JP2019122961A - 排水処理装置及び排水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】硫酸塩含有排水において、アルミ系無機凝集剤の使用量を削減できると共に余剰スラッジの発生量を低減できる排水処理装置及び排水処理方法を提供する。【解決手段】混合槽２で硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とを混合し、フロックを混合液中に生成させ、このフロックにより混合液中のフッ素を吸着させて液中から除去する。そして、固液分離槽４において、既にフッ素を吸着したフロックをフッ素と共に共沈させ、また、未だフッ素を吸着していないフロックも沈降させて固液分離し、これらの固液分離した固形分を混合槽２に供給する。これにより、未だフッ素を吸着していないフロック及び既にフッ素を吸着したが更にフッ素を吸着することができる状態のフロックにより混合液中のフッ素を吸着させて液中から除去する。【選択図】図１
Description
本発明は、排水処理装置及び排水処理方法に関する。
従来、フッ素を含有する排水からフッ素を除去する排水処理装置として、排水にアルミ系無機凝集剤を混合して水酸化アルミニウム（Al2(OH)3）のフロックを生成させ、当該フロックによってフッ素を吸着し共沈させる方法が知られている（非特許文献１参照）。
和田祐司、「フッ素含有排水の高度処理法」、科学と工業、2002年、第76巻、p．557−564
しかしながら、上記のアルミ系無機凝集剤を用いる方法では、排水から除去できるフッ素の量が、混合するアルミ系無機凝集剤の量に対応するため、フッ素を充分に除去しようとすると大量のアルミ系無機凝集剤を使用する必要がある。また、これにより大量の余剰スラッジが発生してしまう。
これに対し、排水からフッ素を除去する別の方法として、排水にカルシウム系の薬剤を添加してフッ化カルシウム（CaF2）を生成させる方法がある。しかしながら、この方法では、排水がフッ素の他に硫酸マグネシウム（Mg(SO)4）等の硫酸塩を含有する場合、添加されたカルシウム系の薬剤と硫酸塩とが反応して石膏（Ca(SO)4）を生成するため、フッ化カルシウムの生成に大量のカルシウム（Ca）を必要としてしまう。従って、このような硫酸塩含有排水においてはアルミ系無機凝集剤を用いる方法を適用せざるを得ない場合があり、この場合、上述したように、大量のアルミ系無機凝集剤を使用すると共に大量の余剰スラッジが発生するという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、硫酸塩含有排水において、アルミ系無機凝集剤の使用量を削減できると共に余剰スラッジの発生量を低減できる排水処理装置及び排水処理方法を提供することを目的とする。
本発明に係る排水処理装置は、硫酸塩含有排水からフッ素を除去する排水処理装置において、硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とを混合する混合部と、混合部で混合された混合液を固液分離する固液分離部と、固液分離部で固液分離して得た固形分を混合部に供給するための供給手段と、を備える。
また、本発明に係る排水処理方法は、硫酸塩含有排水からフッ素を除去する排水処理方法において、硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とを混合部で混合し、混合部で混合された混合液を固液分離部で固液分離し、固液分離部で固液分離して得た固形分を混合部に供給する。
この排水処理装置及び排水処理方法によれば、混合部で硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とが混合されると、フロックが混合液中に生成し、このフロックが混合液中のフッ素を吸着して液中から除去する。そして、固液分離部において、既にフッ素を吸着したフロックをフッ素と共に共沈させ、また、未だフッ素を吸着していないフロックも沈降させて固液分離し、これらの固液分離した固形分は混合部に供給される。その結果、未だフッ素を吸着していないフロック及び既にフッ素を吸着したが更にフッ素を吸着することができる状態のフロックが混合液中のフッ素を吸着して液中から除去する。これにより、フッ素の吸着・共沈のために使用されたアルミ系無機凝集剤を再びフッ素の吸着・共沈に活用できる。以上により、硫酸塩含有排水において、アルミ系無機凝集剤の使用量を削減できると共に、このアルミ系無機凝集剤の使用量を削減すること及び固液分離して得た固形分を混合部に供給することにより余剰スラッジの発生量を低減できる。
ここで、本発明に係る排水処理装置において、混合部は、ｐＨを調整するｐＨ調整手段を有していてもよい。この場合、ｐＨを調整することで、硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とが反応し、フロックを生成する最適な値とできるため、フロックを効率良く生成でき、アルミ系無機凝集剤の使用量に対して効率良くフッ素を吸着・共沈させて液中から除去できる。
本発明によれば、硫酸塩含有排水において、アルミ系無機凝集剤の使用量を削減できると共に余剰スラッジの発生量を低減できる。
以下、本発明に係る排水処理装置及び排水処理方法の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る排水処理装置を示す概略構成図である。本実施形態に係る排水処理装置は、フッ素及び硫酸塩を含有する排水（以下、硫酸塩含有排水という）からフッ素を除去して所定のフッ素濃度以下とする装置であり、当該装置による処理水のフッ素濃度を、例えば放流先の水質基準で定められるフッ素濃度（一例として、１５ｍｇ／ｌ）を下回るようにするものである。なお、硫酸塩には、硫酸イオン及び硫酸化合物が含まれる。また、硫酸化合物としては、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム及び硫酸マグネシウム等が該当する。
ここで、フッ化カルシウムの溶解度の理論値は１６ｍｇ／ｌ（２５℃）でフッ素濃度としては７．８ｍｇ／ｌだが、硫酸塩を含む処理水のフッ素濃度としてフッ素濃度を１５ｍｇ／ｌ以下にする場合は、カルシウム系の薬剤とアルミ系無機凝集剤との併用処理が必要であり、アルミ系無機凝集剤単独で行う場合にはアルミ系無機凝集剤を大量に添加する必要があった。本発明は、アルミ系無機凝集剤を大量に添加することなくフッ素濃度を１５ｍｇ／ｌ以下にする場合に有効なものである。以下、詳説する。
図１に示すように、排水処理装置１は、主ラインＬ１と、主ラインＬ１に併設された副ラインＬ２と、を備えている。主ラインＬ１は、排水処理装置１の上流側から流入する硫酸塩含有排水からフッ素を除去し、所定のフッ素濃度以下となった処理水を下流側へ排出するためのラインであり、副ラインＬ２は、主ラインＬ１において得られた固形分の一部を主ラインＬ１における上流側に還流すると共に、残部を当該装置１の外部へ排出するためのラインである。この主ラインＬ１には、混合槽（混合部）２と、凝集槽（凝集部）３と、固液分離槽（固液分離部）４と、が上流から下流へ向かってこの順に設けられている。
混合槽２は、排水処理装置１の上流側から第１ラインＬ１１を介して流入する硫酸塩含有排水と、無機凝集剤供給ラインＬ１５を介して供給されるアルミ系無機凝集剤と、を混合して混合液とし、このとき生成するフロック（すなわち、凝集剤を用いて水酸化アルミニウムを含む粒子を集合させた集合体）にフッ素を吸着させるための槽である。ここで、アルミ系無機凝集剤としては、例えばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）等を用いることができるが、これに限定されない。
混合槽２は、混合槽２内でのＳＳ濃度（すなわち、混合液中における浮遊物質の重量濃度）を測定するＳＳ濃度センサ５を槽内に有している。
また、混合槽２は、混合液のｐＨを測定するｐＨセンサ６を槽内に有し、このｐＨセンサ６によって測定したｐＨに基づきｐＨを調整するための薬剤を当該混合槽２に供給する薬剤供給ライン（ｐＨ調整手段）Ｌ１６を有している。薬剤としては、酸性薬剤（例えば、塩酸、硫酸等）、又はアルカリ性薬剤（例えば、苛性ソーダ等）が好適に用いられる。ｐＨセンサ６としては特に限定されず、公知のものを用いることができる。
凝集槽３は、第２ラインＬ１２を介して混合槽２から流入する混合液に、高分子凝集剤供給ラインＬ１７を介して供給される高分子凝集剤を混合して、混合液中のフロックが沈殿し易くなるように当該フロックをより大きく形成するための槽である。高分子凝集剤としては、例えばアニオン系高分子凝集剤等を用いることができる。
固液分離槽４は、第３ラインＬ１３を介して凝集槽３から流入する混合液を固液分離するための槽である。固液分離槽４は、混合液を固形分と固形分以外の液とに固液分離する。すなわち、固形分とは、固液分離槽４において固液分離された混合液のうちの液以外の部分である。固形分には、フッ素を吸着していないフロック及びフッ素を吸着したフロックの両方が含まれている。固液分離槽４の底面は、例えば下方へ狭まる漏斗状をなしており、その頂点部分には固液分離槽４から固形分を排出するための排出口４ａが設けられている。
副ラインＬ２は、固液分離槽４の排出口４ａに接続されると共に、排出口４ａとは反対側において、固形分還流ライン（供給手段）Ｌ２１と余剰スラッジ排出ラインＬ２２とに分岐している。この三つ又の分岐点には、固形分還流ラインＬ２１又は余剰スラッジ排出ラインＬ２２にそれぞれ流入する固形分の量を調整するため、例えば三方弁等の弁（不図示）が設けられている。
固形分還流ラインＬ２１は、第１ラインＬ１１に接続され、固液分離槽４で固液分離して得た固形分の一部を、硫酸塩含有排水に合流させて混合槽２に供給するためのラインである。固形分還流ラインＬ２１の構成は特に限定されず、あらゆる態様とすることができる。例えば、固形分還流ラインＬ２１は、配管内を固形分が自重又はポンプ等による圧力で圧送される構成を含んでもよい。
余剰スラッジ排出ラインＬ２２は、固液分離槽４で固液分離して得た固形分のうちの余剰スラッジ（すなわち、固形分のうち、固形分還流ラインＬ２１を介して硫酸塩含有排水に合流され混合槽２に供給される量を超えた余剰分）を排水処理装置１の外部へ排出するためのラインである。
続いて、排水処理装置１の動作について説明する。
まず、硫酸塩含有排水が排水処理装置１の上流側から第１ラインＬ１１を通じて混合槽２に流入すると共に、混合槽２にはアルミ系無機凝集剤が無機凝集剤供給ラインＬ１５を介して供給される。そして、混合槽２において硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とが混合されて混合液とされ、これにより、水酸化アルミニウムを含むフロックが混合液中に生成し、このフロックが混合液中のフッ素を吸着する。
ここで、ＳＳ濃度センサ５によって混合槽２内でのＳＳ濃度が測定されることにより、アルミ系無機凝集剤の添加量をより適正に判断することができる。これにより、一例として、混合槽２内でのＳＳ濃度が５０００〜８０００ｍｇ／ｌとなるようにアルミ系無機凝集剤を混合槽２に供給することによって、アルミ系無機凝集剤の添加量をフロックが生成する最適な値とできる。その結果、混合液中にフロックが効率良く生成し、混合液中のフッ素がより多く吸着される。
また、ｐＨセンサ６によって混合液のｐＨが測定され、測定されたｐＨに基づいて、混合液のｐＨが中性又は弱酸性（例えばｐＨが５以上８以下、特に好ましくは６．５以上７．０以下）となるように、薬剤供給ラインＬ１６を介して混合槽２に酸性薬剤又はアルカリ性薬剤が供給される。具体的には、測定されたｐＨが所定値より低く酸性寄りの場合、薬剤供給ラインＬ１６から混合槽２にアルカリ性薬剤が供給される。一方、測定されたｐＨが所定値より高くアルカリ性寄りの場合、薬剤供給ラインＬ１６から混合槽２に酸性薬剤が供給される。混合液のｐＨを上記範囲内の中性又は弱酸性とすることで、混合液中にフロックが効率良く生成し、その結果、混合液中のフッ素がより多く吸着される。
次いで、混合液が第２ラインＬ１２を通じて凝集槽３に流入すると共に、凝集槽３には高分子凝集剤が高分子凝集剤供給ラインＬ１７を介して供給される。そして、高分子凝集剤の混合により、混合液中のフロックがより大きく形成され（粗大フロック）、その結果、当該フロックが沈殿し易くなる。
次いで、混合液が第３ラインＬ１３を介して固液分離槽４に流入すると共に、固形分と固形分以外の液とに固液分離される。このとき、固形分には、フッ素を吸着していないフロック及びフッ素を吸着したフロックの両方が含まれている。ここで、フッ素を吸着したフロックが固液分離されて沈殿することでフッ素が共沈される。沈殿した固形分は、排出口４ａから副ラインＬ２へ排出される。
一方、固形分以外の液は、所定のフッ素濃度（一例として、１５ｍｇ／ｌ）以下までフッ素が除去された処理水として、固液分離槽４から第４ラインＬ１４を通じて排水処理装置１の後段へ排出される。
副ラインＬ２に流入した固形分のうちの一部は、固形分還流ラインＬ２１を通じて第１ラインＬ１１に供給され、第１ラインＬ１１を通じて混合槽２に供給される。一方、固形分のうちの残部は、余剰スラッジとして余剰スラッジ排出ラインＬ２２を通じて排出される。
混合槽２に供給された固形分のうち、未だフッ素を吸着していないフロック及び既にフッ素を吸着したが更にフッ素を吸着することができる状態のフロックが、混合液中のフッ素を吸着する。そして、前述したのと同様に、このフロックが固液分離槽４において固液分離されて沈殿することで、混合液中のフッ素を共沈させて液中から除去し、この一連の動作が繰り返される。
以上、説明したように、本実施形態に係る排水処理装置１及び排水処理方法によれば、混合槽２で硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とを混合することにより、フロックが混合液中に生成し、このフロックが混合液中のフッ素を吸着して液中から除去する。そして、固液分離槽４において、既にフッ素を吸着したフロックをフッ素と共に共沈させ、また、未だフッ素を吸着していないフロックも沈降させて固液分離し、これらの固液分離した固形分を混合槽２に供給する。その結果、未だフッ素を吸着していないフロック及び既にフッ素を吸着したが更にフッ素を吸着することができる状態のフロックが混合液中のフッ素を吸着して液中から除去する。これにより、フッ素の吸着・共沈のために使用されたアルミ系無機凝集剤を再びフッ素の吸着・共沈に活用できる。以上により、硫酸塩含有排水において、アルミ系無機凝集剤の使用量を削減できると共に、このアルミ系無機凝集剤の使用量を削減すること及び固液分離して得た固形分を混合槽２に供給することにより余剰スラッジの発生量を低減できる。
特に、排水処理装置１及び排水処理方法は、流入水のフッ素濃度が高い場合に有効で、このような硫酸塩含有排水において一層顕著な効果を奏する。一般に高濃度のフッ素を含有する排水からフッ素を除去する別の方法として、フッ素を含有する排水にカルシウム系の薬剤を添加してフッ化カルシウム（CaF2）を生成させることが知られている。しかしながら、硫酸塩含有排水においては、カルシウム系の薬剤を添加するとカルシウム系の薬剤が硫酸塩と反応して石膏（Ca(SO)4）を生成してしまい、フッ化カルシウムの生成が阻害されるという問題がある。これに対し、本実施形態によれば、硫酸塩含有排水に対して石膏を生成させることなく効果的にフッ素を除去することができる。
また、本実施形態に係る排水処理装置１では、混合槽２が、ｐＨを調整するために酸性薬剤又はアルカリ性薬剤を供給する薬剤供給ラインＬ１６を有している。これにより、ｐＨを調整することで、硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とが反応し、フロックを生成する最適な値とできるため、フロックを効率良く生成でき、アルミ系無機凝集剤の使用量に対して効率良くフッ素を吸着・共沈させて液中から除去できる。
なお、本発明に係る排水処理装置１及び排水処理方法は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態ではアルミ系無機凝集剤によりフッ素を含有する硫酸塩含有排水からフッ素を除去するが、例えばヒ素、ホウ素又はセレンを含有する硫酸塩含有排水から、アルミ系無機凝集剤によりそれぞれヒ素、ホウ素又はセレンを除去する構成としてもよい。これらの場合であっても、上記実施形態と同様の構成を有する排水処理装置及び同様の工程を有する排水処理方法によって同様の作用効果が得られる。
また、上記実施形態では、アルミ系無機凝集剤の添加量をより適正に判断できるように、ＳＳ濃度センサ５によって混合槽２内でのＳＳ濃度を測定している。しかしながら、ＳＳ濃度センサ５に代えて、水酸化アルミニウム濃度を測定する水酸化アルミニウム濃度センサを混合槽２に設けてもよい。この場合、一例として、混合槽２内での水酸化アルミニウム濃度が３０００〜５０００ｍｇ／ｌとなるようにアルミ系無機凝集剤を混合槽２に供給することにより、アルミ系無機凝集剤の添加量をフロックが生成する最適な値とできる。その結果、混合液中にフロックが効率良く生成し、混合液中のフッ素がより多く吸着される。
また、上記実施形態において、無機凝集剤供給ラインＬ１５は混合槽２へ直接接続されているが、混合槽２より上流である第１ラインＬ１１へ接続されていてもよい。この場合であっても、第１ラインＬ１１に供給されたアルミ系無機凝集剤は、第１ラインＬ１１を通じて混合槽２に供給される。
また、固液分離槽４は、遠心分離機を有し、遠心分離によって固液分離を行うこととしてもよい。
また、固形分還流ラインＬ２１としては、配管等の設備を用いず、人力によって固形分を混合槽２に供給する構成としてもよい。
また、上記実施形態において、固形分還流ラインＬ２１は固形分を第１ラインＬ１１に供給するが、混合槽２に直接供給してもよい。
また、図２に示されるように、混合槽２を無くし、第１ラインＬ１１と第２ラインＬ１２とを接続して第５ラインＬ１８とすると共に、この第５ラインＬ１８に無機凝集剤供給ラインＬ１５を接続し、第５ラインＬ１８と無機凝集剤供給ラインＬ１５との接続点から凝集槽３までのラインを、硫酸塩含有排水（すなわち、フッ素及び硫酸塩を含有する排水）とアルミ系無機凝集剤とを混合する混合部としてもよい。なお、混合部には、当該混合部内での混合液のＳＳ濃度を測定するＳＳ濃度センサ５が設けられていてもよい。また、混合部には、当該混合部内での混合液のｐＨを測定するｐＨセンサ６が設けられていてもよく、更に、このｐＨセンサ６によって測定したｐＨに基づきｐＨを調整するための薬剤を当該混合部に供給する薬剤供給ラインＬ１６が接続されていてもよい。
１…排水処理装置、２…混合槽（混合部）、４…固液分離槽（固液分離部）、Ｌ２１…固形分還流ライン（供給手段）。
本発明は、排水処理装置及び排水処理方法に関する。
従来、フッ素を含有する排水からフッ素を除去する排水処理装置として、排水にアルミ系無機凝集剤を混合して水酸化アルミニウム（Al2(OH)3）のフロックを生成させ、当該フロックによってフッ素を吸着し共沈させる方法が知られている（非特許文献１参照）。
和田祐司、「フッ素含有排水の高度処理法」、科学と工業、2002年、第76巻、p．557−564
しかしながら、上記のアルミ系無機凝集剤を用いる方法では、排水から除去できるフッ素の量が、混合するアルミ系無機凝集剤の量に対応するため、フッ素を充分に除去しようとすると大量のアルミ系無機凝集剤を使用する必要がある。また、これにより大量の余剰スラッジが発生してしまう。
これに対し、排水からフッ素を除去する別の方法として、排水にカルシウム系の薬剤を添加してフッ化カルシウム（CaF2）を生成させる方法がある。しかしながら、この方法では、排水がフッ素の他に硫酸マグネシウム（Mg(SO)4）等の硫酸塩を含有する場合、添加されたカルシウム系の薬剤と硫酸塩とが反応して石膏（Ca(SO)4）を生成するため、フッ化カルシウムの生成に大量のカルシウム（Ca）を必要としてしまう。従って、このような硫酸塩を含有するフッ素含有排水においてはアルミ系無機凝集剤を用いる方法を適用せざるを得ない場合があり、この場合、上述したように、大量のアルミ系無機凝集剤を使用すると共に大量の余剰スラッジが発生するという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、硫酸塩を含有するフッ素含有排水において、アルミ系無機凝集剤の使用量を削減できると共に余剰スラッジの発生量を低減できる排水処理装置及び排水処理方法を提供することを目的とする。
本発明に係る排水処理装置は、硫酸塩を含有するフッ素含有排水からフッ素を除去する排水処理装置において、硫酸塩を含有するフッ素含有排水とアルミ系無機凝集剤とを混合する混合部と、混合部で混合された混合液を固液分離する固液分離部と、固液分離部で固液分離して得た固形分を混合部に供給するための供給手段と、を備える。
また、本発明に係る排水処理方法は、硫酸塩を含有するフッ素含有排水からフッ素を除去する排水処理方法において、硫酸塩を含有するフッ素含有排水とアルミ系無機凝集剤とを混合部で混合し、混合部で混合された混合液を固液分離部で固液分離し、固液分離部で固液分離して得た固形分を混合部に供給する。
この排水処理装置及び排水処理方法によれば、混合部で硫酸塩を含有するフッ素含有排水とアルミ系無機凝集剤とが混合されると、フロックが混合液中に生成し、このフロックが混合液中のフッ素を吸着して液中から除去する。そして、固液分離部において、既にフッ素を吸着したフロックをフッ素と共に共沈させ、また、未だフッ素を吸着していないフロックも沈降させて固液分離し、これらの固液分離した固形分は混合部に供給される。その結果、未だフッ素を吸着していないフロック及び既にフッ素を吸着したが更にフッ素を吸着することができる状態のフロックが混合液中のフッ素を吸着して液中から除去する。これにより、フッ素の吸着・共沈のために使用されたアルミ系無機凝集剤を再びフッ素の吸着・共沈に活用できる。以上により、硫酸塩を含有するフッ素含有排水において、アルミ系無機凝集剤の使用量を削減できると共に、このアルミ系無機凝集剤の使用量を削減すること及び固液分離して得た固形分を混合部に供給することにより余剰スラッジの発生量を低減できる。
ここで、本発明に係る排水処理装置において、混合部は、ｐＨを調整するｐＨ調整手段を有していてもよい。この場合、ｐＨを調整することで、硫酸塩を含有するフッ素含有排水とアルミ系無機凝集剤とが反応し、フロックを生成する最適な値とできるため、フロックを効率良く生成でき、アルミ系無機凝集剤の使用量に対して効率良くフッ素を吸着・共沈させて液中から除去できる。
本発明によれば、硫酸塩を含有するフッ素含有排水において、アルミ系無機凝集剤の使用量を削減できると共に余剰スラッジの発生量を低減できる。
以下、本発明に係る排水処理装置及び排水処理方法の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る排水処理装置を示す概略構成図である。本実施形態に係る排水処理装置は、フッ素及び硫酸塩を含有する排水（以下、硫酸塩を含有するフッ素含有排水という）からフッ素を除去して所定のフッ素濃度以下とする装置であり、当該装置による処理水のフッ素濃度を、例えば放流先の水質基準で定められるフッ素濃度（一例として、１５ｍｇ／ｌ）を下回るようにするものである。なお、硫酸塩には、硫酸イオン及び硫酸化合物が含まれる。また、硫酸化合物としては、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム及び硫酸マグネシウム等が該当する。
ここで、フッ化カルシウムの溶解度の理論値は１６ｍｇ／ｌ（２５℃）でフッ素濃度としては７．８ｍｇ／ｌだが、硫酸塩を含む処理水のフッ素濃度としてフッ素濃度を１５ｍｇ／ｌ以下にする場合は、カルシウム系の薬剤とアルミ系無機凝集剤との併用処理が必要であり、アルミ系無機凝集剤単独で行う場合にはアルミ系無機凝集剤を大量に添加する必要があった。本発明は、アルミ系無機凝集剤を大量に添加することなくフッ素濃度を１５ｍｇ／ｌ以下にする場合に有効なものである。以下、詳説する。
図１に示すように、排水処理装置１は、主ラインＬ１と、主ラインＬ１に併設された副ラインＬ２と、を備えている。主ラインＬ１は、排水処理装置１の上流側から流入する硫酸塩を含有するフッ素含有排水からフッ素を除去し、所定のフッ素濃度以下となった処理水を下流側へ排出するためのラインであり、副ラインＬ２は、主ラインＬ１において得られた固形分の一部を主ラインＬ１における上流側に還流すると共に、残部を当該装置１の外部へ排出するためのラインである。この主ラインＬ１には、混合槽（混合部）２と、凝集槽（凝集部）３と、固液分離槽（固液分離部）４と、が上流から下流へ向かってこの順に設けられている。
混合槽２は、排水処理装置１の上流側から第１ラインＬ１１を介して流入する硫酸塩を含有するフッ素含有排水と、無機凝集剤供給ラインＬ１５を介して供給されるアルミ系無機凝集剤と、を混合して混合液とし、このとき生成するフロック（すなわち、凝集剤を用いて水酸化アルミニウムを含む粒子を集合させた集合体）にフッ素を吸着させるための槽である。ここで、アルミ系無機凝集剤としては、例えばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）等を用いることができるが、これに限定されない。
混合槽２は、混合槽２内でのＳＳ濃度（すなわち、混合液中における浮遊物質の重量濃度）を測定するＳＳ濃度センサ５を槽内に有している。
また、混合槽２は、混合液のｐＨを測定するｐＨセンサ６を槽内に有し、このｐＨセンサ６によって測定したｐＨに基づきｐＨを調整するための薬剤を当該混合槽２に供給する薬剤供給ライン（ｐＨ調整手段）Ｌ１６を有している。薬剤としては、酸性薬剤（例えば、塩酸、硫酸等）、又はアルカリ性薬剤（例えば、苛性ソーダ等）が好適に用いられる。ｐＨセンサ６としては特に限定されず、公知のものを用いることができる。
凝集槽３は、第２ラインＬ１２を介して混合槽２から流入する混合液に、高分子凝集剤供給ラインＬ１７を介して供給される高分子凝集剤を混合して、混合液中のフロックが沈殿し易くなるように当該フロックをより大きく形成するための槽である。高分子凝集剤としては、例えばアニオン系高分子凝集剤等を用いることができる。
固液分離槽４は、第３ラインＬ１３を介して凝集槽３から流入する混合液を固液分離するための槽である。固液分離槽４は、混合液を固形分と固形分以外の液とに固液分離する。すなわち、固形分とは、固液分離槽４において固液分離された混合液のうちの液以外の部分である。固形分には、フッ素を吸着していないフロック及びフッ素を吸着したフロックの両方が含まれている。固液分離槽４の底面は、例えば下方へ狭まる漏斗状をなしており、その頂点部分には固液分離槽４から固形分を排出するための排出口４ａが設けられている。
副ラインＬ２は、固液分離槽４の排出口４ａに接続されると共に、排出口４ａとは反対側において、固形分還流ライン（供給手段）Ｌ２１と余剰スラッジ排出ラインＬ２２とに分岐している。この三つ又の分岐点には、固形分還流ラインＬ２１又は余剰スラッジ排出ラインＬ２２にそれぞれ流入する固形分の量を調整するため、例えば三方弁等の弁（不図示）が設けられている。
固形分還流ラインＬ２１は、第１ラインＬ１１に接続され、固液分離槽４で固液分離して得た固形分の一部を、硫酸塩を含有するフッ素含有排水に合流させて混合槽２に供給するためのラインである。固形分還流ラインＬ２１の構成は特に限定されず、あらゆる態様とすることができる。例えば、固形分還流ラインＬ２１は、配管内を固形分が自重又はポンプ等による圧力で圧送される構成を含んでもよい。
余剰スラッジ排出ラインＬ２２は、固液分離槽４で固液分離して得た固形分のうちの余剰スラッジ（すなわち、固形分のうち、固形分還流ラインＬ２１を介して硫酸塩を含有するフッ素含有排水に合流され混合槽２に供給される量を超えた余剰分）を排水処理装置１の外部へ排出するためのラインである。
続いて、排水処理装置１の動作について説明する。
まず、硫酸塩を含有するフッ素含有排水が排水処理装置１の上流側から第１ラインＬ１１を通じて混合槽２に流入すると共に、混合槽２にはアルミ系無機凝集剤が無機凝集剤供給ラインＬ１５を介して供給される。そして、混合槽２において硫酸塩を含有するフッ素含有排水とアルミ系無機凝集剤とが混合されて混合液とされ、これにより、水酸化アルミニウムを含むフロックが混合液中に生成し、このフロックが混合液中のフッ素を吸着する。
ここで、ＳＳ濃度センサ５によって混合槽２内でのＳＳ濃度が測定されることにより、アルミ系無機凝集剤の添加量をより適正に判断することができる。これにより、一例として、混合槽２内でのＳＳ濃度が５０００〜８０００ｍｇ／ｌとなるようにアルミ系無機凝集剤を混合槽２に供給することによって、アルミ系無機凝集剤の添加量をフロックが生成する最適な値とできる。その結果、混合液中にフロックが効率良く生成し、混合液中のフッ素がより多く吸着される。
また、ｐＨセンサ６によって混合液のｐＨが測定され、測定されたｐＨに基づいて、混合液のｐＨが中性又は弱酸性（例えばｐＨが５以上８以下、特に好ましくは６．５以上７．０以下）となるように、薬剤供給ラインＬ１６を介して混合槽２に酸性薬剤又はアルカリ性薬剤が供給される。具体的には、測定されたｐＨが所定値より低く酸性寄りの場合、薬剤供給ラインＬ１６から混合槽２にアルカリ性薬剤が供給される。一方、測定されたｐＨが所定値より高くアルカリ性寄りの場合、薬剤供給ラインＬ１６から混合槽２に酸性薬剤が供給される。混合液のｐＨを上記範囲内の中性又は弱酸性とすることで、混合液中にフロックが効率良く生成し、その結果、混合液中のフッ素がより多く吸着される。
次いで、混合液が第２ラインＬ１２を通じて凝集槽３に流入すると共に、凝集槽３には高分子凝集剤が高分子凝集剤供給ラインＬ１７を介して供給される。そして、高分子凝集剤の混合により、混合液中のフロックがより大きく形成され（粗大フロック）、その結果、当該フロックが沈殿し易くなる。
次いで、混合液が第３ラインＬ１３を介して固液分離槽４に流入すると共に、固形分と固形分以外の液とに固液分離される。このとき、固形分には、フッ素を吸着していないフロック及びフッ素を吸着したフロックの両方が含まれている。ここで、フッ素を吸着したフロックが固液分離されて沈殿することでフッ素が共沈される。沈殿した固形分は、排出口４ａから副ラインＬ２へ排出される。
一方、固形分以外の液は、所定のフッ素濃度（一例として、１５ｍｇ／ｌ）以下までフッ素が除去された処理水として、固液分離槽４から第４ラインＬ１４を通じて排水処理装置１の後段へ排出される。
副ラインＬ２に流入した固形分のうちの一部は、固形分還流ラインＬ２１を通じて第１ラインＬ１１に供給され、第１ラインＬ１１を通じて混合槽２に供給される。一方、固形分のうちの残部は、余剰スラッジとして余剰スラッジ排出ラインＬ２２を通じて排出される。
混合槽２に供給された固形分のうち、未だフッ素を吸着していないフロック及び既にフッ素を吸着したが更にフッ素を吸着することができる状態のフロックが、混合液中のフッ素を吸着する。そして、前述したのと同様に、このフロックが固液分離槽４において固液分離されて沈殿することで、混合液中のフッ素を共沈させて液中から除去し、この一連の動作が繰り返される。
以上、説明したように、本実施形態に係る排水処理装置１及び排水処理方法によれば、混合槽２で硫酸塩を含有するフッ素含有排水とアルミ系無機凝集剤とを混合することにより、フロックが混合液中に生成し、このフロックが混合液中のフッ素を吸着して液中から除去する。そして、固液分離槽４において、既にフッ素を吸着したフロックをフッ素と共に共沈させ、また、未だフッ素を吸着していないフロックも沈降させて固液分離し、これらの固液分離した固形分を混合槽２に供給する。その結果、未だフッ素を吸着していないフロック及び既にフッ素を吸着したが更にフッ素を吸着することができる状態のフロックが混合液中のフッ素を吸着して液中から除去する。これにより、フッ素の吸着・共沈のために使用されたアルミ系無機凝集剤を再びフッ素の吸着・共沈に活用できる。以上により、硫酸塩を含有するフッ素含有排水において、アルミ系無機凝集剤の使用量を削減できると共に、このアルミ系無機凝集剤の使用量を削減すること及び固液分離して得た固形分を混合槽２に供給することにより余剰スラッジの発生量を低減できる。
特に、排水処理装置１及び排水処理方法は、流入水のフッ素濃度が高い場合に有効で、このような硫酸塩を含有するフッ素含有排水において一層顕著な効果を奏する。一般に高濃度のフッ素を含有する排水からフッ素を除去する別の方法として、フッ素を含有する排水にカルシウム系の薬剤を添加してフッ化カルシウム（CaF2）を生成させることが知られている。しかしながら、硫酸塩を含有するフッ素含有排水においては、カルシウム系の薬剤を添加するとカルシウム系の薬剤が硫酸塩と反応して石膏（Ca(SO)4）を生成してしまい、フッ化カルシウムの生成が阻害されるという問題がある。これに対し、本実施形態によれば、硫酸塩を含有するフッ素含有排水に対して石膏を生成させることなく効果的にフッ素を除去することができる。
また、本実施形態に係る排水処理装置１では、混合槽２が、ｐＨを調整するために酸性薬剤又はアルカリ性薬剤を供給する薬剤供給ラインＬ１６を有している。これにより、ｐＨを調整することで、硫酸塩を含有するフッ素含有排水とアルミ系無機凝集剤とが反応し、フロックを生成する最適な値とできるため、フロックを効率良く生成でき、アルミ系無機凝集剤の使用量に対して効率良くフッ素を吸着・共沈させて液中から除去できる。
なお、本発明に係る排水処理装置１及び排水処理方法は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態ではアルミ系無機凝集剤によりフッ素を含有する硫酸塩を含有するフッ素含有排水からフッ素を除去するが、例えばヒ素、ホウ素又はセレンを含有する硫酸塩を含有するフッ素含有排水から、アルミ系無機凝集剤によりそれぞれヒ素、ホウ素又はセレンを除去する構成としてもよい。これらの場合であっても、上記実施形態と同様の構成を有する排水処理装置及び同様の工程を有する排水処理方法によって同様の作用効果が得られる。
また、上記実施形態では、アルミ系無機凝集剤の添加量をより適正に判断できるように、ＳＳ濃度センサ５によって混合槽２内でのＳＳ濃度を測定している。しかしながら、ＳＳ濃度センサ５に代えて、水酸化アルミニウム濃度を測定する水酸化アルミニウム濃度センサを混合槽２に設けてもよい。この場合、一例として、混合槽２内での水酸化アルミニウム濃度が３０００〜５０００ｍｇ／ｌとなるようにアルミ系無機凝集剤を混合槽２に供給することにより、アルミ系無機凝集剤の添加量をフロックが生成する最適な値とできる。その結果、混合液中にフロックが効率良く生成し、混合液中のフッ素がより多く吸着される。
また、上記実施形態において、無機凝集剤供給ラインＬ１５は混合槽２へ直接接続されているが、混合槽２より上流である第１ラインＬ１１へ接続されていてもよい。この場合であっても、第１ラインＬ１１に供給されたアルミ系無機凝集剤は、第１ラインＬ１１を通じて混合槽２に供給される。
また、固液分離槽４は、遠心分離機を有し、遠心分離によって固液分離を行うこととしてもよい。
また、固形分還流ラインＬ２１としては、配管等の設備を用いず、人力によって固形分を混合槽２に供給する構成としてもよい。
また、上記実施形態において、固形分還流ラインＬ２１は固形分を第１ラインＬ１１に供給するが、混合槽２に直接供給してもよい。
また、図２に示されるように、混合槽２を無くし、第１ラインＬ１１と第２ラインＬ１２とを接続して第５ラインＬ１８とすると共に、この第５ラインＬ１８に無機凝集剤供給ラインＬ１５を接続し、第５ラインＬ１８と無機凝集剤供給ラインＬ１５との接続点から凝集槽３までのラインを、硫酸塩を含有するフッ素含有排水（すなわち、フッ素及び硫酸塩を含有する排水）とアルミ系無機凝集剤とを混合する混合部としてもよい。なお、混合部には、当該混合部内での混合液のＳＳ濃度を測定するＳＳ濃度センサ５が設けられていてもよい。また、混合部には、当該混合部内での混合液のｐＨを測定するｐＨセンサ６が設けられていてもよく、更に、このｐＨセンサ６によって測定したｐＨに基づきｐＨを調整するための薬剤を当該混合部に供給する薬剤供給ラインＬ１６が接続されていてもよい。
１…排水処理装置、２…混合槽（混合部）、４…固液分離槽（固液分離部）、Ｌ２１…固形分還流ライン（供給手段）。
Claims (3)
- 硫酸塩含有排水からフッ素を除去する排水処理装置において、
前記硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とを混合する混合部と、
前記混合部で混合された混合液を固液分離する固液分離部と、
前記固液分離部で固液分離して得た固形分を前記混合部に供給するための供給手段と、
を備える排水処理装置。 - 前記混合部は、ｐＨを調整するｐＨ調整手段を有する請求項１に記載の排水処理装置。
- 硫酸塩含有排水からフッ素を除去する排水処理方法において、
前記硫酸塩含有排水とアルミ系無機凝集剤とを混合部で混合し、
前記混合部で混合された混合液を固液分離部で固液分離し、
前記固液分離部で固液分離して得た固形分を前記混合部に供給する排水処理方法。
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