JP2015226878A

JP2015226878A - 水処理方法

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Publication number: JP2015226878A
Application number: JP2014113621A
Authority: JP
Inventors: 厚山崎; Atsushi Yamazaki; 河野　龍興; Ryuko Kono; 龍興河野; 武士松代; Takeshi Matsushiro; 真理大江; Mari Oe; 明洋松井; Akihiro Matsui; 俊男太原; Toshio Tahara
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-05-31
Filing date: 2014-05-31
Publication date: 2015-12-17
Also published as: WO2015182145A1

Abstract

【課題】フッ化物イオンを含む廃水から、当該フッ化物イオンを低コストで効率的かつ効果的に除去して回収する。【解決手段】実施形態の水処理方法は、フッ化物イオンを含む被処理水の処理方法であって、反応槽中において、フッ化カルシウム、硫酸カルシウム及びリン酸カルシウムを含む混合機能粉を被処理水に添加し、前記被処理水中に含まれる前記フッ化物イオンを、フッ化カルシウムの状態で前記混合機能粉の表面上に晶析させるステップと、固液分離装置のフィルターにろ過助材を供給して、当該フィルター上にろ過助材層を形成するステップとを具える。また、前記固液分離装置の前記フィルター及び前記ろ過助材層に対して前記混合機能粉を含む前記被処理水を通水させて、前記フッ化物イオンを含む前記混合機能粉をろ過して除去するステップを具える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、水処理方法に関する。

近時、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められるようになってきている。水資源の有効利用を図るためには、工業廃水や生活廃水などのような各種の廃水を浄化して再利用することが重要である。

廃水を浄化するためには、水中に含まれる水不溶物や不純物を分離除去する必要がある。廃水を浄化する方法として、例えば膜分離法、遠心分離法、活性炭吸着法、オゾン処理法、凝集剤添加による浮遊物質の沈殿除去法がある。これらの水処理方法を用いて、廃水に含まれるリンやフッ素などの環境に及ぼす影響が大きく、また水中に分散した油類やクレイなどを除去することができる。特に、リンやフッ素は肥料や洗浄水として再生利用可能であるため、これら物質の廃水中からの除去は資源の再利用の観点からも重要である。

これらのうち、膜分離は水中の不溶物質を除去するのにもっとも一般的に使用されている方法のひとつであるが、膜の保護の観点や、難脱水性の物質を含む水の通水速度を上げる観点から、ろ過助材を用いた方法がしばしば用いられる。

また、水中からフッ化物イオンを除去する方法として、炭酸カルシウムを用いたフッ素含有廃水の処理方法が知られている（特許文献１）。この処理方法は、廃水に含まれるフッ化物イオンを炭酸カルシウムと反応させてその表面にフッ化カルシウムを生成させ、そのフッ化カルシウムを削ることにより炭酸カルシウムを析出させ、再度反応を進行させてフッ化物イオンを除去する技術である。

しかしながら、上述した方法では、炭酸カルシウムの表面に析出するフッ化カルシウムを除去するエネルギーが必要になるだけでなく、炭酸カルシウム表面から剥離した微細なフッ化カルシウムの除去が困難になるという問題があった。

特開２００５−３０５２７９号公報

本発明が解決しようとする課題は、フッ化物イオンを含む廃水から、当該フッ化物イオンを低コストで効率的かつ効果的に除去して回収することである。

実施形態の水処理方法は、フッ化物イオンを含む被処理水の処理方法であって、反応槽中において、フッ化カルシウム、硫酸カルシウム及びリン酸カルシウムを含む混合機能粉を被処理水に添加し、前記被処理水中に含まれる前記フッ化物イオンを、フッ化カルシウムの状態で前記混合機能粉の表面上に晶析させるステップと、固液分離装置のフィルターにろ過助材を供給して、当該フィルター上にろ過助材層を形成するステップとを具える。また、前記固液分離装置の前記フィルター及び前記ろ過助材層に対して前記混合機能粉を含む前記被処理水を通水させて、前記フッ化物イオンを含む前記混合機能粉をろ過して除去するステップを具える。

実施形態における水処理装置の概略構成図である。

図１は、本実施形態の水処理方法に使用する水処理装置の概略構成を示す図である。

図１に示す水処理装置１０は、廃水等の被処理水Ｗ０中のフッ化物イオン（Ｆ⁻）と、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）及びリン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）を含む混合機能粉ＦＰ１とを反応させるための反応槽１１と、反応槽１１の上流側に位置し、混合機能粉ＦＰ１を貯留しておくための機能粉貯留槽１２とを有している。また、反応槽１１の下流側に位置し、固液分離を行うための固液分離装置１３と、固液分離装置１３の下流側に位置し、固液分離装置１３内で使用したろ過助材ＦＰ２を廃水より分離して洗浄するための洗浄槽１４と、洗浄槽１４の下流側に位置し、洗浄槽１４内で洗浄されたろ過助材ＦＰ２を貯留するためのろ過助材貯留槽１５とを有している。

固液分離装置１３は、設置面に対して水平な面を有するフィルター１３１を含み、フィルター１３１によって内部空間が上下１３Ａ及び１３Ｂに分割されている。

また、洗浄槽１４には、攪拌機１４１及び永久磁石１４２が配設されており、洗浄槽１４に導入された使用済みのろ過助材ＦＰ２を含む洗浄水Ｗ２からろ過助材ＦＰ２を効率的に分離除去できるように構成されている。

反応槽１１には、当該反応槽１１内に被処理水Ｗ０を導入するための配管２１が配設されており、反応槽１１及び機能粉貯留槽１２間は配管２２で接続されている。なお、配管２２にはポンプ３１が配設されている。また、反応槽１１及び固液分離装置１３間は配管２３で接続されており、当該配管２３にはポンプ３２が配設されている。なお、固液分離装置１３の下部には固液分離して得た処理水Ｗ１を外部に放出するための配管２４が配設されている。

また、固液分離装置１３及び洗浄槽１４間は配管２５で接続されており、洗浄槽１４及びろ過助材貯留槽１５間は配管２７で接続されている。配管２７にはポンプ３３が配設されている。さらに、ろ過助材貯留槽１５及び固液分離装置１３間は配管３４及び２３で接続されており、配管２８にはポンプ３４が配設されている。また、洗浄槽１４の、配管２７と相対する側には配管２６が配設され、当該配管２６を介して洗浄槽１４中で生じた廃水を外部に放出できるようになっている。

さらに、反応槽１１、機能粉貯留槽１２、及びろ過助材貯留槽１５内にもそれぞれ攪拌機１１１，１２１及び１５１が配設されており、反応槽１１及び機能粉貯留槽１２内に存在する混合機能粉ＦＰ１が水中において均一に分散し、ろ過助材貯留槽１５内に存在するろ過助材ＦＰ２が水中において均一に分散するようにしている。

これによって、反応槽１１内では、混合機能粉ＦＰ１と被処理水Ｗ０中にフッ化物イオンとの反応が均一に行われるようになり、機能粉貯留槽１２からは反応槽１１に対して所定量の混合機能粉ＦＰ１を均一に供給することができ、反応槽１１内への混合機能粉ＦＰ１の供給を安定的に行うことができる。また、ろ過助材貯留槽１５からは固液分離装置１３に対して所定量のろ過助材ＦＰ２を均一に供給することができ、固液分離装置１３のフィルター１３１上においてろ過助材層１３２を均一に形成することができる。

本実施形態で使用する混合機能粉は、上記のように、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）及びリン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）を含むが、これらは粒子状あるいは粉体状の形態において互いに凝集し、その結果、単一の混合機能粉を形成しているものである。

なお、混合機能粉ＦＰ１におけるフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）及びリン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）の含有割合は、以下に説明するように、本実施形態にしたがって被処理水Ｗ０中のフッ化物イオンがフッ化カルシウムとして晶析し、堆積できるものであれば特に限定されるものではないが、一例として、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）の含有割合をモル比において６５％〜９５％とし、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）の含有割合をモル比において１％〜３５％とすることが好ましい。また、リン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）の含有割合をモル比において１％〜３５％とすることが好ましい。この場合、より多くのフッ化カルシウムを混合機能粉ＦＰ１の表面に晶析させて堆積させることが可能となる。

また、混合機能粉ＦＰ１の大きさも、固液分離装置１３のフィルター１３１及びこのフィルター１３１上に形成したろ過助材層１３２によって固液分離できる程度の大きさであれば特に限定されるものではないが、例えば１μｍ〜１００μｍ程度の大きさとすることができる。なお、このような混合機能粉ＦＰ１の大きさは、例えば、レーザー回折法を利用して測定することができ、具体的には株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−ＤＳ２１型測定装置（商品名）を用いて測定することができる。但し、この場合の大きさは、体積換算平均粒子径を意味するものである。

混合機能粉ＦＰ１の製造方法は特に限定されるものではないが、例えばフッ化物イオン（Ｆ⁻）、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）及びリン酸イオン（ＰＯ_４ ^３−）などが含有された溶液を用い、当該溶液に消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）などを添加することにより、以下のような反応でフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）及びリン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）が生成され、これらが凝集することによって製造できるものである。

２ＨＦ＋Ｃａ（ＯＨ）_２→ＣａＦ_２↓＋２Ｈ_２Ｏ

Ｈ_２ＳＯ_４＋Ｃａ（ＯＨ）_２→ＣａＳＯ_４↓＋２Ｈ_２Ｏ

２Ｈ_３ＰＯ_４＋３Ｃａ（ＯＨ）_２→Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２↓＋６Ｈ_２Ｏ

なお、生成したフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）及びリン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）が凝集する原理については今までのところ明確となっていない。

また、上述のような溶液は、人工的に調整することもできるが、例えば半導体製造工程で使用した使用済みの洗浄液や原子炉からの廃水等は、上述したフッ化物イオン（Ｆ⁻）、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）及びリン酸イオン（ＰＯ_４ ^３−）などを必然的に含有するために、これらの洗浄液等を上記溶液の代わりに用いることもできる。なお、この場合、上記混合機能粉ＦＰ１を製造する際の原料として使用済みの洗浄液等を用いることになるので、当該混合機能粉ＦＰ１の製造コストを大幅に削減することができる。

本実施形態で用いるろ過助材ＦＰ２は、例えば無機粒子から構成することができる。なお、本実施形態における“無機粒子”とは、金属粒子及び金属粒子以外の無機化合物粒子を意味するものである。

金属粒子としては、アルミニウム、鉄、銅、及びこれらの合金等の金属を例示することができる。また、無機化合物粒子としては、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシウムフェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、バリウムフェライト、溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラス、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、雲母等のセラミック粒子を例示することができる。

特に磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシムフェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、バリウムフェライト等の粒子からろ過助材ＦＰ２を構成することにより、以下に説明するろ過助材ＦＰ２の再生を、磁力を用いることによって簡便に行うことができるようになる。

上述した粒子の中でも、水中での安定性に優れたフェライト系化合物からなる磁性粒子であればより好ましい。例えば磁鉄鉱であるマグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）は安価であるだけでなく、水中でも磁性体として安定し、元素としても安全であるため、水処理に使用しやすいので好ましい。

この場合、上述した粒子は、球状、多面体、不定形など種々の形状を取り得るが特に限定されない。また、望ましい粒径や形状は、製造コストなどを考慮して適宜選択すればよい。

特に無機粒子が鋭角の角を持つ磁性粒子である場合、以下に説明するような磁力によるろ過助材ＦＰ２の回収工程において、上記コアに磁力が作用し、磁力によってろ過助材ＦＰ２が再生出来る限りにおいて、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキなど、通常のメッキ処理を施したり、腐食防止などの目的で表面処理を施したりして、上記鋭角の角を丸めて使用することもできる。

ろ過助材ＦＰ２が磁性粒子からなる場合について詳述すると、その大きさは、処理設備の磁力、流速、吸着方法のほか、磁性粒子の密度、種々の条件によって最適な範囲が変化する。しかしながら、本実施形態における磁性粒子の平均粒子径は、一般に０．１〜１００μｍであり、好ましくは０．３〜５０μｍの範囲である。磁性粒子の下限値が０．１μｍよりも小さくなると、磁性粒子が密に凝集して水中の微細な浮遊物質を除去できるものの、実用に足る通水量を得ることができない場合がある。磁性粒子の上限値が１００μｍよりも大きくなると、粒子間の距離が大きくなり除去すべき水中の浮遊物質を十分に除去することができない場合がある。

なお、磁性粒子の平均粒子径の測定方法には、レーザー回折法により測定することができ、具体的には、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−3100型測定装置（商品名）などにより測定することができる。なお、以下に“平均粒子径”なる文言が出現し、その具体的な数値が記載されている場合、別途説明がある場合を除き、当該“平均粒子径”は上述のようなレーザー回折法によって測定したものである。

なお、上述した磁性粒子に関する要件は、上述したその他の無機粒子に対しても、その種類によって多少のずれはあるものの、十分に適用することができる。

また、ろ過助材ＦＰ２の総てが無機粒子で構成される必要はない。すなわち、ろ過助材ＦＰ２が磁性粒子を含む場合は、これら磁性粒子間に磁力が作用し、磁力によってろ過助材ＦＰ２が回収出来る限りにおいて、スチレン樹脂、水添加スチレン樹脂、ブタジエン樹脂、イソプレン樹脂、アクリロニトリル樹脂、シクロオレフィン樹脂、及びフェノール樹脂、及びアルキルメタアクリレート樹脂等のバインダーで結合されたものであってもよい。

また、磁性粒子の表面をメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシシランなどのアルコキシシラン化合物等で処理してもよいし、シリコーン樹脂やフッ素樹脂などの表面張力の小さい樹脂で被覆することもできる。

シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンからなる高分子化合物であり、一液型と二液型の２つがある。例えば信越化学工業株式会社の製品であるＫＥシリーズやＫＲシリーズが挙げられる。

フッ素樹脂は、樹脂中にフッ素を含む高分子の総称であり、例えばポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)，テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(ＰＦＡ)，テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(ＦＥＰ)，テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ＥＴＦＥ)，ポリビニリデンフルオライド(ＰＶＤＦ)，クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ＥＣＴＦＥ)，ポリクロロトリフルオロエチレン(ＰＣＴＦＥ)，ポリビニルフルオライド(ＰＶＦ)及びこれらの複合体を含むものである。必要に応じて、これらの樹脂とエポキシ樹脂やポリイミド、ポリアミドなどを共重合させたものを使用することもできる。

このようなシリコーン樹脂あるいはフッ素樹脂を用いることにより、磁性粒子と固形物の分離が容易になり、磁性粒子の再生、すなわち洗浄槽１４によるろ過助材ＦＰ２の洗浄操作による当該ろ過助材ＦＰ２の再生が容易になる。

本実施形態では、固液分離装置１３中のフィルター１３１を設置面と水平とする、すなわち固液分離装置１３を水平ろ過器から構成することにより、フィルター１３１上にろ過助材ＦＰ２からなるろ過助材層１３２を均一に形成することができ、安定したろ過水量と水質を得ることができる。但し、固液分離装置１３は水平ろ過器に限定されるものではなく、任意のろ過器等から構成することができ、また、ろ過器以外の固液分離装置、例えばサイクロン方式の固液分離装置とすることもできる。しかしながら、以下では、固液分離装置１３として水平ろ過器とした場合について説明する。

フィルター１３１は、例えばろ布や金属メッシュ、多孔質セラミック、多孔質ポリマー等から構成することができるが、特にろ布が好ましく、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの材質で、二重織、綾織、平織、朱子織などで編んだものが用いられる。この中でも、柔らかいろ布や高分子からなる精密ろ過膜（ＭＦ膜）などを用いることが好ましい。この場合、フィルター１３１上に形成するろ過助材層１３２が水圧でフィルター１３１に圧着され、さらには一部において弾性変形を生じるようになる。この結果、ろ過助材層１３２を構成するろ過助材ＦＰ２同士の距離が小さくなり、より微細な固形物をも分離除去することできるためである。

また、フィルター１３１の孔径は、金属メッシュの篩のようにあらかじめ既知でない場合は、水銀圧入法により測定する。この方法は、水銀の表面張力が大きいことを利用して粉体の細孔に水銀を浸入させるために圧力を加え、圧力と圧入された水銀量から比表面積や細孔分布を求める方法であり、例えば島津製作所製の自動ポロシメータオートポアIV9500シリーズを用いて求めることができる。

次に、図１に示す水処理装置１０を用いた水処理方法について説明する。

最初に、配管２１より反応槽１１内に被処理水Ｗ０を導入し、次いで、ポンプ３１を駆動させることにより、機能粉貯留槽１２より反応槽１１内に配管２２を介して混合機能粉ＦＰ１を導入する。なお、反応槽１１内に導入する混合機能粉ＦＰ１の割合は、例えば反応槽１１内に導入した被処理水Ｗ０に対して０．５質量％〜５質量％となるようにする。そうすると、反応槽１１内では、被処理水Ｗ０中に含まれるフッ化物イオン（Ｆ⁻）がフッ化カルシウムとして混合機能粉ＦＰ１の表面上に晶析して堆積するようになる。なお、上述したように、このような晶析の原理については未だ明確にはなっていない。

一方、ポンプ３４を駆動させることにより、ろ過助材貯留槽１５より固液分離装置１３のフィルター１３１上に配管２８及び２３を介してろ過助材ＦＰ２を供給し、フィルター１３１上にろ過助材層１３２を形成する。

次いで、ポンプ３２を駆動させ、反応槽１１から固液分離装置１３のフィルター１３１及びろ過助材層１３２上に、配管２３を介して、フッ化カルシウムが堆積した混合機能粉ＦＰ１を含む被処理水Ｗ０を導入し、フィルター１３１及びろ過助材層１３２によって固液分離し、被処理水Ｗ０中の堆積したフッ化カルシウムを含む混合機能粉ＦＰ１をろ過して分離する。そして、フッ化カルシウムを含む混合機能粉ＦＰ１が分離除去された被処理水Ｗ０は処理水Ｗ１として固液分離装置１３の配管２４より外部に排出する。

一方、固液分離装置１３のフィルター１３１及びろ過助材層１３２で堆積したフッ化カルシウムを含む混合機能粉ＦＰ１をろ過して分離する操作を続けると、混合機能粉ＦＰ１がフィルター１３１の孔を塞ぎ、ろ過助材層１３２のろ過助材ＦＰ２の粒子間の空隙を塞いでしまうことにより、堆積したフッ化カルシウムを含む混合機能粉ＦＰ１のろ過分離の効率が低下してしまう。

このような場合は、例えば図１に示すように、固液分離装置１３のフィルター１３１と平行に洗浄水Ｗ２を供給して、フィルター１３１上に形成されたろ過助材層１３２を当該洗浄水Ｗ２の水圧を破壊し、当該洗浄水Ｗ２とともにろ過助材層１３２を構成するろ過助材ＦＰ２を、配管２５を介して洗浄槽１４内に導入する。

洗浄槽１４では、洗浄水Ｗ２に対して、水道水の他、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ヘキサン、アセトンなどの有機溶剤や、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などの洗浄液を供給し、ろ過助材ＦＰ２に付着した堆積したフッ化カルシウムを含む混合機能粉ＦＰ１を洗浄除去する。このとき、攪拌機１４１を駆動させることによって、ろ過助材ＦＰ２には撹拌流によるせん断力が作用するようになるので、ろ過助材ＦＰ２に付着した堆積したフッ化カルシウムを含む混合機能粉ＦＰ１を効率的に除去できるようになる。

一方、図示しないシリンダー等の上下駆動機構によって永久磁石１４２を洗浄槽１４内に導入する。すると、洗浄槽１４内では、上記洗浄液によって堆積したフッ化カルシウムが除去されたろ過助材ＦＰ２が永久磁石１４２に引き寄せられて吸着するようになる。したがって、洗浄除去されたフッ化カルシウムを含む混合機能粉ＦＰ１のみが配管２６を介して外部に排出されるようになる。

その後、永久磁石１４２を洗浄槽１４から取り除くことにより、ろ過助材ＦＰ２は洗浄槽１４内に残存する。洗浄槽１４内に残存したろ過助材ＦＰ２は、ポンプ３３を駆動させることにより、配管２７を介してろ過助材貯留槽１５に導入し、貯留する。そして、再度、ポンプ３４を駆動させることにより、ろ過助材貯留槽１５より固液分離装置１３のフィルター１３１上に配管２８及び２３を介してろ過助材ＦＰ２を供給して、フィルター１３１上にろ過助材層１３２を形成し、反応槽１１から供給される被処理水Ｗ０中の堆積したフッ化カルシウムを含む混合機能粉ＦＰ１をろ過して分離する。

なお、上述のような洗浄操作は、例えばフィルター１３１及びろ過助材層１３２における通水量が当初の３０％〜１０％にまで低下した時点で行う。

また、反応槽１１、機能粉貯留槽１２、及びろ過助材貯留槽１５内には、それぞれ攪拌機１１１，１２１及び１５１が配設されているので、反応槽１１及び機能粉貯留槽１２内に存在する混合機能粉ＦＰ１が水中において均一に分散し、ろ過助材貯留槽１５内に存在するろ過助材ＦＰ２が水中において均一に分散する。

したがって、反応槽１１内では、混合機能粉ＦＰ１と被処理水Ｗ０中にフッ化物イオンとの反応が均一に行われるようになり、機能粉貯留槽１２からは反応槽１１に対して所定量の混合機能粉ＦＰ１を均一に供給することができ、反応槽１１内への混合機能粉ＦＰ１の供給を安定的に行うことができる。また、ろ過助材貯留槽１５からは固液分離装置１３に対して所定量のろ過助材ＦＰ２を均一に供給することができ、固液分離装置１３のフィルター１３１上においてろ過助材層１３２を均一に形成することができる。

図１に示す水処理装置１０を用いて試験を行った。被処理水Ｗ０として、２００ｍｇ／Ｌのフッ素を含有する水を用意した。また、ろ過助材ＦＰ２として平均粒子径５０μｍのマグネシウムフェライトを準備し、フィルター１３１はポリプロピレンのろ布から構成した。このろ布を島津製作所製の商品名：オートポア９５２０（細孔分布測定装置）を用いて細孔分布測定を行ったところ、このフィルターの孔径は７μｍであることがわかった。

また混合機能粉ＦＰ１として、モル比においてフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）及びリン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）が、それぞれ１．５、０．２及び０．３となるような機能粉を用いた。

反応槽１１に、被処理水Ｗ０と、被処理水Ｗ０中のフッ化物イオンと同モル相当の混合機能粉ＦＰ１を添加し、１５分攪拌して処理を行った。また、ろ過助材ＦＰ２のスラリーを予め固液分離装置１３に通水し、フィルター１３１上に厚さ１ｍｍのろ過助材層１３２を形成した。

反応槽１１内の混合液を固液分離装置１３に供給し、フィルター１３１及びろ過助材層１３２で固液分離したところ、配管２４からフッ素濃度が１３ｍｇ／Ｌに低減された処理水Ｗ１を得た。

また、固液分離装置１３のフィルター１３１の主面と平行に洗浄水Ｗ２を供給し、フィルター１３１上に形成されたろ過助材層１３２を洗い流し、洗浄槽１４に供給した。次いで、攪拌機１４１を動かしてろ過助材ＦＰ２と混合機能粉ＦＰ１を分離した後、永久磁石１４２でろ過助材ＦＰ２を回収し、混合機能粉ＦＰ１を配管２６から排出した後、水道水を導入してろ過助材ＦＰ２を回収し、ろ過助材貯留槽１５に貯留した。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０水処理装置
１１反応槽
１１１攪拌機
１２機能粉貯留槽
１２１攪拌機
１３固液分離装置
１３１フィルター
１３２ろ過助材層
１４洗浄槽
１４１攪拌機
１４２永久磁石
１５ろ過助材貯留槽
１５１攪拌機
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８配管
３１，３２，３３，３４ポンプ
Ｗ０被処理水
Ｗ１処理水
Ｗ２洗浄水
ＦＰ１混合機能粉
ＦＰ２ろ過助材

Claims

フッ化物イオンを含む被処理水の処理方法であって、
反応槽中において、フッ化カルシウム、硫酸カルシウム及びリン酸カルシウムを含む混合機能粉を前記被処理水に添加し、前記被処理水中に含まれる前記フッ化物イオンを、フッ化カルシウムの状態で前記混合機能粉の表面上に晶析させるステップと、
固液分離装置のフィルターにろ過助材を供給して、当該フィルター上にろ過助材層を形成するステップと、
前記固液分離装置の前記フィルター及び前記ろ過助材層に対して前記混合機能粉を含む前記被処理水を通水させて、前記フッ化物イオンを含む前記混合機能粉をろ過して除去するステップと、
を具えることを特徴とする、水処理方法。
前記フィルターは、ろ布であることを特徴とする、請求項１に記載の水処理方法。
前記フィルターは、精密ろ過膜であることを特徴とする、請求項１に記載の水処理方法。
前記固液分離装置は、水平ろ過器であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の水処理方法。