JPH0667456B2 - 濾過装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は洗浄・逆洗能力の向上を図った濾過装置に関す
る。

（従来の技術） 例えば原子力発電プラントには多数の濾過装置が設置さ
れ、該濾過装置によりプラント運転によって発生する不
純物、特に放射性不純物の除去を行なっている。これに
よって原子力発電プラントは常に正常な状態に保持され
る。

従来型の濾過装置は通常以下のような構成をなしてい
る。すなわちオーステナイト系ステンレス鋼製のフィル
タエレメントに、粒状又は粉体状の濾過助材を、プリコ
ートし、それによって形成されるケーキ層に処理液を通
過させることによって濾過処理を行なう。これがプリコ
ートタイプと称されるものである。このプリコートタイ
プのものの再生処理は、フィルタエレメントから濾過助
材を逆洗・廃棄して新しい濾過助材をプリコートするこ
とによりなされる。しかし大量に破棄される濾過助材は
放射性不純物を多く含む為その処理・処分に多大な労力
を要している。

かかる点に着目して最近使用されているのが、中空糸膜
タイプの濾過装置である。この中空糸膜タイプの濾過装
置とは、前述した濾過助材を使用せず逆洗により濾過処
理能力を再生でき、かつコンパクトで大きい濾過面積を
確保できるものである。以下第６図を参照して中空糸膜
タイプの濾過装置の逆洗作用について説明する。第６図
中符号１は中空糸の濾過膜であり、図中左側が中空糸の
内部であって右側が中空糸の外側である。この濾過膜１
に付着した不純物２は濾過膜１の外側より穴５を介して
流通する逆洗水４によって濾過膜１から離脱される。か
かる逆洗操作により再生することが可能である。このよ
うな特性を有する中空糸膜フィルタは従来のプリコート
タイプの濾過装置が使用されていた多くの水処理系にお
いて、代価フィルタとして使用されている。

ところで原子力発電プラント内で処理対象として最大の
ものは、蒸気タービンから原子炉圧力容器内に戻る復水
である。これは放射性廃棄物処理系（以下RWという）の
ような他の処理系と比較すると不純物濃度が低く、非常
に稀薄である。しかも不純物の粒径が小さく、かつ蒸気
タービンからの油膜類の溶存があり難濾過性溶液となっ
ている。

このような性質を有する溶液を処理する場合、前記第６
図に示した逆洗だけでは十分に再生することは不可能で
ある。すなわち濾過膜１の穴５の無い部分に強固に付着
した不純物についてはその除去が困難だからである。さ
らに濾過膜１の表面に不純物が存在する状態で濾過処理
を開始した場合、穴５の近傍に付着していた不純物によ
って穴５が閉塞されることも予想され、早期に目詰りが
発生することも懸念される。

一方最近では膜分離技術の進歩により固形分の分離のみ
ならず、逆浸透膜法を採用した溶解成分・イオンの分離
も可能となった。この逆浸透膜法に使用される膜を逆浸
透膜と称しているが、最近ではさらに濾過面積の拡大を
図るべく中空糸膜タイプの逆浸透膜も考えられている。

しかしながらこのような逆浸透膜を使用する場合には以
下に示すような問題がある。すなわち逆浸透膜を使用す
る場合には濃度分極という現象が発生し、この濃度分極
が濾過膜の寿命を大幅に低下させている。ここに濃度分
極とは膜分離によって膜の表面付近の溶質濃度が増大し
て分離に抗する浸透圧力が増大する現象をいう。このよ
うな濃度分極を防止するためには、第７図に示すように
濾過膜１の表面を絶えず洗浄水３によって洗浄して溶質
濃度を低下させる必要がある。そして従来の濾過装置で
は処理水の一部を上記洗浄水３として使用して洗浄後は
上流のタンクに戻すシステムとなっているため、濾過膜
を透過する水の量よりも多量の処理液を濾過装置に供給
する必要がある。これは上流タンクから濾過装置までの
配管・弁等の構成が大型化して好ましいことではない。
又濾過膜が汚染されるにつれて濾過膜差圧が上昇した場
合には、洗浄水量をさらに増大させなければならず透過
水量が更に減少してしまうという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の濾過装置にあっては大量の処理水を洗
浄水として使用しなければならず、かつ装置が大型化す
るという問題があり、本発明はまさにこのような点に基
づいてなされたものでその目的とするところは、逆洗・
洗浄能力を向上させることにより、上述した問題を効果
的に解決することが可能な濾過装置を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明による濾過装置は、容器本体と、この容器本体内
を処理水室と濾過水室とに分離する管板と、前記処理水
室内に収容され前記処理水室に開口するフィルタユニッ
ト処理液流入口および前記濾過水室に開口するフィルタ
ユニット処理液流出口を有する濾過処理容器と、この濾
過処理容器内に収容され多数本の両切型中空糸膜からな
るフィルタモジュールと、このフィルタモジュール内に
設けられ前記フィルタユニット処理液流入口から流入し
た処理水を前記フィルタモジュール内に導入する導入管
と、前記処理水室に設けられ前記フィルタユニット処理
液流入口から前記導入管内に挿入された分岐洗浄ノズル
を有する洗浄水供給管とを具備したことを特徴とするも
のである。

（作用） つまり本発明では、洗浄水供給管に洗浄水を導入し、洗
浄水供給管に設けられた分岐洗浄ノズルから洗浄水を噴
出させると、処理水室内の処理水が導入管内に吸引さ
れ、洗浄水としてフィルタモジュールに供給される。

（実施例） 以下第１図乃至第４図を参照して本発明の第１の実施例
を説明する。第１図は本実施例による濾過装置の断面図
であり、図中符号101は容器本体であり、この容器本体1
01の上部開口101aは、蓋体102によって閉塞されてい
る。また上記容器本体101内には管板103が設置され、こ
の管板103からは複数のフィルターユニット104が垂下さ
れている。上記容器本体101の下端中央部には処理液流
入口105が形成されているともに、上端中央部には処理
液流出口106が形成されている。上記処理液流入口105を
介して流入した処理液は容器本体101の下部に形成され
た処理水室107内に流入し、フィルタユニット104のフィ
ルタモジュール108内に導入される。尚図中符号108aは
フィルタモジュール108を構成する中空糸であり、この
中空糸108aには第４図に示すように穴141が形成されて
いる。処理液はフィルターモジュール108で濾過された
後濾過処理チャンバ109を介して濾過水室110内に流入す
る。そして処理液流出口106を介して外部に流出する。

上記容器本体101の下部を水平方向に貫通して洗浄水供
給管112が配設されている。この洗浄水供給管112からは
複数の分岐洗浄ノズル113が分岐されており、この分岐
洗浄ノズル113は前記フィルターユニット104の内部に挿
入されている。また上記フィルターユニット108は押え
板114によって管板103に圧着固定されている。また管板
103にはベント管115及びドレン管116が接続されてい
る。上記ベント管115により処理水室107内に集合するエ
アーを外部に排出するとともに、上記ドレン管116によ
り濾過水室110内の水抜きを行なう。

次に第２図を参照してフィルターユニット104の構成に
ついて説明する。図中符号121は濾過処理容器であり、
この濾過処理容器121内に収容されている前記フィルタ
モジュール108は導入管122の外周に多数の中空糸膜フィ
ルタ123を配置し、その両端を樹脂により固定したもの
である。これが両切型と称されるものである。この濾過
処理容器121は前記処理水室107及び濾過水室110とを区
画する重要な構成部分であるとともに、特殊な保存液を
必要とするフィルターモジュール108の移送容器とし
て、さらにはフィルターモジュール108に一切手を触れ
ることなく交換する為のガイドチューブとして機能す
る。上記導入管122の上下端は支持金具123を介して上部
フランジ124及び下部フランジ125に固定されている。上
部フランジ124には上部支持具126が固定されているとと
もに、下部フランジ125には下部支持具127が固定されて
いる。下部支持具127はフィルターモジュール押え板128
を介して容器121に固定されており、これによってフィ
ルターモジュール108が固定されている。容器121の下端
部には止めビス129が取付けられており、この止めビス1
29によってフィルターモジュール押え板128の回り止め
をなしている。一方上部支持具126の回り止めとしては
振れ止め130が設置されている。図中符号131は上部支持
具126に取付けられたベントプラグであり、このベント
プラグ131により散水チャンバ132内に集合したエアーを
抜く。濾過処理容器121の上端にはフィルタユニット処
理液流出口121aが形成されているとともに、フランジ12
1bが形成されており、容器121はこのフランジ121bを介
して管板103上に載置されている。また図中符号121cは
フィルタユニット処理液流入口である。上記フィルター
ユニット処理液流出口121aは、フィルターユニット104
の吊り治具を挿入しかつ固定する穴としての機能をも備
えている。さらに符号133は押えボルトであり、又図中
符号134乃至137はシール部材である。

上記容器本体101の下部を水平方向に貫通して洗浄水供
給管112が配設されている。この洗浄水供給管112からは
複数の分岐洗浄ノズル113が分岐されており、この分岐
洗浄ノズル113は前記フィルターユニット104の導入管12
2内に挿入されている。上記洗浄水供給管112及び分岐洗
浄ノズル113を介して各フィルターユニット104の導入管
122内に洗浄水を供給する。供給された洗浄水は導入管1
22の上端を越流して中空糸内に上方から流入する。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず通常の濾過
作用であるが、処理液流入口105を介して処理水室107内
に導入された廃液は、第２図中矢印で示すようにフィル
タユニット104の下端部のフィルターモジュール108の下
端部及び導入管122を介してフィルターモジュール108の
上端部より各中空糸108aの内部に流入する。各中空糸10
8aの内部を流通する際廃液中の不純物は中空糸108aの内
壁面に付着する。尚その際粒径の小さいもののいくつか
は穴141に圧入され、これが目詰りの原因となる。不純
物を除去された廃液は穴141を通過して中空糸108aの外
部の濾過処理チャンバ109内に流入する。濾過処理チャ
ンバ109内に流出した廃液はフィルタユニット流出口121
aを介して濾過水室110内に流出する。濾過水室110内に
流出した廃液は処理液流出口106を介して外部に流出す
る。

次に第３図を参照して逆洗・洗浄作用について説明す
る。まず洗浄水は外部より洗浄水供給管112及び分岐洗
浄ノズル113を介し各フィルターユニット104の導入管12
2内に噴出される。その際ジェット効果により導入管122
下部の水が吸引される。それによって洗浄水供給管122
を介して供給される以上の量の洗浄水量が確保される。
洗浄水は導入管122の上端を越流してベントプラグ131及
び上部支持具126の分散作用により各中空糸108a内に均
等に導入される。またそれと同時に濾過水室110内に圧
縮空気を導入する。それによって正常な濾過水を逆洗水
として各フィルターユニット104に導入する。導入され
た逆洗水はフィルタユニット処理液流出口121aを介して
濾過処理チャンバ109内に導入される。そして第４図に
示すように中空糸108aの穴141を通過して中空糸108a内
に流入する。その際洗浄水による中空糸108a内表面の洗
浄と、逆洗水による不純物の押出し作用が同時になされ
る。したがって逆洗水により穴141から押出された不純
物は洗浄水により瞬時に流される。また逆洗水が穴141
から流入することにより中空糸108aの内壁面付近での流
れの剥離が促進され、乱流混合が活発となり、洗浄水に
よる逆洗効果も大幅に改善される。よってこれらの相乗
作用により逆洗・洗浄効果は大幅に向上する。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

まず逆洗時に、中空糸108aの外部から逆洗水を流通さ
せるとともに、洗浄水供給管122及び各分岐洗浄ノズル1
13を介して導入管122内に洗浄水を供給し、この洗浄水
を中空糸108a内に供給するようにしているので、逆洗と
洗浄が同時になされる。これによって洗浄効果が大幅に
向上するとともに、逆洗洗浄効果も向上する。

洗浄水供給管122から分岐洗浄ノズル113を介して導入
管122内に洗浄水を噴出させることにより、ジェット効
果が作用して集水管122下部近傍の水を吸引することが
できるので、洗浄水供給管122を介して供給される以上
の量の洗浄水を確保することができる。

まず中空糸端部を廃液の入口とするところで、流れの
整流効果が生じ、各中空糸にて均一な濾過処理が行なわ
れる。

次にフィルタ上部の上部支持具126の内面形状及びベ
ントプラグ131の下端形状により通常の濾過処理、及び
逆洗洗浄時に水流を均一に分散する作用が発生する。次
に逆浸透膜タイプの濾過装置に本発明を適用した第２の
実施例を第５図を参照して説明する。この場合には洗浄
水供給管112及び分岐洗浄ノズル113を介して処理液を供
給する。その際導入管122の下部より洗浄水を吸引し、
これらが中空糸108a内に供給される。その内所定量の処
理液は濾過されて中空糸108aの外側に流出するが、残り
の分はそのまま中空糸108aを流通して下端から流出し、
再度吸引され以下循環流となる。この循環する分が洗浄
水として機能するものである。これによって中空糸108a
の内表面を洗浄して濃度分極を効果的に防止するもので
ある。

したがって前記第１の実施例と同様の効果を奏すること
ができるのはもとより、通常運転時に洗浄水の循環流が
形成されることになり、それによって濃度分極を効果的
に防止することが可能となる。またその際濾過装置の外
部に循環ポンプ及び循環ライン等の設備は一切不要であ
る。さらに処理液の全てを透過できるので、上流側バル
ブ、配管等の大型化も不要である。よって復水等の難濾
過性溶液の処理についても効率良く行なうことができ
る。

［発明の効果］ 以上群述したように本発明による濾過装置によると、逆
洗・洗浄能力を大幅に向上させることが可能となるとと
もに、種々の廃液の処理が可能となる等その効果は大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の第１の実施例を示す図で、
第１図は濾過装置の断面図、第２図はフィルタユニット
の断面図、第３図は逆洗作用を説明するためのフィルタ
ーユニットの断面図、第４図は中空糸の一部を示す断面
図、第５図は第２の実施例による逆浸透膜タイプの場合
を示す濾過装置の断面図、第６図及び第７図は従来例の
説明に使用した中空糸の一部の断面図である。 101……容器本体、104……Ｖフィルターユニット、122
……導入管、112……洗浄水供給管、113……分岐洗浄ノ
ズル。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器本体と、この容器本体内を処理水室と
   濾過水室とに分離する管板と、前記処理水室内に収容さ
   れ前記処理水室に開口するフィルタユニット処理液流入
   口および前記濾過水室に開口するフィルタユニット処理
   液流出口を有する濾過処理容器と、この濾過処理容器内
   に収容され多数本の両切型中空糸膜からなるフィルタモ
   ジュールと、このフィルタモジュール内に設けられ前記
   フィルタユニット処理液流入口から流入した処理水を前
   記フィルタモジュール内に導入する導入管と、前記処理
   水室に設けられ前記フィルタユニット処理液流入口から
   前記導入管内に挿入された分岐洗浄ノズルを有する洗浄
   水供給管とを具備したことを特徴とする濾過装置。
2. 【請求項２】上記分岐洗浄ノズルは上記導入管内に隙間
   を存した状態で挿入され、分岐洗浄ノズルから洗浄水を
   噴出させることにより上記隙間を介して処理水を吸引す
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の濾過装置。
3. 【請求項３】上記フィルタモジュールは、上記両切型中
   空糸膜の上端を支持する上部支持金具および両切型中空
   糸膜の下端を支持する下部支持金具を有する特許請求の
   範囲第１項記載の濾過装置。
4. 【請求項４】上記上部支持金具にはベントプラグが着脱
   可能に設置されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載の濾過装置。
5. 【請求項５】上記両切型中空糸膜は、逆浸透膜タイプの
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の濾過装置。