JP4905397B2 - Method and apparatus for treating fluorine-containing water - Google Patents

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Description

本発明は、半導体工場排水等のフッ素含有排水に、カルシウム(Ca)化合物を添加して、フッ素をフッ化カルシウム(CaF)として固液分離することにより、フッ素濃度の低減した処理水を得る排水処理において、原水中の反応阻害物質の濃度を測定し、その測定値に基づいて、カルシウム化合物添加量を制御することにより、カルシウム化合物の過不足を防止して安定かつ効率的なフッ素低減処理を行うフッ素含有水の処理方法及び処理装置に関する。 The present invention obtains treated water with reduced fluorine concentration by adding a calcium (Ca) compound to fluorine-containing wastewater such as semiconductor factory wastewater and solid-liquid separation of fluorine as calcium fluoride (CaF 2 ). In wastewater treatment, the concentration of reaction inhibitor in raw water is measured, and the amount of calcium compound added is controlled based on the measured value. The present invention relates to a method and apparatus for treating fluorine-containing water.

半導体部品製造におけるシリコンウェハ製造工程から排出されるフッ素含有廃水、ステンレス鋼板製造工程から排出される酸洗廃水、フッ酸製造廃水、ゴミ焼却廃水等のフッ素含有水の処理方法としては、フッ素含有水にカルシウム化合物を添加して、フッ素とカルシウム化合物とを中性付近で反応させ、フッ化カルシウムの不溶性塩を生成させ、これを固液分離する方法が、薬剤コストが安価であることから広く普及している。   Fluorine-containing water, such as fluorine-containing wastewater discharged from silicon wafer manufacturing processes in semiconductor parts manufacturing, pickling wastewater discharged from stainless steel sheet manufacturing processes, hydrofluoric acid manufacturing wastewater, waste incineration wastewater, etc. The method of adding calcium compounds to the reaction, reacting fluorine and calcium compounds in the vicinity of neutrality to form calcium fluoride insoluble salts, and separating them into solid and liquid is widely used due to low drug costs is doing.

この方法において、フッ素含有水中のフッ素はカルシウムイオンと下記反応式に従って反応することから、フッ素含有水中のフッ素を十分に反応させてフッ素濃度の低い処理水を得るためには、下記式で算出されるフッ素含有水中のフッ素と反応当量のカルシウム化合物添加量以上のカルシウム化合物を添加して反応を進行させるのが最も一般的な方法である。なお、カルシウム化合物としては一般に消石灰が用いられている。   In this method, since fluorine in fluorine-containing water reacts with calcium ions according to the following reaction formula, to obtain a treated water with a low fluorine concentration by sufficiently reacting fluorine in fluorine-containing water, the following formula is used. The most common method is to allow the reaction to proceed by adding more calcium compound than the amount of calcium compound added in a reaction equivalent to the fluorine in the fluorine-containing water. In general, slaked lime is used as the calcium compound.

Ca2++2F→CaF(析出)
カルシウム化合物添加量(mg−Ca/L)
=原水フッ素濃度(mg/L)×40/38
Ca 2+ + 2F → CaF 2 (precipitation)
Calcium compound addition amount (mg-Ca / L)
= Raw water fluorine concentration (mg / L) x 40/38

ところで、フッ化カルシウムの溶解度積は一般的に下記式で表されるが、実際の排水処理で行われる反応時間では、溶解度積で表される平衡まで反応が達しない。
[F[Ca2+]=4.9×10−11mol/L
By the way, although the solubility product of calcium fluoride is generally represented by the following formula, the reaction does not reach the equilibrium represented by the solubility product in the reaction time performed in actual waste water treatment.
[F ] 2 [Ca 2+ ] = 4.9 × 10 −11 mol 3 / L 3

そのため、処理水フッ素濃度を排水基準値の8mg/L以下にするためには、残留カルシウムイオン濃度を過剰にする必要があり、従来においては、処理水の残留カルシウムイオン濃度が200〜300mg/Lとなるように、消石灰等のカルシウム化合物の添加量制御が行われている。   Therefore, in order to make the fluorine concentration of treated water 8 mg / L or less of the wastewater standard value, it is necessary to make the residual calcium ion concentration excessive. Conventionally, the residual calcium ion concentration of treated water is 200 to 300 mg / L. Thus, the addition amount of calcium compounds such as slaked lime is controlled.

しかし、このように、カルシウム化合物の添加量を、フッ素濃度以外の原水性状に関係なく、処理水の残留カルシウムイオン濃度が200〜300mg/Lとなるように制御する方法では、原水性状の変動により処理水フッ素濃度が変動し、フッ素を排出基準値である8mg/L以下まで安定して処理することができなかった。   However, in this way, in the method of controlling the amount of calcium compound added so that the residual calcium ion concentration in the treated water is 200 to 300 mg / L regardless of the raw aqueous state other than the fluorine concentration, the amount of the raw aqueous solution is changed. The fluorine concentration of the treated water fluctuated, and it was not possible to stably treat the fluorine to the emission standard value of 8 mg / L or less.

このようなことから、カルシウム化合物添加量を予め高く設定して、残留カルシウムイオン濃度を200〜300mg/Lよりも高くすることにより、処理水フッ素濃度を8mg/L以下にまで処理する方法が採用されることもあるが、このようにカルシウム化合物を過剰に添加することは、処理コストが高くなるという問題があった。   For this reason, a method of treating the treated water fluorine concentration to 8 mg / L or less by setting the calcium compound addition amount high in advance and making the residual calcium ion concentration higher than 200 to 300 mg / L is adopted. In some cases, however, the excessive addition of the calcium compound has a problem in that the processing cost increases.

特許文献1には、フッ素含有水にカルシウム塩を添加して処理する方法において、フッ素含有水に含まれるカルシウムイオンと反応して難溶性塩を形成する物質(例えば硫酸イオンやリン酸イオンなど)の濃度に基いて、カルシウム塩の添加量を制御する方法が記載されている。   Patent Document 1 discloses a substance that reacts with calcium ions contained in fluorine-containing water to form a sparingly soluble salt (for example, sulfate ion or phosphate ion) in a method of adding calcium salt to fluorine-containing water for treatment. A method of controlling the amount of calcium salt added based on the concentration of is described.

また、特許文献2には、フッ素イオンの他に、マグネシウムイオン又はマグネシウムイオンと硫酸イオンとを含む排水にカルシウムイオンを添加してフッ素イオンを沈殿物として除去する方法において、電気伝導度に基づきアルカリ剤であるカルシウム塩の添加量を制御する方法が記載されている。
特開2001−212574号公報 特開2000−301165号公報
In addition, in Patent Document 2, in addition to fluorine ions, calcium ions are added to wastewater containing magnesium ions and sulfate ions to remove fluorine ions as precipitates. A method for controlling the amount of calcium salt added as an agent is described.
JP 2001-212574 A JP 2000-301165 A

特許文献1の方法は、排水中に、硫酸イオンなどの多価アニオンが共存すると、これらが難溶性カルシウム塩を形成するために、フッ素除去に悪影響を及ぼすという知見に基いて、難溶性カルシウム塩を形成する多価アニオンの濃度を検出し、この結果に基いてカルシウム塩の添加量を制御するものであるが、この方法であっても、フッ素を十分に除去し得ない場合があった。   The method of Patent Document 1 is based on the knowledge that when a polyvalent anion such as sulfate ion coexists in the waste water, these form a poorly soluble calcium salt, and thus adversely affect fluorine removal. The concentration of the polyvalent anion that forms the water is detected, and the amount of calcium salt added is controlled based on this result. However, even with this method, fluorine may not be sufficiently removed.

また、特許文献2の方法は、排水中のマグネシウムイオン及び/又は硫酸イオンがフッ素を除去するためのアルカリ剤と反応することで、アルカリ剤使用量と発生汚泥量が増大する問題を解決するために、マグネシウムイオンや硫酸イオンがアルカリ剤と反応して不溶解塩として析出すると電気伝導度が低下することを利用して、アルカリ剤添加後の水(即ち、処理水)の電気伝導度が、予め定めた規定電気伝導度以下とならないようにアルカリ剤の添加量の制御を行うものである。この方法は、具体的には、原水とアルカリ剤添加後の水との両方の電気伝導度の測定を行うが、アルカリ剤の添加量制御自体は、アルカリ剤添加後の水の電気伝導度が所定値以下とならないように行うものであり、原水の電気伝導度の測定値に基いて、その増減に連動してアルカリ剤の添加量制御を行うものではない。また、特許文献2で処理対象とするフッ素含有水は、2000mg/L以上のマグネシウムイオンと更には5000mg/L以上の硫酸イオンを含むような、マグネシウムイオンを高濃度に含有する排水であり、特許文献1には、本発明でフッ素処理の阻害物質として問題としている硝酸イオンなどの1価アニオンについては何ら言及されていない。   In addition, the method of Patent Document 2 solves the problem that the amount of alkali agent used and the amount of generated sludge increase due to the reaction of magnesium ions and / or sulfate ions in waste water with an alkali agent for removing fluorine. In addition, the electrical conductivity of water after addition of the alkali agent (that is, treated water) is obtained by utilizing the fact that the electric conductivity decreases when magnesium ions or sulfate ions react with the alkali agent and precipitate as an insoluble salt. The addition amount of the alkaline agent is controlled so that it does not become less than a predetermined specified electrical conductivity. Specifically, this method measures the electrical conductivity of both the raw water and the water after the addition of the alkali agent. However, the control of the addition amount of the alkali agent itself is based on the electric conductivity of the water after the addition of the alkali agent. It is performed so that it does not become a predetermined value or less, and based on the measured value of the electrical conductivity of the raw water, the addition amount control of the alkaline agent is not performed in conjunction with the increase / decrease. In addition, the fluorine-containing water to be treated in Patent Document 2 is a wastewater containing magnesium ions at a high concentration, such as containing magnesium ions of 2000 mg / L or more and further sulfate ions of 5000 mg / L or more. Document 1 makes no mention of monovalent anions such as nitrate ions which are problematic as fluorine treatment inhibitors in the present invention.

本発明は上記従来の問題点を解決し、フッ素含有排水にカルシウム化合物を添加してフッ素をフッ化カルシウムとして固液分離するに当たり、水質が変動するフッ素含有水に対して、的確なカルシウム化合物の添加量制御を行って、安定かつ効率的なフッ素低減処理を行う方法及び装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and when adding a calcium compound to fluorine-containing wastewater to separate solid and liquid as fluorine as calcium fluoride, it is possible to obtain an accurate calcium compound for fluorine-containing water whose water quality varies. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for performing stable and efficient fluorine reduction treatment by controlling the amount of addition.

本発明者は、カルシウム化合物を用いたフッ素含有水の処理について鋭意検討の結果、以下のような知見を得た。   As a result of intensive studies on the treatment of fluorine-containing water using a calcium compound, the present inventor has obtained the following knowledge.

カルシウム化合物を用いたフッ素含有水の処理では、水中のフッ素をフッ化カルシウムとして析出させ、これを固液分離することで、フッ素を低減した処理水を得る。前述の如く、フッ化カルシウムの溶解度積は下記式で表される。
[F[Ca2+]=4.9×10−11mol/L
In the treatment of fluorine-containing water using a calcium compound, fluorine in the water is precipitated as calcium fluoride, and this is solid-liquid separated to obtain treated water with reduced fluorine. As described above, the solubility product of calcium fluoride is represented by the following formula.
[F ] 2 [Ca 2+ ] = 4.9 × 10 −11 mol 3 / L 3

しかし、実際の排水処理で行われる反応時間では、溶解度積で表される平衡まで反応が達しない。そのため、処理水フッ素濃度を排水基準値の8mg/L以下にするためには、残留カルシウムイオン濃度を過剰にする必要があることから、従来においては、残留カルシウムイオン濃度が200〜300mg/Lとなるように、カルシウム化合物の添加が行われていた。   However, in the reaction time performed in actual wastewater treatment, the reaction does not reach the equilibrium represented by the solubility product. Therefore, in order to make the treated water fluorine concentration 8 mg / L or less of the wastewater standard value, it is necessary to make the residual calcium ion concentration excessive. Conventionally, the residual calcium ion concentration is 200 to 300 mg / L. Thus, the addition of a calcium compound has been performed.

しかし、本発明者の検討の結果、排水中にフッ素以外の共存イオン、例えば硫酸イオン、塩化物イオン、硝酸イオンなどが含まれると、従来と同様の残留カルシウムイオン濃度に基くカルシウム化合物の添加量制御では、処理水フッ素濃度が高くなることが判明した。この現象について、更に検討したところ、排水中の共存イオン由来のイオン強度が高くなると、フッ化カルシウムの溶解度が高くなり、処理水フッ素濃度が高くなるということが判明した。また、排水のイオン強度が高くなると、フッ素とカルシウムイオンとの反応速度も遅くなり、このことも処理水フッ素濃度が高くなる原因であることも判明した。   However, as a result of the inventor's investigation, if the wastewater contains coexisting ions other than fluorine, such as sulfate ions, chloride ions, nitrate ions, etc., the amount of calcium compound added based on the residual calcium ion concentration as before In the control, it was found that the concentration of fluorine in the treated water was high. Further examination of this phenomenon revealed that as the ionic strength derived from coexisting ions in the wastewater increases, the solubility of calcium fluoride increases and the concentration of treated water fluorine increases. Moreover, it became clear that when the ionic strength of waste water became high, the reaction rate of a fluorine and calcium ion also became slow, and this also became a cause of the treated water fluorine concentration becoming high.

以上より、目的とする処理水フッ素濃度を得るには、フッ素含有水のイオン強度に基づいて、イオン強度が高い場合には、フッ化カルシウムの溶解度が高められた分を補うために、また、反応速度が遅くなった分を補うために残留カルシウムイオン濃度が高くなるように、カルシウム化合物添加量を増加させる必要があるとの検知に到った。   From the above, in order to obtain the target treated water fluorine concentration, based on the ionic strength of fluorine-containing water, when the ionic strength is high, to compensate for the increased solubility of calcium fluoride, It has been detected that the amount of calcium compound added needs to be increased so that the residual calcium ion concentration is increased to compensate for the slower reaction rate.

本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。   The present invention has been achieved on the basis of such findings, and the gist thereof is as follows.

本発明(請求項1)のフッ素含有水の処理方法は、フッ素含有水にカルシウム化合物を添加してフッ素をフッ化カルシウムとして固液分離する方法であって、該フッ素含有水のイオン強度を測定し、その測定値に基づいて、前記フッ素含有水のイオン強度の測定値が大きい程、処理水の残留カルシウムイオン濃度が高くなるように、該フッ素含有水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 The method for treating fluorine-containing water of the present invention (Claim 1) is a method for solid-liquid separation of fluorine as calcium fluoride by adding a calcium compound to the fluorine-containing water, and measuring the ionic strength of the fluorine-containing water. Based on the measured value, the amount of calcium compound added to the fluorine-containing water is controlled such that the residual calcium ion concentration in the treated water increases as the measured value of the ionic strength of the fluorine-containing water increases. It is characterized by that .

求項のフッ素含有水の処理方法は、請求項1において、前記フッ素含有水のイオン強度を導電率計により測定することを特徴とする。 Processing method of the fluorine-containing water Motomeko 2, and measuring Oite to claim 1, by the fluorine containing water conductivity meter ionic strength.

請求項のフッ素含有水の処理方法は、請求項1又は2において、前記フッ素含有水が硝酸イオンと硫酸イオンと塩化物イオンとを含み、マグネシウムイオン含有量が2000mg/L未満であることを特徴とする。 The method for treating fluorine-containing water according to claim 3 is the method according to claim 1 or 2 , wherein the fluorine-containing water contains nitrate ions, sulfate ions, and chloride ions, and the magnesium ion content is less than 2000 mg / L. Features.

本発明(請求項)のフッ素含有水の処理装置は、フッ素含有水にカルシウム化合物を添加するカルシウム化合物添加手段と、フッ素含有水中のフッ素とカルシウム化合物との反応で析出したフッ化カルシウムを固液分離する手段とを有するフッ素含有水の処理装置において、該フッ素含有水のイオン強度を測定するイオン強度測定手段と、該イオン強度測定手段の測定値に基いて、前記イオン強度測定手段の測定値が大きい程、処理水の残留カルシウムイオン濃度が高くなるように、前記カルシウム化合物添加手段のカルシウム化合物添加量を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする The apparatus for treating fluorine-containing water according to the present invention (Claim 4 ) includes a calcium compound addition means for adding a calcium compound to fluorine-containing water, and calcium fluoride precipitated by the reaction between fluorine and calcium compound in the fluorine-containing water. In a treatment apparatus for fluorine-containing water having a means for liquid separation, the ion intensity measuring means for measuring the ion intensity of the fluorine-containing water, and the measurement of the ion intensity measuring means based on the measured value of the ion intensity measuring means Control means for controlling the calcium compound addition amount of the calcium compound addition means is provided so that the higher the value is, the higher the residual calcium ion concentration of the treated water is .

求項のフッ素含有水の処理装置は、請求項において、前記イオン強度測定手段が導電率計であることを特徴とする。 Processor of fluorine containing water Motomeko 5, in claim 4, wherein the ionic strength measuring means is a conductivity meter.

請求項のフッ素含有水の処理装置は、請求項4又は5において、前記フッ素含有水が硝酸イオンと硫酸イオンと塩化物イオンとを含み、マグネシウムイオン含有量が2000mg/L未満であることを特徴とする。 The treatment apparatus for fluorine-containing water according to claim 6 is the treatment apparatus according to claim 4 or 5 , wherein the fluorine-containing water contains nitrate ions, sulfate ions, and chloride ions, and the magnesium ion content is less than 2000 mg / L. Features.

本発明によれば、フッ素含有水に含まれる硝酸イオン、硫酸イオン、塩化物イオン等の反応阻害物質による反応阻害の程度をイオン強度により測定し、その結果に基いてカルシウム添加量を制御することにより、カルシウム化合物の過不足を防止して、安定かつ効率的な処理を行える。   According to the present invention, the degree of reaction inhibition by reaction inhibitors such as nitrate ion, sulfate ion and chloride ion contained in fluorine-containing water is measured by ionic strength, and the amount of calcium added is controlled based on the result. Therefore, it is possible to prevent the calcium compound from being excessive or deficient and perform a stable and efficient treatment.

以下に本発明のフッ素含有水の処理方法及び装置の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the method and apparatus for treating fluorine-containing water of the present invention will be described in detail.

本発明は、フッ素含有水にカルシウム化合物を添加してフッ素をフッ化カルシウムとして固液分離するに当たり、該フッ素含有水のイオン強度を測定し、その測定値に基づいて、該フッ素含有水へのカルシウム化合物の添加量を制御すること、具体的には、フッ素含有水のイオン強度の測定値が大きい程、処理水の残留カルシウムイオン濃度が高くなるようにカルシウム化合物添加量を制御することを特徴とするものである。
なお、ここで、残留カルシウムイオン濃度とは、フッ素含有水にカルシウム化合物を添加して得られる処理水中に残留するカルシウムイオン濃度をさし、前述のCa2++2F→CaF(析出)の反応式から、下記式で算出されるフッ素含有水中のフッ素との反応に必要なカルシウム化合物の理論量を、実際に添加したカルシウム化合物添加量から除した値に相当するが、このように計算で求める他、実際に得られた処理水について、カルシウムイオン濃度を測定して求めた測定値であっても良い。
カルシウム化合物添加量(mg−Ca/L)
=原水フッ素濃度(mg/L)×40/38
The present invention measures the ionic strength of the fluorine-containing water when adding a calcium compound to the fluorine-containing water and solid-liquid separates the fluorine as calcium fluoride, and based on the measured value, Controlling the amount of calcium compound added, specifically, controlling the amount of calcium compound added so that the residual calcium ion concentration of treated water increases as the measured value of the ionic strength of fluorine-containing water increases. It is what.
Here, the residual calcium ion concentration refers to the calcium ion concentration remaining in the treated water obtained by adding a calcium compound to fluorine-containing water, and the reaction of Ca 2+ + 2F → CaF 2 (precipitation) described above. It corresponds to the value obtained by dividing the theoretical amount of the calcium compound required for the reaction with fluorine in the fluorine-containing water calculated by the following formula from the added amount of the calcium compound actually added. In addition, the measured value obtained by measuring the calcium ion concentration of the actually obtained treated water may be used.
Calcium compound addition amount (mg-Ca / L)
= Raw water fluorine concentration (mg / L) x 40/38

本発明において、フッ素含有水のイオン強度は導電率計により測定することが好ましく、また、本発明で処理対象とするフッ素含有水としては、硝酸イオンと硫酸イオンと塩化物イオンとを含み、マグネシウムイオン含有量が2000mg/L未満であるようなものが挙げられ、このように多価アニオンの他、一価アニオンをも含むフッ素含有水に対して、本発明の効果は特に有効に発揮される。   In the present invention, the ionic strength of fluorine-containing water is preferably measured by a conductivity meter, and the fluorine-containing water to be treated in the present invention includes nitrate ions, sulfate ions, and chloride ions, and magnesium. The ion content is less than 2000 mg / L, and the effect of the present invention is particularly effectively exerted on fluorine-containing water containing a monovalent anion in addition to the polyvalent anion. .

<特許文献1に対する利点>
特許文献1では、下式のようにリン酸イオンや硫酸イオンなどの、カルシウムと難溶性の塩を生成する多価アニオンによる反応阻害を考慮して、カルシウム化合物添加量を算出する。
Ca(mg/L)=(F濃度×Ca/2F)+(PO 3−濃度×3Ca/2PO
+(SO 2−濃度×Ca/SO)+(CO 2−濃度×Ca/CO
<Advantage over Patent Document 1>
In Patent Document 1, the amount of calcium compound added is calculated in consideration of reaction inhibition by a polyvalent anion that forms a sparingly soluble salt with calcium, such as phosphate ions and sulfate ions, as in the following equation.
Ca (mg / L) = (F concentration × Ca / 2F) + (PO 4 3− concentration × 3Ca / 2PO 4 )
+ (SO 4 2− concentration × Ca / SO 4 ) + (CO 3 2− concentration × Ca / CO 3 )

この方法では、カルシウムと難溶性の塩を生成しない、排水中の硝酸イオンや塩化物イオンは、Ca塩の添加量制御に関与しない。しかしながら、本発明者は、種々の研究により、カルシウムと難溶性の塩を形成しない硝酸イオンや塩化物イオン等の一価アニオンも処理水フッ素濃度を上昇させる因子であることを見出した。   In this method, nitrate ions and chloride ions in the wastewater that do not produce calcium and sparingly soluble salts are not involved in controlling the amount of Ca salt added. However, the present inventors have found through various studies that monovalent anions such as nitrate ions and chloride ions that do not form a sparingly soluble salt with calcium are also factors that increase the concentration of treated water fluorine.

本発明は、フッ素含有水中の多価アニオンのみならず、一価アニオンの含有量も、カルシウム化合物の添加量制御に関与させるべく、イオン強度に基く制御を行うものである。   In the present invention, not only the polyvalent anion in the fluorine-containing water but also the content of the monovalent anion is controlled based on the ionic strength so as to be involved in the control of the addition amount of the calcium compound.

<フッ素含有排水>
本発明で処理するフッ素含有排水としては、特に硝酸イオンのような一価アニオンを含むために共存イオンとして多価アニオンのみを考慮する前述の特許文献1の方法では安定且つ確実な処理を行うことができないものが挙げられ、その水質としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。
<Fluorine-containing wastewater>
The fluorine-containing wastewater treated in the present invention includes a monovalent anion such as nitrate ion in particular, so that the method of Patent Document 1 in which only the polyvalent anion is considered as a coexisting ion performs a stable and reliable treatment. Examples of the water quality include the following.

フッ素濃度:15〜3000mg/L、好ましくは50〜500mg/L
硝酸イオン濃度:5〜2000mg/L、好ましくは10〜1000mg/L
硫酸イオン濃度:5〜2000mg/L、好ましくは10〜1000mg/L
塩化物イオン濃度:1〜500mg/L、好ましくは1〜100mg/L
Fluorine concentration: 15 to 3000 mg / L, preferably 50 to 500 mg / L
Nitrate ion concentration: 5-2000 mg / L, preferably 10-1000 mg / L
Sulfate ion concentration: 5-2000 mg / L, preferably 10-1000 mg / L
Chloride ion concentration: 1 to 500 mg / L, preferably 1 to 100 mg / L

本発明で処理対象とするフッ素含有排水は、例えば、電子産業排水、半導体部品製造におけるシリコンウェハ製造工程から排出されるフッ素含有廃水、ステンレス鋼板製造工程から排出される酸洗廃水、フッ酸製造廃水、ゴミ焼却廃水等であり、これらの排水は、一般的にはマグネシウムイオンを含まず、通常マグネシウムイオン濃度2000mg/L未満、更には200mg/L以下の実質的にマグネシウムイオンを含まない排水である。   The fluorine-containing wastewater to be treated in the present invention includes, for example, electronic industrial wastewater, fluorine-containing wastewater discharged from a silicon wafer manufacturing process in semiconductor component manufacturing, pickling wastewater discharged from a stainless steel plate manufacturing process, and hydrofluoric acid manufacturing wastewater. These waste waters are generally waste water that does not contain magnesium ions and that is substantially free of magnesium ions with a magnesium ion concentration of less than 2000 mg / L and even 200 mg / L or less. .

<カルシウム化合物・pH調整剤>
本発明において、フッ素含有排水に添加するカルシウム化合物としては、カルシウムイオンを遊離するものであれば良く、塩化カルシウムや水酸化カルシウム(消石灰)、炭酸カルシウム等が挙げられる。
また、pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどのアルカリや、塩酸、硝酸、硫酸などの酸を用いることができる。
ただし、後述の如く、イオン強度を高めない点から、カルシウム化合物としては消石灰を用いることが好ましく、また、酸としては塩酸等の一価の酸を用いることが好ましい。
<Calcium compound / pH adjuster>
In the present invention, the calcium compound added to the fluorine-containing wastewater may be any calcium compound that releases calcium ions, and examples thereof include calcium chloride, calcium hydroxide (slaked lime), and calcium carbonate.
Moreover, as a pH adjuster, acids, such as alkalis, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide, hydrochloric acid, nitric acid, a sulfuric acid, can be used.
However, as described later, from the viewpoint of not increasing the ionic strength, it is preferable to use slaked lime as the calcium compound, and it is preferable to use a monovalent acid such as hydrochloric acid as the acid.

<イオン強度と導電率との相関>
イオン強度は、液中の各種イオンについて、イオンのモル濃度と原子価の2乗の積を合計し、その値をさらに2で除したものである。よって、イオン強度の測定は、原水中の各種共存イオンのモル濃度を測定し、その測定値から下記(I)式によって算出することができる。また、共存イオン濃度イオン強度と導電率には相関があるため、その測定値から導電率を測定することでイオン強度の代替とすることもできる。
<Correlation between ionic strength and electrical conductivity>
The ionic strength is the sum of the product of the molar concentration of ions and the square of the valence of various ions in the liquid, and the value is further divided by 2. Therefore, the measurement of ionic strength can be calculated by measuring the molar concentration of various coexisting ions in the raw water and using the measured value according to the following equation (I). Further, since there is a correlation between the coexisting ion concentration ionic strength and the electrical conductivity, the ionic strength can be substituted by measuring the electrical conductivity from the measured value.

Figure 0004905397
Figure 0004905397

イオン強度と導電率とに相関があることは周知の事項であるが、排水中のフッ素がイオン強度や導電率に影響せず、フッ素以外の共存イオンのみがイオン強度及び導電率に関係することを以下の実験により検証した。   It is a well-known matter that there is a correlation between ionic strength and electrical conductivity, but fluorine in wastewater does not affect ionic strength and electrical conductivity, and only coexisting ions other than fluorine are related to ionic strength and electrical conductivity. Was verified by the following experiment.

表1に示す種々の水質の排水A〜Fについて、イオン強度を算出すると共に、導電率を測定し、結果を表1に示した。また、イオン強度と導電率との関係を図2(a)に、フッ素濃度と導電率との関係を図2(b)に示した。   The ionic strength was calculated and the electrical conductivity was measured for various water effluents A to F shown in Table 1, and the results are shown in Table 1. The relationship between ionic strength and electrical conductivity is shown in FIG. 2 (a), and the relationship between fluorine concentration and electrical conductivity is shown in FIG. 2 (b).

なお、イオン強度は、排水中の共存イオン(硫酸イオン、硝酸イオン、塩化物イオン)の濃度から、上記(I)式により算出した。   The ionic strength was calculated from the concentration of coexisting ions (sulfate ion, nitrate ion, chloride ion) in the waste water by the above formula (I).

Figure 0004905397
Figure 0004905397

表1、図2(a),(b)より、フッ素以外の共存イオン濃度と導電率に相関があり、フッ素はイオン強度及び導電率に殆ど影響しないことが分かる。   From Table 1 and FIGS. 2 (a) and 2 (b), it can be seen that there is a correlation between the concentration of coexisting ions other than fluorine and conductivity, and fluorine has little effect on ionic strength and conductivity.

これは、フッ酸が弱酸であるために、酸性のフッ素含有水の状態では一部しか解離しておらず、導電率への寄与率が低いためと考えられ、この結果、フッ素以外の共存イオン由来のイオン強度と導電率とが相関をもつと考えられる。   This is probably because hydrofluoric acid is a weak acid, so that only part of it dissociates in the state of acidic fluorine-containing water, and the contribution to conductivity is low. It is thought that the ionic strength derived from the origin has a correlation with the conductivity.

<イオン強度とフッ素とカルシウムイオンとの反応速度との関係>
前述の如く、本発明は、イオン強度の高い排水では、イオン強度の低い排水に比べて、フッ素とカルシウムイオンとの反応が遅くなるという知見に基いて達成されたが、この排水中のイオン強度とフッ素の反応速度との関係を図3に示す。
<Relationship between ionic strength and reaction rate of fluorine and calcium ions>
As described above, the present invention has been achieved on the basis of the knowledge that the reaction between fluorine and calcium ions is slower in wastewater with high ionic strength than in wastewater with low ionic strength. FIG. 3 shows the relationship between the reaction rate of fluorine and fluorine.

図3は、フッ素濃度は100mg/Lで同等であるが、共存イオン濃度が種々異なり、イオン強度が異なる種々のフッ素含有水について、添加するカルシウムイオンが305mg/Lとなるよう消石灰を添加してpH7.0で反応させたときの、フッ素とカルシウム化合物との反応時間(フッ素がカルシウムイオンと反応して濃度が低減するに要する時間)を示す図であり、この図3より、イオン強度が高い排水ほどフッ素とカルシウムイオンとの反応に時間を要し、反応速度が遅いことが分かる。   FIG. 3 shows that the fluorine concentration is equal to 100 mg / L, but slaked lime is added so that the calcium ions to be added are 305 mg / L for various fluorine-containing waters having different coexisting ion concentrations and different ionic strengths. It is a figure which shows the reaction time (Time required for a fluorine to react with a calcium ion and a density | concentration reduction) when it is made to react by pH 7.0, This ionic strength is higher than this FIG. It can be seen that the wastewater requires more time for the reaction between fluorine and calcium ions and the reaction rate is slower.

この結果は、例えば硫酸イオン濃度500mg/Lの排水と、硫酸イオン濃度200mg/Lで硝酸イオン濃度が1000mg/Lの排水とでは、従来の多価アニオンの共存濃度のみを考慮する方法では、硫酸イオン濃度500mg/Lの排水の方が反応が進行し難いという結果になるのに対して、本発明のイオン強度に基く制御であれば、硫酸イオン濃度が200mg/Lであっても硝酸イオン濃度が1000mg/Lで全体のイオン強度が高い排水の方が反応が進行し難いことを検知して、それに応じてカルシウム化合物添加量を増量することで反応性を高めることができることを裏付けるものである。   As a result, for example, in a wastewater having a sulfate ion concentration of 500 mg / L and a wastewater having a sulfate ion concentration of 200 mg / L and a nitrate ion concentration of 1000 mg / L, a conventional method in which only the coexisting concentration of polyvalent anions is considered The drainage with an ion concentration of 500 mg / L results in less reaction, whereas the control based on the ionic strength of the present invention allows the nitrate ion concentration even when the sulfate ion concentration is 200 mg / L. It is confirmed that the reaction can be enhanced by detecting that the reaction of the wastewater having a higher overall ionic strength at 1000 mg / L is less likely to proceed and increasing the amount of calcium compound added accordingly. .

<添加薬剤とイオン強度との関係>
前述の如く、イオン強度が高いとフッ素とカルシウムイオンとの反応速度が遅くなるため、本発明において、排水に添加する薬剤は、イオン強度の増加を抑制できるものがより好適である。
<Relationship between additive and ionic strength>
As described above, when the ionic strength is high, the reaction rate between fluorine and calcium ions becomes slow. Therefore, in the present invention, it is more preferable that the chemical added to the waste water can suppress the increase in ionic strength.

例えば、排水がHFやHSO、HNOを含む酸性排水の場合、下記(i)、(ii)式に示すように、カルシウム化合物としては、中性の塩化カルシウムを用いてpH調整のためにアルカリを添加するよりもアルカリ性の消石灰を用いる方がイオン強度の増加を抑制できるため、より好適である。
2HF+CaCl+2NaOH→CaF+NaCl+2HO …(i)
2HF+Ca(OH)→CaF+2HO …(ii)
For example, when the wastewater is acidic wastewater containing HF, H 2 SO 4 , or HNO 3 , as shown in the following formulas (i) and (ii), as the calcium compound, neutral calcium chloride is used to adjust the pH. Therefore, it is more preferable to use alkaline slaked lime than to add alkali, because an increase in ionic strength can be suppressed.
2HF + CaCl 2 + 2NaOH → CaF 2 + NaCl + 2H 2 O (i)
2HF + Ca (OH) 2 → CaF 2 + 2H 2 O (ii)

同様に、下記(iii)式に示すように、余剰カルシウムとして添加した消石灰を中和する場合、1molの消石灰の中和により硫酸イオン1molつまりイオン強度4mol増加する。一方、下記(iv)式に示すように、1molの消石灰の中和により塩化物イオン2molつまりイオン強度2mol増加する。従って、消石灰を中和するための酸としては、塩酸、硝酸のような1価の酸を用いる方がイオン強度の増加を抑制できるため、より好適である。また、余剰分のカルシウムとしては塩化カルシウムを用いても良い。   Similarly, as shown in the following formula (iii), when neutralizing slaked lime added as surplus calcium, neutralization of 1 mol of slaked lime increases 1 mol of sulfate ions, that is, an ionic strength of 4 mol. On the other hand, as shown in the following formula (iv), neutralization of 1 mol of slaked lime increases 2 mol of chloride ions, that is, an ionic strength of 2 mol. Therefore, as the acid for neutralizing slaked lime, it is more preferable to use a monovalent acid such as hydrochloric acid or nitric acid because an increase in ionic strength can be suppressed. Further, calcium chloride may be used as the excess calcium.

Ca(OH)+HSO→CaSO+2HO …(iii)
Ca(OH)+2HCl→CaCl+2HO …(iv)
Ca (OH) 2 + H 2 SO 4 → CaSO 4 + 2H 2 O (iii)
Ca (OH) 2 + 2HCl → CaCl 2 + 2H 2 O (iv)

<イオン強度に基くカルシウム化合物添加量の制御>
本発明では、
(1)イオン強度の高いフッ素含有水の方がイオン強度の低いフッ素含有水よりも、フッ素とカルシウムイオンとの反応速度が遅い
(2)イオン強度が高いと、フッ化カルシウムの溶解度が高くなる
との知見に基き、フッ素含有水のイオン強度が高い場合には、フッ化カルシウムの溶解度が高められた分を補うために、また、反応速度が遅くなった分を補うために、イオン強度が低いフッ素含有水を処理する場合よりも残留カルシウムイオン濃度が高くなるように、カルシウム化合物添加量を増加させる。
<Control of addition amount of calcium compound based on ionic strength>
In the present invention,
(1) Fluorine-containing water with high ionic strength has a slower reaction rate between fluorine and calcium ions than fluorine-containing water with low ionic strength. (2) When the ionic strength is high, the solubility of calcium fluoride increases. If the ionic strength of the fluorine-containing water is high based on the above findings, the ionic strength is low to compensate for the increased solubility of calcium fluoride and to compensate for the slow reaction rate. The amount of calcium compound added is increased so that the residual calcium ion concentration is higher than when treating the fluorine-containing water.

このようにフッ素含有水のイオン強度に基いてカルシウム化合物の添加量を制御する方法としては特に制限はないが、例えば、次のI,II,IIIのような方法が挙げられる。これらの方法は適宜組み合わせて行うことができる。   The method for controlling the addition amount of the calcium compound based on the ionic strength of the fluorine-containing water is not particularly limited, and examples thereof include the following methods I, II, and III. These methods can be combined appropriately.

方法I:種々のイオン強度に調整した模擬排水について、排水のイオン強度及びフッ素濃度とカルシウム化合物添加量と処理水のフッ素濃度とから、排水のイオン強度及びフッ素濃度と、この排水を処理して所望のフッ素濃度の処理水を得るために必要なカルシウム化合物添加量との関係を調べ、予め排水のイオン強度及びフッ素濃度に対するカルシウム化合物添加量の設定値を定めておき、実際のフッ素含有水の処理において、フッ素含有水のイオン強度とフッ素濃度を測定し、予め定められた設定値となるように、或いは、この設定値に所定の定数を積算した値となるようにカルシウム化合物の添加量を制御する。   Method I: For simulated wastewater adjusted to various ionic strengths, the ionic strength and fluorine concentration of the wastewater, and the wastewater ionic strength and fluorine concentration and the concentration of calcium compound added and the fluorine concentration of the treated water are treated. Investigate the relationship with the amount of calcium compound addition necessary to obtain treated water with the desired fluorine concentration, determine the set value of the calcium compound addition amount with respect to the ionic strength and fluorine concentration of the wastewater in advance, and the actual fluorine-containing water In the treatment, the ionic strength and fluorine concentration of the fluorine-containing water are measured, and the amount of calcium compound added is adjusted so that it becomes a preset value or a value obtained by adding a predetermined constant to this preset value. Control.

方法II:種々のイオン強度に調整した模擬排水について、排水のイオン強度及びフッ素濃度と処理水のフッ素濃度と残留カルシウムイオン濃度とから、排水のイオン強度及びフッ素濃度と、この排水を処理して所望のフッ素濃度の処理水を得るために必要な処理水の残留カルシウムイオン濃度との関係を調べ、予め排水のイオン強度及びフッ素濃度に対する処理水残留カルシウムイオン濃度の設定値を定めておき、実際のフッ素含有水の処理において、フッ素含有水のイオン強度とフッ素濃度と処理水の残留カルシウムイオン濃度を測定し、予め定められた設定値となるように、或いは、この設定値に所定の定数を積算した値となるようにカルシウム化合物の添加量を制御する。   Method II: For simulated wastewater adjusted to various ionic strengths, the ionic strength and fluorine concentration of the wastewater and the wastewater ionic strength and fluorine concentration, and the residual calcium ion concentration are treated from the ionic strength and fluorine concentration of the wastewater. Investigate the relationship with the residual calcium ion concentration of treated water necessary to obtain treated water with the desired fluorine concentration, and determine the set value of the treated water residual calcium ion concentration with respect to the ionic strength and fluorine concentration of the wastewater in advance. In the treatment of fluorine-containing water, the ionic strength and fluorine concentration of fluorine-containing water and the residual calcium ion concentration of the treated water are measured and set to a predetermined set value, or a predetermined constant is set to this set value. The amount of calcium compound added is controlled so that the integrated value is obtained.

方法III:実際のフッ素含有水の処理系統において、フッ素含有水のイオン強度及びフッ素濃度と処理水の残留カルシウムイオン濃度を測定し、あるフッ素濃度の排水の処理に対して必要なカルシウム化合物添加量と予めジャーテストで決定した処理水の残留カルシウムイオン濃度を設定し、排水のイオン強度の上昇が検出された場合には処理水残留カルシウムイオン濃度が高くなるように、また、排水のイオン強度の低下が検出された場合には処理水残留カルシウムイオン濃度が低くなるように、処理水の残留カルシウムイオン濃度から、カルシウム化合物添加量をフィードバック制御する。   Method III: Measure the ionic strength and fluorine concentration of fluorine-containing water and the residual calcium ion concentration of the treated water in the actual treatment system of fluorine-containing water, and the amount of calcium compound addition required for the treatment of wastewater with a certain fluorine concentration Set the residual calcium ion concentration of the treated water determined in advance in the jar test, so that if an increase in the ionic strength of the wastewater is detected, the residual calcium ion concentration of the treated water will increase, and the ionic strength of the wastewater When a decrease is detected, the amount of calcium compound added is feedback controlled from the residual calcium ion concentration of the treated water so that the residual calcium ion concentration of the treated water becomes low.

なお、フッ素含有水のフッ素濃度はイオン電極法やイオンクロマトグラフ法、ランタン−アリザリンコンプレキソン吸光光度法により測定することができるが、迅速な測定を行って即時的にカルシウム化合物の添加量制御に反映させるためには、イオン電極法が好適である。   The fluorine concentration of fluorine-containing water can be measured by ion electrode method, ion chromatograph method, or lanthanum-alizarin complexone spectrophotometry method. In order to reflect, the ion electrode method is suitable.

また、処理水の残留カルシウムイオン濃度はイオン電極法やキレート滴定法、フレーム原子吸光法、イオンクロマトグラフ法などにより測定することができる。これらのうち、迅速な測定が可能であることからイオン電極法が好適である。   The residual calcium ion concentration of the treated water can be measured by an ion electrode method, chelate titration method, flame atomic absorption method, ion chromatography method or the like. Of these, the ion electrode method is preferable because rapid measurement is possible.

<フッ素含有水の処理>
以下に図面を参照して本発明によるフッ素含有水の処理の具体的な処理手順について説明する。
<Treatment of fluorine-containing water>
A specific processing procedure for processing fluorine-containing water according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

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は汚泥調整槽を示す。   FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the apparatus for treating fluorine-containing water of the present invention. In FIG. 1, 1 is a first reaction tank, 2 is a second reaction tank, 3 is a coagulation tank, and 4 is a precipitation tank. Reference numeral 5 denotes a sludge adjusting tank.

図1の方法は、沈殿槽4で固液分離された汚泥の一部を返送汚泥として原水に添加する汚泥返送法を採用するものであり、また、この汚泥返送に際して、返送汚泥を汚泥調整槽5において、アルカリ(図1では消石灰(Ca(OH))と反応させて原水に添加する。
この理由は次の通りである。
The method of FIG. 1 employs a sludge return method in which a part of sludge separated into solid and liquid in the sedimentation tank 4 is added to raw water as return sludge. In this sludge return, the return sludge is returned to the sludge adjustment tank. 5, it reacts with an alkali (in FIG. 1, slaked lime (Ca (OH) 2 )) and is added to raw water.
The reason is as follows.

原水や系内に添加するカルシウム化合物中には不純物としてアルミニウムなどの多価金属が含有されている。この多価金属はフッ化カルシウム表面に付着し、第1反応槽1などでのフッ化カルシウム結晶の成長を阻害する原因となる。図1では、返送汚泥を汚泥調整槽5でアルカリと混合し、フッ化カルシウム汚泥表面の水酸化アルミニウム等を溶解することで、第1反応槽1などでのフッ化カルシウム結晶の成長阻害を抑制する。このために、汚泥調整槽5では、水酸化アルミニウムを溶解するために、処理汚泥(アルカリ汚泥)のpHが7以上、より好ましくは9以上となるようにアルカリを添加する。汚泥調整槽5のpHの上限は特に制限されるものではないが通常13程度であれば十分である。pH調整のためのアルカリ剤は、原水に添加するカルシウム化合物としても併用でき経済的であることから、消石灰を用いることが好ましい。   The raw water or the calcium compound added to the system contains a polyvalent metal such as aluminum as an impurity. This polyvalent metal adheres to the surface of calcium fluoride and causes the growth of calcium fluoride crystals in the first reaction tank 1 and the like. In FIG. 1, the return sludge is mixed with alkali in the sludge adjusting tank 5 to dissolve the aluminum hydroxide on the surface of the calcium fluoride sludge, thereby suppressing the growth inhibition of calcium fluoride crystals in the first reaction tank 1 and the like. To do. For this reason, in the sludge adjusting tank 5, in order to dissolve aluminum hydroxide, alkali is added so that the pH of the treated sludge (alkali sludge) is 7 or more, more preferably 9 or more. The upper limit of the pH of the sludge adjusting tank 5 is not particularly limited, but usually about 13 is sufficient. Since the alkaline agent for pH adjustment can be used together as a calcium compound added to raw water and is economical, it is preferable to use slaked lime.

また、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とで行い、第1反応槽1において、汚泥調整槽5からのアルカリ汚泥と必要に応じてカルシウム化合物及びpH調整剤を添加して原水中のフッ素の殆どを不溶化させた後、第2反応槽2において、必要に応じてpH調整剤とを添加して残留するフッ素を不溶化させる。   Moreover, in FIG. 1, reaction with raw | natural water and a calcium compound is performed with the 1st reaction tank 1 and the 2nd reaction tank 2 which were arrange | positioned in series in two steps, and in the 1st reaction tank 1, the alkali from the sludge adjustment tank 5 is carried out. After adding sludge and a calcium compound and a pH adjuster as necessary to insolubilize most of the fluorine in the raw water, the residual fluorine in the second reaction tank 2 by adding a pH adjuster as necessary Insolubilize.

第1反応槽1の槽内液pHは3〜11、特に3〜6に調整することが好ましい。第1反応槽1の槽内液pHが3未満では、フッ化カルシウムの溶解度が大きく、フッ素イオン濃度を低減できず、またpHが11より大きいと炭酸カルシウムの析出が著しくなり、スケールの問題が生じる。pH3〜6の場合は、フッ素イオンを少ないカルシウム化合物添加量でフッ化カルシウムとして析出させることができ、その際、上述のアルカリ汚泥が核となり、その表面にフッ化カルシウムが析出するので、微細なフッ化カルシウムの生成が抑制されると同時にフッ化カルシウム粒子が大きく成長する。   It is preferable to adjust the solution pH in the first reaction tank 1 to 3 to 11, particularly 3 to 6. When the pH of the liquid in the first reaction tank 1 is less than 3, the solubility of calcium fluoride is large and the fluoride ion concentration cannot be reduced. When the pH is higher than 11, precipitation of calcium carbonate becomes remarkable, which causes a problem of scale. Arise. In the case of pH 3-6, fluorine ions can be precipitated as calcium fluoride with a small amount of calcium compound added. At that time, the above-mentioned alkaline sludge serves as a nucleus, and calcium fluoride precipitates on the surface. At the same time as the generation of calcium fluoride is suppressed, the calcium fluoride particles grow greatly.

また、第2反応槽2の槽内液pHは、処理水の放流を考慮して5.8〜8.6に調整することが好ましい。   Moreover, it is preferable to adjust the solution pH in the second reaction tank 2 to 5.8 to 8.6 in consideration of the release of treated water.

ただし、第1反応槽1及び第2反応槽2の最適pHは処理目的によっても異なり、水酸化アルミニウムの阻害を防止し、より低い含水率の汚泥を得ることを目的とする場合には最適なpHは7〜10程度であり、汚泥の凝集性を高め、より高い処理水質を得ることを目的とする場合には最適なpHは4〜6.5程度である。   However, the optimum pH of the first reaction tank 1 and the second reaction tank 2 varies depending on the purpose of treatment, and is optimum when the purpose is to prevent the inhibition of aluminum hydroxide and to obtain sludge having a lower water content. The pH is about 7 to 10, and the optimum pH is about 4 to 6.5 for the purpose of enhancing the cohesiveness of sludge and obtaining a higher treated water quality.

本発明においては、原水のイオン強度を測定し、この結果に基いて、消石灰添加量を設定し、汚泥調整槽5において返送汚泥に添加されてアルカリ汚泥として原水に添加される消石灰量と、第1反応槽1で添加される消石灰量の合計が、この設定された消石灰添加量となるように、消石灰添加量を制御する。   In the present invention, the ionic strength of raw water is measured, and based on this result, the amount of slaked lime added is set, and the amount of slaked lime added to the raw water as alkaline sludge is added to the returned sludge in the sludge adjusting tank 5; The amount of slaked lime added is controlled so that the total amount of slaked lime added in one reaction tank 1 becomes the set amount of slaked lime added.

図1では、第1反応槽1に導入される原水の導電率とフッ素イオン濃度とを導電率計10及びフッ素計11により測定する。この原水は第1反応槽1に導入され、汚泥調整槽5からのアルカリ汚泥と、上述の好適pH、好適カルシウム濃度となるように必要に応じてpH調整剤と消石灰が添加され、フッ素がフッ化カルシウムとして不溶化される。   In FIG. 1, the conductivity and fluorine ion concentration of raw water introduced into the first reaction tank 1 are measured by a conductivity meter 10 and a fluorine meter 11. This raw water is introduced into the first reaction tank 1, and the alkaline sludge from the sludge adjusting tank 5, and the pH adjusting agent and slaked lime are added as necessary so that the above-mentioned preferable pH and preferable calcium concentration are obtained, and fluorine is fluorinated. Insolubilized as calcium fluoride.

第1反応槽1の流出液は、次いで第2反応槽2に導入されて上述の好適pHとなるように、必要に応じてpH調整剤が添加される。   A pH adjuster is added as necessary so that the effluent of the first reaction tank 1 is then introduced into the second reaction tank 2 and has the above-mentioned preferred pH.

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。   The effluent from the second reaction tank 2 is introduced into the agglomeration tank 3 and a polymer flocculant is added for agglomeration.

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、ポリアクリル酸系のアニオン性高分子凝集剤を好適に用いることができ、その添加量は通常0.1〜10mg/L程度である。   The polymer flocculant is not particularly limited as long as it is used for the flocculation treatment of suspended wastewater, but a polyacrylic acid-based anionic polymer flocculant can be suitably used. The addition amount is usually about 0.1 to 10 mg / L.

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調整槽5に送給され、残部は余剰汚泥として系外へ排水される。   The agglomerated water in the agglomeration tank 3 is then introduced into the sedimentation tank 4 for solid-liquid separation, and the separated water is discharged out of the system as treated water. A part of the separated sludge is returned to the sludge adjustment tank 5 as return sludge. The remainder is drained out of the system as excess sludge.

この汚泥返送量は、過度に多いと処理効率が低下し、過度に少ないと汚泥を返送することによる上記効果を十分に得ることができないため、原水流量の0.01〜10倍程度で、通常0.05〜0.5倍、原水のフッ素濃度が高い場合は、希釈を兼ねて0.1〜10倍とするのが好ましい。   When the amount of sludge returned is excessively large, the processing efficiency is lowered. When the amount is too small, the above-mentioned effect due to returning the sludge cannot be obtained sufficiently. When the fluorine concentration of the raw water is 0.05 to 0.5 times, it is preferably 0.1 to 10 times for dilution.

なお、図1は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、本発明は汚泥返送を行う方法に何ら限定されず、また、第2反応槽にも消石灰を添加するようにしても良く、反応槽を1段とするものでも良い。また、凝集槽を省略したものであっても良い。更に、固液分離手段としては沈殿槽の他、膜分離装置や膜浸漬槽等を用いても良い。また、カルシウム化合物としても消石灰以外のカルシウム化合物を用いても良い。   In addition, FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the method of returning sludge, and slaked lime may be added to the second reaction tank. The reaction tank may be one stage. Moreover, what abbreviate | omitted the coagulation tank may be used. Further, as a solid-liquid separation means, a membrane separation apparatus, a membrane immersion tank, or the like may be used in addition to a precipitation tank. Moreover, you may use calcium compounds other than slaked lime as a calcium compound.

以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.

なお、以下の実施例及び比較例においては、いずれも、図1に示す装置により、フッ素濃度が100mg/Lで、共存イオンの濃度変動により、導電率が20〜1500mS/mの範囲で変動する下記水質の電子産業排水を原水として処理を行った。   In all of the following examples and comparative examples, the fluorine concentration is 100 mg / L and the conductivity varies in the range of 20 to 1500 mS / m due to the concentration fluctuation of the coexisting ions by the apparatus shown in FIG. The following water quality electronic industrial wastewater was used as raw water.

<原水水質>
フッ素イオン濃度:100mg/L
硝酸イオン濃度 :10〜1000mg/L
硫酸イオン濃度 :30〜1500mg/L
塩化物イオン濃度:1〜100mg/L
マグネシウムイオン濃度:100mg/L以下
導電率:20〜1500mS/m
<Raw water quality>
Fluorine ion concentration: 100mg / L
Nitrate ion concentration: 10 to 1000 mg / L
Sulfate ion concentration: 30-1500 mg / L
Chloride ion concentration: 1-100 mg / L
Magnesium ion concentration: 100 mg / L or less Conductivity: 20-1500 mS / m

各槽の容量は以下の通りであり、原水の通水流量は60L/hr、返送汚泥量は12L/hrとした。   The capacity of each tank was as follows, the flow rate of raw water was 60 L / hr, and the amount of returned sludge was 12 L / hr.

第1反応槽1:20L
第2反応層2:20L
凝集槽3 :5L
沈殿槽4 :40L
汚泥調整槽5:5L
First reaction tank 1: 20L
Second reaction layer 2: 20 L
Coagulation tank 3: 5L
Sedimentation tank 4: 40L
Sludge adjustment tank 5: 5L

カルシウム化合物としては、消石灰を用い、汚泥調整槽5のpHが11.5〜12.5となるように、第1反応槽1のフッ素イオン濃度が30〜50mg/Lとなるようにそれぞれ添加した。また、第2反応槽2には、汚泥調整槽5への消石灰添加量と第1反応槽1への消石灰添加量と第2反応槽2への消石灰添加量の合計量が、設定した消石灰添加量となるように、その残部を添加した。また、pH調整剤としては20重量%塩酸又は5重量%水酸化ナトリウム水溶液を用い、第1反応槽1のpHが5±0.5で、第2反応槽2のpHが7±0.5となるように必要量を添加した。   As a calcium compound, using slaked lime, it added so that the fluorine ion concentration of the 1st reaction tank 1 might be set to 30-50 mg / L so that pH of the sludge adjustment tank 5 might be set to 11.5-12.5. . Moreover, the total amount of the slaked lime addition amount to the sludge adjustment tank 5, the slaked lime addition amount to the 1st reaction tank 1, and the slaked lime addition amount to the 2nd reaction tank 2 set to the 2nd reaction tank 2 is set. The remainder was added to make up the volume. As the pH adjuster, 20 wt% hydrochloric acid or 5 wt% sodium hydroxide aqueous solution was used, the pH of the first reaction tank 1 was 5 ± 0.5, and the pH of the second reaction tank 2 was 7 ± 0.5. The required amount was added so that

凝集槽3には、アニオン系高分子凝集剤(栗田工業(株)製「クリフロックPA331」ポリアクリルアミドの部分加水分解物)を3mg/L添加した。   To the aggregating tank 3, 3 mg / L of an anionic polymer aggregating agent (partial hydrolyzate of “Cliff Rock PA331” polyacrylamide manufactured by Kurita Kogyo Co., Ltd.) was added.

原水はまず第1反応槽1に導入し、汚泥調整槽5からのアルカリ汚泥を添加すると共に、必要に応じて消石灰とpH調整剤を添加して混合し(滞留時間15分)、第1反応槽1の流出液に、第2反応槽2においてpH調整剤と必要に応じて消石灰を添加混合し(滞留時間15分)、第2反応槽2の流出液に凝集槽3にて凝集剤を添加して凝集処理し、凝集槽3の凝集処理液を沈殿槽4で固液分離して処理水を得、この処理水について、イオンクロマトグラフィーでフッ素濃度を測定し、その結果を表2に示した。   The raw water is first introduced into the first reaction tank 1 and the alkaline sludge from the sludge adjustment tank 5 is added, and slaked lime and a pH adjuster are added and mixed as necessary (residence time 15 minutes), and the first reaction is performed. To the effluent of tank 1, a pH adjuster and, if necessary, slaked lime are added and mixed in the second reaction tank 2 (retention time 15 minutes), and the flocculating agent is added to the effluent of the second reaction tank 2 in the flocculation tank 3. Addition and flocculation treatment, the flocculation treatment liquid in the flocculation tank 3 is solid-liquid separated in the precipitation tank 4 to obtain treated water, and the fluorine concentration of this treated water is measured by ion chromatography. Indicated.

[実施例1]
原水の導電率を測定し、その測定値に基いて、予め、フッ化水素酸、硫酸及び硝酸などにより調製した模擬水を用いたジャーテストの結果から求めた演算式により、消石灰添加量を算出し、この結果に基いて、消石灰添加量を制御した。
[Example 1]
Measure the conductivity of raw water, and based on the measured value, calculate the amount of slaked lime added by the arithmetic formula obtained from the result of jar test using simulated water prepared in advance with hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, etc. And based on this result, the amount of slaked lime added was controlled.

[比較例1]
処理水の残留カルシウムイオン濃度が約200mg/Lで一定となるように、消石灰を、原水に対して305mg−Ca/Lの定量添加とした。
[Comparative Example 1]
Slaked lime was used as a quantitative addition of 305 mg-Ca / L to the raw water so that the residual calcium ion concentration of the treated water was constant at about 200 mg / L.

[比較例2]
処理水の残留カルシウムイオン濃度が約1000mg/Lで一定となるように、消石灰を原水に対して1105mg−Ca/Lの定量添加とした。
[Comparative Example 2]
Slaked lime was added in a fixed amount of 1105 mg-Ca / L to the raw water so that the residual calcium ion concentration of the treated water was constant at about 1000 mg / L.

Figure 0004905397
Figure 0004905397

表2より次のことが明らかである。
処理水の残留カルシウムイオン濃度が約200mg/Lで一定となるように、消石灰添加量を305mg−Ca/Lで一定とした比較例1では、原水のイオン強度が高い期間において、処理水フッ素濃度が高くなり、排水基準フッ素濃度8mg/L以下を満たしていない。
残留カルシウムイオン濃度が約1000mg/Lで一定となるように、消石灰添加量を1105mg−Ca/Lで一定とした比較例2では、原水のイオン強度が高い期間においても、排水基準フッ素濃度8mg/L以下を満たすが、消石灰添加量が膨大となり、処理コストが高くつく。
From Table 2, the following is clear.
In Comparative Example 1 in which the amount of slaked lime added is constant at 305 mg-Ca / L so that the residual calcium ion concentration of the treated water is constant at about 200 mg / L, the fluorine concentration of the treated water during the period when the ionic strength of the raw water is high The wastewater standard fluorine concentration does not satisfy 8 mg / L or less.
In Comparative Example 2 in which the amount of slaked lime added was constant at 1105 mg-Ca / L so that the residual calcium ion concentration was constant at about 1000 mg / L, the effluent reference fluorine concentration was 8 mg / liter even during the period when the ionic strength of the raw water was high. Although L or less is satisfied, the amount of slaked lime added is enormous and the processing cost is high.

これに対して、原水のイオン強度に基いて消石灰添加量を制御した実施例1では、消石灰添加量の増加を抑えた上で、排水基準フッ素濃度8mg/L以下の処理水を安定に得ることができる。   In contrast, in Example 1 in which the amount of slaked lime added was controlled based on the ionic strength of the raw water, it was possible to stably obtain treated water having a drainage standard fluorine concentration of 8 mg / L or less while suppressing an increase in the amount of slaked lime added. Can do.

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る。It is a systematic diagram which shows embodiment of the processing apparatus of the fluorine-containing water of this invention. (a)図はイオン強度と導電率との関係を示すグラフであり、(b)図はフッ素濃度と導電率との関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between ionic strength and electrical conductivity, and (b) is a graph showing the relationship between fluorine concentration and electrical conductivity. イオン強度と反応速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ionic strength and reaction rate.

1 第1反応槽
2 第2反応槽
3 凝集槽
4 沈殿槽
5 汚泥調整槽
10 導電率計
11 フッ素計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st reaction tank 2 2nd reaction tank 3 Coagulation tank 4 Precipitation tank 5 Sludge adjustment tank 10 Conductivity meter 11 Fluorine meter

Claims (6)

フッ素含有水にカルシウム化合物を添加してフッ素をフッ化カルシウムとして固液分離する方法であって、該フッ素含有水のイオン強度を測定し、その測定値に基づいて、前記フッ素含有水のイオン強度の測定値が大きい程、処理水の残留カルシウムイオン濃度が高くなるように、該フッ素含有水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。 A method of solid-liquid separation of fluorine as calcium fluoride by adding a calcium compound to fluorine-containing water, measuring the ionic strength of the fluorine-containing water , and based on the measured value, the ionic strength of the fluorine-containing water The method for treating fluorine-containing water is characterized in that the amount of calcium compound added to the fluorine-containing water is controlled so that the residual calcium ion concentration in the treated water increases as the measured value increases . 請求項1において、前記フッ素含有水のイオン強度を導電率計により測定することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。 Oite to claim 1, the processing method of the fluorine-containing water and measuring the conductivity meter ionic strength of the fluorine-containing water. 請求項1又は2において、前記フッ素含有水が硝酸イオンと硫酸イオンと塩化物イオンとを含み、マグネシウムイオン含有量が2000mg/L未満であることを特徴とするフッ素含有水の処理方法。 3. The method for treating fluorine-containing water according to claim 1, wherein the fluorine-containing water contains nitrate ions, sulfate ions, and chloride ions, and the magnesium ion content is less than 2000 mg / L. フッ素含有水にカルシウム化合物を添加するカルシウム化合物添加手段と、フッ素含有水中のフッ素とカルシウム化合物との反応で析出したフッ化カルシウムを固液分離する手段とを有するフッ素含有水の処理装置において、
該フッ素含有水のイオン強度を測定するイオン強度測定手段と、
該イオン強度測定手段の測定値に基いて、前記イオン強度測定手段の測定値が大きい程、処理水の残留カルシウムイオン濃度が高くなるように、前記カルシウム化合物添加手段のカルシウム化合物添加量を制御する制御手段と
を設けたことを特徴とするフッ素含有水の処理装置。
In a fluorine-containing water treatment apparatus comprising calcium compound addition means for adding a calcium compound to fluorine-containing water, and means for solid-liquid separation of calcium fluoride precipitated by the reaction of fluorine and calcium compound in fluorine-containing water.
Ionic strength measuring means for measuring the ionic strength of the fluorine-containing water;
Based on the measured value of the ionic strength measuring means, the calcium compound addition amount of the calcium compound adding means is controlled so that the larger the measured value of the ionic strength measuring means, the higher the residual calcium ion concentration of the treated water becomes. An apparatus for treating fluorine-containing water, comprising a control means.
請求項において、前記イオン強度測定手段が導電率計であることを特徴とするフッ素含有水の処理装置。 5. The apparatus for treating fluorine-containing water according to claim 4 , wherein the ionic strength measuring means is a conductivity meter. 請求項4又は5において、前記フッ素含有水が硝酸イオンと硫酸イオンと塩化物イオンとを含み、マグネシウムイオン含有量が2000mg/L未満であることを特徴とするフッ素含有水の処理装置。 6. The treatment apparatus for fluorine-containing water according to claim 4 , wherein the fluorine-containing water contains nitrate ions, sulfate ions, and chloride ions, and the magnesium ion content is less than 2000 mg / L.
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