JPH11207340A - 復水の補給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補給水をスパイラル型膜モジュールによって
効率良く膜分離処理する。 【解決手段】 補給水をスパイラル型膜モジュールによ
って処理する復水の補給装置であって、該スパイラル型
膜モジュールは、袋状分離膜１０をシャフト２０に巻回
して巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給さ
れ、透過水及び濃縮水が巻回体の他端面から取り出され
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は復水へ補給水を供給
する装置に係り、特に原水をスパイラル型膜モジュール
によって処理して補給するよう構成された復水の補給装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所や原子力発電所等において
は、純水を加熱して蒸気を発生させ、これによりタービ
ンを駆動し、発電機を運転している。通常の場合、復水
器〜ボイラ〜復水器の循環系外へ蒸気を供給しているた
め、この循環系に対し系外から純水を補給する。

【０００３】図６は、従来の補給水浄化系統及び復水循
環系統を示す系統図であり、タービン６１から戻された
復水器６２内の復水は、循環系内で復水中に混入した鉄
クラッド（酸化鉄粒子の混合物）が中空糸膜フィルター
６３で除去された後、混床型イオン交換装置６４でイオ
ン交換処理される。そして、低圧加熱器６５、脱気器６
６、高圧加熱器６７及びボイラ６８を経て発生した蒸気
がタービン６１に供給され、復水が復水器６２に循環さ
れる。

【０００４】復水器６２に補給される補給水（純水）
は、工水又は市水等の原水が、原水槽６９を経て前処理
装置７０及び純水装置７１で処理され、純水タンク７２
及び補給水タンク７３を経て供給される。前処理装置７
０は、原水が工水の場合は凝集・加圧浮上濾過装置であ
り、原水が市水の場合は長繊維束を用いた高速濾過装置
である。また、純水装置７１は、４床５塔式イオン交換
装置、或いは、４床５塔式イオン交換装置と混床式イオ
ン交換装置とで構成される。

【０００５】なお、復水循環系においては、発電量の変
動により復水循環量が変動して、復水器６２の下部水位
が上昇する場合があるため、復水器６２内の余剰水を補
給水タンク７３に返送する配管が設けられている。

【０００６】このような従来の補給水浄化系統及び復水
循環系統においては、復水循環系に下記〜の汚染物
質が流入するため、復水循環系の中空糸膜フィルター６
３の差圧が上昇し易く、逆洗頻度が高い。なお、この差
圧上昇は、通水流束を高く設定した場合ほど起こり易
い。 前処理装置で除去できなかった原水由来の微細粒子 純水装置やタンク内で発生した微生物 大気中からタンク内に混入した微細粒子（純水タン
クや補給水タンクは完全な密閉構造ではないため、微細
粒子が混入する可能性がある。） 復水循環系内で発生し、余剰水中に混入して補給水
タンクに流入した鉄クラッド 特開平６−１３４４９０号公報には、補給水浄化系統の
純水装置にクロスフロー型の膜濾過装置を設けることが
提案されており、このように膜濾過装置を設けたもので
あれば、上記の原水由来の汚染物質の復水循環系統へ
の流入を防止することができる。なお、同号公報には膜
モジュールの形式についての開示はない。

【０００７】特開平９−２３９３６２号公報には、原水
を浄化手段にて浄化した補給水を復水器に供給する復水
器への補給水供給装置において、該浄化手段からの水を
スパイラル型のＭＦ又はＵＦ膜濾過装置に通し、該膜濾
過装置の透過水を直接復水器に供給するが記載されてい
る。同号公報の補給水供給装置では、膜濾過装置によ
り、原水由来の微細粒子及び浄化系内で発生する微生物
や混入する微細粒子はもとより、復水循環系から余剰水
中に混入して補給水中に流入する鉄クラッドを除去し、
得られた透過水を直接復水器に供給するため、これらの
汚染物質が復水循環系に流入するのを確実に防止するこ
とができる。

【０００８】ところで、本発明はこのようなスパイラル
型膜濾過装置により補給水を浄化処理する補給装置にお
いて、このスパイラル型膜モジュールとして従来よりも
格段に改良されたものを用いるものであるので、従来の
スパイラル型膜モジュールの構成について次に図面を参
照して説明する。

【０００９】図５は従来のスパイラル型膜モジュールの
構造を示す一部分解斜視図であり、集水管１の外周に複
数の袋状の分離膜２がメッシュスペーサ３を介して巻回
されている。

【００１０】集水管１には管内外を連通するスリット状
開口が穿設されている。分離膜２は袋状のものであり、
その中央部が集水管１をくるんでいる。この袋状分離膜
２の内部にはメッシュスペーサ等よりなる流路材４が挿
入されており、この袋状分離膜（袋状膜）２の内部が透
過水流路となっている。

【００１１】袋状膜２の巻回体５の両端にトップリング
６とエンドリング７とが設けられ、その外周にブライン
シール８が周設されている。

【００１２】原水は、巻回体５の前端面から袋状膜２同
士の間の原水流路に流入し、そのまま巻回体５の長手方
向に流れ、巻回体５の後端面から濃縮水として流出す
る。この原水流路を流れる間に水が袋状膜２を透過して
その内部に入り、集水管１内に流入し、該集水管１の後
端側からモジュール外に取り出される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図５の従来のスパイラ
ル型膜モジュールには、次のような解決すべき課題があ
った。

【００１４】 集水管１内の透過水流量を多くするた
めには該集水管１を大径化する必要があるが、そのよう
にするとスパイラル型膜モジュールの径も大きくなって
しまう。 袋状膜２内に透過してきた透過水は、該袋状膜２内
をスパイラル状に回りながら集水管１まで流れるため、
袋状膜２内の流通抵抗が大きい。しかも、袋状膜２内か
ら集水管１に流れ込む集水管スリット部付近での流通抵
抗も大きい。 原水流路を流れる原水流量は、下流側になるほど減
少する。（原水が濃縮される分だけ原水流量が減る。）
このため、原水流路下流域では原水流速が小さくなり、
汚れが付着し易くなる。

【００１５】本発明は、上記従来の問題点を解決し、集
水管が不要であり、透過水流通抵抗が小さいスパイラル
型膜モジュールにより補給水を効率良く処理することが
できる復水の補給装置を提供することの目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の復水の補給装置
は、原水をスパイラル型膜モジュールによって処理して
復水に対し補給水として供給する復水の補給装置におい
て、該スパイラル型膜モジュールは、膜をシャフトに巻
回して巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給さ
れ、透過水が巻回体の他端面から取り出されるものであ
ることを特徴とするものである。

【００１７】本発明で採用するスパイラル型膜モジュー
ルは、袋状膜の内部に透過水流路材が配置され、袋状膜
同士の間には原水流路材が配置されているスパイラル型
膜モジュールであって、該袋状膜は第１、第２、第３及
び第４の辺部を有した略方形であり、該第１、第２及び
第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部と
なり残部が閉鎖部となっており、前記第４の辺部と直交
する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻
回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ま
せ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前
端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３
の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあって
は前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となってお
り、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部とな
っていることが好ましい。

【００１８】かかるスパイラル型膜モジュールにおいて
は、巻回体の前端面から原水が原水流路に流入する。こ
の原水は、原水流路を巻回体軸心線と略平行方向に流
れ、次いで巻回体後端面の原水流路開放部から濃縮水と
して流出する。

【００１９】袋状膜を透過した水は、袋状膜内を巻回体
軸心線と略平行方向に流れ、巻回体の後端面の袋状膜開
放部から流出する。

【００２０】このように、透過水が袋状膜内を巻回体の
軸心線と平行方向に流れるため、従来のスパイラル型膜
モジュールに用いられていた集水管が不要となる。そし
て、袋状膜内から該集水管内に流れ込む際の流通抵抗が
無くなり、透過水流通抵抗が小さくなる。

【００２１】なお、集水管を無くしているため、その分
だけ袋状膜の巻回方向の長さを大きくとることができ、
膜面積を拡張できる。そして、このように袋状膜の巻回
方向長さを大きくしても透過水の流通抵抗は増大せず、
透過水量を多くすることができる。

【００２２】また、巻回体の後端面の一部においてのみ
原水流路を開放させるようにしているため、原水流路の
下流側での原水（濃縮水）流速を従来よりも高めること
ができ、原水流路下流域における汚れの付着を防止でき
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図７は本発明の復水の補給装置の
実施の形態を示す系統図である。この図７において、図
６に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付
してある。

【００２４】図７に示す本発明の復水の補給装置は、補
給水タンク７３からの補給水を改良された後述の図１〜
４のスパイラル型膜モジュールを有する膜濾過装置７４
に通水し、透過水を復水器６２に供給する点が、図６の
従来装置とは異なり、その他は同様の構成とされてい
る。

【００２５】この膜濾過装置７４の濃縮水は、図７の通
り、原水槽６９に返送して水回収率を高めるのが好まし
い。なお、濃縮水は発電所設備内の冷却水等として利用
しても良い。

【００２６】本発明で用いる膜濾過装置の膜としては、
ＭＦ（精密濾過）膜、ＵＦ（限外濾過）膜又はＲＯ（逆
浸透）膜が好ましく、エネルギー効率の面からはＭＦ膜
又はＵＦ膜が好適である。

【００２７】以下、図１〜４を参照して本発明の実施の
形態に用いられるスパイラル型膜モジュールについて説
明する。図１（ａ）はこのスパイラル型膜モジュールの
袋状膜及び該袋状膜が巻き付けられるシャフトの斜視図
である。図１（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）のＢ
−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。図２はシャフト
の周りに袋状膜を巻き付ける方法を示す断面図、図３は
巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図、図４はス
パイラル型膜モジュールの側面図である。

【００２８】図１に示すように、この袋状膜１０は、正
方形又は長方形状のものであり、第１の辺部１１、第２
の辺部１２、第３の辺部１３及び第４の辺部１４を有し
ている。第１の辺部１１、第２の辺部１２及び第３の辺
部１３において分離膜フィルム同士が接着剤等によって
接着され、第４の辺部１４については一部だけを接着し
ている。なお、袋状膜１０としては、長い一枚のフィル
ムを第２の辺部１２部分で二つに折り返し、第１の辺部
１１、第３の辺部１３及び第４の辺部１４の一部を接着
するようにしたものであっても良い。

【００２９】第４の辺部１４の途中から第３の辺部１３
にかけて袋状膜１０の分離膜フィルム同士が接着されて
おらず、透過水流出用の開放部３０となっている。ま
た、この第４の辺部１４の該途中から第１の辺部１１に
かけては、袋状膜１０の分離膜フィルム同士が接着され
ており、透過水の流出を阻止する閉鎖部３１となってい
る。

【００３０】この袋状膜１０内に透過水流路材（例えば
メッシュスペーサ等よりなる。）１５が挿入配置されて
いる。

【００３１】この袋状膜１０の一方の面には、接着剤１
６が付着されると共に他方の面には接着剤１７，１８が
付着され、この袋状膜１０がシャフト２０の周りに巻き
付けられる。接着剤１６は第１の辺部１１に沿って付着
され、接着剤１７は第３の辺部１３に沿って付着されて
いる。接着剤１８は第４の辺部１４の長手方向の前記途
中箇所から第３の辺部１３にかけて、透過水流出用の開
放部３０に沿って付着されている。

【００３２】複数枚の袋状膜１０をシャフト２０の周囲
に巻き付けることにより、重なり合った袋状膜１０同士
は接着剤１７，１８の部分において水密的に接合され
る。これにより、袋状膜１０同士の間には原水（及び濃
縮水）が流れる原水流路が構成される。接着剤１８が硬
化することにより、巻回体の後端面には、内周側に原水
（濃縮水）の流出用の開放部が形成され、外周側に原水
流出阻止用の閉鎖部が形成される。

【００３３】第４の辺部１４のうち透過水流出用の開放
部３０と透過水流出阻止用の閉鎖部３１との境界部分か
ら、巻回体の後方に向ってフィン１９が延設されてい
る。このフィン１９は、例えば合成樹脂フィルム又はシ
ートよりなり、袋状膜１０に対し接着等により接合され
るのが好ましい。

【００３４】袋状膜１０をシャフト２０の周りに図２の
如く原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介して巻き
付けることにより、図３に示すように巻回体２４が形成
される。この巻回体２４の後端面からは、フィン１９が
延出する。各袋状膜１０の第４の辺部１４において同一
箇所にフィン１９を設けておくことにより、フィン１９
は巻回体２４の軸心から等半径位上に位置し、フィン１
９が重なり合うことによりフィン１９がリング状の突出
部を形成することになる。このリング状の突出部内に円
筒状のソケット２５の後端を挿入し、該ソケット２５と
フィン１９を接着剤等により接合する。なお、ソケット
２５をフィン１９に外嵌めしても良い。また、フィン１
９に沿って巻回体２４の後端面に旋盤で切込み溝を付
け、該溝にソケット２５の端部を埋め込むようにしても
良い。

【００３５】このようにソケット２５とフィン１９とを
接合することにより、巻回体２４の後端面の外周側の透
過水流出領域とソケット２５の内周側の濃縮水流出領域
とが区画される。

【００３６】なお、袋状膜１０をシャフト２０の周りに
巻き付けるに際しては、図２に示すように、袋状膜１０
同士の間に原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介在
させておく。これらのメッシュスペーサ２９を介在させ
ることにより、原水流路が構成される。

【００３７】図４に示すように、巻回体２４の前縁及び
後縁にそれぞれトップリング２６及びエンドリング２７
を合成樹脂モールド等により形成し、トップリング２６
の外周にブラインシール２８を周設する。

【００３８】本発明の復水の補給装置は、前述の通り、
このように構成されたスパイラル型膜モジュールを図７
の膜濾過装置７４に組み込んで補給水を処理するもので
ある。この補給水は、図４に示すように、巻回体２４の
前端面から原水として袋状膜１０同士の間の原水流路に
流入する。この原水は、巻回体２４の軸心線と略平行方
向に原水流路を流れ、巻回体２４の後端のソケット２５
の内側の端面から取り出される。そして、このように原
水が原水流路を流れる間に、水が袋状膜１０内に透過
し、透過水は巻回体２４の後端面のうちソケット２５の
外周側から流出する。

【００３９】このスパイラル型膜モジュールにあって
は、透過水が袋状膜１０内を巻回体２４の軸心線と平行
方向に流れて後端面から取り出されるため、従来のスパ
イラル型膜モジュールに用いられていた集水管が不要で
ある。このため、袋状膜から集水管内に流れ込む際の流
通抵抗が無くなり、透過水流通抵抗が著しく小さくな
る。

【００４０】なお、集水管を省略しており、その分だけ
袋状膜１０の巻回方向の長さを大きくとることができ、
膜面積を大きくとることが可能である。袋状膜の巻回方
向の長さを大きくしても、透過水流通抵抗は増大せず、
透過水量を多くすることができる。

【００４１】このスパイラル型膜モジュールにあって
は、原水流路の出口部分をソケット２５の内側だけに設
けており、原水流路の出口（最下流部）を絞った構成と
しているため、原水流路の下流側においても原水（濃縮
水）の流速が十分に大きなものとなり、原水流路下流域
における汚れの付着を防止することができる。なお、ソ
ケット２５の内側の面積と外側の面積（接着剤１８の辺
部１４方向の長さ）は、このスパイラル型膜モジュール
の水回収率に応じて決めるのが好ましい。

【００４２】上記実施の形態においては、ソケット２５
の外周側に透過水流出部を配置し、ソケット２５の内側
に濃縮水流出部を配置しているが、逆にソケット２５の
内側を透過水流出部とし、ソケット２５の外周側を濃縮
水流出部とするように構成しても良い。

【００４３】

【実施例】以下、実施例及び比較例について説明する。

【００４４】［実施例１］工水を前処理装置７０にて凝
集濾過処理した後、４床５塔式イオン交換装置及び混床
式イオン交換装置よりなる純水装置７１で処理し、純水
タンク７２、補給水タンク７３及び膜濾過装置７４を経
て復水器に供給する図７に示すフローの実機の補給水供
給装置において、ＵＦ膜を用いた図１〜４に示す構成の
スパイラル型膜モジュールを膜濾過装置７４に組み込ん
だ。

【００４５】この膜モジュールの膜面積は０．８７ｍ²
であり、直径は１０ｃｍ、長さは４０ｃｍである。

【００４６】膜濾過装置７４に流入する補給水の固形分
（鉄クラッド等）含有量は３μｇ／Ｌであった。この水
を膜濾過装置７４に２２ｍ³／ｍ²／ｄａｙにて通水した
ところ、透過水流束は平均で２０ｍ³／ｍ²／ｄａｙであ
った。

【００４７】［比較例１］膜濾過装置７４の膜モジュー
ルとして図５に示す構成のスパイラル型膜モジュール
（膜面積は実施例１と同じ。直径１０ｃｍ、長さ１００
ｃｍ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして同じ補
給水を処理したところ、透過水流束は平均で３ｍ³／ｍ²
／ｄａｙと実施例１に比べかなり低いものであった。

【００４８】

【発明の効果】以上の通り、本発明の復水の補給装置
は、補給水をきわめて効率良く膜分離処理することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）図は実施の形態に係る復水の補給装置に
用いられるスパイラル型膜モジュールの袋状膜の斜視
図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、
（ｃ）図は（ａ）図のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図２】図１のスパイラル型膜モジュールの袋状膜の巻
き付け方法を示す断面図である。

【図３】図１の膜モジュールの巻回体とソケットとの係
合関係を示す斜視図である。

【図４】図１のスパイラル型膜モジュールの側面図であ
る。

【図５】従来のスパイラル型膜モジュールの構造を示す
一部分解斜視図である。

【図６】従来の補給水浄化系統及び復水循環系統を示す
系統図である。

【図７】本発明の復水器への補給水供給装置の一実施例
を示す系統図である。

【符号の説明】

１０ 袋状膜 １１ 第１の辺部 １２ 第２の辺部 １３ 第３の辺部 １４ 第４の辺部 １５ 流路材 １６，１７，１８ 接着剤 １９ フィン ２０ シャフト ２４ 巻回体 ２５ ソケット ２９ メッシュスペーサ ３０ 透過水流出用の開放部 ３１ 透過水流出阻止用の閉鎖部 ６１ タービン ６２ 復水器 ６３ 中空糸膜フィルター ６４ 混床型イオン交換装置 ６５ 低圧加熱器 ６６ 脱気器 ６７ 高圧加熱器 ６８ ボイラ ６９ 原水槽 ７０ 前処理装置 ７１ 純水装置 ７２ 純水タンク ７３ 補給水タンク ７４ 膜濾過装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水をスパイラル型膜モジュールによっ
   て処理して復水に対し補給水として供給する復水の補給
   装置において、 該スパイラル型膜モジュールは、膜をシャフトに巻回し
   て巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給され、
   透過水が巻回体の他端面から取り出されるものであるこ
   とを特徴とする復水の補給装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記膜は内部に透過
   水流路材が配置された袋状膜であり、該袋状膜は第１、
   第２、第３及び第４の辺部を有した略方形であり、該第
   １、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一
   部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、 前記スパイラル型膜モジュールは、前記第４の辺部と直
   交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して
   巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ま
   せ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前
   端面に臨ませ、 該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が
   封じられると共に、第４の辺部にあっては前記袋状膜の
   開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋
   状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっているスパイ
   ラル型膜モジュールであることを特徴とする復水の補給
   装置。