JPS5987092A - 復水の処理方法 - 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】 本発明は原子力発電所あるいは火力発電所等のボイラ復
水の処理方法に関するものである。

これらの復水中には復水系統の配管１機器が主として鉄
鋼から成るため、必ず鉄を主成分とする腐食生成物など
の懸濁固形分が含ま、れる。当該懸濁固形分は主として
Ｆｅ＋Ｏｉ　、α−Ｆｅ、Ｏ，）−−Ｆ’ｅｔＯ＋　、
’　ＦｅｏｏＨ等１種々等化種々態のものが含まれ、そ
の形状も様々であシ、また粒子の大きさは０．１μ〜数
１０μと幅広い分布を有している。

当該懸濁固形分は蒸気発生器例えば原子炉。

ボイラー、あるいは蒸気タービンに沈着付着し１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
を起すので、復水から当該懸濁固形分を極力除去せねば
ならない。

従来から当該懸濁固形分全除去する場合、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、糸を巻きつけた円筒などからなる濾
過エレメントにケイソウ土、セルロース、微粒子状イオ
ン交換樹脂、炭素粉、粉末状の合成繊維かどの濾過助剤
をプレコートシ、当該プレコート層で濾過を行なうもの
である。捷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固形分は前述したと
おり、０．１μ〜数１０μと幅広く分布しており９時と
して大部分が１μ以下の場を有している。またプレコー
ト層が比較的早く目詰シラ起こし、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
微細な懸濁固形分が目詰シし、そのため沖過エレメント
ヲ時々超音波、化学薬品などで洗浄したシする余分な操
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−ＦｅｌｎＩ
、　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。

本発明は復水中の懸濁固形分を除去するにあたり、従来
の処理方法の欠点を解決することを目的とするもので、
外径０．５〜２閣の中空毛細管からなる透過膜チューブ
を多数本束ねて濾過ニレメン）１形成し、当該濾過エレ
メントでボイラ復水を処理すること？特徴とするもので
ある。

本発明に用いる濾過エレメントは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の性能を示す透過１１ツヲ
外径０．５〜２ｗｎ、内径０．２〜１．５＋ｎ＋ｎ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本以上束ねたものである。

このような濾過ニレメンｌｒ用い、前記透過膜チューブ
の外側あるいは内側からボイラ復水４通水すると、微細
孔によって復水中の懸濁固形分が除去され、また透過膜
の微細孔径全適当なものに選定することにより、０，１
μ程度の微細な懸濁固形分をも確実に除去することがで
きる。

従来のプレコ−１［”適法においては通常。

外径１〜４インチ、長さ１〜２ｍの円筒状の濾過エレメ
ントが用いられ、当該濾過エレメントの外周面に前述し
た種々の濾過助剤をプレコートし、当該プレコート層で
懸濁固形分を除去するが、このような濾過エレメントの
場合、たとえば外径２インチ、長さＬ５＋ｎの濾過エレ
メント１本当シの濾過面積は約ｏ、２４ｎ？である。一
方本発明で用いる濾過エレメントは前述した透過膜チュ
ーブ全多数本束ねたものであシ、当該束ねた透過膜チュ
ーブのそれぞれが濾過能力を持っているのでその濾過面
積は極めて大きい。たとえば、前述の従来の外径２イン
チ、長さ１．５　ｍの濾過エレメントと同じ容積内に外
径１．４ｒａｎ、長さ１．５ｍの透過膜チューブを約８
００本束ねることが可能であり。

この本発明の濾過エレメント１本当りの濾過面積は約５
．３−である。このように本発明の濾過エレメントと従
来の濾過エレメントの濾過面積を比較すると、前者は後
者の約２２倍もあるので９本発明の濾過エレメントはと
のｐ適時間を大幅に長くすることができる。

たとえば前述の従来の外径２インチ、長さ１．５ｍの濾
過エレメントは通常当該ｐ過エレメント１本あたシ約２
Ｔ／Ｈの復水を通水するが、復水中に約３０ｐｐｂの懸
濁固形分が含まれている場合、１５日前後で圧力損失が
規定値に達し、プレコート層を剥離して新らたなプレコ
ート層を形成せねばならない。

一方本発明の濾過エレメントにおいては。

同一条件で比較した場合、そのｐ適時間を約３０日以上
とすることができる。また本発明＋７）　７Ｆ　過エレ
メントは、透過膜チューブの表面に懸濁固形分が付着し
圧力損失が増加した場合、復水の通水方向とは逆向きに
洗浄水を通水することにより、容易に膜表面から懸濁固
形分を洗浄剥離することができ、この洗浄後ふたたび通
水を続行することができる。本発明の濾過エレメントに
使用する透過膜チューブの外径全０．５〜２泪に限定し
たのは以下のると、一定容積内に東ねる当該チューブの
本数を増加することができ、それにより濾過面積を大と
することができるという利点がある反面、内径が細くな
シすぎ、そこを通過する流体の圧力損失が大となって好
ましくなく。

また当該チューブの外径’ｆｃ２ｍｍ以上とするとそれ
程多数本の当該チューブを束ねることができなくなり、
濾過面積を大きくすることができなくなり好ましくない
。

したがって当該チューブの外径全０．５〜２胴とするこ
とが望ましく、好ましくｉｌ″ｉ０．８〜１．２聴のも
の全使用するとよい。寸だ微細孔径が０．００１μ以下
や１分画分子量が１０　、０００以下の透過膜を用いる
と初期圧力損失が大きすぎて実用的でなく、また微細孔
径がＯ、ｌ　ｌｔ以上や分画分子量が１００　、０００
以上の透過膜では微細な懸濁固形分がリークしやすいの
で好ましくない。したがって０．００１〜０．１μの微
細孔径を有するか、あるいは分画分子量が１０　、００
０〜１００，０００の性能を有する。いわゆる超濾過膜
を用いることが好ましい。

以上説明したように本発明の復水の処理方法は、従来の
プレコートｒ過方法と比較して単位容積当シの濾過エレ
メントの濾過時間を相当延長させることができるが９本
発明の濾過エレメントの外周面に適当な濾過助剤をプレ
コートすることにより、さらに濾過時間を延長させるこ
とができる。但しこの場合、従来の濾過エレメントに用
いるプレコート層より粗くプレコートする必要がある。

すなわち従来の濾過エレメントに用いると同じプレコー
ト層を形成すると、透過膜の表面が閉塞するより先に当
該プレコート層が閉塞し、むしろ濾過時間が短かくなる
という現象が生ずる。

この粗いプレコート層を形成するには、たとえば濾過助
剤として微粒子状陽イオン交換樹脂と微粒子状陰イオン
交換樹脂を用いる場合は以下のようにする。

従来ノブレコード濾過においては濾過エレメントに両イ
オン交換樹脂をプレコートする場合１両イオン交換樹脂
が相互に吸着し合い。

その容積が増大する。いわゆるクランピング現象を利用
し、このクランピング現象による容積の増大を適当な高
分子電解質全添加することによシ調節しており１通常Ｖ
／Ｖｏ　（微粒子状両イオン交換樹脂の５チスラリーの
一定量をシリンダーに採取し、１５分間放置したときの
水中で沈降する微粒子状両イオン交換樹脂の沈降容積を
示すもので、たとえばＶ／Ｖ。

が５０％という数値は１ｔのスラリー全１５分間放置し
た時、その沈降容積が５００　ｍｅであるということを
示す。）を５０％前後としているが２本発明の場合はと
のＶ／Ｖｏｆ８０％前分子電解質の添加量を減少させる
だけでよくより、プレコート層の粗らさを従来のプレコ
ート層よりも約１．６倍程度粗らくすることができ、こ
れにより、比較的粒径の大きい懸濁固形分を当該プレコ
ート層で選択的に除去し。

また比較的粒径の小さい懸濁固形分をプレコート層の下
部の透過膜チューブからなる濾過エレメントで除去する
ことができ、プレコート層と透過膜チーブの両者で懸濁
固形分を除去できるので、濾過時間をさらに延長するこ
とができる。

本発明に用いるプレコート層としては微粒子状陽、陰イ
オン交換樹脂の他にイオン交換繊維、ポリアクリルニト
リル繊維など、あるいは微粒子状陽、陰イオン交換樹脂
とイオン交換繊維、ポリアクリルニトリル繊維などを混
合したものも用いることができ、要は多数本の透過膜チ
ューブからなる濾過エレメントの外周に、従来のプレコ
ート層より粗いプレコート層を形成すればよい。

以下に本発明の実施態様を図面に従って説明する。

第１図は本発明に用いる濾過エレメント５の一部切欠外
観図であって、外径０．５〜２喘の中突毛細管からなる
透過膜チューブ１を多数本束ね９両端を集合キャップ２
およびコネクタ３によって固定し、また透過膜チューブ
ｌの集合体の外表面を、穴あきプレートあるイ・′ いは金網などの補強材４キ被覆したものである。なおコ
ネクタ３はその内側にネジが切ってあって、後述するチ
ューブシートノズルツに螺合できるようにしである。ま
た当該濾過エレメント５は第１図の点線で示したごとく
。

復水を各透過膜チューブｌの外側から通水して濾過水を
コネクタ３の内側で集合する場合と、領水をコネクタ３
の内側ケ介して各透過膜チューブｌの内側から通水して
、濾過水を各透過膜の外側から取り出す場合の両者に適
用できるが、通常は前方の通水方向とする。

第２図は本発明に用いる濾過エレメントに装着した濾過
塔の縦断面図でをって、濾過塔６内に多数のチューブシ
ートノズルフを有するチューブシート８を付設し、当該
チューブシート８の下側にチューブシートノズル＋７ヲ
介して濾過エレメント５を多数本装着する。

なお９は多数の穴を有するディストピユータであって、
復水を当該ディストリビュータ９から送給し１点線で示
したごとく復水を各濾過エレメント５で濾過し、濾過水
を各チューブシートノズルツで集水し、チューブシート
８の上部から濾過塔６の外部に取り出すものである。

第３図は本発明のフローを示す説明図であり、復水を濾
過する場合は弁１０と弁１１を開けて、復水を流入管１
２から濾過塔６の下部に流入し、各濾過エレメント５に
よって濾過し濾過水を流出管１３から取り出す。このよ
うな濾過の続行により復水中の懸濁固形物は各濾過エレ
メント５の外面、詳しくは各透過膜チューブ１の外周面
で濾過され、その結果、圧力損失が増加していく。当該
圧カ撰失が規定の値に達したら、弁１０．ｌｌｉ閉じて
復水の通水を中断し、弁１４．１５を開けて、空気貯槽
１６から、空気流人管１７ヲ介して沖過塔６の上部から
圧縮空気を流入する。当該圧縮空気の流入によりチュー
ブシート８の上部にある濾過水が各濾過エレメント５に
逆流し、各透過膜チューブ１の内側から外側へと濾過水
が逆流することにより、各透過膜チューブｌの外側に付
着していた懸濁固形分が剥離し。

懸濁固形分の濃縮液が逆洗水流出管１８より得られる。

また濾過塔６内の水面が低下するにつれて、圧縮空気そ
のものが各透過膜チューブ１の内側から外側へ勢いよく
流れるので。

各透過膜チューブ１の外側に刺着した懸濁固形分をより
確実に除去できる。なおこのような逆洗を行なった後、
圧縮空気の流入は続行して、さらに弁１９を開口して逆
洗水流入管２０から逆洗水金流入し、空気と水によシ逆
洗すると残留する懸濁固形分をよシ確実に除去すること
ができる。

このような逆洗を終了した後、再び通水を行なうが、こ
の場合は弁１０および弁２１全開口し、他の弁を閉じ、
流入管１２から！！７５過塔６内に復水を流入し、濾過
塔６内の空気を空気抜き管２２から放出した後、弁２１
’（５閉じて弁１１’ｚ開口し、前述の濾過を行なう。

以上説明したフローは濾過エレメント５で直接復水を濾
過する場合であるが、濾過エレメント５の外周面に濾過
助剤のプレコート層を形成する場合は以下のようにする
。すなわち濾過塔６内を満水した後、ブレコートタンク
２３に適当な濾過助剤を加え、攪拌機２４を駆動して濾
過助剤を分散させ、弁２５．２６を開口し、他の弁を全
て閉じ、プレコートポンプ２７を駆動して濾過助剤のス
ラリーヲ循環管２８および２８′ケ介して循環し、濾過
助剤−ｔｐ濾過エレメント５外周面に適当な厚さにプレ
コートする。

このようなプレコート層行なった後に通水を行なうが、
この場合は弁２５．２６’ｊ（閉じ。

弁１０．ｌｌ’ｉ開口して、復水を流入管１２から流入
するもので、前述したプレコートを形成しない場合と同
様である。捷た規定の圧力損失が増加した場合の逆洗方
法も前述した方法と全く同様である。

以上説明したように本発明は細い透過膜チューブを多数
本束ねた濾過ニレメントラ用いるので、その濾過面積を
犬とすることができ。

かつ透過膜の微細孔も極めて小さいので、単位容積当り
のＥ適時間を大幅に増加せしめることができるとともに
、微細な懸濁固形分も確実に除去することができる。寸
た本発明に用いる濾過エレメントは濾過助剤をプレコー
トしなくとも復水ｋＰ遇することができるので逆洗廃液
中の廃プレコート剤に起因する廃棄固形物のｔｉ低減す
ることができる。

さらに当該濾過エレメントの外周面に比較的わ１いプレ
コート層を形成することにより。

濾過エレメントのｐ適時間をさらに延長せしめることが
でき、また濾過時間が延長するので、廃グレート剤が排
出されるとしても単位ｐ過水当りの廃棄固形物量は従来
のプレコート？過と比較して極めて小さい。

以下に本発明の効果をより明確にするために実施例を説
明する。

実施例 分画分子量１３，０００．厚さ０．３調の超濾過膜を外
径１．４胴、内径０．８ｍｍ、長さ１．５ｍのチューブ
にしたものを、直径２インチ、長さ１・５７ｙ＋の容積
内に８００本束ね、第１図に示したような濾過エレメン
トを形成した。当該８１１〜３μが２４係、３μ〜０．
４μが１９％。

０４以下が２３％の粒度分布を示す。３０〜４０ｐｐｂ
の懸濁鉄を含む復水を小型濾過塔の下方部から２．３Ｔ
／Ｈで通水し、各超ｐ過膜チューブの外側から内側に通
過させ、濾過水をチニブシートの上部を介して採取した
。その結果、平均懸濁鉄＠：　ｏ　、　５　ｐ　ｐ　ｂ
の濾過水が得られ。

１だ圧力損失が１８５製になるまでに約３０日間処理で
きた。

また、同じ濾過エレメント’＆用い、当該濾過エレメン
トの外周面に、微粒子状陽イオン交換樹脂、微粒子状陰
イオン交換樹脂＝３：ｌに混合したプレコート剤ｆ　Ｏ
、’７　Ｋｇ／ｍ”になるようにプレコートしくなお、
プレコートするにあたシ、高分子電解質の添加量全調節
してＶ／Ｖｏ＝ＢＯ％とした。）、当該プレコートした
濾過エレメントに同じ復水を同じ流量で通水したところ
、平均懸濁鉄量０．５ｐｐｂの濾過水が得られ、また圧
力損失が１．５ｋＭになるまテニ約３９日間処理できた
。

以上の通水結果における圧力損失の」−昇を第４図に示
した。なお曲線−１はプレニ−１・剤を用いないもので
あり１曲線−２はプレコート剤を用いたものである。

一方比較のために従来の濾過方法として直径２インチ、
長さ１．５ｍの単一の公知の濾過エレメントに本発明で
用いたと同じ微粒子状イオン交換樹脂（微粒子状陽イオ
ン交換樹脂：微粒子状陰イオン交換樹脂−３：１）２１
．０にり／７♂になるようにグレコートシ（なお。

プレコートするにあたシ高分子電解質の添加量全調節し
てｖ　／　Ｖｏ　＝　５５％とした。）、当該プレコー
トした濾過エレメントに本発明に用いたと同じ復水全回
じ流量で通水した。その結果、濾過水の平均懸濁鉄量は
５　ｐｐｂであり。

捷た約１′７日間の通水で圧力損失が１５暫となった。

なおリークした５　ｐｐｂの懸濁鉄の粒度分布を調べた
ところ、８μ以上がθ％、Ｂ〜３μが１０チ、３〜０．
４μが１５係、０．４μ以下が′７５％であった。第４
図における曲線−３は当該比較例における圧力損失の上
昇を示したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はいずれも本発明の実施態様を示し、第
１図は本発明に用いる濾過エレメントの一部切欠外観図
であり、第２図は本発明に用いるｐ過エレメントヲ装着
した濾過塔の縦断面図であり、第３図は本発明のフロー
ラ示す説明図である。また第４図は実施例における差圧
の上昇を示したグラフで、縦軸に圧力損失、横軸に運転
日数を示す。 １　・・・・・透過膜チューブ　　２　　　集合キャッ
プ３　・・・・・・コネクタ　　　　　　４　・・補強
材５　・・・・・濾過エレメント　　　６　・・・濾過
塔、ト γ　・・・・・・チューブシートノズル　８　・・・・
　チューフシース９　・・・・・・ディストリビュータ
　　１０　、１１　　・・　　弁１２　　・・・・・流
入管　　　　　　１３　　・・・・・流出管１４　、１
５　・・・・　弁　　　　　１６　　・・・・空気貯槽
１７・・・・・・空気流入管　　　　１８・・・・・逆
洗水流出管１９　　・・・・・　弁　　　　　　　２０
　・・・・・・逆洗水流入管２１・・・・・　弁　　　
　　　　２２・・・・柴気抜き管２３・・・・・プレコ
ートタンク　２４曲借拌機２５　、２６　　・・・・・
・　弁　　　　　　２’７　・・　・プレコートポンプ
２８・・・・循環管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外径０．５〜２間の中壁毛細管からなる透過膜チ
   ューブを多数本束ねてｐ過エレメント全形成し、当該濾
   過エレメントでボイラ復水を処理すること全特徴とする
   復水の処理方法。
2. （２）濾過エレメントの外周面に濾過助剤のプレコート
   層を形成し、ボイラ復水をプレコート層を介して濾過エ
   レメントで処理する特許請求の範囲第１項記載の復水の
   処理方法