JPH05154358A - 中空糸膜ろ過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中空糸膜モジュール自身に保護筒を装着するこ
とにより、除染性を向上して密閉容器の放射線量上昇を
抑制して作業員の被曝低減を図ると共に、逆洗性が優れ
て管板構造を簡素化した中空糸膜ろ過装置を提供する。 【構成】密閉容器内を下部のろ過室と上部の処理液室と
に区画する管板と、この管板から吊設された中空糸膜モ
ジュールとを有する中空糸膜ろ過装置において、前記中
空糸膜モジュール自身に保護筒を装着すると共に、中空
糸膜モジュールの糸束断面積と保護筒内側の断面積の比
を１： 1.5〜 2.2に設定したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸膜モジュールを
ろ過材として使用する中空糸膜ろ過装置に係り、特に定
期点検定等における作業員の被曝低減と、逆洗効率の向
上を図った中空糸膜ろ過装置に関する。

【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クラッド（腐蝕生成物）の発生の
抑制及び、その除去を行なっているが、例えば放射性廃
液あるいは、原子炉復水給水系における復水中に存在す
る懸濁物を分離除去するためにろ過装置が使用されてい
る。このろ過装置としては、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ろ過装置や、ろ
紙、ろ布、メンブレンフィルタ等の平膜型ろ過フィルタ
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。しかしながら、近年は、中空糸膜をろ過
材として使用した中空糸膜ろ過装置が広く普及してい
る。この中空糸膜は、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 0.1
μm 以下の懸濁物も捕捉可能であり、単位容積当りのろ
過面積が大きく、また耐圧性に優れている特性を活か
し、限外ろ過用、逆浸透ろ過用のろ過材として、電子工
業、医学、排水処理等の分野で広く使用されている。

【０００３】図５は中空糸膜ろ過装置の一例の断面図で
ある。この中空糸膜ろ過装置は、密閉容器１が管板２に
よって、下部のろ過室３と上部の処理液室４とに区画さ
れ、ろ過室３内には複数の中空糸膜モジュール５が垂設
されて構成されている。なお、この各中空糸膜モジュー
ル５は、多数の中空糸膜６を束ねて固着したモジュール
固定部７を介して管板２に固定されており、管板２は密
閉容器１の胴体１Ａ、及び蓋体１Ｂの縁部に取付けた外
周フランジ９，10により挟持されて固定されている。

【０００４】上記中空糸膜モジュール５は図６の拡大断
面図に示すように、一般に繊維状の中空糸膜６を多数、
直線状またはＵ字状に束ね、開口端部の周囲を樹脂等に
より固着したモジュール構造を有し、この樹脂等の固着
構成部分が上記モジュール固定部７としてある。なお、
中空糸膜６は、モジュール固定部７から延長した支持体
８にて支持されている。さらに、中空糸膜モジュール５
はモジュール固定部７により、図５に示す管板２に穿設
した取付穴に嵌合して固定され、管板２に装着されてろ
過室３内に垂下されている円筒状の保護筒15内に収容さ
れる。

【０００５】ここで原子力発電プラントから発生した廃
液等は、供給液入口ノズル11から実線矢印で示すように
ろ過室３内に導入され、中空糸膜６の表面を通過する
際、クラッド等の異物が分離除去されてろ過され、ろ過
された処理液は中空糸膜６の中空部分を通り、管板２を
貫通して処理液室４に流入した後、処理液出口ノズル12
を通り系外へ移送される。この構造の中空糸膜ろ過装置
では、通常所定容量の供給液をろ過処理後に、ろ過室３
の上部に空気層13が形成される場合がある。この空気層
13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の運転により除々に上
部に溜って形成されるもので、従来この空気層13の空気
を排出するためには、ベント14のノズルの配管下流にあ
る図示しない弁を開路して供給液と共に、空気を廃棄物
処理系へ排出していた。

【０００６】なお、このベント14は中空糸膜６の目詰ま
りにより透過圧力損失が増大した時に、中空糸膜６の表
面に付着したクラッド等を除去する逆洗処理操作のとき
等にも使用するものである。逆洗処理操作時には、ろ過
室３の底部に配設した空気入口ノズル16から点線矢印で
示すように逆洗用空気を導入し、空気吹出管17から気泡
として空気を噴出して、上昇する気泡の衝撃力によって
中空糸膜モジュール５の中空糸膜６を振動させ、中空糸
膜６の表面に付着したクラッド等を剥離、脱落させて中
空糸膜のろ過機能を再生する。また逆洗に供した逆洗水
はろ過室３の底部に設けた逆洗水出口ノズル18から廃水
処理設備に移送される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の中空糸
膜ろ過装置においては、保護筒15が管板２に溶接等にて
固定されているため、密閉容器１内で保護筒15中央部は
密集構造となり、保護筒15に付着したクラッド、及び保
護筒15間に堆積したクラッドを十分に除去、除染するこ
とが困難であった。また保護筒15を装着するために、管
板２の構造が複雑となり、かつ、管板２の厚さも厚くな
って、管板の重量が大となり、メンテナンス性に支障が
あった。さらに、中空糸膜モジュール５が保護筒15内で
密なることは、逆洗処理に際して中空糸膜６の付着物除
去効果が低下する課題がある。

【０００８】本発明の目的とするところは、中空糸膜モ
ジュール自身に保護筒を装着することにより、除染性を
向上して密閉容器の放射線量上昇を抑制して作業員の被
曝低減を図ると共に、逆洗性が優れて管板構造を簡素化
した中空糸膜ろ過装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】密閉容器内を下部のろ過
室と上部の処理液室とに区画する管板と、この管板から
吊設された中空糸膜モジュールとを有する中空糸膜ろ過
装置において、前記中空糸膜モジュール自身に保護筒を
装着すると共に、中空糸膜モジュールの糸束断面積と保
護筒内側の断面積の比を１： 1.5〜 2.2に設定したこと
を特徴とする。

【００１０】

【作用】保護筒が中空糸膜モジュール自身に装着してい
るため、使用済の中空糸膜モジュールを交換する際に、
保護筒も同時に交換されるので保護筒に付着したクラッ
ド等も、中空糸膜モジュールと一緒に廃棄することがで
き、密閉容器内の放射線量を低くすることができる。ま
た管板への保護筒の取付け作業が不要となるため、管板
の構造が簡素化され管板の厚さを薄くすることができ、
さらに、保護筒内における中空糸膜モジュールの糸束断
面積を適切にし、かつ保護筒の上端を開口すると共に、
保護筒の長さを内部に収容した中空糸膜の下端より長く
したため、逆洗処理時の気泡の捕集が容易であり、逆洗
性が良好となる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。なお、上記した従来技術と同一構成部分には同
一符号を付して、その説明は省略する。図１の断面図で
示すように中空糸膜ろ過装置は、密閉容器１が管板２に
よって下部のろ過室３と上部の処理液室４とに区画さ
れ、ろ過室内３には複数の保護筒付き中空糸膜モジュー
ル20が垂設されている。この保護筒付き中空糸膜モジュ
ール20は、上端部のモジュール固定部７により管板２に
設けた取付穴に嵌合固定されて構成されている。前記保
護筒付き中空糸膜モジュール20は、図２の断面図に示す
ようにＵ字状にした中空糸膜６の束を支持体８により支
持し、上端開口部周囲をモジュール固定部７で固着した
中空糸膜モジュール５を、この中空糸膜モジュール５自
身のモジュール固定部７に、中空糸膜モジュール５の周
囲を囲む保護筒15を装着して構成している。

【００１２】なお、前記保護筒15は、その下端が中空糸
膜６の下端より長くして開口すると共に、上部の周囲に
開口21を設けて、逆洗処理時に空気吹出管17から噴出す
る気泡の取込みと、空気の良好な流通を図っている。ま
た前記保護筒付き中空糸膜モジュール20における中空糸
膜モジュール５の糸束は、その断面積Ａ₁ を１とした時
に、これを囲む保護筒15の内側の断面積Ａ₂ を 1.5〜
2.2に設定して構成する。

【００１３】次に上記構成による作用について説明す
る。図２に示すように保護筒付き中空糸膜モジュール20
においては、保護筒15が中空糸膜モジュール５自身に固
定してあるため、中空糸膜モジュール５の交換時には保
護筒15も一緒に交換するため、密閉容器１における放射
能除染性が向上し、密閉容器１内に残留するクラッド等
の放射性物質が少なくなることから、メンテナンス時の
作業員の被曝が低減される。また保護筒15の管板２取付
けを行う必要がないため、管板２の構造が簡素化されて
管板厚さも薄くすることができ、重量の削減ができる。
さらに、保護筒15の材質としてポリカーボネイト等の可
燃物を用いているので、廃棄時は中空糸膜モジュール５
と一緒に焼却が可能であり廃棄物は増加しない。

【００１４】図１に示す実線矢印はろ過運転時の供給液
の流れ方向を示したもので、供給液入口ノズル10より流
入した供給液は、保護筒15内へ流入して中空糸膜５にお
いてろ過され、処理液室４に向かい、処理液出口ノズル
12より流出する。また逆洗処理時には、ろ過室３底部に
配設した空気入口ノズル16から点線矢印で示すように逆
洗用空気を導入し、空気吹出管17から気泡を噴出させ、
この上昇する気泡の衝撃力によって保護筒15内の中空糸
膜モジュール５の中空糸膜６を振動させる。これにより
中空糸膜６の表面に付着したクラッド等を剥離、脱落さ
せて中空糸膜６のろ過機能を再生する。この逆洗に供し
た逆洗水はろ過室３底部に設けた逆洗水出口ノズル18か
ら排水処理設備に移送される。

【００１５】この保護筒付き中空糸膜モジュール20は、
図２に示すように、保護筒15の下端は開放され、かつ中
に収納にしている中空糸６の下端よりも十分に長い構造
となっており、効果的に逆洗処理操作時の気泡を捕集す
る構造となっている。また保護筒15内を上昇した空気
は、保護筒15の上端部に設けてある複数の開口21より容
易にベントし、この空気は図１に示すベント14より密閉
容器１外へ流出する。なお、前記中空糸膜モジュール５
の糸束断面と保護筒15内側の面積比は１： 1.5〜 2.2で
構成された場合に、逆洗操作時保護筒15内での中空糸膜
６が気泡の衝撃力により効果的に振動して、クラッド等
の剥離、脱落が良好に行われる。

【００１６】この保護筒付中空糸膜モジュール20におけ
る保護筒15の内側の断面積Ａ₂ と中空糸膜６の糸束断面
積Ａ₁ との比、Ａ₂ ／Ａ₁ を種々変更して試験をした結
果では、夫々における逆洗効率が図３の特性図に示すよ
うになった。なお、図３の逆洗効率は、排出クラッド量
／保護クラッド量を表わしている。即ち、本発明の領域
“イ”の面積比 1.5乃至 2.2においては、逆洗処理に際
して保護筒15内における中空糸膜６の占める割合が適切
で、保護筒15内に噴出された気泡が上部の開口21より抜
け、この時に中空糸膜６の糸は適度な振動をして、中空
糸膜６に付着していたクラッド等の剥離、脱落量が多
く、逆洗効果が顕著であった。

【００１７】次に面積比１乃至 1.5の領域“ロ”では、
保護筒15と中空糸膜６との間隙が挟まくなり、このため
逆洗処理に際して、糸のゆらぎが少く中空糸膜モジュー
ル５内にクラッドが滞溜し、このためクラッドの排出性
が悪く、このため早期に中空糸膜モジュール５の交換が
必要となって、結果として中空糸膜６の寿命が低下す
る。また面積比 2.2以上の領域“ハ”においては、その
逆洗効果は本発明の領域“イ”と同様に良好であるが、
単位面積当たりの中空糸膜６の糸数が少くないため、ろ
過面積が小となり、同量の廃液を同一条件で処理するた
めには、保護筒付中空糸膜モジュール20の数を増し、か
つ密封容器１を大きくする必要があり、経済的にも不具
合である。

【００１８】図４は本発明の他の実施例の断面図で、胴
体１Ａ部が長い密閉容器１に適用した場合を表し、特に
供給液入口ノズルと空気入口ノズルが兼用され中空糸膜
ろ過装置の例で示したものである。これは既設プラント
において、既設ろ過装置の密閉容器22を改造して中空糸
膜ろ過装置として使用する場合に適合し、胴体１Ａが長
い場合は、供給液入口ノズル兼空気入口ノズル23の位置
に合わせて、保護筒15を長くした保護筒付き中空糸膜モ
ジュール25とする。これにより供給液、及び逆洗処理時
の気泡が保護筒15内の中空糸膜モジュール５に十分に到
達し、振動させてクラッドの除去が良好に行なわれる。

【００１９】

【発明の効果】以上本発明によれば、中空糸膜モジュー
ル自身に保護筒が装着されているため、中空糸膜モジュ
ールの交換時に保護筒も交換されるので、密閉容器にお
ける残留放射性物質を低減することが可能となり、作業
員の被曝低減ができる。また保護筒を管板に取付ける必
要がないため管板の構造が簡素化でき、保護筒は収容し
ている中空糸膜より長く、下端が開放された構造であ
り、かつ上端部にベント可能な開口が設けてあるため逆
洗時の気泡の流れが良好で、さらに、保護筒内における
中空糸膜の糸束の量を適切に選定しているため逆洗効率
が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜ろ過装置の一実施例を示す断
面図。

【図２】本発明の保護筒付き中空糸膜モジュールの拡大
断面図。

【図３】保護筒内側と中空糸膜との断面積比による逆洗
効率特性図。

【図４】本発明の他の実施例の中空糸膜ろ過装置の断面
図。

【図５】従来の中空糸膜ろ過装置の断面図。

【図６】従来の中空糸膜モジュールの拡大断面図。

【符号の説明】

１，22…密閉容器、２…管板、３…ろ過室、４…処理液
室、５…中空糸膜モジュール、６…中空糸膜、７…モジ
ュール固定部、８…支持体、15…保護筒、20，25…保護
筒付き中空糸膜モジュール、21…開口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内を下部のろ過室と上部の処理
   液室とに区画する管板と、この管板から吊設された中空
   糸膜モジュールとを有する中空糸膜ろ過装置において、
   前記中空糸膜モジュール自身に保護筒を装着すると共
   に、中空糸膜モジュールの糸束の断面積と保護筒内側の
   断面積の比を１： 1.5〜 2.2としたことを特徴とする中
   空糸膜ろ過装置。
2. 【請求項２】 中空糸膜モジュール自身に装着した保護
   筒の上端部にベント可能な開口が設けてある請求項１に
   記載の中空糸膜ろ過装置。