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JPS60166083A - 排煙脱硫廃水中のフツ素の処理方法 - Google Patents

排煙脱硫廃水中のフツ素の処理方法

Info

Publication number
JPS60166083A
JPS60166083A JP1842684A JP1842684A JPS60166083A JP S60166083 A JPS60166083 A JP S60166083A JP 1842684 A JP1842684 A JP 1842684A JP 1842684 A JP1842684 A JP 1842684A JP S60166083 A JPS60166083 A JP S60166083A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluorine
water
seed crystals
seed crystal
gas desulfurization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1842684A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Arao
荒尾 信一
Ren Suzuki
鈴木 蓮
Isamu Fujiwara
勇 藤原
Hideki Kamiyoshi
秀起 神吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP1842684A priority Critical patent/JPS60166083A/ja
Publication of JPS60166083A publication Critical patent/JPS60166083A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼排ガスの排煙脱硫装置から排出される廃水
中のフッ素を処理する方法において、消石灰などによっ
て一次処理を行なったのち、さらにフッ素濃度を低下さ
せる処理方法に関する0 従来、排煙脱硫廃水中のフッ素濃度を15り/L以下(
全国−律規準)にする方法として、第1図に示すような
方法等があった。
第1図において石灰などを燃料とする燃焼排ガスは、石
灰−石膏法による脱硫装置により、ばいじんおよび硫黄
酸化物等を除去されたのち、清浄ガスとして放出される
が、その際燃料に起因するフッ素ct、 so4.重金
属等を含む排煙脱硫廃水1が排出される。
排煙脱硫廃水1はpH調整工程aに導き、消石灰4を加
えてpHを6〜11に調整し、廃水中のフッ素および重
金属をそれぞれ難溶性のフン化カルシウム(cape)
 および水酸化物等として析出させるが、同時に廃水中
のso4に起因して石膏(CaS04・2H,0) も
析出する。その際、凝集沈殿工程Cで沈降分離されたC
aF2 、 Ca8042H30等を含む凝沈汚泥3の
一部をpH調整工程aに循環して、CaF2およびCa
SO4・2 H2Oの結晶粗大化をはかり、後続の凝集
沈殿工程Cの沈降分離および脱水工程dの脱水を容易に
するとともに、石膏の過飽和度を低減させスケーリング
の緩和をはかつている。
続いて熟成工程すにおいて、フッ素の除去性向上のため
CaF2 の晶析および結晶成長を行なったのち、凝集
沈殿工程Cに導き、高分子凝集剤5を添加してCaF2
 および水酸化物等を粗大フロック化したのち沈降分離
する0沈降分離した凝沈汚泥3は脱水工程dに導き、脱
水したのち処分する。
フッ素等を除去した凝集沈殿工程Cからの凝沈処理水2
aは、なお石膏の過飽和が解消されておらず、次工程(
例えば濾過など)において石膏スケーリングの障害を起
こすため、調整工程eにおいて調整水すを添加して過飽
和を解消するか、もしくはNa4 COs による脱C
a 工程を設置して、次工程のヌケーシングを防止する
操作をおこなったのち、排水2を次工程に送水する0 しかし、第1図に示した従来の方法には以下のような欠
点があった。
(1)排煙脱硫廃水はフッ素以外に、CaF2の析出・
熟成・分離に影響(錯塩の形成によるCaF1析出阻害
、晶析速度の遅延など)を与える重金属等の不純物を多
種類含んでおり、かつその水質は燃料条件および排ガス
処理システムの構成並びにその操作条件等により大巾に
変動するため、従来の方法では処理水フッ素濃度を安定
して154/l 以下にすることは困難であり、さらに
規則の厳しい一部都道府県条例にみられる基準値sag
/l や、閉鎖性水域などに面する特別な地域に工場を
新設する場合などの基準値3岬/l 以下とすることは
不可能であつ九。
(2) 一般に排水中のフッ素をCaFl 沈殿として
除去する場合、初期溶解フッ素濃度が500〜600 
tq/L 以上であれば処理水フッ素濃度は比較的安定
して15〜2511v/l 程度まで得られるが、初期
溶解フッ素濃度が500my/l 以下、特に1001
1g/I 程度であれば、処理水フッ素濃度は極めて不
安定で20■/を以下には下らないという特異な現象を
示す0これは排煙脱硫廃水のように不純物を多量に含む
場合にその傾向が顕著で、従来法ではそのフッ素濃度が
低濃度域で変動すれば処理性能は極めて不安定となると
いう欠点があった0(3) 凝沈処理水2aは石膏過飽
和度が高く(例えば過飽和度1.2〜2.0)次工程以
降の石膏スケールの障害を防止するため後続の調整工程
(あるいは脱カルシウム工程)の設置が不可欠であり、
かつ調整水の必要量が排水量とほぼ同じ場合もあり、排
水量が大幅に上積みされる問題があった。
上記の問題を解消するため、本発明者らは排煙脱硫装置
の冷却工程にアルミニウム化合物を添加して、廃水中に
含まれるBに起因して生成し、かつフッ素の処理に悪影
響を与えるホウフッ化物を分解し一フッ素−アルミニウ
ム錯体を生成させついで第1図に示すように冷却工程廃
水にカルシウム化合物(消石灰)を添加して、析出する
フッ化カルシウムを分離する処理を施して当該廃水中の
フッ素を除去する方法を提案した(特願昭57−147
827号)。
しかしこの方法では処理水フッ素濃度を安定して15■
/l 以下にすることはできたが、8my/l 以下と
することはできなかっただけでなく、上記(2)および
(3)項の問題は依然として残った。
また、本発明者らは第2図に示すように凝沈処理水2a
i種晶接触工程fに導き、ここでCaF’2 7および
CaSO4・21120 Bからなる種晶を添加・混合
したのち、種晶分離工程2にて該種晶を分離して循環種
晶9として種晶接触工程fに戻すことによシ、処理水フ
ッ素濃度a yy/を以下を安定して得ると同時に、次
工程以降のスケーリング障害をほぼ解消する方法を提案
した(1%願昭58−23473号)。なお第2図にお
ける符号で第1図と同じものは、第1図におけると同じ
を意味する。しかし特願昭58−23473号に記載さ
れる方法でも処理水フッ素濃度を3〜/l 以下とする
ことはできず、しかも上記(2)項の問題は依然解消せ
ずに残るという欠点があった0 本発明者らは、上記従来方法のすべての問題点を解消し
て処理水フッ素濃度を31ny/ t 以下とするだけ
でなく、極めて簡素なプロセスを提供することを目的と
して鋭意研究の結果、特願昭57−147827号の方
法における、難溶性フッ化物、重金属水酸化物及び副生
石膏等の析出物含有混合液に高分子凝固剤を添加して、
該析出物を粗大フロック化した後沈降分離した際の凝沈
処理水に、CaF2 およびCa SO4・2’ H2
Oなる種晶を添7IIll混合後、核種晶を分離し、分
離された上澄液中の残存フッ素をアルミニウム吸着キレ
ート樹脂により除去する方法を考え、本発明に到った。
すなわち本発明は排煙脱硫廃水のフッ素をフッ化カルシ
ウムとして固定除去する廃水処理方法において、当該廃
水をpH5〜4に調整する第1工程、しかる後に消石灰
を添加してpH6〜8に調整する第2工程、前記2工程
によって析出した難溶性物質を沈降分離する第3工程、
前記第3工程において得られる上澄水をCaF2および
Ca5Oa・2H20からなる種晶と接触せしめる第4
工程、しかる後に該種晶を上澄水と分離し第4工程に返
送する第5工程、および第5工程で得られる上澄水をア
ルミニウム吸着キレート樹脂と接触せしめる第6エ程か
らなり、かつ該樹脂の再生廃液を前記第1工程に返送す
ることを特徴とする排煙脱硫廃水の処理方法を提供する
ものである。
本発明方法によれば、下記のような効果を奏し得る。
1)従来の方法では達成することが不可能だった放流基
準値3W/l 以下が得られる。
2)排煙脱硫廃水のフッ素濃度が大巾に変動しても、処
理水フッ素濃度は安定して上記基準値を下廻る0 3)種晶の連続投入を要しないため汚泥発生量が少ない
4)石膏の過飽和に起因するヌケーシング障害を防止す
るだけでなく、フッ素負荷量か低減されるので、キレー
ト樹脂のフッ素吸着能dE大巾に増えるだけでなく、そ
の劣化も著しく軽減される。
以下、本発明方法をさらに詳細に説明する。
第3図は、本発明方法の一実施態様例を示すフローシー
トである。なお第3図中、第1図、第2図と同一の符号
で示されるものは、第1図、第2図におけるものと同じ
を意味している。
第3図において排ガス中のダストに由来するアルミニウ
ム化合物が十分な量であればそのまま、或は後述の再生
廃液を混合してキネ充分な場合は図示は省略さハている
排煙冷却工程においてアルミニウム化合物を注入された
排煙脱硫廃水1を混合工程a′ に導き、後述する凝沈
汚泥3および再生廃液13と混合する。このときのpH
は3〜4となるように排煙脱硫廃水1の流量に見合った
再生廃液10の流量を設定し、必要ならば消石灰4aを
添加する。
混合工程a′ において、排煙脱硫廃水1にフッ素と共
に含まれかつ難処理性であるホウフッ化物は、排ガス中
のダストに由来するアルミニウム化合物および必要に応
じて排煙脱硫装置の冷却工程に添加したアルミ化合物と
再生廃液15甲のアルミニウム塩によって、フッ素−ア
J・ミニラム錯体にほぼ完全に分解される。そのときの
反応は(1)式によって表わされる。
N、3++ BF、 (OH) 4−n+ (n−1)
 H20m! AI%’−n+B (OH)3+ (n
−1)H”・・・・(1) この反応はpH3以上で、溶解性アルミニウムの、フッ
素に対するモル比が0.4以上(好ましく 1”t o
、 5以上)であれば(1)式の右辺の方向へ一方的に
進む。
また混合工程a′ の混合液の溶解フッ素濃度は排煙脱
硫廃水1(′(含まれる溶解フッ素に再生廃液13に含
まi2−る溶解フッ素および凝沈汚泥3に含まれるフッ
化カルシウムよp一部溶解したフッ素と含まって著しく
高くなる。
一方、排煙脱硫廃水1に含まれる硫酸イオンに起因する
石膏が、混合工程a′ にお匹て析出する。その反応は
(2)式で示される。
Ca” + BO4”−+ 2 %O==CaSO4−
2H20−−−−−(2)この反応はpH3〜4で(2
)式の右辺方向に進み、さらに凝沈汚泥3に含まれる石
膏(CaSO4・2H20)によって結晶が粗大化する
ついでこの混合液をpH調整工程aに導き、消石灰4を
加えてpH6〜8に調整することにより、混合工程a′
 において著しく高濃度となったフッ素イオンを、排煙
脱硫廃水1に含まれている重金属とともにそれぞれ次式
(3)、(4)に示す反応に従って難溶性物質として析
出させると同時に、廃水中のso4に起因する石膏(C
aE104・2a、o)も析出する。このときのpHF
16〜8である。
2F’ + Ca (OH)z ;CaF2 + 20
H−” (3)M”+n0H−::ゴ M(OH)nM
:重金属種−−−−(4)これらの析出物すなわち、C
aSO4・2 ET20 、 CaFlの粗大結晶およ
び重金属水酸化物を含む混合液(pH調整工程aの廃水
)を、凝集沈殿工程Cに導き、該凝集沈殿工程Cにて高
分子凝集剤5を添加混合して、当該Ca804 @ 2
 H2O,CaF2 等のフロックをさらに粗大化させ
た後、上澄水と凝集汚泥を沈降分離せしめる。
沈降分離した凝沈汚泥の一部は混合工程a′に導き、残
りは脱水工程dじ導いて脱水したのち処分する。
なお第1図の従来法°においてはフッ素の除去性の向上
するために、フッ化カルシウムの晶析および結晶成長を
はかる熟成工程すを設けてしたが、本発明の場合後続に
晶析操作があ奏ため、第2図の方法と同様核工程を特に
必要としない。
凝集沈殿工程Cで分離された凝沈処理水2aは続く種晶
接触工程fにおいてフッ化カルシウム7および石膏8を
含む循環種晶9と接触した後、種晶分離工程gで高分子
凝集剤5aを添加して種晶と種晶分離水2bに沈降分離
し、沈降分離した種晶は循環種晶9として大部分種晶接
触工程fに返送し、一部脱水工程dを経て系外に排出す
る。
凝沈処理水2aは石膏が過飽和状態で、かつフッ素濃度
が10〜25119/l 残存する。種晶接触工程fに
おいて仁の凝沈処理水2aと循環種晶9を接触すること
によりフッ化カルシウムと石膏の晶析反応が生ずる。そ
の晶析速度は(5)式によって表わされる。
La −−= ka (c−c” )” ”・(5)(it ここに ka:晶析速度定数(1/l()・ kaは種
晶濃度(caキ/1)に比例する。即ち ka=に−c
d t:経過時間(H) C: t=tのときの練炭(η/l) C”: t=φのときの濃度(q/z)(5)式から明
らかなように種晶濃度が高ければ高い程有利となる。
種晶接触工程fの種晶として運転当初に添加するフッ化
カルシウム7Fi0.1%以上(好ましくは0.1〜2
チ)、石膏8ti1チ以上(好ましくは1〜5憾)とな
るように添加しその後は晶析反応によシ増加する析出量
の分を必要に応じて系外に抜き出すが一当初に投入以降
は種晶の活性低下による性能劣化が生じない限り再添加
する必要はな−。
種晶接触工程fには、不純物濃度が低い凝沈処理水2a
のような廃水と種晶を接触せしめることにより、種晶表
面の汚、染が少なく長期に渡ってその活性が維持される
という作用だけでなく、運転初期投入の場合を除いて系
外がら種晶を添〃口することなく自己増殖的に種晶濃度
を高めることができるという作用があり、晶析反応にと
って上述のような極めて有利な作用がある。
種晶接触工程fの滞留時間は10分間以上(好ましくF
i3o〜60分間)である。
なお、種晶として用iるフッ化カルシウムおよび石膏の
粒径が十分に大きい場合(粒径0.4−以上)では固定
層充填塔の方式による種晶接触工程fのみでよく、種晶
分離工程gけ不要となる。また該種晶の粒径が小さし場
合(粒径OA■以下)では、種晶接触工程fおよび種晶
分離工程gを一体化した流動層方式を採用することがで
きる。
種晶分離工程gでは高分子凝集剤5aを加えることによ
シ通常微細結晶で単独では沈降分離しにくいフッ化カル
シウムと沈降性の良い石膏を共沈させる作用がある。ま
た沈降分離したフッ化カルシウムと石膏は循環種晶9と
して種晶接触工程fに返送し再利用する。
かくして種晶接触工程fと種晶分離工程gは凝沈処理水
2aのフッ素を除去し、石膏の過飽度の解消せしめる作
用がある。因みに種線分離水2bのフッ素濃度は5〜8
W/l となる0種晶分離工程gで分離された種晶分離
水2bを、次工程のキレート樹脂吸着工程りに導き、種
晶分離水2t)Ic残存するフッ素をほぼ完全に除去し
、処理水2のフッ素濃度を5 tIIi/ t 以下ま
で下げる。処理水2のフッ素濃度が3■/lに達した時
の種晶分離水2bと該キレート樹脂の容量比は約900
である。
キレート樹脂吸着工程りで用いられるキレート樹脂とし
ては、例えばホスホメチルアミノ基(−NHcH2−p
o (OH)、 )を有するエポキシ樹脂にアルミニウ
ムイオンを吸着させたキレート樹脂が適する。
種晶分離水2bを該キレートw脂と接触し続けるとやが
て該キレート樹脂のフッ素吸着能力が低下し、処理水2
のフッ素濃度は徐々に増えてくるので、所定レベルに達
すると種晶分離水2bの通水を停止して該キレート樹脂
の再生操作をおこなう。
当該樹脂を再生するためには、該樹脂金まず酸10と接
触させることにより、該キレート樹脂に吸着されたフッ
素イオンを溶離させる。酸10としては塩酸、硫酸など
の鉱酸を使用できる0 続いて当該樹脂をアルカリ11と接触させて中和し、さ
らにアルミニウム塩12と接触させ、該キレート樹脂に
アルミニウムイオンを吸着せカリウムなどを使用できる
0 またアルミニウム塩9としては、硫酸アルミニウム(A
g3 (S04 )3・18H20)、塩化アルミニウ
ム(AtC1−s・6H20) などが使用できる0さ
らに上記の各薬品接触操作の間に適宜、押し出し、水抜
き、逆洗および水洗などイオン交換樹脂の再生に関する
公知手段を用いる。
キレート樹脂の再生により発生した再生廃液13は既に
述べたように混合工程a′ に返送する0 再生廃液13の溶解フッ素濃度は2種晶分離水2bのフ
ッ素濃度により異なるが、1000叩/l 以上、さら
にアルミニウムイオンは800#71 以上となる。ま
た再生廃液13には、該キレート樹脂の特性か・ら過剰
の酸が残存するのでpHは0.5以下である。混合工程
a′ において排煙脱硫廃水1と凝沈汚泥3だけを混合
した場合pHは所定値よりも大巾に上昇する。上記再生
廃g、13をこれに7X1えることにより、混合工程a
′ のpHが上昇しないという作用を有する。なお消石
灰4aは主に混合工程a′ のpHを3〜4にコントロ
ールするために作用する。
本発明方法を実施例により具体的に説明する。
実施例 排煙脱硫廃水を試料に用いて、第3図に示す本発明法の
フローにより、第1表に示す試験条件で行った該廃水中
のフッ素の処理試験の結果を第2表に示す。
なお本実施例でのキレート樹脂は、ホスホメチルアミノ
基を官能基とするエポキシ樹脂にアルミニウムイオンを
吸着させたものを用いた。
通水倍率がa o o t/を一樹脂までは処理水フッ
素濃度が検出されず、約900 t−t−樹脂までは処
理水フッ紫濃度3キ/l 以下であった。
比較例 実施例と比較するため実施例と同一の試料について、第
1図および第2図に示す従来法にょリ、第1表に示す試
験条件で行った廃水中のフッ素処理試験結果を第2表に
併記したO本発明に比べて処理水フッ素濃度は安定せず
・しかも3 my/ L 以下を達成することはできな
〃)つた0 第1表 (4排煙脱硫排水量に対する凝沈汚泥量の比なお・上記
実施例に用いた以外のキレート樹脂のうち、イミノジ酢
酸基を官能基とするエポキシ樹脂にアルミニウムイオン
を吸着させたものを用いフッ素処理を行った場合、通水
倍率が2 a o t/l−樹脂までは処理水フッ素濃
度が3my/l 以下であった。
以上の実施例等からも明らかなように、凝沈上澄液をC
aF2及びCaSO4・2H20からなる種晶と接触せ
しめ、その後分離した上澄液をさらにアルミニウム吸着
キレート樹脂に接触させ、かつ該樹脂再生廃液を混合工
程に返送することにより下記の効果を得ることができる
(I)再生廃液13を混合工程a′ に返送することに
より排煙脱硫廃水1のフッ素濃度の変動に拘らず、該工
程での初期溶解フッ素濃度を高レベル(soomr/z
 以上)K保つことができ、かつアルミニウムイオン濃
度も高く維持できるため凝沈処理水2′ のフッ素濃度
が安定して10〜15 trq/l となる。また再生
廃液13に含まれる溶解性アルミニウム量と排煙脱硫廃
水1に含まれるフッ素意とのモル比が0.4以上の場合
、排煙脱硫装置の冷却工程にアルミニウム化合物を注入
する必顆がなくなるという効果があり、薬品費を低減で
きる0 (11)混合工程a′ において、排煙脱硫廃水1゜凝
沈汚泥3および再生廃液13を混合することによるpH
の上昇を防ぐことができるため、pHコントロールのた
めの酸が不要となり、薬品費の増加を防ける。さらに再
生廃液13の無害化処理装置を新しく設置する必要がな
いという著しい効果が得られる。
Qll)凝沈処理水2aのフッ素濃度が安定することに
より、続く種晶接触工程fおよび種晶分離工程gでの晶
析反応が安定し、種晶分離水2bのフッ素濃度は安定し
て5〜bag/l が得られるだけでなく、石膏の過飽
和が解消される。
4V) 種晶接触工程fVCおいて種晶濃度を高めるこ
とができるので晶析速度が大巾に上昇し、短時間のうち
にフッ素を除去できるだけでなく、種晶表面の汚染が少
ないので、運転初期投入以降は種晶をほとんど添加する
必要がなく循環使用が可能となる。そのために汚泥は晶
析に伴なう増、21g分を必要に応じて系外に排出する
だけでよく1、上記凝沈処理水2aのフッ素濃度の安定
性と含まって薬品費および汚泥費はほとんど増加しない
位) フッ化カルシウムと石膏を共沈させることにより
沈降分離性が大巾に改善される。
(1/D 種晶分離水2bのフッ素負荷量を低減できる
ことと、石膏の過飽和度が解消されることにより、次工
程のキレート樹脂吸着工程りにおいてキレート樹脂の劣
化を大巾に軽減できるだけでなく、スケールが該樹脂表
面に発生するのを防げる。そのため該樹脂のフッ素吸着
能力を大巾に上昇させることができ、処理水フッ素濃度
も安定して31Iv/l 以下が得られる。
&0 処理水20石膏スケールによる障害が解消され、
排煙脱硫廃水処理装置が長期間安定して運転できるだけ
でなく、調整水6の添加が不要となり、廃水処理装置に
おける大巾な水量増加は生じない。
以上詳述のように一本発明方法は、処理水フッ素濃度が
安定して3■/l 以下を得られ、かつ汚泥発生量、排
水量、使用薬品費も低減できる産業上有利な方法である
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の排煙脱硫水中のフッ素処理方法の一例を
示すフローシート、 第2図は従来のフッ素処理方法の別の一例を示す)゛ロ
ーシート、 第3図は本発明方法の一実施態様例を示すフローシート
である。 復代理人 内 1) 明 復代理人 萩 原 亮 − 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 排煙脱硫廃水のフッ素をフッ化カルシウムとして固定除
    去する廃水処理方法において、当該廃水をp[(5〜4
    に調整する第1工程、しかる後に消石灰を添加してpH
    6〜8に調整する第2工程、前記2工程によって析出し
    た難溶性物質を沈降分離する第6エ程、前記第3工程に
    おいて得られる上澄水をCaF2 およびCa804・
    2H20からなる種晶と接触せしめる第4工程、しかる
    後に該種晶を上澄水と分離し第4工程に返送する第5工
    程、および第5工程で得られる上澄水をアルミニウム吸
    着キレート樹脂と接触せしめる第6エ程からなり、かつ
    該樹脂の再生廃液を前記第1工程に返送することを特徴
    とする排煙脱硫廃水の処理方法。
JP1842684A 1984-02-06 1984-02-06 排煙脱硫廃水中のフツ素の処理方法 Pending JPS60166083A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6267892B1 (en) 1998-07-15 2001-07-31 Nec Corporation Fluoride including waste water processing device and method capable of processing fluoride including waste water to have low concentration of fluoride

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US6267892B1 (en) 1998-07-15 2001-07-31 Nec Corporation Fluoride including waste water processing device and method capable of processing fluoride including waste water to have low concentration of fluoride

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