JPS62144706A - 中空糸膜モジユ−ル構造 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、火力、原子力発電所等において、復水及び廃
水の浄化に使用する中空糸膜モジュール構造に関し、特
に原子力発電所の水浄化に使用するに好適な中空糸膜モ
ジュール構造に関する。

〔従来の技術〕

従来の原子力発電所における復水浄化設備は、その復水
処理系のなかにプリコート型フィルタとベッド型脱塩器
とを配設するのが普通であり、このような復水処理設備
の代表的な一例を第１図に示す。

第１図において、原子炉１で発生した蒸気２は蒸気ター
ビン３を回転させて発電機４で発電を行なった後、復水
器５に入シ、海水６によシ冷却され復水７となる。この
復水中には配管等の腐食による固型状やイオン状の不純
物（酸化鉄が主体である。）が含まれておシ、発電所の
安全性、信頼性向上のためには、これらの不純物を除去
することが必要である。そこで復水器５から復水ポンプ
８を介して原子炉１に至る流路中にプリコート型フィル
タ９及びベッド型脱塩器１０を設置し復水処理系を構成
する。プリコートフィルタ９は、第２図に示すように濾
過塔１１に内蔵された多数の円筒状濾過エレメント１２
に粉状のイオン交換樹脂を層状にプリコート層、該プリ
コート層に復水を通水させることによって特に固型物の
濾過を目的とするものである。また脱塩器１０は、塔内
に粒状のイオン交換樹脂を充填したもので、イオン状の
不純物、特に復水器５から海水がリークした場合の塩素
イオンの除去を目的とするものである。

上記した復水処理設備は、原子力発電プラントの低放射
能化に極めて大きく貢献している。しかしながらプリコ
ートフィルタ９はプリコート材として粉状イオン交換樹
脂を用い、これを使い棄て゛にしているため、廃樹脂に
よる放射性廃棄物量のｊ。

′増加が問題となってきた。

そこで、近年、プリコート材を使用しないノンプリコー
ト方式のフィルタ特に中空糸膜フィルタの適用が注目さ
れてきた。これは例えば特開昭４９−９７６７．５６−
７６２０８．５９−４４０３に公知例があるが第３図に
示すように外径ＩＩ！ｌｌ＋程度の中空状の糸１５を数
千本来にして充填した中空糸膜モジュール１６を約７０
０本濾過塔１１に装着したもので、中空糸１５０表面に
は０，１μｍ程度の微小な孔が多数おいており、この面
で復水中の固形状の不純物を除去する。中空糸膜モジュ
ール１６は外径１００〜２００ｍｍ、長さ１〜２ｍで、
復水は入口１３から流入して中空糸膜モジュール１６内
に入シ、中空糸膜モジュール１６の上部端面から透過水
が出て、出口１４から流出するようになっている。ここ
でプリコートフィルタの濾過エンメントと中空糸膜フィ
ルタの中空糸とを比較すると、濾過エレメントは外径５
０咽、内径２５闘、長さ１，５００〜１，８００能であ
るが、中空糸は外径約１脳、内径約０．５　ｒｔａｎ、
長さ１，０００〜２．０００聞である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように中空糸は極めて内径が小さい丸め、中空内を
水が流れる時の管路摩擦抵抗が非常に大きいことが計算
から明らかになっている。従って。

中空糸長さと透過水量の関係は第４図に示すようになυ
、中空糸長さの限界は１ｍ程度で、それ以上長くしても
一定濾過差圧のもとでは透過水量は増加しない。この％
性は塔の設置面積が限られ、処理水量の増大には塔の高
さの方向の拡張しかない場合非常に不利である。又、も
し中空糸膜を２ｍ長さで使用すると第５図に示すように
中空糸高さ方向に平均濾過流速の±１００％以上の分布
が生じることが、流れのシミュレーション結果や濾過試
験から明らかになっている。そこで、不均一な濾過流速
分布や中空糸膜下部の有効に利用されない部分の影響を
調べたところ、第６図に示すように、濾過面積当シの鉄
捕捉量一定の場合の濾過差圧上昇が異なってくる。而ち
、同じ鉄捕捉量でも濾過流速分布が大きいと濾過差圧上
昇が早いことが実験で確かめられた。従って、濾過流速
分布が大きいと中空糸膜フィルタの逆洗頻度が増すとい
う問題が生じる。

このように従来のただ多数の中空糸を充填しただけの中
空糸膜モジュールの構造では中空糸長さを長くすること
ができず、中空糸膜面積を増すには短い中空糸膜モジュ
ールを多数装着することで対策するほかなく、塔径を大
きくする。ことを必要としていた。これは中空糸膜フィ
ルタがプリコートフィルタに置き代ってゆく上で一つの
問題点でメジ、低圧損で中空糸膜を長くできるモジュー
ル構造の開発が望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたもので、その
目的は、細い中空糸を多数束にした中空糸膜フィルタで
１ながら、中空糸の長尺化が可能なため、現在使用され
ている原子力発電所の復水処理設備のプリコートフィル
タに置き代えることができ、廃樹脂による放射性廃棄物
を視力抑えることのできる、特に原子力発電所の水浄化
に好適な中空糸膜モジュール構造を提供することにある
。

上記目的を達成するため、本発明の要旨とするところは
、復水処理系中に中空糸膜フィルタを設置した復水処理
設備において、該中空糸膜フィルタを構成する中空糸膜
モジュールの構造を、中空糸を通った水を中空糸の上端
と下端から分けて取シ出せるようにし、中空内の水の流
路長さを短かくすると、とによシ、管路摩擦損失を減少
させるものである。

〔作用〕

一般に管路摩擦損失は水が管路に接触する長さ、即ち濡
れ縁長さに関係し、濡れ縁長さが長い程、管路摩擦損失
が大きくなる。ここで、同一管路断面積で考えた場合、
内径ｄの１個の管路と内径ｄ′のｎ個の管路では濡れ縁
長さがそれぞれπ×ｄ、Ｖｎ×π×ｄと計算され、ｎ個
の管路の方がＶｎ倍太きくなることがわかる。本発明は
この点に着目したもので、管路摩擦損失を小さくするた
め、中空糸内の透過水の流れを上半分、下半分に分け、
管路長さを短くすると共に、下半分の透過水を１本の管
路にまとめて濾過塔上部に返すようにしたものである。

１本の管路に透過水をまとめた場合、管路摩擦損失は非
常に小さいので、この方式による管路摩擦損失は中空糸
の半分の長さの場合にほぼ等しくなる。これによシ中空
糸の長さを従来の２倍以上に増加でき、濾過流速の不均
一を生じることなく、濾過塔の大型化、即ち大処理容量
化が可能となった。そして、この中空糸膜モジュールか
らなる濾過塔は従来のプリコートフィルタに置き代えて
設置できるので、廃樹脂による放射性廃棄物の増加を極
力抑えることができる。

〔実施例〕

以下、第７図を参照して５本発明の一実施例につき詳細
に説明する。濾過塔１１には上部の管板１７に中空糸膜
モジュール１６が約１００本装置されている。復水は塔
下部の水入口１３から流入する。そして復水は分散板１
８で整流され、各中空糸膜モジュール内に均一に流入す
る。中空糸膜モジュールの詳細を第８図に示す。中空糸
膜モジュール１６の外側は多孔性の保護筒１９がつけら
れており、ここから復水が入シ、中に充填されている中
空糸１５の膜面を通過する。中空糸１５は数千本来ねら
れ、上端、下端を接着剤２０で固定されておシ、その端
面の中空糸１５はいずれも開口している。

中空糸の下端部には中空糸膜を透過し、中空内を流れる
水の一部が集合する透過水チャンバ２１が設けられてお
り、そこから中空糸膜モジュールの中心に移送パイプ２
２が上端部迄通っている。

この移送パイプ２２は透過水チャンバ２１と中空糸膜モ
ジュールの上端部との間を連通させている。

従って、中空糸１５を透過した水の一部は中空糸１５の
中空内を上昇して、濾過塔出口から流出するが、透過水
の残りは中空糸１５の中空内を下降して透過水チャンバ
２１に集合し、それから移送バイブ２２内を上昇して同
じく濾過塔の出口から流出する。

〔発明の効果〕 第９図は本発明の効果を示すもので、本発明の一実施例
に基づく中空糸膜モジュールを用いて行なった実験結果
である。従来の中空糸膜モジュールでは第４図に示すよ
うに、中空糸長さ約１ｍで透過水量は一定となってしま
ったが、本発明によるものは約２ｍ長さ迄透過水量の増
加が認められ、従来の２倍の長さの中空糸の使用が可能
であることが確認された。

次に、本発明による中空糸膜モジュールの高さ方向の濾
過流速分布をシミュレーションした結果第４０図に示す
。濾過流速分布は平均流速に対して±２０％以内におさ
まり、従来モジュールの場合の±１００％以上に対して
大きく改善された。

従って濾過差圧の上昇速度も遅く、逆洗頻度が高くなる
という問題点も解決された。なお、第１１図に示すよう
に同一構造を有する短い中空糸膜モジュールを複数個連
結すれば一層の効果がある。

以上詳述したところによって明らかなように、本発明に
よれば、特に原子力発電所の復水処理系に用いられるプ
リコートフィルタに代るものとして、極めて細い中空糸
を多数本充填して構成される中空糸膜モジュールであシ
ながら、流路抵抗が少なく、チ過流速に大きな分布を生
じることがないので、従来の設置面積で処理水量を確保
できると共に、廃樹脂による放射性廃棄物の増加を防止
することができ、原子力発電プラントの安全性。

信頼性の向上に大きく貢献する効果がある。

【図面の簡単な説明】

図、第３図は中空糸膜フィルタの構造図、第４図。 第５図、第６図は従来の中空糸膜モジュールの性能説明
図、第７図は本発明の一実施例の説明図、第８図は本発
明の一実施例の詳細図、第９図、第１０図は本発明の効
果を示す図、第１１図は他の実施例を示す図である。 １・・・原子炉、２・・・蒸気、３・・・蒸気タービン
、４・・・発電機、５・・・復水器、６・・・海水、７
・・・復水、８・・・復水ポンプ、９・・・プリコート
フィルタ、１０・・・脱塩器、１１・・・濾過塔、１２
・・・ｐ過エレメント、１３・・・水入口、１４・・・
水出口、１５・・・中空糸、１６・・・中空糸膜モジュ
ール、１７・・・管板、１８・・・分散板、１９・・・
保護筒、２０・・・接着剤、２１・・・透過水チャンバ
、２２・・・移送パイプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中空糸を多数充填して両端を固定し、端面の中空糸
   を開口させた中空糸膜モジュールにおいて、下端面に中
   空糸膜の透過水を集合させる部屋を設けると共に、該部
   屋と上端面を連通すべく、中空糸膜モジュール内軸方向
   に管路を設けたことを特徴とする中空糸膜モジュール構
   造。 ２、許特請求の範囲において、同一構造の中空糸膜モジ
   ュールを軸方向に複数個連結したことを特徴とする中空
   糸膜モジュール構造。