素イオン濃縮水
FW フッ素含有水
M 鉱酸イオン濃縮水
MFW フッ素含有排水
W 処理水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 1st electrodialysis apparatus 2,102
24 Anode water (pure water)
25 Cathode water (pure water)
C1, C2, C3 Cation exchange membrane A1, A2, A3 Anion exchange membrane F Fluorine ion concentrated water FW Fluorine-containing water M Mineral acid ion concentrated water MFW Fluorine-containing wastewater W Treated water
Claims (8)
電気透析法により前記フッ素含有水から前記フッ素イオンを分離して、前記フッ素イオンの濃度が高められたフッ素イオン濃縮水と、前記鉱酸イオンおよび前記フッ素イオンの濃度が低められた処理水とを生成することを特徴とする請求項1または2に記載の排水処理方法。 The mineral acid ions are separated from the waste water by electrodialysis to produce mineral acid ion concentrated water having a higher concentration of mineral acid ions and fluorine-containing water having a reduced concentration of mineral acid ions. ,
Separating the fluorine ions from the fluorine-containing water by electrodialysis, a fluorine ion concentrated water in which the concentration of the fluorine ions is increased, and treated water in which the concentrations of the mineral acid ions and the fluorine ions are reduced It produces | generates, The waste water treatment method of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
電気透析法により前記イオン濃縮水から前記鉱酸イオンを分離して、前記鉱酸イオンが高められた鉱酸イオン濃縮水と、前記鉱酸イオンの濃度が低められたフッ素含有水とを生成することを特徴とする請求項1または2に記載の排水処理方法。 The mineral acid ions and the fluorine ions are separated from the waste water by electrodialysis, and the ion-concentrated water in which the concentrations of the mineral acid ions and the fluorine ions are increased, and the concentrations of the mineral acid ions and the fluorine ions are Producing reduced treated water,
The mineral acid ions are separated from the ion-enriched water by electrodialysis to produce mineral acid ion-enriched water in which the mineral acid ions are increased and fluorine-containing water in which the concentration of the mineral acid ions is reduced The waste water treatment method according to claim 1 or 2.
前記フッ素含有水をイオン交換体が充填された脱塩室に供給し、該フッ素含有水から前記フッ素イオンを分離して、前記フッ素イオンの濃度が高められたフッ素イオン濃縮水と、前記フッ素イオンの濃度が低められた処理水とを生成する第2の電気透析装置と、
前記フッ素イオン濃縮水からフッ化カルシウム(CaF2)を回収するフッ素再資源化装置と、
を備えたことを特徴とする排水処理システム。 Mineral acid having a concentration of mineral acid ions increased by supplying wastewater containing at least mineral acid ions and fluorine ions to a desalting chamber filled with an ion exchanger and separating the mineral acid ions from the wastewater. A first electrodialyzer that generates ion-concentrated water and fluorine-containing water in which the concentration of mineral acid ions is reduced;
Supplying the fluorine-containing water to a desalting chamber filled with an ion exchanger, separating the fluorine ions from the fluorine-containing water, and increasing the concentration of the fluorine ions; and the fluorine ions A second electrodialyzer that produces treated water having a reduced concentration of
A fluorine recycling apparatus for recovering calcium fluoride (CaF 2 ) from the fluoride ion concentrated water;
A wastewater treatment system characterized by comprising:
前記イオン濃縮水をイオン交換体が充填された脱塩室に供給し、該イオン濃縮水から前記鉱酸イオンを分離して、前記鉱酸イオンの濃度が高められた鉱酸イオン濃縮水と、前記鉱酸イオンの濃度が低められたフッ素イオン濃縮水とを生成する第2の電気透析装置と、
前記フッ素イオン濃縮水からフッ化カルシウム(CaF2)を回収するフッ素再資源化装置と、
を備えたことを特徴とする排水処理システム。 Supplying waste water containing at least mineral acid ions and fluorine ions to a desalting chamber filled with an ion exchanger, separating the mineral acid ions and fluorine ions from the waste water, and separating the mineral acid ions and fluorine ions A first electrodialyzer that produces ion-enriched water having an increased concentration of and treated water having reduced concentrations of the mineral acid ions and the fluorine ions;
Supplying the ion-concentrated water to a desalting chamber filled with an ion exchanger, separating the mineral acid ions from the ion-concentrated water, and a mineral acid ion-concentrated water in which the concentration of the mineral acid ions is increased; A second electrodialyzer for producing fluorine ion-concentrated water in which the concentration of mineral acid ions is reduced;
A fluorine recycling apparatus for recovering calcium fluoride (CaF 2 ) from the fluoride ion concentrated water;
A wastewater treatment system characterized by comprising:
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