JPS59228902A - 透過膜チユ−ブによる濾過方法 - 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】 本発明は透過膜チューブを用いる濾過方法の改良に関す
るものであり・透過膜チューブの内側に懸濁物が付着し
ないようにして濾過を行なう方法に関するものである。

従来から液体中の懸濁物を除去するにあたり・メンブレ
ンフィルターやプレコート濾過機が用いられてきたが・
近年になって透過膜チューブを用いる濾過方法が用いら
れるようになってきた。

この濾過方法は０．００１〜０・１μの微細孔径あるい
は分画分子量１０・０００〜１００・０００の性能を有
する透過膜を外径０−５〜２ｍｍ　＋内径０．２〜１．
５ｍｍの中空毛細管状に形成した透過膜チューブを多数
本・たとえば５００本以上集合させて、濾過エレメント
を構成し・当該濾過エレメントを構成する各透過膜チュ
ーブの内部に懸濁物を含む被濾過液を通液し・通常は被
濾過液の一部を各透過膜の内側から外側へ通液すること
により懸濁物を各透過膜チューブの内面で阻止して濾過
液を得・また被濾過液の他部を各透過膜チューブの内部
からそのまま外部へ取り出すものである。なお場合によ
っては被濾過液の全量を各透過膜チューブの内側から外
側へ通すこともあり・また各透過膜チューブの外側から
内側へ通液して懸濁物を透過膜チューブの外面で阻止す
ることもできる。

当該濾過方法はプレコート濾過機のような濾過助剤をプ
レコートする操作が必要々いので操作が簡単であり・か
つ濾過に使用する濾過膜の微細孔が前述したごと（０，
００１〜０．１μ＋あるいは分画分子量が１０・０００
〜１００・０００の性能を有するので、メンブレンフィ
ルタあるいはプレコート濾過機などが有する微細孔と比
較してかなり小さく？シたがってメンブレンフィルタや
プレコート濾過機などでは除去できないような微細な懸
濁物あるいはコロイド状物質まで除去できる。

このように透過膜チューブを用いる懸濁物の濾過方法は
種々の利点を有するので・本発明者は原子力発電所ある
いは火力発電所における復水の処理に本濾過方法を採用
することを試みた。

原子力発電所あるいは火力発電所においては発電タービ
ンを駆動させた後の蒸気を冷却し復水となし・当該復水
を加熱して蒸気を得て・この蒸気で再び発電タービンを
駆動させるというサイクルを繰り返しているが・当該復
水中には復水系統の配管・機器が主として鉄鋼から成る
ため、鉄を主成分とする腐食生成物などの懸濁物が含ま
れている。当該懸濁物は原子炉・ボイラーなどの蒸気発
生機あるいは発電タービンなどに沈着付着し・作業の妨
害ならびに原子力発電所においては放射性物質の増加を
起すので・復水から当該懸濁物を極力除去する必要があ
る。

従来から当該懸濁物を除去する場合、一般にプレコート
濾過が行なわれていた。すなわち素焼筒・カーボン筒・
あるいは金銅・糸を巻きつけた円筒などからなる濾過エ
レメントにケイソウ土、セルロース・微粒子状イオン交
換樹脂・炭素粉、粉末状の合成繊維などの濾過助剤をプ
レコートし・当該プレコート層で濾過を行なうものであ
る。まだ最近では前記プレコート濾過の代りに電磁フィ
ルタも用いられるようになって来ている。

しかしながら復水中に含まれる懸濁物は、０．１μ〜数
１０μと幅広く分布しており・時として大部分が１μ以
下の場合もある。したがって前記のプレコート濾過では
微細な懸濁物がリークするという欠点を有している。ま
たプレコート層が比較的早く目詰りを起こし・そのため
前記濾過助剤の廃棄物量も増加し・さらに濾過エレメン
ト自体にも微細な懸濁物が目詰りし・そのため濾過エレ
メントを時々超音波を化学薬品などで洗浄したりする余
分な操作を必要とし・かつ当該洗浄で回復しない濾過エ
レメントは交替せね困難であり・したがって復水中に常
磁性体が多く含まれている場合は採用できないという欠
点がある。

このように従来の濾過方法では種々の欠点を有している
ので・本発明者等は復水中の懸濁物の除去に前記透過膜
チューブを用いたところ・懸濁物の除去性能は非常に優
れている。ことが確認された。

すなわち前記透過膜チューブの多数本を集合して濾過エ
レメントを構成し・当該濾過エレメントを構成する各透
過膜チューブの内部に懸濁物を含む復水を通液し・当該
復水の一部を各透過膜チューブの内側から外側へ通液す
ることにより懸濁物を各透過膜チューブの内面で阻止し
て濾過液を得るとともに・当該復水の他部を各透過膜チ
ューブの内部からそのまま外部へ取り出す濾過を行なっ
たところ・復水中に含まれる懸濁物の約９９係を効果的
に除去することができた。

しかしながら当該透過膜チューブを用いて濾過を続行し
ていくと透過膜チューブの内面に・特に水酸化鉄のよう
に粘着性の強い懸濁物が付着することにより、圧力損失
の増加あるいは濾過水量の低下などが生じ・たびたび透
過膜チューブに対して濾過方向とは逆方向に逆洗水など
を通水する逆洗浄を実施せねばならず・濾過が中断され
て操作が緊線となるという欠点が生じた。

本発明は透過膜チューブを用いる濾過における前述の欠
点を解決しゃ長時間濾過を続行しても透過膜チューブの
内面に懸濁物が付着・しに＜＜。

ひいては逆洗浄サイクルの回数を減らすことのできる濾
過方法を提供することを目的とするもので・中空毛細管
からなる透過膜チューブ、を複数本集合させて濾過エレ
メントを構成し・当該濾過エレメントを構成する各透過
膜チューブの内部に懸濁物を含む液体を通液することに
より液体から懸濁物を除去するにあたり・懸濁物を含む
液体に透過膜チューブの内部を通過し得る粒状物を混合
し・当該混合液を各透過膜チューブの一方からその内部
へ流入し・各透過膜チューブの他方から流出するととも
に・透過膜チューブの内面に付着する懸濁物を前記粒状
物で剥離除去しながら懸濁物を透過膜の内側で阻止して
濾過液を透過膜チューブの外側から取り出すことを特徴
とする透過膜チューブによる濾過方法に関するものであ
る。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図および第２図ともに本発明の実施態様を示すもの
で・第１図は本発明に用いる透過膜チューブを装着した
濾過塔の断面図であり・第２図は本発明のフローを示す
説明図である。

本発明に用いる濾過塔は第１図に示したようなもので・
濾過塔１内を上部隔板２および下部隔板３で３分隔し・
上室４Ｔ中室５・下室６を構成し・上部隔板２および下
部隔板３には濾過エレメント７に相当する数の孔を多数
開口し・当該孔を用いて中室５内に多数の濾過エレメン
ト７を立設する。

なお濾過エレメント７は中空毛細管からなる透過膜チュ
ーブ８を多数本・たとえば５００本以上集合し・当該透
過膜チューブ８の集合体の外表面を孔あきプレートある
いは金網などの補強材９で被覆したものであり・また透
過膜チューブ８としては０．００１〜９．１μの微細孔
径を有する透過膜あるいは分画分子量Ｎｏ、０００〜１
００，０００の性能を有する透過膜を・外径０．５〜２
ｍｍ　ｌ内径０・２〜１・５ｍｍの中空毛細管状に形成
したものを用いる。たとえば濾過エレメント７の直径を
２インチとした場合・外径１４ｍｍの透過膜チューブを
用いるならば約８ｏＯ本集合することができる。

なお濾過塔ｌの上部および下部・そして中室５および下
室６の塔壁にそれぞれノズル１０を設ける。

次に本発明における濾過方法を説明すると・第２図に示
したごとく・弁１１・１２　、１３を開口し供給ポンプ
１４を駆動し・供給槽１５内の被濾過水を被濾過水流ル
管１６に流入させるとともに・弁１’７　＋　１８　＋
　１９を開口し、循環ポンプ２０を駆動して粒状物循環
管２１に循環水を流入して・粒状物貯蔵ストレーナ２２
内の娑＃粒状物２３を循環水に分散し・当該循環水と被
濾過水を前記濾過水流入管１６で混合する。このような
操作により被濾過水と粒状物２３が混合される。次いで
当該混合水を濾過水流入管１６を介して濾過塔１の下室
６から供給し・混合水を各濾過エレメント７の各透過膜
チューブの内部に通水して・混合水の一部を各透過膜チ
ューブの内側から外側へ通過させ濾過水を得・当該濾過
水を中室５で集水し・濾過水管２４より濾過塔］外に取
り出す。

一方混合水の他部を各透過膜チューブの内部へそのまま
通水して上室４で集水し・濾過塔１の上部から循環管２
１’に流出する。当該操作において被濾過水中の懸濁物
は各透過膜チューブの内側で阻止され・粘着性の強い懸
濁物は各透過膜チューブの内面に一時的に付着するが、
各透過膜内を通水する水中には粒状物２３が共存してい
るので・当該粒状物の通過により・透過膜チューブ内面
に付着した懸濁物が剥離あるいは押出され、各透過膜チ
ューブ内面における懸濁物の付着を効果的に防止する。

一方循環管２１’内を通流する混合水を粒状物分離スト
レーナ２５に送り１当該ストレーナ２５内のスクリーン
２６にて粒状物２３を分離し・当該粒状物２３を含まな
い水は被濾過水循環管２７を介して供給槽１５に循環し
・一方当該粒状物２３を含む水は粒状物循環管２１を通
流させ、弁１９＋循環ポンプ２０１粒状物貯槽ストレー
ナ２２　＋弁１７・１８を介してふたたび濾過水流入管
１６内を通流する被濾過水と混合する。なお濾過水管２
４を介して取り出す濾過水に相当する液量の被濾過水を
被濾過水供給管２Ｂから供給槽１５に供給する。

なお循環管２１内にある循環水中から粒状物２３を取り
出す場合は弁１９・２９・１８のみを開口して循環ポン
プ２０す駆動することにより・循環水を循環管２１に循
環させ・循環水中の排＃粒状物２３を粒状物貯蔵ストレ
ーナ２２のスクリーン２６′で阻止し４動電粒状物２３
を粒状物貯蔵ストレーナ２２に回収すればよい。

またこのような回収後に弁３０　＋　３１を開口して濾
過塔１内の水を抜いた後・常法により透過膜チューブを
濾過とは逆方向に水・空気あるいは水と空気を流入し・
透過膜チューブを逆洗性することもできる。

次に本発明に用いる粒状物について詳しく説明する。

本発明に用いる粒状物は・当該粒状物を透過膜チューブ
の内部へ通過させるため・後述するごとく当該粒状物と
して多少弾力性のあるものを用いたとしてもその直径が
透過膜チューブの内径の１．１倍以上となると当該粒状
物が透過膜チューブの内部へ入りにくくなるので好まし
くなくＩまた当該粒状物の直径があまり小さいと当該粒
状物が透過膜チューブ内に付着している懸濁物に接触す
ることなく・そのまま透過膜チューブを通過し・当該懸
濁物の剥離あるいは押出しに関与しなくなるめで好まし
くない。

したがって本発明に用いる粒状物としては、透過膜チュ
ーブの内部へ入り・さらに洗浄中に詰ることなく・かつ
その通過によって透過膜モジュールの内面に付着してい
る懸濁物を剥離あるいは押出すことができるものが必要
であり・この条件を満たすために粒状物の直径を透過膜
モジュールの内径の０．３〜１・１倍の範囲にすること
が好ましい。

また本発明においては前述したように粒状、物を水中に
分散させて循環使用するので・当該粒状物が循環中に破
砕しないような強度を有し・かつ水流に乗り易すいこと
が必要である。このような条件を満たす粒状物としてた
とえば天然ゴム・合成ゴムよりなる粒子あるいはポリエ
チレンラポリプロピレンー塩化ｌニールよシなる合成樹
脂製の粒子・あるいはイオン交換樹脂・イオン交換樹脂
の母体であるスチレンとジビニルベンゼンの共重合物９
アクリルあるいはメタアクリルとジピニルベンゼの共重
合物などを用いることかできる。またその形状は当該粒
状物が透過膜チューブの内部に入シ易く、さらにその粒
状物が透過膜チューブの内面を擦って付着している懸濁
物を剥離あるいは押出すことのできるように・球状に近
い形状のものを用いることが好ましいが・繊維状もしく
は薄片状の形状をしていないものであれば特に球状に近
いものに限定されることはない。

次に本発明において使用する粒状物の個数としては・こ
の量があまり少ないと懸濁物の付着防止効果が低下し・
逆にあまり多いと透過膜チューブ内に粒状物が詰り易く
なるので・本発明においては被濾過液１４に対して２０
０〜２・０００個ぐらいの割合で粒状物を添加するとよ
い。

なお第２図に示した実施態様においては粒状物をまず水
に分散させ・この分散水を懸濁物を含む液体と混合して
いるか・′本発明の濾過方法はこれにかぎらず・たとえ
ば第２図における供給槽１５内に直接・適当量の粒状物
を加えてもよく・要は懸濁物を含む液体中に粒状物が共
存しさえすれば本発明の目的を達することができる。

以上説明したごとく・本発明の透過膜チューブが共存し
ており・また当該粒状物は透過膜チューブの内面に付着
する懸濁物を剥離あるいは押出して除去する作用を有し
ているので・粒状物を含まない従来の濾過方法と比較す
ると・その濾過可能時間を大巾に延長せしめることがで
きる。

以下に本発明の効果を明確とするために実施例を説明す
る。

実施例 ＦｅＳＯ４とＮａＯＨを反応させて酸化することによシ
実験室的に生成した水酸化第二鉄の懸濁水について本発
明の濾過方法を実施した。

すなわち分画分子量１３・０００の性能を有する外径１
−４ｍｍ　＋内径０．８ｍｍ１長さ１，０００ｍｍの透
過膜チューブ２０２５本を集合させて濾過エレメントを
構成し・当該濾過エレメント１本を濾過塔内に挿着し・
第２図に示したフローにしたがって被濾過液に８４０μ
の篩を通過し・７１０μの篩を通過しない・直径０．８
４’ｍｍ以下０．’７１ｒ＋ｏｎ以上の合成ゴムからな
る粒状物を６００個／ｌの割合で混合し。

当初の濾過水量が１　？７Ｚ３／Ｈとなるような条件で
濾過を開始した。その結果・濾過水量が０　、５　ｍ”
／Ｈに低下するまでの濾過時間・は９ユ２時間であった
。

一方粒状物を加えない他は本発明と全く同じ・いわゆる
従来の濾過方法で濾過を行なったところ・濾過水量が０
・５　傳”／Ｈに低下するまでの濾過時間は４３時間で
あった。

【図面の簡単な説明】

第１図・第２図ともに本発明の実施態様を示すもので・
第１図は本発明に用いる透過膜チューブを装着した濾過
塔の断面図であり・第２図は本発明のフローを示す説明
図である。 １−　　濾過塔・２−一一一上部隔板・３−一一一下部
隔板・４−一一一上室・５山−下室＋５−−−一下室。 ７−−−−濾過エレメント＋　８−−−一透過膜チュー
ブ。 ９−　補強材、　１０−／ズルｌ　１１１２＋１３・−
＊　＋１４・−供給ポンプ＋　１５−供給槽。 １６−　　濾過水流入管＋　　１７＋１８＋１９−　　
弁！２〇−循環ポンプ＋　　２１−　　循環管・２２−
粒状物貯蔵ストレーナ・２３−　　粒状物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中空毛細管からなる透過膜チューブを複数本集合させて
   濾過エレメントを構成し・当該濾過エレメントを構成す
   る各透過膜チューブの内部に懸濁物を含む液体を通液す
   ることにより液体から懸濁物を除去するにあたり費懸濁
   物を含む液体に透過膜チューブの内部を通過し得る粒状
   物を混合し・当該混合液を各透過膜チューブの一方から
   その内部へ流入し・各透過膜チューブの他方から流出す
   るとともに・透過膜チューブの内面に付着する懸濁物を
   前記粒状物で剥離除去しながら懸濁物を透過膜の内側で
   阻止して濾過液を透過膜チューブの外側から取り出すこ
   とを！ 特徴とする透過膜チューブによる濾過方法。