JPH0729032B2 - 濾過装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子炉の復水浄化系等に適用される濾過装置に
係り、特に復水浄化系の非助材型濾過手段として中空糸
膜を用いた濾過装置に関する。

（従来の技術） 原子力発電プラントにおいては放射線被曝の低減や燃料
の健全性向上を図るために、種々の炉内持込クラッド低
減対策が採られている。その一環として最近の沸騰水型
原子力発電プラントにおいては、原子炉の復水浄化系で
クラッド等の異物を除去する除去性能の向上を図るため
に、混床式イオン交換塔に加え粉末イオン交換樹脂プリ
コート方式の濾過器を前置濾過装置として設置してい
る。

ところが、この種の前置濾過装置からは、多量の使用済
イオン交換樹脂が発生するため、その使用済樹脂の貯
蔵、処理および運転コスト等について改善の余地があ
る。しかも、原子力発電プラントは貯蔵スペースや処理
スペースにスペース的制約を受けるので、二次廃棄物発
生量や所要スペースが少なく、かつランニングコストの
安い非助材型濾過装置の開発が要求されている。

これらの要求に応じて最近では放射性廃棄物処理設備に
適用されている中空糸膜フィルタを復水浄化用の非助材
型濾過手段として用いる試みが行なわれている。

第５図および第６図は従来この種の中空糸膜フィルタを
用いた非助材型復水濾過装置を示すものである。この復
水濾過装置は二分割可能に密閉された密閉容器１を有す
る。この密閉容器１は筒状の容器本体1aを蓋体1bで覆う
ことにより密閉構造に形成される。容器本体1aと蓋体1b
との間には仕切りを兼ねた支持板２が介装され、この支
持板２で密閉容器１内を濾過室３と浄化室４とに区画さ
れる。そして、容器本体1aには廃液入口５、ドレン管６
およびベント管７がそれぞれ設けられる一方、前記蓋体
1bには逆洗用空気入口を兼ねる処理液出口８が設けられ
る。

一方、密閉容器１内には多数の中空糸膜モジュール構造
体10が配置されており、各モジュール構造体10はその上
端が支持板２に押え板11を介して固定される。各中空糸
膜モジュール構造体10は支持板２に溶接等により固定さ
れた保護管12内に収容され、各中空糸膜モジュール構造
体10を保護している。保護管12の上端部にはエア抜き用
の孔13が穿設されている。

また、前記密閉容器１の底部近傍には多数のエアーノズ
ル14aを有する空気配管14が配置されている。

さらに、中空糸膜モジュール構造体10は第６図に示すよ
うに複数の中空糸膜モジュール15を継ぎ具16で直列に接
続して組み立てたもので、各中空糸膜モジュール15は、
集水管17の外周部に多数本の中空糸膜18を軸方向に配設
し、その上下端を充填材19で固めることにより構成され
る。中空糸膜モジュール構造体10の上端はつかみ具20に
固設され、このつかみ具20はＯリング21等により支持板
２の装着孔に液密に装着される。装着されたつかみ具20
は押え板11により抜け止めされる一方、押え板11は止め
ボルト22等の固定具により支持板２に固定される。ま
た、中空糸膜モジュール構造体10の下端には支え具23が
装着されている。

第５図および第６図に示され非助材型濾過装置におい
て、被処理液としての復水等の濾過水は廃液入口５から
密閉容器１内に送られ、この密閉容器１内で各保護管12
内にその下端開口12aからほぼ均等に分配されて流れ込
む。保護管12内に濾過水が流入すると、中空糸膜モジュ
ール構造体10の各中空糸膜モジュール15は各中空糸膜18
が多数の濾過用小孔を有する一種のパイプフィルタであ
るので、濾過水のうち水だけが各中空糸膜内を通って案
内され、クラッド等は中空糸膜18の表面に付着して除去
される。

中空糸膜18内に透過した水は、中空糸膜18内に形成され
る中心流路を通って継ぎ具16あるいは支え具23内に集水
され、続いて集水管17内を上昇し、つかみ具20から浄化
室４内に流入し、流入した浄化水は蓋体1bに形成された
処理液出口８から外部に排出される。

しかして、この濾過装置により長時間濾過作用を続ける
と、中空糸膜18の表面にはクラッド等が多く付着し、濾
過用小孔が閉塞されるため、中空糸膜18の濾過性能が低
下する。そこで、中空糸膜18に付着したクラッド等を除
去するために、一定時間経過毎に逆洗とバイブリング操
作が反復して行なわれる。

この操作の際には、まず処理液出口８に接続された空気
注入口25から密封容器１内に高圧空気を注入し、浄化室
４に貯溜されている浄化水を中空糸膜モジュール構造体
10を通して濾過室３内に逆流させる。その際、ベント管
７を開放し、逆流により増えた水を排出する。

また、逆洗作業とともに、中空配管14のエアノズル14a
から空気を流出させ、各保護管12内に気泡流を案内し、
この気泡流で中空糸膜モジュール構造体10の各中空糸膜
18を振動させる。各中空糸膜18を振動させることにより
逆洗効果を高める一方、保護管12内を上昇する気泡は保
護管12上部の孔13から管外に放出され、保護管12内が空
気で満されることが防止される。

この逆洗とバイブリング操作により、中空糸膜18の外表
面に付着したクラッド等の異物は除去され、中空糸膜18
は正規の濾過性能が回復される。除去されたクラッド等
の異物は、密閉容器１内の底部に落下して一旦貯えら
れ、続いてドレン管６から外部に排出されて処理され
る。これにより、各中空糸膜18は正規の濾過性能が回復
され、次の廃液濾過作用に備えられる。

ところで、従来の非助材型濾過装置の場合、中空糸膜モ
ジュール15を組み立てた中空糸膜モジュール構造体10
は、その構造体下端が保護管12の下端開口付近に位置さ
れ、下端開口付近の中央部を閉塞させる構造となってい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の濾過装置においては、中空糸膜モジュール構造体
10の下端と保護管12の下端開口が接近しているために、
濾過水が保護管12内に流入する際、保護管12下端開口付
近で流路面積が著しく変化する。このため、流入する廃
液は保護管12の下端開口付近で流れが乱され、乱流のま
ま中空糸膜濾過部に案内される。この結果、中空糸膜濾
過部や中空糸膜モジュール構造体廻りの圧力分布が不安
定となり、中空糸膜モジュール構造体は流体振動を引き
起こす。この流体振動により、中空糸膜濾過部や固定支
持部、集水管固定部に繰返し応力が作用し、濾過装置の
健全性や寿命が損われる等の問題があった。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、保
護管の下端開口より流入される流体の流れをスムーズに
して中空糸膜モジュール構造体に作用する流力振動の発
生を抑制し、安全性や信頼性を向上させて長寿命化を図
ることができる濾過装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る濾過装置は、上述した目的を達成するため
に、特許請求の範囲第１項に記載したように、密閉容器
内を仕切り兼用支持板で濾過室と浄化室とに区画し、上
記支持板に集水管を備えた中空糸膜モジュール構造体を
設け、この中空糸膜モジュール構造体を、支持板に取付
けられて下端に開口を有する保護管内に収容した濾過装
置において、前記保護管の下端を中空糸膜モジュール構
造体の下端より下方に延長させ、その延長部を濾過水の
整流部として形成し、この整流部の長さを保護管の内径
の２倍以上の軸方向長さを有するようにしたものであ
る。

また、本発明に係る濾過装置は、上述した目的を達成す
るために、特許請求の範囲第２項に記載したように、密
閉容器を仕切り兼用支持板で濾過室と浄化室とに区画
し、上記支持板に集水管を備えた中空糸膜モジュール構
造体を設け、この中空糸膜モジュール構造体を、支持板
に取付けられて下端に開口を有する保護管内に収容した
濾過装置において、前記保護管の下端を中空糸膜モジュ
ール構造体の下端より下方に延長させ、その延長下端部
に筒状をなす整流部材を一体あるいは一体的に設け、前
記保護管の下端部を濾過水の整流部として形成したもの
である。

（作用） 本発明の濾過装置は支持板に中空糸膜モジュール構造体
を設け、この中空糸膜モジュール構造体を支持板に取り
付けられた保護管内に収容し、この保護管の下端を中空
糸膜モジュール構造体の下端より下方に延長させ、その
延長部を濾過水の整流部として形成し、この整流部を保
護管の内径の２倍以上の軸方向長さとしたから、中空糸
膜モジュール構造体の上流側に充分な長さの整流部を形
成して流れの助走区間を設けることができ、保護管の下
端開口から流入する濾過水を整流部に案内し、この整流
部を通すことにより中空糸膜モジュール構造体の上流側
で流れを積極的に整流化させることができる。この整流
作用により、保護管の下端で発生した流れの乱れを整
え、乱れの小さな流れとなって中空糸膜モジュール構造
体に案内される。このため、中空糸膜モジュール構造体
廻りに案内される濾過水の流れは安定し、中空糸膜モジ
ュール構造体に作用する流力振動（流体振動）が有効的
に抑制され、集水管を軸とした中空糸膜モジュール構造
体へ作用する流力振動を防止し、その構成部品の疲労損
傷を有効的に防ぐことができる。

また、保護管の下端を集水管を備えた中空糸膜モジュー
ル構造体の下端より下方に延長させ、その延長下端部に
筒状をなす整流部材を設けて保護管の下端部を濾過水の
整流部として形成したので、保護管の下端開口から流入
する濾過水を筒状の整流部材で流れを積極的に整流化さ
せることができる。中空糸膜モジュール構造体の上流側
で整流部材により濾過水の流れを整流化させ、乱れの小
さな流れとなって中空糸膜モジュール構造体の廻りに案
内されるため、濾過水の流れが安定し、中空糸膜モジュ
ール構造体に作用する流体振動が抑制され、その構成部
品の疲労損傷を有効的に防ぐことができる。

（実施例） 以下、本発明に係る濾過装置の実施例について添付図面
を参照して説明する。

濾過装置の密閉容器内を、仕切りを兼ねた支持板で濾過
室と浄化室とに区画し、上記支持板に多数の中空糸膜モ
ジュール構造体を設けた全体の構成については、第５図
および第６図に示す従来の濾過装置と異なるところがな
いので説明を省略する。

本発明の濾過装置は中空糸膜モジュール構造体30廻りの
構成を改良したものである。中空糸膜モジュール構造体
30は支持板に垂設されたステンレス製等の保護管31内に
収容される。上記中空糸膜モジュール構造体30は第１図
に示すように、複数の中空糸膜モジュール32を継ぎ具33
で直列に接続して組み立てたもので、中空糸膜モジュー
ル構造体30の上端には図示しないつかみ具で固定される
一方、その下端にはキャップ状の支え具34が装着され
る。

中空糸膜モジュール32は中央の集水管35廻りに多数の中
空糸膜36を配設し、これらの集水管35および中空糸膜36
の上下端を充填材37で束ねて構成される。中空糸膜36は
多数の濾過用小孔を有する一種のパイプフィルタであ
る。

一方、保護管31の下端は中空糸膜モジュール構造体30の
下端より下方に延長させ、その下部延長部分が整流部40
として構成される。整流部40は保護管31の内径Ｄの２倍
以上例えば５倍程度までの長さを有し、保護管31の下端
開口31a付近で乱された被処理液としての復水等の濾過
水の流れは、整流部40を通る間に流速が均一化され、乱
れのより小さな流れになって中空糸膜モジュール構造体
30の各中空糸膜36の濾過部に案内される。このため、中
空糸膜モジュール構造体30廻りの圧力分布が安定化しな
めらかなものとなり、濾過水の流れは安定し、中空糸膜
濾過部の中空糸膜モジュール構造体30の流力振動は防止
される。

第１図に示す中空糸膜モジュール構造体30廻りの構造に
おいては、保護管31の下部に形成される整流部40の軸方
向長さを保護管31の内径Ｄの２倍から例えば５倍程度と
しただけの簡単な構造のもので、中空糸膜モジュール構
造体30に作用する流力振動を抑えることができ、濾過装
置の安定性や信頼性を向上させることができる。

次に、濾過装置の変形例について第２図を参照して説明
する。

第２図に示されたものは、中空糸膜モジュール構造体30
を覆う保護管31Aの下端に整流部としての整流部材41を
一体あるいは一体的に取り付けたものである。整流部材
41は保護管31Aと同径の整流筒42（整流筒42は保護管の
下端部で構成してもよい。）を有し、この整流筒42内
に、第３図に示すように整流用管束43を収容したもので
ある。管束43は薄肉小径の整流管44を複数本溶接等によ
り束ねてハニカム状に構成される。この整流部材41を保
護管31Aの下部に設けることにより、積極的に整流化す
ることができるので、その軸方向長さを縮小し、短尺化
することができる。

また、整流部材41Aは第４図に示すように、整流筒42内
に整流用格子板45を収容させてもよい。この格子板45は
薄板を溶接あるいは組合せにより、格子状に組み立てた
ものである。この場合にも、第２図および第３図に示す
整流部材41と同等の効果を奏する。

これらの整流部材41,41Aは、整流管44の管内径や格子板
45の格子穴（水力直径）に対し、２倍以上で例えば５倍
程度の軸方向長さを備えることが望ましい。

しかして、保護管の下端部に整流部を形成することによ
り、中空糸膜モジュール構造体廻りの流れをスムーズに
し、圧力分布を安定化させることができるので、中空糸
膜モジュール構造体の振動振幅は整流部を設けない場合
に比べ、実験によると1/5〜1/15に減少させることがで
きた。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明に係る濾過装置においては、
特許請求の範囲第１項に記載したように、保護管の下端
を集水管を備えた中空糸膜モジュール構造体の下端より
下方に延長させ、その延長部を濾過水の整流部として形
成し、この整流部の長さを保護管の内径の２倍以上の軸
方向長さとしたので、中空糸膜モジュール構造体の上流
側に充分な長さの流れの助走区間を設けることができ
る。

また、特許請求の範囲第２項に記載したように、保護管
の下端を中空糸膜モジュール構造体の下端より下方に延
長させ、その延長下端部に筒状をなす整流部材を一体あ
るいは一体的に設け、前記保護管の下端部を濾過水の整
流部として形成したので、保護管の入口部に整流管や整
流格子等の整流部材からなる整流部を設けることができ
る。

このため、本発明に係る濾過装置においては、保護管の
下端開口から流入する濾過水を整流部に案内してこの整
流部を通すことにより、集水管を備えた中空糸膜モジュ
ール構造体の上流側で流れを積極的に整流化させること
ができ、保護管の下端部に発生する流れを乱れを無く
し、乱れの小さな流れとなって濾過水を中空糸膜モジュ
ール構造体の各中空糸膜モジュールにスムーズに案内す
ることができる。したがって、中空糸膜モジュール構造
体に流れの乱れによる流力振動が作用するのを有効的に
防止でき、その構成部品の疲労損傷を防止して中空糸膜
モジュール構造体の安全性や信頼性を向上させることが
できる。このため、濾過装置の安全性や稼働率を向上さ
せ、長寿命化を図ることができる。

また、中空糸膜モジュール構造体へ作用する流力振動を
抑制でき、中空糸膜モジュール構造体周りの流れを均一
化させることができるので、中空糸膜モジュール構造体
を流力振動に起因する損傷から保護でき、中空糸膜の長
寿命化が図れ、濾過性能を向上させることができる。

さらに、この濾過装置に用いられる中空糸膜モジュール
構造体は集水管を軸（支柱）とした構造体であり、軸方
向に複数段連結させることができるので、コンパクトな
もので大容量の濾過処理が可能となる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る濾過装置の一実施例を示すもの
で、濾過装置に組み込まれる中空糸膜モジュール構造体
の下部廻りを示す断面図、第２図は上記中空糸膜モジュ
ール構造体の変形例を示す断面図、第３図は第２図のII
I−III線に沿う図、第４図は中空糸膜モジュール構造体
の下端部に設けられる整流材の変形例を示す図、第５図
は非助材型濾過装置の一般的な構成を示す縦断面図、第
６図は上記非助材材濾過装置に組み込まれる中空糸膜モ
ジュール構造体を示す図である。 １……密閉容器、２……支持板、３……濾過室、４……
浄化室、５……廃液入口（濾過水入口）、10,30……中
空糸膜モジュール構造体、12,31,31A……保護管、12a,3
1a……下端開口、15,32……中空糸膜モジュール、16,33
……継ぎ具、17,35……集水管、18,36……中空糸膜、20
……つかみ具、23,34……支え具、40……整流部、41,41
A……整流部材、42……整流筒、43……管束、44……整
流管、45……格子板。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉容器内を仕切り兼用支持板で濾過室と
   浄化室とに区画し、上記支持板に集水管を備えた中空糸
   膜モジュール構造体を設け、この中空糸膜モジュール構
   造体を、支持板に取付けられて下端に開口を有する保護
   管内に収容した濾過装置において、前記保護管の下端を
   中空糸膜モジュール構造体の下端より下方に延長させ、
   その延長部を濾過水の整流部として形成し、この整流部
   の長さを保護管の内径の２倍以上の軸方向長さを有する
   ようにしたことを特徴とする濾過装置。
2. 【請求項２】密閉容器を仕切り兼用支持板で濾過室と浄
   化室とに区画し、上記支持板に集水管を備えた中空糸膜
   モジュール構造体を設け、この中空糸膜モジュール構造
   体を、支持板に取付けられて下端に開口を有する保護管
   内に収容した濾過装置において、前記保護管の下端を中
   空糸膜モジュール構造体の下端より下方に延長させ、そ
   の延長下端部に筒状をなす整流部材を一体あるいは一体
   的に設け、前記保護管の下端部を濾過水の整流部として
   形成したことを特徴とする濾過装置。
3. 【請求項３】整流部材は、薄肉小径の整流管を複数本束
   ねた管束を、保護管と同径の整流筒内に収容することに
   より構成された特許請求の範囲第２項に記載の濾過装
   置。
4. 【請求項４】整流部材の軸方向長さは、薄肉小径整流管
   の内径の少なくとも２倍である特許請求の範囲第３項に
   記載の濾過装置。
5. 【請求項５】整流部材は、保護管と同径の整流筒内に薄
   板を組み立てた格子板を収容することにより構成された
   特許請求の範囲第２項に記載の濾過装置。
6. 【請求項６】整流部材の軸方向長さは、格子板の格子穴
   の少なくとも２倍である特許請求の範囲第５項に記載の
   濾過装置。