JPH01203096A

JPH01203096A - 中空糸膜フイルタの運用法

Info

Publication number: JPH01203096A
Application number: JP63027528A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Nishino; 由高西野; Tetsuro Adachi; 安達　哲朗; Takayuki Matsumoto; 隆行松本; Toshio Sawa; 俊雄沢; Kiichi Shindo; 新藤　紀一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1989-08-15

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】〔産業上の利用分野〕本発明は水その他の被処理水から不純物を除去するのに
中空糸膜フィルタを流路に組み入れた浄化方法に係り、
特に、大量の水を処理する沸騰水型原子力発電プラント
等に好適な中空糸膜フィルタを用いた水の浄化方法に関
する。

〔従来の技術〕

例えば、沸騰水型原子炉では冷却水として軽水が循環し
ている。この冷却水は、第５図に示すように、原子炉１
内で加熱沸騰し、一部が蒸気として取出され、タービン
２の駆動に供された後、復水器３を経て給水ヒータ４で
加熱され、再び、原子炉１内に戻される。冷却水中には
配管材等の腐食のため、主として鉄の水酸化物および酸
化物より成るクラッドや各種の金属イオンを含有する。

冷却水が循環しているうちにクラッド等の蓄積で配管等
が高放射能化することを防止するために、一般に復水浄
化装置として、クラッド等の不溶性不純物を除去する復
水濾過器５および金属イオン等の溶解性不純物を除去す
る復水脱塩器６が設けられ、復水を高純度に浄化してい
る。

この復水浄化装置のうち復水濾過器には、粉末イオン交
換樹脂をプリコート材とするプリコート型フィルタが用
いられるが、近年、特開昭５９＝８７０９２号公報、特
開昭６０−６１０８９号公報に記載のように、中空糸膜
フィルタを復水濾過器として適用する技術が開発された
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、濾過差圧のみを指標に′中空糸膜フ
ィルタの運用が行われており、中空糸収面で不純物が捕
捉され濾過差圧が一定値以上に上昇した場合には、エア
スクラビングやエアサージ等の逆洗を行い捕捉した不純
物を剥離除去し、濾過差圧を低く回復させて、再び、通
水するという、通水と逆洗を繰り返す運用法が行われて
いる。

中空糸膜は中空チューブ状の分離膜であり、復水浄化用
の中空糸膜フィルタでは、被処理水は中空糸膜の外面よ
り中空状の内面に向って通水され、含有する不溶性不純
物のほとんどは中空糸膜の外面で捕捉される。この中空
糸膜外面での捕捉物は逆洗によってそのほとんどを剥離
し除去できる。

ところが、中空糸膜の透過水側である中空部へも、金属
イオンは自由に透過でき、また、微小粒子状の不溶性不
純物も透過できる。そのため、中空糸膜の内面には、鉄
イオン等の金属イオンの析出や微少粒子の付着が生じ、
濾過差圧の上昇を助長する。中空糸膜外面での捕捉物は
逆洗によって剥離除去が可能であるのに対して、内面析
出物および付着物は逆洗による除去はできない。

上記従来技術では、この中空糸膜の内面析出物、および
、付着物に対しては考慮されておらず、中空糸膜を逆洗
しても濾過差圧が回復せず、中空糸膜の寿命を短くする
という問題があった。

本発明の目的は中空糸膜内面の付着物及び析出物を軽減
し、中空糸膜の寿命を長くすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

中空糸膜内面での析出物は、はとんどが鉄イオンからの
析出であり、他の金属イオン、例えば、銅イオンなどが
存在する場合には、それ自身が析出する他に鉄イオンの
析出を促進し、析出量が増加する。また、処理水中にタ
ービンオイル等の有機物が含有している場合にも、中空
糸膜の目詰まりを助長し濾過差圧の上昇を引き起こす。

そこで、中空糸膜内面での析出物量を低減するには、中
空糸膜フィルタに通水する鉄イオン、銅イオン等の金属
イオン量および有機物量を減らす必要がある。

復水中に含まれる鉄イオン、銅イオン等の金属イオン濃
度は、定期点検後等の運転初期や新しい配管材への取り
換え時などには、−時的に高濃度になる。また、タービ
ンオイルなどの有機物が一時的に復水に混入することも
考えられる。濃度の上昇は一時的なものであっても、そ
れらを含有する復水が中空糸膜フィルタに通水されると
、中空糸膜内面で析出物が増加し、濾過差圧を上昇させ
、これは逆洗によっても回復せず膜の寿命を大幅に短く
してしまう。

そこで、中空糸膜フィルタの上流の復水中で金属イオン
濃度、または、有機物濃度を検出し、その濃度に応じて
中空糸膜フィルタへの通水方法を制御する方法によって
、中空糸膜への金属イオン量、または、有機物量を低減
する。それによって、中空糸膜内面での析出物量を大幅
に低減し、中空糸膜の寿命を長くすることができる。

通水方法を制御する方法に、中空糸膜フィルタ上流の水
中の、鉄イオン、銅イオン、クロムイオン、ニッケルイ
オン、コバルトイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオ
ン、および有機物のうち少なくとも一つの濃度に応じて
、中空糸膜フィルタの通水量の一部、または、全量をバ
イパスし中空糸膜への通水量を制御する方法がある。ま
た、中空糸膜フィルタ上流の水中の、鉄イオン、銅イオ
ン、クロムイオン、ニッケルイオン、コバルトイオン、
亜鉛イオン、および、アルミニウムイオンのうち少なく
ても一つの濃度に応じて、中空糸膜フィルタに通水する
前にイオン交換樹脂塔に通水量の一部または全量を通水
して、処理水中の金属イオン濃度を低減する方法がある
。

中空糸膜フィルタの上流で金属イオン濃度、または、有
機物濃度を検出する方法には、導電率を検出する方法、
ＴＯＣ（全有機炭素）測定法、インピーダンスａｌ’ｌ
定法、フローインジェクション方式などの方法が考えら
れる。

〔作用〕

中空糸膜の内面での析出は、主として鉄の二価イオンが
三価に酸化し水酸化物として析出することにより生じる
。また、他の金属イオンも水酸化物、または、酸化物と
して析出するが、銅イオンをはじめとする一部の金属イ
オンは鉄の水酸化物析出の触媒として作用し、その析出
量を大きくする。また、有機物は金属水酸化物と化学的
、または、物理的に複合化し、析出物量の増加をもたら
す。

中空糸膜フィルタを一部、または、全量バイパスして通
水する運用法は、゛中空糸膜上流での金属イオン、濃度
、または、有機物濃度が高くなった場合にはバイパス通
水量を増加させ、中空糸膜フィルタへの通水量を減少さ
せることにより、中空糸膜に負荷される金属イオン量、
または、有機物量を抑制する方法である。それによって
中空糸膜内面での析出量を低減できる。

また、中空糸膜フィルタの通水前にイオン交換樹脂塔に
一部、または、全量を通水する方法は、中空糸膜上流の
水中の金属イオン濃度が高くなった場合にはイオン交換
樹脂塔への通水量を増加させ、中空糸膜フィルタへの通
水中の金属イオン濃度を低く制御することにより、中空
糸膜に負荷する金属イオン量を抑制する方法である。そ
れによって中空糸膜内面での析出物量を低減できる。

〔実施例〕

〈実施例１〉金属イオンが中空糸膜の内面析出を引き起こすことを明
らかにするために、以下のような実験を行った。

外径１．２ｍφ、内径０．７ｍｍφ、長さ５００ｍ、ボ
ア径０．１μｍ以下の、ポリエチレン製中空糸膜を用い
て、鉄（ＩＩ）イオン、銅（ＩＩ）イオンを所定量含む
導電率０，３μＳ　／　ｃｎ以下、溶存酸素濃度３０ｐ
ｐｂ以下の水を、０　、２６　ｍ　／　ｈ　　の線流速
で通水実験を行い内面析出の影響を検討した。

第４図は縦軸に内面析出によって上昇した濾過差圧を、
横軸に中空糸膜への通水量を負荷した鉄イオン量として
示した。図より、鉄イオンの負荷量が増加するに従って
、中空糸膜の内面への析出量が増加し、濾過差圧が上昇
しているのがわかる。

また、同一の鉄イオン濃度に対しても、銅イオン濃度が
増加すると中空糸膜内面での析出量が増加し濾過差圧が
上昇する。これは、鉄の水酸化物の析出に対して、銅イ
オンが触媒として作用しているためである。

以上のように、鉄イオン、銅イオンをはじめとする金属
イオンが中空糸膜の内面祈出物量の増加を引き起こし、
濾過差圧を上昇させ、膜寿命を短くすることがわかる。

〈実施例２〉第１図は沸騰水型原子力発電プラントの一次冷却水循環
系統を示す模式図である。

中空糸膜フィルタフの上流には金属イオン濃度および有
機物濃度検出装置８を配置し、金属イオン濃度、または
、有機物濃度をモニタする。これらの金属イオン濃度、
または、有機物濃度に応じて、中空糸膜バイパス流路９
の流量コン１〜ロール装置１０を制御し、中空糸膜フィ
ルタへの通水量をコントロールする。本実施例は従来プ
ラントに金属イオン濃度、および、有機物濃度検出装置
８を設置するのみで適用が可能である。この運用法によ
って、中空糸膜への金属イオン、または、有機物の負荷
量を制御できる。

〈実施例３〉第２図は沸騰水型原子力発電プラント等の中空糸膜フィ
ルタを用いる水質浄化の流路を示すものである。

中空糸膜フィルタフの上流には水中の金属イオン濃度検
出装置１１を配置しており、水中の金属イオン濃度をモ
ニタする。検出した金属イオン濃度に応じて、イオン交
換樹脂塔１２への流量コントロール装置１３を制御する
。この運用法により中空糸膜フィルタへの通水の中の金
属イオン濃度を低減でき、金属イオンの中空糸膜への負
荷量を抑制できる。

〈実施例４〉第３図は沸騰水型原子力発電プラント等の中空糸膜フィ
ルタを用いる水質浄化の流路を示す。

中空糸膜フィルタ７の上流には、金属イオンおよび有機
物濃度検出装置８を配置し、下流にはイオン交換樹脂塔
６を配置する。濃度検出装置８でモニタする金属イオン
濃度、または、有機物濃度に応じて、中空糸膜フィルタ
のバイパス流路９の流量コントロール装置１０を制御し
て、中空糸膜フィルタ７へ負荷する金属イオン、または
、有機物量をコン１〜ロールする。それと同時にイオン
交換樹脂塔１２の下流の再循環流路１４の流量コントロ
ール装置１５を制御し、中空糸膜フィルタの上流の金属
イオン濃度を低減させる。なお、図中１６は蒸気流路、
１７は復水ポンプ、１８は給水ポンプ、１９はｃｕｗポ
ンプ、２０は再循環ポンプ、２１は原子炉浄化装置、２
２は循環ポンプである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、中空糸膜フィルタへ負荷する金属イオ
ン、または、有機物量を低減することができ、中空糸膜
の内面での析出物、および、付着物量を大幅に低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の沸騰水型原子力発電プラン
トの一次冷却水の系統図、第２図、第３゜図は本発明の
中空糸膜フィルタを用いる水質浄化の系統図、第４図は
金属イオンの負荷に対する中空糸膜の内面析出に伴う濾
過差圧の影響を示す図、第５図は沸騰水型原子力発電の
従来プラントの一次冷却水の系統図である。１・・・原子炉、２・・・タービン、３・・・復水熱、
４・・・給水ヒータ、５・・・復水濾過器、６・・・復
水脱塩器。二・１茗　１　口第３０石４−口０／、０鉄イ不ンｊ埼量　（’ｊ　／−２）第５図

Claims

【特許請求の範囲】１、中空糸膜フィルタを流路に組み入れ水質浄化を行う
方法において、前記中空糸膜フィルタの上流の水中の金
属イオン濃度または有機物濃度に応じて流路制御を行う
ことを特徴とする中空糸膜フィルタの運用法。２、中空糸膜フィルタの上流の水中の、鉄イオン、銅イ
オン、クロムイオン、ニッケルイオン、コバルトイオン
、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、および有機物のう
ち少なくても一つの濃度に応じて、前記中空糸膜フィル
タの通水量の一部または全量をバイパス通水することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の中空糸膜フィル
タ運用法。３、中空糸膜フィルタの上流の水中の、鉄イオン、銅イ
オン、クロムイオン、ニッケルイオン、コバルトイオン
、亜鉛イオン、およびアルミニウムイオンのうち少なく
ても一つの濃度に応じて、前記中空糸膜フィルタに通水
する前に、イオン交換樹脂塔に通水量の一部、または、
全量を通水する特許請求の範囲第１項記載の中空糸膜フ
ィルタの運用法。