JPH10258208A - プレコート濾過装置の性能回復方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な装置と操作により、効率よく短時間で
濾過エレメントから付着物をほぼ完全に近い状態で除去
し、濾過能力を回復することができる濾過装置の性能回
復方法を提案する。 【解決手段】 粉末イオン交換樹脂等の濾材を濾過エレ
メント１にプレコートして濾過脱塩を行う濾過装置１か
ら濾過エレメント１を含むユニット７を取出し、熱風に
より濾過エレメント１を加熱乾燥した状態で、振動発生
機１９で濾過エレメント１に振動を与えて付着物を剥離
して除去し、濾過能力を回復させる濾過装置の性能回復
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉末状濾材を濾過エ
レメントにプレコートして濾過を行う濾過装置の性能回
復方法、特に粉末イオン交換樹脂をプレコートして濾過
と脱塩を行うのに適した濾過装置の性能回復方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所においては、主に原子炉水
の水質を維持する目的で、発電のために循環している水
量の１〜５％の循環水量を、原子炉近くに設置する炉水
浄化系により浄化している。炉水浄化系には、発生した
錆を除去するための濾過機能と、溶解しているイオンを
除去するための脱塩機能が必要とされる。また循環水は
高温、高圧であるため、冷却した後に濾過脱塩処理する
が、それでも比較的高温で処理するため、濾材としては
ある程度の耐熱性が要求される。

【０００３】このためイオン交換樹脂を粉末状とした濾
材をプレコートして濾過する粉末樹脂濾過脱塩装置が使
用されている。この装置はステンレス鋼などの錆びにく
い材料を使用した目開き１０〜１００μｍの筒状の濾過
エレメント上に粉末イオン交換樹脂をプレコートし、こ
れに循環水を通すことにより濾過と脱塩を行うものであ
る。このような濾過装置では、濾過抵抗が上昇し、ある
いは脱塩能力が低下すると、逆洗により濾材ケーキを剥
離して排出し、再度粉末樹脂濾材をプレコートして濾過
脱塩を繰り返す。

【０００４】しかしこのような濾過装置においては、逆
洗、プレコート、濾過脱塩を繰り返すうちに、濾過エレ
メントが目詰まりし、逆洗を行っても濾過能力が回復し
なくなる。このような濾過エレメントの目詰まりによる
処理能力の低下を防止するために、目開部に入り込んだ
鉄錆や粉末樹脂などを除去する必要がある。原子力発電
所ではその安全管理の要求により、１年に１度程度の割
合で装置の点検が行われ、その際濾過装置による濾過能
力の回復が行われている。

【０００５】従来の濾過装置の性能回復方法としては、
濾過装置を分解し、１００本程度もある濾過エレメント
を１本１本高圧水によるジェット洗浄や超音波洗浄によ
り清浄化していた。このため作業が繁雑で、洗浄にかか
る時間が長くなり、放射線被曝の危険も増すなどの問題
点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡単
な装置と操作により、効率よく短時間で濾過エレメント
から付着物をほぼ完全に近い状態で除去し、濾過能力を
回復することができる濾過装置の性能回復方法を提案す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、粉末状濾材を
濾過エレメントにプレコートして濾過を行う濾過装置の
性能回復方法において、濾過エレメントを加熱乾燥した
状態で振動を与えることにより濾過エレメントの付着物
を除去することを特徴とするプレコート濾過装置の性能
回復方法である。

【０００８】本発明において性能回復の対象となる濾過
装置は、粉末状濾材を濾過エレメントにプレコートして
濾過を行う濾過装置であるが、特に粉末状のイオン交換
樹脂を濾材としてプレコートを行い濾過および脱塩を行
う濾過装置が性能回復対象として適している。濾過エレ
メントとしては濾材を支持してプレコートが可能なもの
であればよいが、ワイヤをコイル状に巻き、各ワイヤ間
の間隙を通して濾過を行うようにしたものが好ましく、
特に横断面三角形のワイヤを外側の面が大きくなるよう
に巻いたものが好ましい。

【０００９】このような濾過エレメントは複数個を管板
に取付けてユニットを形成し、これを装置から取出して
洗浄できるように、着脱可能に取付けて濾過装置を構成
するものが好ましい。このような濾過装置はプレコー
ト、濾過、逆洗等を行えるように通液、通気系が構成さ
れる。すなわちプレコートのために濾材スラリー供給装
置および液循環機構が設けられ濾過のために被処理液路
および処理液路が設けられ、逆洗のために洗浄液路、洗
浄排液路および必要により空気供給路が設けられる。

【００１０】このような濾過装置では、濾材スラリー供
給装置から濾材スラリーを供給し、液を循環しながら通
液して、濾材を濾過エレメントにプレコートし、その後
被処理液路から被処理液を供給して濾過（濾材が粉末イ
オン交換樹脂の場合は濾過と脱塩）を行い、処理液路か
ら処理液を取出す。逆洗は洗浄液を逆方向に濾過エレメ
ントに通液することにより、濾過エレメントに付着した
濾材ケーキを剥離して洗浄排液路から排出する。このと
き空気を供給することにより、逆洗の効果を増大させる
ことができる。

【００１１】このような逆洗を行っても、目詰まりした
付着物を除去することができず、濾過能力が回復しない
場合に本発明の性能回復方法を適用する。本発明では濾
過エレメントを加熱乾燥した状態で振動を与えることに
より、濾過エレメントの付着物を除去することにより濾
過能力を回復する。このような性能回復操作は濾過装置
に濾過エレメントを装着したまま行ってもよいが、濾過
エレメントを取出して行うのが好ましい。

【００１２】濾過エレメントを装着したまま性能回復操
作を行う場合は、濾過装置に加熱乾燥手段（例えば熱風
導入路）および振動付与手段（例えば振動発生機）等を
設ける。これに対して濾過エレメントを取出して性能回
復操作を行う場合は、個々の濾過エレメントを分離して
取出して性能回復してもよいが、全体の濾過エレメント
を取付けたユニットの状態で濾過装置から取出し、これ
を性能回復装置に一体化して性能回復するように構成す
るのが好ましい。

【００１３】性能回復装置としては、濾過エレメントま
たはそのユニットを取付ける性能回復槽に加熱乾燥手段
（例えば熱風導入路）および振動付与手段（例えば振動
発生機）等設けるのが好ましい。これらは着脱式にする
こともできる。性能回復槽としては固定式のものでもよ
いが、水平軸を中心に回転できるように構成するのが好
ましい。

【００１４】本発明の性能回復方法では濾過エレメント
を加熱乾燥することにより、濾材その他の付着物を収縮
させ、エレメントから剥離しやすい状態にする。この状
態で振動を加えることにより、乾燥した濾材等の付着物
を剥離させて除去する。その後必要によりジェット洗
浄、超音波洗浄等の他の洗浄を行う。

【００１５】通常、濾過エレメントの目詰まりは濾材お
よび被処理液中の固形物により生じる。特に濾過脱塩装
置の場合、使用する粉末イオン交換樹脂が１０〜２５０
μｍの粒径を持ちかつ破砕物であるため、エレメントの
目開部に閉塞し易く、一旦樹脂により目詰まりすると濾
水中の微細な錆成分が目詰まり部分をさらに閉塞する形
で濾過されるため、通常の空気と水による逆洗では除去
できない目詰まりとなる。

【００１６】一般に濾材としては吸水により膨潤するも
のが使用され、被処理液中の濁質も吸水して膨潤した状
態となっているものが多い。特に粉末イオン交換樹脂の
原料となっている粒状イオン交換樹脂は乾燥材としても
使用でき、非常に高い吸湿性を有する。この時吸湿した
樹脂は乾燥した状態の樹脂に比較して倍以上の容積増加
を発生する。

【００１７】本発明はこの現象に着目し、濾過エレメン
トを熱風で乾燥することにより付着物を収縮させ剥離し
やすくする。この場合粉末樹脂の収縮により濾過エレメ
ントの目開部に空隙を生じ、同時に閉塞している金属酸
化物が、樹脂の収縮により発生した空隙を動き易くな
る。このような状態で濾過エレメントに振動を加える
と、剥離した付着物は脱落して濾過能力が回復する。さ
らにジェット洗浄、超音波洗浄等を施すことにより、残
留する固形分も除去される。

【００１８】加熱乾燥は熱風を導入して濾過エレメント
と接触させるのが一般的であるが、赤外線加熱装置等の
他の加熱手段により加熱乾燥してもよい。加熱温度は５
０℃以上とするのが好ましく、５０〜８０℃が作業性の
点から好適である。加熱乾燥の時間は付着物の剥離の点
から必要な時間であり、温度によって異なるが、一般的
には１０〜６０分間、好ましくは２０〜５０分間であ
る。

【００１９】振動を与える手段としては木槌で濾過エレ
メントを叩くことによっても可能であるが、振動発生機
（バイブレータ）によるのが好ましい。振動発生機とし
ては、振動数２〜１００Ｈｚ、振幅０．５〜５ｍｍ、出
力５０Ｗ〜１ｋＷのものが好適である。振動を付与する
操作中、あるいは操作後に濾過エレメントの開口部を下
にして脱落した固形物を排出するのが好ましい。

【００２０】上記により性能回復操作を終った濾過エレ
メントは、再び濾過装置に装着して濾材をプレコート
し、濾過（例えば濾過脱塩）に供する。この場合、性能
回復操作により濾過エレメントの濾過能力が回復してい
るため、効率よく濾過を行うことができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、濾過エレメントを加熱
乾燥した状態で振動を与えて洗浄するようにしたので、
簡単な装置と操作により、効率よく短時間で濾過エレメ
ントから付着物をほぼ完全に近い状態で除去し、濾過能
力を回復することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１（ａ）は実施形態における濾
過エレメントの一部を拡大断面図で示す正面図、（ｂ）
は一部の拡大断面図、図２（ａ）〜（ｄ）は実施形態に
おける性能回復工程を示す説明図である。

【００２３】図１において、１は濾過エレメントであっ
て、横断面三角形のワイヤ２を一辺が外側に面するよう
にコイル状に巻いて１０〜２５０μｍの目開部３を有す
るように筒状に形成されており、一端側に開口部４を有
し、その付近に取付ねじ部５が形成されている。

【００２４】図２において、上記の濾過エレメント１は
複数本を管板６にねじ付けてユニット７が形成され、こ
のユニット７をケーシング８にねじ付けキャップ９を取
付けて濾過装置１０が構成されている。１１は被処理液
路、１２は処理液路、１３，１４は給排液用の系路、１
５は排気用の系路である。１６は性能回復槽、１７は熱
風供給路、１８は排気路、１９は振動発生機である。

【００２５】図１（ａ）の濾過エレメント１を多数取付
けたユニット６は図２（ａ）に示すようにケーシング８
にねじ付けて装着し、キャップ９を固着して濾過装置１
０が形成される。このような濾過装置１０では、濾材ス
ラリー供給装置（図示せず）から系路１３を通して濾材
スラリーをケーシング８内に導入し、濾過エレメント１
を通過した液を系路１４から濾材スラリー供給装置に取
出し、再び系路１３から循環することにより、プレコー
トを行い、濾過エレメント１の表面に濾材のプレコート
層を形成する。

【００２６】濾過操作は系路１３，１４による液の循環
を停止すると同時に、被処理液路１１から被処理液を導
入して濾過エレメント１を通過させ、これにより濾過を
行うとともに、濾材が粉水イオン交換樹脂の場合は脱塩
も同時に行い、濾過液は処理液路１２から取出す。濾過
の継続により濾過抵抗が上昇し、粉末イオン交換樹脂の
場合は脱塩能力が低下したときは逆洗を行う。

【００２７】逆洗操作は被処理液の導入を停止し、系路
１４から洗浄液を導入して濾過エレメント１を逆方向に
通過させると、濾過エレメント１に付着したプレコート
層およびこれに捕捉された濁質は濾過エレメント１から
剥離し、洗浄排液として系路１３から排出する。場合に
よっては系路１３または１４から空気を吹込んで剥離を
促進することができる。濾過装置１内の気体は系路１５
から排出する。逆洗後前述のようにプレコートして濾過
操作を繰り返す。

【００２８】このような操作を繰り返すうちに図１
（ｂ）に示すように、濾過エレメント１の目開き部３に
付着物２０が付着し、逆洗を行っても濾過能力が回復し
なくなるので、このような場合には、本発明の性能回復
を行う。性能回復の操作はまず図２（ａ）に示すように
吊環２１にワイヤ２２を引掛けてキャップ９を吊り上げ
て外す。次にユニット７をケーシング８からねじを緩め
て外し、図２（ｂ）に示すように、アイボルト２３を利
用してワイヤ２２で吊り上げ、これを図２（ｃ）に示す
ように別に用意した性能回復槽１６に装着する。

【００２９】この状態で熱風供給路１７から熱風を供給
して濾過エレメント１を加熱乾燥し、排気路１８から排
気する。乾燥により濾過エレメント１の付着物は収縮し
て剥離し、またはクラックが入って剥離可能な状態にな
る。ここで濾過エレメントを冷却すると、熱膨張係数差
により剥離が進行する。この状態で濾過エレメント１を
木槌等で叩くことにより、剥離した付着物を落下させる
ことができる。熱風は熱風供給路１７から供給し、濾過
エレメント１の開口部４から排出してもよい。また、逆
に開口部４から供給し、熱風供給路１７から排出するよ
うにしてもよい。

【００３０】機械的に付着物を落下させる場合は、図２
（ｄ）に示すように、ユニット７の上に振動発生機１９
を載置して振動を与えることにより、剥離しあるいはク
ラックが入った付着物が脱落する。振動により脱落する
固形物は主として濾過エレメント１の外側に落下する
が、一部内側に落下する場合は点検を兼ねて濾過エレメ
ント１を外して清掃することができる。

【００３１】場合によってはユニット７を性能回復槽１
６に固定し、また振動発生機１９をユニット７に固定し
た状態で水平方向の軸２４を中心に洗浄槽１６を上下逆
に回転させた状態で振動発生機１９により振動を加える
ことにより、濾過エレメント１の内側に落下した固形物
を開口部４から排出することができる。

【００３２】上記の操作によって付着物の除去が不十分
な場合は従来と同様のジェット洗浄、超音波洗浄等の他
の洗浄を行うことができる。この場合でも加熱乾燥およ
び振動付加により付着物が剥離しやすくなっているの
で、洗浄効果は大きい。

【００３３】上記により性能回復を終ったユニット７
は、図２と逆の操作によりケーシング８に組付けて濾過
装置１を形成し、前述と同様の操作によりプレコートお
よび濾過操作に移る。このとき、付着物の除去により濾
過エレメント１の目詰まりが解消しているため、濾過効
率（粉末イオン交換樹脂の場合は濾過脱塩効率）が高い
状態で処理を行うことができる。

【００３４】このように上記の濾過装置の性能回復方法
によれば、簡単な装置と操作により、効率よく短時間で
濾過エレメントから付着物をほぼ完全に近い状態で除去
し、濾過能力を回復することができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 参考例１ 図１の濾過エレメントとして長さ１７５０ｍｍ、直径７
０ｍｍ、目開き１０μｍの円柱状エレメントを９７本取
付け、粉末イオン交換樹脂をプレコートして濾過脱塩を
繰り返し、１年間使用した濾過脱塩装置から１０本の濾
過エレメントを取出し、３０分間超過波洗浄し、さらに
ジェット洗浄した結果、エレメントより剥離した微粒子
の乾燥重量は以下の通りであった。 最大 ２．８ ｇ／エレンメント 最小 ０．３２ｇ／エレンメント 平均 １．６ ｇ／エレンメント

【００３６】実施例１ 参考例１と同じ装置から取出した１０本の濾過エレメン
トを３０分間５０℃に加温し、振動数１０回／ＳＥＣ、
振動幅５ｍｍのバイブレータで１分間振動を与えた後、
さらにジェット洗浄した結果、各エレメントから剥離し
た微粒子の乾燥重量は以下の通りであった。 最大 ２．７ ｇ／エレンメント 最小 ０．４４ｇ／エレンメント 平均 １．９１ｇ／エレンメント

【００３７】以上の結果より、実施例１は参考例１より
も多量の付着物を除去できることがわかる。実施例１で
は乾燥後の振動付与により脱落する固形物量は全体のほ
ぼ８０％に及び、加熱乾燥が付着物の剥離に有効である
ことがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施形態における濾過エレメントの一
部を拡大断面図で示す正面図、（ｂ）は一部の拡大断面
図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は実施形態における性能回復工
程を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 濾過エレメント ２ ワイヤ ３ 目開部 ４ 開口部 ５ 取付ねじ部 ６ 管板 ７ ユニット ８ ケーシング ９ キャップ １０ 濾過装置 １１ 被処理液路 １２ 処理液路 １３，１４，１５ 系路 １６ 性能回復槽 １７ 熱風供給路 １８ 排気路 １９ 振動発生機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉末状濾材を濾過エレメントにプレコー
   トして濾過を行う濾過装置の性能回復方法において、 濾過エレメントを加熱乾燥した状態で振動を与えること
   により濾過エレメントの付着物を除去することを特徴と
   するプレコート濾過装置の性能回復方法。