JP2003047972A - フッ素含有排水の処理方法 - Google Patents

フッ素含有排水の処理方法

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JP2003047972A
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Tatsuya Kato
達也 加藤
Kenji Hashimoto
健二 橋本
Hidemi Watanabe
秀美 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排水中に含まれるフッ素を、廃棄物である脱
水ケーキを極力発生させずに処理することができるフッ
素含有排水の処理方法を提供すること。 【解決手段】 脱硫装置から排出される排水をpH調整
槽でpH調整を行った後、反応槽で排水中に含まれるフッ
素を沈殿化合物に吸着させて凝集沈殿により除去処理す
る処理方法であって、反応槽に水酸化ナトリウムを加え
ることによりフッ素を吸着した塩基性硫酸マグネシウム
と水酸化マグネシウムを生成させる。次いで、このスラ
リーをpH調整槽に返送してスラリー中の水酸化マグネシ
ウムを酸と反応させて溶解・排出する。一方、塩基性硫
酸マグネシウムはフッ素吸着度を高める。この返送サイ
クルを繰り返して、最終的にはフッ素を十分に吸着した
塩基性硫酸マグネシウムを含んだスラリーを脱水して系
外へ取り出すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、脱硫装置から排出
される排水中に含まれるフッ素を、廃棄物である脱水ケ
ーキを極力発生させずに処理することができるフッ素含
有排水の処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、石炭焚き発電所に設置されてい
る脱硫装置から排出される排水中にはフッ素が含まれて
いるため、これを基準値以下となるように除去処理する
必要がある。従来の一般的なフッ素含有排水の処理方法
としては、例えば図2に示されるように、排水に薬品を
添加して沈殿させる凝集沈殿法が知られている。この方
法は、先ず処理すべき排水を塩酸(HCl)でpH調整
した後、反応槽で消石灰(Ca(OH)2)と反応させ
てフッ化カルシウム(CaF2)を生成し、次いで高分
子凝集剤を加えて凝集・沈殿処理する1段目の凝集沈殿
処理と、更に排水中に残留したフッ素をポリ塩化アルミ
ニウム(PAC)と共沈させ、次いで高分子凝集剤を加
えて凝集・沈殿処理する2段目の凝集沈殿処理とからな
り、フッ素を脱水ケーキとして系外へ取り出すものであ
る。しかしながら、この方法の場合は脱水ケーキの発生
量が多く、また使用する薬品量も多くなるという問題点
があった。
【0003】このような2段式の凝集沈殿法の問題点を
解決する方法として、最近では図3に示されるように、
反応槽に水酸化ナトリウム(NaOH)を添加してpH
を9以上に調整し、硫黄酸化物の吸着剤である水酸化マ
グネシウムにフッ素イオンを吸着させて凝集・沈殿処理
する1段式の凝集沈殿法が提案されている(例えば、特
開2000−176241号公報参照)。しかしなが
ら、この方法の場合はpHを高めるのに多量の水酸化ナ
トリウムが必要になるという問題点があるうえに、沈殿
槽で得られたスラリーを再度脱硫装置への返送を繰り返
すため、フッ素濃度が濃縮しきった際は返送が不可能と
なって、全量脱水ケーキとして系外へ取り出し廃棄する
必要があり、この場合の脱水ケーキの廃棄量は膨大で、
また廃棄作業も膨大なものになるという問題点があっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の問題点を解決して、脱硫装置から排出される排水
中に含まれるフッ素を、廃棄物である脱水ケーキを極力
発生させずに処理することができ、しかも反応槽に添加
する水酸化ナトリウムの量も少なくてランニングコスト
を安価なものとすることができるフッ素含有排水の処理
方法を提供することを目的として完成されたものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明のフッ素含有排水の処理方法は、水
酸化マグネシウムを吸着剤として用いた脱硫装置から排
出される排水を、pH調整槽でpH調整を行った後、反
応槽で排水中に含まれるフッ素を沈殿化合物に吸着させ
て凝集沈殿により除去処理するようにしたフッ素含有排
水の処理方法であって、反応槽に水酸化ナトリウムを加
えることによりフッ素を吸着した塩基性硫酸マグネシウ
ムおよび水酸化マグネシウムを生成させた後、これらを
含んだスラリーをpH調整槽に返送してスラリー中の水
酸化マグネシウムを酸と反応させて溶解し処理水として
排出するとともに、塩基性硫酸マグネシウムのフッ素吸
着度を高め、この返送サイクルを繰り返すことにより最
終的にはフッ素を十分に吸着した塩基性硫酸マグネシウ
ムを含んだスラリーを脱水後、脱水スラリーとして系外
へ取り出すことを特徴とするものである。
【0006】また同一の課題を解決するためになされた
請求項2に係る発明は、pH調整槽のpHが中性域とな
るように調整するものであり、更に同一の課題を解決す
るためになされた請求項3に係る発明は、反応槽のpH
が9以上となるように調整するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ本発明
の好ましい実施の形態を示す。図1は、本発明に係るフ
ッ素含有排水の処理方法の概略フロー図を示すものであ
る。本発明の対象となる被処理水(原水)は、例えば石
炭焚き発電所に設置されている水酸化マグネシウムを吸
着剤として用いた脱硫装置から排出される排水であり、
排水中にフッ素を含有するものである。また、除去処理
方法としては、一般的な二段式凝集沈殿法を基本とする
ものである。
【0008】先ず、脱硫装置から排出された排水は、p
H調整槽に導かれて、ここで凝集沈殿処理に適したpH
に調製される。次に、pH調整された排水は反応槽に導
かれ、ここで排水中に含まれるフッ素が沈殿化合物に吸
着されて凝集沈殿により除去処理されることとなる。
【0009】そして本発明では、この反応槽に水酸化ナ
トリウム(NaOH)を加えることによりフッ素を吸着
した塩基性硫酸マグネシウムおよび水酸化マグネシウム
を生成させる点を第1の特徴とする。従来、反応槽に消
石灰(Ca(OH)2)を加えることにより、原水中の
フッ素をCaにより固定し、フッ化カルシウムを生成さ
せて汚泥として除去処理していた。この場合、反応槽で
の化学反応は次の化1に示されるとおりである。
【0010】
【化1】
【0011】即ち、消石灰によるフッ素の除去は、フッ
素をフッ化カルシウム、フッ化アルミニウムとして沈殿
させ、汚泥として抜き出していた。これらの割合は、本
発明者の汚泥成分の分析結果によればMg(OH)2
約48%、フッ化カルシウムおよびフッ化アルミニウム
が約3%である。そして、汚泥成分中の約22%は石膏
(CaSO4)、約27%はAl、Fe等の注入薬品起
因の水酸化物である。つまり、本発明者は消石灰を用い
た場合には、汚泥成分として原水中の硫酸イオンの影響
を受けて多量の石膏が発生しており、これが汚泥の発生
量を増大させていることを解明した。
【0012】従って、本発明では従来の消石灰にかえ反
応槽に水酸化ナトリウム(NaOH)を加えることによ
り、化2に示されるように、塩基性硫酸マグネシウムお
よび水酸化マグネシウムを生成させることにした。これ
により、石膏(CaSO4)の発生をなくし汚泥発生量
の低減化をねらうものである。
【0013】
【化2】
【0014】一方、この方法によるときは、石膏にかえ
固形分として塩基性硫酸マグネシウムおよび水酸化マグ
ネシウムが生成されるが、これらは以下のとおり処理す
ることで汚泥増加の要因にはならない。即ち、本発明で
は生成した前記スラリーをpH調整槽に返送してスラリ
ー中の水酸化マグネシウムを酸と反応させて溶解し処理
水として排出するとともに、塩基性硫酸マグネシウムの
フッ素吸着度を高め、この返送サイクルを繰り返すこと
により最終的にはフッ素を十分に吸着した塩基性硫酸マ
グネシウムを含んだスラリーを脱水後、脱水スラリーと
して系外へ取り出すようにした点を第2の特徴とする。
【0015】発生した水酸化マグネシウムは不溶解性の
物質であるが、化3に示されるように、酸(例えば塩酸
や硫酸)と反応させることによって溶解性の高い化合物
(MgCl2やMgSO4)に変化させることが可能であ
り、本発明ではこの反応を利用して水酸化マグネシウム
を溶解し、処理水として系外へ排出するのである。これ
により、実質的に汚泥発生量の低減が図れることとな
る。また、塩基性硫酸マグネシウムは吸着力に優れた物
質であり、これをpH調整槽に返送することにより、フ
ッ素の吸着剤として再利用し更にフッ素の吸着除去を促
進するのである。そして、この返送サイクルを繰り返す
ことにより最終的にはフッ素を十分に吸着した塩基性硫
酸マグネシウムを含んだスラリーとし、これを脱水処理
した後、脱水スラリーとして系外へ取り出すことでフッ
素の除去を行うのである。このように本発明では、生成
した塩基性硫酸マグネシウムおよび水酸化マグネシウム
はいずれも汚泥増加の要因とはならないため、従来法に
比べて約60%の汚泥削減が可能となる。
【0016】
【化3】
【0017】この場合、pH調整槽のpHが中性域とな
るように調整する。水酸化マグネシウムを主体とするス
ラリーが再溶解しやすくなり、系外へ排出する脱水ケー
キの量を削減できるからである。また、反応槽のpHが
9以上となるように調整する。硫酸マグネシウムの塩基
性硫酸マグネシウムへの転化率を高めるためである。
【0018】更には、塩基性硫酸マグネシウムをpH調
整槽へ返送することにより、吸着力に優れた塩基性硫酸
マグネシウムが原水中のフッ素を事前に吸着して除去す
るため、反応槽に添加する水酸化ナトリウムの量を大幅
に削減することができ、薬品コストの低減化が可能とな
る。
【0019】以上のように、本発明では反応槽に水酸化
ナトリウムを加えることにより塩基性硫酸マグネシウム
および水酸化マグネシウムを生成させるとともに、得ら
れたスラリーをpH調整槽に返送してスラリー中の水酸
化ナトリウムを酸と反応させて溶解させるようにしたの
で、従来の消石灰を加えて反応させたものに比べて、石
膏の発生がなく汚泥発生量を著しく低減できることとな
る。また塩基性硫酸マグネシウムをpH調整槽に返送す
るのでフッ素を高濃度の状態で除去処理ができることと
なり、更には添加する水酸化ナトリウムの量も大幅に削
減することができることとなる。
【0020】
【実施例】石炭焚き発電所に設置されている水酸化マグ
ネシウムを吸着剤として用いた脱硫装置から排出される
排水を、図1に示される処理工程に従い処理を行った結
果は、表1に示すとおりであった。最終処理水中のフッ
素含有量はいずれも目標値である10mg/lを完全に
クリヤーしており、汚泥発生量(DSS)も従来に比べ
て40%以下にできることが確認できた。なお、DSS
はDryベースでのSS(Susupendid So
lids)を意味する。表2は、図2に示す従来例によ
って処理を行った結果を示すものである。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明は脱硫装置から排出される排水中に含まれるフッ素
を、廃棄物である脱水ケーキを極力発生させずに処理す
ることができ、しかも反応槽に添加する水酸化ナトリウ
ムの量も少なくてランニングコストを安価なものとする
ことができるものである。よって本発明は従来の問題点
を一掃したフッ素含有排水の処理方法として、産業の発
展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す処理フロー図であ
る。
【図2】従来例を示す処理フロー図である。
【図3】従来例を示す処理フロー図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 秀美 愛知県東海市東海町5−3 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 Fターム(参考) 4D038 AA08 AB40 BA06 BB13

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水酸化マグネシウムを吸着剤として用い
    た脱硫装置から排出される排水を、pH調整槽でpH調
    整を行った後、反応槽で排水中に含まれるフッ素を沈殿
    化合物に吸着させて凝集沈殿により除去処理するように
    したフッ素含有排水の処理方法であって、反応槽に水酸
    化ナトリウムを加えることによりフッ素を吸着した塩基
    性硫酸マグネシウムおよび水酸化マグネシウムを生成さ
    せた後、これらを含んだスラリーをpH調整槽に返送し
    てスラリー中の水酸化マグネシウムを酸と反応させて溶
    解し処理水として排出するとともに、塩基性硫酸マグネ
    シウムのフッ素吸着度を高め、この返送サイクルを繰り
    返すことにより最終的にはフッ素を十分に吸着した塩基
    性硫酸マグネシウムを含んだスラリーを脱水後、脱水ス
    ラリーとして系外へ取り出すことを特徴とするフッ素含
    有排水の処理方法。
  2. 【請求項2】 pH調整槽のpHが中性域となるように
    調整する請求項1に記載のフッ素含有排水の処理方法。
  3. 【請求項3】 反応槽のpHが9以上となるように調整
    する請求項1または2に記載のフッ素含有排水の処理方
    法。
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