JPS5843282A - フツ素含有廃水の処理方法 - Google Patents

フツ素含有廃水の処理方法

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JPS5843282A
JPS5843282A JP14260981A JP14260981A JPS5843282A JP S5843282 A JPS5843282 A JP S5843282A JP 14260981 A JP14260981 A JP 14260981A JP 14260981 A JP14260981 A JP 14260981A JP S5843282 A JPS5843282 A JP S5843282A
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fluorine
calcium
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water
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JP14260981A
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Koichi Hatanaka
畠中 孝一
Tadashi Yamazaki
山崎 征
Tadashi Yoshida
正 吉田
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Hitachi Plant Construction Co Ltd
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Hitachi Plant Construction Co Ltd
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフッ素含有廃水の処」111方法に係り、特に
遊離型のフッ素(以下、フッ素イオンと称する。)と錯
体型のフッ素(以下、ソ・7X錯イオンと称する。)の
両者を含有する廃水からフッ素を除去する場合に好適な
処理方法に関する。□ 従来、廃水中のフッ素を除去する方法としては、フッ化
カルシウム法が周知である。この方法はフッ素含有廃水
に、フッ素との反応当量の数倍から数十倍の塩化カルシ
ウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどの水溶性
または微溶性のカルシウム化合物を添加し、pHを適当
な値に保って、水に難溶なフッ化カルシウムを生成させ
、これを沈澱分離することを基本とする。この際、生成
し処理が接続する場合には、過剰のカルシウム化合物が
析出し、スケールトラブルを生起する。そこで、前記水
溶性または微溶性のカルシウム化合物を添加する際に、
炭酸ナトリウムなどの炭酸塩や重炭酸塩(以下、炭酸塩
等と称する。)を添加する方法が提案されている。この
方法は、前記過剰のカルシウム化合物を炭酸塩等と反応
させて炭酸カルシウムを生成させ、pHを適当な値に保
って、前記フッ化カルシウムと炭酸カルシウムを共沈さ
せるものである。すなわち、この改良された方法は共沈
物の沈降性が良いので、フッ化カルシウムの沈殿分離が
容易となり、かつ処1111水中のカルシウム化合物の
濃度を最小限に抑えることができる点で、有効な方法と
いえる。
ところで、本発明者r)は、アルミ精錬、金属表面処理
、半導体素子製造、刊煙脱硫等の各種工程から排出され
るフッ素含有廃水につき、上記の改有効な方法とはいえ
ず、公共水1或への放流基準(フッ素として15■/を
以下)を達成できない場合があることを知った。そして
、−hMピのばらつきの原因が、主としてフッ素錯イオ
ンの存在計によって左右されることを見い1旧しiた。
□、゛。
第1図にモデル実験例の結ψ、を示す。図中、曲線Aは
フッ素としてフッ素イオンのみを5001ng/を含有
する試料を前記方法で処理した場合、曲線Bはフッ素と
してフッ素イオンを440 my / L 。
フッ素錯イオンを60mf/を含有する試料を同様の方
法で処理した場合の結果を示す。第1図からフッ素イオ
ンのみを含有する廃水においては、前記従来方法は広い
pH域で放流基準を達成できることが判る。これに反し
て、フッ素錯イオンが共存する廃水においては、pHが
重要な因子であり、pHが約10の場合において最もす
ぐれた除去性能を示すが、この場合でも放流基準を達成
できないことが判る。
済的に除去することができる処理方法を提供することを
目的とする;。
本発明は、前記17ツ化カルシウム法を基本とする従来
方法では除゛去できなかった廃水中のフッ素11、、 (フッ素錯イオレ示主体であると推定される。)に対し
ては、水溶性のアルミニウム塩を添加し、特定のpH域
で比較的容易に除去できることを実験により確認し、こ
のアルミニウム塩の添加の工程を、従来方法と組合せる
ことによって、効率がよく、経済的な処理方法を構成l
1.たものである。
すなわち、本発明はフッ素錯イオンが共存するフッ素含
有廃水を、下記の工程により処理することを特徴とする
(イ)該廃水に水溶性のカルシラノ、化合吻合、フッ素
との反応当量」ソ」二に添加するとともに、水溶性の炭
酸塩等を添加し、 pfI を!□)〜11に保持し、
生成された固形分を固液分離する第1工程 (ロ)第1工程の分離液に水溶性のアルミニウム塩を添
加し、pHを6〜8に保1、〜し、牛成された固形分を
固液外1加する第:ツ、 l−y、 、1,1.j 、
、。
上記の構成において、第1」−稈V1、l’lfl i
!1.: I、/、−従来方法と類似の方法である。′
J″なわら、廃水中のフッ素は水溶性丑たは、微溶4/
1のhルシ1ジノ、化合物との反応により、フッ化カル
シ1ジノ・を牛成し、過剰のカルシウム化合物tま炭酸
塩等と反応して炭酸カルシウムを生成する。これらの生
成物はpH9〜11の条件下で速やかに共沈し、固液分
離が容易である。また、フッ素に対して反応当量以上に
添加したカルシウム化合物は炭酸カルシウムとして除去
されるので、固液分離後の分離液に溶存するカルシウム
は最小限に抑えることができ、後段の廃水処理工程にお
けるスケールトラブルを未然に防止できる。前記第1工
程においてpH19〜]−1に特定した理由は下記によ
る。第1には前掲第1図に示したように、フッ素錯イオ
ンが共存するフッ素含有廃水に対して第1工程を実施す
る場合に6d: 1)H10付近が最も有利であり、後
段の第工程における水溶性アルミニウム塩の添加量を最
小にすることができるからである。第2には分+kr(
Il段山中溶存するカルシウムの濃度を低く抑えること
ができるからである。第2図に第1]二程における川[
条件と、分離液中の溶存カルシウムの関係を表わす実験
結果を示す。図から明らかなように、pllが5)以上
の場合には溶存カルシウムは1、OOmfl/を以下と
なり、この程度の濃度では後段設備においてスケールト
ラブルは通常発生しないか、またはきわめて軽微に々る
。一方、pIIが9未満の場合には溶存カルシウムが1
〃1宵に増大するので、スケールトラブルが懸念される
。従来、フッ化カルシウム法におけるpH条件U: p
H84・1近が最も有利といわれていたが、I−述のよ
うに、フッ素錯イオンが共存するフッ素α有廃水に灯し
ては量適なpH域がアルカリ側に移行するのでありこの
点に本発明の特徴の一つがある。
第1工程における水溶性力ルンウノ・化合物の添加量は
、廃水中のフッ素に対【7て;、−〜t)倍の反応が好
ましい。当量以下の場合にtよ分肉Ill 71V中の
溶(f:カルシウムの濃度が増大し、+A−炭酸カルシ
ウムの生成量が少くなり、フッ化カルシウノ・とのJ(
沈が十分に進行しない。大過剰吟1場合には分#1液の
塩濃度を高くするのみで有利な点はない。カルシウム化
合物および炭酸塩等の添加順序はカルシウム化合物を先
に添加し、フッ素とカルシウム化合物との反応を十分に
完了させたのちに、炭酸塩等を添加することが好ましい
。従って、連続処理の場合には攪拌混合槽を前後段に設
け、前段の槽にカルシウム化合物を添加し、後段の槽に
炭酸塩等を添加するようにすればよい。この際各種のp
Hは共に9〜11とする。上記とは逆の順序、すなわち
、炭酸塩等を先に添加し、カルシウム化合物を後に添加
する一方法は、カルシウム化合物をフッ素および炭酸塩
等との反応当量に対して十分に過剰な量を添加する場合
にのみ有効である。これ以〃1の場合にはカルシウム化
合物は炭酸塩等との反応に消費され、フッ素との反応に
必要な量が不足’Fる場合が生じ、フッ素除去の目的を
達成することができない。
第1工程における固液分離の操作は通常は沈澱処理が便
宜である□が、これに限るものではなく、他の公知の固
液林・、離手段であってもよい。
1 第2工程は、第1工程では除去ができなかった廃水中の
フッ素(主としてフッ素錯イオン)を除去することを目
的とする。添加する水溶性アルミニウム塩としては硫酸
アルミニウム・、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニ
ウムなどが好1しく用いられる。
フッ素がアルミニウム塩により沈殿、除去されるメカニ
ズムは必ずしも明IW′ではないが、次のように考えら
れる。
フッ素イオンはアルミニ1ジノ・イオンと−I;11己
(1)〜(7)式のように反応する。
中性近付のpHで、アルミニ1ソノ・イオノがフッ素イ
オンに対して多量にある場合には、(1)〜(3)i(
の沈殿生成反応が優先的に起り、フッ素1’:l’、 
% Mll溶一方、フッ素錯イオンの場合にシ、1:、
フッ素に対して親和性の強くアルミニウム・イオンに」
:す、錯体が破壊され(4)〜(7)式の反応を紅て、
(1)〜(3)戊の反応により沈殿除去されるイ)のと
1llj 5j7さノする13A13+ 」−30H−
−−+ Al ((’)IF)、、↓     (1)
AI” + + 2  (M、I  + II′  −
−−+  A1.((、)II)2  ”  l”  
↓     (2)AI”十十〇H−1−2F−−、−
h 、/Mt(oil)・ド↓    (3)A13+
 + 3F−→AlF3              
(4)A13+−1−41i’−−すAIF、−(5)
Al、3+ −1−5p’−→AIFa2      
      (6)Al” +5に’−−會AlF6”
−(カルシウム塩の添加量は溶存フッ素の量に対して通
常lO〜]、 O0倍の量を必要とするがこの値は溶存
フッ素の種類やフッ素除去の最終目標値によって変化し
、経験的に定められる性質のものである。第2工程にお
いて、pHを6〜8に特定せ、このpi(と、処理水中
の溶存フッ素の関係を示したものである。図から明らか
なように、本TN &−,tplrが”/(=1近の中
性域で特にフッ素除去性能がすぐれている。第3図は特
定廃水の一実≠結果を小すものであるが、本発明者らが
試みたフッ素3j1イ・オンが」13存するフッ素含有
廃水においては、いずれも同様の順向を示した。
第4図に本発明を実施するためのプロセス例を示す。図
において、第]エイ!1!でdフッ素錯イオンが共存す
る廃水に、1ず消石灰を添加I97、十分に混合攪拌し
てフッ化カルシウノ、を生成さ(セる。次いで炭酸ナト
リウムを添加し、十分に混合攪1′1目ッて過剰のカル
シウムを炭酸//ルア・ウムト11.で生成させ、凝集
剤を添加し、前記生成1./ζノツ化カルシウムおよび
炭酸カルシラly 4・:i?< I’i’M水から6
% jB沈澱分離する。この工程でit 故の1〕11
 け約10に保持される。第2工程では第1工程か1′
−2の分1η11故に第5図に本発明には属さない力Y
)、のゾ1−1十ス例ヲ示す。この方法はフッ化かルン
ウトの’l成、−I IR’、引続く残留フッ素のアル
ミ−ウノ、IAII切l、 lll l:稈、1.、−
よび最終段における炭酸)) Fノ・ヒ1ソノ・11成
1:稈か1゛)なシ、各工程におけるIJ、酸物4・、
iの1 : p、1.−(y周θ分肉[tするものであ
りフッJ< ji!イ」ンが11、(「−rる゛フッ素
含有廃水からフッ素を除去15、淫1rf−カルンウム
を低減する方法としては当を得たものといえる。
本発明者らの実、験によれば、第4図に示した本発明方
法と第5図に示した方法とは前記各添加剤の添加用を同
一の条件とした場合にkいて、処理水中のフッ素濃度お
よびカルンウム濃度は共にほぼ同一の値を示した。しか
しながら、第4図と第!5図の比較から明らかなように
、第4図の本発明に係る方法はpFI−調整が2回、固
液分離操作が2回で済むのに対し、第5図に係る方法で
はp I(調整を4回、固液分離操作を3回必要とし際
作が複雑1ソ、土に述べたように、本発明によればフッ
素錯イオンを共存するフッ素丼有廃水から、フッ素を効
率]:〈経済的1余去することができる。
実lイ屹(+1 1        、i・(、・、水
道水にNaF + N” 2SI F’1. Na、1
3Fa 、 Na5AtFaをぞJlぞれフッ素として
/1./1.omg7t、2 oyng7t。
;づ(l m!// t 120 Mfl/ tを混入
し11ctを添加して溶解させ、化フッ素が500 第
97’ 、e 、  prl  ’r2の試料水を調整
した。この試料水に(’、:+t((旧)2を;g f
i 00■/を添加したのち、H,orr 溶itセf
C:添加して■)1【をlOK調整し、]5分間1畳I
宇]7ノト。次いで、Na2CO3を5000 mg/
 l添加し、+lIを!0に保持しつつ15分間攪拌し
lこ。次いで高4)了凝東剤(商品名:)・イモロック
OIぐ]0゛ン) 4: 5 m!/ / 、1を添加
し、10分間静置後、該試旧否・通、“)C117iX
4(を用いてp別した。P液の溶存)・ソ、(”; /
/、’旭IC+’を旧S−に102によって定められた
分IJ’+法pc j+Y−0−Cう)1jIHCtを
添加してp’ll  を7に調its L、1j)分間
ハ’7 +’l’した。次いで高分子凝集剤を51)1
1111 &加1〜.:sn分間静置後、該試料を扁5
A D−7紙を用いて?j−1別した。このF液をJ 
I S −K 10 ;gによつでシi゛められた分析
法に従って、溶存フッ素濃度および溶存カルシウム濃度
を分析したところ、それぞれ9.8 ppmおよび38
.6■/lの値を示した。なお、I)I−I調整に要し
たNaOHおよびHCt の消費量はそれぞれ3 2 ]、 OOm9/ tおよび]−020mg/ t
であった。
比較例] 実施例1で調整した試料水にCa、(OH)2を260
(”Jmg/を添加したのち、NaOH#Wを添加して
p■−r、  10に調整し15分間攪拌後、高分子凝
114削(商品名:・・イモロックOK1.07)を5
〜/l添加し、330分間静置後、戸別した。この戸液
1ノ(A、l 2 (5O4)3・] F31720を
5000ダ/を添加したの一1〕、pfr を7に調整
し、15分間攪拌後、高分子A% q〜削を5〜/l添
加し、30分間静置後p別j/ lr、 oこのfP 
液の溶存フッ素濃度の分析結果は)1・l、 :4 +
:l’l准であった。次いで、F液にNa2CO3をr
i (,1’0 (−、+ 18!/ / l添加しp
[−[を10に調整し15分間攪拌後、高分子凝集剤を
5η/を添加し、30分間静置後沖戸別た。P液はHC
lを添加してpHを7に調整した。このpH’Iに調整
したP液の溶存フッ素濃度および溶存カルシウム濃度は
、それぞれ10.4 ppmX35.1 ppmであっ
た。なお、pH調整に要したNaOHおよびHCtの消
費量はそれぞれ4600m9/lおよび:vo5omy
7tであ]4 つた。
実施例2 実施例]で調整した試A、−1水に月1.で、各1・“
q1角におけるpHのみを種々変化さ−11−1その他
のt件CI同一として、最終的に得られ/r−、、lノ
1/1ヶ(処理水)の溶存フッ素濃度お」:び溶(’j
 ://ルゾウノ、5塁+1:l−を分析した。その結
果を第1人に示す。llj、 l、 、同友において、
実験A1−扁4Q−1、・1ぐ゛な明V(係るJJ法″
(′あり、実験蔦5〜7Il;f3 i、J本分1明に
属)X4二いノj゛ンノイ′1v)る。
実施例3 実施例]で調Qi’2 L lc試享1水に月1.−c
 X添加し/ζCa(OF()z、Na2CO:+ 、
お、にびA12(SO2)!(・l f< 1120の
代りに、それぞれCILC/ 2 、N++IIC(h
 :l>よびポリ塩化アルミニウムを同一の反応当ji
l、となるように、一部または全部を取換えてその他の
条件は実施例1と同一の操作を行った。その結果、最終
PM中の溶存フッ素および溶存カルシウムの濃度は実施
例1の場合と大差がなく、溶存フッ素はいづれも15 
ppmを下廻る結果が得られた。
実施例4 フッ素1500〜/〕、碩う素];20ノ〃!//ノ、
アルミニウム]、OOm(1/、1.けい素1 !+ 
(,1mLJ77、pH1,,2の石炭火力発電、所の
脱1171仁1q水(/に1廃水)およびフッ素120
0〜/ 、、t %はう素、″、、 m!// t、ア
ルミニウム20 my / z 、けい素1 !−+’
 rl my/、/pf(l以下の半導体素子1’J 
浩’ L[1のエツチング廃水(扁2廃水)を第4図に
示し、たーノ゛【J+スフローに従って処理した。ぞの
結14.!、を第23表に示す。
第     2     表
【図面の簡単な説明】
おけるpfl 条件と分ll1Ilj i中の溶存カル
シウム濃度との関係を示すグラフ、第3図は本発明の第
2工程におけるpI−I 条件と処理水中の溶存フッ素
濃度との関係を示すグラフ、第4図は本発明を実施する
だめの概略プロセスを示す図、第5図は本発明に属さな
い方法の概略プロセスを示す図である。 旦 駿騨むイ依壮じ←弁−徊

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. フッ素錯イオンが共合するフッ侶含有廃水に水溶性また
    は微溶性のカルシラノ・化合物をフッ素との反応当量以
    上に添加す不とともに、水溶性の炭酸塩または重炭酸塩
    を添加し、pHを()〜11に保持し、生成された固形
    分を固液分離する第1工程と、第1工程の分離液に水溶
    性のアルミニウム塩を添加1.、 pHを6〜Bに保持
    し、生成された固形分を固液分111する第2王稈とに
    よって、前記廃水中のフッ素を除去することを特徴とす
    るフッ素含有廃水の処理方法。
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