JP2000051669A - 下部キャップ付中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、中空糸膜モジュールによるろ過処理
及び低圧空気逆洗性の向上を図ることを目的としたもの
である。 【解決手段】中空糸膜モジュールによるろ過処理時及び
中空糸膜の外表面に捕捉蓄積された懸濁物を低圧空気逆
洗により除去させる低圧空気逆洗性の向上を図るため、
中空糸膜モジュール挿入用外筒５１の下部端部材３１′
にキャップ５５を有し、このキャップ５５の端面に給水
用及び逆洗時の水または空気を導入するための複数個の
集水穴５６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原液のろ過処理を
行う容器内に複数個の中空糸膜モジュールを備える中空
糸膜式ろ過装置に係り、特に、中空糸膜モジュール挿入
用外筒の下端にキャップを設け、そのキャップの端面に
給水用及び逆洗時の水または空気を導入する集水穴を複
数個備えた中空糸膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラントで復水や放射性廃液
に存在する鉄錆などを主成分とする懸濁物を分離除去す
るために用いられるろ過装置として、従来は、粉末イオ
ン交換樹脂等のろ過助材を繊維状または、ステンレス金
網状エレメントにプリコートし、ろ過助材プリコート層
で懸濁物を分離除去するプリコート式ろ過装置が採用さ
れていたが、近年のプラントでは、ろ過助材を使用しな
い中空糸膜式ろ過装置が採用されるようになってきた。
中空糸膜式ろ過装置は、ろ過助材を使用しないため、プ
リコート式ろ過装置で発生した廃液中に含まれるろ過助
材が不要で、廃棄物発生量が少なくなる。また、中空糸
膜の孔でろ過処理するため、原液の性状により、孔径が
選定でき、除去性能がすぐれていることから、各種の懸
濁物を除去するための水処理装置に広く用いられてい
る。

【０００３】図５は、中空糸膜式ろ過装置のろ過器廻り
の概略構成を示すものである。中空糸膜モジュール５
は、胴容器１と蓋容器２で挟まれた仕切板３に１個また
は複数個吊り下げられ、押え板４にて固定されている。

【０００４】ろ過処理の必要な原液は、原液入口弁１
１，原液入口管１２を介して胴容器１に導かれ中空糸膜
モジュール５の中空糸膜モジュール内に束ねられている
中空糸膜でろ過処理され、蓋容器２に集められ、処理液
出口管１３，処理液出口弁１４をへて下流系統に送られ
る。このろ過で分離された懸濁物は中空糸膜の外表面に
捕捉蓄積され、これにより中空糸膜に開いた細孔が徐々
に塞がれ、これに従い中空糸膜のろ過抵抗が増大し、ろ
過差圧が上昇する。このろ過差圧が規定値に達すると中
空糸膜の逆洗を行う。

【０００５】中空糸膜の逆洗は、下部空気入口弁１５，
下部空気入口管１６より供給される低圧空気により、中
空糸膜を振動させて懸濁物を除去する低圧空気逆洗と、
上部空気入口弁１９，上部空気入口管２０より供給され
る高圧空気により蓋容器２内に保有する処理液を圧送
し、中空糸膜内側から外側に逆洗する高圧空気逆洗があ
り、これら一方または両方の組合せにより、中空糸膜で
捕捉された懸濁物を除去する。この逆洗に使用された空
気は、ベント管１７，ベント弁１８を介して排気され、
また、懸濁物を含んだ胴容器１内の保有液は、ドレン管
２１，ドレン弁２２を介して排出される。

【０００６】図３は、原液のろ過処理を行う中空糸膜モ
ジュール５の従来の構造例を示す。中空糸膜モジュール
５は、直線状に微孔を形成した中空糸膜４０を多数配置
し、端部材３１に接着固定している。この中空糸膜モジ
ュール５の最上端部の端部材３１は、仕切板３と結合す
るよう幅広の端部を形成しており、端部材３１と仕切板
３との間にシール材３２を設け原液と処理液が混合しな
いようにし、押え板４で固定されている。

【０００７】懸濁物を含んだ原液は、中空糸膜モジュー
ル挿入用外筒５１の下端に設けられているスカート５７
によって形成されている開口部から下部端部材３１′の
案内管５４へ導かれ、中空糸膜４０へ供給され、中空糸
膜４０の外側より内側に流れることによりろ過処理され
る。

【０００８】中空糸膜モジュール挿入用外筒５１に設け
られたスカート５７は、原液を中空糸膜モジュール５に
供給するため、開口状態としている。ここで、スカート
５７内に供給される時の原液の水圧は、抵抗作用による
影響を受けずに、中空糸膜４０の糸が接着固定している
下部端部材３１′の端面に直接作用される。

【０００９】これにより、スカート５７によって形成さ
れた開口部に供給される原液の流量が多くなるに伴い、
水流速も速くなり、さらに、供給される時の原液の水圧
も大きくなる。

【００１０】すなわち、下部端部材３１′の端面に付加
される水圧値が中空糸膜４０の糸を接着固定するために
使用している接着剤の許容値範囲を超えた場合は、中空
糸膜４０の糸が接着剤から剥離する可能性を有してい
る。

【００１１】従って、ろ過処理時に供給される原液の流
量が多くなるに従い、下部端部材３１′の端面に作用さ
れる水圧値も大きくなることから、中空糸膜４０の糸が
接着剤から剥離することを防止するため、接着剤量を多
くして、下部端部材３１′の強化を図る必要を有してい
る。

【００１２】次に、この中空糸膜モジュール５の逆洗に
ついて説明する。低圧空気逆洗における低圧空気は、ろ
過処理時と同様に中空糸膜モジュール挿入用外筒５１の
下端に設けられているスカート５７によって形成されて
いる開口部から下部端部材３１′の案内管５４へ導か
れ、中空糸膜モジュール５内に供給され、中空糸膜を振
動させて懸濁物を除去する逆洗を行っている。

【００１３】ここで、中空糸膜モジュール挿入用外筒５
１に設けられたスカート５７は、低圧空気を中空糸膜モ
ジュール５に供給するため、開口状態としている。ここ
で、スカート５７内に供給される低圧空気中で、特にス
カート５７近傍付近に供給される低圧空気においては、
供給される部分が開口状態であるため、スカート５７の
外側に流出してしまうことから、下部端部材３１′の端
面に供給される低圧空気量は、端面の部位の違いによ
り、変動する可能性を有している。

【００１４】これにより、スカート５７内に供給される
低圧空気量は、下部端部材３１′の端面の部位によって
変動することから、水と低圧空気の境界面で波立ちが発
生し、低圧空気逆洗時に必要となる空気量を中空糸膜モ
ジュール５に供給できなくなる可能性を有している。

【００１５】すなわち、低圧空気逆洗時において、中空
糸膜４０に供給される空気量が少ないことから、空気が
中空糸膜と充分に接しない。つまり、膜をゆらさないた
め、空気が中空糸膜モジュール全体に均一に分散され
ず、中空糸膜全体に伝わらないことから、空気が膜に接
する時間が少ない部位において中空糸膜の微孔に捕捉さ
れた懸濁物を完全に除去することができず、一部が残存
する可能性を有している。

【００１６】そのため低圧空気逆洗を実施した直後のろ
過器差圧は中空糸膜をろ過に供した当初のろ過差圧まで
回復せず、当初のろ過差圧より高くなり、また、その後
再びろ過処理に供した時のろ過差圧もその分だけ増加す
る。このろ過処理と逆洗の繰り返しにより、逆洗により
除去されずに中空糸膜の外表面に残存する懸濁物は徐々
に増加することからろ過差圧上昇時間も早くなることか
ら、逆洗間隔が短くなるとともに、逆洗によるろ過差圧
の回復が実質的になくなって、許容差圧となり、それ以
上の中空糸膜の使用が不可能となる。

【００１７】図４にこのろ過装置の通水差圧変化の例を
示す。本図は、中空糸膜式ろ過装置の通水と低圧空気逆
洗を繰り返したときの運転時間とろ過差圧の関係を示し
たものである。横軸はその運転時間を表し、縦軸は入口
配管１２と出口配管１３の内包流体の圧力差すなわちろ
過差圧を表す。曲線イはろ過差圧変化を示しており、運
転時間の経過に伴い、ろ過差圧が徐々に増加する。これ
は中空糸膜４０の表面に懸濁物が蓄積され中空糸膜４０
のろ過抵抗が増大するためである。ロ点でろ過処理を停
止し、逆洗を行い低下した差圧がハ点である。

【００１８】その後のろ過処理運転でも運転時間の経過
に伴いロ点差圧近傍に達した時点でろ過処理を停止し、
逆洗を行う。ここで、前述の如く、逆洗毎に中空糸膜外
表面に懸濁物が残存するためろ過運転時間の経過に伴う
差圧上昇をロ点の差圧までろ過処理し、ろ過と逆洗を繰
り返すと、中空糸膜ろ過膜外面に残存する懸濁物により
運転間隔ＡはＢ，Ｃ，Ｄと短くなるため中空糸膜の寿命
も短かった。

【００１９】なお、この種の装置として関連するもの
は、例えば、特願平10−12253 号出願（参照）等が上げ
られる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には、ろ
過処理時及び低圧空気逆洗時の水または空気が中空糸膜
４０に均一に供給されないことから、中空糸膜４０によ
るろ過機能を有効に使用することができなくなるととも
に、低圧空気逆洗後に中空糸膜４０の外表面に捕捉され
た懸濁物が残存する可能性があった。

【００２１】これは、ろ過処理時の水は、中空糸膜モジ
ュール挿入用外筒５１の下端に設けられたスカート５７
によって形成された開口部から供給され、その時供給さ
れる水の水圧は、下部端部材３１′の端面に直接付加さ
れるため、スカート５７の開口部から供給される水の流
量が多くなるに伴い下部端部材３１′の端面に付加され
る水圧値も大きくなる。すなわち、水圧値が下部端部材
３１′に中空糸膜４０の糸を接着固定する時に使用して
いる接着剤の許容値範囲を超えた場合は、中空糸膜４０
の糸が接着剤から剥離する可能性を有しており、これを
防止するため、下部端部材３１′に使用する接着剤量を
多くしている。

【００２２】また、低圧空気逆洗時においては、スカー
ト５７によって形成された開口部から供給される低圧空
気中で、特にスカート５７近傍付近に供給される低圧空
気においては、供給される部分が開口状態であるため、
スカート５７の外側に流出してしまうことから、下部端
部材３１′の端面に供給される低圧空気量は、端面の部
位の違いにより、変動するため、低圧空気逆洗時に必要
となる空気量を中空糸膜モジュール５内に供給できなく
なることによるものである。

【００２３】本発明の目的は、中空糸膜によるろ過処理
及び低圧空気逆洗時の向上性を図ることができる下部キ
ャップ付中空糸膜モジュールを提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の中空糸膜モジュ
ールは、中空糸膜モジュール挿入用外筒の下端部材にキ
ャップを有し、このキャップの端面に給水用及び逆洗時
の水または空気を導入するための複数個の集水穴を設け
た。

【００２５】上記により、中空糸膜によるろ過処理及び
低圧空気逆洗時の向上性を図るものとする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を使
って説明する。

【００２７】本実施例は、前述の従来例に比べて、原液
を中空糸膜でろ過処理し懸濁物を除去する機能には変わ
りがなく、また、中空糸膜式ろ過装置のろ過器廻りの構
成も変わることはない。

【００２８】すなわち、本実施例においては、前述従来
例と同様、図５に示す如く、中空糸膜モジュール５は、
胴容器１と蓋容器２で挟まれた仕切板３に従来例の中空
糸膜モジュール５と同様に１個または複数個吊り下げら
れ、押え板４にて固定されている。原液は、原液入口弁
１１，原液入口管１２を介して胴容器１内に導かれ、中
空糸膜モジュール５内の中空糸膜でろ過処理される。そ
の処理液は、蓋容器２内に集められ、処理液出口管１
３，処理液出口弁１４を通り下流系統に送られる。

【００２９】中空糸膜の逆洗は、下部空気入口弁１５，
下部空気入口管１６より供給される低圧空気による低圧
空気逆洗と、上部空気入口弁１９，上部空気入口管２０
より供給される高圧空気による高圧空気逆洗とにより行
い、その空気は、ベント管１７，ベント弁１８を介して
排出され、容器内保有液は、ドレン管２１，ドレン弁２
２を通って排出される。

【００３０】図１は、本実施例における中空糸膜モジュ
ールの構造を示すものである。

【００３１】本実施例が従来と相違する点は、中空糸膜
モジュール挿入用外筒５１の下端にキャップ５５を有
し、このキャップ５５の端面に給水用及び逆洗時の水ま
たは空気を導入するための複数個の集水穴５６を設けた
ことによる。

【００３２】ここで、本実施例における中空糸膜モジュ
ール挿入用外筒５１の下端にキャップ５５を設け、この
キャップ５５の端面部に図２に示すように、複数個の集
水穴５６を設けている。さらに、中空糸膜モジュールの
下端部の膜を束ねて接着固定した端面より集水穴５６ま
での距離を例えば、図１の実施例のごとく約２０mm以上
離し、キャップ部外側の縁の長さを集水穴５６から約１
０mm以上離すことにより、ろ過処理する時の原液を集水
するための機能を持たせている。

【００３３】この技術は、従来の中空糸膜モジュール４
１における中空糸膜モジュール挿入用外筒５１の下端に
スカート５７を設け、開口状態としていることから、開
口部に原液を集水する機能と同様である。従来とは、キ
ャップ５５を設けたことにより、供給される時の原液の
水圧がキャップ５５で吸収されることになる。

【００３４】これにより、中空糸膜モジュール挿入用外
筒５１の下端にスカート５７を設けた場合に比べ、中空
糸膜４０の糸を接着固定している下部端部材３１′の端
面に供給される時の水圧を低く抑えられることになる。

【００３５】すなわち、ろ過処理時に下部端部材３１′
の端面に供給される原液の水圧を低く抑えることによ
り、中空糸膜４０の糸を接着固定する時に使用している
接着剤の許容値範囲内での使用が可能となり、中空糸膜
４０の糸が接着剤から剥離する要因が排除されることに
なる。

【００３６】また、低圧空気逆洗時においてもろ過処理
時と同様に、低圧空気逆洗時に供給される低圧空気をキ
ャップ５５で形成された集水部に集水するための機能を
持たせている。この技術は、従来の中空糸膜モジュール
４１における中空糸膜モジュール挿入用外筒５１の下端
にスカート５７を設け、開口状態としていることから、
開口部に空気を集水する機能と同様である。従来とは、
キャップ５５を設け、さらにこのキャップ５５の端面に
集水穴５６を設けたことにより、キャップ５５で形成さ
れた集水部に供給された低圧空気の流出を防止できるこ
とになる。

【００３７】これにより、従来の中空糸膜モジュール４
１における中空糸膜モジュール挿入用外筒５１の下端に
スカート５７を設けた場合に比べ、低圧空気量が下部端
部材３１′の端面に均等に供給されることになる。

【００３８】すなわち、低圧空気逆洗時に供給される低
圧空気量は、下部端部材３１′の端面の部位で変動しな
いため、水と低圧空気の境界面での波立ち発生を防止で
き、低圧空気逆洗時に必要となる空気量を中空糸膜モジ
ュール５に供給できることになる。

【００３９】上記により、ろ過処理及び低圧空気逆洗時
に供給される水または空気が集水穴５６内を通って、下
部端部材３１′に設けられた案内管５４より中空糸膜４
０に供給される。すなわち、ろ過処理及び低圧空気逆洗
時に常時一定の水または空気量が確保可能となることか
ら、中空糸膜４０によるろ過処理機能及び低圧空気逆洗
が効率的に行われるようになる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、中空糸膜によるろ過処
理時及び中空糸膜の外表面に捕捉蓄積された懸濁物を低
圧空気逆洗により除去させる低圧空気逆洗時において、
中空糸膜モジュール挿入用外筒の下部端部材にキャップ
を有し、このキャップの端面に給水用及び逆洗時の水ま
たは空気を導入するための複数個の集水穴を設けたこと
により、ろ過処理時及び低圧空気逆洗時に常時一定の水
または空気量を確保できるため、中空糸膜によるろ過処
理機能及び低圧空気逆洗を効率よく行うための効果が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による中空糸膜モジュールの構造を示す
側断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】従来の中空糸膜モジュールの構造を示す側断面
図。

【図４】従来の中空糸膜式ろ過装置の性能を示す特性
図。

【図５】中空糸膜式ろ過装置廻り概略構成を示す詳細
図。

【符号の説明】

１…胴容器、２…蓋容器、３…仕切板、４…押え板、５
…中空糸膜モジュール、３１…端部材、３２…シール
材、４０…中空糸膜、４１…従来の中空糸膜モジュー
ル、４２…本発明の中空糸膜モジュール、４７…逆洗空
気穴、５１…中空糸膜モジュール挿入用外筒、５４…案
内管、５５…キャップ、５６…集水穴、５７…スカー
ト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩沢 義博 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 平林 健太郎 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA03 HA19 JA08A JA10A JA23Z JA29A JA31A KC02 KC03 KC14 MA01 PB03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原液入口と処理液出口を有する容器本体と
   容器内に仕切板を設け、この仕切板に固定された１個ま
   たは、複数個の中空糸膜モジュールを設備した中空糸膜
   フィルタで、給水用及び逆洗時の水または空気の導入及
   び排出用に設けられた多数の穴を開けた中空糸膜モジュ
   ール挿入用外筒と、外筒の上端に固着され上記仕切板に
   懸架する上端部材と、上記外筒の下端にキャップを設け
   た中空糸膜モジュールにおいて、下端キャップの端面に
   給水用及び逆洗時の水または空気を導入する複数個の集
   水穴を設けたことを特徴とする中空糸膜モジュール。
2. 【請求項２】中空糸膜モジュール挿入用外筒の下端のキ
   ャップに、中空糸膜モジュールへの給水用及び逆洗時の
   水または空気を集水する機能を有したことを特徴とする
   請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
3. 【請求項３】キャップの端面に設けた複数個の集水穴
   は、中空糸膜モジュールの下端部に導入する水または空
   気を分散させる機能を有したことを特徴とする請求項１
   に記載の中空糸膜モジュール。