JP5492243B2 - Water treatment method and water treatment apparatus - Google Patents
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Description
ここに記載する実施の形態は、水中に存在する無機物粒子を分離するための水処理方法及び水処理装置に関する。 Embodiment described here is related with the water treatment method and water treatment apparatus for isolate | separating the inorganic particle which exists in water.
近時、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業排水などの排水の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには水の浄化、すなわち水中から他の物質を分離することが必要である。液体からほかの物質を分離する方法としては、各種の方法が知られており、たとえば膜分離法、遠心分離法、活性炭吸着法、オゾン処理法、凝集による浮遊物質の除去方法などが挙げられる。これらの方法によって水中に含まれるフッ素、塩素、リン、窒素などの環境に影響の大きい化学物質を除去したり、水中に分散した油類やクレイなどを除去したりすることができる。これらのうち、膜分離法は水中の不溶物質を除去するのに最も一般的に利用されている方法の1つである。 Recently, effective use of water resources is required due to industrial development and population growth. For that purpose, the reuse of wastewater such as industrial wastewater is very important. In order to achieve these, it is necessary to purify the water, ie to separate other substances from the water. Various methods are known as a method for separating other substances from a liquid, and examples thereof include a membrane separation method, a centrifugal separation method, an activated carbon adsorption method, an ozone treatment method, and a method for removing suspended substances by aggregation. By these methods, chemical substances having a great influence on the environment such as fluorine, chlorine, phosphorus and nitrogen contained in water can be removed, and oils and clays dispersed in water can be removed. Among these, the membrane separation method is one of the most commonly used methods for removing insoluble substances in water.
半導体製造工場、LCD製造工場、水晶加工工場などの工場では、工場排水としてHFやH2SiF6等の水溶性のフッ素化合物を含む廃水が多量に発生するため、これを無害化処理する必要がある。フッ素含有廃水からフッ素成分を除去する方法として、消石灰や炭酸カルシウムなどのカルシウム剤と反応させてフッ素化合物として分離する方法が知られている。例えば特許文献1には、水中のフッ素イオンをフッ化カルシウムとして水中で析出させ、これにポリ塩化アルミニウム(PAC)などの高分子凝集剤を添加してフッ化カルシウムを凝集させ、フロックの形態に大きく成長させて分離・回収する方法が記載されている。
In factories such as semiconductor manufacturing factories, LCD manufacturing factories, and crystal processing factories, a large amount of wastewater containing water-soluble fluorine compounds such as HF and H 2 SiF 6 is generated as factory wastewater. is there. As a method for removing the fluorine component from the fluorine-containing wastewater, a method of reacting with a calcium agent such as slaked lime or calcium carbonate to separate it as a fluorine compound is known. For example, in
しかしながら、従来の方法では、分離・回収するフッ化カルシウムの純度が落ちて有価物として回収することが難しい。また、従来の方法では、添加された高分子凝集剤の分量だけ発生する汚泥の量が増加するため、その処分コストが増大化するという問題がある。また、このようなフッ化カルシウムを含有する排水は細かいフッ化カルシウムが含まれることが多く、ろ過などを用いた固液分離装置を用いて除去することは非常に困難である。 However, in the conventional method, the purity of calcium fluoride to be separated / recovered falls and it is difficult to recover it as a valuable resource. Moreover, in the conventional method, since the amount of sludge generated by the amount of the added polymer flocculant increases, there is a problem that the disposal cost increases. In addition, such wastewater containing calcium fluoride often contains fine calcium fluoride and is very difficult to remove using a solid-liquid separator using filtration or the like.
ここに記載する実施の形態は上記課題を解決するためになされたものであり、薬剤を使用することなく排水の水質を向上させることができる水処理方法及び水処理装置を提供することを目的とする。 Embodiment described here was made in order to solve the said subject, and it aims at providing the water treatment method and water treatment apparatus which can improve the quality of waste water without using a chemical | medical agent. To do.
ここに記載する実施の形態に係る水処理方法は、(a)フッ素イオンを含む原水に平均粒子径4〜30μmの炭酸カルシウム粒子を添加し、反応により前記原水に含まれるフッ素イオンをフッ化カルシウム粒子の形態で析出させ、(b)沈降分離法または遠心分離法のいずれかを用いて、炭酸カルシウム粒子群の粒度分布のほうがフッ化カルシウム粒子群の粒度分布よりも大きくなるように、原水中に含まれる無機物粒子を前記炭酸カルシウム粒子群と前記フッ化カルシウム粒子群とに分級し、これにより前記原水が前記炭酸カルシウム粒子群を含む第1の排水と前記フッ化カルシウム粒子群を含む第2の排水との2つに分けられ、(c)前記第1の排水のほうを先行してフィルタを有する固液分離装置へ送り、前記フィルタ上に前記炭酸カルシウム粒子を堆積させ、(d)前記工程(c)の後に、前記第2の排水を固液分離装置へ送り、前記フィルタ上に前記フッ化カルシウム粒子を堆積させ、これにより前記炭酸カルシウム粒子及び前記フッ化カルシウム粒子を有するケーク層を前記フィルタ上に形成し、(e)前記フィルタ上から前記ケーク層を剥離し、該剥離物を前記固液分離装置から排出することを特徴とする。 In the water treatment method according to the embodiment described herein, (a) calcium carbonate particles having an average particle diameter of 4 to 30 μm are added to raw water containing fluorine ions, and fluorine ions contained in the raw water are reacted with calcium fluoride by reaction. (B) using either sedimentation or centrifugation, so that the particle size distribution of the calcium carbonate particles is larger than the particle size distribution of the calcium fluoride particles. The inorganic particles contained in the water are classified into the calcium carbonate particle group and the calcium fluoride particle group , whereby the raw water contains a first drain containing the calcium carbonate particle group and a second containing the calcium fluoride particle group . (C) The first drainage is sent to a solid-liquid separator having a filter in advance, and the carbonated carbonate is placed on the filter. Depositing the calcium particles, after; (d) step (c), the feed second draining to the solid-liquid separation device, depositing the calcium fluoride particles on the filter, thereby and said calcium carbonate particles A cake layer having the calcium fluoride particles is formed on the filter; and (e) the cake layer is peeled from the filter, and the peeled material is discharged from the solid-liquid separator.
以下、上記課題を解決するための種々の実施の形態を説明する。 Hereinafter, various embodiments for solving the above-described problems will be described.
(1)ここに記載する実施の形態の水処理方法は、(a)フッ素イオンを含む原水に平均粒子径4〜30μmの炭酸カルシウム粒子を添加し、反応により前記原水に含まれるフッ素イオンをフッ化カルシウム粒子の形態で析出させ、(b)沈降分離法または遠心分離法のいずれかを用いて、炭酸カルシウム粒子群の粒度分布のほうがフッ化カルシウム粒子群の粒度分布よりも大きくなるように、原水中に含まれる無機物粒子を前記炭酸カルシウム粒子群と前記フッ化カルシウム粒子群とに分級し、これにより前記原水が前記炭酸カルシウム粒子群を含む第1の排水と前記フッ化カルシウム粒子群を含む第2の排水との2つに分けられ、(c)前記第1の排水のほうを先行してフィルタを有する固液分離装置へ送り、前記フィルタ上に前記炭酸カルシウム粒子を堆積させ、(d)前記工程(c)の後に、前記第2の排水を固液分離装置へ送り、前記フィルタ上に前記フッ化カルシウム粒子を堆積させ、これにより前記炭酸カルシウム粒子及び前記フッ化カルシウム粒子を有するケーク層を前記フィルタ上に形成し、(e)前記フィルタ上から前記ケーク層を剥離し、該剥離物を前記固液分離装置から排出することを特徴とする。 (1) The water treatment method of the embodiment described herein is as follows: (a) Calcium carbonate particles having an average particle size of 4 to 30 μm are added to raw water containing fluorine ions, and fluorine ions contained in the raw water are removed by reaction. Precipitated in the form of calcium fluoride particles , and (b) using either sedimentation or centrifugation, the particle size distribution of the calcium carbonate particles is larger than the particle size distribution of the calcium fluoride particles , The inorganic particles contained in the raw water are classified into the calcium carbonate particle group and the calcium fluoride particle group , whereby the raw water contains the first drainage containing the calcium carbonate particle group and the calcium fluoride particle group . (C) the first waste water is sent to a solid-liquid separator having a filter in advance, and the carbonic acid is placed on the filter. Depositing calcium particles, after; (d) step (c), the feed second draining to the solid-liquid separation device, depositing the calcium fluoride particles on the filter, thereby and said calcium carbonate particles A cake layer having the calcium fluoride particles is formed on the filter; and (e) the cake layer is peeled from the filter, and the peeled material is discharged from the solid-liquid separator.
ここに記載する実施の形態では、まず前処理工程としてフッ素イオンを含む原水に添加剤を添加し、フッ素イオンと添加剤の成分とを反応させてフッ素化合物の粒子を析出させる。前処理工程では、添加剤として炭酸カルシウムの微粉末を原水に添加して、原水に含まれるフッ素イオンをフッ化カルシウム粒子の形態で析出させることができる(表1、表2)。析出粒子とすることにより相対的に無機物粒子の比重が高くなり、固液分離装置としての沈降分離槽での重力沈降分離やサイクロンでの遠心分離が容易になる。次いで、水中の無機物粒子を粒子径の大きさによって大まかに2つの粒子群に分級し、粒子径が大きいほうの炭酸カルシウム粒子群を先行して固液分離装置に送り、炭酸カルシウム粒子群をフィルタでろ過する(図3(a)(b))。次いで、粒子径が小さいほうのフッ化カルシウム粒子群を固液分離装置に送り、フッ化カルシウム粒子群をフィルタでろ過する(図3(c)(d))。これにより固液分離装置のフィルタ上に炭酸カルシウム粒子群が堆積し、さらにその上にフッ化カルシウム粒子群が堆積し、二層構造のケーク層が形成される。そして、固液分離装置の側方からケーク層に剥離水を吹き付け、フィルタ上からケーク層を剥離してばらばらの状態に分解し、剥離水とともに無機物粒子(ケーク層の分解物)を固液分離装置から排出する(図3(e))。
ここに記載する実施の形態では、前処理工程としてフッ素イオンを含む原水に炭酸カルシウム粒子を添加して、フッ化カルシウム粒子を析出させる。炭酸カルシウム粒子の平均粒子径は4〜30μmである。これは、生成するフッ化カルシウム粒子の粒子径が概ね0.5〜2μmであるため、水中の固体を分けて積層させるために好ましい粒子径であるからである。
添加された炭酸カルシウムは水に溶解して、下式(1)のように炭酸イオンを生じる。
CaCO 3 → Ca 2+ +CO 3 2- …(1)
生じた炭酸イオンと排水中のフッ素イオンとが反応し、下式(2)に従ってフッ化カルシウムが析出する。ちなみに水中で析出するフッ化カルシウム粒子の平均粒子径は0.5〜2μm程度である。
Ca 2+ +2F - → CaF 2 ↓ …(2)
析出フッ化カルシウム粒子(比重3.18)を含む被処理水を沈降分離槽又はサイクロンに送り、沈降分離槽又はサイクロン内で粒子径が大きい炭酸カルシウム粒子群と粒子径が小さいフッ化カルシウム粒子群とに分級する。
In the embodiment described here, first, as a pretreatment step, an additive is added to raw water containing fluorine ions, and the fluorine ions and the components of the additive are reacted to precipitate fluorine compound particles. In the pretreatment step, a fine powder of calcium carbonate can be added to the raw water as an additive to precipitate the fluorine ions contained in the raw water in the form of calcium fluoride particles (Tables 1 and 2). By using the precipitated particles, the specific gravity of the inorganic particles becomes relatively high, and gravity sedimentation separation in a sedimentation separation tank as a solid-liquid separation device and centrifugal separation in a cyclone are facilitated. Next, the inorganic particles in the water are roughly classified into two particle groups according to the size of the particle diameter, and the calcium carbonate particle group having the larger particle diameter is sent to the solid-liquid separation device in advance, and the calcium carbonate particle group is filtered. (FIGS. 3A and 3B). Next, the calcium fluoride particle group having a smaller particle diameter is sent to the solid-liquid separator, and the calcium fluoride particle group is filtered with a filter (FIGS. 3C and 3D). As a result, the calcium carbonate particles are deposited on the filter of the solid-liquid separator , and the calcium fluoride particles are further deposited thereon to form a two-layer cake layer. Then, release water is sprayed onto the cake layer from the side of the solid-liquid separator, and the cake layer is peeled off from the filter to break up into pieces, and together with the release water, inorganic particles (decomposed product of the cake layer) are separated into solid and liquid The product is discharged from the apparatus (FIG. 3 (e)).
In the embodiment described here, calcium carbonate particles are added to raw water containing fluorine ions as a pretreatment step to precipitate calcium fluoride particles. The average particle diameter of the calcium carbonate particles is 4 to 30 μm. This is because the generated calcium fluoride particles have a particle diameter of approximately 0.5 to 2 μm, and thus are preferable particle diameters for separating and laminating solids in water.
The added calcium carbonate dissolves in water to generate carbonate ions as shown in the following formula (1).
CaCO 3 → Ca 2+ + CO 3 2- (1)
The generated carbonate ions react with the fluorine ions in the waste water, and calcium fluoride is deposited according to the following formula (2). Incidentally, the average particle diameter of calcium fluoride particles precipitated in water is about 0.5 to 2 μm.
Ca 2+ + 2F - → CaF 2 ↓ ... (2)
Water to be treated containing precipitated calcium fluoride particles (specific gravity 3.18) is sent to a sedimentation separation tank or cyclone, and in the sedimentation separation tank or cyclone, a calcium carbonate particle group having a large particle diameter and a calcium fluoride particle group having a small particle diameter are used. Classify .
このように除去対象の無機物粒子を2つのグループに分けて個別に固液分離装置でろ過すると、以下に述べる種々のメリットがある。 Thus, when the inorganic particles to be removed are divided into two groups and individually filtered with a solid-liquid separator, there are various merits described below.
第一に、大きい粒子を先にフィルタ上に積層させることにより、細かい粒子を直接フィルタ上に接触させることを避けることができるため、フィルタの寿命を延ばすことができる(フィルタ寿命延長)。第二に、大きい粒子を先にフィルタ上に積層させるため、大きな目のフィルタを使用することができる。このようなフィルタを使用できることは、圧力損失の低減を意味し、処理水量の向上が見込まれる(処理効率の向上)。第三に、大きい粒子を先にフィルタ上に積層させるため、大きい粒子が積層した粒子間の孔で小さい粒子を捕捉するため、フィルタの径よりもかなり小さい粒子も捕捉できる(除去率の向上)。 First, by laminating large particles on the filter first, it is possible to avoid contacting fine particles directly on the filter, thereby extending the filter life (filter life extension). Second, large eye filters can be used because large particles are first laminated onto the filter. The ability to use such a filter means a reduction in pressure loss and an increase in the amount of treated water is expected (improvement in treatment efficiency). Thirdly, since large particles are first laminated on the filter, small particles are captured in the pores between the large particles, so even particles that are much smaller than the filter diameter can be captured (improvement of removal rate). .
(2)上記(1)において、分級工程(b)では、沈降分離法を用いて原水を第1の排水と第2の排水とに分けることができる(図1、図2、図7、図8)。 (2) In the above (1), in the classification step (b), the raw water can be divided into the first waste water and the second waste water using the sedimentation separation method (FIGS. 1, 2, 7, and FIG. 8).
「沈降分離法」とは、水中での沈降速度の差を利用して固形物を質量の大きいものと質量の小さいものとに分離する方法をいうものと定義する。沈降分離法を利用する手段として、内部に仕切板を有する沈降分離槽、あるいはカスケード状の沈殿器や沈殿池を挙げることができる。このような力学的分離方法を用いることにより、水中の無機物粒子を炭酸カルシウム粒子群とフッ化カルシウム粒子群とにより少ないエネルギ消費量で分級することが可能になる。 The “sediment separation method” is defined as a method for separating a solid substance into one having a large mass and one having a small mass by utilizing a difference in sedimentation speed in water. As means for utilizing the sedimentation separation method, a sedimentation separation tank having a partition plate inside, or a cascade-type sedimentation tank or sedimentation tank can be exemplified. By using such a mechanical separation process, it is possible to classification with less energy consumption in water of the inorganic particles and calcium carbonate particles and calcium fluoride particles.
(3)上記(1)において、分級工程(b)では、遠心分離法を用いて前記原水を第1の排水と第2の排水とに分けることができる(図5、図6)。 (3) In the above (1), in the classification step (b), the raw water can be divided into a first drainage and a second drainage using a centrifugal separation method (FIGS. 5 and 6).
「遠心分離法」とは、遠心力の作用を利用して固形物を質量の大きいものと質量の小さいものとに分離する方法をいうものと定義する。遠心分離法を利用する手段として、円錐状本体と最下部ポットを有する液体サイクロンを挙げることができる。このような力学的分離方法を用いることにより、水中の無機物粒子を炭酸カルシウム粒子群とフッ化カルシウム粒子群とに迅速かつ高効率に分級することが可能になる。 The “centrifugation method” is defined as a method for separating a solid into one having a large mass and one having a small mass by utilizing the action of centrifugal force. As a means for utilizing the centrifugal separation method, a hydrocyclone having a conical body and a lowermost pot can be exemplified. By using such a mechanical separation method, it is possible to quickly and highly efficiently classify inorganic particles in water into calcium carbonate particles and calcium fluoride particles .
(4)上記(1)〜(3)のいずれかにおいて、分級工程(a)において、炭酸カルシウム粒子群の平均粒子径とフッ化カルシウム粒子群の平均粒子径との差分Δdが、前記第1の粒子群の無機物粒子の平均粒子径dLの6%超え50%以下(0.06 dL<Δd≦0.50 dL)の範囲にあることが好ましい。 (4) In any one of the above (1) to (3), in the classification step (a), the difference Δd between the average particle diameter of the calcium carbonate particle group and the average particle diameter of the calcium fluoride particle group is the first value. It is preferable that the average particle diameter d L of the particle group is in the range of 6% to 50% (0.06 d L <Δd ≦ 0.50 d L ).
水中の無機物粒子を分級する際に、2つの排水に分けた中にそれぞれ含まれる炭酸カルシウム粒子群の平均粒子径とフッ化カルシウム粒子群の平均粒子径との差分Δdを、炭酸カルシウム粒子群の平均粒子径d L の6%超え50%以下の範囲にすると、効率よく水処理を行うことができる。平均粒子径の差分Δdが炭酸カルシウム粒子群の平均粒子径d L の6%以下になると、炭酸カルシウム粒子群とフッ化カルシウム粒子群とに分けて別々にろ過するメリットがなくなるからである。一方、平均粒子径の差分Δdが炭酸カルシウム粒子群の平均粒子径d L の50%を超えると、大きな粒子をフィルタ上に積層した炭酸カルシウム粒子群の粒子相互間の間隙をフッ化カルシウム粒子群の小さな粒子がスルーパスしてフィルタを通過してしまうおそれがあるからである。本願発明者らは種々検討を重ねた結果、任意の粒子を積層させた層で取れる粒子径は、概ねその粒子の6%であることを確認している。 When classifying inorganic particles in water, the difference Δd between the average particle diameter of the calcium carbonate particle group and the average particle diameter of the calcium fluoride particle group contained in each of the two wastewaters is determined as the difference of the calcium carbonate particle group. When 6% greater than the range of 50% or less of the average particle diameter d L, it is possible to perform efficiently the water treatment. This is because when the difference Δd in the average particle diameter is 6% or less of the average particle diameter d L of the calcium carbonate particle group, there is no merit of separately filtering the calcium carbonate particle group and the calcium fluoride particle group . On the other hand, when the difference Δd in the average particle diameter exceeds 50% of the average particle diameter d L of the calcium carbonate particle group, the gap between the particles of the calcium carbonate particle group in which large particles are laminated on the filter is defined as the calcium fluoride particle group. This is because there is a possibility that small particles may pass through the filter. As a result of various studies, the inventors of the present application have confirmed that the particle diameter that can be taken in a layer in which arbitrary particles are laminated is approximately 6% of the particles.
(5)上記(1)において、固液分離装置のフィルタが重力の作用する方向に対して直交するろ過面を有することが好ましい。 (5) In said (1), it is preferable that the filter of a solid-liquid separator has a filtration surface orthogonal to the direction where gravity acts.
フィルタのろ過面を重力の作用する方向に対して直交させる、すなわちフィルタのろ過面を水平にすると、フィルタ上に積層した粒子が安定することから、フィルタを透過した処理水の水質が向上するからである。 If the filtration surface of the filter is orthogonal to the direction in which gravity acts, that is, if the filtration surface of the filter is horizontal, the particles stacked on the filter will be stabilized, and the quality of treated water that has passed through the filter will improve. It is.
(6)ここに記載する実施の形態の水処理装置は、(A)フッ素イオンを含む原水に平均粒子径4〜30μmの炭酸カルシウム粒子を添加する添加剤添加装置4と、(B)原水中に含まれる無機物粒子を、炭酸カルシウム粒子群の粒度分布のほうがフッ化カルシウム粒子群の粒度分布よりも大きくなるように、前記炭酸カルシウム粒子群と前記フッ化カルシウム粒子群とに分級し、これにより前記原水を前記炭酸カルシウム粒子群を含む第1の排水と前記フッ化カルシウム粒子群を含む第2の排水との2つに分ける分級手段5,9と、(C)重力が作用する方向に対して直交するろ過面をもつフィルタ83を有し、前記フィルタで上下に仕切られ、前記分級手段から前記第1及び前記第2の排水が前記フィルタ上にそれぞれ案内される上部スペース81と、前記フィルタを透過した水が通る下部スペース82とを有する固液分離装置8と、(D)前記分級手段から前記固液分離装置までの間に設けられ、前記第1及び前記第2の排水がそれぞれ通る排水供給ラインL3,L4,L5と、(E)前記排水供給ラインに設けられ、前記分級手段からの前記第1の排水を一時的に貯留しておく第1の一時貯留槽6と、(F)前記排水供給ラインに設けられ、前記分級手段からの前記第2の排水を一時的に貯留しておく第2の一時貯留槽7と、(G)前記排水供給ラインに設けられ、前記固液分離装置に連通する前記排水供給ラインを前記第1の一時貯留槽と前記第2の一時貯留槽との間で切り替える切替弁V3と、を有することを特徴とする。
(6) The water treatment apparatus of the embodiment described herein includes (A) an additive addition apparatus 4 for adding calcium carbonate particles having an average particle diameter of 4 to 30 μm to raw water containing fluorine ions, and (B) raw water. the inorganic particles contained, as more of the particle size distribution of the calcium carbonate particles is larger than the particle size distribution of the group calcium fluoride particles, said to a secondary classifying the calcium fluoride particles and calcium carbonate particles, thereby and classification means 5,9 to divide the raw water into two and second effluent containing first effluent and the calcium fluoride particles containing the calcium carbonate particles, relative to the direction of action (C) gravity And an
ここに記載する実施の形態では、沈降分離槽やサイクロン等の分級手段により水中の無機物粒子を分級した後に、分級手段から第1の排水と第2の排水とを時間差を設けた別々のタイミングでそれぞれ固液分離装置に導入することにより、フィルタ上に炭酸カルシウム粒子群およびフッ化カルシウム粒子群からなる二層構造のケーク層を形成することができる。 In the embodiment described here, after the inorganic particles in the water are classified by a classification means such as a sedimentation separation tank or a cyclone, the first drainage and the second drainage are separated from the classification means at different timings provided with a time difference. By introducing each into a solid-liquid separator, a cake layer having a two-layer structure comprising a calcium carbonate particle group and a calcium fluoride particle group can be formed on the filter.
(7)上記(6)において、分級手段は、重力の作用を利用して無機物粒子を炭酸カルシウム粒子群とフッ化カルシウム粒子群とに分離する沈降分離槽であることが好ましい(図1、図7)。 (7) In the above (6), the classification means is preferably a sedimentation separation tank that separates inorganic particles into calcium carbonate particles and calcium fluoride particles using the action of gravity (FIGS. 1 and 2). 7).
沈降分離法を利用する手段として、内部に仕切板を有する沈降分離槽を用いることができる。このような力学的分離装置を用いることにより、水中の無機物粒子を炭酸カルシウム粒子群とフッ化カルシウム粒子群とにより少ないエネルギ消費量で分級することが可能になる。 As means for utilizing the sedimentation separation method, a sedimentation tank having a partition plate inside can be used. By using such a mechanical separation device, it is possible to classification with less energy consumption in water of the inorganic particles and calcium carbonate particles and calcium fluoride particles.
(8)上記(6)において、分級手段は、遠心力の作用を利用して前記無機物粒子を炭酸カルシウム粒子群とフッ化カルシウム粒子群とに分離するサイクロンであることが好ましい(図5)。 (8) In the above (6), the classifying means is preferably a cyclone that separates the inorganic particles into calcium carbonate particles and calcium fluoride particles using the action of centrifugal force (FIG. 5).
遠心分離法を利用する手段として、円錐状本体と最下部ポットを有する液体サイクロンを用いることができる。このような力学的分離装置を用いることにより、水中の無機物粒子を炭酸カルシウム粒子群とフッ化カルシウム粒子群とに迅速かつ高効率に分級することが可能になる。 A liquid cyclone having a conical body and a lowermost pot can be used as a means for utilizing the centrifugal separation method. By using such a mechanical separation device, it is possible to quickly and efficiently classify the inorganic particles in water into calcium carbonate particles and calcium fluoride particles .
(9)上記(6)〜(8)のいずれかにおいて、原水としてフッ素イオンを含む排水を前記分級手段に供給するためのポンプおよび原水槽をさらに有することができる(図7)。 (9) In any one of the above (6) to (8), it may further include a pump and a raw water tank for supplying waste water containing fluorine ions as raw water to the classification means (FIG. 7).
ここに記載する実施の形態では、原水を前処理することなく、原水槽から分級手段へ直送し、原水中に含まれる無機物粒子を直接的に炭酸カルシウム粒子群を含む第1の排水とフッ化カルシウム粒子群を含む第2の排水とに分ける。析出粒子以外の他の浮遊固形物(SS)を分離するプロセスでは原水槽を分級手段に直結して原水をポンプ送水することにより、より少ないエネルギ消費量で水中から無機物粒子を分離除去することができる。 In the embodiment described here, the raw water is directly sent from the raw water tank to the classifying means without pretreatment, and the inorganic particles contained in the raw water are directly fluorinated with the first drainage containing the calcium carbonate particles. Separated into second drainage containing calcium particles . In the process of separating suspended solids (SS) other than the precipitated particles, the inorganic water particles can be separated and removed from the water with less energy consumption by directly connecting the raw water tank to the classification means and pumping the raw water. it can.
さらに実施の形態の詳細を説明する。 Further details of the embodiment will be described.
[異なる粒度分布をもつ2つの粒子群に分ける分級工程]
排水中に含まれる炭酸カルシウム粒子とフッ化カルシウム粒子を異なる粒度分布を有する2つの粒子群に分けるには、任意の方法を用いることができる。例えば、重力沈降で沈降速度の差を利用したり、遠心分離で移動速度の差を利用したり、磁気や篩を用いたりすることもできる。ここに記載する実施の形態では、特に沈降分離法または遠心分離法を用いることがプロセスが繁雑にならないので好ましい。例えば沈降分離法では、シックナーなどの沈降槽を用いることができる。この場合、例えば一定の沈降時間を決めておき、沈降槽の下部から濃縮された大きい粒子を、上澄みから細かい粒子を取り除くことにより分離することができる。
[Classification process to divide into two particle groups with different particle size distribution]
An arbitrary method can be used to divide the calcium carbonate particles and calcium fluoride particles contained in the waste water into two particle groups having different particle size distributions . For example, the difference in sedimentation speed can be used in gravity sedimentation, the difference in movement speed can be utilized in centrifugation, or magnetism or a sieve can be used. In the embodiment described here, it is particularly preferable to use a sedimentation separation method or a centrifugal separation method because the process does not become complicated. For example, in the sedimentation separation method, a sedimentation tank such as a thickener can be used. In this case, for example, a certain settling time is determined, and large particles concentrated from the lower part of the settling tank can be separated by removing fine particles from the supernatant.
遠心分離法では、例えばサイクロンを用いて無機物粒子を炭酸カルシウム粒子群とフッ化カルシウム粒子群とに分けることができる。サイクロンは傾斜のついた筒状本体の円周方向に水を流し、粒子の大きいものを下部に、粒子の小さいものを上部に分離するものである。この原理を用いて無機物粒子を大きい粒子径の炭酸カルシウム粒子群と小さい粒子径のフッ化カルシウム粒子群とに分けることができる。 In the centrifugal separation method, for example, a cyclone can be used to separate the inorganic particles into a calcium carbonate particle group and a calcium fluoride particle group . A cyclone flows water in the circumferential direction of an inclined cylindrical main body, and separates large particles at the bottom and small particles at the top. Using this principle, the inorganic particles can be divided into a large particle size calcium carbonate particle group and a small particle size calcium fluoride particle group .
これらの分級手段で無機物粒子を分級する際に、2つの排水に分けた中に含まれる無機物粒子の平均粒子径の差分が、小さな粒子径を持つ粒子径の平均粒子径が、大きな粒子径を持つ粒子の平均粒子径の6〜50%であるようにすると、効率よく水処理を行うことができる。6%より小さい場合、大きな粒子をフィルタ上に積層した粒子の間を細かい粒子が通過してしまう場合があり、50%より大きいと二つの粒子径が近く、別々にろ過するメリットがなくなってしまう場合がある。本願発明者らは検討の結果、任意の粒子を積層させた層で取れる粒子径は、概ねその粒子の6%であることを確認した。 When the inorganic particles are classified by these classification means, the difference in the average particle size of the inorganic particles contained in the two wastewaters is the average particle size of the small particle size, the large particle size When the average particle diameter of the particles is 6 to 50%, water treatment can be performed efficiently. If the particle size is smaller than 6%, fine particles may pass between the particles with large particles laminated on the filter. If the particle size is larger than 50%, the two particle sizes are close to each other, and the advantage of filtering separately is lost. There is a case. As a result of investigations, the inventors of the present application have confirmed that the particle diameter that can be taken in a layer in which arbitrary particles are laminated is approximately 6% of the particles.
[固液分離装置]
固液分離装置は、大きい粒子を積層させることのできるフィルタ(膜)を有するものであればよいが、ろ面が水平なろ過器を用いることが好ましい。ろ面が水平であると、重力と直行することになり、ろ面状に積層した粒子が安定するため、ろ過水質を上げることができる。
[Solid-liquid separator]
The solid-liquid separation device may have any filter (membrane) capable of laminating large particles, but it is preferable to use a filter having a horizontal filter surface. If the filter surface is horizontal, it will be perpendicular to gravity and the particles stacked in the filter surface will be stable, so that the quality of filtered water can be improved.
このフィルタは、処理水の要求水質により選択可能であり、例えば通気度が30〜1500cc/cm2・minのものを用いる。ここで、通気度は、フラジール形法により測定されたものである。具体的には、フィルタが織物(ろ布)で構成されている場合は、株式会社安田精機製作所製のフラジール形通気度試験機(商品名)などにより測定することができる。このフィルタとしては、例えば脱水機用のろ布を全般的に用いることができ、例えばパイレン(ポリプロピレン)、及びテトロン(ポリエステル)、ナイロン(ポリアミド)などが挙げられる。これらのうちケーク層の剥離性が良い材質であればより効果的である。例えばポリプロピレンは安価であるだけでなく、ケーク層回収後の差圧も安定し、劣化も少ないため、水処理に使用しやすいので好ましい。また、ろ布は、平織、綾織、朱子織など種々の織り方を取り得るが特に限定されない。用いるに当って望ましいろ布の通気度や織り方は、製造コストなどを鑑みて適宜選択すれば良く、特にポリプロピレンまたは平織が好ましい。これらのろ布は、必要であればカレンダー加工処理が施されていてもよい。 This filter can be selected according to the required water quality of the treated water. For example, a filter having an air permeability of 30 to 1500 cc / cm 2 · min is used. Here, the air permeability is measured by the Frazier method. Specifically, when the filter is made of a woven fabric (filter cloth), it can be measured with a Frasile-type air permeability tester (trade name) manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho. As this filter, for example, a filter cloth for a dehydrator can be generally used, and examples include pyrene (polypropylene), tetron (polyester), and nylon (polyamide). Of these, a material having good peelability of the cake layer is more effective. For example, polypropylene is preferable because it is not only inexpensive, but also has a stable differential pressure after recovery of the cake layer and little deterioration, so that it can be easily used for water treatment. Further, the filter cloth can take various weaving methods such as plain weave, twill weave and satin weave, but is not particularly limited. The air permeability and weaving method of the filter cloth that are desirable for use may be appropriately selected in view of the manufacturing cost, and polypropylene or plain weave is particularly preferable. These filter cloths may be calendered if necessary.
[炭酸カルシウムを用いた水処理方法]
ここに記載する実施の形態の水処理方法は、炭酸カルシウムを用いた水中のフッ化物イオンの除去に適している。炭酸カルシウムは水中のフッ化物イオンと反応し、炭酸カルシウムの表面にフッ化カルシウムの膜を生成し、これが剥がれてフッ化カルシウムが水中に分離し、新しく生まれた炭酸カルシウムの表面が再び反応してフッ化物イオンを除去する機構である。このため、細かいフッ化カルシウムと粒子径の大きい炭酸カルシウムが共存することになる。この排水をこのまま全量ろ過器にかけると、粒度分布が広いため、細かい粒子を止めるために目の細かいフィルタを使わなくてはならない。また、細かい粒子がフィルタの目を詰まらせるため、フィルタの寿命も短くなってしまう。
[Water treatment method using calcium carbonate]
The water treatment method of the embodiment described here is suitable for removing fluoride ions in water using calcium carbonate. Calcium carbonate reacts with fluoride ions in water to form a calcium fluoride film on the surface of calcium carbonate, which peels off and separates calcium fluoride into water, and the newly born calcium carbonate surface reacts again. It is a mechanism for removing fluoride ions. For this reason, fine calcium fluoride and calcium carbonate having a large particle diameter coexist. If this wastewater is applied to the whole volume filter as it is, the particle size distribution is wide, so a fine filter must be used to stop fine particles. In addition, since the fine particles clog the filter, the filter life is shortened.
これを防ぐために、水中の無機物粒子のうち、粒子径の大きい粒子と粒子径の小さい粒子とに分け、大きい粒子(第1の粒子群)を小さい粒子(第2の粒子群)より先行してフィルタ上に積層させることにより目の粗いフィルタを使用することができ、フィルタの寿命を延ばすことができる。さらに、別の粒子を用意して積層させることよりも、排水に含まれる粒子を分けて積層させたほうが、最終的に形成されるケーク層の量も少なくなり、全体として廃棄物の量を減らすことができる。 In order to prevent this, among the inorganic particles in water, the particles are divided into particles having a large particle size and particles having a small particle size, and the large particles (first particle group) precede the small particles (second particle group). By laminating on the filter, a coarse filter can be used, and the life of the filter can be extended. Furthermore, rather than preparing and laminating other particles, separating and laminating the particles contained in the wastewater also reduces the amount of cake layer that is ultimately formed, reducing the amount of waste as a whole. be able to.
以下、添付の図面を参照して種々の実施の形態をそれぞれ説明する。 Hereinafter, various embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
本実施形態の水処理方法には沈降分離法と遠心分離法の2種類の方法があるが、各方法に用いられる装置は構成が異なるところがあるので、以下それぞれについて述べる。 There are two types of water treatment methods according to the present embodiment, a sedimentation separation method and a centrifugal separation method. Since the apparatus used for each method is different, each will be described below.
(第1の実施形態の水処理装置)
先ず図1を参照して第1の実施形態に用いられる水処理装置を説明する。
(Water treatment apparatus of the first embodiment)
First, the water treatment apparatus used in the first embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態の水処理装置1は、分級手段として沈降分離槽(沈殿器)を用いる沈降分離法に利用される装置である。水処理装置1は、反応槽2、原水槽3、添加剤添加装置4、沈降分離槽5、第1の一時貯留槽6、第2の一時貯留槽7、固液分離装置8、処理水タンク10および濃縮液タンク11を有しており、これらの機器及び装置が複数の配管ラインL1〜L8により互いに接続されている。配管ラインL1〜L8には各種のポンプP1〜P3、バルブV1〜V2、図示しない計測器およびセンサがそれぞれ取り付けられている。これらの計測器およびセンサから図示しない制御器の入力部に検出信号が入り、当該制御器の出力部からポンプP1〜P3およびバルブV1〜V2にそれぞれ制御信号が出され、それらの動作が制御されるようになっている。このように水処理装置1の全体は図示しない制御器によって統括的にコントロールされるようになっている。
The
反応槽2は、原水を前処理するための前処理装置であり、原水槽3からフッ素イオンを含む原水が導入され、原水を一時的に貯留しておく間に、添加剤添加装置4から添加剤として炭酸カルシウムが原水に添加されるようになっている。反応槽2内では原水に含まれるフッ素イオンと炭酸イオンとが反応してフッ化カルシウムの粒子が析出するようになっている。なお、反応槽2は任意に撹拌スクリュウを有してもよい。
The
沈降分離槽5は、内部を仕切板51により面積の異なる二つの上部スペースに分割されている。沈降分離槽5の上部スペースのうち、容積の小さい区域はポンプP1を有する原水供給ラインL1を介して反応槽2に接続されている。また、上部スペースの容積の大きい区域には第2排水排出ラインL3が接続されている。
The
一方、沈降分離槽5の下部スペースは、バルブV1を有する第1排水排出ラインL2に接続されている。この第1排水排出ラインL2は第1の一時貯留槽6の上部に接続され、重力の作用により第1の粒子群を含む第1の排水を第1の一時貯留槽6に流下するものである。
On the other hand, the lower space of the
固液分離装置8は、内部を上部スペース81と下部スペース82とに水平に仕切るフィルタ83を内蔵している。固液分離装置の上部スペース81は、圧送ポンプP2を有する排水供給ラインL4,L5を介して第1及び第2の一時貯留槽6,7にそれぞれ接続されている。また、上部スペース81の側部には図示しないポンプを有する剥離水供給ラインL7および濃縮液排出ラインL8がそれぞれ接続されている。ラインL8は、ポンプP3を有し、固液分離装置8から濃縮液タンク11に濃縮液(剥離物)を排出するようになっている。一方、固液分離装置の下部スペース82は、処理水送水ラインL6に接続され、ラインL6を介して処理水タンク10に処理水が送られるようになっている。
The solid-
(第1実施形態の水処理方法)
次に、図2を参照して上記の装置を用いる第1実施形態の水処理方法を説明する。
(Water treatment method of the first embodiment)
Next, the water treatment method according to the first embodiment using the above apparatus will be described with reference to FIG.
沈降分離法は、特に水不溶物の固形分を含む排水の流量が多い場合に有効である。沈降分離法においては、先ず、前処理工程としてフッ素イオンを含む被処理水に炭酸カルシウムを添加して、フッ化カルシウム粒子を析出させる(工程S1)。炭酸カルシウムの投入量は、例えばフッ化物イオン1モルに対して0.6〜1.0モル程度を投入する。炭酸カルシウムの粒子径は概ね4〜30μmである。反応槽2内に原水と炭酸カルシウムを投入した後に、これらを十分反応させるだけの時間を撹拌する。撹拌時間は、例えば5〜60分間である。
The sedimentation separation method is particularly effective when the flow rate of waste water containing a solid content of water-insoluble matter is large. In the sedimentation separation method, first, calcium carbonate is added to water to be treated containing fluorine ions as a pretreatment step to precipitate calcium fluoride particles (step S1). The amount of calcium carbonate added is, for example, about 0.6 to 1.0 mole per mole of fluoride ions. The particle size of calcium carbonate is approximately 4 to 30 μm. After the raw water and calcium carbonate are put into the
添加された炭酸カルシウム微粉末は水に溶解して、下式(1)のように炭酸イオンを生じる。 The added calcium carbonate fine powder is dissolved in water to generate carbonate ions as shown in the following formula (1).
CaCO3 → Ca2++CO3 2- …(1)
生じた炭酸イオンと排水中のフッ素イオンとが反応し、下式(2)に従ってフッ化カルシウムが析出する。水中で析出するフッ化カルシウム粒子の平均粒子径は1〜2μm程度である。
CaCO 3 → Ca 2+ + CO 3 2- (1)
The generated carbonate ions react with the fluorine ions in the waste water, and calcium fluoride is deposited according to the following formula (2). The average particle diameter of the calcium fluoride particles precipitated in water is about 1 to 2 μm.
Ca2++2F- → CaF2↓ …(2)
析出フッ化カルシウム粒子(比重3.18)を含む被処理水を沈降分離槽5に送り、沈降分離槽5内で粒子径が大きい粒子群と小さい粒子群とに分級する(工程S2)。すなわち、沈降分離槽5では、大きな粒子を沈降分離槽5の下部から取り出し、小さな粒子を沈降分離槽5の上部から取り出すことができる。沈降時間は粒子の大きさと沈降速度によるが、例えば15分〜120分である。反応槽2からポンプP1により送られたスラリー液を重力の作用により一部沈降させ、下部から大きい粒子を、上部から小さい粒子を含有した液をそれぞれ排出する。粒子径が大きい粒子群、すなわち粒度分布が大きいほうの第1の粒子群を含む第1の排水を第1の一時貯留槽6に貯留する。一方、粒子径が小さい粒子群、すなわち粒度分布が小さいほうの第2の粒子群を含む第2の排水を第2の一時貯留槽7に貯留する。
Ca 2+ + 2F - → CaF 2 ↓ ... (2)
Water to be treated containing precipitated calcium fluoride particles (specific gravity 3.18) is sent to the
次いで、切替弁V2と圧送ポンプP2をそれぞれ操作して第1の一時貯留槽6から固液分離装置8へ第1の排水を供給する(図3の(a))。フィルタ83により第1の排水から第1の粒子群の粒子が分離され、その結果、図3の(b)に示すようにフィルタ83上に大きな粒度分布をもつ第1の粒子群の粒子22が堆積する(工程S3)。この第1の粒子群の分離工程S3において圧送ポンプP2の供給圧力は0.2〜0.5 MPaの範囲に調整される。ポンプP2を停止させ、第1粒子群の分離工程S3を終了する。
Next, the first drainage is supplied from the first temporary storage tank 6 to the solid-
次いで、切替弁V2を切り替え、圧送ポンプP2を再起動して、第2の一時貯留槽7から固液分離装置8へ第2の排水を供給する(図3の(c))。フィルタ83により第2の排水から第2の粒子群の粒子が分離され、その結果、フィルタ83上の第1の粒子群の粒子22の上に小さな粒度分布をもつ第2の粒子群の粒子23がさらに堆積する(工程S4)。このとき第2の粒子群の粒子23の粒子径d2はフィルタ細孔84の径dfより小さいが、図3の(d)に示すように下地層となる第1の粒子群の粒子22の堆積層の上に第2の粒子群の粒子23が堆積する。このようにして第1及び第2の粒子群の粒子22,23からなるケーク層24がフィルタ83上に形成される。この第2の粒子群の分離工程S4においても同様に圧送ポンプP2の供給圧力は0.2〜0.5 MPaの範囲に調整される。ポンプP2を停止させ、第2の粒子群の分離工程S4を終了する。次いで、固液分離装置8の側方から剥離水をフィルタ83に吹き付け、フィルタ83上からケーク層24を剥離・除去する(工程S5)。すなわち、ケーク層24は、固液分離装置8の側方から剥離水を吹き付けることによりフィルタ83上から剥がされ、排出口に連通する排出ラインL8を通って濃縮液としてタンク11に排出される。これによりフィルタ83が洗浄再生され、再度固液分離を行うことができるようになる。
Next, the switching valve V2 is switched, the pumping pump P2 is restarted, and the second drainage is supplied from the second
上記実施形態では、前処理により析出させたフッ化カルシウム粒子を分級し、分離・除去したが、対象とする粒子はフッ化カルシウム粒子のみに限られることはなく、変形しにくい硬質の粒子22,23でさえあれば処理可能である。
In the above embodiment, the calcium fluoride particles precipitated by the pretreatment are classified, separated and removed, but the target particles are not limited to calcium fluoride particles, and
しかし、軟質の粒子26は、図4の(b)に示すように変形して目詰まりを生じやすいため処理することができない。すなわち、圧送された軟質の粒子26がフィルタの細孔84のなかに変形して嵌まり込むため、通水量が急激に減少するばかりでなく、図4の(c)に示すように側方から剥離水を吹き付けても軟質の粒子26をフィルタ83上から剥離させることができないからである。このような軟質の粒子として例えば凝集ポリマーや水不溶性の油脂等がある。
However, the
(第2の実施の形態)
(第2の実施形態の装置)
次に図5を参照して第2の実施形態の水処理方法に用いられる水処理装置1Aを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
(Second Embodiment)
(Device of Second Embodiment)
Next, a
本実施形態の水処理装置1Aは、遠心分離法に用いられ、とくに流量が少ない場合や装置の設置面積が狭い場合に特に有効である。本実施形態の装置1Aが上記第1の実施形態の装置1と異なる点は、装置1Aでは、分級手段として沈降分離槽5の代わりにサイクロン9を設けていることと、反応槽2Aを充填塔としていることである。サイクロン9は、本体上部が広く下部が徐々に狭くなる円錐筒状をなし、最下部に分離物を集めるためのポット91が取り付けられている。ポット91はバルブV1を有するラインL2により第1の一時貯留槽6の上部に接続されている。バルブV1を開けると、分離した重い粒子(第1の粒子群)を含むスラリーが重力の作用で流下して第1の一時貯留槽6に排出されるようになっている。一方、水と軽い粒子(第2の粒子群)は、サイクロン上部に接続されているラインL3を通って第2の一時貯留槽7に排出されるようになっている。
The
反応槽2A内には炭酸カルシウムを主成分とする粒状の充填物21が充填されている。原水槽3からフッ素イオンを含む原水が反応槽2Aに供給されると、フッ素イオンが充填物21に含まれる炭酸カルシウムと反応してフッ化カルシウムの粒子が析出するようになっている。
The
(第2の実施形態の方法)
次に、図6と図5を参照して上記の装置を用いる第2の水処理方法としての遠心分離法を説明する。
(Method of Second Embodiment)
Next, a centrifugal separation method as a second water treatment method using the above apparatus will be described with reference to FIGS.
前処理工程として反応槽2A内で原水中に含まれるフッ素イオンと炭酸カルシウムとを反応させ、フッ化カルシウムの粒子を析出させる(工程K1)。本実施形態の分離工程K2は沈殿槽ではなくサイクロン6でおこなわれる。サイクロン9により粒子径が大きい粒子と小さい粒子とに分級する(工程K2)。析出フッ化カルシウム粒子(比重3.18)を含む被処理水をサイクロン9に送り、サイクロン9内に導入された水は、サイクロン内の円周に沿って高速旋回し、この時の遠心力により粒子が水から分離され、サイクロン9の下部ポット91には粒子径が大きい粒子群がスラリー状態になって溜まる。サイクロン下部のポット91に貯められた粒子含有スラリーは、バルブV1を開けてラインL2を通って第1の一時貯留槽6に送られる。バルブV1の開閉は、定期的におこなってもよいし、ポット91内のスラリー量に応じて随時おこなってもよい。
As a pretreatment step, fluorine ions contained in the raw water and calcium carbonate are reacted in the
粒子径が大きい粒子群、すなわち粒度分布が大きいほうの第1の粒子群を含む第1の排水を第1の一時貯留槽6に貯留する。一方、サイクロン9の上部からは粒子径が小さい粒子群が流出する。粒子径が小さい粒子群、すなわち粒度分布が小さいほうの第2の粒子群を含む第2の排水を第2の一時貯留槽7に貯留する。
A first wastewater containing a particle group having a large particle diameter, that is, a first particle group having a larger particle size distribution is stored in the first temporary storage tank 6. On the other hand, a particle group having a small particle diameter flows out from the upper part of the cyclone 9. A second waste water containing a particle group having a small particle diameter, that is, a second particle group having a smaller particle size distribution is stored in the second
次いで、切替弁V2と圧送ポンプP2をそれぞれ操作して第1の一時貯留槽6から固液分離装置8へ第1の排水を供給する(図3の(a))。フィルタ83により第1の排水から第1の粒子群の粒子が分離され、その結果、図3の(b)に示すようにフィルタ83上に大きな粒度分布をもつ第1の粒子群の粒子22が堆積する(工程K3)。この第1の粒子群の分離工程S3において圧送ポンプP2の供給圧力は0.2〜0.5 MPaの範囲に調整される。ポンプP2を停止させ、第1粒子群の分離工程S3を終了する。
Next, the first drainage is supplied from the first temporary storage tank 6 to the solid-
次いで、切替弁V2を切り替え、圧送ポンプP2を再起動して、第2の一時貯留槽7から固液分離装置8へ第2の排水を供給する(図3の(c))。フィルタ83により第2の排水から第2の粒子群の粒子が分離され、その結果、フィルタ83上の第1の粒子群の粒子22の上に小さな粒度分布をもつ第2の粒子群の粒子23がさらに堆積する(工程K4)。このとき第2の粒子群の粒子23の粒子径d2はフィルタ細孔84の径dfより小さいが、図3の(d)に示すように下地層となる第1の粒子群の粒子22の堆積層の上に第2の粒子群の粒子23が堆積する。このようにして第1及び第2の粒子群の粒子22,23からなるケーク層24がフィルタ83上に形成される。この第2の粒子群の分離工程S4においても同様に圧送ポンプP2の供給圧力は0.2〜0.5 MPaの範囲に調整される。ポンプP2を停止させ、第2の粒子群の分離工程S4を終了する。次いで、固液分離装置8の側方から剥離水をフィルタ83に吹き付け、フィルタ83上からケーク層24を剥離・除去する(工程K5)。すなわち、ケーク層24は、固液分離装置8の側方から剥離水を吹き付けることによりフィルタ83上から剥がされ、排出口に連通する排出ラインL8を通って濃縮液としてタンク11に排出される。これによりフィルタ83が洗浄再生され、再度固液分離を行うことができるようになる。
Next, the switching valve V2 is switched, the pumping pump P2 is restarted, and the second drainage is supplied from the second
(第3の実施の形態)
(第3の実施形態の装置)
次に図7を参照して第3の実施形態の水処理方法に用いられる水処理装置1Bを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
(Third embodiment)
(Apparatus of the third embodiment)
Next, with reference to FIG. 7, the
本実施形態の装置1Bでは、原水を前処理することなく、原水槽3から沈降分離槽5へ原水を直送し、原水中に含まれる無機物粒子を直接的に第1の粒子群(第1の排水)と第2の粒子群(第2の排水)とに分けるようにしている。
In the
析出粒子以外の他の浮遊固形物(SS)を分離するプロセスでは原水槽を分級手段に直結して原水をポンプ送水することにより、より少ないエネルギ消費量で水中から無機物粒子を分離除去することができる。 In the process of separating suspended solids (SS) other than the precipitated particles, the inorganic water particles can be separated and removed from the water with less energy consumption by directly connecting the raw water tank to the classification means and pumping the raw water. it can.
上記実施の形態によれば、特別な薬剤を使用することなく、排水中の無機物粒子の粒度分布を分けることにより、処理水の水質を向上させることができる。 According to the above embodiment, the quality of the treated water can be improved by dividing the particle size distribution of the inorganic particles in the wastewater without using a special agent.
実施例を用いてより詳細に説明すると以下のとおりである。 This will be described in more detail with reference to examples.
(炭酸カルシウムの準備)
(炭酸カルシウム粒子A)
炭酸カルシウム粒子A(平均粒子径15μm)を準備した。
(Preparation of calcium carbonate)
(Calcium carbonate particles A)
Calcium carbonate particles A (
(炭酸カルシウムB)
炭酸カルシウム粒子B(平均粒子径4μm)を準備した。
(Calcium carbonate B)
Calcium carbonate particles B (average particle size 4 μm) were prepared.
(炭酸カルシウムC)
炭酸カルシウム粒子C(平均粒子径30μm)を準備した。
(Calcium carbonate C)
Calcium carbonate particles C (average particle size 30 μm) were prepared.
なお、いずれの粒子A,B,Cも市販の炭酸カルシウム試薬(和光純薬製)をボールミルで粉砕し、40ミクロンよりも大きい粒子を除去したあと、風力選別により平均粒子径を調整したものである。ここで平均粒子径は、レーザー回折法により測定した複数の実測値を用いて算出して求めたものである。具体的には、株式会社島津製作所のSALD−DS21型測定装置(製品名)を用いてろ過助剤の粒子径を測定した。なお、ろ過助剤の平均粒子径は、体積平均粒子径(Mean Volume Diameter)と定義する。 All particles A, B, and C were obtained by pulverizing commercially available calcium carbonate reagent (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with a ball mill, removing particles larger than 40 microns, and adjusting the average particle size by wind sorting. is there. Here, the average particle diameter is obtained by calculation using a plurality of actual measurement values measured by a laser diffraction method. Specifically, the particle size of the filter aid was measured using a SALD-DS21 measuring device (product name) manufactured by Shimadzu Corporation. In addition, the average particle diameter of a filter aid is defined as a volume average particle diameter (Mean Volume Diameter).
(実施例1)
図1に概略を示す装置を作製した。被処理水として、フッ化物イオンを1000mg/L含有するフッ化水素水溶液を準備した。この被処理水を反応槽2に入れ、フッ化物イオン1モルに対し、炭酸カルシウムAをカルシウム換算で1モルとなるように投入し、10分混合したところ、水中のフッ化物イオン濃度が8mg/L以下であることを確認した。
Example 1
An apparatus schematically shown in FIG. 1 was produced. As the water to be treated, an aqueous hydrogen fluoride solution containing 1000 mg / L of fluoride ions was prepared. This treated water is put into the
この後、反応槽2からポンプを介して沈降分離槽5に移送し、平均滞留時間が20分間となるように流量調整して沈降分離したところ、沈降分離槽5の下部から平均粒子径約20μmの粒子径をもつスラリーと、沈降分離槽5の上部から平均粒子径約4μmの粒子をもつスラリーがそれぞれ得られ、大粒子含有排水槽6と小粒子含有排水槽7にそれぞれ移送した。その後、ポンプを介し、大粒子含有排水槽6のスラリーを、地面に対して水平なフィルタ83を有する固液分離装置8に通水した。このフィルタ83は、ポリプロピレンのろ布を用いた。スラリーを通水し、フィルタ83上に約1mmの粒子を積層させたあと、小粒子含有排水槽7からスラリーを固液分離装置8に供給し、小粒子を分離回収した。この時の処理液の固形物濃度は10mg/L以下であり、フッ化物イオンの濃度も8mg/L以下であった。
Thereafter, the mixture was transferred from the
この後、固液分離装置8の上部に設置されている洗浄水供給口からこの処理液を、通水総量の5%の量だけ通水し、洗浄水回収口から20倍に濃縮された炭酸カルシウム・フッ化カルシウム混合液を得た。
Thereafter, the treatment liquid is passed through the washing water supply port installed at the upper part of the solid-
この試験を繰り返したところ、3回目までにフィルタ83の初期圧力損失が0.05MPa増えたが、これ以上上昇することはなく安定的に使用し続けることができた。
When this test was repeated, the initial pressure loss of the
(比較例1)
図1の沈降分離槽5を使用せず、反応槽2から直接固液分離装置8に被処理水を供給して直接ろ過を行ったこと以外は同様に試験をおこなった。固液分離装置8から得られる処理水は、最初の3分間は細かい粒子が通過し、平均46mg/Lの粒子を含んでいた。その後細かい粒子の通過がなくなりろ過が終了した。実施例1と同様に固液分離装置8の上部に設置されている洗浄水供給口からこの処理液を、通水総量の5%の量だけ通水し、洗浄水回収口から20倍に濃縮された炭酸カルシウム・フッ化カルシウム混合液を得た。この試験を繰り返したところ、3回目までにフィルタ83の初期圧力損失が0.2MPa増え、使用することができなくなった。
(Comparative Example 1)
A test was conducted in the same manner except that the water to be treated was directly supplied from the
(実施例2)
実施例1と同じ装置を用い、炭酸カルシウムAの代わりに炭酸カルシウムBを用いたこと以外は同様に試験をおこなった。沈降分離槽5で、平均11μmと平均2.3μmの粒子に分かれ、同様に処理を行うことができた。この時の処理液の固形物濃度は10mg/L以下であり、フッ化物イオンの濃度も8mg/L以下であった。この試験を繰り返したところ、3回目までにフィルタ83の初期圧力損失が0.08MPa増えたが、これ以上上昇することはなく安定的に使用し続けることができた。
(Example 2)
The same apparatus as in Example 1 was used, and a test was performed in the same manner except that calcium carbonate B was used instead of calcium carbonate A. In the
(実施例3)
実施例1と同じ装置を用い、炭酸カルシウムAの代わりに炭酸カルシウムCを用いたこと以外は同様に試験をおこなった。沈降分離槽5で、平均35μmと平均5μmの粒子に分かれ、同様に処理を行うことができた。この時の処理液の固形物濃度は15mg/Lであり、フッ化物イオンの濃度は8mg/L以下であった。この試験を繰り返したところ、3回目までにフィルタ83の初期圧力損失が0.04MPa増えたが、これ以上上昇することはなく安定的に使用し続けることができた。
(Example 3)
The same apparatus as in Example 1 was used, and the test was performed in the same manner except that calcium carbonate C was used instead of calcium carbonate A. In the sedimentation /
(実施例4)
図5に示す装置1Aを用いたこと以外は実施例1と同様に試験をおこなった。サイクロン9には、東芝製サイクロンS−30を用いた。サイクロン通過後に、サイクロン下部から平均粒子径18μmの粒子を含有するスラリーが、上部から平均粒子径4μmの粒子を含有するスラリーがそれぞれ得られた。これを実施例1と同様に固液分離装置8に通水し処理したところ、この時の処理液の固形物濃度は10mg/L以下であり、フッ化物イオンの濃度は8mg/L以下であった。この試験を繰り返したところ、3回目までにフィルタ83の初期圧力損失が0.05MPa増えたが、それ以上に圧力損失が増加することなく、安定的に使用し続けることができた。
(Example 4)
The test was performed in the same manner as in Example 1 except that the
(実施例5)
図7に示す装置1Bを使用して排水を処理した。被処理水として、平均3μmのマグネタイトと平均35μmのマンガンマグネシウムフェライトを合計で300mg/L含むスラリー液を準備した。この被処理水をポンプを介して沈降分離槽5に移送し、平均滞留時間が20分となるように流量調整して沈降分離したところ、沈降分離槽5の下部から平均粒子径約35μmの粒子径をもつスラリーと、沈降分離槽5の上部から平均粒子径約3μmの粒子をもつスラリーがそれぞれ得られ、大粒子含有排水槽6と小粒子含有排水槽7にそれぞれ移送した。その後、ポンプを介し、大粒子含有排水槽6のスラリーを、地面に対して水平なフィルタ83を有する固液分離装置8に通水した。このフィルタは、ポリプロピレンのろ布を用いた。スラリーを通水し、フィルタ83上に約1mmの粒子を積層させたあと、小粒子含有排水槽7からスラリーを固液分離装置8に供給し、小粒子を回収した。この時の処理液の固形物濃度は2mg/Lであった。
(Example 5)
Waste water was treated using the
(比較例1)
実施例5の被処理水として、平均2μmのマグネタイトと、平均35μmのマンガンマグネシウムフェライトを合計で300mg/L含むスラリーを用いたこと以外は実施例5と同様に試験をおこなったところ、沈降分離槽5の下部から平均粒子径約35μmの粒子径をもつスラリーと、沈降分離槽5の上部から平均粒子径約2μmの粒子をもつスラリーがそれぞれ得られた。その後、ポンプを介し、大粒子含有排水槽6のスラリーを、地面に対して水平なフィルタ83を有する固液分離装置8に通水した。このフィルタは、ポリプロピレンのろ布を用いた。スラリーを通水し、フィルタ83上に約1mmの粒子を積層させたあと、小粒子含有排水槽7からスラリーを固液分離装置8に供給し、小粒子を回収した。この時の処理液の固形物濃度は12mg/Lであり、実施例5よりも悪い結果となった。
When the test was conducted in the same manner as in Example 5 except that a slurry containing a total of 300 mg / L of magnetite with an average of 2 μm and an average of 35 μm of manganese magnesium ferrite was used as the water to be treated in Example 5, the sedimentation separation tank A slurry having an average particle diameter of about 35 μm was obtained from the lower part of 5, and a slurry having an average particle diameter of about 2 μm was obtained from the upper part of the
1,1A…水処理装置、2,2A…反応槽(充填塔)、
3…原水槽、4…添加剤添加装置、
5…沈降分離槽(分級手段)、51…仕切板、
6…大粒子含有排水槽(第1の一時貯留槽)、
7…小粒子含有排水槽(第2の一時貯留槽)、
8…固液分離装置、83…フィルタ、84…微細孔、
9…サイクロン(分級手段)、91…ポット、
10…処理水タンク、11…濃縮液タンク、
22,23…硬質の粒子(CaF2粒子等)、24…ケーク層、26…軟質の粒子、
P1〜P3…ポンプ、V1〜V2…バルブ、
L1…原水供給ライン、L2…第1排水排出ライン、L3…第2排水排出ライン、L4…第2排水供給ライン、L5…第1排水供給ライン、L6…処理水送水ライン、L7…剥離水供給ライン、L8…濃縮液供給ライン。
1, 1A ... water treatment device, 2, 2A ... reaction tank (packed tower),
3 ... Raw water tank, 4 ... Additive addition device,
5 ... Settling separation tank (classification means), 51 ... Partition plate,
6 ... Large particle-containing drainage tank (first temporary storage tank),
7 ... small particle-containing drainage tank (second temporary storage tank),
8 ... solid-liquid separator, 83 ... filter, 84 ... fine pores,
9 ... Cyclone (classification means), 91 ... Pot,
10 ... treated water tank, 11 ... concentrate tank,
22, 23 ... hard particles (CaF 2 particles, etc.), 24 ... cake layer, 26 ... soft particles,
P1-P3 ... pump, V1-V2 ... valve,
L1 ... Raw water supply line, L2 ... First drainage discharge line, L3 ... Second drainage discharge line, L4 ... Second drainage supply line, L5 ... First drainage supply line, L6 ... Treatment water supply line, L7 ... Peeling water supply Line, L8 ... Concentrate supply line.
Claims (9)
(b)沈降分離法または遠心分離法のいずれかを用いて、炭酸カルシウム粒子群の粒度分布のほうがフッ化カルシウム粒子群の粒度分布よりも大きくなるように、原水中に含まれる無機物粒子を前記炭酸カルシウム粒子群と前記フッ化カルシウム粒子群とに分級し、これにより前記原水が前記炭酸カルシウム粒子群を含む第1の排水と前記フッ化カルシウム粒子群を含む第2の排水との2つに分けられ、
(c)前記第1の排水のほうを先行してフィルタを有する固液分離装置へ送り、前記フィルタ上に前記炭酸カルシウム粒子を堆積させ、
(d)前記工程(c)の後に、前記第2の排水を固液分離装置へ送り、前記フィルタ上に前記フッ化カルシウム粒子を堆積させ、これにより前記炭酸カルシウム粒子及び前記フッ化カルシウム粒子を有するケーク層を前記フィルタ上に形成し、
(e)前記フィルタ上から前記ケーク層を剥離し、該剥離物を前記固液分離装置から排出する、
ことを特徴とする水処理方法。 (A) Calcium carbonate particles having an average particle size of 4 to 30 μm are added to raw water containing fluorine ions, and fluorine ions contained in the raw water are precipitated in the form of calcium fluoride particles by reaction,
Using either (b) sedimentation separation method or a centrifugal separation method, as more of the particle size distribution of the calcium carbonate particles is larger than the particle size distribution of the group calcium fluoride particles, the inorganic particles contained in the raw water Classification into a calcium carbonate particle group and the calcium fluoride particle group , whereby the raw water is divided into a first drainage containing the calcium carbonate particle group and a second drainage containing the calcium fluoride particle group. Divided,
(C) leading the first waste water to a solid-liquid separator having a filter, and depositing the calcium carbonate particles on the filter;
After; (d) step (c), the feed second draining to the solid-liquid separation device, the depositing the calcium fluoride particles on the filter, thereby the calcium carbonate particles and the calcium fluoride particles Forming a cake layer on the filter,
(E) The cake layer is peeled off from the filter, and the peeled material is discharged from the solid-liquid separator.
A water treatment method characterized by the above.
(B)原水中に含まれる無機物粒子を、炭酸カルシウム粒子群の粒度分布のほうがフッ化カルシウム粒子群の粒度分布よりも大きくなるように、前記炭酸カルシウム粒子群と前記フッ化カルシウム粒子群とに分級し、これにより前記原水を前記炭酸カルシウム粒子群を含む第1の排水と前記フッ化カルシウム粒子群を含む第2の排水との2つに分ける分級手段と、
(C)重力が作用する方向に対して直交するろ過面をもつフィルタを有し、前記フィルタで上下に仕切られ、前記分級手段から前記第1及び前記第2の排水が前記フィルタ上にそれぞれ案内される上部スペースと、前記フィルタを透過した水が通る下部スペースとを有する固液分離装置と、
(D)前記分級手段から前記固液分離装置までの間に設けられ、前記第1及び前記第2の排水がそれぞれ通る排水供給ラインと、
(E)前記排水供給ラインに設けられ、前記分級手段からの前記第1の排水を一時的に貯留しておく第1の一時貯留槽と、
(F)前記排水供給ラインに設けられ、前記分級手段からの前記第2の排水を一時的に貯留しておく第2の一時貯留槽と、
(G)前記排水供給ラインに設けられ、前記固液分離装置に連通する前記排水供給ラインを前記第1の一時貯留槽と前記第2の一時貯留槽との間で切り替える切替弁と、
を有することを特徴とする水処理装置。 (A) an additive addition device for adding calcium carbonate particles having an average particle size of 4 to 30 μm to raw water containing fluorine ions;
The inorganic particles contained in (B) the raw water, as more of the particle size distribution of the calcium carbonate particles is larger than the particle size distribution of the group calcium fluoride particles, the said calcium carbonate particles with the calcium fluoride particles sizing and classification means for thereby dividing the raw water into two and second effluent containing first effluent and the calcium fluoride particles containing the calcium carbonate particles,
(C) having a filter having a filtration surface perpendicular to the direction in which gravity acts, partitioned vertically by the filter, and guiding the first and second drainage from the classification means onto the filter, respectively. A solid-liquid separator having an upper space to be formed and a lower space through which water that has passed through the filter passes,
(D) a drainage supply line provided between the classification means and the solid-liquid separator, and through which the first and second drainage respectively pass;
(E) a first temporary storage tank that is provided in the waste water supply line and temporarily stores the first waste water from the classification means;
(F) a second temporary storage tank provided in the waste water supply line and temporarily storing the second waste water from the classification means;
(G) a switching valve that is provided in the drainage supply line and switches the drainage supply line communicating with the solid-liquid separator between the first temporary storage tank and the second temporary storage tank;
A water treatment apparatus comprising:
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