JP2012030143A - フッ素含有水の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応塔1の下部からフッ素含有水を上向流で通水して、反応塔1内の炭酸カルシウム粒子とフッ素含有水中のフッ素との反応でフッ素をフッ化カルシウムとして除去し、フッ素が除去された処理水を反応塔1の上部より取り出すフッ素含有水の処理方法において、フッ素含有水が通水されている反応塔1に、反応塔1の上部から炭酸カルシウム粒子を投入する。小粒径の炭酸カルシウム粒子を、反応塔1に充填して充填層を形成してからフッ素含有水を通水するのではなく、反応塔1に上向流でフッ素含有水を通水している際に反応塔1の上方から投入することにより、フッ素含有水中のフッ素と効率的に反応させることができる。
【選択図】図1
Description
(1) 粒子が比較的大きいために充填塔内で流動し難く、このために塔内で固着し易い。
(2) 粒子の小さいものに比べて比表面積が小さいため、フッ素との反応速度が遅い。
ことから、これらの問題を解決するために、従来では、充填塔内にフッ素含有水を上向流で通水し、塔上部から取り出した処理水の一部を塔下部に循環する循環方式として塔内線速度を高めることにより、塔内の炭酸カルシウム粒子を流動させて固着を防止し、また、循環通水とすることで反応を十分に進行させるようにしているが、循環通水方式では、循環のための動力、循環通水とするための反応塔容積が大きく、工業的に不利である。
CaCO3+2HF→CaF2+H2CO3 ・・・(I)
pH酸性:H2CO3→H2O+CO2(ガス発生) ・・・(II)
pH中性以上:H2CO3→H++HCO3 − ・・・(III)
なお、本発明において、炭酸カルシウム粒子は粉体のまま反応塔に投入する。炭酸カルシウム粒子を水スラリーとして投入した場合、スラリーとして添加される水量分の反応塔容量を必要とする上に、移送のためのポンプが必要となり、また、炭酸カルシウム粒子とフッ素含有水中のフッ素との反応効率の面でも粉体として投入することが好ましい。
即ち、前述の如く、小粒径の炭酸カルシウム粒子を粉体のまま投入する際、この粉体中には微粉状のものも一部含まれているため、この微粉状の炭酸カルシウムがオーバーフロー口から処理水と共に投入直後に反応塔から流出してしまい、反応に寄与しなくなるおそれがある。
また、例えば、図1に示すような有底円筒形状の反応塔1に対して円筒状の炭酸カルシウム粒子投入部材3を設ける場合、反応塔1の直径(内径)に対して炭酸カルシウム粒子投入部材3の直径(内径)を1/5〜1/10程度とし、炭酸カルシウム粒子投入部材3は反応塔1と同心状に設けることが、微粉状の炭酸カルシウム粒子の流出防止、フッ素含有水との接触効率の向上の面で好ましい。
(1) 反応塔の直径:300〜1500mmの場合
フッ素含有水の上向流速:150〜5000L/h
炭酸カルシウム粒子の投入量:3〜100L/h
(2) 反応塔の直径:1500〜3000mmの場合
フッ素含有水の上向流速:5000〜20000L/h
炭酸カルシウム粒子の投入量:100〜400L/h
(3) 反応塔の直径:3000〜50000mmの場合
フッ素含有水の上向流速:2000〜60000L/h
炭酸カルシウム粒子の投入量:400〜1200L/h
図1に示す反応塔1を用い、フッ素濃度10000mg/Lのフッ素含有水を50L/hの流速で一過式にて上向流通水すると共に、反応塔1の上部に設けた炭酸カルシウム粒子投入部材3を経て、粒径0.05mm以下、平均粒径0.03mmの炭酸カルシウム粒子を10分に1回の頻度で、1/3L/回の投入量で、処理水のpHが5以下、具体的には4.5〜5.0となるように投入した。炭酸カルシウム粒子の投入量は、通水したフッ素含有水のフッ素の反応当量に対して1.02倍当量であった。
また、この処理で得られた処理水のフッ素濃度は、100〜300mg/Lでフッ素が高度に除去されていた。
実施例1において、炭酸カルシウム粒子の投入を行わず、フッ素含有水の通水に先立ち、予め、60Lの炭酸カルシウム粒子(粒径及び平均粒径は実施例1で用いたものと同一である。)を反応塔に充填して充填層を形成しておいたこと以外は同様にしてフッ素含有水の上向流通水を行った。
20時間連続して通水したところ、反応塔内の粒子は、炭酸カルシウムの溶解のために48Lに減少していた。また、この粒子のうち5Lは、反応塔底部に固着していた。
また、この処理で得られた処理水のフッ素濃度は800〜1500mg/Lでフッ素の除去効率も悪かった。
2 オーバーフロー口
3 炭酸カルシウム粒子投入部材
Claims (8)
- 反応塔下部からフッ素含有水を上向流で通水して、該反応塔内の炭酸カルシウム粒子と該フッ素含有水中のフッ素との反応で該フッ素をフッ化カルシウムとして除去し、フッ素が除去された処理水を該反応塔上部より取り出すフッ素含有水の処理方法において、
該フッ素含有水が通水されている該反応塔に、該反応塔上部から炭酸カルシウム粒子を投入することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。 - 請求項1において、前記炭酸カルシウム粒子は、粉体として前記反応塔に投入されることを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
- 請求項1又は2において、前記反応塔への炭酸カルシウム粒子の投入量が、該反応塔に通水されるフッ素含有水中のフッ素の反応当量に対して0.9〜1.1倍当量であることを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記反応塔への炭酸カルシウム粒子の投入量を、該反応塔から取り出される処理水のpHが6以下となるように制御することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記炭酸カルシウム粒子の粒径が0.05mm以下であることを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
- 請求項1ないし5のいずれか1項において、前記反応塔内上部に設けた筒状の炭酸カルシウム粒子投入部材の筒内を経て前記炭酸カルシウム粒子の投入を行う方法であって、該筒状の炭酸カルシウム粒子投入部材の上端は、該反応塔の上部水面より上方に突出し、下端は、該反応塔の処理水取出部水位よりも30cm以上下方に位置することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
- 請求項1ないし6のいずれか1項において、2塔以上の反応塔を直列に連結して前記フッ素含有水を1段目の反応塔から各反応塔に順次通水し、該1段目の反応塔の流入水の水質と流出水の水質がほぼ同一となった後に、該1段目の反応塔への通水を中止して2段目の反応塔に通水を切り替え、該1段目の反応塔内のフッ化カルシウムを含む粒子を取り出し、該1段目の反応塔を前記2塔以上の反応塔の最後段の反応塔として順次通水する工程を繰り返すメリーゴーランド方式で通水を行う方法であって、
該フッ素含有水が通水される最後段の反応塔に対して前記炭酸カルシウム粒子の投入を行うことを特徴とするフッ素含有水の処理方法。 - 請求項7において、前記炭酸カルシウム粒子を投入する最後段の反応塔は、前記フッ素含有水の通水に先立ち予め炭酸カルシウム充填層が形成されることなく、前記フッ素含有水の通水と炭酸カルシウム粒子の投入が行われることを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
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