TW201336571A - 氟回收裝置及氟回收方法 - Google Patents

Abstract

本發明之氟回收裝置，其特徵為，具備：使含有氟離子之被處理水和鈣劑形成反應藉此析出氟化鈣的析出槽(1)；可將由不溶於水之含鈣固體形成，一次粒子徑為1~100μm的助濾劑和分散介質進行混合製成助濾劑泥漿的混合槽(3)；在濾器(6)上形成有含上述助濾劑泥漿中之助濾劑的預塗層，可使上述被處理水過濾藉此在預塗層上形成有含氟化鈣之濾餅層的水平過濾裝置(5)；將上述濾餅層從上述水平過濾裝置去除的洗淨機構(9)；回收上述洗淨機構所去除之濾餅層的回收槽(7)；及將水分從上述回收槽所回收的濾餅層去除的脫水機(8)。

Description

氟回收裝置及氟回收方法

本發明的實施形態是關於要回收水中所存在之氟用的氟回收裝置及氟回收方法。

最近，由於工業發達及人口增加以致水資源有效利用成為一種需求。因此，工業排水等之排水的再利用就變成非常重要。為了達成上述需求及重視是需要水的淨化即需要從水中分離其他的物質。要使其他物質從液體分離的方法，已知有各種的方法，例如膜分離、離心分離、活性碳吸附、臭氧處理、利用凝集使浮游物質去除的方法。利用上述的方法，就能夠去除水中所含有之磷或氮等影響環境較大的化學物質，或能夠去除水中分散的油類、黏土等。上述的方法當中，膜分離是屬於要去除水中之不溶物質時最常用的一種方法，但從膜的保護觀點或從要提昇含有難脫水性之物質的水其過水速度的觀點來看，還是屢屢採用利用助濾劑的方法。

另一方面，要從水中去除氟離子的方法，已知有將氟離子以氟化鈣析出，或以聚氯化鋁吸附，或利用高分子凝集劑進行回收的方法。例如已知分別有：使含氟之原水中的氟以氟化鈣析出，然後添加凝集劑進行回收的方法，或者將氟化鈣的一部份粉碎，然後將粉碎之氟化鈣的一部份回送至反應槽加以再晶析的方法，或者使鈣和鋁鹽形成反 應然後利用高分子凝集劑進行回收的方法。

〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開2010-207755號公報

[專利文獻2]日本特開2010-110688號公報

[專利文獻3]日本特開2005-296837號公報

本發明實施形態之目的，是在於提供一種針對水中存在的氟離子使用鈣劑藉此析出讓氟化鈣有效率去除水中之氟的氟回收裝置及氟回收方法。

根據本發明實施形態時，是能夠提供以下述為特徵的氟回收裝置，即該特徵為，具備：要使含有氟離子之被處理水和鈣劑形成反應藉此析出氟化鈣的析出槽；可將由不溶於水之含鈣固體形成，一次粒子徑為1~100μm的助濾劑和分散介質進行混合製成助濾劑泥漿的混合槽；在濾器上形成有含上述助濾劑泥漿中之助濾劑的預塗層，可使上述被處理水過濾藉此在預塗層上形成有含氟化鈣之濾餅層的水平過濾裝置；將上述濾餅層從上述水平過濾裝置去除的洗淨機構；要回收上述洗淨機構所去除之濾餅層的回收槽；及要將水分從上述回收槽所回收的濾餅層去除的脫水 機。

〔發明之實施形態〕

以下，針對本實施形態相關的氟回收裝置及氟回收方法進行詳細說明。

本實施形態相關的氟回收裝置中，於析出槽中要和含有氟離子之被處理水形成反應的鈣劑，例如：氫氧化鈣(消石灰)、氯化鈣、碳酸鈣。該等鈣劑在水中會成為離子，與氟形成反應後就以氟離子析出。另，水中難以溶解的碳酸鈣等是在表面形成反應，於碳酸鈣的表面生成氟化鈣，有時該等會剝落分散在水中。於任何反應形態，氟化鈣都會成為細的粒子分散在水中。

經由上述所析出的氟化鈣，是非常難以固液分離，因此先前技術是添加陽離子系聚合物等藉此形成絮凝體使其全量分離。但是，本實施形態中是根據處理水濃度選定助濾劑藉此就能夠直接脫水，因此就不需要這以外的操作。

本實施形相關的助濾劑即不溶於水之含鈣固體，是只要含有不溶於水之鈣即可。所謂「不溶於水」，是指對水的溶解度每1000ml為10g(25℃)以下。含鈣固體，也可以是天然礦石或單一的精製品。天然礦石，例如：文石、硼鈉解石、黃長石、綠輝石、鈣鉻榴石、白鎢礦、鈣鈦礦、鈣鐵輝十石、黝簾石、魚眼石、白雲石、鋁氟石膏、紅簾石、晶石系列、二水石膏、楔石、紫龍晶、鈣長 石、透輝石、鈣鐵輝石、錳鈣輝石、透閃石、薔薇輝石、易變輝石、角閃石、輝石、深黃鈾礦、維蘇佛石、逸見石、方解石、霰石、蒙脫石、陽起石、綠窗石、斜黝簾石、磷灰石。若為精製品，例如：碳酸鈣、亞硫酸鈣、硫酸鈣、鈦酸鈣、鎢酸鈣。其中又以對水之溶解度小的碳酸鈣或以碳酸鈣為主要成份的礦石(例如文石、白雲石)為佳。

上述助濾劑的一次粒子徑為1~100μm，但以10~60μm為佳。一次粒子徑未滿1μm時，則粒子會緻密凝集，雖然能夠去除水中的微細析出物，但有時會無法獲得實效性的過水量。此外，一次粒子徑若超過100μm時，則粒子間的距離會太大以致下述之水中的微細析出物有時會通過粒子間。

本實施形態相關的水平過濾裝置是使用濾器構成為和地面水平的過濾器。採用上述過濾器時，是能夠使濾餅層均勻形成在濾器上因此處理水質較為穩定。

上述濾器，是可根據處理水的要求水質加以選擇，採用透氣性為30~1500cc/cm²．min的濾器。於此，透氣性是根據滅滴靈式法測定出。具體而言，若濾器以織物構成時，就能夠利用株式會社安田精機製作所的滅滴靈式通氣度試驗機(商品名)等進行測定。例如該濾器是可全面性使用脫水機用的濾布，其材料例如：聚丙烯、聚酯、聚醯胺。

上述材料當中，只要是濾餅層之剝離性良好的材質就 能夠更有效果達成本實施形態。例如聚丙烯不僅價格便宜，濾餅層回收後的差壓也較為穩定，且劣化也較少，因此就容易使用在水處理。此外，濾布是可選用平紋織法、斜紋織法、緞紋織法等各種的織法來獲得並沒有特別限定。但選用時所期望之濾布的透氣性或織法，是可考慮到製造成本等加以適當選擇即可，其織法，又以平紋織法為佳。該等的濾布也可視需求施以軋光加工處理。

其次，針對本實施形態相關之氟回收裝置的動作進行說明。

首先，將屬於含鈣固體的助濾劑和分散介質進行混合藉此調整助濾劑泥漿。分散介質是使用水，但也可適當使用其他的物質。助濾劑泥漿中的助濾劑濃度只要能夠經由以下的操作就形成有預塗層時是沒有特別的要求，但該助濾劑泥漿中的助濾劑濃度例如是調整成10000~200000 mg/L程度。

其次，將助濾劑泥漿灌入水平過濾裝置的濾器執行水的過濾，藉此對助濾劑泥漿中的助濾劑進行過濾，使助濾劑殘留在濾器上，藉此在濾器上主要形成有助濾劑積層形成的過濾層即預塗層。另，水的過濾是在加壓下執行。

上述預塗層，如上述所示是利用外力的作用使其形成及保持，因此濾器環例如是配置成可使上述濾器塞住指定容器的容器口，在配置成上述的濾器上殘留助濾劑，使助濾劑排列及積層在該濾器上。於該形態時，利用來自於上述容器之壁面的外力及位於上方之助濾劑其重量造成朝向 下方的外力(重力)，就能夠使上述預塗層形成及保持在濾器。另，預塗層的厚度會因為要處理的液量而有所改變，但大概是0.1~10mm程度。

接著，對經由上述過程形成的預塗層灌入含有氟化鈣之雜質(SS)的被處理水進行水的過濾，藉此去除含有氟化鈣之雜質。水的過濾是在加壓下執行。此時，被處理水中之含有氟化鈣的雜質，是吸附在預塗層構成用的助濾劑表面藉此從被處理水中去除。此時，由於助濾劑如上述所示形成為特殊的構成，因此就能夠截留該含有氟化鈣的雜質，獲得充分的過水速度。

如上述所示被處理水中之含有氟化鈣的雜質去除後，就回收濾餅層。例如：利用洗淨等手段將濾餅層分解成泥漿狀之後，再輸送回收至其他的容器。洗淨時是使用水進行洗淨，但也可使用界面活性劑或有機溶媒進行洗淨。

接著，是使用脫水機對洗淨後的濃縮泥漿進行脫水。脫水的方法並不拘為何種方法，但例如有利用壓濾脫水機進行回收的方法，或添加少量的高分子助劑利用螺旋壓縮脫水機進行回收的方法，或利用離心分離機等進行回收的方法。壓濾脫水機由於不使用高分子助劑因此屬於有效的回收方法。

其次，針對具體性的實施例進行詳細說明。

(助濾劑之準備) (助濾劑A)

準備好碳酸鈣粒子(平均粒子徑1.0μm)。

(助濾劑B)

準備好碳酸鈣粒子(平均粒子徑50.0μm)。

(助濾劑C)

準備好碳酸鈣粒子(平均粒子徑100.0μm)。

以下，比較例是使用下述的助濾劑。

(助濾劑D)

準備好碳酸鈣粒子(平均粒子徑0.5μm)。

(助濾劑E)

準備好碳酸鈣粒子(平均粒子徑120μm)。

(實施例1)

第1圖為表示實施例1相關的氟回收裝置概略圖。

析出槽1，具備有攪拌機2a。於該析出槽1，是構成為能夠供應含有氟的被處理水和做為鈣劑的消石灰。於上述析出槽1中，上述被處理水和消石灰會形成反應析出氟化鈣。混合槽3具備有攪拌機2b，具有能夠將助濾劑和一部份再利用的處理水進行混合製成助濾劑泥漿的功能。

上述析出槽1、混合槽3，是分別經由配管4a、4b連接在水平過濾裝置5的上部。於水平過濾裝置5的內部， 是配置有對地面成水平的濾器6。於水平過濾裝置5的側部，是依順序連接有具備攪拌機2c的回收槽7和脫水機8。洗淨機構9，具有能夠去除水平過濾裝置5之濾器6上所堆積之含有氟化鈣的濾餅層之功能，其由水平過濾裝置5之底部和較濾器6還上部側之水平過濾裝置5連接用的配管4c，及，裝設在該配管4c途中的洗淨槽、泵浦及開關閥(分別未圖示)等所構成。

於第1圖的回收裝置中，首先，是從混合槽3將助濾劑泥漿送至水平過濾裝置5，在濾器6上形成助濾劑的預塗層。其次，經過一定時間之後，從析出槽1將與消石灰形成反應的被處理水在壓力下供應至水平過濾裝置5，於此進行固液分離(過濾)。水平過濾裝置5所產生的過濾液，是氟已去除之弱鹼性的處理液，可直接成為排水但也可做為水平過濾裝置5的洗淨水使用。當被處理水的過濾結束時，在水平過濾裝置5的濾器6上，是會有析出之氟化合物(主要為氟化鈣)的濾餅層存在。為了要洗淨該濾餅層，是從濾器6的旁邊供應洗淨水藉此使濾餅崩潰，對回收槽7供應濾餅。洗淨水是以含有高濃度之氟化物的氟濃縮水成為回收，供應至壓濾脫水機8，回收成為固形物。

其次，針對第1圖之氟回收裝置的具體性作用進行說明。

首先，準備好含有氟離子500mg/L的氟化氫水溶液做為被處理水。此外，處理水的氟濃度設定成10mg/L。將 消石灰(鈣化合物)以固形份量成為1000mg/L的狀態添加在被處理水中，進行10分鐘攪拌之後，就會析出白色沉澱物，此時被處理水中的氟離子濃度為8mg/L是屬於設定值以下。然後，從混合槽3將助濾劑A形成的泥漿供應至水平過濾裝置5，形成有助濾劑的預塗層之後，就從析出槽1將被處理水供應至水平過濾裝置5，進行過濾後的結果可確認出能夠回收過濾水(處理水)中98%以上的氟化合物(消石灰和氟離子的反應物)。過濾處理後，從水平過濾裝置5之濾器6的旁邊供應洗淨水，使濾器6上形成的濾餅層崩潰後將濾餅供應至回收槽7。然後，將回收槽7內的濃縮泥漿供應至壓濾脫水槽8進行了脫水處理，毫無問題可回收成為固形物。

(實施例2)

使用與實施例1相同的裝置，除了使用助濾劑B取代助濾劑A以外，其他都和實施例1相同進行了測試。其結果，氟的回收率約90%，處理水中氟濃度為10~20mg/L。根據實施例2時，相較於實施例1，該實施例2的水平過濾裝置5的過水速度大致是倍數，因此毫無問題能夠運轉。

(實施例3)

使用與實施例1相同的裝置，除了使用助濾劑C取代助濾劑A以外，其他都和實施例1相同進行了測試。其結 果，氟的回收率約90%，處理水中氟濃度為30~50mg/L。根據實施例3時，相較於實施例1，該實施例3的水平過濾裝置5的過水速度大致是2.5倍，因此毫無問題能夠運轉。

(比較例1)

使用與實施例1相同的裝置，除了使用助濾劑D取代助濾劑A以外，其他都和實施例1相同進行了測試。執行氟回收的結果，在途中就無法進行水的過濾。

(比較例2)

使用與實施例1相同的裝置，除了使用助濾劑E取代助濾劑A以外，其他都和實施例1相同進行了測試。執行氟回收的結果，氟化合物幾乎全量流出在處理水。

以上雖然對本發明幾種的實施形態進行了說明，但該等實施形態，是以例子為提示，並不表示限定本發明的範圍。該等新的實施形態，是能以其他各式各樣的形態加以實施，只要不脫離本發明的主旨範圍，是可進行各種的省略、替換及變更。該等實施形態或其變形是包括在本發明的範圍及主旨，並且包括在申請專利範圍所記載之發明和與其均等的範圍。

1‧‧‧析出槽

2a、2b、2c‧‧‧攪拌機

3‧‧‧混合槽

4a、4b、4c‧‧‧配管

5‧‧‧水平過濾裝置

6‧‧‧濾器

7‧‧‧回收槽

8‧‧‧壓濾脫水機

9‧‧‧洗淨機構

第1圖為實施例1相關的氟回收裝置概略圖。

1‧‧‧析出槽

2a、2b、2c‧‧‧攪拌機

3‧‧‧混合槽

4a、4b、4c‧‧‧配管

5‧‧‧水平過濾裝置

6‧‧‧濾器

7‧‧‧回收槽

8‧‧‧壓濾脫水機

9‧‧‧洗淨機構

Claims (4)

1. 一種氟回收裝置，其特徵為，具備：使含有氟化物離子之被處理水和鈣劑形成反應藉此析出氟化鈣的析出槽；可將由不溶於水之含鈣固體形成，一次粒子徑為1~100μm的助濾劑和分散介質進行混合製成助濾劑泥漿的混合槽；在濾器上形成有含上述助濾劑泥漿中之助濾劑的預塗層，使上述被處理水過濾藉此在預塗層上形成有含氟化鈣之濾餅層的水平過濾裝置；將上述濾餅層從上述水平過濾裝置去除的洗淨機構；回收上述洗淨機構所去除之濾餅層的回收槽；及將水分從上述回收槽所回收的濾餅層去除的脫水機。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的氟回收裝置，其中，助濾劑的一次粒子徑為10~60μm。
3. 一種氟回收方法，其特徵為，具備：將含有氟化物離子之被處理水和鈣劑導入在析出槽藉此析出氟化鈣的步驟；在混合槽內，將由不溶於水之含鈣固體形成，一次粒子徑為1~100μm的助濾劑和分散介質進行混合藉此製成助濾劑泥漿的步驟；在水平過濾裝置之濾器上形成有含上述助濾劑泥漿中之助濾劑的預塗層之步驟；對含有氟化鈣之被處理水進行過濾處理藉此在上述預 塗層上形成有含氟化鈣之濾餅層的步驟；將濾餅層從水平過濾裝置去除的步驟；回收所去除之濾餅層的步驟；及將水分從所回收之濾餅層去除的步驟。
4. 如申請專利範圍第3項所記載的氟回收方法，其中，助濾劑的一次粒子徑為10~60μm。