JPH0736911B2 - フッ素含有廃水の処理方法 - Google Patents

フッ素含有廃水の処理方法

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JPH0736911B2
JPH0736911B2 JP5027293A JP5027293A JPH0736911B2 JP H0736911 B2 JPH0736911 B2 JP H0736911B2 JP 5027293 A JP5027293 A JP 5027293A JP 5027293 A JP5027293 A JP 5027293A JP H0736911 B2 JPH0736911 B2 JP H0736911B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフッ素含有廃水の処理方
法に関し、特に希薄なフッ素含有廃水に対して低コスト
でフッ素処理効率が高く、汚泥発生量が極めて少ない高
度処理の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素は化学工業のみならず、金属・ガ
ラスの加工や半導体製造等においても、フッ化水素酸の
形などで大量に利用され、その使用量は近年著しい伸び
を示している。一方フッ素は人体や環境に対しては有害
物であり、各工場にとってフッ素含有廃水の処理にかか
るコスト増加は極めて深刻なものとなってきている。な
お、各種産業排水に含まれるフッ素は水質汚濁防止法に
よって15ppm以下の濃度に規制されている。また多
くの自治体はさらに厳しい上乗せ基準を設けており、大
部分は1ppm以下〜8ppm以下であるが、最も厳し
い規制値は0.8ppm以下というところもある。
【0003】一般的に廃水中のフッ素を除去する方法と
しては、カルシウム塩を添加し、反応式(1)によりフ
ッ化カルシウムを生成させ固液分離する方法が基本であ
る。
【0004】 Ca2++2F- →CaF2 ↓ (1) カルシウム塩としては安価なCa(OH)2 やCaCl
2 を用いることができ、高濃度のフッ素含有廃液の処理
には効率が高い。ただしフッ化カルシウムの溶解度か
ら、この方法で達成できる処理濃度は理想的な条件でも
8ppm程度であり、各種の物質が共存する実際の工場
廃液では反応が妨害され、通常フッ素濃度20〜30p
pm程度が限界である。したがって国の環境基準である
15ppm、あるいは自治体の上乗せ基準を達成するた
めにはさらに高度処理を必要とする。
【0005】この高度処理技術として現在一般的に行わ
れている方法は、フッ素濃度数10ppmの一次処理液
に硫酸アルミニウムなどのアルミニウム塩を溶解し、p
H=7前後に中和することにより反応式(2)にしたが
って生成するゲル状水酸化アルミニウムにフッ素が吸着
することを利用し共沈させるものである。アルミニウム
塩は安価であり、アルミニウム塩の添加量を増やせばフ
ッ素処理量も向上し、最も厳しい規制値である0.8p
pmを達成することも十分可能である。 3Al2 (SO4 3 +6NaOH→3Na2 (SO4 )+6Al(OH)3 ↓ (2) しかしながらこの方法は廃液中フッ素量の数十倍から数
百倍のアルミニウム塩を要し、発生する大量のゲル状水
酸化アルミニウムは汚泥として処分しなければならな
い。フッ素含有廃液量が増加していく一方で、近年の廃
棄物処分場の不足、処理コストの高騰から、この大量の
汚泥の処分はフッ素含有廃液処理における最大の問題と
なっている。
【0006】このような事情から、汚泥発生量の少ない
フッ素含有廃液高度処理技術として、従来さまざまな方
法が提案されている。
【0007】たとえばフッ素吸着剤を用いる方法は、フ
ッ素を吸着除去した後、薬剤でフッ素を脱着・回収して
吸着剤を再生し、この吸着剤を繰り返し使用するもの
で、処理に伴う汚泥発生量は著しく少ない。古くから報
告されているフッ素吸着剤である多孔質アルミナの場
合、吸着フッ素は硫酸アルミナ溶液に浸すことにより脱
着される。最近では希土類元素の化合物がフッ素に対し
て極めて高い選択吸着性を示すことから、酸化セリウム
を用いた吸着剤(特開昭第60−153940号公報)
などが一部で注目されている。酸化セリウムの場合、フ
ッ素は酸性液中で吸着しアルカリ性で脱着させることが
できる。またゲル状水酸化アルミニウムをフッ素吸着剤
として用い、中性で吸着処理したフッ素をpH=10以
上で完全に脱着させた後、カルシウム塩を添加しフッ化
カルシウムとして固定し、再び中性でフッ素吸着処理に
用いる方法(特公昭第55−35994号公報)もあ
る。
【0008】また陰イオン交換樹脂を用いる方法は、フ
ッ素イオンの電気陰性度が極めて高いため、通常イオン
交換順位は最も低いことから、フッ素処理には適さない
とされてきたが、フッ素が金属と容易に錯イオンを形成
することから、金属イオンと配位結合を形成するキレー
ト樹脂に金属を担持させたイオン交換樹脂(特開昭第5
7−107287号公報、特開昭第58−36632号
公報など)が有効なフッ素吸着剤として実用化が検討さ
れている。これらの樹脂はアルカリで処理し“−OH
型”とすることによって吸着フッ素を脱着し、ついで酸
で処理し“−Cl型”などとしてフッ素吸着用に再生す
ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
汚泥発生量の削減を目的としたフッ素含有廃液の処理方
法は、いずれも実用的には種々の問題を有しており、工
業的な規模での実施は困難なものとなっている。たとえ
ば多孔質アルミナや希土類元素形のフッ素吸着剤を用い
る方法は、吸着剤が高価である上に薬剤による吸着・脱
着操作の繰り返しなどの際の吸着剤の耐久性が十分では
ない。特に廃液に酸化剤や還元剤が微量でも混入した混
合吸着剤の劣化は著しい。さらに一次処理で生成したフ
ッ化カルシウムが残留していると吸着剤表面を被覆しフ
ッ素吸着能力が低下するため、吸着処理に先立ってこれ
らの物質を分離するために別の吸着処理や精密なフィル
ター処理などの工程が必要となる。また安価なゲル状水
酸化アルミニウムをフッ素吸着剤として用いる方法は、
pH=10以上でフッ素を脱着する際ゲル状水酸化アル
ミニウムのかなりの部分はアルミン酸塩として溶解する
が、ここへ脱着フッ素固定のためカルシウムを加える
と、フッ化カルシウムの生成と同時に不溶性のアルミン
酸カルシウムが生成しアルミニウムが消費されてしま
い、このアルミン酸カルシウムの生成はまた汚泥量の増
加にもつながる。さらにフッ化カルシウムとアルミン酸
カルシウムとの混合物となったゲル状水酸化アルミニウ
ムのフッ素吸着能力はこれらの物質の妨害により著しく
低下してしまう。
【0010】一方、イオン交換による処理方法は、樹脂
が高価であると同時に処理条件の制約が厳しい。すなわ
ち、吸着剤の場合と同様に微量な酸化剤が混入すること
により樹脂の溶解劣化が激しく、また一次処理で生成し
たフッ化カルシウムの微粒子が残存していると樹脂表面
への被覆によりフッ素吸着能力が失われる。さらに廃液
に燐酸が含まれる場合、フッ素イオンの樹脂に対する交
換優先順位が燐酸イオンよりは劣るため、処理効率は著
しく低下してしまう。したがってイオン交換処理に先立
ち、これらの阻害物質を徹底的に除去する工程が必要と
なり、結局トータルの処理としては複雑で、コスト的に
も汚泥削減量に対して見合うものではない。
【0011】本発明は上記問題点を解決し、特殊な前処
理や高価な材料と必要とせず、低コストで処理条件の制
約が少なく、汚泥発生量が極めて少ないフッ素含有廃液
の高度処理を実現するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】フッ素含有廃水にフッ素
吸着剤としてゲル状水酸化アルミニウムを作用させゲル
状水酸化アルミニウムにフッ素を吸着させフッ素含有廃
水を処理する第1の工程と、前記フッ素を吸着したゲル
状水酸化アルミニウムにカルシウムイオンを作用させフ
ッ化カルシウムを生成することによりフッ素を脱着する
第2の工程と、前記フッ素を脱着したゲル状水酸化アル
ミニウムをアルカリ性で完全に溶解し、前記フッ化カル
シウムその他の不溶性夾雑物質を濾過分離する第3の工
程と、濾液を中和しゲル状水酸化アルミニウムを再生す
る第4の工程とを含み、かつ第4の工程で再生されたゲ
ル状水酸化アルミニウムをフッ素吸着剤として再び第1
の工程で繰り返し使用することを特徴とする。
【0013】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す流れ図である。ここ
で処理の対称としているのは、半導体工場から排出され
たフッ素含有廃液に一次処理としてカルシウム塩を添加
し大部分のフッ素をフッ化カルシウムとして固定化した
後の上澄み液で、フッ素濃度としては25ppm程度の
ものを用いている。まず図1(1)に示すように、この
一次処理液を原液1とし、アルミニウムとして400p
pmとなるようにゲル状水酸化アルミニウムを加える。
このゲル状水酸化アルミニウムは、硫酸アルミニウム,
塩化アルミニウム,アルミン酸ナトリウムなどのアルミ
ニウム塩溶液を中和することにより得られる。原液とゲ
ル状水酸化アルミニウムは反応槽2中でpH=7とし、
30分間攪拌すると原液中のフッ素はゲル状水酸化アル
ミニウムに吸着される。
【0014】続いてポリアクリルアミド系高分子凝集剤
を加え、図1(2)に示すようにフッ素吸着ゲル状水酸
化アルミニウム3を沈降させ、上澄み液4として原液の
90%を分離・放流し、残るフッ素吸着ゲル状水酸化ア
ルミニウム3を含むスラリーは再生槽5へ写し、pH=
8に調整し、フッ化カルシウムを生成させるため、この
pHを保ったまま塩化カルシウムを加え30分間攪拌す
る。ここで塩化カルシウムの添加量はフッ素吸着ゲル状
水酸化アルミニウム3に吸着されていたフッ素量に対し
化学量論量程度とする。pH=8程度ではゲル状水酸化
アルミニウムはほとんど溶解しないが、pH=7の場合
と比べてフッ素吸着力は大幅に減少する。したがってカ
ルシウムイオンの添加によりフッ素は容易に脱着しフッ
化カルシウムを生成させることができる。なお、pH=
7でもフッ化カルシウムは生成するが、ゲル状水酸化ア
ルミニウムのフッ素吸着力が強いため十分反応させるた
めには長時間の攪拌を必要とする。
【0015】次に、図1(3)に示すように、生成した
フッ化カルシウム6を含むスラリーのpHを11以上に
調整しゲル状水酸化アルミニウムを完全に溶解し、アル
ミン酸塩溶液7とする。続いて図1(4)に示すよう
に、フッ化カルシウム6を濾過分離し、続いて図1
(5)に示すように濾液のpHを7とすることによって
夾雑成分を含まない再生ゲル状水酸化アルミニウム8を
生成させることができ、これを再び図1(1)における
フッ素含有廃水の高度処理用として、系外へ排出するこ
となく循環使用することができる。
【0016】図2は上述の手順に従ってゲル状水酸化ア
ルミニウムを循環使用した時の処理特性の変化を示した
ものである。初回に比べ、第二回目の処理能力が若干低
下するのはゲル状水酸化アルミニウムに吸着されたフッ
素からフッ化カルシウムを形成する図1(2)の工程
で、すべてのフッ素を固定化できず一定量のフッ素が残
留するためである。しかしながら逆に言えば、毎回この
工程でフッ素を一定量まで固定化できるので、残留フッ
素が蓄積することはなく二回目以降の処理能力はこれ以
上低下せずほぼ安定する。なお、この実施例ではゲル状
水酸化アルミニウムを循環使用する上で溶出等によりゲ
ル状水酸化アルミニウムがわずかずつ目減りし、その分
処理能力が徐々に低下していくのが認められるが、必要
に応じて目減りした分のゲル状水酸化アルミニウムを新
規に補充することにより処理能力を完全に回復すること
ができた。
【0017】このように本発明は、従来フッ素含有廃液
の高度処理として一般的に行われてきたアルミニウム塩
溶液の中和による凝集沈殿法と同様な条件での処理が可
能で、特殊な前処理や高価な材料を使用する必要がな
く、しかも従来大量に発生していた凝集沈殿汚泥が発生
せず、処理能力も極めて安定したフッ素含有廃液の高度
処理を実現するものである。
【0018】なお上記の実施例では原液に対しアルミニ
ウム濃度として400ppmとなるようにゲル状水酸化
アルミニウムを添加し、フッ素濃度2.5ppm程度に
安定して処理することができたが、さらに処理液濃度を
下げたい場合はゲル状水酸化アルミニウムの使用量を増
やせばよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明のフッ素含有
廃水の処理方法は、フッ素含有廃水にフッ素吸着剤とし
てゲル状水酸化アルミニウムを作用させゲル状水酸化ア
ルミニウムにフッ素を吸着させフッ素含有廃水を処理す
る第1の工程と、フッ素を吸着したゲル状水酸化アルミ
ニウムをpHが7以上10未満でカルシウムイオンを作
用させフッ化カルシウムを生成することによりフッ素を
脱着する第2の工程と、フッ素を脱着したゲル状水酸化
アルミニウムをpHが11以上のアルカリ性で完全に溶
解し、フッ化カルシウムその他の不活性夾雑物質を濾過
分離する第3の工程と、濾液を中和しゲル状水酸化アル
ミニウムを再生する第4の工程とを含み、かつ第4の工
程で再生されたゲル状水酸化アルミニウムをフッ素吸着
剤として再び第1の工程で繰り返し使用することによ
り、低濃度フッ素含有廃水の高度処理において特殊な前
処理や高価な材料を必要とせず、低濃度フッ素の高い処
理効率が得られ、処理コストや汚泥発生量を極めて低く
抑えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の手順を示す流れ図である。
【図2】図1の手順に従ってゲル状水酸化アルミニウム
を循環使用した時の処理特性の変化を示す図である。
【符号の説明】
1 原液 2 反応槽 3 フッ素吸着ゲル状水酸化アルミニウム 4 上澄み液 5 再生槽 6 フッ化カルシウム 7 アルミン酸塩溶液 8 ゲル状水酸化アルミニウム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ素含有廃水にフッ素吸着剤としてゲル
    状水酸化アルミニウムを作用させゲル状水酸化アルミニ
    ウムにフッ素を吸着させフッ素含有廃水を処理する第1
    の工程と、 前記フッ素を吸着したゲル状水酸化アルミニウムにカル
    シウムイオンを作用させフッ化カルシウムを生成するこ
    とによりフッ素を脱着する第2の工程と、 前記フッ素を脱着したゲル状水酸化アルミニウムをアル
    カリ性で完全に溶解し、前記フッ化カルシウムその他の
    不溶性夾雑物質を濾過分離する第3の工程と、 濾液を中和しゲル状水酸化アルミニウムを再生する第4
    の工程とを含み、 かつ第4の工程で再生されたゲル状水酸化アルミニウム
    をフッ素吸着剤として再び第1の工程で繰り返し使用す
    ることを特徴とするフッ素含有廃水の処理方法。
  2. 【請求項2】前記フッ素を吸着したゲル状水酸化アルミ
    ニウムにはpHが7以上10未満で前記カルシウムイオ
    ンを作用させ、 前記フッ素を脱着したゲル状水酸化アルミニウムはpH
    が11以上のアルカリ性で完全に溶解させることを特徴
    とする請求項1記載のフッ素含有廃水の処理方法。
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