(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
晶析部に種晶が充填された晶析反応槽と、原水を該晶析反応槽に供給する原水供給手段と、晶析反応成分を含む該晶析用薬液を該晶析反応槽に供給する晶析用薬液供給手段と、該晶析反応槽から排出される処理水の少なくとも一部を該晶析反応槽に返送する処理水循環手段とを備えた、晶析反応装置の管理方法であって、
晶析対象成分を含む原水および晶析用薬液を晶析反応槽に供給して該原水を晶析処理して、ペレットを形成させ、該原水の該晶析反応槽への供給を停止した後であって、ペレットが相互に固着する前に、
ペレットを摩耗させず、かつ晶析部でペレットが流動するような流速で、該処理水循環手段を用いて該処理水を該晶析反応槽に循環させることを特徴とする前記晶析反応装置の管理方法。
【請求項２】
晶析反応槽への原水供給停止後における、循環される処理水の、晶析部での流速が５〜３０ｍ／時間である、請求項１記載の晶析反応装置の管理方法。
【請求項３】
処理水中の晶析対象成分の濃度が１０ｐｐｍ以下になった場合に、処理水の晶析反応槽への循環を停止させる、請求項１または２記載の晶析反応装置の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水中のフッ素、リンおよび重金属をはじめとする晶析対象成分を晶析除去する晶析反応装置の管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場などからの排水の水質については厳しい制限がなされているが、その規制は年々厳しくなる傾向にある。電子産業（特に半導体関連）、発電所、アルミニウム工業などから排出される原水中には、フッ素、リンまたは重金属類という、近年厳しい排水基準が設けられている元素が含まれている場合が多い。このため、これらを排水から効率良く除去することが求められており、近年、フッ素、リン、重金属等を除去する技術の１つとして、晶析法が開発されている。
【０００３】
フッ素の晶析除去技術としては、フッ素を含む原水に、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）をはじめとするカルシウム化合物を添加し、式（Ｉ）に示されるように、難溶性のフッ化カルシウムを生じさせることを基本とする。
Ｃａ２＋＋２Ｆ−→  ＣａＦ２↓        （Ｉ）
特願昭５９−６３８８４号（特開昭６０−２０６４８５号）には、フッ素とカルシウムを含有する種晶を充填した反応槽にフッ素含有原水をカルシウム剤と共に導入して、種晶上にフッ化カルシウムを析出させる、いわゆるフッ化カルシウム晶析法が開示されている。この晶析法においては、一般的に、反応槽の底部から原水を導入し、種晶を流動化させながら上向流で通水して処理を行い、必要に応じて反応槽からの流出水を循環している。この方法の長所としては装置設置面積を低減できること、汚泥発生量が少ないこと等が挙げられる。なお、反応槽内に充填される種晶としては、フッ素とカルシウムを含有する粒子が一般的であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、砂や活性炭などの微細粒子が用いられる場合もある。
【０００４】
また、リンの晶析除去技術としては、リンを含む原水に、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）をはじめとするカルシウム化合物を添加し、式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）に示されるように、難溶性のリン酸カルシウムおよびリン酸ヒドロキシアパタイト（以下、リン酸カルシウム等という）を生じさせることを基本とする。
３Ｃａ２＋＋２ＰＯ４３−  →  Ｃａ３（ＰＯ４）２↓            （ＩＩ）
５Ｃａ２＋＋ＯＨ−＋３ＰＯ４３−→Ｃａ５ＯＨ（ＰＯ４）３↓  （ＩＩＩ）
リンの晶析除去技術の１つとしては、リンとカルシウムを含有する種晶、または砂や活性炭などの微細粒子を充填した反応槽に、リン含有原水をカルシウム剤と共に導入して、種晶上にリン酸カルシウムを析出させる、いわゆるリン酸カルシウム晶析法がある。この方法の長所としては、装置設置面積を低減できること、汚泥発生量が少ないこと等が挙げられる。しかし、いわゆる下水処理の場合には、原水中のリンの濃度がそれほど高くない場合が多いことや、きわめて多量の原水の処理が要求される場合が多いことから、現時点ではあまり実用化されていない。
【０００５】
さらに、銅、鉄、鉛などの重金属を原水から除去する場合においても、水酸化ナトリウムなどの添加によりｐＨを上昇させ、金属水酸化物の不溶体を生じさせることにより、これら重金属を晶析除去するという技術が開発されている。
【０００６】
上述の様に、フッ素、リンおよび／または重金属を含む原水からこれらを除去するために晶析処理を利用することができ、該晶析処理に使用可能な晶析反応装置の概略図を図１に示す。図１の態様においては、晶析反応装置は、晶析部２に種晶が充填され、原水中の晶析対象成分を晶析反応により除去する晶析反応槽１と、原水を該晶析反応槽１に供給する原水供給手段と、晶析用薬液を該晶析反応槽１に供給する晶析用薬液供給手段と、該晶析反応槽１から排出される処理水の少なくとも一部を該晶析反応槽１に返送する処理水循環手段とを具備している。また、原水供給手段は、原水を貯留する原水タンク４、該原水タンク４と晶析反応槽１とを連結する原水供給ライン５を具備し、該原水供給ライン５には原水移送のためのポンプが介装される。晶析用薬液供給手段は、晶析用薬液を貯留する晶析用薬液タンク６、該晶析用薬液タンク６と晶析反応槽１とを連結する晶析用薬液供給ライン７を具備し、該晶析用薬液供給ライン７には薬液移送のためのポンプが介装され、晶析用薬液が晶析反応槽１内に供給される。晶析反応槽１で得られる処理水は該晶析反応槽１の上部から処理水排出ライン８を通って排出される。また、処理水排出ライン８上には、処理水中の晶析対象成分および／または晶析反応成分の濃度を測定するための、濃度測定手段１１が介装されていても良い。また、処理水循環手段として、処理水貯留タンク９と晶析反応槽１を連結する処理水循環ライン１０が設けられており、該処理水循環ライン１０には処理水を晶析反応槽１に循環させるためのポンプが介装されている。
【０００７】
図１に示されるような晶析反応装置を用いた晶析処理は、原水中の晶析対象成分（例えば、フッ化カルシウムを晶析させる場合における、フッ素）と、晶析用薬液中の晶析反応成分（例えば、フッ化カルシウムの場合のカルシウム）との反応物（フッ化カルシウム）を種晶の上に析出させてペレット３を形成させることにより行われ、この処理により、晶析対象成分の濃度が低減された処理水が晶析反応槽１から排出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
晶析反応装置は、上述のような態様で長期間連続的に運転し、晶析処理を行うことが可能であるが、原水の供給停止等の理由により、晶析処理が停止される場合がある。この場合に、晶析反応槽１への原水の供給および処理水の循環のいずれも停止すると、晶析反応槽１内の上向流が停止し、晶析反応装置の運転時には上向流により撹拌されていたペレット３の動きが停止し、ペレット３自身の重量により晶析部２の底部に堆積する。ここで、この堆積状態を放置すると、晶析反応槽１内に晶析対象成分と晶析反応成分が存在する場合には、一定時間後に、ペレット３の表面を相互に結合させるように、晶析対象成分と晶析反応成分の反応物１２が析出し、隣接するペレット３が相互に固着する。図２は、晶析反応装置における原水供給停止によるペレットの固着の態様の模式図を示す。このように固着したペレット３は、再度、原水の供給および／または処理水の循環を行い、晶析反応槽１内に上向流を作成したとしても、分離して撹拌されることはなく、晶析反応装置の運転が不可能となる。
上述のようなペレット３の固着は、晶析反応槽１内に残存する晶析対象成分と晶析反応成分からの反応物の析出により起こるので、これら両方、またはいずれか一方の成分を晶析反応槽１内から除去すれば、ペレット３の固着を防止できる。このため、原水供給の停止および処理水の循環の停止、即ち、晶析反応槽１内での上向流が停止された後であって、ペレット３が相互に固着する前に、晶析反応槽１内から晶析対象成分を除去すべく、ペレット３を水洗する方法が考えられる。しかし、ペレット３の水洗を行うと、フッ素をはじめとする晶析対象成分を含む排水が多量に生じることとなり、晶析処理によりフッ素をはじめとする晶析対象成分を除去した処理水を得るという晶析反応装置本来の目的を達成できなくなる。
【０００９】
これに対して、晶析反応槽１への原水の供給を停止した場合であっても、晶析反応槽１内に処理水を循環させることにより、晶析反応槽１内での上向流を確保することは可能である。
しかし、晶析処理時に通常採用されている上向流速度で、処理水の循環を行ったのでは、処理水中の晶析対象成分の含有量が原水中における含有量よりも少ないため、ペレットが成長しないので、ペレットが上向流にともなって流動して相互に接触し、ペレットの摩耗に起因する微細粒子の形成による処理水の白濁が生じ、処理水質の悪化をもたらす。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フッ素、リンおよび／または重金属をはじめとする晶析対象成分を含む原水を晶析処理する晶析反応装置の管理方法において、該晶析反応装置を用いて晶析処理を行い、原水の供給を停止した後で、ペレットを摩耗させず、かつ晶析部でペレットが流動するような流速で処理水を晶析反応槽に循環させることにより、ペレットの固着を防止し、かつペレットの接触による微細粒子の形成を防止できる、晶析反応装置の管理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は請求項１として、晶析部に種晶が充填された晶析反応槽と、原水を該晶析反応槽に供給する原水供給手段と、晶析反応成分を含む該晶析用薬液を該晶析反応槽に供給する晶析用薬液供給手段と、該晶析反応槽から排出される処理水の少なくとも一部を該晶析反応槽に返送する処理水循環手段とを備えた、晶析反応装置の管理方法であって、
晶析対象成分を含む原水および晶析用薬液を晶析反応槽に供給して該原水を晶析処理して、ペレットを形成させ、該原水の該晶析反応槽への供給を停止した後であって、ペレットが相互に固着する前に、
ペレットを摩耗させず、かつ晶析部でペレットが流動するような流速で、該処理水循環手段を用いて該処理水を該晶析反応槽に循環させることを特徴とする前記晶析反応装置の管理方法を提供する。
本発明は請求項２として、晶析反応槽への原水供給停止後における、循環される処理水の、晶析部での流速が５〜３０ｍ／時間である、請求項１記載の晶析反応装置の管理方法を提供する。
本発明は請求項３として、処理水中の晶析対象成分の濃度が１０ｐｐｍ以下になった場合に、処理水の晶析反応槽への循環を停止させる、請求項１または２記載の晶析反応装置の管理方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の晶析反応装置の管理方法は、晶析対象成分を含む原水および晶析用薬液を晶析反応槽に供給して該原水を晶析処理して、ペレットを形成させ、該原水の該晶析反応槽への供給を停止した後であって、ペレットが相互に固着する前に、ペレットを摩耗させず、かつ晶析部でペレットが流動するような流速で、該処理水循環手段を用いて該処理水を該晶析反応槽に循環させることを特徴とする。本発明におけるペレットとは、本発明の晶析反応装置を用いた晶析処理において、原水中の晶析対象成分と晶析用薬液の晶析反応成分とが反応し、種晶上で前記反応による反応物が析出して形成されたものである。よって、ペレットの構成成分は晶析対象成分および晶析反応成分に応じて変化するものであり、特に限定されるものではない。また、ペレットは晶析反応の経過に伴って成長するものであり、本発明におけるペレットの大きさは特に限定されるものではない。
【００１３】
本発明の管理方法においては、晶析処理が行われた後であって、該晶析反応装置への原水の供給が停止された後に、該晶析反応装置の管理が行われる。晶析反応装置への原水の供給が停止されると、晶析反応槽内における、原水による流れが停止される。本発明においては、この原水供給の停止後、晶析部のペレットが相互に固着する前に、処理水が晶析反応槽に循環される。
晶析反応槽への処理水の循環は、晶析部のペレットが相互に固着する前であれば、原水の供給が停止される前から継続して行われていても良いし、原水供給の停止後に処理水の循環が開始される態様であっても良い。
【００１４】
本発明における「ペレットが相互に固着」とは、原水の供給停止により、ペレットが晶析部の底部に堆積し、晶析反応槽内に存在する晶析対象成分と晶析反応成分との反応物が、堆積した隣接するペレットを相互に固着させた状態であって、固着後、原水および／または循環処理水による流れ、好ましくは上向流を再開した場合においても、固着がはずれることなく、晶析反応装置の運転が不可能となる様な固着をいう。よって、ここでの固着には、単にペレットが堆積して密着しただけであって、再度、原水および／または循環処理水による流れ、好ましくは上向流を再開することにより、晶析部で撹拌される様な状態は含まない。
【００１５】
本発明においては、晶析反応槽への原水の供給が停止された後に、処理水が晶析反応槽に循環されるが、その循環は、ペレットを摩耗させず、かつ晶析部でペレットが流動するような流速で行われることを要件とする。
「ペレットを摩耗させず」とは、循環される処理水によって、ペレットが流動して相互に接触することによるペレットの摩耗、すなわち、ペレットの欠け、割れが生じないことを指し、一例として、ペレットの摩耗によって微細粒子が形成することによる処理水の白濁が起こらないことを意味する。白濁の程度は処理水に求められる水質によって異なるが、一般的には、処理水の濁度が８以下であり、好ましくは、濁度が５以下であり、より好ましくは、濁度が２以下である。
処理水においては、原水と異なり、晶析対象成分の含有量が少ないので、処理水の循環によってはペレットがほとんど成長せず、相互の接触により、欠けや割れといった摩耗を生じやすくなる。このため、通常の晶析処理において用いられるような、晶析部での通水条件である、３０〜１００ｍ／時間の流速では、ペレットが摩耗することによって微細粒子が発生し、処理水が白濁することによる処理水の水質悪化を招く。
「晶析部でペレットが流動するような流速」とは、晶析部においてペレットが固着しない程度に流動するような流速をいう。
すなわち、本発明における「ペレットを摩耗させず、晶析部でペレットが流動するような流速」とは、循環される処理水の流速が、ペレットを固着させない流速であって、ペレット同士の接触による摩耗により、微細粒子を生じさせず、処理水を白濁させない流速を意味する。このような流速の範囲は、晶析反応槽内に残存する晶析対象成分の濃度、ペレットの大きさ、比重等に応じて変化するものであるが、一般的には、循環される処理水の晶析部での流速は、５〜３０ｍ／時間、好ましくは、１０〜２０ｍ／時間である。このような流速に適するペレットの粒径としては、０．１〜１ｍｍであり、好ましくは、０．３〜０．８ｍｍである。
【００１６】
上述のように、ペレット相互の固着は晶析反応槽内に残存する晶析対象成分と晶析反応成分の濃度に依存するものであり、これらのいずれかまたは双方の濃度が一定範囲以下となれば、ペレット相互の固着が発生しなくなる。晶析反応装置を用いて晶析処理を行う場合には、晶析反応成分は、原水中の晶析対象成分に比べて過剰量で使用される。よって、原水供給停止後のペレット相互の固着の主たる要因となるのは、晶析反応槽内に残存する晶析対象成分である。本発明の管理方法においては、処理水を所定の流速で循環させているが、原水の供給停止直後に残存する晶析対象成分は、この循環により次第に低減され、一定以下の濃度になれば、処理水の循環を停止してもペレットの固着が起こらなくなる。よって、処理水を所定の流量で循環させ、ペレットの固着が起こらなくなった時に、循環を停止させるような管理方法も本発明の１態様として包含される。循環を停止できるような、処理水中での晶析対象成分の濃度としては、一般的には、１２ｐｐｍ以下であり、好ましくは、１０ｐｐｍであり、より好ましくは８ｐｐｍである。
【００１７】
本発明の方法で管理される晶析反応装置で処理される原水は、晶析処理により除去される晶析対象成分を含むものであれば、如何なる由来の原水であっても良く、例えば、半導体関連産業をはじめとする電子産業、発電所、アルミニウム工業などから排出される原水が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明における原水中の晶析対象成分としては、晶析反応により晶析し、原水中から除去可能であれば任意の元素が可能であり、特に限定されるものではない。また、晶析対象成分となる元素の種類は１種類であっても良いし、２種類以上であっても良い。特に、原水中における存在が問題となるという観点から、本発明の晶析対象成分としては、フッ素、リンおよび重金属元素、並びにこれらの混合物が挙げられる。また、重金属元素としては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｅが挙げられるが、これに限定されるものではない。
また、本発明においては、原水中の晶析対象成分の濃度は特に限定されるものではない。
【００１８】
晶析対象成分となる元素は、晶析反応により晶析するのであれば、任意の状態で原水中に存在することが可能である。原水中に溶解しているという観点から、晶析対象成分はイオン化した状態であるのが好ましい。晶析対象成分がイオン化した状態としては、例えば、Ｆ−、Ｃｕ２＋等をはじめとする原子がイオン化したもの、メタリン酸、ピロリン酸、オルトリン酸、三リン酸、四リン酸、亜リン酸等をはじめとする晶析対象成分を含む化合物がイオン化したもの、また、重金属等の錯イオンなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００１９】
晶析用薬液としては、晶析対象成分と反応して難溶性化合物を形成することにより、原水から晶析対象成分を除去できる晶析反応成分を含むものであれば、任意の化合物を含む薬液を使用することができ、除去されるべき晶析対象成分に応じて適宜設定される。なお、晶析反応成分とは、上述のように晶析対象成分と反応して難溶性化合物を形成するものであり、例えば、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム等の元素またはイオンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、晶析用薬液に含まれる、晶析反応成分は１種類であっても良いし、複数種類であっても良い。また、薬液を構成する液体媒体としては、本発明の目的に反しない限りは任意の物質が可能であり、好ましくは水である。
例えば、晶析対象成分がフッ素の場合には、晶析用薬液としては、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウムをはじめとするカルシウム化合物、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウムをはじめとするマグネシウム化合物、水酸化ストロンチウム、塩化ストロンチウムをはじめとするストロンチウム化合物を含む薬液、またはこれらの混合物を含む薬液が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、フッ素と反応して形成されるフッ化物の溶解度が低いという観点から、晶析用薬液としては、マグネシウム化合物および／またはカルシウム化合物を含む薬液が好ましく、より好ましくは、カルシウム化合物を含む薬液である。
【００２０】
晶析対象成分がリン元素であり、原水中にリン酸等のリン化合物として存在している場合には、晶析用薬液としては、水酸化カルシウム、塩化カルシウムをはじめとするカルシウム化合物、塩化バリウムをはじめとするバリウム化合物、塩化マグネシウムをはじめとするマグネシウム化合物が挙げられるがこれらに限定されるものではない。リン酸等の形態のリンと反応して形成される化合物の溶解度が低いという観点から、晶析用薬液としては、カルシウム化合物および／またはバリウム化合物を含む薬液が好ましい。
晶析対象成分が上述の重金属である場合には、晶析用薬液としては、水酸化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムをはじめとする、水に溶解された場合にアルカリ性を示すアルカリ化合物が好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
晶析対象成分が原水中に複数種類存在し、この中の全部もしくは２以上の成分の晶析除去が望まれる場合には、除去が望まれる晶析対象成分のいずれに対しても難溶性塩を形成する晶析反応成分を含む晶析用薬液が適宜選択される。例えば、晶析対象成分としてフッ素とリン酸を含む場合には、晶析用薬液としては、フッ素およびリン酸のいずれにも適した晶析反応成分であるカルシウムを含む晶析用薬液が使用されても良いし、また、それぞれに適した複数の晶析反応成分を含む晶析用薬液でも良い。
【００２２】
本発明の管理方法により管理可能な晶析反応装置としては、処理水循環手段を有しているのであれば、任意の、公知の晶析反応装置が挙げられ、特に限定されるものではない。本発明の管理方法により管理可能な晶析反応装置の１態様を図１に示し、以下、これに基づいて本発明を詳述する。
図１の態様においては、晶析反応装置は、晶析部２に種晶が充填され、原水中の晶析対象成分を晶析反応により除去する晶析反応槽１と、原水を該晶析反応槽１に供給する原水供給手段と、晶析用薬液を該晶析反応槽１に供給する晶析用薬液供給手段と、該晶析反応槽１から排出される処理水の少なくとも一部を該晶析反応槽１に返送する処理水循環手段とを具備している。また、原水供給手段は、原水を貯留する原水タンク４、該原水タンク４と晶析反応槽１とを連結する原水供給ライン５を具備し、該原水供給ライン５には原水移送のためのポンプが介装される。晶析用薬液供給手段は、晶析用薬液を貯留する晶析用薬液タンク６、該晶析用薬液タンク６と晶析反応槽１とを連結する晶析用薬液供給ライン７を具備し、該晶析用薬液供給ライン７には薬液移送のためのポンプが介装され、晶析用薬液が晶析反応槽１内に供給される。晶析反応槽１で得られる処理水は該晶析反応槽１の上部から処理水排出ライン８を通って排出される。また、処理水排出ライン８上には、処理水中の晶析対象成分および／または晶析反応成分の濃度を測定するための、濃度測定手段１１が介装されていても良く、さらに、図示されていないが、濁度測定手段が介装されていても良い。本発明の晶析処理方法においては、任意に、処理水中の晶析対象成分の濃度および／または処理水中の晶析反応成分の濃度を測定し、これらの濃度に応じて処理水の循環を停止することが可能である。また、処理水循環手段として、処理水貯留タンク９と晶析反応槽１を連結する処理水循環ライン１０が設けられており、該処理水循環ライン１０には処理水を晶析反応槽１に循環させるためのポンプが介装されている。
【００２３】
濃度測定手段１１は、液中の晶析対象成分または晶析反応成分の濃度を測定できるものであれば、その種類に応じて適宜、任意の手段が可能であり、特に限定されるものではない。例えば、晶析対象成分がフッ素の場合には、ランタン−アリザリンコンプレキソン吸光光度法やイオン電極法（ＪＩＳ  Ｋ０１０２  ３４）を使用することができ、自動フッ素イオン測定装置（ＦＬＩＡ−１０１；堀場製作所製）等を使用して、連続的に測定することも可能である。測定が容易であるとの観点からイオン電極法が好ましく、自動フッ素イオン測定装置を使用するのがより好ましい。晶析対象成分がリンの場合には、リン酸イオンとしてはモリブデン青（アスコルビン酸還元）吸光光度法を使用することができ、全リンとしては、試料にペルオキソ２硫酸カリウムを加え、高圧蒸気滅菌器で加熱して有機物を分解した後にリン酸イオンを測定する方法がある（ＪＩＳ  Ｋ０１０２  ４６）。また、全リン濃度の測定における、自動全リン測定装置（ＴＯＰＡ−２００；堀場製作所製）等、自動測定装置を使用することもできる。晶析対象成分が重金属の場合には、イオン電極を使用することができ、別法としては原子吸光度計、分光光度計などにより測定することも可能である。例えば、重金属が銅の場合には、ジエチルジチオカルバミド酸吸光光度法、フレーム原子吸光法、電気加熱原子吸光法、ＩＣＰ発光分光分析法、ＩＣＰ質量分析法などが適用できる（ＪＩＳ  Ｋ０１０２  ５２）。また、カルシウムをはじめとする晶析反応成分についても、各元素に応じた、公知の任意の測定方法が使用可能である。さらに、濁度測定手段としては、目視、光電光度計、分光光度計など処理水中の濁度を測定するものであればよく、測定される濁度によって、処理水の循環流速の調節を図ることが可能となる。
【００２４】
本発明における晶析反応槽１は、晶析部２に当初充填された種晶の表面上に、原水に含まれる晶析対象成分と、該晶析用薬液に含まれる晶析反応成分との反応物が析出することにより、ペレット３が形成され、これに伴って原水中の晶析対象成分が低減され、晶析対象成分の濃度が低下した処理水が排出される。晶析反応槽１は前記機能を有するものであれば、長さ、内径、形状などについては、任意の態様が可能であり、特に限定されるものではない。
【００２５】
晶析反応槽１に充填される種晶の充填量も、晶析対象成分を晶析反応により除去できるのであれば特に限定されるものではなく、晶析対象成分の濃度、種類、使用される晶析用薬液の種類、濃度、また、晶析反応装置の運転条件等に応じて適宜設定される。本発明で行われる晶析処理においては、晶析反応槽１内に上向流を形成し、該上向流によってペレット３が流動するような流動床の晶析反応槽１が好ましいので、種晶は流動可能な量で晶析反応槽１に充填されるのが好ましい。
種晶は、本発明の目的に反しない限りは、任意の材質が可能であり、例えば、ろ過砂、活性炭、金属酸化物の１以上からなる粒子、または、晶析対象成分と晶析反応成分が反応して生じる化合物からなる粒子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、種晶の形状、粒径は、晶析反応槽１内での流速、晶析対象成分の濃度等に応じて適宜設定され、本発明の目的に反しない限りは特に限定されるものではない。
【００２６】
本発明の方法に適用可能な原水供給手段としては、原水を晶析反応槽１に供給できるものであれば任意の態様が可能である。図１の態様においては、原水供給手段は、原水を貯留する原水タンク４、該原水タンク４と晶析反応槽１とを連結する原水供給ライン５を具備し、該原水供給ライン５には原水移送のためのポンプが介装されている。原水を一旦貯留し、晶析対象成分を一定濃度にできるので、原水供給手段は、図１のように原水タンク４を有する態様が好ましい。
本発明の方法に適用可能な晶析用薬液供給手段としては、晶析用薬液を晶析反応槽１に供給できるものであれば任意の態様が可能である。図１の態様においては、晶析用薬液供給手段は、晶析用薬液を貯留する晶析用薬液タンク６、該晶析用薬液タンク６と晶析反応槽１とを連結する晶析用薬液供給ライン７を具備し、該晶析用薬液供給ライン７には薬液移送のためのポンプが介装されている。
【００２７】
原水供給ライン５および晶析用薬液供給ライン７は晶析反応槽１の任意の部分に接続することができる。本発明の方法で管理される晶析反応装置においては、晶析反応槽１内に上向流を形成するのが効率的であるとの観点から、原水供給ライン４および晶析用薬液供給ライン７は晶析反応槽１の底部に接続されるのが好ましい。また、図１の態様においては、原水タンク４、原水供給ライン５、晶析用薬液タンク６、および晶析用薬液供給ライン７はそれぞれ１つであるが、これに限定されるものではなく、本発明の方法で管理される晶析反応装置においてはこれらが複数設けられても良い。
【００２８】
晶析反応槽１は、晶析対象成分が低減された処理水を該晶析反応槽１の外部に排出する。処理水は、晶析反応槽１における液体の流れに従って任意の部分から排出される。晶析反応槽１内で上向流が形成される場合には、晶析反応槽１の上部から処理水が排出される。図１の態様では、該晶析反応槽１の上部から排出される処理水は、処理水排出ライン８を通って最終的に系外に排出される。図１の態様においては、処理水排出ライン８には処理水貯留タンク９が介装されているが、この設置は任意であり、通常の排水処理で使用されるその他の手段を設けることも可能である。
【００２９】
本発明の管理方法において管理される晶析反応装置においては、晶析反応槽１から排出される処理水の少なくとも一部を該晶析反応槽１に返送する処理水循環手段を有する。処理水循環手段としては、処理水の少なくとも一部を晶析反応槽１に返送できるものであれば任意の態様が可能であり、特に限定されるものではない。図１の態様においては、処理水循環手段として、処理水貯留タンク９と晶析反応槽１を連結する処理水循環ライン１０が設けられており、該処理水循環ライン１０には処理水移送のためのポンプが介装されている。処理水循環手段が循環させる処理水は「処理水の少なくとも一部」であるから、処理水の一部だけでなく、全てを循環させることも本発明の範囲内である。
【００３０】
処理水循環手段は、処理水を晶析反応槽１に循環させることにより、原水が供給されている場合には、晶析反応槽１内に供給された原水を希釈すると共に、晶析用薬液と原水を混合することができ、さらに、原水と共にまたは処理水単独で晶析反応槽１内で所定の流れ、特に上向流を形成することができる。
また、図１の態様において処理水貯留タンク９は、循環される処理水と、系外に排出される処理水との分岐のための手段として機能し、処理水循環手段を形成しているが、処理水循環手段の形成はこの態様に限定されるものではなく、処理水排出ライン８から処理水循環ライン１０が直接分岐するような態様など、任意の態様が可能である。
以下、実施例で本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３１】
【実施例】
比較例１
フッ化ナトリウム１００ｍｇＦ／Ｌを水道水に溶解したものを原水として、図１に示す態様の晶析反応装置で実験を行った。晶析反応槽としては、高さ２ｍ、容積３００ｍＬの円柱型アクリルカラムを用いた。晶析部には種晶としてフッ化カルシウム粒子を充填量１００ｍＬで充填した。原水の流量は３Ｌ／時間であり、晶析部での流速は４０ｍ／時間であった。晶析用薬液として３５％ＣａＣｌ２水溶液を原水流量基準で５００ｍｇＣａ／Ｌ添加し、上記条件で晶析処理を５０時間継続後、原水の供給を停止した。このときの処理水中のフッ素濃度は１５ｍｇ／Ｌであった。また、形成されたペレットの平均粒径は約０．５ｍｍであった。原水の供給の停止後、処理水を循環させることなく、晶析反応装置をそのまま放置したところ、原水供給停止から６０分後にペレットの固着が認められ、この固着したペレットは、原水を再度上記条件で通水しても分離しなかった。
【００３２】
比較例２
比較例１と同じ条件で晶析処理を５０時間継続後、原水の供給を停止し、直ちに、処理水での循環を開始した。処理水の循環は、晶析部における流速を、原水供給時と同じ４０ｍ／時間として行った。処理水の循環開始から１２０分後に、処理水の白濁が目視により認められた。
【００３３】
実施例１
比較例１と同じ条件で晶析処理を５０時間継続後、原水の供給を停止し、直ちに、処理水での循環を開始した。処理水による循環は、晶析部における流速を２０ｍ／時間として行った。この条件下においては、循環開始から、１２０分後においても、処理水の白濁は認められなかった。また、循環開始から１２０分後に、処理水中のフッ素濃度を測定したところ、１０ｐｐｍとなったので、この時点で処理水の循環を停止した。この循環停止から、１０時間経過後に再度原水の供給を行ったが、ペレットの固着は認められなかった。
比較例１、２および実施例１の結果から、本発明の管理方法を用いることにより、晶析反応装置に原水の供給を停止した後であっても、ペレットを固着させず、かつ処理水に白濁を生じさせないことが明らかとなった。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の方法は、フッ素、リンおよび／または重金属をはじめとする晶析対象成分を含む原水を晶析処理する晶析反応装置の管理方法において、該晶析反応装置を用いて晶析処理を行い、原水の供給を停止した後で、処理水に白濁を生じさせず、かつ晶析部でペレットが流動するような流速で、処理水を晶析反応槽に循環させることにより、原水供給停止後におけるペレットの固着を防止し、かつ、ペレットの摩耗による微細粒子の形成を防止できるという有利な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の晶析処理方法に適用可能な晶析反応装置の一態様を示す概略図である。
【図２】  図２は、晶析反応装置における原水供給停止によるペレットの固着の態様を示す模式図である。
【符号の説明】
１  晶析反応槽
２  晶析部
３  ペレット
４  原水タンク
５  原水供給ライン
６  晶析用薬液タンク
７  晶析用薬液供給ライン
８  処理水排出ライン
９  処理水貯留タンク
１０  処理水循環ライン
１１  濃度測定手段
１２  反応物
【図１】
0004104856.tif 000002
【図２】
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