JPS62197106A - 中空糸モジユ−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〉 本発明は火力発電所あるいは原子力発電所における用廃
水中に含まれるクラッドを除去する場合等に使用できる
中空糸モジュールを用いた濾過塔に関するものであり、
特に前記用廃水中含まれるクラッドを除去するために設
置されているプレコート型濾過塔を中空糸モジュールを
用いる濾過塔に改造したり、あるいは中空糸モジュール
を用いる濾過塔として設置したものを濾過塔の内部を若
干変更するだけでプレコート型濾過塔として用いられる
ように工夫した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〉 従来より火力発電所あるいは原子力発電所における用廃
水、特に復水中に含まれる酸化鉄等のクラッドを除去す
るためにプレコート型濾過塔が用いられている。

従来の当該プレコート型濾過塔の構造は、第６図に示し
たごとく、原水管１と連通した下部隔板２を濾過塔３内
に設けて、濾過塔３内を上室Ａと下室Ｃに区分し、上室
Ａ内に集水管５を連通ずる多数の濾過エレメント４を立
設するとともに、前記下部隔板２に前記集水管５を貫通
させることにより、当該集水管５の下端を下室Ｃ内に突
出させ、さらに下室に処理水管６と洗浄空気管７を連通
し、また上室Ａに臨む原水管１の上部にバッフルプレー
ト８を付設したものである。なお９は空気抜き管であり
、１０ないし１３は弁である。

このような従来のプレコート型濾過塔における操作は以
下の通りである。

すなわち濾過エレメント４に濾過助剤をプレコートする
場合は、原水管１と処理水管６とをプレコート槽（図示
せず）、プレコートポンプ（図示せず）を介して閉鎖循
環系とし、プレコート槽に粉末イオン交換樹脂等の濾過
助剤のスラリー液を調整し、濾過塔の上室Ａおよび下室
Ｃを満水状態にして弁１０．１１を開けてプレコートポ
ンプを駆動することにより、前記スラリー液を原水管１
より流入する。このような操作によりスラリー液は上室
Ａに流入した後、スラリー液が各濾過エレメント４を通
過する際に、スラリー液中の濾過助剤が各濾過エレメン
ト４の外周にプレコートされ、その濾液は各集水管５に
よって下室Ｃに集水され、次いで処理水管６を介して前
記プレコート槽に循環される。

このような操作により各濾過エレメント４に濾過助剤を
プレコートした後、原水を濾過する場合は以下のように
して行われる。

すなわち弁１０および弁１１を開口して原水を原水管１
から流入し、前述した濾過助剤のプレコート層に原水を
通過させて、原水中に存在するクラッドを濾過し、その
処理水を処理水管６から流出する。

また濾過終了後に以下のようなプレコート層の剥離操作
を行う。

すなわち弁１３および弁１０を開けて上室Ａ内の水を抜
くことにより、まず濾過エレメント４にプレコートした
使用済の大部分の濾過助剤を自然落下により剥離し、当
該濾過助剤を原水管１より排出する。次いで弁１２を開
けて洗浄空気管７から圧縮空気を流入することにより、
集水管５の下端上方部に存在する濾過水を急激に集水管
５を介して濾過エレメント４に逆流させ、その後処理水
管６からの逆洗水と洗浄空気管７からの圧縮空気による
気液混合物を濾過エレメント４に逆流させて濾過エレメ
ント４に残留する濾過助剤をさらに洗浄するものである
。またこのようなプレコート層の剥離操作が終了した後
、前述した濾過助剤のプレコート操作および通水を繰り
返し行う。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来のプレコート型濾過塔の構造は第６図に示したごと
くであり、濾過助剤として粉末カチオン交換樹脂と粉末
アニオン交換樹脂とを用いる場合は原水中のクラッドの
除去とともに、原水中の不純物イオンも除去できるとい
う利点はあるものの、クラッドの除去に濾過助剤を用い
るので以下のような欠点を有している。

すなわち当該プレコート型濾過塔をたとえば沸騰水型原
子力発電所の復水の処理に用いた場合は、前記プレコー
ト層の剥離の際に、放射性固形物を含む多量の使用済濾
過助剤が排出され、したがってこれをさらに放射性廃棄
物として処理する必要がある。

ところが、プレコート型濾過塔において排出される固形
物の大部分はプレコート剤として使用した使用済の濾過
助剤であり、プレコート型濾過塔はいたずらに放射性廃
棄物の排出量を増加させるという欠点がある。したがっ
てこのようなプレコート型濾過塔の欠点を解決するもの
として、近年、復水中のクラッドを除去する際に、多数
本の中空糸を束ねた中空糸モジュールを濾過塔内゛に多
数立設し、濾過助剤を用いることなく、当該各中空糸で
直接クラッドを濾過することにより、放射性廃棄物量を
大幅に低減させようとすることが試みられている。

なおこのような中空糸モジュールを用いる濾過塔におい
ては、復水中の不純物イオンは除去できないので、不純
物イオンを除去するために当該濾過塔の前段あるいは後
段に粒子状のカチオン交換樹脂と粒子状のアニオン交換
樹脂を用いた脱塩塔を設置したり、場合によっては中空
糸モジュールを用いる濾過塔の後段に粉末カチオン交換
樹脂と粉末アニオン交換樹脂を濾過助剤として用いる前
述した従来のプレコート型濾過塔を設置したりするのが
普通である。

本発明はこのような中空糸モジュールを用いる濾過塔の
構造に関するものであり、特に従来から用いられている
第６図に示したようなプレコート型濾過塔を中空糸モジ
ュールを用いる濾過塔として比較的簡単に改造可能な構
造の中空糸モジュールを用いる濾過塔を提供することを
目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は第６図に示した従来のプレコート型濾過塔の原
形をなるべく変更しないようにした中空糸モジュールを
用いる濾過塔に関するもので、基本的には、濾過エレメ
ント４を多数の中空糸を束ねた中空糸モジュールに変更
し、当該中空糸モジュールと集水管５とをコネクターを
介して連結せしめ、また中空糸モジュールの上端に上部
隔板を設けて濾過塔内を上室、中室、下室に分割し、原
水を中室から流入して中室に立設した各中空糸モジュー
ルの各中空糸の外側から内側に通して濾過水を得、当該
濾過水を下室およびまたは上室から得られるようにし、
かつ濾過後において、各中空糸の外周面に付着したクラ
ッドを気泡の振動作用によって剥離させるための気泡分
散機構および気泡分配機構を各中空糸モジュールの下方
部に設置したことを特徴とするものである。

以下に本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の実施態様の一例を示す濾過塔の説明図
であり、濾過塔３内を上部隔板１４と下部隔板２により
上室Ａ、中室Ｂ、下室Ｃに分割し、中室Ｂにコネクター
１６および集水管５を介して池数の中空糸モジュール１
５を立設する。

当該中空糸モジュール１５とコネクター１６と集水管５
の細部は第２図に示したごとく、両端が開口した多数（
図面では３本を示したが、通常は１００本以上使用する
）の中空糸１７を束ね、当該中空糸束の両端の各中空糸
間の隙間を接着剤等で接着した固定部１８を有した中空
糸モジュール１５を構成し、当該中空糸モジュール１５
の下端開口部を集水室１９を有するコネクター１６の上
部に納め、また当該コネクター１６の下部に集水管５の
上部開口部を連通ずる。

なお２０は中空糸モジュール１５の外筒であって、水の
流通口２１と空気抜き口２２を有するものであるが、当
該外筒２０はネット状のものでも差し支えなく、ネット
状とした場合は前記流通口２１および空気抜き口２２の
付設は必要ない。

当該コネクター１６の側板に気泡通路２３を設けるとと
もに、中空糸モジュール１５の下方に当該気泡通路２３
に通じる気泡分散部２４を設けて、各中空糸１７の外周
面に気泡を分散するための気泡分散機構２５を構成し、
コネクター１６の下方にスカート部２６を設ける。中室
Ｂに中空糸モジュール１５を立設するにあたっては、中
空糸モジュール１゛５の上端を取付具２７を介して上部
隔板１４を貫通して、各中空糸１７の上端開口部を上室
Ａに連通し、また集水管５を下部隔板２を貫通して、集
水管５の下端開口部を下室Ｃ内に連通する。

前記スカート部２６と下部隔板２の間には、各集水管５
を包囲するようにして多孔板２８を設置し、当該多孔板
２８の下方に空気吹出口２９を有する筒状体３０を連通
して気泡分配機構３１を構成する。

なお気泡分配機構３１は、スカート部２６内に気泡を導
入するために設けるものであるから、本目的を達するも
のであれば、第２図に示したような構造に限定されるも
のではない。

また第１図に示したように、上部隔板１４の下方の濾過
塔３の側胴部に弁３２を有した空気ブロー管３３を設け
るとともに、原水管１に弁３４を有した空気流入管３５
を分岐して設ける。なおその他の配管および弁の構成は
第６図に示した従来のプレコート型濾過塔と同様なので
説明を省略する。

〈作用〉 本濾過塔の操作は以下の通りである。

まず原水を濾過する場合は、弁１０および弁１１を開口
し、原水管１から原水を流入する。原水管１を介して中
室Ｂに流入した原水は各中空糸モジュールの流通口２１
を通って各中空糸１７の外周面に達し、各中空糸１７の
外側から内側に原水が通過する際に原水中のクラッド等
の固形物を各中空糸１７の外周面で濾過し、濾過水はコ
ネクター１６、集水管５を介して下室Ｃに達し、次いで
処理水管６から濾過塔３外部へ取り出される。なお当該
濾過において弁１３を開口して、濾過水を上室Ａを介し
て空気抜き管９からも取水することができる。

このような濾過を続行することにより、各中空糸モジュ
ール１５の圧力損失が増加したり、あるいは規定量の濾
過を行った後、以下の洗浄操作を行う。

まず弁１０および弁１１を閉じ上室Ａおよび下室Ｃに濾
゛過水を、さらに中室Ｂに原水を満たしたまま、弁３２
および弁３４を開口して空気流入管３５から圧縮空気を
流入して各中空糸モジュール１５を空気攪拌する。

すなわち空気流入管３５から流入した圧縮空気は多孔板
２８に衝突し、次いで空気吹出口２９から気泡状となっ
て上昇し、当該気泡はスカート部２６で受けられた後、
気泡通路２３、気泡分散部２４に達し、各中空糸１７の
外周面を振動させながら中空糸モジュール１５の上部に
至り、次いで空気抜き口２２、空気ブロー管３３を介し
て濾過塔の外部へ放出される。

このような空気攪拌により、各中空糸１７が気泡によっ
て振動を与えられるので、各中空糸１７の外周面に付着
したクラッド等の固形物は効果的に剥離される。

上記空気攪拌を終了した後、弁３４を閉じ、弁１０を開
口して中室Ｂ内の水を抜く。当該水抜きにより多量の固
形物を含んだ濃縮液が濾過塔３外に得られる。

次に以下の逆洗浄を行う。

すなわち洗浄空気管７から圧縮空気を流入し、下室Ｃ内
であって集水管５の上方部に存在する濾過水を集水管５
、コネクター１６の集水室１９を１　乙 介して各中空糸１７の内側から外側に通過させる逆洗を
行い、各中空糸１７の外周囲に残留している固形物を剥
離し、当該固形物を含む排水を同じように弁１０を開口
して外部へ取り出す。

なお上述の逆洗浄にあたって、洗浄空気管７からの圧縮
空気の流入とともに、弁１３を開口して空気抜き管９か
らも圧縮空気を流入し、上室Ａ内に存在する濾過水も各
中空糸１７の内側から外側に通すこともできる。

このような逆洗浄が終了した後、弁１０１弁３２、弁１
２、弁１３を開口して原水を原水管１から中室Ｂに流入
し、中室Ｂ内の空気を空気ブロー管３３より放出して中
室Ｂ内を原水で満たし、次いで弁３２を閉じ各中空糸１
７による濾過を行い得られる濾過水で上室Ａ内の空気を
抜くとともに、下室Ｃ内°の空気を抜き、各室を満水と
した後、弁１２、弁１３を閉じ、弁６を開口して前述し
た濾過を続行する。

前述したごとく濾過中における濾過水は処理水管６ある
いは空気抜き管９から得ることができるが、処理水管６
単独のみで得るより、空気抜き管９からも得た方が、中
空糸１７内の流速を大とすることができ、結果的に濾過
塔３の処理容量を大とすることができる。

何故ならば中空糸１７の内径は通常０．２〜１．２鶴と
かなり細いから、当該中空糸１７内を通過する際の圧力
損失は、中空糸１７の長さにかなり影響され、したがっ
て各中空糸１７の一端から濾過水を取り出すよりも、そ
の両端から取り出した方が、濾過水の中空糸内における
通過長さは１／２となり、圧力損失もほぼ１／２となる
。換言すれば各中空糸１７の圧力損失を一定とした場合
は、各中空糸１７の一端から濾過水を取り出すよりも、
その両端から取り出した方が濾過水量を大とすることが
できる。

このように各中空糸１７の一端から濾過水を流出させる
より、両端から流出させた方が有利であり、その方策と
して前述したごとく濾過水を処理水管６と空気抜き管９
の両方から得ることを述べたが、この場合は、濾過塔３
回りの配管がやや複雑となるという不具合がある。

したがってこの不具合を解決する手段として、第３図に
示したように濾過塔３の外部に上室Ａと下室Ｃとを連通
ずる連通管３６を１本あるいは複数本設けたり、あるい
は第４図に示したように濾過塔３の内部に同じ目的のた
めの連通管３６を１本あるいは複数本設けることができ
る。

このように連通管３６を設けることにより、上室Ａ内の
濾過水を、下室Ｃを介して単独の処理水管６から流出で
きるので、前述した濾過塔回りの配管が複雑となること
がない。

また第５図に示したごとく連通管３６を中空糸モジュー
ル１５内に設けることもできる。

すなわち連通管３６の周囲に両端が開口した各中空糸１
７を配置し、当該各中空糸１７と連通管３６の両端の隙
間を接着剤等で接着して固定部１８として中空糸モジュ
ール１５を構成し、その上端を取付具２７を介して上部
隔板１４を貫通して、各中空糸１７の上端開口部と連通
管３６の上端開口部を上室Ａに連通し、またその下端、
すなわち各中空糸の下端開口部と連通管３６の下端開口
部をコネクター１６の上部に納めたものである。なお他
の部分の構造は第２図と同様なので説明を省略する。

第５図に示した中空糸モジュール１５においては、各中
空糸１７内を上昇して上室Ａに達した濾過水を中空糸モ
ジュール１５内に設けた連通管３６を介して集水室１９
、集水管５を介して下室Ｃに流出できる。なお各中空糸
１７内を下降する濾過水は集水室１９、集水管５を介し
て下室Ｃに流出するのは言うまでもない。

このように連通管３６を中空糸モジュール１５内に設け
ることにより、濾過塔３の外部あるいは内部に独立した
連通管３６を設けることなく、上室Ａ内の濾過水を下室
Ｃを介して単独の処理水管６から流出できるので、濾過
塔３の構造をより簡素とすることができる。

く効果〉 以上説明したごとく本発明の中空糸を用いる濾過塔は、
従来のプレコート型濾過塔における濾過塔３、下部隔板
２、原水管１、処理水管６、集水管５、空気抜き管９、
弁１０．１１．１２．１３等を全て利用することができ
、従来のプレコート型濾過塔を中空糸を用いる濾過塔と
して改造する点で極めて優れている。

また気泡分散機構および気泡分配機構を設けたので、中
空糸の洗浄効果が優れており、また濾過塔の外部あるい
は内部または中空糸モジュール内に連通管を設けること
により、各中空糸内を通過させるべき濾過水の流速を大
とさせることができ、濾過容量を大とすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はいずれも本発明の実施態様を示す
図面であり、第１図は濾過塔の断面説明図、第２図は濾
過塔内に用いる中空糸モジュールと゛コネ外ターと集水
管の拡大説明図、第３図および第４図は他の実施態様で
ある濾過塔の断面説明図、第５図は他の実施態様である
中空糸モジュールとコネクターと集水管の拡大説明図で
あり、第６図は従来のプレコート型濾過塔の断面説明図
である。 １・・・原水管　　　２・・・下部隔板３・・・濾過塔
　　　４・・・濾過エレメント５・・・集水管　　　６
・・・処理水管７・・・洗浄空気管　８・・・バッフル
プレート９・・・空気抜き管　１ｏ、ｉ＋、１２．１３
・・・弁１４・・・上部隔板　　１５・・・中空糸モジ
ュール１６・・・コネクター　１７・・・中空糸１８・
・・固定部　　　１９・・・集水室２０・・・外筒　　
　　２１・・・流通口２２・・・空気抜き口　２３・・
・気泡通路２４・・・気泡分散部　２５・・・気泡分散
機構２６・・・スカート部　２７・・・取付具２８・・
・多孔板　　　２９・・・空気吹出口３０・・・筒状体
　　　３１・・・気泡分配機構３２・・・弁　　　　　
３３・・・空気ブロー管３４・・・弁　　　　　３５・
・・空気流入管３６・・・連通管 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下部隔板と上部隔板を内設することにより、内部を
   上室、中室、下室に分割し、両端が開口した中空糸を多
   数束ねた中空糸モジュールを中室に立設し、原水を中室
   に流入して各中空糸の外側から内側に原水を流入して得
   た濾過水を各中空糸の両端開口部を介して、下室および
   または上室から外部へ流出する濾過塔であって、当該中
   空糸モジュールの各中空糸の下端開口部をコネクターの
   上部に納め、当該コネクターの下部に集水管の上部開口
   部を連通し、またコネクターの下方にスカート部を設け
   るとともに、中空糸モジュールの下方にスカート部で受
   けた気泡を各中空糸の下方部から各中空糸の外周面に分
   散するための気泡分散機構を付設し、当該中空糸モジュ
   ールの上端を上部隔板に貫通することにより各中空糸の
   上端を上室に連通し、また前記集水管を下部隔板に貫通
   することにより、集水管の下端開口部を下室に連通し、
   さらに前記コネクターに設けたスカート部と下部隔板の
   間に、スカート部内に気泡を導入するための気泡分配機
   構を設け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、濾過塔の外部に上室と下室とを連通する連通管を設
   置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。 ３、濾過塔の内部に上室と下室とを連通する連通管を設
   置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。 ４、中空糸モジュールの内部に連通管を設置することに
   より、当該連通管の上端開口部を上室に連通し、当該連
   通管の下端開口部をコネクター内に連通した特許請求の
   範囲第１項および第３項記載の中空糸モジュールを用い
   る濾過塔。