JPS59199005A - 透過膜チユ−ブの洗浄方法 - Google Patents

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】 本発明は透過膜チューブの洗浄方法に関するものでｔ透
過膜チューブの内面に付着した懸濁物を簡単な操作で効
果的に除去することを目的とする。

従来から液体中の懸濁物を除去するにあたりメンブレン
フィルターやプレコート濾過機が用いられてきたが・近
年になって透過膜チューブを用いる濾過方法が用いられ
るようになってきた。

この濾過方法は０．００１〜０．１μの微細孔径あるい
は分画分子量１０．’００１０〜ｌｏｏ＋０００の性能
を有する透過膜を外径０．５〜２　ｍｍ　＋内径。、２
〜ｌ　−５ｍｍの中空毛細管状に形成した透過膜チュー
ブを多数本・たとえば５００本以上集合させて・濾過エ
レメントを構成し・当該濾過エレメン−トを構成する各
透過膜チューブの内側に懸濁物を含む被濾過液を通流し
・通常は被濾過液の一部を各透過膜の内側から外側へ通
流することにより懸濁物を各透過膜チューブの内面で阻
止して濾過液を得・また被濾過液の他部を各透過膜チュ
ーブの内側からその！、ま外部へ取り出すものである。

なお場合によっては被濾過液の全量を各透過膜チューブ
の内側から外側へ通すこともあり・また各透過膜チュー
ブの外側から内側へ通流して懸濁物を透過膜チューブの
外面で阻ＩＦすることもできる。

当該濾過方法はプレコート濾過機のような濾過助剤をプ
レコートする操作が必要ないので操作が簡単であり・か
つ濾過に使用する濾過膜の微細孔が前述したごと（０，
０１〜０．１μ・あるいは分画分子量が１０・０００〜
１００・０００の性能を有するのでｐメンブレンフィル
タあるいはプレコート濾過機などが有する微細孔と比較
してかなり小さいので・ノンブレンフィルタやプレコー
ト濾過機などでは除去できないような微細な懸濁物ある
いはコロイド状物質まで除去できる。

このように透過膜チューブを用いる懸濁物の濾過方法は
種々の利点を有するので・本発明者等は原子力発電所あ
るいは火力発電所における復水の処理に本濾過方法を採
用することを試みだ。

原子力発電所あるいは火力発電所においては発電タービ
ンを、駆動させた後の蒸気を冷却し復水となし・当該復
水を加熱して蒸気を得て・この蒸気で再び発電タービン
を駆動させるというサイクルを繰り返しているが・当該
復水中には復水系統の配管・機器が主として鉄鋼から成
るため、鉄を主成分とする腐食生成物などの懸濁物が含
まれている。当該懸濁物は原子炉、ボイラーなどの蒸気
発生機あるいは発電タービンなどに沈着付着し作業の妨
害ならびに原子力発電所においては放射性物質の増加を
起こすので・復水から当該懸濁物を極力除去する必要が
ある。

従来から当該懸濁物を除去する場合、一般にプレコート
濾過が行なわれていた。すなわち素焼筒、カーボン筒・
あるいは金銅・糸を巻きつけた円節々とからなる濾過エ
レメントにケイソウ士・セルロース・微粒子状イオン交
換樹脂。

炭素粉・粉末状の合、成繊維などの濾過助剤をプレコー
トしｔ当該プレコート層で濾過を行なうものである。ま
だ最近では前記プレコート濾過の代りに電磁フィルタも
用いられるようになって来ている。

しかしながら復水中に含まれる懸濁物は０．１μ〜数１
０μと幅広く分布しており・時として大部分が１μ以■
の場合もある。したがって前記のプレコート濾過では微
細な懸濁物がリークするという欠点を有している。また
プレコート層カ比較的早く目詰りを起こし・そのため前
記濾過助剤の廃棄物量も増加し・さらに濾過エレメント
自体にも微細な懸濁物が目詰りし・そのため濾過エレメ
ントを時々超音波、化学薬品などで洗浄したりする余分
な操作を必要とし、かつ当該洗浄で回復しない濾過エレ
メントは交替せねばならない。一方電磁フィルタにおい
てはα−Ｆｅ２０３　＋　　Ｆｅ０ＯＨなどの常磁性体
の懸濁固形分は除去困難であり・したがって復水中に常
磁性体が多く含まれている場合は採用できないという欠
点がある。

このように従来の濾過方法では種々の欠点を有している
ので・本発明者等は復水中の懸濁物の除去に前記透過膜
チューブを用いたところ・懸濁物の除去性能は非常に優
れていることが確認された。

すなわち前記透過膜チューブの多数本を集合して濾過エ
レメントを構成し・当該濾過エレメントを構成する各透
過膜チューブの内側に懸濁物を含む復水を通流し・当該
復水の一部を各透過膜チューブの内側から外側へ通流す
ることにより懸濁物を各透過膜チューブの内面で阻止し
て濾過液を得るとともに・当該復水の他部を各透過膜チ
ューブの内側からそのまま外部へ取りだす濾過を行なっ
たところ・復水中に含まれる懸濁物の約９９係を効果的
に除去することができた。

しかしながら尚該透過膜チューブを用いて長時間濾過を
続行していると透過膜チューブの内面に特に水酸化鉄の
ように粘着性の強い懸濁物が付着することにより圧力損
失の増加、あるいは濾過水量の低下などが生じ・たとえ
ば透過膜チューブに対して濾過方向とは逆方向に逆洗水
あるいは空気・または逆洗水と空気の混合流体を通して
透過膜の内面に付着した懸濁物を剥離除去することを試
みてもあまり効果がなかった。

この原因は・透過膜チューブの全表面積に対して・開孔
率が３ｏ〜ａ、ｏ％と小さいため透過膜チューブの開孔
部分しか洗浄されないことと・透過膜チューブ内の懸濁
物の付着が一様でなく・剥離しやすいところに逆洗流体
が偏って流れ・他の部分が洗浄できないことに起因して
いるようである。

本発明者等はこの点に鑑みて・透過膜チューブの内面に
刺着した懸濁物を除去する方法を種々検討した結果・透
過膜チューブの内側に透過膜チューブの内径より小さい
直径を有する硬質本発明は上記知見に基づくもので・中
空毛細管からなる透過膜チューブを複数本集合させて濾
過エレメントを構成し・当該濾過エレメントを構成する
各透過膜チューブの内側に懸濁物を含む液体を通流する
ことにより液体から懸濁物を除去する方法において・各
透過膜チューブの内面に懸濁物が刺着して濾過効率が低
下した際に・当該透過膜チューフの内径より小さい直径
を有する硬質粒状物を含む洗浄水を・各透過膜チューブ
の内側へ通流することにより・透過膜チューブの内面に
付着した懸濁物を除去することを特徴とする透過膜チュ
ーブの洗浄方法である。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図および第２図ともに本発明の実施態様を示すもの
で・第１図は本発明に用いる透過膜チューブを装着した
濾過塔の断面図であり・第２図は本発明のフローを示す
説明図である。

本発明に用いる濾過塔は第１図に示しだよう構成し・上
部隔板２および下部隔板３には濾過ニレメントラに相当
する数の孔を多数開口し・当該孔を用いて中室５内に多
′敬の濾過ニレメントラを立設する。

なお濾過エレメント７は中空毛細管からなる透過膜チュ
ーブ８を多数本・たとえば５００本以上集合し・当該透
過膜チューブ８の集合体の外表面を孔あきプレートある
いは金網などの補強材９で被覆したものであり・壕だ透
過膜チューブ８としては０．００１〜０・１μの微細孔
径を有する透過膜あるいは分画分子量１０　、０００〜
１００，０００の性能を有する透過膜を・外径０．５〜
’２　ｍｍ・内径０．２〜１．５ｍｍの中空毛細管状に
形成したものを用いる。たとえば濾過エレメント７の直
径を２インチとした場合・外径１４ｍｍの透過膜チュー
ブを用いるならば約８００本実合することができる。

なお濾過塔１の上部および下部・そして中室５および下
室６の塔壁にそれぞれノズル］、Ｏを設ける。

次に本濾過塔］を用いて濾過を行なう場合を説明するど
・第２図に示したごとく・弁１１・１２・１３を開口す
るとともに供給ポンプ１４を駆動し・供給槽１５内の被
濾過水を被濾過水流入管１６を介して濾過塔１の下室６
から供給し・被濾過水を各濾過ニレメン［・７の各透過
膜チューブの内側に通流して・当該被濾過水の一部を各
透過膜チューブの内側から外側へ通過させ・懸濁物を透
過膜チューブの内面で阻市し・濾過水を中室５で集水し
・濾過水管］−，より濾過塔１外に取り出す。一方被瀘
過水の他部を各透過膜チューブの内側へそのｉｔ通流し
て」７室４で集水し・被濾過水供給管工８を介Ｉ７て供
給槽１５に循環する。なお供給槽１５には被濾過水供給
管１９から被濾過水を供給する。

このような濾過を続行していくと各透過膜チューブの内
側に懸濁物が付着し７・圧力損失の増加あるいは濾過水
量の低下など濾過効率が低下するが・従来ではこのよう
に澤過効率が低下した場合・たとえば以下のような洗浄
を行なっていた。

供給槽１５への被濾過水の供給を停止するとともにう弁
１１　、１２　、１３を閉じ供給ポンプ１４の駆動を停
止して濾過を中断し２次いで弁２０　。

２１・２２を開口して・空気流入管２３がら圧縮空気を
流入し・濾過塔１内の水を抜き・ドレン水を洗浄水槽２
４に受ける。このような操作により透過膜チューブの内
側に付着していた比較的剥離しやすい懸濁物の一部が除
かれる。次いで弁２０　、２１　、２２を閉じ、弁２５
．弁２６を開口して逆洗水流入管２７がら逆洗水を流入
し・各濾過エレメント７の各透過膜チューブの外側から
内側へ逆洗水を流入し・透過膜チューブの内側に付着し
ている懸濁物を剥離する操作を行ない・濾過塔１内が洗
浄水で満水になった後・弁２５・２６を閉じ・ふたたび
弁２ｏ・２１・２２を開口して空気流入管２３から圧縮
空気を流入し・濾過塔Ｊ内の水を抜く操作を行なう。

従来の透過膜チューブの洗浄方法は以上の逆洗水の流入
および圧縮空気の流入を繰り返して行ない・透過膜チュ
ーブ内に付着している懸濁物を剥離していたが・このよ
うな洗浄方法では前述したごとく不充分であり・透過膜
チューブの内面に懸濁物が残留し濾過を再開するとすぐ
に圧力損失の増加あるいは濾過水量の低下などの現象が
生じていた。

そこで本発明では以下のような洗浄を行なう。

すなわち・ある程度前述の従来の洗浄方法を実施して比
較的剥離しやすい懸濁物を除去してプ３１を駆動して洗
浄水循環管３２に洗浄水を循環し・粒状物貯蔵ストレー
ナ３３内の硬質粒状物３４を洗浄水に分散し・各濾過エ
レメント７の各透過膜チューブの内側に硬質粒状物３４
を含む洗浄水を通流する洗浄を行なう。

このような洗浄により各透過膜チューブ内に硬質粒状物
が通過するので？この通過により透過膜チューブの内面
に利殖していた懸濁物を硬質粒状物で機械的に剥離し・
あるいは押出すことにより・効果的に除去することがで
きる。

このような循環洗浄を行ない透過膜チューブの内面に付
着している懸濁物を充分に剥離・あるいは押出した後・
次のような操作を行なう。

すなわち開口している弁２Ｂ　＋　２９　＋　３００内
弁２８を閉じるとともに弁３５を開口し・洗浄水を粒状
物貯蔵ストレーナ３３内のスクリーン３６に通過させて
しばらく循環する。このような循環により洗浄水中に分
散している硬質粒状物３４をスクリーン３６で阻市し・
洗浄水中に分散している硬質粒状物３４の全部を粒状物
貯蔵ストレーナ３３内に収納し・次回の洗浄に備える。

次に弁３５　、２９　、３０を閉じり洗浄ポンプ３１の
駆動を停止した後・弁２０・２１　、２２を開口して空
気流入管２３から圧縮空気を流入して・懸濁物を含む洗
浄水を洗浄水槽２４に排出し・弁２０・井を閉じると共
に弁３７り弁３５あるいは弁２８を開口して洗浄水管３
８から洗浄水を流入して濾過塔内ｌを洗浄し・次いで弁
２１・２２を閉じ・弁２９・２６を開口して洗浄水を濾
過塔ｌの下部から流入して濾過塔１内を満水して１次回
の濾過に備える。

以上説明したごとく本発明の洗浄方法は・硬質粒状物を
透過膜チューブ内を通過させ・直接ツ機械的に硬質粒状
物でその内面に付着している懸濁物を剥離し・あるいは
押出して除去するものであり・従来の単な−ろ水金るり
は空気などの流体による洗浄と比較［て懸濁物の除去効
果が優れており・かつ透過膜チューブ内を均等に洗浄す
ることができる。

次に本発明に用いる硬質粒状物について詳しく説明する
。

本発明に用いる硬質粒状物は・当該粒状物を透過膜チュ
ーブ内を通過させるため・透過膜チューフの内径より小
さい直径を有する硬質粒状物を用いるが・当該粒状物の
直径があまり小さいと洗浄中において透過膜チューブ内
に付着している懸濁物に接触することなく・そのまま透
過膜チューブを通過し・当該懸濁物の剥離あるいは押出
しに関与しなくなるので好ましくなく・また当該粒状物
の直径が透過膜チューブの内径に近づけば近づく程・当
該粒状物が透過膜モジュールの内部へ入りにくくなり・
かつ透過膜チユーズの内部へ入っても詰り易くなる。

したがって本発明に用いる硬質粒状物としては・透過膜
チューブの内部へ入り易く、さらに洗浄中に詰ることな
く・かつその通過によって透過膜モジュールの内面に付
着している懸濁物を剥離・あるいは押出すことができる
ものが必要であり・この条件を満たすために硬質粒状物
の直径を透過膜モジュールの内径の％〜％の範囲にする
ことが好ましい。

また本発明の洗浄方法は前述したごとく硬質粒状物を含
む水をポンプ等で循環使用するので・当該硬質粒状物が
当該操作によって破砕しないような強度を有し・かつ水
流に乗り易すいものが必要である。したがってその強度
としては・たとえばガラス板に当該粒状物の１粒を挾み
込み・そこに５００７〜１０００　ｆの荷重をかけても
当該粒状物が破砕しないような強度を持った・たとえば
ポリエチレン・ポリプロピレン・塩化ビニールなどの合
成樹脂製の粒子・あるいはイオン交換樹脂・イオン交換
樹脂の母体であるスチレンとジビニルベンゼンの共重合
物、アクリルとジビニルベンゼンの共重合物？メタアク
リルとジビニルベンゼンの共重合物などを用いるとよい
。またその形−状は当該粒状物を透過膜チューブ内に通
過させる際に・透過膜チューブの内面を擦って傷を付け
たり摩耗させないような・球状のものを用いることが好
ましい。

次に本発明において使用する硬質粒状物の個数としては
・この量があまり少ないと洗浄効果が低下し・逆にあま
り多いと透過膜チューブ内に硬質粒状物が詰り易くなる
ので・本発明においては濾過塔１内に用いている全透過
膜チューブの本数の０，２〜３倍の個数を用いるとよい
。

また透過膜チューブの本数・硬質粒状物の個数・洗浄水
の循環流量・循環時間などから計算してで洗浄すること
が望ましい。

以上説明したごとく本発明の透過膜チューブの洗浄方法
は・硬質粒状物を透過膜チューブ内を通過させ・当該粒
状物で直接・機械的にその内面に付着している懸濁物を
剥離・あるいは押出して除去するものであるから・従来
の単なる水・あるいは空気などの流体による洗浄では除
去できないような水酸化鉄などの粘着性の懸濁物なども
効果的に除去できるので・たとえば復水中の懸濁物を透
過膜チューブで濾過する際の透過膜チューブの洗浄など
に用いると・その濾過ザイクルを大巾に延長させること
ができる。

以下に本発明の効果を明確とするために実施例を説明す
る。

実施例 Ｆｅ１ＳＯ４とＮａＯＨを反応させて酸化することによ
り実験室的に生成した水酸化第二鉄の懸濁水を・分画分
子量１３・ｏｏｏの性能を有する外径１・４ｍｍ・内径
０．８　ｍｍ　＋長さｌ＋０００ｍｍの透過膜チューブ
２０２５本を集合させた濾過エレメントの各透過膜チュ
ーブの内側に通流し・懸濁水の一部を透過膜チューブの
内側から外側へ通過させ・他部を透過膜チューブの内側
から外部に取りだす・いわゆる循環濾過処理を行なった
ところ・透過膜チューブの内面に水酸化第二鉄が付着し
・濾過開始直後工ｉ／Ｈの流量であった濾過水流量７５
−０．３咋Ｈまで低下した。

このように水酸化第二鉄の付着により渉過流量が低下し
た濾過エレメントを用い・第２図に示したフローに準じ
て・第１表に示したような条件で硬質粒状物を含む洗浄
水を透過膜チューブの内側に通流する本発明の洗浄を実
施した。

第１表 − ［ なお・第１表においてツアンノ（−セツブ（登録し 商品）３５９は強酸性カチオン交換樹脂を強塩基性アニ
オン交換樹脂の中間比重樹脂であり・イオン交換的に不
活性で球状であり・その破砕強度は１＋０ＯＯ４ｉ’７
粒子であり・寸だ材質はメクアクリルとジビニルベンゼ
ン系の共重合物である。

また計算硬質粒状物通過個数は透過膜チューブの本数（
２０２５本）と硬質粒状物の個数・洗浄水の循環流量・
循環時間から計算し、た洗浄中に透過膜チューブ１本あ
たりに通過する硬質粒状物の個数を示したものである。

第１表に示しだ条件で本発明の洗浄を行なったところ・
洗浄後の濾過においては・濾過水量が本発明−１では０
　、　’７　’）７Ｌ７Ｈ・本発明−２では０．８　ｆ
ｎ７Ｈ＋本発明−３では０．９５　ｍ”／Ｈに回復した
。

一方比較のため、従来方法すなわち逆洗水を透過膜チュ
ーブの外側から内側に通流し・かつ圧縮空気を用いる洗
浄方法では洗浄後の濾過においては濾過水量が０・５ｙ
ｘ”／ＨＬか回復しなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図ともに本発明の実施態様を示すもの
で・第１図は本発明に用いる透過膜チューブを装着した
濾過塔の断面図であり・第２図は本発明のフローを示す
説明図である。 １・・・・濾過塔・２・・・・上部隔板・３・・・・下
部隔板・４・・・・上室・５・・・・中室・６・・・・
下室・７・・・・濾過エレメント・　８・・・・透過膜
チューブ・９・・・・補強材、　１０・・・・ノズル＋
１１．１２．１３・・・・弁！１４・・・供給ポンプ・
　１５・・・・供給槽・２０、２１．２２・・・・弁、
２３・・・・空気流入管？２４・・・洗浄水槽、　　２
５．２６・・・・弁！２７・・・・逆洗水流入管、　　
２８，２９．３０・・・・弁。 ３１・・・・洗浄ポンプ・　３２・・・・・洗浄水循環
管・３３・・・・粒状物貯蔵ストレーナ・３４・・・・
硬質粒状物・３５・・・・弁、　　３６・・・・・スク
リーン＋　　３’７・・・・弁。 ３８・・・・洗浄水管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中空毛細管からなる透過膜チューブを複数本集合させて
   濾過エレメントを構成し・当該濾過エレメントを構成す
   る各透過膜チューブの内側に懸濁物を含む液体を通流す
   ることにより液体から懸濁物を除去する方法において・
   各透過膜チューブの内面に懸濁物が付着して濾過効率が
   低下した際に・当該透過膜チューブの内径より小さい直
   径を有する硬質粒状物を含む洗浄水を・各透過膜チュー
   ブの内側に通流することにより透過膜チューブの内面に
   付着した懸濁物を除去することを特徴とする透過膜チュ
   ーブの洗浄方法