JP4821173B2

JP4821173B2 - フッ化物イオン含有排水の処理方法

Info

Publication number: JP4821173B2
Application number: JP2005148394A
Authority: JP
Inventors: 有之竹田; 豊石井
Original assignee: 日本錬水株式会社
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: JP2006320869A

Description

本発明はフッ化物イオン含有排水の処理方法に関する。

フッ化物イオン含有排水の処理方法として、フッ化物イオン含有排水とカルシウム化合物とを反応させて不溶物を生成させる反応槽と、当該反応槽で生成した不溶物を含有する汚泥を沈降分離処理する沈殿槽と、当該沈殿槽の底部に備えられた汚泥排出配管に接続する汚泥返送配管から抜き出された濃縮汚泥とカルシウム化合物とを混合し且つ得られた混合液を上記の反応槽に供給する混合槽から主として構成される排水処理装置を使用した方法がある（例えば特許文献１）。
特許第３４５７０１３号公報

上記の方法は、フッ化物イオン含有排水にカルシウム化合物を直接添加して不溶物を生成させる従来法の問題、すなわち、生成された汚泥は三次元構造のゲル状物であるために含水率が高いという問題を解決するために提案された方法であり、汚泥の表面に吸着されたカルシウム化合物によってフッ化物イオンを不溶物化させることにより、一次元または二次元の含水率の低い汚泥を生成させる方法であるとされている。

ところで、上記の方法は、高濃度汚泥を得ると共に、高水質処理水を得ることが出来るため、種々の利点を有するが、本発明者が追試した結果、汚泥濃度が高いために汚泥の循環管路などに汚泥が付着し易く、長期間の連続運転においては配管閉塞問題があることが判明した。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、汚泥の一部を循環させ、当該循環汚泥にカルシウム化合物を混合してフッ化物イオン含有排水に添加するフッ化物イオン含有排水の処理方法において、配管閉塞問題を解決し、長期間の安定した連続運転が出来る様に改良されたフッ化物イオン含有排水の処理方法を提供することにある。

すなわち、本発明の要旨は、フッ化物イオン含有排水とカルシウム化合物とを反応させて不溶物を生成させる反応槽（１）と、当該反応槽で生成した不溶物を含有する汚泥を沈降分離処理する沈殿槽（２）と、当該沈殿槽の底部に備えられた汚泥排出配管（２１）に接続する汚泥返送配管（２２）から抜き出された濃縮汚泥とカルシウム化合物とを混合し且つ得られた混合液を上記の反応槽に供給する混合槽（３）と、汚泥返送配管（２２）より上流側の汚泥排出配管（２１）に配置された汚泥抜出し用ポンプ（４）から主として構成される排水処理装置を使用し、且つ配管の洗浄操作を伴ったフッ化物イオン含有排水の処理方法であって、汚泥抜出し用ポンプ（４）より上流側の汚泥排出配管（２１）には洗浄水供給配管（２３）を接続し、洗浄水供給配管（２３）より上流側の汚泥排出配管（２１）にはバルブ（Ｖ１）を設け、汚泥返送配管（２２）より下流側の汚泥排出配管（２１）にはバルブ（Ｖ２）を設け、洗浄水供給配管（２３）にはバルブ（Ｖ３）及び洗浄水供給用ポンプ（５）を設け、汚泥返送配管（２２）にはバルブ（Ｖ４）を設け、排水の処理運転中は、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ４）を開、バルブ（Ｖ２）を間欠的に開、バルブ（Ｖ３）を閉とし、且つ汚泥抜出し用ポンプ（４）を駆動させ、そして、配管の洗浄の際は、汚泥抜出し用ポンプ（４）の駆動を停止し、バルブ（Ｖ３）を開とし且つ洗浄水供給用ポンプ（５）を駆動させ、洗浄水供給配管（２３）から洗浄水を圧送すると共に、バルブ（Ｖ２）及び（Ｖ４）を閉とし且つバルブ（Ｖ１）を開とする洗浄操作（Ｉ）、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ２）を閉とし且つバルブ（Ｖ４）を開とする洗浄操作（II）、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ４）を閉とし且つバルブ（Ｖ２）を開とする洗浄操作（III）を任意の順序で行うことを特徴とするフッ化物イオン含有排水の処理方法。
に存する。

本発明に係るフッ化物イオン含有排水の処理方法によれば、高濃度汚泥を得ると共に、高水質処理水を得ることが出来、しかも、配管閉塞問題を解決し、長期間の安定した連続運転が可能である。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の処理方法の好ましい態様の一例を示すフローシートであり、図２は図１に示すフローシートの要部の拡大図である。

先ず、図１及び図２に示す排水処理装置について説明する。

反応槽（１）においては、フッ化物イオン含有排水とカルシウム化合物とを反応させて不溶物を生成させる。フッ化物イオン含有排水は配管（１１）から供給され、カルシウム化合物は、後述の混合槽（３）から配管（３２）を経由し、縮汚泥とカルシウム化合物との混合液として供給される。

第１凝集槽（１ｂ）においては、反応槽（１）で生成した不溶物を含有する汚泥にアルミニウム塩または鉄塩を添加することにより不溶物の凝集を促進させる。ｐＨ調整槽（１ｃ）においては、汚泥に酸を添加することにより上記のアルミニウム塩または鉄塩および後述の水溶性ポリマーの凝集効果を高める。第２凝集槽（１ｄ）においては、汚泥に水溶性ポリマーを添加することにより不溶物の凝集を更に促進させる。これらの各槽は、通常、図示した様に攪拌機が備えられており、各槽への処理液の移動は、通常、図示した様に、オーバーフロー方式によって行われる。なお、アルミニウム塩（又は鉄塩）、酸、水溶性ポリマーは、それぞれ、配管（７）、（８）、（９）から供給される。

沈殿槽（２）においては、反応槽（１）で生成した不溶物を含有する汚泥を沈降分離処理する。図示した例の場合、不溶物を含有する汚泥は、第２凝集槽（１ｄ）を経由し、配管（１２）から沈殿槽（２）に供給される。そして、沈殿槽（２）で得られた処理水は配管（１３）から取り出される。沈殿槽（２）としては、通常、シックナーが使用される。

混合槽（３）は、沈殿槽（２）の底部に備えられた汚泥排出配管（２１）に接続する汚泥返送配管（２２）から抜き出された濃縮汚泥とカルシウム化合物とを混合し且つ得られた混合液を上記の反応槽（１）に供給する。

汚泥抜出し用ポンプ（４）は、汚泥返送配管（２２）より上流側の汚泥排出配管（２１）に配置され、その駆動により、沈殿槽（２）の底部より濃縮汚泥を抜出す。

本発明で使用する排水処理装置は、配管の洗浄操作を行うため、上記の構成に加え、更に、次の様な構成を備えている。

すなわち、汚泥抜出し用ポンプ（４）より上流側の汚泥排出配管（２１）には洗浄水供給配管（２３）を接続し、洗浄水供給配管（２３）より上流側の汚泥排出配管（２１）にはバルブ（Ｖ１）を設け、汚泥返送配管（２２）より下流側の汚泥排出配管（２１）にはバルブ（Ｖ２）を設け、洗浄水供給配管（２３）にはバルブ（Ｖ３）及び洗浄水供給用ポンプ（５）を設け、汚泥返送配管（２２）にはバルブ（Ｖ４）を設ける。なお、通常バルブとしては空気駆動弁または電磁弁が使用される。

次に、本発明における排水の処理方法について説明する。

本発明において、フッ化物イオン含有排水としては、例えば、半導体工場のウエハーエッチング廃水系から排出されるフッ酸廃水が挙げられる。これらのフッ化物イオン含有排水のｐＨは通常３〜４である。カルシウム化合物としては、Ｃａ（ＯＨ）_２に限らず、ＣａＣｌ_２、その他のカルシウム化合物を使用することが出来る。アルミニウム塩としては、硫酸アルミニウム（硫酸ばんど）やポリ塩化アルミニウム（PAC）等の凝集剤として公知のアルミニウム塩が挙げられる。同様に、鉄塩としては、硫酸鉄、塩化鉄などの凝集剤として公知の鉄塩が挙げられる。また、水溶性ポリマーとしては、ポリアクリルアマイド（ＰＡＡＭ）が代表的であるが、凝集剤として公知の各種の水溶性ポリマーを使用することが出来る。

汚泥返送配管（２２）から抜き出されて混合槽（３）においてカルシウム化合物との混合に供される濃縮汚泥の固形分量（汚泥返送比）は、フッ化物イオン含有排水（原水）とカルシウム化合物との中和で発生する不溶化物（汚泥＝ＳＳ）の量に対し、通常１０４０倍、好ましくは１５〜２０倍となる様に制御される。斯かる制御は、汚泥返送配管（２２）の途中に設けられた手動弁（図示せず）の開度調節によって行うことが出来る。

一方、配管（３１）からバルブ（Ｖ５）を経由して供給されるカルシウム化合物（Ｃａ（ＯＨ）_２）の使用割合は、原水中のＦに対し、通常２〜５倍当量であるが、アルカリ性のカルシウム化合物（Ｃａ（ＯＨ）_２等）を使用する場合は、反応槽（１）におけるｐＨが８〜１１の範囲となる様に調整すればよい。符号（６）はｐＨ計であり、その信号により、Ｃａ（ＯＨ）_２の供給量が制御される。

なお、ＣａＣｌ_２等のアルカリ性でないカルシウム化合物を使用する場合には、原水のｐＨ調整のために、別途ＮａＯＨ等のアルカリを添加すればよい。

第１凝集槽（１ｂ）におけるアルミニウム塩の添加量は、原水に対して通常１０４０ｐｐｍであり、第２凝集槽（１ｄ）における水溶性ポリマーの添加量は、原水に対して通常１〜５ｐｐｍである。なお、ｐＨ調整槽（１ｃ）におけるｐＨは、通常、６．０〜８．０である。また、斯かるｐＨ調整に使用する酸としては、硫酸、塩酸などが挙げられる。

そして、前述の排水処理装置を使用した排水の処理運転中は、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ４）を開、バルブ（Ｖ２）を間欠的に開、バルブ（Ｖ３）を閉とし、且つ汚泥抜出し用ポンプ（４）を駆動させる。

本発明は、配管の洗浄操作を伴ったフッ化物イオン含有排水の処理方法である。そして、配管の洗浄の際は、汚泥抜出し用ポンプ（４）の駆動を停止し、バルブ（Ｖ３）を開とし且つ洗浄水供給用ポンプ（５）を駆動させ、洗浄水供給配管（２３）から洗浄水を圧送すると共に、バルブ（Ｖ２）及び（Ｖ４）を閉とし且つバルブ（Ｖ１）を開とする洗浄操作（Ｉ）、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ２）を閉とし且つバルブ（Ｖ４）を開とする洗浄操作（II）、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ４）を閉とし且つバルブ（Ｖ２）を開とする洗浄操作（III）を任意の順序で行う。

洗浄水の供給圧力は、通常１〜３ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ、各洗浄操作における洗浄時間は通常０．５〜５分である。また、洗浄のタイミングは任意に決定することが出来るが、自動弁とタイマー（図示せず）を使用し、定期的に行う方法が簡便である。バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ２）を閉とし且つバルブ（Ｖ４）を開とする洗浄操作（II）、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ４）を閉とし且つバルブ（Ｖ２）を開とする洗浄操作（III）については、汚泥抜出し用ポンプ（４）の吐出圧力計の指示値の変化に基づいて行うことも出来る。更に、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ２）を閉とし且つバルブ（Ｖ４）を開とする洗浄操作（II）は汚泥返送配管に設けられた流量計の指示値の変化に基づいて行うことも出来る。

図３は、表１に示す条件下、配管の洗浄操作（Ｉ）〜（III）をこの順序にて行ないつつ、フッ化物イオン含有排水（フッ素濃度：５０〜２００ｍｇ／Ｌ）の処理を行った場合の結果であり、沈殿槽（２）の配管（１３）から取り出された処理水中のフッ素濃度の経時変化を示すグラフである。図３に示す様に、本発明による場合は、配管内の閉塞が未然に防止できるため、安定した処理水を得ることが出来る。因に、図４は定期的な洗浄操作を行わない場合の結果である。この場合、汚泥返送配管（２２）の閉塞により、処理水中のフッ素濃度が急激に増加するが、配管の洗浄操作を行うことにより、処理水の水質は回復する。しかし、閉塞前後における処理水の水質悪化は避けることが出来ない。

本発明の処理方法の好ましい態様の一例を示すフローシート図１に示すフローシートの要部の拡大図配管の洗浄操作による処理水の水質変化を示すグラフ配管の洗浄操作による処理水の水質変化を示すグラフ

符号の説明

１：反応槽
１ｂ：第１凝集槽
１ｃ：ｐＨ調整槽
１ｄ：第２凝集槽
２：沈殿槽
２１：泥排出配管
２２：汚泥返送配管
２３：洗浄水供給配管
３：混合槽
４：汚泥抜出し用ポンプ
５：洗浄水供給用ポンプ
６：ｐＨ計
Ｖ１〜Ｖ５：バルブ

Claims

フッ化物イオン含有排水とカルシウム化合物とを反応させて不溶物を生成させる反応槽（１）と、当該反応槽で生成した不溶物を含有する汚泥を沈降分離処理する沈殿槽（２）と、当該沈殿槽の底部に備えられた汚泥排出配管（２１）に接続する汚泥返送配管（２２）から抜き出された濃縮汚泥とカルシウム化合物とを混合し且つ得られた混合液を上記の反応槽に供給する混合槽（３）と、汚泥返送配管（２２）より上流側の汚泥排出配管（２１）に配置された汚泥抜出し用ポンプ（４）から主として構成される排水処理装置を使用し、且つ配管の洗浄操作を伴ったフッ化物イオン含有排水の処理方法であって、汚泥抜出し用ポンプ（４）より上流側の汚泥排出配管（２１）には洗浄水供給配管（２３）を接続し、洗浄水供給配管（２３）より上流側の汚泥排出配管（２１）にはバルブ（Ｖ１）を設け、汚泥返送配管（２２）より下流側の汚泥排出配管（２１）にはバルブ（Ｖ２）を設け、洗浄水供給配管（２３）にはバルブ（Ｖ３）及び洗浄水供給用ポンプ（５）を設け、汚泥返送配管（２２）にはバルブ（Ｖ４）を設け、排水の処理運転中は、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ４）を開、バルブ（Ｖ２）を間欠的に開、バルブ（Ｖ３）を閉とし、且つ汚泥抜出し用ポンプ（４）を駆動させ、そして、配管の洗浄の際は、汚泥抜出し用ポンプ（４）の駆動を停止し、バルブ（Ｖ３）を開とし且つ洗浄水供給用ポンプ（５）を駆動させ、洗浄水供給配管（２３）から洗浄水を圧送すると共に、バルブ（Ｖ２）及び（Ｖ４）を閉とし且つバルブ（Ｖ１）を開とする洗浄操作（Ｉ）、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ２）を閉とし且つバルブ（Ｖ４）を開とする洗浄操作（II）、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ４）を閉とし且つバルブ（Ｖ２）を開とする洗浄操作（III）を任意の順序で行うことを特徴とするフッ化物イオン含有排水の処理方法。
自動弁とタイマーを使用し、定期的に配管の洗浄を行う請求項１に記載の処理方法。