JP2737691B2 - フッ素含有廃水の処理方法およびその装置 - Google Patents

フッ素含有廃水の処理方法およびその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフッ素含有廃水の処理方
法に関し、特に水溶性アルミニウム化合物の中和によっ
て生成する水酸化アルミニウムにフッ素を吸着させるフ
ッ素含有廃水の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素は化学工業や半導体製造など種々
の産業分野で大量に利用されている有用な物質である一
方、人体や環境に対しては有害物であり、各種産業排水
に含まれるフッ素は水質汚濁防止法によって15ppm
以下の濃度に規制されている。また多くの自治体は10
ppm以下あるいは5ppm以下といったさらに厳しい
上乗せ基準を設けており、最も厳しい規制値として0.
8ppm以下というケースもある。
【0003】一般に廃水中のフッ素を除去する方法とし
ては廃水中にカルシウム塩を添加し、難溶性のフッ化カ
ルシウムを生成させるのが基本である。ただし廃水中に
含まれる夾雑物質によるフッ化カルシウム生成反応の妨
害およびフッ化カルシウム自体の溶解度により、通常こ
の方法ではフッ素濃度として20〜30ppm程度まで
処理するのが限界である。したがって環境基準を達成す
るためにはこのあとさらに高度処理を必要とする。
【0004】20〜30ppm程度の比較的希薄なフッ
素を含有する廃水を環境基準値以下の濃度まで処理する
技術としては従来、廃水中にアルミニウム塩を溶解し中
和することによって生成するゲル状水酸化アルミニウム
に、廃水中のフッ素を吸着させる凝集沈殿法が一般的で
ある。しかしながらこの方法は、フッ素を吸着したゲル
状水酸化アルミニウムが汚泥として大量に発生し、その
処分が問題となっている。一般に、凝集沈殿法によって
フッ素濃度20ppmの廃水10m3 を5ppmまで処
理するためには、ゲル状水酸化アルミニウムはAl(O
H)3 として少なくとも10kg程度要する。実際には
ゲル状水酸化アルミニウムはかなりの水分を含んでお
り、含水率を70%まで絞ったとしてもその含水重量は
25kg程度になり、これが汚泥として処分される。
【0005】一方、フッ素を吸着したゲル状水酸化アル
ミニウムを汚泥として処分せず、フッ素を脱着・回収
し、ゲル状水酸化アルミニウムをフッ素吸着剤として繰
り返し使用する技術として特開平6−262170号公
報に示されている方法は、フッ素含有廃水の処理に伴い
発生する汚泥量が著しく少ない。この技術による処理フ
ローを図5に示す。まずフッ素吸着槽18においてフッ
素濃度20〜30ppm程度の廃水に中性でゲル状水酸
化アルミニウムを添加してフッ素吸着処理を行った後、
シックナー19でフッ素を吸着したゲル状水酸化アルミ
ニウム20を固液分離する。上澄液21は十分フッ素濃
度が低下しており放流することができ、一方フッ素吸着
したゲル状水酸化アルミニウム20のスラリーは汚泥と
して処分せず脱着槽22へ引き抜き、カルシウム塩を添
加し、ゲル状水酸化アルミニウムに吸着していたフッ素
からフッ化カルシウムを生成させ、ゲル状水酸化アルミ
ニウムから脱着させる。さらに溶解槽23において強ア
ルカリでゲル状水酸化アルミニウムをアルミン酸溶液2
4として溶解し、フッ化カルシウム25を固液分離した
後、Al(OH)3 再生槽26において中性としゲル状
水酸化アルミニウム27を再生させ、これをフッ素吸着
処理に繰り返し使用することができる。したがってフッ
素を吸着したゲル状水酸化アルミニウムは系外へ排出さ
れず、発生する汚泥はフッ化カルシウムのみとなる。こ
の技術によれば、フッ素濃度20ppmの廃水10m3
を5ppmまで処理する際に汚泥として発生するフッ化
カルシウムは正味の重量で0.3kg程度であり、さら
にフッ化カルシウムはゲル状水酸化アルミニウムに比べ
て容易に含水率を低下させることができるため実際に排
出される汚泥量は含水率66%として0.6kg程度と
なり、一般の凝集沈殿法に比べて大幅に削減される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大量に
発生するフッ素廃水を処理するためには処理を連続的に
行うことが望ましく、上述したようなフッ素を吸着した
ゲル状水酸化アルミニウムを再生して繰り返し使用する
技術はバッチ処理で行う場合にはなんら問題はないが、
連続的に処理を行おうとした場合、フッ素吸着槽中に添
加する水酸化アルミニウム量が不安定となり、フッ素吸
着処理した廃水中のフッ素濃度の変動が大きくなりやす
いという問題点があった。すなわち、通常の凝集沈殿法
の場合には、アルミニウム含量が一定の薬剤を定量的に
注入すればよいが、フッ素を吸着したゲル状水酸化アル
ミニウムからフッ素を脱着し再生して繰り返し使用する
技術の場合には、図5においてシックナー19から脱着
槽22へ引き抜くフッ素が吸着したゲル状水酸化アルミ
ニウム20のスラリーの含水率によって、それ以降の各
槽中のアルミニウム濃度が変動し、したがって再生した
ゲル状水酸化アルミニウム27を再びフッ素吸着槽18
中へ一定流量で注入すると、フッ素吸着槽18中の水酸
化アルミニウム濃度が変動し、フッ素吸着処理後の廃水
中フッ素濃度が不安定となる。フッ素吸着処理後の廃水
中フッ素濃度が環境基準値を越えないようにするために
は、プラントの運転において処理目標値を環境基準値よ
り低めのフッ素濃度に設定し、フッ素吸着処理後の廃水
中フッ素濃度が増加したときには、環境基準値を越える
前にフッ素吸着槽18中へのゲル状水酸化アルミニウム
27の注入量を増加させることで対応できるが、処理目
標値を低めにしてプラント運転を行うのは薬剤コスト等
の面で効率が悪い。またフッ素吸着槽18中の水酸化ア
ルミニウム濃度を一定に制御するためには、フッ素吸着
槽18あるいはAl(OH)3 再生槽26中のアルミニ
ウム濃度を分析し、その分析値に応じてゲル状水酸化ア
ルミニウム27の注入量を増減すればよいが、アルミニ
ウム濃度の分析値をゲル状水酸化アルミニウム27の注
入量にフィードバックするためには、アルミニウム濃度
を簡便かつ迅速に分析する必要があり、これまで知られ
ている分析技術では実際には極めて困難である。
【0007】本発明は上記問題点を克服し、フッ素吸着
槽中の水酸化アルミニウム濃度を十分な精度で容易かつ
連続的に測定し、フッ素吸着槽の水酸化アルミニウム濃
度が一定になるようにゲル状水酸化アルミニウム注入量
を制御することにより、極めて効率的にフッ素含有廃水
を処理する方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明のフ
ッ素含有廃水の処理方法は、溶解性アルミニウム化合物
の中和によって生成する水酸化アルミニウムをフッ素吸
着剤として用いるフッ素含有廃水の処理方法において、
アルミニウム含有量が一定でないアルミニウム含有物を
フッ素吸着剤源として中性に保たれたフッ素吸着槽中へ
注入する場合、該フッ素吸着処理槽中の水酸化アルミニ
ウム濃度の指標として、該フッ素吸着槽中の濁度を測定
し、該濁度の測定値に応じて該アルミニウム混合物の注
入量を変化させることにより、注入するアルミニウム含
有物中のアルミニウム含量が変動しても該フッ素吸着処
理槽中の水酸化アルミニウム濃度を最適値に保つように
注入量を制御することを特徴としている。
【0009】また第2の発明のフッ素含有廃水の処理方
法は、フッ素含有廃水の濁度が変動する場合、フッ素吸
着槽中へ投入する流量が既知の廃水の濁度を濁度計で測
定し、この測定値と該フッ素吸着槽の容量、滞留時間か
ら該フッ素吸着槽中における廃水中にもともと含まれる
濁度成分量を計算し、該計算値を濁度計で測定した該フ
ッ素吸着槽中の全体の濁度の値から差引くことにより水
酸化アルミニウムによる濁度成分量を決定し、該水酸化
アルミニウムの濁度成分量の値に応じて該フッ素吸着槽
中へのアルミニウム混合物の注入量を変化させることに
より、注入するアルミニウム含有物中のアルミニウム含
量が変動しても該フッ素吸着処理槽中の水酸化アルミニ
ウム濃度を最適値に保つように注入量を制御することを
特徴としている。
【0010】また第3の発明のフッ素含有廃水処理装置
は、水溶性アルミニウム化合物の中和によって生成する
水酸化アルミニウムと廃水を接触させるフッ素吸着槽
が、遮光性の材質により作製され、該フッ素吸着槽内の
液中の濁度を測定する濁度計を有することを特徴とす
る。
【0011】また第4の発明は、該フッ素吸着槽に投入
される該廃水の流量を制御あるいは流量を測定する機構
を有し、かつ該廃水の濁度を測定する濁度計を有するこ
とを特徴とする第3の発明に記載のフッ素含有廃水の処
理装置である。
【0012】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
【0013】(実施例1)図1は本発明の一実施例を示
す処理フローである。まずフッ素吸着槽1においてフッ
素濃度20ppmの廃水に中性でゲル状水酸化アルミニ
ウムをアルミニウム濃度400ppmとなるように添加
してフッ素吸着処理を行った後、シックナー2でフッ素
吸着したゲル状水酸化アルミニウム3を固液分離する。
上澄液4はフッ素濃度が3ppmまで低下しており放流
することができ、一方フッ素吸着したゲル状水酸化アル
ミニウム3のスラリーは汚泥として処分せず脱着槽5へ
引き抜き、カルシウム塩を添加し、ゲル状水酸化アルミ
ニウムに吸着していたフッ素からフッ化カルシウムを生
成させゲル状水酸化アルミニウムより脱着させる。さら
に溶解槽6において強アルカリでゲル状水酸化アルミニ
ウムをアルミン酸溶液7として溶解し、フッ化カルシウ
ム8を固液分離した後、Al(OH)3 再生槽9におい
て中性としゲル状水酸化アルミニウム10を再生させ、
これをフッ素吸着処理に繰り返し使用する。ここで再生
したゲル状水酸化アルミニウム10を再びフッ素吸着槽
1へ注入する際、フッ素吸着槽1中の濁度を濁度計11
で測定しながら濁度が一定となるように注入量を制御す
る。ここで濁度計11は液中の光透過度を測定する方式
のものを用い、図2はその構造を示す断面図である。光
源12から発せられた光は、光源窓13および受光部窓
14を透過し、受光部15に達し、液の透過度に応じた
電気信号として出力される。光源部窓13と受光部窓1
4の間は液の流れを妨げるものは設けてはならない。し
たがって受光部15への外部からの光に対する遮光が不
完全となるため余分な光が漏れ込まないように、フッ素
吸着槽1に遮光用の蓋をするか、あるいは濁度計11を
液面から十分離れた深い位置に設置する。また濁度計1
1を固定するフッ素吸着槽1は当然遮光性の材質を用い
なければならない。
【0014】図3はフッ素吸着槽1中の水酸化アルミニ
ウム濃度と、濁度計11で測定したフッ素吸着槽1内の
液中の光透過度の値との関係を示す。ここで水酸化アル
ミニウム濃度はアルミニウム濃度として示している。こ
の図から明らかなように水酸化アルミニウム濃度と光透
過度は極めて良好な相関関係にあり、したがってフッ素
吸着槽1中の水酸化アルミニウム濃度を光透過度を指標
とすることによって極めて簡便に、連続的に測定するこ
とができ、フッ素吸着槽1中の水酸化アルミニウム濃度
を常に最適値となるように制御することも容易となり、
極めて効率的にフッ素含有廃水を処理することができ
る。
【0015】(実施例2)上述した本発明の第1の実施
例では、半導体工場廃水など、ほとんど濁度のない廃水
あるいは濁度がほぼ一定の廃水に対しては極めて有効で
ある。一方、図4に本発明の第2の実施例として、廃水
の濁度が変動する場合の処理フロー図を示す。すなわち
フッ素吸着槽1中へ投入する廃水の流量および濁度をそ
れぞれ流量計16および濁度計17で連続的に測定し、
これらの測定値とフッ素吸着槽1の容量、滞留時間から
フッ素吸着槽1中における廃水中にもともと含まれる濁
度成分量を計算することができ、これを濁度計11で測
定したフッ素吸着槽1中の全体の濁度の値から差引くこ
とにより、フッ素吸着槽1中の水酸化アルミニウム濃度
を決定することができ、本発明の第1の実施例と同様
に、容易にフッ素吸着槽1中の水酸化アルミニウム濃度
を制御することができる。
【0016】この実施例では廃水中にもともと濁度成分
が含まれ、しかもそれが変動する場合においても、フッ
素吸着処理槽中の濁度を指標として水酸化アルミニウム
濃度を連続的に測定でき、水酸化アルミニウム濃度を最
適値に保つように注入量を制御することができるという
利点がある。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明のフッ素含有
廃水の処理方法は、溶解性アルミニウム化合物の中和に
よって生成する水酸化アルミニウムをフッ素吸着剤とし
て用いるフッ素含有廃水の処理方法において、アルミニ
ウム含有量が一定でないアルミニウム含有物を中性に保
たれたフッ素吸着槽中へ注入する場合、該フッ素吸着処
理槽中の水酸化アルミニウム濃度の指標として該フッ素
吸着槽中の濁度を測定し、該濁度の測定値に応じて該ア
ルミニウム混合物の注入量を変化させることにより、注
入するアルミニウム含有物中のアルミニウム含量が変動
しても該フッ素吸着処理槽中の水酸化アルミニウム濃度
を最適値に保つように注入量を制御することができ、極
めて効率的にフッ素含有廃水を処理することができる。
【0018】また本発明のフッ素含有廃水の処理方法
は、フッ素含有廃水の濁度が変動する場合においても、
フッ素吸着槽中へ投入する流量が既知の廃水の濁度を濁
度計で測定し、この測定値と該フッ素吸着槽の容量、滞
留時間から該フッ素吸着槽中における廃水中にもともと
含まれる濁度成分量を計算し、該計算値を濁度計で測定
した該フッ素吸着槽中の全体の濁度の値から差引くこと
により水酸化アルミニウムによる濁度成分量を決定し、
該水酸化アルミニウムによる濁度成分量の値に応じて該
フッ素吸着槽中へのアルミニウム混合物の注入量を変化
させることにより、注入するアルミニウム混合物中のア
ルミニウム含量が変動しても該フッ素吸着処理槽中の水
酸化アルミニウム濃度を最適値に保つように注入量を制
御することができる。
【0019】本発明によれば、フッ素吸着処理槽中の水
酸化アルミニウム濃度を最適値に保つことにより、フッ
素吸着処理後の廃水中のフッ素濃度を一定のレベルに処
理できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の処理フローを示す装置
の構成図。
【図2】本実施例で用いた濁度計の構造を示す断面図。
【図3】フッ素吸着槽中におけるアルミニウム濃度と光
透過度との関係を示すグラフ。
【図4】本発明の第2の実施例の処理フローを示す装置
の構成図。
【図5】従来技術による処理フローを示す装置の構成
図。
【符号の説明】
1、18 フッ素吸着槽 2、19 シックナー 3、20 フッ素吸着水酸化アルミニウム 4、21 上澄液 5、22 脱着槽 6、23 溶解槽 7、24 アルミン酸溶液 8、25 フッ化カルシウム 9、26 Al(OH)3 再生槽 10、27 ゲル状水酸化アルミニウム 11、17 濁度計 12 光源 13 光源部窓 14 受光部窓 15 受光部 16 流量計

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水溶性アルミニウム化合物の中和によって
    生成する水酸化アルミニウムをフッ素吸着剤として用い
    るフッ素含有廃水の処理方法において、アルミニウム含
    有量が一定でないアルミニウム含有物を中性に保たれた
    フッ素吸着槽中へ注入し、該廃水と接触させる時に、該
    フッ素吸着処理槽中の水酸化アルミニウム濃度の指標と
    して該フッ素吸着槽内の液中の濁度を測定し、該濁度の
    測定値に応じて該アルミニウム含有物の注入量を変化さ
    せることにより、該フッ素吸着処理槽中の水酸化アルミ
    ニウム濃度を最適値に保つことを特徴とするフッ素含有
    廃水の処理方法。
  2. 【請求項2】該フッ素吸着槽内に投入する流量が既知の
    廃水の濁度を濁度計で測定し、該測定値と該フッ素吸着
    槽の容量と滞留時間から該フッ素吸着槽内における廃水
    中に元来含まれる濁度成分量を計算し、該計算値を濁度
    計で測定された該フッ素吸着槽内の液中全体の濁度の値
    から差引くことにより該フッ素吸着槽内の水酸化アルミ
    ニウムによる濁度成分量を決定し、該水酸化アルミニウ
    ムの濁度成分量に応じて該フッ素吸着槽内への該アルミ
    ニウム含有物の注入量を変化させ、該フッ素吸着処理槽
    中の水酸化アルミニウム濃度を最適値に保つことを特徴
    とするフッ素含有廃水の処理方法。
  3. 【請求項3】水溶性アルミニウム化合物の中和によって
    生成する水酸化アルミニウムに、フッ素を吸着させて廃
    水中のフッ素を除去する処理に用いられるフッ素含有廃
    水処理装置であって、該廃水と該水酸化アルミニウムを
    接触させるフッ素吸着槽が、遮光性の材質により作製さ
    れ、該フッ素吸着槽内の液中の濁度を測定する濁度計を
    有することを特徴とするフッ素含有廃水の処理装置。
  4. 【請求項4】該フッ素吸着槽に投入される該廃水の流量
    を制御あるいは流量を測定する機構を有し、かつ該廃水
    の濁度を測定する濁度計を有することを特徴とする請求
    項3記載のフッ素含有廃水の処理装置。
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