JP5794422B2 - フッ素および有害物質を除去する処理方法と処理装置 - Google Patents
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Description
〔1〕フッ素を含む原水にカルシウム塩を添加し、pH4〜9にしてフッ化カルシウム沈澱を生成させ、該沈澱を固液分離してフッ素を除去する一次処理工程、この一次処理後の処理水(一次処理水)に、難溶性金属酸化物と可溶性金属化合物とを添加してpH7〜11にし、難溶性金属酸化物の表面を溶解させると共に他は未溶解部分とし、溶解した難溶性金属酸化物と可溶性金属化合物との反応によって該難溶性金属酸化物の未溶解部分表面に層状複水酸化物が形成された汚泥を生成させて該層状複水酸化物に残留フッ素および有害物質を取り込ませ、この汚泥を沈降させて固液分離する二次処理工程を有することを特徴とするフッ素および有害物質を除去する処理方法。
〔2〕難溶性金属酸化物が酸化マグネシウムであり、可溶性金属化合物が可溶性アルミニウム塩であり、一次処理後の処理水に酸化マグネシウムと可溶性アルミニウム塩を添加してアルカリ性下で反応させることによって酸化マグネシウムの表面にハイドロタルサイトを形成させると共に、該ハイドロタルサイトにフッ素および有害物質が取り込まれた汚泥を生成させ、該汚泥を固液分離してフッ素および有害物質を除去する上記[1]に記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
〔3〕フッ素濃度30mg/L以上の原水について、一次処理によってフッ素濃度を10〜20mg/Lに低減し、二次処理によってフッ素濃度を8mg/L以下に低減する上記[1]または上記[2]に記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
〔4〕フッ素濃度30mg/L以上の原水について、一次処理によってフッ素濃度を10〜20mg/Lに低減し、二次処理によってフッ素濃度を0.8mg/L以下に低減する上記[1]または上記[2]に記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
〔5〕二次処理において生成する汚泥スラリーの30分静置後の安定容積が40%以下である上記[1]〜上記[4]の何れかに記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
〔6〕一次処理において固液分離したフッ化カルシウム沈澱からフッ素を回収する上記[1]〜上記[5]の何れかに記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
〔7〕二次処理において固液分離した汚泥の一部または全部を二次処理の反応工程に返送し、返送した汚泥を層状複水酸化物の形成に利用する上記[1]〜上記[6]の何れかに記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
〔8〕反応工程に返送しない余剰汚泥をセメント原料または浄化材または一次処理のpH調整剤として利用する上記[1]〜上記[7]の何れかに記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
〔9〕フッ素を含有する原水にカルシウム塩を添加してpH4〜9にしてフッ化カルシウムを沈澱させる反応槽A、該沈澱を固液分離する分離槽B、分離槽Bから抜き出した一次処理水に可溶性金属化合物を添加する添加槽C、可溶性金属化合物を添加した一次処理水に難溶性金属酸化物を加えてpH7〜11にし、難溶性金属酸化物の表面を溶解させると共に他は未溶解部分とし、溶解した難溶性金属酸化物と可溶性金属化合物との反応によって該難溶性金属酸化物の未溶解部分表面に層状複水酸化物が形成された汚泥を生成させて該層状複水酸化物に残留フッ素および有害物質を取り込ませる反応槽D、反応槽DにpH調整剤を供給する手段E、反応槽Dから抜き出したスラリーに凝集剤を供給する手段F、凝集剤を添加したスラリーを固液分離する分離槽Gを備えることを特徴とするフッ素および有害物質を除去する処理装置。
〔10〕分離槽Gから反応槽Dに汚泥を返送する管路に第二添加槽Hが設けられており、第二添加槽Hで汚泥に難溶性金属酸化物が添加され、難溶性金属酸化物が添加された汚泥が反応槽Dに供給される上記[9]に記載するフッ素および有害物質を除去する処理装置。
本発明の処理方法は、フッ素を含む原水にカルシウム塩を添加し、pH4〜9に調整してフッ化カルシウム沈澱を生成させ、該沈澱を固液分離してフッ素を除去する一次処理工程、この一次処理後の処理水(一次処理水)に、難溶性金属酸化物と可溶性金属化合物とを添加してpH7〜11にし、難溶性金属酸化物の表面を溶解させると共に他は未溶解部分とし、溶解した難溶性金属酸化物と可溶性金属化合物との反応によって該難溶性金属酸化物の未溶解部分表面に層状複水酸化物が形成された汚泥を生成させて該層状複水酸化物に残留フッ素および有害物質を取り込ませ、この汚泥を沈降させて固液分離する二次処理工程を有することを特徴とするフッ素および有害物質を除去する処理方法である。図1、図2、および図3に本発明の処理工程を示す。
フッ素を含む原水にカルシウム塩を添加してフッ化カルシウム沈澱を生成させ、該沈澱を固液分離する。カルシウム塩は消石灰、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、酸化カルシウム、カーバイドなど安価な材料を使用することができる。カルシウム塩の添加量は原水のフッ素濃度に応じて定めればよい。
一次処理後の処理水に、難溶性金属酸化物と可溶性金属化合物とを添加してアルカリ性下で反応させることによって、該難溶性金属酸化物の表面に層状複水酸化物が形成された汚泥を生成させ、この汚泥を沈降させて固液分離する。
(一定時間経過後の汚泥スラリー容積)/(初期の汚泥スラリー容積)×100…[1]
本発明の処理装置(処理システム)を図1、図2、および図3に示す。
図1に示す処理装置には、フッ素を含有する原水にカルシウム塩を添加してフッ化カルシウムを沈澱させる反応槽A、該沈澱を固液分離する分離槽B、分離槽Bから抜き出した一次処理水に可溶性金属化合物を添加する添加槽C、可溶性金属化合物を添加した一次処理水に難溶性金属酸化物を加えて反応させ、フッ素および重金属類を取込んだ汚泥を生成させる反応槽D、反応槽DにpH調整剤を供給する手段E、反応槽Dから抜き出したスラリーに凝集剤を供給する手段F、凝集剤を添加したスラリーを固液分離する分離槽Gが設置されている。
<一次処理工程>
図2に示す処理工程に従い、フッ素含有水を以下のように処理した。まず、フッ素含有水(フッ素濃度80mg/L、pH2.9)を反応槽Aに供給し、撹拌しながら水酸化カルシウムを添加してpH7.0に調整した。30分間反応させた後に、アニオン性高分子凝集剤を2mg/L添加し、緩やかに撹拌して沈澱のフロックを形成した。これを分離槽Bに導き沈降分離した。このときの一次処理水のフッ素濃度は20mg/Lであった。
一次処理水を添加槽Cに導入し、ポリ塩化アルミニウムをアルミニウム濃度が200mg/Lになるように添加した後に反応槽Dに導入した。一方、分離槽Gから抜き出した汚泥の全量を第二添加槽Hに導入し、ここで酸化マグネシウムを0.9mg/L添加した。この汚泥を反応槽Dに加えてポリ塩化アルミニウムを添加した一次処理水と混合し、30分間撹拌し、温度20℃下、30分間反応させた。反応後、pH調整剤として水酸化ナトリウムを添加してpH8.5〜9.5に調整した後、生成した汚泥を分離槽Gに入れ、20時間静置して汚泥を沈降させた。分離槽Gに導入する前にアニオン系高分子凝集剤2mg/Lを添加した。沈降した汚泥を分離槽Gから抜き出し、汚泥全量を第二添加槽Hに導入し、酸化マグネシウムを添加して反応層Dに戻し、汚泥の生成を17回繰り返した。
この結果を表1、表2に示す。また、汚泥のX線解析チャートを図8に示した。図8において1st〜10thは繰返し回数である。
Claims (10)
- フッ素を含む原水にカルシウム塩を添加し、pH4〜9にしてフッ化カルシウム沈澱を生成させ、該沈澱を固液分離してフッ素を除去する一次処理工程、この一次処理後の処理水(一次処理水)に、難溶性金属酸化物と可溶性金属化合物とを添加してpH7〜11にし、難溶性金属酸化物の表面を溶解させると共に他は未溶解部分とし、溶解した難溶性金属酸化物と可溶性金属化合物との反応によって該難溶性金属酸化物の未溶解部分表面に層状複水酸化物が形成された汚泥を生成させて該層状複水酸化物に残留フッ素および有害物質を取り込ませ、この汚泥を沈降させて固液分離する二次処理工程を有することを特徴とするフッ素および有害物質を除去する処理方法。
- 難溶性金属酸化物が酸化マグネシウムであり、可溶性金属化合物が可溶性アルミニウム塩であり、一次処理後の処理水に酸化マグネシウムと可溶性アルミニウム塩を添加してアルカリ性下で反応させることによって酸化マグネシウムの表面にハイドロタルサイトを形成させると共に、該ハイドロタルサイトにフッ素および有害物質が取り込まれた汚泥を生成させ、該汚泥を固液分離してフッ素および有害物質を除去する請求項1に記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
- フッ素濃度30mg/L以上の原水について、一次処理によってフッ素濃度を10〜20mg/Lに低減し、二次処理によってフッ素濃度を8mg/L以下に低減する請求項1または請求項2に記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
- フッ素濃度30mg/L以上の原水について、一次処理によってフッ素濃度を10〜20mg/Lに低減し、二次処理によってフッ素濃度を0.8mg/L以下に低減する請求項1または請求項2に記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
- 二次処理において生成する汚泥スラリーの30分静置後の安定容積が40%以下である請求項1〜請求項4の何れかに記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
- 一次処理において固液分離したフッ化カルシウム沈澱からフッ素を回収する請求項1〜請求項5の何れかに記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
- 二次処理において固液分離した汚泥の一部または全部を二次処理の反応工程に返送し、返送した汚泥を層状複水酸化物の形成に利用する請求項1〜請求項6の何れかに記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
- 反応工程に返送しない余剰汚泥をセメント原料または浄化材または一次処理のpH調整剤として利用する請求項1〜請求項7の何れかに記載するフッ素および有害物質を除去する処理方法。
- フッ素を含有する原水にカルシウム塩を添加してpH4〜9にしてフッ化カルシウムを沈澱させる反応槽A、該沈澱を固液分離する分離槽B、分離槽Bから抜き出した一次処理水に可溶性金属化合物を添加する添加槽C、可溶性金属化合物を添加した一次処理水に難溶性金属酸化物を加えてpH7〜11にし、難溶性金属酸化物の表面を溶解させると共に他は未溶解部分とし、溶解した難溶性金属酸化物と可溶性金属化合物との反応によって該難溶性金属酸化物の未溶解部分表面に層状複水酸化物が形成された汚泥を生成させて該層状複水酸化物に残留フッ素および有害物質を取り込ませる反応槽D、反応槽DにpH調整剤を供給する手段E、反応槽Dから抜き出したスラリーに凝集剤を供給する手段F、凝集剤を添加したスラリーを固液分離する分離槽Gを備えることを特徴とするフッ素および有害物質を除去する処理装置。
- 分離槽Gから反応槽Dに汚泥を返送する管路に第二添加槽Hが設けられており、第二添加槽Hで汚泥に難溶性金属酸化物が添加され、難溶性金属酸化物が添加された汚泥が反応槽Dに供給される請求項9に記載するフッ素および有害物質を除去する処理装置。
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