JPS63270507A - 中空糸膜濾過装置 - 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】 （１明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば原子力発電プラントの復水給水系ある
いは廃液系等に設けられる中空糸膜濾過装置に係り、特
に処理液による中空糸膜フィルタモジュールの逆洗を効
果的に行なえるようにした中空糸膜濾過装置に関する。

（従来の技術） 中空糸膜濾過装置は、よく知られているように、高分子
材料によって長繊維状に構成された中空糸膜をフィルタ
エレメントとして使用する濾過ｖ装置である。中空糸膜
フィルタは、微粒状の不溶性混入物を効率よく捕捉でき
ること、また逆洗による再生使用が可能なこと等の特徴
を有し、６秤の液体処理膜幅で利用されている。原子力
発電プラント等の大型設備に用いる中空糸Ｉｌ口濾濾過
首の場合には、フィルタエレメントとして、多数の中空
糸膜フィルタを束ねた中空糸膜フィルタモジュールが使
用されている。

第３図は原子力発電プラント等に用いられる中空糸膜濾
過装置の従来例を示している。タンク型の密閉容器１の
内部が水平な管板２によって上下に仕切られ、この管板
２に開けた複数の開孔部３に中空糸膜フィルタ七ジュー
ル４がそれぞれ吊設されている。中空糸膜フィルタモジ
ュール４が配置する密閉容器１内の下部空間は濾過室５
とされ、この濾過室５の下部に被処理液供給配管６が連
通して設けられている。また、密閉容器１の管板２の上
方の上部空間は処理液室７とされ、この処理液室７には
処理液排出配管８が連通して設けられている。なお、図
示した中空糸膜フィルタモジュール４はいわゆるＵ形エ
ジュールで、各中空糸膜フィルタをＵ字状に折曲し、そ
の各中空糸膜フィルタの両端部をハウジング９によって
集束し、これを管板２の開孔部３に嵌合固定づることに
より処理液室７にそれぞれ開口させたものである。これ
により、被処理液供給配管６から濾過室５に供給された
被処理液１０は中空糸膜フィルタモジュール４の各中空
糸膜フィルタ壁をその外面側から内面側に通過する際に
濾過処理され、−過汎の処理液１１は処理液室７から処
理液排出配管８を介して外部に排出される。なお、１２
は処理液排出配管８に設Ｇプだ出口弁で、通常の線通処
理運転時には、この出］コブ’ｉ’１２を開状態とする
。

ところで、濾過処理運転を続けていくと、中空糸膜フィ
ルタの表面に濾過された不純物が付着し、その付着１ｄ
が増大すると濾過効率が低下するため、定期的に、また
は必要時に中空糸膜フィルタモジュール４の再生処理を
施すようにしている。

この中空糸膜フィルタモジュールの再生処理方法として
、例えば特開昭６０−１９００２号公報等に記載されて
いるように、処理液を用いて中空糸膜フィルタモジュー
ルを逆洗する方法がある。

この逆洗方法を第３図の構成によって説明する。

即ち、処理液排出配管８の出目弁１２よりも密閉容器１
側部分に逆洗用空気配管１３を連結し、この逆洗用空気
配管１３に逆止弁１４および止弁１５を介し、圧縮空気
源として空気貯槽１６を設けている。一方、密閉容器１
には、濾過室５の上部に連通ずるベント管１７と濾過室
５の下端部に連通ずる廃液排出配管１８とを設け、これ
らをタンク１９に連結している。なお、ベント管１７お
よび廃液排出扉′ｒ１１８にはそれぞれ止弁２０，２１
を設けている。

逆洗による再生処理を行なう場合には、まず被処理液供
給配管６からの被処理液の供給を停止し、処理液排出配
管８の出目弁１２を１１とし、ベント管１７の止弁２０
を開とする。なお、廃液排出配管１８の止弁２１は閉ど
しておく。この状態においては、濾過室５内に被処理液
が満されており、また処理液室７、処理液排出配管８お
よび逆洗用空気配管１３の逆止弁１４の手前部分までに
は処理液１１が満されている。この状態から逆洗用空気
配管１３の止弁１５を開とし、空気貯１１６／）１ら圧
縮空気を逆洗用空気配管１３に供給する。逆洗用空気配
管１３に逆止弁１４側から圧縮空気が供給されると、処
理液１１は濾過処理時と逆に処理液室７側から濾過室５
側に中空糸膜フィルタの内側から外側へ逆流することに
なる。このとき、中空糸膜フィルタの外周面に付着した
クラッドは逆流する処理液によって剥離され、濾過室５
の底部側に落下する。このような逆洗作用ににり処理液
１１が濾過室５側に逆流して、濾過室５内の液位が高ま
るとベント管１７に連通する密閉容器１内の堰１７ａの
上端部から増加液が流出し、タンク１９内に貯えられる
。

なお、濾過室５の底部近傍には、エアスクラビング装δ
２２が設けられ、図示しない空気供給装置からこのエア
スクラビング装置２２を介して被処理液１０内に空気供
給が行なわれる。そして、バブリング作用によって中空
糸膜フィルタの外周面がさらに洗浄される。

こうして、逆洗およびエアスクラビングによる再生作用
が終了したら、廃液排出配管１８の止弁２１を開とし、
濾過室５の下部からクラッド分の多くなった被処理液１
０をタンク１９内に新出する。このようにして再生が行
なわれた後に止弁２１．２０．１５を閑とし、出目弁１
２を開とでる。

そして、被処理液供給配管６から濾過室５内に被処理液
を再び供給し、中空糸膜フィルタモジュール４を介して
の濾過処理を行なう。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述した従来の中空糸膜濾過装置では、処理
液排出配管８　Ｊ−３よび逆洗用空気配管１３に処Ｊｌ
ｌ液１１が充満した状態で逆洗作用が開始されるように
なっている。したがって、逆洗時には空気貯槽１６から
の圧縮空気によって、まず処理液排出配管８　Ｊ３よび
逆洗用空気配管１３内を処理液１１が流通し、ある程度
逆洗が進行した段階で処理液排出配管８および逆洗用空
気配管１３内の処理液１１がなくなり、その部分に圧縮
空気が充満する状態となる。しかして、この状態となる
までの処理液１１が処理液排出配管８および逆洗用空気
配管１３内を流れる際の配管中の圧損は非常に人さく、
逆洗水圧力の立上りが悪くなり易い。

即ち、中空糸膜フィルタの内面に作用させるための圧力
が迅速に得られず、それだけ逆洗効率が悪くなり、中空
糸膜フィルタへの目詰り除去が完全に行なわれず、それ
だけ中空糸膜フィルタモジュールの耐用スミ命がλＯく
なるという問題がある３゜また、必要な逆洗圧力を瞬時
に得る手段として、処理液排出配管８および逆洗用空気
配管１３の口径を大きくすることが考えられるが、その
場合には、配管構成が大型化するだけでなく、空気貯槽
等も大型化することになり、設備規模が過大になるとい
う不具合が４、しる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、処理
液排出配管および逆洗用空気配管内の圧１０を減少でき
るようにして、中空糸膜フィルタモジュールの迅速な逆
洗作用が行なえるとともに、処理液排出配管の口径、逆
洗用空気配管の口径および空気貯槽等の空気源の規模縮
小を図り、設備規模をコンパクトにして設備コストの低
下等経潤性の向上も図れる中空糸膜フィルタを提供する
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、密閉容器内に中空糸膜フィルタ七ジュールを
吊下設置し、被処理液を前記中空糸膜フィルタモジコー
ルの各中空系膜フイルク外面から内面側に浸透させる際
に濾過作用を行なわせる中空糸膜濾過装置であって、鑓
過済の処理液を前記密閉容器上部の処理液室から外部に
排出するための処理液排出配管に逆洗用空気配管を接続
し、ぞの逆洗用空気配管からの加圧空気供給によって前
記処理液を中空糸膜フィルタの内面から外面側に流通さ
ゼる逆洗を可能としたものにおいて、前記密閉容器上部
に、前記処理液室内から一定量の処理液を密閉容器外方
へ排出する逆洗液ベント配管を設けたことを特徴とする
。

（作用） 本発明によれば、逆洗処理性に処理液室の上部空間、処
理液排出配管および逆洗用空気配管内の処理液を排出づ
ることができ、処理液室内上部にエアドームを形成する
ことができ、処理液排出配管および逆洗用空気配管内の
液体による管路圧損がなくなる。これにより、所定の逆
洗圧力を瞬時に処理液に与えられ、中空糸膜内面に均一
な圧力が有効に作用し、効率よく逆洗処理が行なわれる
。

このため、逆洗効率を向上させ、中空糸膜の使用寿命を
高めることができ、また処理排出配管および逆洗用空気
配管の配管を小口径化できると′とちに、必要以上の空
気貯槽ち不要と＜２つ、設備費が低減され、経済性の向
上も図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

図示の中空糸膜濾過装置は例えば原子力発電プラントの
廃液系に設けるもので、第１図は装置要部、第２図は装
置全体の配管構成を承り。

タンク型密閉容器３１の内部を水平な管板３２よって−
り下に仕切り、この管板３２に開けた複数の開孔部３３
にＵ型の中空糸膜フィルタ七ジュール３４を・ぞれぞれ
ハウジング３４ａを介して吊設している。この中空糸膜
フィルタモジュール３４が配置づ”る密閉容器３１内の
下部空間は濾過室３５とし、この濾過室３５の下部に被
処理液供給配管３６を連通して設番ノでいる。なお、被
処理液供給配管３６は被処理液３７を収容する被処理液
タンク３８に接続しでいる。そして、被処理液供給配管
３６に上流側から＋１−弁３９、供給ポンプ４０、流量
調整弁４１おＪ：び他の止弁４２を設けている。

一方、密閉容２Ｓ３１の管板３２の上方の上部空間は処
理液室４３とし、この処理液室４３には処理液排出配管
４４を連通して設けている。この処理液排出配管４４に
は出目弁４５を設けている。

そして、被処理液供給配管３６から濾過室３５に供給さ
れた被処理液３７は中空糸膜フィルタモジュール３４の
各中空糸膜フィルタ壁をその外面側から内面側に通過す
る際に縞過処理され、濾過流の処理液４６は処理液室４
３から処理液排出配管４４を介して外部に排出される。

次に、逆洗装置部の構成を説明する。

処理液排出配’ｉ”Ｊ４４の出口弁４５よりも密閉容器
３１側部分に逆洗用空気配管４７を連結し、この逆洗用
空気配管４７に逆止弁４８、止弁４９およびエアフィル
タ４９ａを介し、圧縮空気源として空気貯槽５０を設け
ている。一方、密閉容器３１には、濾過室３５の上部に
連通するベント管５１と濾過室３５の下端部に連通ザる
廃液排出配管５２とを設け、これらを廃液タンク５３に
連結している。なお、ベント管５１および廃液紡出配管
５２にはそれぞれ止弁５１ａ、５２ａを設けている。

この−ｂのにおいて、密閉容器３１の２Ｌ部に処理液室
４３内から一定間の処理液４６を廃液タンク５３に排出
する逆洗液ベント配管５４を設けている。即ち、この逆
洗液ベント配管５４は処理８！Ｉ室４３内の一定高さ位
置に開口し、この開口部５４ａよりも上方の処理液４６
を外部に排出し、処理液室４３内の上部空間をエアドー
ムとすることを可能としている。なお、５５は逆洗液ベ
ント配管５４に設けた止弁を示す。

次に、逆洗作用を説明する。

まず、被処理液供給配管３６からの被処理液の供給を停
止し、処理液排出配管４４の出口弁４５を閑とする。

次に、逆洗液ベント配管５４の止弁５５を開とし、その
逆洗液ベント配管５４の開口部５４ａよりも上方の逆洗
液、即ち、被処理液４６を廃液タンク５３に排出する。

この場合、被処理液室４３の上部、処理液排出配管４４
および逆洗用空気配管４７内に満たされている処理液が
排出され、逆洗液ベント配管５４の開口部５４ａの１方
にはエアドームが形成される。

この状態で逆洗液ベント配管５４の止弁５５を１１１と
し、ベント管５１の止弁５１ａを開とする。

なお、廃液排出配管５２の止弁５２ａは閉としでおく。

しかして、その後、逆洗用空気配管４７の止弁４９を間
どし、空気貯槽５０から圧縮空気を逆洗用空気配管４７
に供給する。このとき、逆洗用空気配管４７および処理
液排出配管４４内には処理液が存在しない。したがって
、即座に処理液７１６が加圧され、中空糸膜の外面に付
石した不純物が中空糸膜の内側より外側へ剥離されて洗
い落とされる。なお、このとき逆洗した処理液４６はベ
ント管５１を介して廃液タンク５３へ流れる。その優、
さらにエアスクラビング装置５６から１アスクラビング
用の空気を噴射して中空糸膜上ジュール３４を脈動させ
、中空糸膜外面に４−Ｊ　’６　Ｌ、た不純物を剥離さ
せる。

この侵、止弁２１を開とし、密閉容器３１の底部に設け
られた廃液排出配管５２から不純物を含んだ逆洗水を廃
液タンク５３へ排出する。

このような実施例による中空糸膜濾過装置では、逆洗処
理前に処理液室４３の上部空間、処理液排出配ｆｆ４４
および逆洗用空気配管４７内の処理液を排出するので、
処理液４３内上部にエアドームを形成することができ、
処理液排出配管４４および逆洗用空気配管４７内の液体
による管路圧損がなくなる。これにより、所定の逆洗ｌ
′ｆ、力を瞬時に処理液に与えられ、中空糸膜内面に均
一な圧ツノが有効に作用し、効率よく逆洗処理が行なえ
る。

このため、逆洗効率を向上させ、中空糸膜の使用寿命を
高めることができ、また処理排出配管４４および逆洗用
空気配管４７の配管を小口径化できるとともに、必要以
上の空気貯槽も不要となり、設備費が低減され、経済性
の向上も図ることができる。

以上の実施例の作用について、実験データに基づいてわ
１゛る。

検同項口は以下の通りである。

（１）処理液排出配管４４および逆洗用空気配管４７を
空気配管とした場合の圧損を逆１ト弁４８と密閉容置３
１との間について求める。

（２）逆洗液排出配管４４および逆洗用空気配管４７を
水配管とした場合の圧損を逆止弁４８とＷ：閉容器３１
との間について求める。

（３）空気配管とした場合の圧損をベースに水配管とし
た場合の配管口径を求める。

（４）配管口径の比率を求める（警衛面積比）。

（５）上記（１）、（２）での圧損比較により、圧損分
の空気供給条件を算定する（空気貯［５０の人ぎさ）。

なお、配管長さは２０ｍと仮定し、配管継手関係の圧力
損失はその配管長さに含まれると考える。

以下、検問結果を説明する。

（１）　「空気配管としての流れによる圧損について」 内径ｄ　＝　５０　ｔｍ、長さ１＝２０ｍの水平に設【
ノられた鋼管を空気が４１ＯＮｒＩ１．／ｈ流れている
ものとづる。

管の入口における空気圧力は３　ＫＦＩ　／　ｃｉ・Ｕ
、温度は２０℃とする。

但し、２０℃の空気の粘性係数はμｍ１．８７Ｘ　１０
　’ＫＩ　Ｓ／ｒＩｔとする。

大気圧下のとき、１　、０３３２に９Ｓ／ｃｒｉ、温度
Ｏ”Ｃ（２７３’Ｋ）のとき、容積が１Ｎ−で重量は１
゜２９３　Ｋｓである。

したがって、流量Ｇは Ｇ＝　４１０Ｘ　１．２９３Ｘ　−＝　０．１４７　＜
Ｋｇ／Ｓ＞流速をω、比重量をγとすると、流量Ｇはπ Ｇ＝−ｄ２　・γ・ω Ｇ ω　＝ ７ｃｄ２γ 動粘性係数νは μ　Ｑ γ ｑπ　　　ｄμ ＝　２．０４　ｘ１０５ 、°、λ−０，０２ 管の入口における比重量γ１、平均流速ω１は、入口に
お【ノる圧力、温度がそれぞれ３　ＫＦＩ　／　ｃｄ−
び、２０℃であるから、 −４，γ（Ｋｙ／ｎｉ＞ （１）圧力時下が小さいとすると、 ＝　１５４Ｎｇ／ＴＩｔ＝　０．０１５４句／　ｃｉ（
２）［水配管としての流れによる圧損について］ 水を流ず場合、水と空気とでは比重量が大きく異なる。

　　− 空気　　γ＝　４．７　＜Ｋｇ／　ｒｒｌ、　）　　ａ
ｔ３に、　２０℃水　　　　γ−９９８，２（Ｎｙ／ｒ
ｄ）　　　ａｔ３に、２０℃したがって、同一口径、流
速で締出した場合はぼ１／１０００の圧損の差がある。

まず、空気と水との圧力損失を同一配管で実施した場合
の圧損比較を行なう。

必要空気量４１ＯＮｍ／ｈに対する水換口偵は圧力３　
Ｋｇ　／　Ｃｉより、 ＝　　１０２．５ｍ／ｈ 管内流速は ＝　１４．５ａ＋／ｓ 水のレイノズル数（Ｒｅ） ＝　　７．２２　Ｘ１０５ 配管１］：に１は ０、０５ ＝　　１．２５　ＸＩＯ３にｇ／１１１＝　１２．５に
９　／　ｃｔｉ 圧損差がある。

しかし、実際の配管上は標準流速として空気は１５〜２
Ｏｎ＋／ｓ、水は２〜３１／Ｓであることが水力学的に
常識とされ、経済流速である。

したがって、以下、空気圧損と同稈１１の流体圧損をと
るべく０．１に！ｌ／ｃｉ、流速２　ｍ／ｓとして必要
配管口径を求める。

（３）　「空気圧損をベースとした場合の必要配管口径
について、１ ×２２ ｄ＝１１９＃＋ したがって、適用配管口径は１２５Δとなる。

（４）「配管口径比について１ イ８の配管口径が必要となる。

（５）空気貯槽の容量化について 空気配管［１径と同一の配管にて水を押し出す場合、水
の圧損がら空気貯槽に必要な圧力は膜逆洗必要圧力（３
Ｋｇ／　ｃｉ　）土水圧損（１２゜５　Ｋ９　／　ｃｉ
　）十エアフィルタの圧損（２Ｋｇ／ＣＩ！）＝１７　
、５　Ｋ’Ｊ／　ｃｉ となる。

空気貯槽の設ｈ１としては０圧ガス規制（１（ｌｙ／　
ｃＭ以上）等により、実際上は高圧ガス規制圧力１０Ｋ
ｇ／′ｃ１１ｆ以下の９．９に９／ｃｉで設計するのが
一般である。

圧力比較のため、１８Ｋｇ／ｃ−の空気貯槽として口定
する。

空気貯槽の容ｆｆ１（Ｖａ）は空気貯槽への供給空気圧
力が１８ＫＵ／ｃｔｉにて供給できるコンプレッ１すを
準協できるどすると、 必要容量１．１背より、 ＝　８．８７ｄ が必要である。

一方、配管口径を１２５△として求めると、水押し出し
の圧損は０．１Ｋｇ／ｃｉ＋膜圧損３　Ｋ９　／　ｃｉ
＋エアフィルタ圧損２　Ｋ９／　ｃｉ＝　５　、１　Ｋ
Ｕ／　ｃｉ上式に代入すると、 ＝　８．８ＴＩｌ したがって、ムし、１８Ｋｇ／ｃａｔで空気貯槽へ供給
できるとすると、 ８．８Ｔｄ→０．３４ｍの容積で良いことになり、１／
２６の容積で済む。

以上の（１）〜（５）により数値的に品定した結果をま
とめると、配管口径として１／６、空気貯槽として１／
２６の容ｈ）縮小が図れる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、処理液排出配管Ｊ３よ
び逆洗用空気配管内の圧損を減少でき、中空糸膜フィル
タモジュールの迅速な逆洗作用が行なえるとともに、処
理液排出配管の口径、逆洗用空気配管の口径および空気
貯槽等の空気源の規模縮小が図れ、設備規模をコンパク
トにして設備コストの低下等経済性の向上も図れる等の
効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部開面図、第２図は
仝体構成図、第３図は従来例をホラ断面図である。 ３１・・・密閉容器、３２・・・管板、３４・・・中空
糸膜モジュール、３５・・・濾過室、４３・・・処理液
室、４４・・・処理液排出配管、４６・・・処理液、４
７・・・逆洗用空気配管、５４・・・逆洗液ベント配管
。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉容器内に中空糸膜フィルタモジュールを吊下設置し
   、被処理液を前記中空糸膜フィルタモジュールの各中空
   糸膜フィルタ外面から内面側に浸透させる際に濾過作用
   を行なわせる中空糸膜濾過装置であって、濾過済の処理
   液を前記密閉容器上部の処理液室から外部に排出するた
   めの処理液排出配管に逆洗用空気配管を接続し、その逆
   洗用空気配管からの加圧空気供給によって前記処理液を
   中空糸膜フィルタの内面から外面側に流通させる逆洗を
   可能としたものにおいて、前記密閉容器上部に、前記処
   理液室内から一定量の処理液を密閉容器外方へ排出する
   逆洗液ベント配管を設けたことを特徴とする中空糸膜濾
   過装置。