JPS63273093A

JPS63273093A - 復水浄化装置

Info

Publication number: JPS63273093A
Application number: JP62107752A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Yabu; 藪　智彦; Hiromitsu Irie; 入江　弘光
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1988-11-10

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、原子カプラントにおける復水浄化装置に係り
、特に逆洗水を効果的に処理できる濾過装置を儲えた復
水浄化装置に関する。

（従来の技術）一般に、沸騰水型原子力発電プラントにおいては、放射
線低減対策として、腐蝕生成物（クラッド）の発生の抑
制およびその除去を行っている。

例えば第９図に示すように、復水器１と原子炉２を結ぶ
復水ライン３に混床式イオン交換塔４を設けて、復水を
浄化することが従来より行われており、また、最近では
第１０図に示すように従来のイオン交換塔４の上流側に
復水濾過装置５を設けて、復水中に存在する懸濁物をよ
り一層分離除去することが行われている。

この復水？濾過装置５としては、粉末イオン交換樹脂の
ようなプリコートフィルタを使用するもの（特公昭５７
−３５４３８号公報参照）、Ｐ紙や炉布メンブレンフィ
ルタ等の平膜型濾過フィルタを使用するもの、あるいは
焼結金属を使用するもの、電磁フィルタを使用するもの
等があった。

しかしながら、粉末イオン交換樹脂を使用した復水濾過
装置では、樹脂廃棄物が多量に発生するという問題があ
り、平膜型フィルタを使用したものでは、大流量の循環
流量が必要なため構成が複雑となり設備費上昇の原因と
なること、二次廃棄物が発生するということ、−過動率
が低いこと等の問題がある。また、電磁フィルタを使用
したものでは、十分な濾過能力を達成することが困難で
あるという問題があった。

そこで近年、このような問題を解消するべく、従来のヂ
過材の欠点を改善するものとして中空糸膜が使用されつ
つある（特開昭５９−８７０９２号公報参照）。一般に
中空糸膜は、その外径が０．３〜３ｕ程度でＷ１細な透
過孔を多数有する中空状の繊維の膜であり、単位容積当
りの濾過面積が大きく、また耐圧性に隆れているので限
外−適用、逆浸透枦通用の炉適材として、電子工業、医
学、排水処理の分野で広く使用されている。

このように種々の復水濾過装置５の採用により、原子カ
プラントの被曝低減化は著しく進み、復水濾過装置のな
い古いプラントでは定検時被曝総量が約１０００マンレ
ムのオーダーであったものが、復水濾過装置を取付けた
新しいプラントでは数十マンレム程度にまで減少してい
る。

ところで、このように大きな効果のある復水濾過装置で
は、長期間の使用により除去した不溶解固形分によるフ
ィルタの目詰まりが生じるため、定期的に復水を逆流さ
せ、フィルタ面上に付着した固形分を取り除く逆洗が必
要である。この逆洗により生ずる不溶解固形分を含む逆
洗水は、放射性廃液であるため、沈降分離槽６と呼ばれ
る総量１５００ｍ　”程度の巨大な槽に導いて、この沈
降分離槽６内で不溶解固形分を沈降させ、上ずみ液だけ
を液体放射性廃棄物処理系７に送り処理していた。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、近年の原子力発電プラントでは、プラント内
の配管材質の向上および給・復水中の溶存酸素濃度の制
御技術の発達にともない、従来は比較的少なかった微細
な不溶解固形分や、非晶鉄（アモルファス）等からなる
不溶解固形分の割合が増加しつつある。これらの固形分
は、粒径が小さく、また比重が極めて水に近いため、非
常に沈降しにくいことが知られている。第１１図は、こ
のような不溶解固形分の沈降実験結果の例を示しており
、同図に示したように、丸１日以上でもかなりの高濃度
となっている。従って、上ずみ液中に混入した微細不溶
解固形分、非晶鉄が液体放射性廃棄物処理系７にが送ら
れることになり、液体放射性廃棄物処理系７の処理容量
の低下や、処理水質の悪化、二次廃棄物の増大等を招く
結果となる。特に、原子力発電プラントでは、処理した
水は、極力プラント外へ流さず、プラント内用水として
再使用しているため、処理水質が悪化すると、それがリ
サイクルし、再び復水中に混入することになり、大きな
問題となる。

このように、従来の復水浄化装置では、復水ｒ過装置か
ら排出される微細固形分および非晶鉄等の非沈降性不溶
解性固形分の沈降分離が十分に行われず、従って、液体
廃棄物処理系の負荷増大、処理水質およびプラント用水
の水質の悪化、二次廃棄物の増加を招くという問題があ
った。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、復水濾過装置からの逆洗水を沈降分離処理をせず
に非沈降性の不溶解固形分を効果的に処理し、液体廃棄
物処理系の負荷の軽減、プラント用水の水質向上、二次
廃棄物の低減を行うことができる復水浄化装置を提供し
ようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の復水浄化装置は、復水器からの復水を原子炉に
導く復水戻りラインに介在し、復水中の不溶解性固形分
を吸着除去するための吸着部を収納した復水濾過装置と
、この復水浄化装置でＰ遇された復水中のイオン成分を
除去するイオン交換樹脂を内装した復水脱塩塔と、復水
濾過装置内の吸着部を透過する復水を逆流させてこの吸
着部に吸着した不溶解性固形分を除去・排出する逆洗ａ
ｉｍとを備えた復水浄化装置において、内部に浸透性セ
ラミック部材からなる筒状のセラミック製フィルタが多
数配設され、上記逆洗水浄化ｍ構により復水ｒ過装置か
ら排出された逆洗水を導入して逆洗水中の不溶解性固形
分をセラミック製フィルタにより除去して逆洗水を浄化
するセラミック濾過装置を具備したことを特徴とするも
のである。

（作　用）逆洗水をセラミックフィルタで捕捉処理することで、微
小固形分および非晶鉄を除去できる。

従って、液体放射能性廃棄物処理系の負荷が減少でき、
また処理水質を向上させることができる。

さらに、微小固形分のリサイクルがなくなるため、復水
の水質向上にもつながる。また、セラミックフィルタは
金属や高分子に比較し化学的に安定であり、かつ耐熱性
も高いため、濾過性能の劣化はわずかである。この特徴
を利用して、セラミックフィルタが目詰まりを起こした
場合には、通常の逆洗の他に酸により洗浄することによ
り、捕捉された不溶解成分をイオンとして取除きフィル
タの再生ができる。

また、不溶解成分とセラミックフィルタとの耐熱性の差
を利用し、セラミックフィルタを高温通熱することによ
り、不溶解性固形分を溶解または燃焼除去することがで
きる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について第１図ないし第３図を
参照して説明する。なお、第６図ないし第８図と同一部
分には同一符号を付して重複する部分の説明を省略する
。

第１図は、実施例の復水浄化装置の全体構成を示す図で
、図中二点鎖線内が本例の構成範囲を示している。即ち
、復水−過装置５は、復水器１から原子炉２に向かう復
水ライン３の上流側に配置されており、その下流側に復
水脱塩塔４が設置されている。

復水濾過装置５として、本例では中空糸膜フィルタ８を
用いた。プリコートフィルタ等の一過助材を用いたフィ
ルタを使用することも可能であるが、二次廃棄物が中空
糸膜フィルタに比べ多量に発生する等の理由から本例に
示す中空糸膜フィルタ８が好適である。

復水濾過装置５には、逆洗のためのドーム加圧ライン９
、バブリング空気ライン１０、およびベントライン１１
の配管系が設けられている。また復水浄化装置５の下部
には逆洗水出口１２が取付けられており、その逆洗水出
口１２はバルブ１３を介してセラミックＰ　ｉ＆装置１
４の液入口１５に接続されている。なお、本例では逆洗
水出口１２と液入口１５とを直接接続したが、一度別の
容器に貯溜しても同様の効果を得られた。

セラミック濾過袋ｖ７１１４は、第２図に示したように
、筒体の両端が半球状に閉じられた密閉容器１６により
そのケーシングが構成されている。該密閉容器１６は」
ユ下２分割構造となっており、その上部はフランジを有
した着□脱可能な！２１６　ａにより構成される。

下部密閉容器１６ｂのフランジ１７ｂと蓋１６ａのフラ
ンジ１７ａの間には、多数の穴を穿設した仕切板１８が
ガスケット１９を介して取付けられており、この仕切板
１８の穴に細円柱状のセラミックフィルタ２０が着脱可
能に、かつ流体の流通方向に密に垂設されている。セラ
ミック濾過装置１４内は、該仕切板１８により、下部の
濾過室２１と、上部の処理液室２２に区分されている。

下部密閉容器の側面には液入口１５が、そして蓋の最上
部には処理水出口２３が、さらに下部密閉容器の最下部
には廃液出口２４が設けられている。

処理水出口２３には、逆洗用加圧ライン２５が接続され
ている。

ところで、セラミックフィルタ２０は、例えばアルミナ
（Ａｌ２Ｏ３＞部材等からなる中空管型多孔質セラミッ
クフィルタであり、？過性能上から、表面に０．１μｍ
１〜１μｍの平均細孔径を有するものが好適である。ま
た濾過の表面積を大きくとるため、外径は小さく、長さ
は長い方が良いが、強度上の制約と、セラミックフィル
タ内部を流体が流れる際の圧力損失を小さくするために
、実用上は、外径５〜２０１ＩＩ、肉厚１〜２Ｉａｍ、
長さ０．５〜１１の範囲のものを使用すると良い。また
セラミックフィルタ２０の先端は、フィルタと同質のセ
ラミック板または、金属よりなる閉止板２０ａにより閉
塞されている。

このような構成の復水浄化装置では、復水器１から原子
炉２に戻る復水中に含まれた不溶解性固形分（クラッド
）は、復水濾過装置５により除去され、さらに復水中の
イオン成分（特に金属イオン、ハロゲンイオン）は、復
水脱塩塔４により除去される。

ところで、長期間の使用により復水濾過装置５の中空糸
膜フイルタ８上に捕捉されたクラッドが増加すると、濾
過の差圧が徐々に上昇するが、このようにクラッドがあ
る程度捕捉された場合には、復水濾過装置５上部のドー
ム加圧ライン９より空気圧を加えて復水を逆流させ、同
時に復水濾過装置５下部のバブリング空気ライン１．０
より気泡を送り、効率よくクラッドをフィルタから除去
する。

このようにして逆洗を行った廃液即ち逆洗水は、従来沈
降分離槽に送っていたが、この方式では復２水濾過装置
が大型容器であるため、必然的に、低濃度（０，２％程
度）の逆洗水しか得られず、そのため、沈降分離槽内で
の沈降性が悪く不都合が生じる。そこで本装匣では、逆
洗水をセラミック濾過装置１４に送り逆洗水の処理を行
う。

即ち、上記逆洗水はセラミック濾過装置１４に設けられ
た液入口１５からその内部に導入され、ここでセラミッ
クフィルタ２０の細孔によりクラッドを除去され、浄化
された処理水は処理水出口２３より流出される。セラミ
ックフィルタ２０上の細孔径は、クラッドの粒径よりも
小さいものとしているため、処理水中にはクラッドは含
まれない、従って脱塩処理により、イオン成分を取除く
だけでプラント内用水として再利用でき、従来問題とな
っていた、クラッドのリサイクルが防止できる。

また、セラミックフィルタ面上のクラッドの付着量が多
くなり、処理容量が低下した場合には、逆洗用加圧ライ
ン２５より空気圧を加え、セラミックフィルタ２０の逆
洗を行う。このセラミック濾過装置１４は小型であり、
復水濾過装置５の逆洗水をさらに濃縮するために、高濃
度の逆洗水となる。従って、例えばこの逆洗水を沈降分
離槽で処理する場合、クラッドの沈降性が良く、沈降分
離を容易に行うことが可能となる。さらに沈降分離以外
の方法として、固化減容装置（プラスチック同化設備、
ベレット固化設備、アスファルト固化設備）に直接送っ
て処理することも可能である。

なお、従来装置では逆洗水が低濃度であったため、この
ような減容固化処理は不可能であった。

上述した実施例により、以下の効果を奏する。

■、従来の復水浄化装置では処理するのが困難であった
復水濾過装置５の逆洗水を、セラミック濾過装置を新た
に設置したことにより、効果的に処理できる。特に、二
次廃棄物を減少させるため、中空糸膜フィルタを使用す
る復水浄化装置の場合には、逆洗水中に含まれる小粒径
のクラッドの割合が増加し、沈降しにくくなっているた
め、実施例による逆洗水の処理は有効である。

■、従従来復水通過装置５逆洗水を沈降分離により処理
する場合と比較し、不溶解性固形分が混入する可能性が
減少し、液体放射性廃棄物処理システムの負荷軽減が図
れる。また、不溶解性固形分が原子カプラント用水内を
リサイクルすることがなくなるため、プラント用水の水
質改善、被曝低減に貢献できる。

■、液体放射性廃棄物処理システムの負荷軽減により、
処理システムに用いられる廃液濾過器からの二次廃棄物
が減少する。さらにセラミックフィルタ２０は濾過助材
を用いないため新たな二次廃棄物発生の心配はない。

■、逆洗水の濃縮により、沈降性が改善されるため沈降
分離槽が小型化できる。

■、セラミックフィルタ２０は、ポリ塩化ビニル等の高
分子化合物からなる中空糸膜と比較して物理的構造に優
れているので（例えば中空糸膜の耐圧はｎａｘ７１ｃｇ
／ｃ！であるのに対し、セラミックフィルタはｎａｘ３
０　ｋｇ／　ｃｄである）、逆洗時の外圧により変形す
ることがなく、逆洗時に大きな圧力を加　−えることが
できる、従って、フィルタの目詰りが著しい場合には、
高圧で逆洗することでフィルタの再生が容易にでき、逆
洗作業の頻度を減すことができる。さらにセラミックフ
ィルタの単位表面積当りの収集クラッド量を中空糸膜に
比べ飛躍的に（約５倍）多くすることができ、フィルタ
の濾過体積を小さくすることができる。

■、セラミックフィルタから逆洗によって排出される廃
液即ち逆洗水は、非常に高濃度であるなめ、後工程の廃
液処理例えば薄膜乾燥機による濃縮または粉体化処理を
行う上で好都合である。

ところで、本発明は上述実施例に限定されるものではな
く、以下に図を参照しながら本発明の他の実施例につい
て説明する。

第４図は本発明の第２の実施例を示す図で、本例は、セ
ラミックフィルタ２０の外周に近接して加熱用ヒータ２
６を配設したものである。

不溶解固形分の主成分である酸化鉄の融点は１５５０℃
以下であり、一方セラミックフィルタ２０の融点は、そ
の化学組成にも依存するが、例えば、Ａｌ２Ｏ！質ある
いは、ＡＪ！２０ｚ−Ｚｒ０２質のものでは、１８００
〜２０００℃程度である。従って、このようなセラミッ
ク濾過装置では、加熱用ヒータ２６により、セラミック
フィルタ２０の表面を１６００℃程度に加熱することに
より、表面に付着した酸化鉄は溶融して除去される。こ
の時容器内面には、予め断熱性コーティング２７を施し
ておく。

この実施例によれば、第１の実施例と同様に復水濾過装
置の逆洗水を有効に処理できるのはもちろん、セラミッ
クー過装置１４を加熱することにより、より完全なフィ
ルタ再生をすることができる。

第５図は本発明の第３の実施例を示す図で、本例では、
セラミック濾過装置１４への薬注ライン２８および薬液
タンク２９が設けられており、また復水濾過装置の逆洗
水を一旦貯溜するためのタンク３０が配設されている。

このような構成とすることで、塩酸、硫酸等の酸により
セラミックフィルタ表面の不溶解固形分を溶解させこれ
を除去することでセラミックフィルタの再生が図れる。

第６図および第７図は本発明の第４の実施例を示す図で
、セラミックフィルタをクロスフロ一方式で使用した例
である。このクロスフロー濾過方式とは、被濾過対象液
が濾過膜面に対し直角に流れるのではなく、平行に流れ
、被濾過対象液をＰ過膜を透過した処理液と未処理液と
に分けるようにした方式である。未処理液は懸濁物が濃
縮された液体で、必要に応じて数回濾過を繰返すことに
より原液の廃棄を最小にすることができる。

即ち、本例では復水ｒ過装置５の逆洗水を一旦貯溜する
ための貯溜タンク３０から循環ポンプ３１により揚水し
、この逆洗水をセラミック濾過装置１４で濾過した後、
再び貯溜タンク３０へと戻す循環ラインを構成し、この
循環ライン内で逆洗水を循環濾過する方式とした。

セラミック濾過装置１４内に配設されたセラミックフィ
ルタ２０は、第７図に示したように、逆洗水の流路に対
し平行に多数配設されており、導入した逆洗水は該セラ
ミックフィルタ２０内を通過しなから濾過され、その処
理液はセラミック濾過装置１４の側壁に設けられた処理
液排出口から再利用ラインへと排出される。

このように、クロスフロー濾過方式とすることで、濾過
膜の表面近傍を流れる流体の作用により付着物の堆積に
よる濾過能力の低下を防止でき、長時間の連続濾過が可
能となる。

ところで、本発明に使用するセラミックフィルタは、第
８図に示すように気孔２０ａの分布が流体の透過方向Ａ
に対して徐々に小さくなるように形成したいわゆる非対
称多層構造のものが好適である。

このような構造のセラミックフィルタ２０では、粒径の
大きい不溶解性固形分はセラミックフィルタの最外層で
補足され、粒径が小さくなるにつれて内側で補足される
。従って濾過効率が向上するばかりか、逆洗による付着
粒子の除去が容易となる。

［発明の効果］以上説明したように本発明の復水浄化装置によれば、非
沈降性の不溶解性固形分を効果的に処理でき、液体放射
性廃棄物処理系の負荷軽減、プラント内の用水の水質改
善、二次廃棄物の低減を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統構成を示す図、第２図
は第１図のセラミック濾過装置の構成を示す縦断面図、
第３図はセラミックフィルタの構造を示す図、第４図は
本発明の第２の実施例を示すセラミック濾過装置のｗ１
＠面図、第５図は本発明の第３の実施例の系統構成を示
す図、第６図および第７図は本発明の第４の実施例の系
統構成を示す図、第８図は気孔分布が非対称多層構造の
セラミックフィルタの構造を示す図、第９図および第１
０図は従来の復水浄化装置の系統構成を示す図、第１１
図は不溶解固形分の沈降性の実験結果を示す図である。１・・・・・・・・・復水器２・・・・・・・・・原子炉４・・・・・・・・・イオン交換塔５・・・・・・・・・復水濾過器８・・・・・・・・・中空糸膜フィルタ１４・・・・・
・・・・セラミック濾過装置１６・・・・・・・・・密
閉容器２０・・・・・・・・・セラミックフィルタ２６・・・
・・・・・・過熱ヒータ２８・・・・・・・・・薬注ライン２９・・・・・・・・・薬液タンク出願人　　　　　　株式会社　東芝代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図第２図　　　　　　第３図第６図第７図第８図第９図第１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）復水器からの復水を原子炉に導く復水戻りライン
に介在し、復水中の不溶解性固形分を吸着除去するため
の吸着部を収納した復水ろ過装置と、この復水ろ過装置
でろ過された復水中のイオン成分を除去するイオン交換
樹脂を内装した復水脱塩塔と、前記復水ろ過装置内の吸
着部を透過する復水を逆流させてこの吸着部に吸着した
不溶解性固形分を除去・排出する逆洗機構とを備えた復
水浄化装置において、内部に浸透性セラミック部材からなる筒状のセラミック
製フィルタが多数配設され、上記逆洗水浄化機構により
復水ろ過装置から排出された逆洗水を導入して逆洗水中
の不溶解性固形分を前記セラミック製フィルタにより除
去して逆洗水を浄化するセラミックろ過装置を具備した
ことを特徴とする復水浄化装置。
（２）セラミックろ過装置が、逆洗水導入口と浄化した
処理液の排出口を有する密閉容器と、この密閉容器内に
着脱可能に配設され密閉容器内をろ過室と処理液室に区
分する多数の穴を有する仕切板と、この仕切板の各穴に
挿通された中空管型セラミック製フィルタとから構成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
復水浄化装置。
（３）セラミック製フィルタが、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｚｒ
Ｏ＿２、ＳｉＯ＿２、ＢｅＯ、ＴｈＯ＿２、ＣａＯ、Ｍ
ｇＯ、Ｙ＿２Ｏ＿３等の単相のセラミックあるいはＡｌ
＿２Ｏ＿３−ＺｒＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３−ＳｉＯ＿２
等の２元系セラミックから選ばれた１種または２種以上
の部材からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の復水浄化装置。
（４）セラミック製フィルタの平均微細孔径は、０．０
１〜０．２μｍであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の復水浄化装置。
（５）セラミックろ過装置が、セラミック製フィルタに
付着した不溶解性固形分を酸洗して除去するための酸液
供給槽を具備していることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の復水浄化装置。
（６）セラミックろ過装置が、セラミック製フィルタに
付着した不溶解性固形分を溶融して除去するための加熱
ヒータを具備していることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の復水浄化装置。
（７）復水ろ過装置とセラミックろ過装置を連絡する逆
洗水配管ラインに逆洗水を一時貯溜する貯溜槽を設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の復水浄化
装置。
（８）セラミック製フィルタの細孔径分布構成が非対称
多層構造であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の復水浄化装置。
（９）復水ろ過装置の吸着部が、中空糸膜型フィルタで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の復水
浄化装置。