JP3324456B2 - 鉄クラッドの除去方法 - Google Patents

鉄クラッドの除去方法

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  • Filtration Of Liquid (AREA)

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は火力発電所、原子力
発電所等の複水処理に用いられる鉄クラッド除去方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】火力発電所、原子力発電所では蒸気の凝
縮により復水が生成するが、この復水をボイラ水として
再利用するために、復水処理装置が設けられている。復
水処理装置としては、復水中の鉄クラッド(CRUD:
Chalk River Unknown Depos
its)を除去するための濾過器と、復水からイオンを
除去するための復水脱塩装置とから構成されている。鉄
クラッドは酸化鉄を中心とする金属酸化物で、Fe(O
H)2、Fe34、α−Fe23、α−FeO・OH、γ
−FeO・OH、Fe(OH)3などが含まれる。
【0003】従来のクラッドの除去方法として、プリー
ツ膜フィルタを用いる濾過方法が提案されている(特開
平8−192155号)。図6はこの従来法に用いられ
ているフィルタの一部を展開して示す斜視図である。図
6において、1はフィルタ(カートリッジ)であり、有
孔円筒からなるコア2の周囲にプリーツ状に形成された
濾材3を巻き、その外周をエンドプレート4、5に連結
するプロテクタネット6で覆い、集水口7がエンドプレ
ート4に開口している。
【0004】上記のフィルタ1では、濾材3はスパンボ
ンドからなるプレフィルタ3a、多孔質濾過膜3bおよ
びサポートネット3cの積層体からなり、山部8および
谷部9からなるひだ10が軸方向に形成されている。上
記のフィルタ1による鉄クラッドの除去は、濾材3の外
側から被処理液を流して濾過を行うが、このとき予め酸
化鉄微粒子等の微粒子被膜をプレコートにより形成して
濾過を行い、コア2に集めた濾過水を集水口から取り出
す。
【0005】上記の従来法に用いられるフィルタはプリ
ーツ状の濾材を用いるため、濾過面積が大きくなるとさ
れている。しかしひだ10は放射状に形成されるため、
ひだ10間の間隙は外周側ほど大きくなり、濾材3は全
面が被処理液側に開かれて、面積濾過となる。このため
鉄クラッドを濾過すると、プリーツ膜では、濾過膜全面
で万遍なく濾過することになり、この際、濾過膜の孔と
同等の直径の鉄クラッド粒子が濾過原液に多く含まれて
いるほど、孔が粒子で閉塞され易くなる。これにより膜
の差圧(入り口圧−出口圧)が比較的早く上昇し運転に
適さなくなるため、通水開始してから早い時期に膜を交
換せざるを得なくなる。このため上記の方法ではプレコ
ートにより濾過時間を長くするようにしているが、なお
改善の余地が残されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、フィ
ルタの内部にクラッドが直接入り込みにくい構造にして
体積濾過を行うことができ、これによりプレコートを行
うことなく効率よく鉄クラッドの濾過を行い、大濾過容
量で長時間にわたって鉄クラッドの除去を行うことがで
きる鉄クラッドの除去方法を提案することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、多孔質膜から
なる筒状の濾材を軸方向に圧縮して円形の山部間の濾材
を内周側に絞って折り畳むことにより蛇腹状の円形の主
ひだを形成し、内周側に形成される小さい副ひだを折り
重ねた状態で、円形の主ひだが外周部付近で相互に接触
しているフィルタに、外側から被処理液を通過させて濾
過を行うことを特徴とする鉄クラッドの除去方法であ
る。
【0008】本発明で用いるフィルタに用いる濾材は多
孔質膜からなるものであれば特に制限はないが、ポリプ
ロピレン等の合成繊維の不織布からなる多孔質濾過膜の
上流側に目の粗いプレフィルタ膜を積層し、下流側に剛
性を有するサポートネットを積層したものが好ましい。
濾過膜は目開き、すなわち限界除去粒径は1〜5μm、
好ましくは2〜3μmのものが好ましい。このような濾
材を筒状に形成して用いる。
【0009】本発明で用いるフィルタは、このような多
孔質膜からなる筒状の濾材を軸方向に圧縮して、蛇腹状
に複数の円形の主ひだを形成して積層したものであり、
このとき複数の円形の山部を外周部に形成するように、
その中間部の濾材を内周側に絞って折り畳み、この折り
畳みにより形成される多数の小さい副ひだは円形の主ひ
だ間に折り重ねた状態で、主ひだが外周部付近で相互に
接触するように積層して形成される。このようなフィル
タを目の粗いプロテクタネットで覆ってカートリッジと
して、濾過槽内に多数配置し、外部から被処理液を通し
て濾過することにより鉄クラッドを除去する。
【0010】上記のフィルタは円形の主ひだが外周部付
近で接触することにより外周部において緩やかな主間隙
が形成され、その主間隙の内周側では複雑に折り畳まれ
た小さな副ひだが重なり合って分岐して狭くなった複雑
な副間隙が形成される。これにより形成される全体の間
隙は、外周側で間隔が大きいが緩やかに接し、内周側で
間隔が小さくなって密になり、体積濾過に適した構造と
なる。
【0011】このようなフィルタに外側から被処理液を
通すと、被処理液中の液は濾材を自由に通過して内周部
から取出されるが、鉄クラッドのうち大粒径のものは円
形の主ひだ間の緩やかな主間隙に捕捉されてブリッジを
形成する。このブリッジは通液間隙を保っているため、
圧損の上昇なしに液を通過させ、鉄クラッドを捕捉す
る。ブリッジを通過した小径の鉄クラッドは内周側の小
さい副ひだ間に形成された狭い副間隙に捕捉されてブリ
ッジを形成し、同様にして小径の鉄クラッドを捕捉す
る。
【0012】このようにして鉄クラッドは主ひだおよび
副ひだ間の大小の間隙に捕捉されて体積濾過が行われ、
効率のよい濾過を行うことができる。このとき濾材の濾
過面への直接的な負荷は小さくなり、濾材の目詰まりが
緩和される。このためプレコートを行わなくても長時間
にわたって圧損の上昇なしに鉄クラッドの除去を行うこ
とができ、濾過容量が大きくなる。このような現象は一
般の工業用水等の濾過では見られず、本発明の効果は鉄
クラッドに特有のものである。
【0013】本発明において処理の対象となる被処理液
は鉄クラッドを含む液であればよく、本発明は火力発電
所、原子力発電所等の復水から鉄クラッドを除去するの
に適しているが、このほかにもボイラのドレン排水やポ
ンプ軸受循環冷却水などから鉄クラッドを除去する場合
にも適用することができる。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、筒状の濾材を軸方向に
圧縮して、円形の山部間の濾材を内周側に絞って折り畳
むことにより円形の主ひだおよび小さい副ひだを形成さ
せ、主ひだを外周部付近で相互に接触させたフィルタに
外側から被処理液を通すようにしたので、フィルタの内
部にクラッドが直接入り込みにくい構造にして体積濾過
を行うことができ、これによりプレコートを行うことな
く効率よく鉄クラッドの濾過を行い、大濾過容量で長時
間にわたって鉄クラッドの除去を行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。図1は実施形態のフィルタの断面図、図
2はその一部を展開して示す斜視図、図3(a)は濾材
の断面図、(b)はひだの一部を展開して示す正面図、
(c)はその断面図、図4(a)は実施形態の濾過状態
を示す模式的断面図、(b)は従来のフィルタの濾過状
態を示す模式的断面図であり、図6と同一符号は同一ま
たは相当部分を示す。
【0016】この実施形態ではフィルタ(カートリッ
ジ)1は、有孔円筒からなるコア2の周囲に筒状に濾材
3を配置し、その外周をエンドプレート4、5に連結す
るプロテクタネット6で覆い、コア2に連通する集水口
7がエンドプレート4から突出するように開口している
点は図6のフィルタと同様である。
【0017】この実施形態ではフィルタ1は、外層側か
らポリプロピレンのスパンボンド(不織布)からなる目
の粗いプレフィルタ3aと、ポリプロピレンの不織布か
らなる多孔質濾過膜3bと、ポリエチレンネットからな
るサポートネット3cが積層された筒状の濾材3が軸方
向に圧縮されて、ほぼ円形の山部8間の濾材3を内周側
に絞って折り畳むことにより、蛇腹状の円形の主ひだ1
1を形成し、内側に形成される小さい副ひだ12を折り
重ねた状態で、円形の主ひだ11が外周部付近で相互に
接触する構造を有する。この場合主ひだ11の内周部に
形成される谷部9もほぼ円形となるようにし、山部8お
よび谷部9はコア2に対して実質的に同心円となるよう
にする。
【0018】図6では、ひだ10は軸方向に形成され、
これにより山部8および谷部9もこれと平行な直線状に
形成され、その間に形成される間隙も単純な形状となる
が、本実施形態(図2)では主ひだ11は円周方向に形
成され、これにより山部8および谷部9も同様に円形に
形成される。この場合山部8間の濾材3を内周側に折り
畳むことにより、複雑な形状および大きさの副ひだ12
が形成されて折り重なる。これにより主ひだ11間に形
成される比較的間隔の大きい緩やかな主間隙13から、
副ひだ12間に形成される間隔の小さい複雑形状の副間
隙14が分岐するように形成される。
【0019】上記のフィルタ1はコア2に連続する集水
管15にO−リング16が設けられており、濾過槽の管
板(図示せず)に取付けたときにシール構造を形成す
る。このようなフィルタ1は多数を濾過槽に取付けて槽
内に被処理液を供給し、フィルタ1の外側から被処理液
を通過させて濾過を行い、鉄クラッドを除去する。
【0020】このようなフィルタ1に外側から被処理液
を通すと、被処理液中の液は濾材3を自由に通過して内
周部を通して集水口7から取出されるが、図4(a)に
示すように、鉄クラッドのうち大粒径の鉄クラッド17
は円形の主ひだ11間の緩やかな主間隙13に捕捉され
てブリッジを形成する。このブリッジは通液間隙を保っ
ているため、圧損の上昇なしに液を通過させ、鉄クラッ
ドを捕捉する。ブリッジを通過した小径の鉄クラッド1
8は内周側の小さい副ひだ12間に形成された狭い副間
隙14に捕捉されてブリッジを形成し、同様にして小径
の鉄クラッドを捕捉する。
【0021】このようにして鉄クラッドは主ひだ11お
よび副ひだ12間の大小の間隙13、14に捕捉されて
体積濾過が行われ、効率のよい濾過を行うことができ
る。このとき濾材3の濾過面への直接的な負荷は小さく
なり、濾材3の目詰まりが緩和される。このためプレコ
ートを行わなくても長時間にわたって圧損の上昇なしに
鉄クラッドの除去を行うことができ、濾過容量が大きく
なる。
【0022】これに対して図6のフィルタでは図4
(b)に示すようにひだ10間の間隙10aは外側に大
きく開放されているため、大小の鉄クラッド17、18
がすべて濾材3の濾過面に捕捉されて面積濾過となり、
濾布の目詰まりが激しく濾過効率は悪い。
【0023】本発明の濾過状態が大きく改善される現象
は鉄クラッドに特有の現象であり、一般の工業用水等の
場合では濾過性の改善は顕著ではない。鉄クラッドを除
去した場合に差圧上昇が緩やかになる原因は、鉄クラッ
ドを構成する四三酸化鉄、三二酸化鉄、水酸化鉄、含水
三二酸化鉄等が有する荷電、粒径、結晶形状等の違いに
より相互に凝集して、沈積し易く、また処理対象水中に
微量含まれている油分も凝集を助けているものと推定さ
れるが、明らかではない。
【0024】
【実施例】以下、実施例および比較例について説明す
る。 実施例1 図1ないし3に示すフィルタ1としてポリプロピレン製
の不織布からなるプレフィルタ3a、ポリプロピレン製
の不織布からなる多孔質濾過膜3b、ポリプロピレン製
の不織布ネットからなるサポートネット3cが積層され
た多孔質濾材3(限界除去粒径2.5μm、有効濾過面
積1m2)を軸方向に圧縮して円形の主ひだ11および
小さい副ひだ12を形成し、主ひだ11を緩やかに接触
させ、ポリプロピレン製のプロテクトネット6で覆った
フィルタ1に、外側から被処理液として火力発電所の復
水を0.4m/hの流速で通液して鉄クラッドを除去し
た。
【0025】上記処理において、差圧の経日変化を、運
転延べ日数と温度補正差圧の関係を示すグラフとして図
5に示す。図5より、差圧の上昇速度は1日当たり0.
0007kg/cm2であった。このままで運転を続け
た場合として直線で外挿すると、プラントの上限差圧
1.5kg/cm2に達するまでの膜寿命は約5.7年
となった。なお処理水の鉄濃度は1μg/l未満で良好
であった。
【0026】比較例1 実施例1において、フィルタとして図6に示すように軸
方向にひだ10を形成したフィルタを用い、同条件で処
理を行った。処理結果を示す差圧の経日変化を、図5に
示す。図5により、差圧の上昇速度は1日当たり0.0
012kg/cm2と、当発明よりも高かった。このま
まで運転を続けた場合として直線で外挿すると、プラン
トの上限差圧1.5kg/cm2に達するまでの膜寿命
は約3.3年と、当発明による寿命の約1.7分の1に
短くなった。なお、処理水の鉄濃度は1μg/l未満で
良好であった。
【0027】比較例2、3 実施例1および比較例1において、被処理液として工業
用水を通液して濾過を行ったところ、それぞれの差圧の
上昇速度は1日当たり0.0493kg/cm 2、およ
び0.0487kg/cm2であり、両者間に大きな差
はなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態のフィルタの断面図である。
【図2】図1の一部を展開して示す斜視図である。
【図3】(a)は濾材の断面図、(b)はひだの一部を
展開して示す正面図、(c)は(b)の断面図である。
【図4】(a)は実施形態の濾過状態を示す模式的断面
図、(b)は図6のフィルタの濾過状態を示す模式的断
面図である。
【図5】実施例および比較例1の結果を示すグラフであ
る。
【図6】従来法で使用されたフィルタの一部を展開して
示す斜視図である。
【符号の説明】
1 フィルタ 2 コア 3 濾材 3a プレフィルタ 3b 濾過膜 3c サポートネット 4、5 エンドプレート 6 プロテクタネット 7 集水口 8 山部 9 谷部 10 ひだ 11 主ひだ 12 副ひだ 13 主間隙 14 副間隙 15 集水管 16 O−リング 17 大径の鉄クラッド 18 小径の鉄クラッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−47242(JP,A) 特開 平8−192155(JP,A) 特開 平8−318943(JP,A) 特開 平6−71121(JP,A) 特開 平8−187409(JP,A) 実開 昭59−176614(JP,U) 実開 平2−75110(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/44 B01D 29/07 B01D 63/14 C02F 1/64

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔質膜からなる筒状の濾材を軸方向に
    圧縮して円形の山部間の濾材を内周側に絞って折り畳む
    ことにより蛇腹状の円形の主ひだを形成し、内周側に形
    成される小さい副ひだを折り重ねた状態で、円形の主ひ
    だが外周部付近で相互に接触しているフィルタに、外側
    から被処理液を通過させて濾過を行うことを特徴とする
    鉄クラッドの除去方法。
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