JP2693070B2 - 中空糸膜濾過装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子力発電プラント等の
放射性廃液や給復水等を濾過するのに好適な中空糸膜濾
過装置に係り、特に、中空糸膜モジュールの外周を保護
する保護筒の支持方法を改良した中空糸膜濾過装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に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食生成物の発生の抑制およびそ
の除去を行なっており、例えば放射性廃液あるいは原子
炉復水給水系に復水中に存在する懸濁物を分離除去する
ために濾過装置が使用されている。

【０００３】この濾過装置としては、従来から粉末イオ
ン交換樹脂等のプリコートフィルタを使用した濾過装置
や、濾紙、濾布、メンブレンフィルタ等の平膜型濾過フ
ィルタや、焼結金属、セラミック等の中空管型フィルタ
等が使用されているが、近年では中空糸膜モジュールを
濾過材として使用した中空糸膜濾過装置が広く普及して
いる。

【０００４】各中空糸膜は、外径が０．３〜３mm程度で
微細な透過孔を多数有する中空状の繊維の膜であって、
粒径０．１μｍ以下の懸濁物も捕捉可能でり、単位容積
当たりの濾過面積が大きく、また耐圧性に優れている特
性を活かし、限外濾過用、逆浸透濾過用の濾過材とし
て、電子工業、医学、排水処理等の分野で広く使用され
ている。

【０００５】図５はこの種の従来の中空糸膜濾過装置１
の一例の縦断面を示しており、これは密閉容器２内を管
板３により濾過室４ａと処理液室４ｂとに上下方向に液
密に仕切り、濾過室４ａ内に複数の中空糸膜モジュール
５を吊持している。

【０００６】中空糸膜モジュール５は繊維状の中空糸膜
６の多数本を例えばＵ字状に束ねると共に、その端部を
樹脂により固定してモジュール固定部７を形成し、この
モジュール固定部７を管板３の段付孔状の各取付孔３ａ
内に嵌入固定することにより、管板３に固定されて濾過
室４ａ内に吊持されている。

【０００７】この管板３はその外周縁部を、密閉容器２
の胴体２Ａおよび蓋体２Ｂの外周縁部で外方に突出した
上部、下部外周フランジ８，９により上下から挟持させ
て固定されている。そして、逆洗操作時には空気入口ノ
ズル１０から逆洗用空気を供給し、散水板１１の複数の
空気吹出ノズル１２から空気を各保護筒１３内に噴出さ
せる。

【０００８】このために、濾過室４ａ内の液中を上昇す
る気泡の衝撃力により各中空糸膜モジュール５の中空糸
膜６を振動せしめ、中空糸膜表面に付着したクラッド等
を剥離脱落させて中空糸膜の濾過機能を再生する。逆洗
に供した逆洗水は濾過室４ａ底部の逆洗水出口ノズル１
４から図示しない廃水処理設備に排水される。

【０００９】なお、散水板１１は複数本の吊りボルト１
５により管板３から吊り下げられて固定されており、図
５中、符号１６は放射性廃液等を供給する供給液入口ノ
ズル、１７は空気層１８の空気を外部に排出するベント
管、１９は処理液出口ノズルである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の中空糸膜濾過装置１では複数の保護筒１３の
各開口上端を管板３の下面に溶接２０して固着するの
で、次の課題がある。

【００１１】つまり、中空糸膜６以外のプリコートフィ
ルタ等の濾過材を組み込む既設の濾過装置には前記中空
糸膜濾過装置１の管板２に相当する管板を備えたものが
あるが、この既設濾過装置を中空糸膜濾過装置１に改造
する場合は、この既設濾過装置の管板に、複数の保護筒
１３の各開口上端を正確に位置決めして溶接固着しなけ
ればならず、その溶接作業が煩雑である上に、この既設
濾過装置の管板は既に放射線に汚染されているので、そ
の溶接時に微量の放射線を被曝するという課題がある。
また、各保護筒１３は板厚が薄い上に、管板３から吊り
下げられているために、剛性が必ずしも高くない。

【００１２】そこで本発明は前記事情を考慮してなされ
たもので、その目的は非中空糸膜型の既設濾過装置の管
板をそのまま再使用することができ、その濾過装置を中
空糸膜型に改造する際の作業を簡単化すると共に、被曝
線量を低減することができる中空糸膜濾過装置を提供す
ることにある。また他の目的は、保護筒の剛性と強度を
高める一方、逆洗時の空気の排出効率を高めることにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の保護筒
１３を管板３に溶接固着しないようにしたものであり、
次のように構成される。

【００１４】本願の請求項１に記載の発明（以下、第１
の発明という）は、密閉容器内を下部の濾過室と上部の
処理液室とに液密に仕切る管板と、この管板に取り付け
られて前記濾過室内に収容される複数の中空糸膜モジュ
ールと、これら中空糸膜モジュールをそれぞれ収容する
保護筒と、前記管板に前記濾過室内で吊持されて前記各
保護筒内に逆洗空気を吹き出す吹出口を設けた散水板と
を有する中空糸膜濾過装置において、前記各保護筒を、
前記管板に固定せずに、前記散水板に固定したことを特
徴とする。また、本願の請求項２に記載の発明（以下、
第２の発明という）は、第１の発明における各保護筒と
管板との間に間隙を設けたことを特徴とする。

【００１５】さらに、本願の請求項３に記載の発明（以
下、第３の発明という）は、第１または第２の発明にお
ける各保護筒相互をスペーサにより径方向に連結して一
体化したことを特徴とする。

【００１６】さらにまた、本願の請求項４に記載の発明
（以下、第４の発明という）は、第１〜第３の発明のい
ずれかにおいて、各保護筒と散水板との間に間隙を設け
たことを特徴とする。

【００１７】

【作用】

〈第１の発明〉

【００１８】各保護筒を管板に固定せずに、散水板に固
定しているので、既設の非中空糸膜型濾過装置を中空糸
膜濾過装置に改造する場合には、その既設濾過装置の管
板に複数の保護筒を溶接で固着する必要がなく、そのま
ま再使用することができる。

【００１９】したがって、非中空糸膜型の既設濾過装置
を中空糸膜濾過装置に非常に容易に改造することができ
る上に、既設濾過装置の管板に保護筒を溶接する際に、
既に放射線に汚染されている管板により放射線を被曝す
るのを防止することができる。 〈第２の発明〉

【００２０】第１の発明における各保護筒と管板との間
に間隙を設けたので、この間隙に溜まる空気同士の通風
を良好にすることができる。このために、この間隙の空
気をベント管により高効率で外部へ排出することができ
る。 〈第３の発明〉第１または第２の発明における各保護筒
相互をスペーサにより径方向に連結して一体化したの
で、各保護筒の剛性と強度を高めることができる。 〈第４の発明〉

【００２１】第１〜第３の発明のいずれかの各保護筒と
散水板との間に間隙を設けたので、逆洗時のクラッドを
この間隙から外方へ効率良く排出でき、逆洗効果を高め
ることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２３】図１は本発明の一実施例の縦断面図であ
り、図において、中空糸膜濾過装置２１は密閉容器２２
内を管板２３により濾過室２４ａと処理液室２４ｂとに
上下に液密に仕切り、濾過室２４ａ内に複数の中空糸膜
モジュール２５を吊持している。

【００２４】各中空糸膜モジュール２５は繊維状の中空
糸膜２６の多数本を例えばＵ字状に結束すると共に、そ
の端部を樹脂等により固定してモジュール固定部２７を
形成し、このモジュール固定部２７を管板２３の段付孔
状の各取付孔２３ａ内に嵌入固定することにより、管板
２３に固定されて濾過室２４ａ内に吊持されている。各
中空糸膜２６は、外径が０．３〜３mm程度で微細な透過
孔を多数有する中空状の繊維の膜であり、粒径が０．１
μｍ以下の懸濁物も捕捉可能であり、単位容積当たりの
濾過面積が大きく、また耐圧性に優れている。

【００２５】管板２３はその外周縁部を、密閉容器２１
の胴体２２Ａおよび蓋体２２Ｂの外周縁部に外方に突設
した上部、下部外周フランジ２８，２９により上下から
挟持させて固定されている。

【００２６】また、中空糸膜モジュール２５は上下端を
開口した円筒状の保護筒３０内にそれぞれ収容され、こ
の保護筒３０は、その図中開口上端と管板２３の下面と
の間に、例えば約１０〜３０mm程度の上部間隙ｇａを設
ける一方、各保護筒３０の開口下端を例えば円柱状の固
定ピン３１により散水板３２にそれぞれ固着している。

【００２７】つまり、図２に示すように、各保護筒３０
同士の間隙に、散水板３２上に複数の固定ピン３１をそ
れぞれ植設し、各固定ピン３１の図中上部外周面を各保
護筒３０の下端部外周面に溶接により固着しており、各
保護筒３０の開口下端と散水板３２の上面との間に、各
固定ピン３１との間にて例えば１０〜３０mmの下部間隙
ｇｂを設けている。

【００２８】また、図２にも示すように各保護筒３０の
隣り合う外周面同士を、径方向で連結する複数のスペー
サ３３を各保護筒３０の上部と下部とにそれぞれ設け、
板厚が薄く、単体では剛性が低い保護筒３０を一体化し
て、剛性と強度とを高めている。

【００２９】散水板３２は、図２にも示すように、各保
護筒３０の下方において、空気吹出ノズル３４を同心状
にそれぞれ設けており、散水板３２の外周縁部に周方向
に所要のピッチで固定した複数本の吊りボルト３５，３
５…により、管板２３に吊持されている。

【００３０】各吊りボルト３５はその上下方向の数箇所
に固定した矩形片状の複数のサポート３６，３６…を、
一体化した保護筒３０の最外周部側面と散水板３２の外
周縁部に固定し、これらの固定強度の増強を図ってい
る。

【００３１】また、散水板３２の下方には空気入口ノズ
ル３７に連通する複数の空気吹出管３８を設けており、
空気入口ノズル３７から供給された空気を空気吹出管３
８から一旦吹き出し、さらに、この空気を各空気吹出ノ
ズル３４から液中に吹き出すようになっている。

【００３２】そして、密閉容器２２はその底部に、逆洗
水出口ノズル３９を設ける一方、その蓋体２２Ｂの頂部
に処理液出口ノズル４０を設け、胴体２２Ａの側面には
ベント管４１と供給液入口ノズル４２とをそれぞれ設け
ている。

【００３３】ベント管４１はその内端を、濾過室２４ａ
の液面と管板２３の下面との間隙の空気層４３内で開口
させ、空気層４３内に溜った空気をベント管４１から外
部へ放出させるようになっている。次に本実施例の作用
を説明する。

【００３４】原子力発電プラント等から発生した放射性
廃液等は、中空糸膜濾過装置２１の供給液入口ノズル４
２から濾過室２４ａ内に導入され、各中空糸膜２６の表
面の無数の微細な透過孔を通過するが、その微細孔の直
径よりも大きいクラッド等の異物が流入できずに、分離
除去されて処理液が濾過される。濾過された処理液は中
空糸膜２６内の中空部分を通り、管板２３を経由して処
理液室２４ｂに流入した後、処理液出口ノズル４０から
系外へ移送される。ところで、通常所定容量の供給液を
濾過処理後、濾過室２４ａの上部に空気層４３が形成さ
れる場合がある。この空気層４３は水中の微細な気泡、
配管内面あるいは機器等の表面に付着していた気泡等が
長時間運転により徐々に上部に溜まり形成される。

【００３５】この空気層４３は上部間隙ｇａにより横方
向に連通しているので、個々の空気の通風性が高まるの
で、空気層４３の空気はベント管４１より高効率で外部
へ排出される。

【００３６】そして、この廃液濾過処理により中空糸膜
２６の目詰りが拡大していき、その透過圧力損失が増大
したときには、逆洗により中空糸膜２６の表面に付着し
たクラッド等を除去する。

【００３７】つまり、逆洗操作時には、空気入口ノズル
３７から逆洗用空気を濾過室２４ａ内に供給し、空気吹
出管３８から空気を吹き出す。この空気は散水板３３の
下方に一時溜まる。この空気が一定量以上溜まると、こ
の空気が各吹出ノズル３４から各保護筒３０内に噴出さ
れる。

【００３８】このために、空気は濾過室２４ａ内の液中
を気泡として昇流し、その気泡の衝撃力により各中空糸
膜モジュール２５の中空糸膜２６を振動せしめ、中空糸
膜表面に付着したクラッド等の異物を剥離脱落させて中
空糸膜２６の濾過機能を再生する。この逆洗に使用され
た逆洗水は濾過室２４ａの底部の逆洗水出口ノズル３９
から図示しない廃水処理設備に排水される。

【００３９】したがって本実施例によれば、各保護筒３
０を管板２３に溶接しないので、非中空糸膜型の既設の
濾過装置を本実施例の中空糸膜濾過装置１１に改造する
場合には、その既設濾過装置の管板に、複数の保護筒３
０を溶接する必要がないので、その分、改造作業の作業
効率が上がる上に、その溶接時に管板からの放射線を被
曝することがなく、安全性が高い。

【００４０】また、各保護筒３０の開口上端と、管板２
３の下面とに上部間隙ｇａを設定したので、空気層４３
に溜まる空気の流動性を高めることができる。このため
に、空気層４３に溜まる空気をベント管４１から外部へ
高効率で排出することができる。さらに、各保護筒３０
相互をスペーサ３３により連結して一体化しているの
で、各保護筒３０の剛性と強度とを共に高めることがで
きる。

【００４１】さらにまた、各保護筒３０の開口下端と散
水板３２の上面とに、各保護筒３０の固定ピン３１同士
の間隙において、下部間隙ｇｂを設定したので、逆洗時
のクラッド等の異物を、この下部間隙ｇｂから各保護筒
３０の外方へ高効率で排出することができる。

【００４２】図３は本発明の他の実施例の縦断面を示し
ており、この中空糸膜濾過装置５１は既設の長胴の密閉
容器５２の有効な再利用を図るために、本発明を長胴密
閉容器５２に適用した場合の一例を示している。

【００４３】これは、長胴密閉容器５２の胴長に対応さ
せて、前記実施例の吊りボルト３５を長くした各吊りボ
ルト５３により散水板３２を吊持すると共に、前記逆洗
水出口ノズル３９を供給液入口ノズルと兼用した逆洗水
出口ノズル５４を設け、さらに、前記保護筒３０の軸長
を長くした各保護筒５５の開口下端を散水板３２に固定
ピン３１を介して固着した点に特徴があり、これ以外は
前記実施例と同様であるので、図３中、図１と共通する
部分には同一符号を付して、その重複した説明を省略し
ている。

【００４４】なお、図１と図２で示す前記実施例では、
各保護筒３０と散水板３２との間に下部間隙ｇｂを設け
た場合について説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、例えば図４に示すように各保護筒３０，
５５の各開口下端を固定ピン３１を介さずに、散水板３
２の上面上に直接溶接等により固着し、各保護筒３０，
５５の下端部に例えば円弧状の横孔６０をそれぞれ形成
し、これら横孔６０からクラッド等の異物を排出するよ
うに構成してもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本願第１の発明は、
各保護筒を管板に固定せずに、この管板に吊持された散
水板に固定しているので、非中空糸膜型の既設の濾過装
置を中空糸膜型に改造する場合に、その既設濾過装置の
管板に、保護筒を溶接等で固定せずに、そのまま再使用
することができる。

【００４６】このために、既設濾過装置の中空糸膜型へ
の改造が極めて容易となる上に、既設の濾過装置の管板
に保護筒を溶接する必要がないので、その溶接時に管板
からの放射線により被曝するのを防止することができ、
一層の安全性を高めることができる。

【００４７】また、本願第２の発明は、各保護筒と管板
との間に間隙を設けたので、この間隙に形成される空気
層に溜まる空気の流動性を高めることができ、空気層に
溜った空気を高効率で外部へ排出することができる。

【００４８】さらに、本願第３の発明は、第１または第
２の発明の各保護筒相互をスペーサにより径方向に連結
して一体化したので、各保護筒の径方向の剛性と強度を
高めることができる。

【００４９】さらにまた、本願第４の発明は、第１〜第
３の発明における各保護筒と散水板との間に間隙を設け
たので、逆洗時のクラッド等の異物をこの間隙から各保
護筒の外部へ排出することができ、逆洗効果を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中空糸膜濾過装置の一実施例の縦
断面図。

【図２】図１のII−II断面図。

【図３】本発明の他の実施例の縦断面図。

【図４】本発明の他の実施例の要部拡大図。

【図５】従来の中空糸膜濾過装置の縦断面図。

【符号の説明】

２１ 中空糸膜濾過装置 ２２ 密閉容器 ２３ 管板 ２４ａ 濾過室 ２４ｂ 処理液室 ２５ 中空糸膜モジュール ２６ 中空糸膜 ３０ 保護筒 ３１ 固定ピン ３２ 散水板 ３３ スペーサ ３５ 吊りボルト ３６ サポート ５２ 長胴密閉容器 ６０ 横孔

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内を下部の濾過室と上部の処理
   液室とに液密に仕切る管板と、この管板に取り付けられ
   て前記濾過室内に収容される複数の中空糸膜モジュール
   と、これら中空糸膜モジュールをそれぞれ収容する保護
   筒と、前記管板に前記濾過室内で吊持されて前記各保護
   筒内に逆洗空気を吹き出す吹出口を設けた散水板とを有
   する中空糸膜濾過装置において、前記各保護筒を、前記
   管板に固定せずに、前記散水板に固定したことを特徴と
   する中空糸膜濾過装置。
2. 【請求項２】 各保護筒と管板との間に間隙を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の中空糸膜濾過装置。
3. 【請求項３】 各保護筒相互をスペーサにより径方向に
   連結して一体化したことを特徴とする請求項１または２
   記載の中空糸膜濾過装置。
4. 【請求項４】 各保護筒と散水板との間に間隙を設けた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空
   糸膜濾過装置。