JP2023030521A - フッ素含有水の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】固液分離槽で分離された汚泥の一部を改質槽に導入し、カルシウム化合物を添加してから反応槽に循環させるフッ素含有水の処理装置において、汚泥改質槽に対するカルシウム化合物の添加量を適正量となるように制御することができるフッ素含有水の処理方法を提供する。【解決手段】第1反応槽1において、原水に対し汚泥改質槽5からの改質汚泥と必要に応じてカルシウム化合物及びpH調整剤を添加し、第2反応槽2を経て凝集槽3に導入し、凝集処理する。凝集槽3の凝集処理水を沈殿槽4で固液分離し、分離汚泥の一部を汚泥改質槽5に導入する。汚泥改質槽5に、カルシウム化合物含有液がコントロール弁13を介して添加される。原水の流量及びフッ素濃度と、第2反応槽2のカルシウム濃度とに基づいてカルシウム化合物添加量を制御する。【選択図】図1
Description
本発明はフッ素含有水からフッ素を除去するためのフッ素含有水の処理方法に関するものである。
フッ素含有水からフッ素を除去する方法として、反応槽においてフッ素含有水に消石灰、塩化カルシウムなどのカルシウム化合物を添加してpH6~10に調整してフッ化カルシウムを含む析出物を析出させ、凝集槽において高分子凝集剤を添加して凝集反応を行い、沈殿槽で沈殿分離する方法が行われている。
しかしこのような処理方法では、生成するフロックは多量に水を含むゲル状の水酸化物であるため、沈降性が悪い。また、生成する汚泥は脱水性が悪く、その処理は容易ではなかった。また、処理水のフッ素濃度を十分に低くすることはできなかった。
このような点を改善する方法として、特許文献1には、フッ素含有水とカルシウム化合物を反応させる反応槽と、この反応槽にフッ素含有水を導入する原水路と、反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽とを備え、固液分離槽で分離された汚泥の一部を改質槽に導入し、カルシウム化合物を添加してから反応槽に循環させるフッ素除去方法が記載されている。
同様のフッ素含有水の処理方法が特許文献2,3にも記載されている。
前記汚泥改質槽に対するカルシウム化合物の添加量は、原水の流量及びフッ素濃度を測定し、その結果に基づいて制御される。
ところが、カルシウム化合物が消石灰(水酸化カルシウム)、炭酸カルシウムなどのように難溶性である場合、カルシウム化合物水溶液の濃度が設定値通りとならず、カルシウム化合物の添加量が目的値から乖離することがある。
汚泥改質槽に対するカルシウム化合物の添加が不足する場合には、フッ素含有水からのフッ素除去が不十分になる。逆にカルシウム化合物の添加が過剰である場合には、薬品コストが嵩むだけでなく、処理水を再利用する場合には、処理水中のカルシウム濃度を低下させるための処理が必要になる。
本発明は、固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物を添加してから反応槽に循環させるフッ素含有水の処理方法において、汚泥改質槽に対するカルシウム化合物の添加量が適正量となるように制御することができるフッ素含有水の処理方法を提供することを課題とする。
本発明のフッ素含有水の処理方法は、フッ素含有水よりなる原水とカルシウム化合物を反応させて反応液を生成させる反応槽と、この反応槽に原水を導入する原水路と、反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽と、固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物をカルシウム化合物添加手段により添加して反応槽に循環させる循環路とを有するフッ素含有水の処理装置を用いたフッ素含有水の処理方法において、原水のフッ素濃度及び原水流量と、前記反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を制御することを特徴とする。
本発明の一態様では、前記反応槽として、原水及び前記汚泥改質槽からの汚泥が導入される第1反応槽と、該第1反応槽流出液が導入され、pH調整剤が添加される第2反応槽とが設けられており、原水のフッ素濃度及び原水流量と、該第2反応槽内又は該第2反応槽から流出する反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物添加量を制御する。
本発明の一態様では、前記第1反応槽へのフッ素導入量と当量となるように基準添加量を決定し、この基準添加量を該第2反応槽内又は該第2反応槽から流出する反応液中の検出カルシウム濃度に基づいて補正する。
本発明の一態様では、前記補正として、前記反応液中のカルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも低いときには、カルシウム濃度目標値と検出カルシウム濃度との差に応じてカルシウム化合物の添加量を増加させ、前記反応液中の検出カルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも高いときには、検出カルシウム濃度とカルシウム濃度目標値との差に応じてカルシウム化合物の添加量を減少させる。
本発明の一態様では、前記カルシウム化合物として水酸化カルシウムスラリーを添加する。
本発明のフッ素含有水の処理方法では、汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を原水中のフッ素濃度だけでなく反応液中のカルシウム濃度に基づいて制御するので、カルシウム化合物の添加量を適切に制御することができる。これにより、処理水の水質も向上する。また、処理水中のカルシウム濃度が低く、カルシウムスケールが抑制されるため、本処理の後段に生物処理を適用することが可能となる。
以下、図1を参照して実施の形態について説明する。
図1は本発明のフッ素含有水の処理装置の実施の形態を示す系統図であり、図1中、1は、原水が原水配管を介して導入される第1反応槽、2は第2反応槽、3は凝集槽、4は沈殿槽、5は汚泥改質槽を示す。
図1では、原水とカルシウム化合物との反応を2段に直列に配置した第1反応槽1と第2反応槽2とで行う。すなわち、第1反応槽1に汚泥改質槽5からの改質汚泥を添加するとともに、必要に応じてカルシウム化合物及びpH調整剤を添加して、好ましくはpH4~10、より好ましくはpH6~6.5にて原水中のフッ素の殆どを不溶化させる。第1反応槽1の流出液を第2反応槽2に導入し、必要に応じてpH調整剤を添加して、好ましくはpH4~10、より好ましくはpH6~6.5にて残留するフッ素を不溶化させる。なお、第2反応槽2でさらにフッ素を不溶化するため、pH調整剤の他にカルシウム化合物を添加することもある。
この第2反応槽2にカルシウムイオン濃度を検出するためのカルシウムイオンセンサ等のカルシウムセンサ9が設けられている。なお、カルシウムセンサ9は、第2反応槽2の他に、第2反応槽2と凝集槽3との間の配管、または沈殿槽4の処理水以降の配管に設けてもよい。
この第2反応槽2の流出液は、凝集槽3に導入されて、高分子凝集剤が添加され凝集処理される。この高分子凝集剤としては、懸濁排水の凝集処理に用いられるものであれば特に制限されるものではないが、例えばポリアクリルアミド系高分子凝集剤などが用いられる。また、凝集効果を高めるため、PACや硫酸バンドなどの無機凝集剤を添加後、高分子凝集剤を添加することも可能である。
凝集槽3の凝集処理水は次いで、沈殿槽4に導入されて固液分離され、分離水が処理水として系外に排出され、分離汚泥は、その一部が返送汚泥として汚泥改質槽5に送給され、残部は余剰汚泥として系外へ排出される。
汚泥改質槽5においてカルシウム化合物を添加して混合することにより、カルシウム化合物の少なくとも一部が汚泥の表面に吸着等により付着して汚泥が改質される。この改質汚泥が第1反応槽1に導入されると、汚泥表面のカルシウム化合物が原水中のフッ素と反応し、汚泥粒子が成長する。このように粒成長した汚泥は、沈降性が良好となるので、沈殿槽4において効率よく沈殿する。
汚泥改質槽5に対しては、カルシウム化合物がカルシウム化合物含有液(例えば、消石灰(水酸化カルシウム)又は炭酸カルシウムの水スラリー、塩化カルシウム水溶液)の形態で添加される。カルシウム化合物含有液は、好ましくは消石灰スラリーであり、その濃度は20wt%以下、望ましくは10wt%である。塩化カルシウム水溶液は規格濃度(例えば35wt%)で用いられる。
カルシウム化合物含有液は、ポンプ等により配管10、開閉弁11、配管12、コントロール弁13、配管14を介して汚泥改質槽5に添加される。
コントロール弁13は、開度(すなわちカルシウム化合物供給量)を連続的に変えることができるよう構成されたものであり、制御器15によって開度が制御される。制御器15は、カルシウムセンサ9と、原水のフッ素濃度を検出するためのフッ素イオン電極等よりなるフッ素センサ16の検出信号と、原水配管の原水流量計(図示略)の検出信号と、配管12に設けられた流量計17の検出信号とに基づいてコントロール弁13の開度を制御する。
カルシウム化合物の添加量は、基本的には、第1反応槽1へのフッ素導入量(原水の流量と原水のフッ素濃度との積より求まる。)と当量となるように基準添加量を決定し、この基準添加量をカルシウムセンサ9の検出カルシウム濃度に基づいて補正して決定する。この補正の一例では、カルシウムセンサ9の検出カルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも低いときには、カルシウム濃度目標値と検出カルシウム濃度との差に応じてカルシウム化合物の添加量を増加させる。逆に、カルシウムセンサ9の検出カルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも高いときには、検出カルシウム濃度とカルシウム濃度目標値との差に応じてカルシウム化合物の添加量を減少させる。
なお、この実施の形態では、コントロール弁13の閉塞を防止するために、配管12に対し洗浄水が、弁18を有する配管19を介して供給可能とされている。弁11を閉とし、弁18を開とすることにより、コントロール弁13に洗浄水が通水され、コントロール弁13がこの洗浄水で洗浄され、閉塞が防止される。この洗浄水によるコントロール弁13の洗浄は、タイマーにより定期的に行われることが好ましく、例えば5分~24時間に1回、特に1時間に1回程度の頻度で、また1回の洗浄水の通水時間は1~10分、特に2分30秒程度で行われるが、これに限定されない。洗浄水としては、水道水、工業用水などを用いることができる。
このように、この実施の形態では、カルシウム化合物の添加量をカルシウムセンサ9の検出値で補正するので、カルシウム化合物溶液のカルシウム化合物濃度に変動があっても、適切なカルシウム化合物添加制御を行い、良好な水質の処理水を得ることが可能となり、例えば処理水中のフッ素濃度やカルシウム濃度を低くすることができる。また、これにより、処理水をリサイクルすることが容易となる。
この実施の形態では、コントロール弁13が洗浄水で洗浄されるので、コントロール弁13が閉塞することが防止され、安定した処理が可能である。
1 第1反応槽
2 第2反応槽
3 凝集槽
4 沈殿槽
5 汚泥改質槽
9 カルシウムセンサ
13 コントロール弁
15 制御器
16 フッ素センサ
17 流量計
2 第2反応槽
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Claims (5)
- フッ素含有水よりなる原水とカルシウム化合物を反応させて反応液を生成させる反応槽と、
この反応槽に原水を導入する原水路と、
反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、
凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽と、
固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物をカルシウム化合物添加手段により添加して反応槽に循環させる循環路と
を有するフッ素含有水の処理装置を用いたフッ素含有水の処理方法において、
原水のフッ素濃度及び原水流量と、前記反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を制御することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。 - 前記反応槽として、原水及び前記汚泥改質槽からの汚泥が導入される第1反応槽と、該第1反応槽流出液が導入され、pH調整剤が添加される第2反応槽とが設けられており、原水のフッ素濃度及び原水流量と、該第2反応槽内又は該第2反応槽から流出する反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物添加量を制御することを特徴とする請求項1のフッ素含有水の処理方法。
- 前記第1反応槽へのフッ素導入量と当量となるように基準添加量を決定し、この基準添加量を該第2反応槽内又は該第2反応槽から流出する反応液中の検出カルシウム濃度に基づいて補正する請求項2のフッ素含有水の処理方法。
- 前記補正として、前記反応液中のカルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも低いときには、カルシウム濃度目標値と検出カルシウム濃度との差に応じてカルシウム化合物の添加量を増加させ、前記反応液中の検出カルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも高いときには、検出カルシウム濃度とカルシウム濃度目標値との差に応じてカルシウム化合物の添加量を減少させる請求項3のフッ素含有水の処理方法。。
- 前記カルシウム化合物として水酸化カルシウムスラリーを添加することを特徴とする請求項1~4のいずれかのフッ素含有水の処理方法。
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