JPS60166085A - 排煙脱硫廃水の処理方法 - Google Patents

排煙脱硫廃水の処理方法

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JPS60166085A
JPS60166085A JP1842884A JP1842884A JPS60166085A JP S60166085 A JPS60166085 A JP S60166085A JP 1842884 A JP1842884 A JP 1842884A JP 1842884 A JP1842884 A JP 1842884A JP S60166085 A JPS60166085 A JP S60166085A
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fluorine
water
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concentration
seed crystal
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JP1842884A
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Shinichi Arao
荒尾 信一
Ren Suzuki
鈴木 蓮
Isamu Fujiwara
勇 藤原
Hideki Kamiyoshi
秀起 神吉
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries 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】 本発明は燃焼排ガスの排煙脱硫装置から排出される廃水
中のフッ素を消石灰などによって一次処理を行なったの
ち、さらにフッ素濃度を低下させる処理方法に関する。
従来、排煙脱硫廃水中のフッ素濃度f15mり/を以下
(全国−律規準〕にする方法として、第1図に示すよう
な方法等がおる。
第1図において石炭などを燃料とする燃焼排ガスは、石
灰−石膏法による脱硫装置により、ばいじんおよび硫黄
酸化物等を除去されたのち清浄ガスとして放出されるが
、その際燃料に起因するフッ素、Ct、 8041重金
属等を含む排煙脱硫廃水1が排出される。
排煙脱硫廃水1はpHN整工程已に導き、消石灰4を加
えてpHt′6〜11に調整し、廃水中のフッ素および
重金属をそれぞれ難溶性のフッ化カルシウム(OaIF
2)および水酸化物等として析出させるが、同時に廃水
中の804に起因して石膏(OaSO4・2H20)も
析出する。その際、凝集沈殿工程Cで沈降分離された0
alF2.Ca日04−2H20等を含む凝沈汚泥3の
一部kpH調整工程aに循環して、0aF2およびC1
a1904 @ zlE、 Oの結晶粗大化をはかり、
後続の凝集沈殿工程Cの沈降分離および脱水工程dの脱
水を容易にするとともに、石膏の過飽和度を低減させス
ケーリングの緩和をはかつている。
続いて熟成工程すにおいてフッ素の除去性向上のためC
a F2の晶析および結晶成長を行なったのち、凝集沈
殿工程Cに導き、高分子凝集剤5を添加してOa F2
および水酸化物等を粗大フロック化したのち沈降分離す
る。沈降分離しfc凝沈汚泥3は脱水工程dに導き、脱
水したのち処分する。
フッ素全除去した凝集沈殿工程Cからの凝沈処理水2a
は、なお石膏の過飽和が解消されておらず、次工程(例
えば沢過など)において石膏スケーリングの障害を起こ
すため、調整工程θにおいて調整水6を添肌して過飽和
を解消して排水2とするか、もしくはNa2CO3によ
る脱Ca工程を設置して、次工程のスケーリングを防止
する操作をおこなったのち、次工程に送水する。
しかし、第1図に示した従来の方法には以下のような欠
点がめつ几。
(1)排煙脱硫廃水はフッ素以外に、Oa F2の析出
・熟成・分離に影響(錯塩の形成にょる0aF2析出阻
害、晶析速度の遅延など)′t−与える重金属等の不純
物を多種類含んでおり、かつ七の水質は燃料条件および
排ガス処理システムの構成並びにその操作条件等により
大巾に変動するため、従来の方法では処理水フッ素濃度
を安定して15mf/L以下にすることは困難でるり、
さらに規則の厳しい一部都道府県条例にみられる基準値
8 mW/lや、閉鎖性水域などに面する特別な地域に
工場を新設する場合などの基準値3 mW/L以下とす
ることは不可能でめった。
(2) 一般に排水中のフッ素f:oaF2沈殿として
除去する場合、初期溶解フッ素濃度が500〜600 
m971以上でめれは処理水フッ素濃度扛比較的安定し
て15〜25 mW/L程度まで得られるが、初期溶解
フッ素濃度が500mf/を以下、特に100 mf/
1.程度であれば、処理水フッ素濃度は極めて不安定で
20mf/を以下には下らないという特異な現象を示す
これは排煙脱硫廃水のように不純物を多量に含む場合に
その傾向が顕著で、従来法ではそのフッ素濃度が低濃度
域で変動すれば処理性能は極めて不安定となるという欠
点がめった。
(3)#沈処理水2a[石膏過飽和度が高く(例えば過
飽和度1.2〜2.0)次工程以降の石膏スケールの障
害を防止するため後続の調整工程(あるいは脱カルシウ
ム工程の設置が不可欠であり、かつ調整水の必要量が排
水量とほぼ同じ場合もあり、排水量が大幅に上積みされ
る問題がおった・ 上記の問題を解消するため、本発明者らは排煙脱硫装置
の冷却工程にアルミニウム化合物を添加して廃水中に含
まれるホウフッ化物を分解し、ついで第1図に示す処理
を施して当該廃水中のフッ素を除去する方法を提案した
(特願昭57−147827号〕。しかしこの方法では
処理水フッ素濃度を安定して15 mW/L以下にする
ことはできたが、8 mW/L以下とすることはできな
かっただけでなく、上記(2)および(3)項の問題は
依然として残った。
また、本発明者らに第2図に示すように凝沈処理水2a
を種晶接触工程fに導き、ここで0aF27および0a
SO4・2HO8からなる種晶を添加・混合したのち、
種晶分離工程gにて該種晶を分離して循環種晶9として
種晶接触工程fに戻すことにより、処理水フッ素濃度8
 mt/を以下全安定して得ると同時に、次工程以降の
スケーリング障害をほぼ解消する方法全提案し九(特願
昭58−25475号〕。なお第2図における符号で第
1図と同じものは、第1図におけると同じを意味する。
しかしこの特願昭58−25473号に記載される方法
でも処理水フッ素濃度t″5 mf/L以下とすること
はできず、しかも上記(2)項の問題は依然解消せずに
残るとvh5欠点が6つ友。
本発明者らは、上記従来方法のすべての問題点を解消し
て処理水フッ素濃度f 5 mW/1以下とするだけで
なく、極めて簡素なプロセスを提供することを目的とし
て研究の結果、従来方法における難溶性フッ化物、重金
属水酸化物及び副生石膏等を沈降分離工程からの上澄液
に0aF2及び0aSO4・2H20からなる種晶を添
加混合後該株晶は分離し、分離された上澄液中の残存フ
ッ素をアルミニウム吸着キレート樹脂により除去する方
法を考え、本発明に到った。
すなわち本発明は、排煙脱硫廃水のフッ素を固定除去す
る廃水処理方法において、当該廃水金pH3〜4に調整
する第1工程、第1工程に絖き消石灰を添加してpH6
〜8に調整する第2工程、前記2工程によって析出した
難溶性物質を沈降分離する第3工程、前記第3工程にお
いて得られる上澄水をフッ化カルシウム(OaF2.)
および石膏(OaSO4・2H20)からなる椎晶と接
触せしめる第4工程、第4工程に続いて該稲晶を上澄水
と分離し第4工程に返送してなる第5工程、および前記
第5工程で得られる上澄水tアルミニウム成層キレート
樹脂と接触せしめる第6エ程からなり、かつ該樹脂の再
生廃液のうち高濃度フラクションを前記第1工程へ、お
よび該再生廃液のうち低濃度フラクションを前記第4工
程へ返送することを特徴とする排煙脱硫廃水の処理方法
を提供するものでめるO 本発明方法は、下記、のような利点を特徴とする。
1)従来の方法では達成することが不可能な放流基準値
3 mt/L以下が得られる。
2)排煙脱硫廃水のフッ素濃度が大巾に変動しても処理
水フッ素濃度は安定して上記基準値奮下嶌る。
5)種晶の連続投入t−iしないため、汚泥発生量は少
ない。
4)石膏の過飽和に起因するスケ−りング障害全防止す
るだけでなく、フッ素負荷量が低減されるので、キレー
ト樹脂のフッ素吸層能が大巾に増えるだけでなく、その
劣化も著しく軽減される。
5ン゛極めて簡素なプロセスでめるとともに運転に要す
る薬品費は低摩である。
6)再生廃液量による装置規模の増加を最小限に抑えら
れる。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
第5図は、本発明方法の一実施態様例を示す70−シー
トである。なお第3図中、第1図。
第2図と同一の符号で示されるものは、第1図。
第2図におけるものと同じを意味している。
排煙中のダストに由来するアルミニウム化合物が十分量
であればその′!!マで、或いは後述の高濃度再生廃液
14a會加えてもアルミニウム化合物量が不足の場合に
は、第3図におφて図示は省略されている排煙冷却工程
においてアルミニウム化合物を注入された後、排煙脱硫
廃水1t−混合工程a′に導き、後述する凝沈汚泥3お
よび高濃度再生廃液14&と混合する。このときのpH
は3〜4となるように排煙脱硫廃水1の流量に見合った
再生廃液14aの流量t−設定し、必l!ならば消石灰
4at−添加する。
混合工程a′において排煙脱硫廃水1にフッ素と共に含
1れかつ難や理性でらるホウフッ化物はダスト由来のア
ルミニウム化合物及び要に応じて排煙脱硫装置の冷却工
程に添加し九アルミニウム化合物と、高濃度再生廃液1
41Lに含まれるアルミニウム塩によってフッ素−アル
ミニウム錯体にほぼ完全に分解される。そのときの反応
は(1)式によって宍わされる。
ムシ3+十B’F (OH)4.+(n−1)HzO;
ムA FA;”4− B (OH)1+(n−1)d−
・(1) この反応はpH4以下で溶解性アルミニウムの、フッ素
に対するモル比がα4以上(好ましくは15以上)であ
れば(1)式の右辺の方向へ一方的に進む。
また混合工程a′の混合液の溶解フッ素濃度は、排煙脱
硫廃水1に含まれる溶解フッ素に高濃度再生廃i[14
Lに含まれる溶解フッ素および凝沈汚泥3に含1れるフ
ッ化カルシウムかラ一部溶解したフッ素とが合まって著
しく高くなる。
−万、排煙脱硫廃水1に含筐れる硫酸イオンに起因する
石膏が、混合工程IL’において析出する。その反応t
! (2)式で示される。
ca +BOr +2H20,20&BO4a2HzO
−−(2)この反応はpH3〜4で(2)式の右辺方向
に進み、さらに凝沈汚泥3に含まれる石膏(CaSO4
・2m、o)によって結晶が粗大化する。
ついでこの混合液kpH調整工程aに導き、消石灰4を
加えてpH6〜8に調整することにより混合工程a′に
おいて著しく高濃度となり几フッ素イオンと排煙脱硫廃
水1に含まれている重金属類はそれぞれ次に示す反応に
従って難溶性物質として析出させると同時に廃水中の8
04に起因する石膏(CaSO4・2H!O)も析出す
る。このときのpHは6〜8である。
21F−+Oa(oH)2’;: 0aF1 +20H
″″ −冊(3)M′+ n OH: M (OH) 
n M :重金属ffi ・・・−(4)これらの析出
物、すなわちフッ化カルシウム(OaFx)、石膏(C
aSO4弓H20)の粗ス結晶および重金属水酸化物を
含む混合液(pH調整工程aの廃水〕を凝集沈殿工程C
に導き、高分子凝集剤5t″添加混合して、当該フッ化
カルシウムおよび石膏等のフロックをさらに粗大化させ
、上澄水と凝集汚泥を沈降分離°せしめる。
沈降分離した凝沈汚泥の一部は混合工程a′に導き、残
りは脱水工程dに導いて脱水したのち処分する。
なお第1因の従来法においてはフッ素の除去性を向上さ
せるために、フッ化カルシウム(OaIIII)の晶析
および結晶成長をはかる熟成工程すを設けていたが、本
発明の場合後続に晶析操作があるため、第2図の方法と
同様核工程を特に必要としない。
凝集沈殿工程心で分離された凝沈処理水2aは後述する
低濃度再生廃液14bと共に次の種晶接触工程fにお−
てフッ化カルシウム(OaF)7>XU石膏(CaSO
4−2H!O)8’i含む循環種晶9と接触した後、種
晶分離工程gで高分子凝集剤5a會添加して種晶と種晶
分離水2bを分離し、沈降分離した種晶は循環種晶9と
して大部分種晶接触工程fに返送し一部脱水工程at−
経゛て系外に排出する。
凝沈処理水2aは石膏が過飽和状態でめり、かつフッ素
濃度が10〜25 mW/L残存する。
1几低濃度再生廃液1411icは通常50 mW/L
以下のフッ素があり、凝沈処理水2aと低濃度再生廃液
1413の混合液のフッ素濃度は高々60mW/Lであ
る。種晶接触工程でにおいてこの混合液と循環種晶9を
接触することにょクフッ化力Aシウム(CaF2)と石
膏((3as04−za、o)の晶析反応が生ずる。
種晶接触工程toNi晶として運転当初に添加するフッ
化カルシウム(OaF2)74’;iα1%以上(好ま
しくは(tl 〜2%)、石膏(CaSO4・2H10
)8は1%以上(好ましくは1〜5%)となるように添
27DL、その後は晶析反応により増加する析出量の分
を必要に応じて系外に抜き出すが、当初に投入して以降
は種晶の活性低下による性能劣化が生じない限り再添加
する必要はない。
種晶接触工程ででは不純物濃度が低い凝沈処理水2&に
種晶を接触させるので種晶素面の汚染が少なく、長期に
渡ってその活性が維持されるだけでなく、運転初期に種
晶を投入する場合を除いて系外から添加する必要がなく
自己増殖的に種晶濃度が高まるという作用がある。
種晶接触工程fの滞留時間は10分間以上(好ましくは
30〜60分間)でおる。なお種晶として用いるフッ化
カルシウム(CaFz)および石膏(ca804・2 
Hz 0 )の粒径に従って、上記のようなスラリー循
環方式以外に固定層充填方式又は流動層方式によって、
上記晶析反応管達成することができる。
種晶分離工程gでは高分子凝集剤5aを加えることによ
り、通常微細結晶で単独では沈降分離しにく一フッ化カ
ルシウム(OaFz)と沈降性の良い石膏(CaSO4
・2 Hz O)k共沈させる作用がある。また沈降分
離し九フッ化カルシウムと石膏は循環種晶9として種晶
接触工程fに返送して再利用する。
かくして種晶接触工程fと種晶分離工程gは凝沈処理水
2aのフッ素を除去し石膏の過飽和度を解消せしめる作
用がある。因みに種晶分離水2bのフッ素濃度は5〜B
mt/Lとなる。
種晶分離工程gで分離された種晶分離水2bを次工程の
キレート樹脂吸着工程りに導き、種晶分離水2bに残存
するフッ素をほぼ完全に除去し、処理水2のフッ素濃度
f 3 mグ/を以下まで下げる。処理水2のフッ素濃
度が5 mW/Lに達した時の種晶分離水2′bと該キ
レート樹脂の容量比は約1000である。キレート樹脂
工程りで用いられるキレート樹脂としては、例えばホス
ホメチルアミノ基(−NHCH2−PO(OH)2 )
を有するエポキシ樹脂にアルミニウムイオン(At”)
を吸着させたキレート樹脂が適する。キレート樹脂吸着
工程りでは複数基のキレート樹脂光填塔を直列に通水し
、処理水2にフッ素が所定濃度以上漏出してくると最先
の塔のキレート樹脂を再生した後その通水順序が最後尾
となるように、各基を順次切り換えて通水と再生を繰り
返丁メリーゴーランド万式が好ましい。
当該樹脂を再生するには、該樹脂をまず酸10と接触さ
せることにより、該キレート樹脂に吸着式れたフッ素イ
オンを溶離させ友後洗浄用水13で押出しする。酸10
としては塩酸、硫酸などを使用できる。
続いて当該樹脂をアルカリ11と接触させて中和し、さ
らにアルミニウム塩12と接触させ几後洗浄用水13で
当該樹脂を洗浄することにより、キレート樹脂と未反応
の過剰の酸10゜アルカリ11およびアルミニウム塩1
2を取り除く。
なおアルカリ11としては水酸化ナトリウム。
水酸化カリウムなどを、アルミニウム塩12としては硫
酸アルミニウム(A4 (’804’)s ’318B
4 GA1つ塩)化ア々ミ祷:つTA K K1.(−
1a ・6迅0)などを使用できる。
以上の操作で発生する再生廃液はフッ素が高濃度のフラ
クションでろり、高濃度再生廃液14aとして混合工程
a′に返送される。
高濃度再生廃液14!Lの溶解フッ素濃度は種晶分離水
2bのフッ素濃度により異なるが、2000 m971
以上、さらにアルミニウムイオンは1600 m971
以上となり、また該キレート樹脂の特性から過剰の酸が
残存するのでpHは[L5以下である。
次に上記操作に続いて、洗浄用水13で当該樹脂を洗浄
し再生操作を完了する。この場合に発生する再生廃液は
フッ素が低濃度のフラクションでめり、低濃度再生廃液
14bとして種晶接触工程fに返送する。
低濃度再生廃液14bの溶解フッ素濃度は50me/を
以下、アルミニウムイオンは100 mt/L以下でp
HはほぼzOである。因みに高濃度再生廃液14aと低
濃度再生廃液14bの容量比はほぼ1:1である。
混合工程a′において排煙脱硫廃水1と凝沈汚泥3だけ
を混合した場合pHは所足値よりも大巾に上昇する。上
記高濃度再生廃液14a’にこれに加えることにより、
混合工程a′のpHが上昇しないという作用を有する。
なお消石灰4aは主に混合工程a′のpHを3〜4にコ
ントロールするために作用する。
本発明方法を実施例により具体的に説明する。
実施例 排煙脱硫廃水を試料に用いて第3図に示す本発明法のフ
ローにより、第1表の試験条件で行つ几該廃水中のフッ
素の処理試験の結果を第2表に示す。
なお本実施例でのキレート樹脂はホスホメチルアミノ基
を官能基とするエポキシ樹脂にアルミニウムイオン金吸
着させたものを用いた。
通水倍率がs o o tit−樹脂までは処理水フッ
素濃度が検出されず、約1ooat/を一樹mVでは処
理水フッ素濃度は3 mW/L以下でめった。
比較例 実施例と比較するため実施例と同一の試料にりiて、第
11および第2図に示す従来法の70−により、第1f
!の試験条件で行った廃水中のフッ素の処理試験結果上
第21!に併記した。
本発明に比べて処理水フッ素濃度は安定せず、しかも3
 mW/L以下を達成することはできなかった◎ 第 1 表 牲)排煙脱硫排水量に対する凝沈汚泥量の比第 2 表 悴】石膏過飽和度(α)は次式よりめ九〇(Ca” 〕
・CB 04”−〕 飽和平衡時の溶解度積 以上の実施例等からも明らかなように、本発明方法は、
凝沈上澄液f:oaF2及び0aSO4・2°馬0から
なる種晶の接触させた後分離した上澄液をさらにアルミ
ニウム吸着キレート樹脂に接触させ、かつ該樹脂再生工
程からの再生廃液の高濃度フラクションは混合工程へ、
低濃度フラクションは種晶との接触工程へと返送するこ
とにより、下記の効果を得ることができる。
(1)高濃度再生廃液14aを混合工程a′に返送する
ことにより排煙脱硫廃水1のフッ素濃度の変動に拘らず
、該工程での初期溶解フッ素濃度を高レベル(600m
171以上)に保つことができ、かつアルミニウムイオ
ン濃度も高く維持できるため凝沈処理水2′のフッ素濃
度が安定して10〜15 mt/l−となる。また高濃
度再生廃液14aに含まれる溶解性アルミニウム量と排
煙脱硫廃水1に含まれるフッ素量とのモル比がα4以上
の場合、排煙脱硫装置の冷却工程でアルミニウム化合物
を注入することが不要となる効果があり、薬品費を低減
できる。
(2)混合工程a′において、排煙脱硫廃水1、凝沈汚
泥3および高濃度再生廃液14ak混合することにより
pHの上昇を防ぐことができるため、1)Hコントロー
ルのための酸が不要となり、薬品費の増加を防げる。
さらに高濃度再生廃液14aおよび低濃度再生廃液14
N+を分別し、そのうち高濃度再生廃液14&のみ゛を
混合工程a′に返送することにより、比較的長い反応時
間t−要する混合工程a’、pH調整工程aおよび凝集
沈殿工程Cの装置規模の増加を最小限に抑えられる。
(3)種晶接触工程fでの晶析速度は(5)式によって
表わされる。
ここにka:晶析速度定数(1/H) kaは種晶濃度(cd mW/L)に比例する。即ちk
a=kIIcd t:経過時間 c : t=tのときの濃度(mW/l)c*: t=
■のときの濃度(mff/L )種晶接触工程fでは種
晶濃度金高めることができるので(5)式から明らかな
ように晶析速度が大巾に上昇し、短時間のうちにフッ素
を除去することができる。そのため低濃度再生廃液14
t)’i該工程で混合しても装置規模の増加をほとんど
招かない。
また汚泥は晶析に伴なう増加分を必要に応じて系外に排
出するだけでよく、薬品費および汚泥量はほとんど増加
しない。
(4)#洗処理水2aのフッ素濃度の安定と、種晶濃度
を高めることができることによる効果が相1つて種晶分
離水2bのフッ素濃度は安定して5〜6mf/Lが得ら
れるだけでなく、石膏の過飽和が解消される。
(5)種晶分離工程gでの沈降分離性は、フッ化カルシ
ウムと石膏を共沈させることにより大巾に改善される。
(6)種晶分離水2bのフッ素負荷量を低減できること
と、石膏の過飽和度が解消されることニヨク、キレート
樹脂吸着工程りにおいてキレート樹脂のフッ素吸着能力
を大巾に上昇させることができるだけでなく、該樹脂表
面にスケールが発生することを防止して該樹脂の劣化を
大巾に軽減できる。また処理水2のフッ素濃度も安定し
て5 mf/L以下が長時間維持できる。
(7)再生廃液を高濃度と低濃度のフラクションに分別
することにより、それに応じた処理が行なえるため、再
生廃液だけを処理する装置を独立に設ける必要がないと
いう著しい効果が得られる。
(8)処理水2の石膏スケールによる障害が解消され、
排煙脱硫廃水処理装置が長時間安定して運転できるだけ
でなく、調整水6の添加が不要となり、廃水処理装置に
おける大巾な水量増加は生じない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の排煙脱硫水中のフッ素の処理方法の一例
を示すフローシート、第2図は従来のフッ素処理方法の
別の一例を示すフローシート、第3図は本発明方法の一
実施−態様例を示すフローシートである。 復代理人 内 1) 明 後代理人 萩 原 亮 − 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 排煙脱硫廃水のフッ素を固定除去する廃水処理方法にお
    いて、当該廃水t−pH3〜4に調整する第1工程、第
    1工程に続き消石灰を添加してpH6〜8に調整する第
    2工程、前記2工程によって析出した難溶性物質を沈降
    分離する第3工程、前記第3工程において得られる上澄
    水をフッ化カルシウム(OaP2)および石膏(C!a
    so、・2 H2O)からなる種晶と接触せしめる第4
    工程、第4工程に続いて該種晶を上澄水と分離し第4工
    程に返送してなる第5工程、および前記第5工程で得ら
    れる上澄水をアルミニウム吸着キレート樹脂と接触せし
    める第6エ程からなり、かつ該樹脂の再生廃液のうち高
    濃度フラクションを前記第1工程へ、および該再生廃液
    のうち低濃度フラクションを前記第4工程へ返送するこ
    とを特徴とする排煙脱硫廃水の処理方法。
JP1842884A 1984-02-06 1984-02-06 排煙脱硫廃水の処理方法 Pending JPS60166085A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04115134U (ja) * 1991-03-27 1992-10-12 株式会社リテラ 缶用開口装置
JP2007196177A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 弗素含有廃液の処理方法
JP2009136843A (ja) * 2007-12-10 2009-06-25 Daiseki:Kk 廃液の処理方法

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