JPS63190606A - 中空糸膜モジユ−ル - 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、原子力発電所等において、復水及び廃
水等の浄化に使用する中空糸膜モジュールに関し、特に
原子力発電所の水浄化に使用するに好適な中空糸膜モジ
ュールに関する。

〔従来の技術〕

最近の原子力発電所における復水浄化設備は、その復水
浄化系のなかに中空糸膜モジュールを用いた濾過塔とベ
ッド型説塩器とを配設する方向で技術開発が進められて
おり、このような復水浄化設備の代表的な一例を第７図
に示す。同図において、原子炉１で発生した蒸気２は蒸
気タービン３を駆動させ発′市機４で発電を行なった後
、復水器５に入り、海水６により冷却され復水７となる
。

この復水７中には配管等の腐食による固形状やイオン状
の不純物（鉄酸化物が主体である。）が含まれており、
発電所の安全性、信頼性向上のためには、これらの不純
物を除去することが不可欠である。そこで復水器５から
復水ポンプ８を介してＪＪＸ子炉１に至る流路中に中空
糸膜モジュールを用いた濾過塔９及びベッド型説塩器１
０を設置し復水処理系を構成している。濾過塔９内の中
空糸股モジュールは、中空糸状の膜を利用して復水中の
固形状の不純物を除去する。また、ベッド型説塩器１０
は、この脱塩器１０内に粒状のイオン交換樹脂を充填し
、イオン状の不純物、特に復水器５から海水がリークし
た場合のＮａＣＱの除去を目的とするものである。

ここで、中空糸膜モジュールは、例えば特開昭４９−９
７６７号公報、同５６−７６２０８号公報、同５９−４
４０３号公報に記載されているが、第８図に示すように
内径０．５ｍｍ、外径ｌｌｌｌ１１程度の高分子製の中
空糸１４を数千水束にして円筒型容器に充填した中空糸
膜モジュール１５を約１００本はど濾過塔９の管板１６
に装着したものである。中空糸１４の表面には０．０１
〜１．０μｍ通常は０．１μｍ程度の微小な孔が無数に
おいており、この面で復水中の固形状の不純物を除去す
る。

中空糸１４の全長は１〜２ｍ程度である。中空糸膜モジ
ュール１５は外径１００〜２００ＩＩＩ１１長さ１〜２
ｍ程度の円筒形状をしており、復水は濾過塔１１の水入
口１２から流入して中空糸膜モジユール１５内に入り、
中空糸膜を透過した後、中空糸膜モジュール１５の上部
端面から膜を透過した浄化水が出、浄化水出口１３から
流出するようになっている。

中空糸膜モジュールの特徴は、中空糸１４の外径が小さ
いため単位容積内に多数の糸が充填できて中空糸膜の膜
面積を大きくでき、他のタイプであるチューブ型フィル
タ等に比べて濾過面積が約１００倍とれることである。

従って、一定量の復水を処理する場合、中空糸膜モジュ
ールでは膜面積当りの処理量が約１／１００と少なく、
固形物の捕捉に伴なう濾過差圧上昇が極めて小さくなる
。

又、膜面積当りの処理量を増大すれば、濾過塔のコンパ
クト化、塔数削減が図れるメリットを有する。

上述した中空糸膜モジュールの利点を更に向上させるた
め、第８図に示す中空糸膜モジユール１５内の中空糸１
４の充填密度を増大する努力が払われてきた。それには
主として中空糸１４の外径を更に小さくすることで対応
されてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、中空糸１４の外径を小さくすると当然そ
の内径も小さくなり、中空糸内の透過水の流動抵抗が増
大するため、中空糸１４の外径を小さくするには限界が
ある。一方、前記流動抵抗は流路長を短くすれば低下さ
せることができるため、中空糸１４の全長を短くするこ
とも考えられる。しかし、これでは全体としての膜面積
が減少してしまい、中空糸１４の外径を小さくした意味
がなくなる。従って、中空糸１４の長さを短くすること
には限界が有る。あるいは、短い中空糸膜モジュールを
多段に直列に連結する複雑なモジュール構造が必要とな
る。

中空糸１４の充填密度を増大させると、各糸１４間の間
隙も小さくなるため、中空糸膜モジュール１５を洗浄し
て再生する際、中空糸膜から固形物のはく離、排出が難
しくなる欠点があり、中空糸径を小さくする以外の方法
で濾過面積の増大を図ることが要望されていた。

第９図及び第１０図に中空糸膜モジュールの濾過塔内へ
の取付部の平面図と断面図を示す。従来、中空糸膜モジ
ュール１５の断面積は、長さ方向に一定であった。管板
１６に開ける中空糸膜モジュール１５の取付は用の穴１
１は強度計算からその穴径１８及び、ピッチ１９が決定
され１例えば穴径１８が１４０ｍｍ（７）場合、ピッチ
１９は約２００ｍ以上必要とし、濾過塔９内の容積の半
分以上がデッドスペースになっていた。従って、このデ
ッドスペースにより濾過塔９内のスペースが有効に利用
されていない問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、多数の細孔を有する中空糸を多数束ねて充填
すると共に少なくとも一方の端部を浄化水出口に連通ず
るよう開口させた中空糸膜モジュールにおいて、該中空
糸膜モジュールの濾過塔内の管板への取付部の断面積を
中空糸充填部の断面積より小さくしたものである。

〔作用〕

管板に取り付ける部分の断面積は小さく、塔内に挿入す
る部分の断面積を大きくすることにより、管板に中空糸
膜モジュールを取り付けるために開けた穴の径、ピッチ
を変えることなく塔内のデッドスペースを極力小さくし
、且つ中空糸膜モジユール内の中空系の充填密度を変え
ることなく膜面積（濾過面積）の増大が可能となった。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図（ａ）〜（ｃ）により
説明する。本発明による中空糸膜モジュール１５は濾過
塔９内の管板１６への取付部２１の断面積が中空糸１４
の充填部２２の断面積より小さく形成されている。両断
面形状とも円筒型である。２３は集水室を示す。多数の
中空糸１４は束ねられ、その上端部はエポキシ樹脂等の
接着固定部２４に固定され、上端面で中空糸１４が開口
しており、浄化水２８が集水室２３を経て中空糸膜モジ
ユール外へ流出する。

一方、中空糸１４の下端部は同じく接着固定部２４に固
定されているが、その下端面は閉塞しており、中空糸１
４内へその下端面から水が出入りしないようになってい
る。中空糸充填部２２の周囲には中空糸の破損等を防止
するため保護筒２９が設けられている。

入口水２７は保護筒２９の開孔部２５及び底部開孔部２
６より中空糸膜モジユール１５内に流入し、中空糸１４
の細孔を透過して該中空糸１４内に入った後、中空糸１
４内を上昇し上端面より集水室２３へ流出する。一方、
保護筒２９の開孔部２５、底部開孔部２６は中空糸膜モ
ジュール１５の洗浄の際、それぞれ洗浄用の空気等の気
泡（図示せず）の出口、入口の役割りも果たす。

第２図及び第３図に本発明による中空糸膜モジュール１
５を管板１６に取り付けた状態を示す。

中空糸膜モジュール１５の取り付けは管板１６のドから
行なう。管板１６への取付部２１の大きさは従来と変え
ることなく、中空糸充填部２２を濾過塔９内に極力デッ
ドスペースの少ない状態で設置することが可能となるこ
とがわかる。ここで。

中空糸膜モジュール１５の取付部２１の外径ｄと中空糸
充填部２２の外径りの比Ｄ／ｄは１．２以上が組付作業
のしやすさの点から適当である。

なお、管板１６への取付部２１の断面形状は円形状が望
ましいが、中空糸充填部２２の断面形状は円形状以外に
正三角形、正方形、正六角形等の多角形状をとれば塔内
のデッドスペースは更に一層小さくすることができる。

本発明による効果の実測値を第４図及び第５図により説
明する。各図は中空糸膜モジュールの従来品と本発明品
の濾過差圧上昇（第４図）とモジュール洗浄効率（第５
図）を比較したものである。

従来品Ａ、Ｂと本発明品の各構成は下の表のとおりであ
る。

表 固形物の捕捉に伴なう濾過差圧上昇は従来品Ａが最も大
きい。これは単位容積当りの膜面積が小さいため所定量
を処理する場合、濾過線流速（＃位時間当りの処理量／
膜面積）が大きくなるからである。本発明品の場合はデ
ッドスペースを極めて少なくして、中空糸１４の充填量
を増しているが中空糸膜モジユール内の１摸充填度は増
していない。これにより、濾過塔内で膜面積が約２倍と
なるため従来品Ｂと同様濾過差圧上昇が小さくなる。

一方、モジュールの洗浄に関しては、従来品Ｂは膜充填
度が高いため、膜に捕捉された固形物のはく離、排出が
困難であった。これに対して本発明品は膜充填度が従来
品Ａと同じく低いため、捕捉された固形物の大部分を容
易に洗い出すことが可能であった。

以上のように本発明品によると濾過差圧上昇及び洗浄効
率共に従来品より優れていることが確認できた。

ところで、中空糸膜モジュールの処理容量は次式で表わ
される。

処理容量Ｑ（イ／ｈ）＝膜面積（イ）Ｘ濾過線流速（ｍ
／　ｈ　）これ迄、高処理容量化を図るため膜面積の増
大を目的として濾過塔内の中空糸１４の充填率向上策を
検討してきた。一方、高処理容量化にはもう一つの因子
、濾過線流速があり、この増大には流動抵抗の小さい中
空糸膜モジュール構造を考案し。

濾過圧力を低減することが要求される。中空糸膜モジュ
ールの流動抵抗は大部分中空糸内の液の流動抵抗で占め
られることがわかっている。従って、流動抵抗の低減に
は中空糸内の流路長さを短かくすればよいことが解る。

上記の点を踏まえ、本発明の他の実施例を第６図（ａ）
〜（ｃ）により説明する。本実施例は前実施例に対して
異なるところは、中空糸膜モジュール１５の底部にも集
水室２３を設けたこと、中空糸１４の下端面を開口して
集水室２３に浄化水が流入できるようにしたこと及び中
空糸膜モジュール１５の上部、下部集水室２３を連通管
３０で連通させたことである。

これにより中空糸膜を透過した水は中空糸１４内を上方
、下方に分れて流れるため結果として流路長さが短かく
なり、流動抵抗が半減する。

本実施例によると中空糸膜モジュールの膜面積の増大が
図れると共に、濾過線流速の増大も図れるため、飛躍的
な高処理能力を有する中空糸膜モジュールを提供するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、濾過塔内の中空糸膜モジュールが充填
されないデッドスペースを極力減少させることができる
ので、濾過塔内のスペースの有効利用が図れる。また、
中空糸の充填度を高めることなく充填址を増加させるこ
とができるので中空糸膜モジュールのメリットを一層向
上させることができ、それでいて差圧上昇や洗浄効率の
各特性を高めることができる。さらに、本発明によれば
中空糸径を小さくする必要がないので、中空糸膜モジユ
ール構造の複雑化、洗浄効率の低下の問題が少なくなる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る中空糸膜モジュー
ルの平面図、断面図及び底面図を示し、第２図は同モジ
ュールの管板への取付部分の平面図、第３図は同断面図
を示し、第４図は差圧上昇と運転時間の関係を示す図、
第５図は洗浄効率と洗浄回数の関係を示す図、第６図（
ａ）〜（ｃ）は本発明の他実施例を示す平面図、断面図
及び底面図を示し、第７図は原子力発電所の復水浄化設
備の一例を示す概略構成図、第８図は従来の濾過塔の半
切断面図、第９図は同従来例のモジュールの管板への取
付部分の平面図、第１０図は同断面図を示す。 ９・・・濾過塔、　　１４・・・中空糸。 １５・・・中空糸膜モジュール、１６・・・管板、２１
・・・取付部、２２・・・中空糸充填部、２３・・・集
水室、３０・・・連通管。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の細孔を有する中空糸を多数束ねて充填する
   と共に少なくとも一方の端部を浄化水出口に連通するよ
   う開口させた中空糸膜モジュールにおいて、該中空糸膜
   モジュールの濾過塔内の管板への取付部の断面積を中空
   糸充填部の断面積より小さくしたことを特徴とする中空
   糸膜モジュール。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、中空糸膜モジュ
   ールの中空糸充填部の形状を正多角形とした中空糸膜モ
   ジュール。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項において、中空
   糸の両端を開口させて、それぞれ集水室に連通させ、両
   集水室を連通管により連通した中空糸膜モジュール。