JPS61254207A - 中空糸モジュ−ルを用いる濾過塔 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は多数本の中空糸を集合させた中空糸モジュール
を濾過塔内に複数本設け、各中空糸の外側で水中の懸濁
物を濾過する中空糸モジュールを用いる濾過塔に関する
ものである。

〈従来の技術〉 従来よりボイラ復水中のクラッドなどの水中の懸濁物を
除去する際に、濾過エレメントに微粒子状のイオン交換
樹脂等の濾過助剤をプレコートしたプレコート型濾過塔
が用いられている。

しかしながらこのようなプレコート型濾過塔は、懸濁物
の濾過により圧力損失の増加したプレコート層を新しい
プレコート層に更新する際に、濾過助剤が廃棄物として
生じ、たとえばＢＷＲ型原子力発電所の復水のように放
射性物質を含む水を処理する場合、それだけ放射性廃棄
物が多量に発生し好ましくない。

したがって近年になって、このような用途に濾過膜で水
中の懸濁物を直接濾過するタイプの濾過塔の使用が検討
されている。

前記濾過膜としては膜面に０．０１μ〜１μ、あるいは
分画分子量が５００〜ｉ、ｏｏｏ、ｏｏｏの性能を有す
る微細孔を有するものであるが、濾過面積を広くする関
係から外径０．３〜２ｆｌ、内径０．２〜１．５鶴の中
空糸状に形成され、当該中空糸を外筒内に多数本集合さ
せた中空糸モジュールが用いられている。

第５図は従来の中空糸モジュールを用いる濾過塔の縦断
面模式図であり、濾過塔１の上方部に仕切板２を設け、
当該仕切板２に複数本の中空糸モジュール３を懸架し、
当該仕切板２の上方に濾過水流出管４と空気抜き管５Ａ
を連通し、また中空糸モジュール３の下方部にディスト
リビュータ６を介して原水流入管７を連通ずるとともに
、濾過塔１の下部にドレン管８と、前記仕切板２の直下
の側胴部に空気抜き管５Ｂを設けたものである。

なお当該仕切板２は濾過塔１の側胴部に設けた座１５に
よってボルトによって固定されており、濾過塔１の上部
鏡板部を取り除くことによって、中空糸モジュール３を
懸架したまま仕切板２を塔外に取り出せるようになって
いる。また第６図は従来から用いられている中空糸モジ
ュール３の縦断面図であり、第６図（イ）に示したもの
は多数本の中空糸９の上端をその中空部を閉塞すること
なく上部接合部１０で接着して外筒１１内に収納し、中
空糸９の下端を閉塞して自由端とし、外筒１１の上方部
に流通口１２を設けたものであり、また第６図（ロ）に
示したものは多数本の中空糸９の上端および下端を、そ
の上端については中空部を閉塞することなく上部接合部
１０で接着するとともに、その下端については中空部を
閉塞して下部接合部１３で接着して外筒１工内に収納し
、外筒１１の上方部、下方部にそれぞれ流通口１２を設
けるとともに下部接合部１３に開口部１４を設けたもの
である。また第６図（ハ）に示したものはＵ字状の中空
糸９の両端部を閉塞することなく上部接合部１０で外筒
１１内に収納し、中空糸９のＵ字状形の下端を自由端と
し、外筒１１の上方部に流通口１２を設けたものである
。

なお（イ）、（ロ）、（ハ）に示した各中空糸モジュー
ル３はその上端にフランジ１６を有しており、仕切板２
に設けた穴に各中空糸モジュール３を差し込み当該フラ
ンジ１６によって各中空糸モジュール３を懸垂し、フラ
ンジ１６と仕切板２とをボルト等で固定するようにして
いる。

第５図に示した従来の濾過塔で懸濁物を含む原水を処理
する場合は原水流入管７からディストリビュータ６を介
して原水を濾過塔１内に流入し、原水を各中空糸モジュ
ール３の下端から導いて各中空糸９の外側で懸濁物を濾
過し、濾過水を仕切板２の上方で集合して濾過水流出管
４から取り出すものである。なお原水の全量を各中空糸
９で濾過する方法と、原水の一部を中空糸モジュール３
の外筒１１に設けた流出口１２から取り出し、これを空
気抜き管５Ｂから流出して原水に循環して濾過する方法
がある。

またこのような濾過により中空糸９の圧力損失が増加し
た際に前記濾過操作を中断し、以下のような洗浄を行う
。

すなわち濾過塔１内に水を満たした状態で原水流入管７
からディストリビュータ６を介して圧縮空気を流入し、
第６図（イ）および（ハ）に示した中空糸モジュール３
にあっては気泡を各中空糸モジュール３の下端から導入
し、また第６図（ロ）に示した中空糸モジュール３にあ
っては下部接合部１３に設けた開口部１４から気泡を導
入し、当該気泡の導入により、中空糸モジュール３内の
水を攪拌するとともに各中空糸９を振動させて中空糸９
０表面に付着している懸濁物を剥離させる。

なお導入した空気は各中空糸モジュール３に設けた流通
口１２から流出し、空気抜き管５Ｂより濾過塔ｌ外に放
出する。

またこのような空気攪拌が終了した後に、空気抜き管５
Ｂを開放した状態で空気抜き管５Ａから圧縮空気を導入
して仕切板２の上方に存在する濾過水を各中空糸９に逆
流させ、次いでドレン管８を開放して懸濁物を多量に含
む懸濁物濃縮水を取り出すものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の中空糸モジュールを用いる濾過塔の構造は上述し
た通りであるが、以下のような問題点がある。

すなわち原水の流入と圧縮空気の流入をディストリビュ
ータ６で共用しているので、たとえばディストリビュー
タ６に開口する多数の穴径を原水の流入に適したもの、
換言すれば当該穴によって圧力損失が生じないようなも
のにすると、圧縮空気の流入時においては穴径が大きく
なりすぎ気泡の分散効果が悪くなるという欠点がある。

なお原水の流入用のディストリビュータと圧縮空気の流
入用のディストリビュータを別々に設置すれば上記の問
題点は解決するが、しかしこの場合は濾過塔の下部構造
が複雑となると共に製造コストが上昇する。

またディストリビュータ６から流入する圧縮空気は気泡
状態として中空糸モジュール３内に導入する目的を有し
ているが、ディストリビュータ６から発生する気泡の全
てが中空糸モジュール３内に導入されることな（、その
一部は中空糸モジュール３の側部を通って上昇し、中空
糸モジュール３内の攪拌に寄与することなく濾過塔１か
ら放出されるという欠点もある。中空糸の外側で懸濁物
を濾過する場合、気泡による中空糸モジュール内の攪拌
および中空糸の振動が直接的に懸濁物の剥離効果に影響
を与えるので、ディストリビュータからの気泡の分散効
果が不良であったり、あるいは当該気泡の一部が中空糸
モジュール内の攪拌に寄与しないと濾過塔の性能を低下
させ好ましくない。

さらに各中空糸モジュール３の下方に何等の支持機構を
有していないので前述の圧縮気体の流入時に各中空糸モ
ジュール３自身が横揺れし、仕切板２と各中空糸モジュ
ール３との接合部が破損しやすいという欠点もある。

本発明は従来の中空糸モジュールを用いる濾過塔の上述
した欠点を解決し、各中空糸モジュール内に確実にかつ
効果的に気泡を導入し、中空糸モジュール内の攪拌およ
び中空糸の振動を効果的に行うことができるとともに、
原水の整流機能も兼ね備えた下部構造を有し、また当該
下部構造によって各中空糸モジュールの下端を固定する
とともに、メンテナンスが容易な濾過塔を提供すること
を目的とする。

く問題点を解決する手段〉 本発明は中空糸モジュールの下方部に設置するディスト
リビュータに変えて、当該各モジュールの下方に、水平
状態のまま濾過塔の上方部から取り出すことのできる板
体を仕切板に接合した懸垂体を用いて水平に懸架し、当
該板体に各モジュールの懸架数と等しい数の、かつ両端
が開口し、さらにその側胴部にスリットあるいは複数の
小孔を有する筒状体を貫通立設するとともに、当該筒状
体の上端開口部を各モジュールの下端開口部内に挿入す
るようになし、さらに当該板体の周縁部に前記筒状体を
包囲するようにして外筒を接合した下部構造とし、さら
に当該板体の下方であって外筒の内側に圧縮気体の流入
管を連通したことを特徴とするものである。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の実施態様の一例を示す濾過塔の縦断面
模式図であり、各中空糸モジュール３の下方に、仕切板
２に接合した懸垂体１７を用いて板体１８を水平に懸架
し、当該板体１８に各モジュール３の懸架数に等しい数
の両端が開口した筒状体１９を貫通立設するとともに、
当該筒状体１９の上端開口部を各モジュール３の下端開
口部内に挿入し、その下端開口部を板体１８の下方に開
口させる。また板体１８０周縁部に各筒状体１９を包囲
するようにして外筒２０を接合する。

なお濾過塔１の北部鏡板部を取り除いた後、仕切板２を
上方に引き出すことによって、中空糸モジュール３とと
もに前記懸垂体１７によって筒状体１９を貫通立設し、
かつ外筒２０を有する板体１８も上方に引き出せるよう
に、板体１８の大きさを決定する。

当該筒状体１９は第２図に示したごとく、その側胴部に
複数の小孔２１を付設したものであり、場合によっては
当該小孔に変えて側胴部に１条ないし２条の縞状のスリ
ット（図示せず）を付設しても差し支えない。

また板体１８の下方であって外筒２０の内側における濾
過塔下部に圧縮気体の流入管２２を連通ずるとともに、
濾過塔の下部に原水流入管７とドレン管８を連通する。

なお２３はバッフルプレートを示し、２４〜２９は弁を
示す。またその他の部分の濾過塔の構造は第５図に示し
た従来の濾過塔と基本的には同じであり、さらに使用す
る中空糸モジュールも第６図に示したものと同じである
ので説明を省略する。

〈作用〉 本発明の濾過塔において、懸濁物を含む原水を処理する
場合は、弁２９および弁２５を開口して原水を原水流入
管７から流入する。このようにすると原水はバッフルプ
レート２３に衝突して流れが緩和され、その大部分は第
１図の矢印線に示したごとく各筒状体１９の下端開口部
から流入し、原水の流れが整流されて、直上に位置する
各中空糸モジュール３の下端から各中空糸モジュール３
内に流入する。なお原水の小量は外筒２０と濾過塔１の
側胴部との隙間から板体１８の上方に至り、次いで筒状
体１９の小孔２１から、あるいは使用する中空糸モジュ
ールが第６図（ロ）に示したようなものである場合は、
小孔２１および下方に設けた流通口１２から中空糸モジ
ュール３内に流入する。そして各中空糸９の外側で懸濁
物を濾過し、濾過水を仕切板２の上方で集合し、濾過水
を濾過水流出管４から取り出す。なお同時に弁２６も開
口して原水の一部を空気抜き管５Ｂから取り出し、これ
を流入原水に混入する循環濾過も行うことができる。

このような濾過の続行により中空糸９の圧力損失が増加
した際に、濾過を中断し次のような洗浄を行う。

すなわち濾過塔１内に水を満たした状態で弁２９および
弁２５を閉じ、弁２７および弁２６を開口して圧縮気体
の流入管２２から圧縮気体としてたとえば圧縮空気を流
入する。当該圧縮気体は外筒２０の内部を上昇し、その
圧力によりまず板体１８の下方に存在する水が筒状体１
９の下部開口端および小孔２１および外筒２０と濾過塔
１の側胴部との隙間から流出し、次いで第２図に示した
ごとく圧縮空気の層Ａが外筒２０の内部であって板体１
８の下部に形成され、当該層Ａを介して圧縮空気が小孔
２１から流出する。なおＪｉＡの下部には水面りが形成
するが、当該水面りの水準は流入する圧縮空気の流量と
、圧縮空気が小孔２１を通過するときの圧力損失とによ
ってバランスする。

したがって当該小孔２１の径あるいは個数を適当な値と
することにより水面りを筒状体１９の側胴部の長さ間の
ある一定の任意の位置に形成することが可能である。

本発明に用いる筒状体１９の長さはこのように圧縮空気
を流入したとき筒状体１９の下部開口端が前記水面り下
に水没するような長さとする必要がある。

このような水面りを形成することにより各筒状体１９に
流入する圧縮空気の量を等しくすることができる。

各筒状体１９に流入した圧縮空気は直接各中空糸モジュ
ール３内に気泡状となって上昇し、各中空糸モジュール
３内の水を撹拌するとともに各中空糸９を振動させて、
各中空糸９の表面に付着している′Ｍ、濁物を剥離し、
気泡は各中空糸モジュール３に設けた流通口１２から流
出し、空気抜き管５Ｂより濾過塔１外に放出する。なお
各中空糸モジュール３の下部開口端の側胴部と挿入する
各筒状体１９の側胴部との隙間をできるだけ小、たとえ
ば３龍以下とすることにより、圧縮空気を流入する際の
各中空糸モジュール３自体の振動を小さくすることがで
きる。

このような空気攪拌を終了した後、弁２６を開口したま
ま、弁２７を閉じ次いで弁２８を開口して仕切板２の下
方に存在する水を抜き、次いで弁２８を閉じ弁２４を開
口して空気抜き管５Ａから圧縮空気を流入して仕切板２
の上方に存在する濾過水を各中空糸９に逆流させる。当
該逆流工程が終了したら次いで弁２４を閉じ、弁２６を
開口した状態で弁２８を開口し、濾過塔１下方部に存在
する懸濁物濃縮水をドレン管８より取り出す。なおこの
ような水頭差による取り出しに変えて、弁２７と弁２８
を開口し、圧縮気体の流入管２２から圧縮空気を流入し
、当該流入圧力によって懸濁物濃縮液を取り出すことも
できる。

以上のような洗浄操作が終了したら再び濾過を行うが、
この際は、まず弁２９および弁２６を開口して原水流入
管７から原水を流入して、仕切板２の下方に存在する空
気を空気抜き管５Ｂから放出し、次いで弁２６を閉じ弁
２４を開口して仕切板２の上方に存在する空気を空気抜
き管５Ａから放出し、濾過塔１内を満水状態にした後、
弁２４を閉じ、弁２５を開口して前述の濾過を続行する
。

なお当該空気抜きの際、板体１８の下面と筒状体１９と
の接合部付近に空気が残留しやすいので、第２図に示し
たごとく小孔２１のひとつは板体１８の下面と筒状体１
９との接合部の可及的近い位置に付設し、ここから残留
空気を流出するようにすれば前述した空気の残留を防止
することができる。

第３図は本発明の他の実施態様を示す濾過塔の一部切欠
縦断面模式図であり、第４図は第３図に示した濾過塔に
用いる板体１８を下面より見た平面図であるが、板体１
８の下面に１条の分割板３０を付設して筒状体１９群を
２分割し、外筒２０の内側であって当該分割板３０で分
割した一方および他方の板体１８の下方それぞれに圧縮
気体の流入管２２Ａおよび２２Ｂを連通ずることもでき
る。

このような分割板３０を付設することにより、分割板３
０で分割した筒状体１９群の一方および他方の直上に位
置する各中空糸モジュール３を別々に空気撹拌すること
が可能となる。

すなわち仮に圧縮気体の流入管２２Ａのみから圧縮空気
を流入した場合は、圧縮空気は当該分割、板３０に阻止
されて板体１８の下方全面に展開せず、分割板３０で分
割され、かつ圧縮気体の流入管２２Ａが連通した一方の
側のみに第２肉に示したような水面りが形成し、当該一
方の側の各筒状体１９の小孔２工を通して圧縮空気が流
出する。

したがって分割板３０で分割された他方の各筒状体１９
からは圧縮空気が流出せず、他方の各筒状体１９の直上
に位置する各中空糸モジュール３は空気攪拌されること
がない。

なお圧縮気体の流入管２２Ｂのみから圧縮空気を流入す
ると前述とは逆の現象を生じせしめることできる。

このように分割板３０を板体１８の下面に付設すること
により各中空糸モジュール３を分割して空気撹拌できる
ので、たとえば圧縮空気発生装置などの他の装置の制約
により、それ程圧縮空気流量を大きくすることができず
、全中空糸モジュール３を１回で空気攪拌できない場合
に効果的である。

なお第３図、第４図は１条の分割板３０を用いた例を示
すが、これに限定されることなく、複数条の分割板３０
あるいは放射状の分割板３０を用いて、３分割、４分割
など、使用できる圧縮空気の流量に応じて複数に分割す
ることが可能である。

また分割板３０の高さは少なくとも第２図に示した水面
り中に分割板３０の先端が水没する程度とする必要があ
る。

〈効果〉 以上説明したごとく本発明の中空糸モジュールを用いる
濾過塔は各中空糸モジュールの下方に板体を位置させ、
かつ当該板体に当該モジュール数に応じた筒状体を貫通
立設するとともに、当該筒状体の上端開口部を各モジュ
ールの下端開口部に挿入するようになし、かつ各筒状体
の側胴部にスリットあるいは小孔を設け、さらに板体の
周縁部に外筒を設けているので、当該板体、外筒、各筒
状体および各筒状体の側胴部に設けたスリットあるいは
小孔との複合された効果により、各中空糸モジュールの
下部先端部から確実に気泡を導入することができ、各中
空糸モジュール内を効果的に攪拌することができる。よ
って中空糸の表面に付着した懸濁物の剥離効果が大きく
、かつ導入する圧縮気体を無駄に消費することがない。

また各中空糸モジュールの下端開口部に筒状体の上端開
口部を挿入しているので、各中空糸モジュールの横揺れ
を効果的に防止することができ、仕切板と各中空糸モジ
ュールとの接合部が破損することもない。

さらに濾過操作においても各筒状体の下部開口端から原
水を均等に流入できるので従来のディストリビュータと
しての機能も確保できる。

また濾過塔の上方から仕切板を引き出すことにより、各
中空糸モジュールとともに、板体、板体の周縁部に接合
した外筒、各筒状体などからなる下部構造も引き出すこ
とが可能であり、濾過塔のメンテナンスがしやすいとい
う効果も有する。

さらに板体の下面に分割板を付設することにより、供給
される圧縮気体の流量が小さくとも効果的に各中空糸モ
ジュールを空気攪拌することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はいずれも本発明の実施態様を示す
もので、第１図は本発明の実施態様の一例を示す濾過塔
の縦断面模式図であり、第２図は本発明に用いる筒状体
の拡大縦断面図であり、第３図は本発明の他の実施態様
の示す濾過塔の一部切欠縦断面模式図であり、第４図は
第３図に示した濾過塔に用いる板体の下から見た平面図
である。 また第５図は従来の中空糸モジュールを用いる濾過塔の
縦断面模式図であり、第６図は中空糸モジュールの縦断
面図である。 １・・・濾過塔　　　　　　２・・・仕切板３・・・中
空糸モジュール　４・・・濾過水流出管５・・・空気抜
き管　　　　６・・・ディストリビータ７・・・原水流
入管　　　　８・・・ドレン管９・・・中空糸　　　　
　１０・・・上部接合部１１・・・外筒　　　　　　１
２・・・流通口１３・・・下部接合部　　　１４・・・
開口部１５・・・座　　　　　　　１６・・・フランジ
１７・・・懸垂体　　　　　１８・・・板体１９・・・
筒状体　　　　　２０・・・外筒２１・・・小孔　　　
　　　２２・・・圧縮気体の流入管２３・・・パフフル
プレート ２４〜２９・・・弁　　　　３０・・・分割板第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、濾過塔内の上方部に仕切板を設け、当該仕切板に複
   数本の中空糸モジュールを懸架し、当該仕切板の上方に
   濾過水流出管を連通するとともに、濾過塔の下方部に原
   水流入管を連通し、原水流入管から懸濁物を含む原水を
   流入して、中空糸モジュール内の多数本の中空糸の外側
   で懸濁物を濾過し、濾過水を仕切板の上方で集合して濾
   過水流出管から流出する中空糸モジュールを用いる濾過
   塔において、当該各モジュールの下方に、水平状態のま
   ま濾過塔の上方部から取り出すことのできる板体を前記
   仕切板に接合した懸垂体で懸架し、当該板体に各モジュ
   ールの懸架数と等しい数の、かつ両端が開口しさらにそ
   の側胴部にスリットあるいは複数の小孔を有する筒状体
   を貫通立設するとともに、当該筒状体の上端開口部を各
   モジュールの下端開口部内に挿入するようになし、さら
   に当該板体の周縁部に前記筒状体を包囲するようにして
   外筒を接合し、また当該板体の下方であって外筒の内側
   に圧縮気体の流入管を連通したことを特徴とする中空糸
   モジュールを用いる濾過塔。 ２、板体の下面に分割板を付設して筒状体群を複数に分
   割し、当該筒状体群の分割数に応じた圧縮気体の流入管
   を連通した特許請求の範囲第１項記載の中空糸モジュー
   ルを用いる濾過塔。