JPH03238083A - 濾過脱塩装置 - Google Patents

濾過脱塩装置

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JPH03238083A
JPH03238083A JP2034846A JP3484690A JPH03238083A JP H03238083 A JPH03238083 A JP H03238083A JP 2034846 A JP2034846 A JP 2034846A JP 3484690 A JP3484690 A JP 3484690A JP H03238083 A JPH03238083 A JP H03238083A
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JP
Japan
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layer
desalting
ion
filtration
hollow fiber
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Pending
Application number
JP2034846A
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English (en)
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Masahiro Henmi
昌弘 辺見
Hiroyuki Yamamura
山村 弘之
Toshio Yoshioka
敏雄 吉岡
Takuo Ito
卓雄 伊藤
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

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、原子力発電、電子工業、医薬品工業などで必
要な純度の高い水を得るための装置1、特に原子力発電
所内部のタービン循環水を濾過脱塩する装置、とりわけ
BWR(沸騰水)型原子力発電所内の復水の濾過脱塩装
置に関する。
[従来の技術] BWR型原子力発電所内部のタービン循環水である復水
中には、クラッドと呼ばれる酸化鉄、水酸化鉄などを主
成分とする固形浮遊物や、シリカ、炭酸イオン、金属塩
などが含まれている。このため、復水を再び原子炉内部
に循環させるには、復水中のこれらの浮遊物、塩類等を
あらかじめ除去してやる必要がある。
復水の浄化方法として、従来は使い捨てのイオン交換樹
脂を用いて復水中の固形浮遊物や塩類を吸着除去する方
法が一般的であった。しかし、使い捨てであるために、
コスト高であること、および放射性廃棄物量の増加につ
ながるという問題点があり、このため、最近は逆洗可能
な中空糸膜フィルターを用いて復水の濾過を行なう検討
が各所で威されている。
[発明が解決しようとする課題] 初期の使い捨てのイオン交換樹脂法に変わる中空糸膜フ
ィルターを用いた復水脱塩システムは、BWR型原子力
発電所内の復水浄化法として一応良好な結果が得られつ
つある。しかしながら、この方法は中空糸膜フィルター
装置により復水中の固形浮遊物を除去したあとで、イオ
ン交換脱塩塔により残存イオン成分を除去する方法であ
るが、中空糸膜を使用する場合においては、中空糸膜の
必要膜面積が大きいためにかなりの数の中空糸膜濾過塔
が必要となり、また更に別のイオン交換脱塩塔が必要と
なるため、濾過装置の設置のためには従来以上の設置ス
ペースが必要になるという問題点があった。
また、浄化装置の設置スペースを小さくするために、復
水の濾過と脱塩を同一塔内で行なえる“濾過脱塩装置”
 (特開昭62−83003号)が提案されている。こ
れは中空糸膜フィルターを使用する濾過装置の中空糸膜
フィルター周辺の空所にイオン交換樹脂等を充填するも
のであるが、中空糸膜フィルターの逆洗洗浄時にその都
度イオン交換樹脂等を取りだし仮保管した後、洗浄終了
後に再び装置に充填する操作を必要とし、作業性が著し
く悪いという欠点があった。また、中空糸膜フィルター
の下流側にイオン交換樹脂の充填カラムを直結する“濾
過脱塩装置エレメント” (特開昭64−67206)
も提案され、従来の中空糸膜フィルターの洗浄時の問題
点の解決が試みられているが、この場合は洗浄操作時の
イオン交換樹脂等の取り出しと再充填操作を必要としな
い点では改良が見られているものの、濾過装置の占有体
積の面では、現状の中空糸濾過塔とイオン交換樹脂脱塩
塔を一体化しただけで、装置の小型化につながるもので
は無く、今−歩の改良が望ましい。
[課題を解決するための手段] 本発明の課題は、中空糸膜フィルターからなるろ過層と
、イオン交換繊維を少なくとも一つの構成要素とする脱
塩層とを設けたろ過脱塩装置であって、濾過層と脱塩層
が同一の容器内に収納されており、中空糸膜によるろ過
と該イオン交換繊維によるイオン性成分の除去とを行な
うことを特徴とするが過脱塩装置とすることにより達成
される。
本発明における被処理原液の通液方法は、中空糸膜フィ
ルターからなるろ過層からイオン交換繊維を少な(とも
一つの構成要素とした脱塩層へ流しても、脱塩層から濾
過層へ流してもどちらでも良いが、原子力発電所の水処
理においては前者が好ましい。
本発明における濾過装置の形状は、上記イオン交換繊維
を少なくとも一つの構成要素とした脱塩層と、中空糸膜
フィルターからなるろ過層が直列に位置しておれば良い
が、装置占有体積を小さくするために、好ましくは両者
間に特別の入り口/出口、接続配管部等を介することな
く同一の容器内部に収納されているのが良い。
本発明における濾過層と脱塩層の比率は、任意であるが
、処理流量とイオン交換能力とのバランスを考慮し、体
積比にして40 : 60〜95:5、好ましくは60
:40〜90 : 10であるのが好ましい。
本発明における中空糸膜フィルターの膜素材としては、
復水中のクラッドや金属塩等の固形浮遊物を濾過除去で
きる孔形態を有したものであれば特に種類を限定しない
が、好ましくは、中空糸膜として優れた耐久性を有して
いる、ポリアクリロニトリル、ポリオレフィン、ポリス
ルホン、ポリビニルアルコール、セルロースアセテート
、ポリアミド、さらに、ポリフッ化ビニリデン、テトラ
フルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン
共重合体などのフッ素系ポリマなどが好ましい。更に詳
細を述べると、ポリアクリロニトリルとしてはアクリロ
ニトリルを少なくとも90モル%、好ましくは95〜1
00%と該アクリロニトリルに対して共重合性を有する
ビニル化合物10モル%以下、好ましくは0〜5モル%
とからなるアクリロニトリルホモポリマもしくはアクリ
ロニトリル系共重合体である。上記ビニル化合物として
は、公知のアクリロニトリルに対して共重合性を有する
化合物であれば良く、特に限定されないが、好ましい共
重合成分としては、アクリル酸、イタコン酸、アクリル
酸メチル、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、アリルス
ルホン酸ソーダ、p−スチレンスルホン酸ソーダなどを
例示することができる。ポリオレフィンとしては、エチ
レン、プロピレン、4−メチルペンテン−1、フッ化ビ
ニリデン、酢酸ビニルなどのホモポリマもしくは、2種
以上の共重合体を例示することができる。ポリスルホン
としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンを例示
することができる。
本発明における中空糸膜は、精密濾過膜、限外濾過膜、
逆浸透膜のいずれでも良いが、原子力発電所の水処理用
としては、孔径が、0.001〜1μ、好ましくは0.
01〜0. 5μである。中空糸膜の寸法は任意である
が、細すぎると水が流れにくく、太すぎると容器が太き
(なってしまうため、通常内径50μ〜5mm、膜厚5
μ〜3 mmであるが、好ましくは内径100μ〜2m
m、膜厚20μ〜1mmである。
本発明における中空糸膜フィルターの形状も特に限定は
しないが、例えば、片端抜き出しタイプや両端抜き出し
タイプなどが考えられる。
本発明における脱塩層には、イオン交換繊維あるいはイ
オン交換繊維とイオン交換樹脂の複合物および/または
混合物が充填されていることが必要で、濾過処理水中の
残存イオン成分が除去される。イオン交換繊維は、繊維
状であることから従来の粒状イオン交換樹脂に比べて比
表面積が大きいためイオン交換速度が著しく大きく、脱
塩層の体積を小さくすることが可能である。特に原子力
発電所復水の濾過用途を考慮すると、イオン交換繊維を
使用することにより従来の粒状イオン交換樹脂を用いた
場合に比べて脱塩層部分の大きさが著しく小さくなり、
設置面積および許容空間の限られた原子力発電所内部に
は好都合であり、これによるメリットは大きい。
脱塩層の構成は、イオン交換繊維を一つの構成要素とし
ていれば良くとくに限定されないが、例えば、カチオン
交換繊維、アニオン交換繊維、カチオン交換繊維とアニ
オン交換繊維の混合、カチオン交換繊維とアニオン交換
繊維とカチオン交換樹脂の混合、カチオン交換繊維とア
ニオン交換繊維とアニオン交換樹脂の混合、カチオン交
換繊維とアニオン交換繊維とカチオン交換樹脂とアニオ
ン交換樹脂の混合、カチオン交換繊維とカチオン交換樹
脂とアニオン交換樹脂の混合、カチオン交換繊維とアニ
オン交換樹脂の混合、アニオン交換繊維とカチオン交換
樹脂とアニオン交換樹脂の混合、アニオン交換繊維とカ
チオン交換樹脂の混合、また、キレート交換繊維または
キレート交換樹脂とこれらとの混合、さらにこれらの二
種以上の複合などを挙げることができる。その中でも特
に、カチオン交換繊維とアニオン交換繊維の混合および
カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合を上流にし
カチオン交換繊維とアニオン交換繊維の混合を下流にし
た複合が水質純度の点で好ましい。
本発明におけるイオン交換繊維としては、カチオン交換
基、アニオン交換基、キレート交換基を有するポリスチ
レン成分を海に、補強用のポリオレフィンを島成分とす
る多芯海島型複合繊維などのポリスチレン系イオン交換
繊維、ポリアクリロニトリル系イオン交換繊維、ポリビ
ニルアルコール系イオン交換繊維、セルロース系イオン
交換繊維などを挙げることができるが、酸性度、塩基性
度が高く、耐久性に優れたポリスチレン系イオン交換繊
維が特に好ましく用いられる。
本発明におけるイオン交換樹脂としては、スチレンジビ
ニルベンゼン共重合体にカチオン交換基、アニオン交換
基、キレート交換基を導入したものなどを挙げることが
できる。
本発明における、カチオン交換基としては、スルホン酸
基、ホスホン酸基、カルボン酸基であるが、スルホン酸
基が好ましい。アニオン交換基としては、1〜3級アミ
ノ基、4級アンモニウム基であるが、4級アンモニウム
基が好ましい。キレート基としては、イミノジ酢酸基、
イミノジプロピオン酸基、ポリカルボン酸基、ペプチド
基、βジケトン基、ピリジン基、ジチオカルバミン酸基
などであるが、イミノジ酢酸基が好ましい。
本発明のイオン交換繊維の形状はと(に限定しないが、
例えば直径500μ以下好ましくは1〜100μ、繊維
長100mm以下好ましくは10μ〜10mmの短繊維
状のものが用いられる。
本発明のイオン交換樹脂の形状としては、粒状、粉末を
挙げることができるが、圧損などの点から100〜10
00μの粒状が好ましい。
以下、実施例を示すがこれに限定されるものではない。
[実施例] 図1は、本発明における濾過脱塩装置の一例を示したも
のである。復水は濾過装置の側面人口1より供給され、
表面に微細孔を有する多孔性中空糸膜2の外周より中空
糸膜内部孔に透過する。中空糸膜の束は上部端板3およ
び下部端板4において接着固定されており、かつ中空糸
膜の内部孔は透過液が取り出されるように開孔されてい
る。中空糸膜2を透過した透過液は上部端板3から直接
に、または下部端板4から中心部集水管5を通って透過
水溜まり6に導かれる。中空糸膜からの透過液すなわち
濾過液は、ステンレス金網7を介して脱塩層8を通過し
、残存金属イオン、炭酸イオンおよびシリカを除去した
あと、ステンレス金網9を介して出口10より復水ライ
ンに戻される。
濾過脱塩装置は、10cmφX 100 cmの円筒状
であり、その8割を中空糸膜が2割を脱塩層が占める。
中空糸膜は、長さ80cm、中空糸内径300μ、外径
400μで12000本束ねである。
透過水量は1300β/hrである。脱塩層は、カチオ
ン交換繊維/アニオン交換繊維の混合体(1/1)30
部が下流に、カチオン交換樹脂/アニオン交換樹脂の混
合体(1/1)70部が上流になるように構成されてい
る。
濾過脱塩実験は、水酸化第二鉄(Fe (OH)3)1
0ppm(鉄換算)とNNaC1101)pを含有する
水を用いた。流速は13006/htと一定にし、差圧
を測定した。また、透過水については、市販のメンブレ
ンフィルター(0,1μm)とカチオン交換濾紙(東し
製、RX−1,CPl)とアニオン交換濾紙(東し製、
RX−1,AP−1)を1枚ずつ重ねた濾過器を設置し
、リークしてメンブレンフィルターおよび濾紙に捕捉さ
れた水酸化第二鉄およびNa”CI−を原子吸光法およ
びイオンクロマト法で定量した。
その結果、初期差圧0 、 5 kg / cutに対
し、0゜3 kg / crl上昇するのに要する時間
は8時間であり、逆洗後に元の差圧に戻り、その操作を
繰り返しても変化はほとんどなかった。一方、水酸化第
二鉄1 およびNa+CI−は、O,ippm以下でありその濃
度で30時間処理できた。
この結果を実際の原子カプラントにあてはめると、逆洗
は約300日に一回、脱塩層は海水のりりを考慮しても
3年間再生不要という計算になる。
[比較例] 実施例と同様の容器に、中空糸膜はそのままで脱塩層に
粒状イオン交換樹脂(カチオン交換樹脂:アニオン交換
樹脂−1:i)を充填し、同じ実験をした。
差圧および水酸化第二鉄濃度は実施例と変わらなかった
が、Na”C1−濃度は0.5〜lppmと高く、その
」二5時間程で濃度が上昇してしまった。
[発明の効果コ 本発明の濾過脱塩装置は、イオン交換繊維を脱塩層の構
成要素の一つとしているため、イオン交換速度が大きく
水質が向上するのみならず、脱塩層の寿命も延長できる
ので、放射性廃棄物の減容2 化が図れ、濾過脱塩装置の設置スペースを縮小できる。
このため、原子力発電所の復水浄化に適している。
また先に述べたように、中空糸膜の逆洗は1年に↑〜2
回、脱塩層の再生も3年に1回で十分であることがわか
り、装置の運転面での簡略化が図れる。
さらに、原子力分野だけでなく、純度の高い水を必要と
する分野、例えば、電子工業・医薬品工業・病院などの
水処理分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の濾過脱塩装置の一実施例を模式的に示し
た断面図である。図中、 1・・・入口、2・・・中空糸膜、3・・・土部端板、
4・・・下部端板、5・・・中心部集水管、6・・・透
過水溜まり、7・・・ステンレス金網8・・・脱塩層、
9・・・ステンレス金網、10・・・出口をそれぞれ示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)中空糸膜フィルターからなるろ過層と、イオン交
    換繊維を少なくとも一つの構成要素とする脱塩層とを設
    けたろ過脱塩装置であって、ろ過層と脱塩層が同一の容
    器内に収納されており、中空糸膜によるろ過と該イオン
    交換繊維によるイオン性成分の除去とを行なうことを特
    徴とするろ過脱塩装置。
JP2034846A 1990-02-15 1990-02-15 濾過脱塩装置 Pending JPH03238083A (ja)

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JP2034846A JPH03238083A (ja) 1990-02-15 1990-02-15 濾過脱塩装置

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JP2034846A JPH03238083A (ja) 1990-02-15 1990-02-15 濾過脱塩装置

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JPH03238083A true JPH03238083A (ja) 1991-10-23

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ID=12425552

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JP2034846A Pending JPH03238083A (ja) 1990-02-15 1990-02-15 濾過脱塩装置

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JP (1) JPH03238083A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008089203A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷蔵庫
US10688441B2 (en) 2017-04-19 2020-06-23 Mann+Hummel Gmbh Integrated ultrafiltration membrane and ion-exchange filtration system
EP4154960A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-29 Pentair Water Pool and Spa, Inc. Hybrid filter assembly
US12180094B2 (en) 2021-02-10 2024-12-31 Pentair Water Pool & Spa, Inc. Pool filtration system and method

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