JP4347096B2 - 排水中のフッ素除去装置及びフッ素除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、排水中のフッ素除去装置及びフッ素除去方法に関する。

従来、排水中のフッ素を除去するために、排水中にカルシウム剤を投入し、フッ素とカルシウム剤とを反応させ、その後、種晶として排水中に投入したフッ化カルシウムの表面に析出させる方法が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特開平６−３１２１９０号公報 特開２００２−２９２２０３号公報

ところで、上記方法において用いられている種晶としては、大粒径（１００μｍ以上）のものやスラリー状（数μｍ以下）のものが知られている。このうち、大粒径種晶は反応槽中で滞留しているため長期的に使用可能であるという利点はあるが、単位重量当たりの表面積が小さいためフッ素の除去効率が悪いという問題がある。また、スラリー状の種晶は単位重量当たりの表面積が大きいためフッ素の除去効率は優れているが、スラリー状種晶のほとんどは回収することができないため、多量の種晶が必要であるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、種晶を有効利用して排水中のフッ素を効率よく除去することが可能な、排水中のフッ素除去装置及びフッ素除去方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る排水中のフッ素除去装置は、フッ素含有排水、カルシウム剤、種晶、及び高分子凝集剤を混合し、混合液を調整する反応槽と、前記反応槽から送出された前記混合液中でフッ化カルシウムを凝集させる凝集槽と、前記凝集槽から送出された混合液を沈殿分離する沈殿槽と、前記沈殿槽によって分離された沈殿物から遠心力により種晶を分離回収する分離手段と、前記分離手段によって回収された種晶を前記反応槽に添加する手段と、を備え、前記分離手段が、液体サイクロンであり、前記沈殿槽によって分離された沈殿物から粒径１０〜３０μｍの範囲内の前記種晶を分離回収することとする。

本発明に係る排水中のフッ素除去方法は、フッ素含有排水にカルシウム剤を添加して前記フッ素含有排水中のフッ素と前記カルシウム剤に含まれるカルシウムとを反応させてフッ化カルシウムを生成させ、種晶と高分子凝集剤により前記フッ化カルシウムを種晶とともに沈殿させ、沈殿物を除去する排水中のフッ素除去方法において、液体サイクロンを用いて前記沈殿物から粒径１０〜３０μｍの範囲内の前記種晶を遠心力により分離回収し、前記種晶を再利用することとする。

前記カルシウム剤としては、カルシウム又はその化合物であればどのようなものでもよいが、カルシウムの過剰注入によるスケーリングを防止することができる点で炭酸カルシウム（石灰岩、大理石など）、石膏、アパタイト、ハイドロキシアパタイト（骨粉）、リン酸カルシウムなどの難溶性のカルシウム剤を用いることが好ましい。また、前記高分子凝集剤としては、フッ化カルシウムを凝集させることができるものであればアニオン性、ノニオン性、カチオン性のいずれを用いてもよいが、フッ化カルシウムを効率よく凝集させることができる弱アニオン〜中アニオンのアニオン性凝集剤を用いることが好ましい。なお、高分子凝集剤として用いるアニオン性凝集剤としては、コロイド当量値が−０．７〜−７．０ meq／g の範囲内のものが好ましく、コロイド当量値が−０．７〜−２．８ meq／g の範囲内のものが特に好ましい。

本発明によれば、種晶を有効利用して排水中のフッ素を効率よく除去することが可能な、排水中のフッ素除去装置及びフッ素除去方法を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を用いて詳細に説明する。

＝＝＝排水中のフッ素除去装置の構成図＝＝＝
図１は本発明の一実施例として説明する排水中のフッ素除去装置１００の構成図を示す。なお、本実施の形態においては、分離手段がハイドロサイクロン７０である場合について説明するが、これに限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係る排水中のフッ素除去装置１００は、ｐＨ調整槽１０、反応槽２０、凝集槽３０、沈殿槽４０、ポンプ５０、ハイドロサイクロン７０などを備えている。

ｐＨ調整槽１０は、フッ素含有排水のｐＨを調整するためのものである。反応槽２０は、攪拌機２１によって攪拌しながら、ｐＨを調整したフッ素含有排水にカルシウム剤、種晶としてのフッ化カルシウム、及び高分子凝集剤を混合し、混合液を調製するためのものである。なお、反応槽２０では、混合液を高速で攪拌することにより化学反応を促進させている。凝集槽３０は、反応槽２０から送出された混合液を攪拌機３１によって攪拌しながら、混合液中のフッ化カルシウムを凝集させるためのものである。なお、凝集槽３０では、フッ化カルシウム（汚泥フロック）の凝集速度を促進させている。従って、凝集したフッ化カルシウムを壊さないようにするために、攪拌機３１を低速で攪拌するように制御することが好ましい。沈殿槽４０は、凝集槽３０から送出された混合液から凝集したフッ化カルシウムを沈殿分離するためのものである。

ハイドロサイクロン７０は、沈殿槽４０からポンプ５０によって供給された沈殿物を、遠心力によって汚泥とフッ素を除去するための薬品（例えば、カルシウム剤及び種晶など）とに分離するためのものである。ハイドロサイクロン７０の分離性能によって、フッ素を除去するための薬品の粒径の大きさは決定されるが、通常は粒径５μｍ〜１００μｍの範囲内の薬品を用いることができ、フッ素の除去効率が高い点で粒径５μ〜３０μｍの範囲内の薬品を用いることが好ましく、ハイドロサイクロン７０で確実に分離できる点で粒径１０μｍ〜３０μｍの範囲内の薬品を用いることが特に好ましい。このように、ハイドロサイクロン７０を用いることにより、沈殿物を高速に分離することが可能となる。なお、本実施の形態においては、ハイドロサイクロン７０を用いることとしているが、その他の遠心分離機や、遠心沈降分離機、遠心濾過分離機、遠心脱水機、濾過機、圧搾脱水分離機などを用いることとしてもよい。

なお、本実施の形態においては、沈殿物は配管６０を通してハイドロサイクロン７０に供給されるように構成されている。また、ハイドロサイクロン７０により分離回収されたフッ化カルシウム及びカルシウム剤は、反応槽２０に添加されるように構成されている。

また、本実施の形態においては、フッ素含有排水のｐＨを調整する処理や、ｐＨを調整したフッ素含有排水、カルシウム剤、種晶としてのフッ化カルシウム、及び高分子凝集剤などの混合し、混合液を調製する処理や、混合液からフッ化カルシウムを凝集させる処理や、混合液を沈殿分離させる処理などを、別々の槽で行うこととしているが、１つの槽でこれらの処理を行うようにしてもよいし、２又は３つの槽でこれらの処理を行うようにしてもよい。

次に、本実施の形態における排水中のフッ素除去装置の処理手順の一例について説明する。

例えば、半導体関連産業等の電子産業、発電所、アルミニウム工業などから排出されるフッ素含有排水は、ｐＨ調整槽１１１０でアルカリ薬剤（苛性ソーダなど）によってフッ化カルシウムの溶解度が低いｐＨ７〜ｐＨ１０の範囲内に調整されるが、中性のｐＨ（ｐＨ７〜８）に調整することが好ましい。これにより、フッ化カルシウムが溶解せずに、効率よくフッ素を除去することが可能となる。また、中性から弱アルカリ性の範囲内では、難溶性のカルシウム剤は低い溶解度でしか排水中に溶解しないので、排水中には低濃度のカルシウムイオンしか含まれないこととなり、処理水に対するカルシウムイオンの流出を防止できる。従って、カルシウムが多量に溶出することにより生じる配管でのスケーリングを防止することが可能となり、軟化処理によりカルシウムを除去する操作が不要となる。なお、必要であれば、硫酸バンド等の無機凝集剤を用いることとしてもよい。この無機凝集剤を用いることにより、汚泥の発生量を削減することが可能となる。なお、この無機凝集剤の添加は、ｐＨ調整する前に行うことが好ましい。

次に、ｐＨ調整されたフッ素含有排水は反応槽２０に移される。そして、添加されたカルシウム剤のカルシウムとフッ素含有排水中のフッ素とを反応させ、反応物であるフッ素カルシウム（フロック）を形成させる。

また、反応槽２０では、種晶としてのフッ化カルシウムと高分子凝集剤とを添加し、凝集槽３０において攪拌機３１で攪拌することにより、種晶を核とした重いフロックを形成させる。これにより、フロックの沈降速度を高め、沈殿槽４０においてフロックを迅速に分離することが可能となる。なお、沈殿槽４０において凝集沈殿される沈殿物には、上記フロック以外に、種晶や未反応のカルシウム剤が含まれている。本実施の形態においては、沈殿物に含まれている種晶や未反応のカルシウム剤を再利用するために、ハイドロサイクロン７０によって沈殿物から粒径の大きな種晶及び未反応のカルシウム剤を分離回収することとしている。なお、粒径が小さなフロックはハイドロサイクロン７０によって分離され、汚泥として排出される。このように、ハイドロサイクロン７０を用いて種晶及び未反応のカルシウム剤を分離し循環利用することにより、長期的に種晶を使用することや、未反応のカルシウム剤を有効利用することができるようになる。従って、種晶やカルシウム剤などの薬品の使用量や汚泥の発生量を削減させることができ、トータル運転コストの低減を図ることが可能となる。

以上のように、本発明に係る排水中のフッ素除去装置やフッ素除去方法を用いることにより、種晶を有効利用して排水中のフッ素を効率よく除去することが可能となる。また、従来、フッ素処理において用いていた硫酸バンドの使用量を最小限に抑えることができ、廃棄物の少ないフッ素処理が可能となる。

以下に実施例を示して、本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
脱塵塔処理排水原水を１０％ ＮａＯＨでｐＨ７に調整し、粒径２０μｍのフッ化カルシウム５０００ｍｇと、粒径２０μｍの石灰石１０００ｍｇと、０．１％ 高分子凝集剤（イオン性：アニオン）１ｍｌとを添加した。その後、１４０ｒｐｍ×４０秒で急速攪拌し、１時間静置させて凝集沈殿させ、上澄み液のフッ素濃度を測定した。その結果、上記処理により、脱塵塔処理排水原水のフッ素濃度は５２０ｍｇ／ｌから２６ｍｇ／ｌに減少し、効率よくフッ素を除去できることが明らかとなった。

本発明の一実施例として説明する排水中のフッ素除去装置１００の構成を示す図である。

符号の説明

１０ ｐＨ調整槽
２０ 反応槽
２１ 攪拌機
３０ 凝集槽
３１ 攪拌機
４０ 沈殿槽
５０ ポンプ
６０ 配管
７０ ハイドロサイクロン
１００ 排水中のフッ素除去装置

Claims (3)

1. フッ素含有排水、カルシウム剤、種晶、及び高分子凝集剤を混合し、混合液を調整する反応槽と、前記反応槽から送出された前記混合液中でフッ化カルシウムを凝集させる凝集槽と、前記凝集槽から送出された混合液を沈殿分離する沈殿槽と、前記沈殿槽によって分離された沈殿物から遠心力により種晶を分離回収する分離手段と、前記分離手段によって回収された種晶を前記反応槽に添加する手段と、を備え、
   前記分離手段が、液体サイクロンであり、前記沈殿槽によって分離された沈殿物から粒径１０〜３０μｍの範囲内の前記種晶を分離回収することを特徴とする排水中のフッ素除去装置。
2. フッ素含有排水にカルシウム剤を添加して前記フッ素含有排水中のフッ素と前記カルシウム剤に含まれるカルシウムとを反応させてフッ化カルシウムを生成させ、種晶と高分子凝集剤により前記フッ化カルシウムを種晶とともに沈殿させ、沈殿物を除去する排水中のフッ素除去方法において、
   液体サイクロンを用いて前記沈殿物から粒径１０〜３０μｍの範囲内の前記種晶を遠心力により分離回収し、前記種晶を再利用することを特徴とする排水中のフッ素除去方法。
3. 前記カルシウム剤が、難溶性のカルシウム剤であることを特徴とする請求項２に記載の排水中のフッ素除去方法。

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