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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023030521
(43)【公開日】2023-03-08
(54)【発明の名称】フッ素含有水の処理方法
(51)【国際特許分類】
C02F 1/58 20230101AFI20230301BHJP
C02F 1/54 20230101ALI20230301BHJP
【ＦＩ】
C02F1/58 M
C02F1/54 J
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021135698
(22)【出願日】2021-08-23
(71)【出願人】
【識別番号】000001063
【氏名又は名称】栗田工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100086911
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100144967
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 隆之
(72)【発明者】
【氏名】永田 浩一
【テーマコード（参考）】
4D015
4D038
【Ｆターム（参考）】
4D015BA19
4D015BB05
4D015BB09
4D015BB12
4D015CA17
4D015DA04
4D015DA05
4D015DB02
4D015EA14
4D015EA16
4D015EA32
4D015FA03
4D015FA11
4D038AA08
4D038AB41
4D038BA02
4D038BA04
4D038BA06
4D038BB18
(57)【要約】
【課題】固液分離槽で分離された汚泥の一部を改質槽に導入し、カルシウム化合物を添加してから反応槽に循環させるフッ素含有水の処理装置において、汚泥改質槽に対するカルシウム化合物の添加量を適正量となるように制御することができるフッ素含有水の処理方法を提供する。
【解決手段】第１反応槽１において、原水に対し汚泥改質槽５からの改質汚泥と必要に応じてカルシウム化合物及びｐＨ調整剤を添加し、第２反応槽２を経て凝集槽３に導入し、凝集処理する。凝集槽３の凝集処理水を沈殿槽４で固液分離し、分離汚泥の一部を汚泥改質槽５に導入する。汚泥改質槽５に、カルシウム化合物含有液がコントロール弁１３を介して添加される。原水の流量及びフッ素濃度と、第２反応槽２のカルシウム濃度とに基づいてカルシウム化合物添加量を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】第１反応槽１において、原水に対し汚泥改質槽５からの改質汚泥と必要に応じてカルシウム化合物及びｐＨ調整剤を添加し、第２反応槽２を経て凝集槽３に導入し、凝集処理する。凝集槽３の凝集処理水を沈殿槽４で固液分離し、分離汚泥の一部を汚泥改質槽５に導入する。汚泥改質槽５に、カルシウム化合物含有液がコントロール弁１３を介して添加される。原水の流量及びフッ素濃度と、第２反応槽２のカルシウム濃度とに基づいてカルシウム化合物添加量を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フッ素含有水よりなる原水とカルシウム化合物を反応させて反応液を生成させる反応槽と、
この反応槽に原水を導入する原水路と、
反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、
凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽と、
固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物をカルシウム化合物添加手段により添加して反応槽に循環させる循環路と
を有するフッ素含有水の処理装置を用いたフッ素含有水の処理方法において、
原水のフッ素濃度及び原水流量と、前記反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を制御することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
この反応槽に原水を導入する原水路と、
反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、
凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽と、
固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物をカルシウム化合物添加手段により添加して反応槽に循環させる循環路と
を有するフッ素含有水の処理装置を用いたフッ素含有水の処理方法において、
原水のフッ素濃度及び原水流量と、前記反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を制御することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
【請求項2】
前記反応槽として、原水及び前記汚泥改質槽からの汚泥が導入される第１反応槽と、該第１反応槽流出液が導入され、ｐＨ調整剤が添加される第２反応槽とが設けられており、原水のフッ素濃度及び原水流量と、該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物添加量を制御することを特徴とする請求項１のフッ素含有水の処理方法。
【請求項3】
前記第１反応槽へのフッ素導入量と当量となるように基準添加量を決定し、この基準添加量を該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中の検出カルシウム濃度に基づいて補正する請求項２のフッ素含有水の処理方法。
【請求項4】
前記補正として、前記反応液中のカルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも低いときには、カルシウム濃度目標値と検出カルシウム濃度との差に応じてカルシウム化合物の添加量を増加させ、前記反応液中の検出カルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも高いときには、検出カルシウム濃度とカルシウム濃度目標値との差に応じてカルシウム化合物の添加量を減少させる請求項３のフッ素含有水の処理方法。。
【請求項5】
前記カルシウム化合物として水酸化カルシウムスラリーを添加することを特徴とする請求項１～４のいずれかのフッ素含有水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はフッ素含有水からフッ素を除去するためのフッ素含有水の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
フッ素含有水からフッ素を除去する方法として、反応槽においてフッ素含有水に消石灰、塩化カルシウムなどのカルシウム化合物を添加してｐＨ６～１０に調整してフッ化カルシウムを含む析出物を析出させ、凝集槽において高分子凝集剤を添加して凝集反応を行い、沈殿槽で沈殿分離する方法が行われている。
【0003】
しかしこのような処理方法では、生成するフロックは多量に水を含むゲル状の水酸化物であるため、沈降性が悪い。また、生成する汚泥は脱水性が悪く、その処理は容易ではなかった。また、処理水のフッ素濃度を十分に低くすることはできなかった。
【0004】
このような点を改善する方法として、特許文献１には、フッ素含有水とカルシウム化合物を反応させる反応槽と、この反応槽にフッ素含有水を導入する原水路と、反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽とを備え、固液分離槽で分離された汚泥の一部を改質槽に導入し、カルシウム化合物を添加してから反応槽に循環させるフッ素除去方法が記載されている。
【0005】
同様のフッ素含有水の処理方法が特許文献２，３にも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平１０－４７９号公報
【特許文献2】特開２００７－１９０５１７号公報
【特許文献3】特開２００９－２３３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記汚泥改質槽に対するカルシウム化合物の添加量は、原水の流量及びフッ素濃度を測定し、その結果に基づいて制御される。
【0008】
ところが、カルシウム化合物が消石灰（水酸化カルシウム）、炭酸カルシウムなどのように難溶性である場合、カルシウム化合物水溶液の濃度が設定値通りとならず、カルシウム化合物の添加量が目的値から乖離することがある。
【0009】
汚泥改質槽に対するカルシウム化合物の添加が不足する場合には、フッ素含有水からのフッ素除去が不十分になる。逆にカルシウム化合物の添加が過剰である場合には、薬品コストが嵩むだけでなく、処理水を再利用する場合には、処理水中のカルシウム濃度を低下させるための処理が必要になる。
【0010】
本発明は、固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物を添加してから反応槽に循環させるフッ素含有水の処理方法において、汚泥改質槽に対するカルシウム化合物の添加量が適正量となるように制御することができるフッ素含有水の処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のフッ素含有水の処理方法は、フッ素含有水よりなる原水とカルシウム化合物を反応させて反応液を生成させる反応槽と、この反応槽に原水を導入する原水路と、反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽と、固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物をカルシウム化合物添加手段により添加して反応槽に循環させる循環路とを有するフッ素含有水の処理装置を用いたフッ素含有水の処理方法において、原水のフッ素濃度及び原水流量と、前記反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を制御することを特徴とする。
【0012】
本発明の一態様では、前記反応槽として、原水及び前記汚泥改質槽からの汚泥が導入される第１反応槽と、該第１反応槽流出液が導入され、ｐＨ調整剤が添加される第２反応槽とが設けられており、原水のフッ素濃度及び原水流量と、該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物添加量を制御する。
【0013】
本発明の一態様では、前記第１反応槽へのフッ素導入量と当量となるように基準添加量を決定し、この基準添加量を該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中の検出カルシウム濃度に基づいて補正する。
【0014】
本発明の一態様では、前記補正として、前記反応液中のカルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも低いときには、カルシウム濃度目標値と検出カルシウム濃度との差に応じてカルシウム化合物の添加量を増加させ、前記反応液中の検出カルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも高いときには、検出カルシウム濃度とカルシウム濃度目標値との差に応じてカルシウム化合物の添加量を減少させる。
【0015】
本発明の一態様では、前記カルシウム化合物として水酸化カルシウムスラリーを添加する。
【発明の効果】
【0016】
本発明のフッ素含有水の処理方法では、汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を原水中のフッ素濃度だけでなく反応液中のカルシウム濃度に基づいて制御するので、カルシウム化合物の添加量を適切に制御することができる。これにより、処理水の水質も向上する。また、処理水中のカルシウム濃度が低く、カルシウムスケールが抑制されるため、本処理の後段に生物処理を適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】実施の形態に係るフッ素含有水の処理装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図１を参照して実施の形態について説明する。
【0019】
【0020】
図１では、原水とカルシウム化合物との反応を２段に直列に配置した第１反応槽１と第２反応槽２とで行う。すなわち、第１反応槽１に汚泥改質槽５からの改質汚泥を添加するとともに、必要に応じてカルシウム化合物及びｐＨ調整剤を添加して、好ましくはｐＨ４～１０、より好ましくはｐＨ６～６．５にて原水中のフッ素の殆どを不溶化させる。第１反応槽１の流出液を第２反応槽２に導入し、必要に応じてｐＨ調整剤を添加して、好ましくはｐＨ４～１０、より好ましくはｐＨ６～６．５にて残留するフッ素を不溶化させる。なお、第２反応槽２でさらにフッ素を不溶化するため、ｐＨ調整剤の他にカルシウム化合物を添加することもある。
【0021】
この第２反応槽２にカルシウムイオン濃度を検出するためのカルシウムイオンセンサ等のカルシウムセンサ９が設けられている。なお、カルシウムセンサ９は、第２反応槽２の他に、第２反応槽２と凝集槽３との間の配管、または沈殿槽４の処理水以降の配管に設けてもよい。
【0022】
この第２反応槽２の流出液は、凝集槽３に導入されて、高分子凝集剤が添加され凝集処理される。この高分子凝集剤としては、懸濁排水の凝集処理に用いられるものであれば特に制限されるものではないが、例えばポリアクリルアミド系高分子凝集剤などが用いられる。また、凝集効果を高めるため、ＰＡＣや硫酸バンドなどの無機凝集剤を添加後、高分子凝集剤を添加することも可能である。
【0023】
凝集槽３の凝集処理水は次いで、沈殿槽４に導入されて固液分離され、分離水が処理水として系外に排出され、分離汚泥は、その一部が返送汚泥として汚泥改質槽５に送給され、残部は余剰汚泥として系外へ排出される。
【0024】
汚泥改質槽５においてカルシウム化合物を添加して混合することにより、カルシウム化合物の少なくとも一部が汚泥の表面に吸着等により付着して汚泥が改質される。この改質汚泥が第１反応槽１に導入されると、汚泥表面のカルシウム化合物が原水中のフッ素と反応し、汚泥粒子が成長する。このように粒成長した汚泥は、沈降性が良好となるので、沈殿槽４において効率よく沈殿する。
【0025】
汚泥改質槽５に対しては、カルシウム化合物がカルシウム化合物含有液（例えば、消石灰（水酸化カルシウム）又は炭酸カルシウムの水スラリー、塩化カルシウム水溶液）の形態で添加される。カルシウム化合物含有液は、好ましくは消石灰スラリーであり、その濃度は２０ｗｔ％以下、望ましくは１０ｗｔ％である。塩化カルシウム水溶液は規格濃度（例えば３５ｗｔ％）で用いられる。
【0026】
カルシウム化合物含有液は、ポンプ等により配管１０、開閉弁１１、配管１２、コントロール弁１３、配管１４を介して汚泥改質槽５に添加される。
【0027】
コントロール弁１３は、開度（すなわちカルシウム化合物供給量）を連続的に変えることができるよう構成されたものであり、制御器１５によって開度が制御される。制御器１５は、カルシウムセンサ９と、原水のフッ素濃度を検出するためのフッ素イオン電極等よりなるフッ素センサ１６の検出信号と、原水配管の原水流量計（図示略）の検出信号と、配管１２に設けられた流量計１７の検出信号とに基づいてコントロール弁１３の開度を制御する。
【0028】
カルシウム化合物の添加量は、基本的には、第１反応槽１へのフッ素導入量（原水の流量と原水のフッ素濃度との積より求まる。）と当量となるように基準添加量を決定し、この基準添加量をカルシウムセンサ９の検出カルシウム濃度に基づいて補正して決定する。この補正の一例では、カルシウムセンサ９の検出カルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも低いときには、カルシウム濃度目標値と検出カルシウム濃度との差に応じてカルシウム化合物の添加量を増加させる。逆に、カルシウムセンサ９の検出カルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも高いときには、検出カルシウム濃度とカルシウム濃度目標値との差に応じてカルシウム化合物の添加量を減少させる。
【0029】
なお、この実施の形態では、コントロール弁１３の閉塞を防止するために、配管１２に対し洗浄水が、弁１８を有する配管１９を介して供給可能とされている。弁１１を閉とし、弁１８を開とすることにより、コントロール弁１３に洗浄水が通水され、コントロール弁１３がこの洗浄水で洗浄され、閉塞が防止される。この洗浄水によるコントロール弁１３の洗浄は、タイマーにより定期的に行われることが好ましく、例えば５分～２４時間に１回、特に１時間に１回程度の頻度で、また１回の洗浄水の通水時間は１～１０分、特に２分３０秒程度で行われるが、これに限定されない。洗浄水としては、水道水、工業用水などを用いることができる。
【0030】
このように、この実施の形態では、カルシウム化合物の添加量をカルシウムセンサ９の検出値で補正するので、カルシウム化合物溶液のカルシウム化合物濃度に変動があっても、適切なカルシウム化合物添加制御を行い、良好な水質の処理水を得ることが可能となり、例えば処理水中のフッ素濃度やカルシウム濃度を低くすることができる。また、これにより、処理水をリサイクルすることが容易となる。
【0031】
この実施の形態では、コントロール弁１３が洗浄水で洗浄されるので、コントロール弁１３が閉塞することが防止され、安定した処理が可能である。
【符号の説明】
【0032】
１ 第１反応槽
２ 第２反応槽
３ 凝集槽
４ 沈殿槽
５ 汚泥改質槽
９ カルシウムセンサ
１３ コントロール弁
１５ 制御器
１６ フッ素センサ
１７ 流量計
２ 第２反応槽
３ 凝集槽
４ 沈殿槽
５ 汚泥改質槽
９ カルシウムセンサ
１３ コントロール弁
１５ 制御器
１６ フッ素センサ
１７ 流量計
【図1】
【手続補正書】
【提出日】2022-10-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フッ素含有水よりなる原水とカルシウム化合物を反応させて反応液を生成させる反応槽と、
この反応槽に原水を導入する原水路と、
反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、
凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽と、
固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物をカルシウム化合物添加手段により添加して反応槽に循環させる循環路と
を有するフッ素含有水の処理装置を用いたフッ素含有水の処理方法において、
原水のフッ素濃度及び原水流量と、前記反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を制御するフッ素含有水の処理方法であって、
前記反応槽として、原水及び前記汚泥改質槽からの汚泥が導入される第１反応槽と、該第１反応槽流出液が導入され、ｐＨ調整剤が添加される第２反応槽とが設けられており、原水のフッ素濃度及び原水流量と、該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物添加量を制御することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
この反応槽に原水を導入する原水路と、
反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、
凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽と、
固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物をカルシウム化合物添加手段により添加して反応槽に循環させる循環路と
を有するフッ素含有水の処理装置を用いたフッ素含有水の処理方法において、
原水のフッ素濃度及び原水流量と、前記反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を制御するフッ素含有水の処理方法であって、
前記反応槽として、原水及び前記汚泥改質槽からの汚泥が導入される第１反応槽と、該第１反応槽流出液が導入され、ｐＨ調整剤が添加される第２反応槽とが設けられており、原水のフッ素濃度及び原水流量と、該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物添加量を制御することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
【請求項2】
フッ素含有水よりなる原水とカルシウム化合物を反応させて反応液を生成させる反応槽と、
この反応槽に原水を導入する原水路と、
反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、
凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽と、
固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物をカルシウム化合物添加手段により添加して反応槽に循環させる循環路と
を有するフッ素含有水の処理装置を用いたフッ素含有水の処理方法において、
原水のフッ素濃度及び原水流量と、前記反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を制御するフッ素含有水の処理方法であって、
前記反応槽として、原水及び前記汚泥改質槽からの汚泥が導入される第１反応槽と、該第１反応槽流出液が導入され、ｐＨ調整剤が添加される第２反応槽とが設けられており、原水のフッ素濃度及び原水流量と、該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物添加量を制御するフッ素含有水の処理方法であって、
前記第１反応槽へのフッ素導入量と当量となるように基準添加量を決定し、この基準添加量を該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中の検出カルシウム濃度に基づいて補正することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
この反応槽に原水を導入する原水路と、
反応槽から反応液を移送し高分子凝集剤を添加して凝集を行う凝集装置と、
凝集装置において形成されるフロックを含む混合液を導入して固液分離を行う固液分離槽と、
固液分離槽で分離された汚泥の一部を汚泥改質槽に導入し、カルシウム化合物をカルシウム化合物添加手段により添加して反応槽に循環させる循環路と
を有するフッ素含有水の処理装置を用いたフッ素含有水の処理方法において、
原水のフッ素濃度及び原水流量と、前記反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物の添加量を制御するフッ素含有水の処理方法であって、
前記反応槽として、原水及び前記汚泥改質槽からの汚泥が導入される第１反応槽と、該第１反応槽流出液が導入され、ｐＨ調整剤が添加される第２反応槽とが設けられており、原水のフッ素濃度及び原水流量と、該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中のカルシウム濃度とに基づいて前記汚泥改質槽へのカルシウム化合物添加量を制御するフッ素含有水の処理方法であって、
前記第１反応槽へのフッ素導入量と当量となるように基準添加量を決定し、この基準添加量を該第２反応槽内又は該第２反応槽から流出する反応液中の検出カルシウム濃度に基づいて補正することを特徴とするフッ素含有水の処理方法。
【請求項3】
前記補正として、前記反応液中のカルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも低いときには、カルシウム濃度目標値と検出カルシウム濃度との差に応じてカルシウム化合物の添加量を増加させ、前記反応液中の検出カルシウム濃度が予め設定したカルシウム濃度目標値よりも高いときには、検出カルシウム濃度とカルシウム濃度目標値との差に応じてカルシウム化合物の添加量を減少させる請求項２のフッ素含有水の処理方法。
【請求項4】
前記カルシウム化合物として水酸化カルシウムスラリーを添加することを特徴とする請求項１～３のいずれかのフッ素含有水の処理方法。