JP3212816B2

JP3212816B2 - 複合型濾過脱塩装置

Info

Publication number: JP3212816B2
Application number: JP28445294A
Authority: JP
Inventors: 好夫砂岡
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 2001-09-25
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JPH08117746A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被処理水中に含まれる
不純物を除去するために濾過処理及び脱塩処理の双方を
行う水処理装置に関し、更に詳細には、火力発電所等か
ら出た復水を再びボイラー用水として使用できるように
処理する水処理装置として好適な、特に原子力発電所の
復水系のように大流量の水を濾過及び脱塩処理する水処
理装置として最適なコンパクトな複合型濾過脱塩装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所又は原子力発電所では、ボイ
ラー又は原子炉で発生させた蒸気を復水タービンに送
り、発電機を駆動すると共にその蒸気を復水器で凝縮さ
せ、次いで復水処理装置に導いて必要な処理を施した
後、再びボイラー又は原子炉に送入している。一般に、
このような復水のリサイクルシステムを復水システムと
称している。

【０００３】ところで、沸騰水型（ＢＷＲ型）原子力発
電所（以下、簡単に原子力発電所と称する）の復水シス
テムに設けられる復水処理装置の構成に当たっては、大
量の復水を処理できること、復水中の溶解性物質及び懸
濁物質（機器及び配管から生じた腐食生成物が主たるも
のであって、酸化鉄、水酸化鉄等を含み、クラッドと称
される）を除去して原子炉に必要な水質を長期間にわた
り確実に維持できること、復水器で冷却水として使用し
ている海水が万一漏洩した場合でも海水中のイオン、異
物を完全に除去して原子炉に流入しないようにできるこ
と等が原子炉を安全かつ継続的に運転する上で必須の要
件とされている。

【０００４】そのような要件を満たすために、最近の原
子力発電所用復水処理装置は、多数の中空糸膜モジュー
ルを塔内に配設した濾過塔を多数並列に配置した中空糸
膜濾過装置と、それに後続する、イオン交換樹脂を充填
した脱塩塔を多数並列に配置したイオン交換式脱塩装置
とをそれぞれ別個に設置し、それを直列に接続すること
により構成されている。例えば、６，６００Ton/Hrの復
水を処理する場合、塔径３ｍ位の濾過塔と脱塩塔とをそ
れぞれ５〜８基必要とされる。中空糸膜濾過装置は復水
中のクラッドを除去するために、またイオン交換式脱塩
装置は復水中のイオンを除去するために設けられてい
る。特に、イオン交換式脱塩装置は、復水器で海水の漏
洩が万一発生した場合に、海水から持込まれるイオンを
完全に除去できるだけの容量を備えている必要があり、
これが装置規模の決定因子となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、原子力発電
所の復水処理装置については、次の理由から、復水処理
装置の所要設置面積を小さくし、かつ全体をコンパクト
にすると共に復水処理装置の設備費を低減することが緊
急の課題となっている。理由の第１には、原子力発電所
の立地が益々難しくなっている最近の事情を考慮して、
原子力発電所の敷地面積を出来るだけ小さくしたいと言
う要請があり、そのために、復水処理装置の設置面積を
小さくする必要があるからである。第２には、原子力発
電所の復水処理装置は、放射性物質を含む復水を処理す
る装置であるために、遮蔽用の鉄筋コンクリート製の厚
い壁で密閉された建屋の中に配置されている。鉄筋コン
クリート製の建屋の建設は莫大な費用を要するので、復
水処理装置を収める建屋を出来るだけ小さくして建設費
を低減させる必要があるからである。第３には、復水処
理装置の設備費を節減して原子力発電所全体の設備費を
低くすることが必要であるからである。

【０００６】しかし、それぞれ分離して設置された中空
糸膜濾過装置とイオン交換式脱塩装置とを直列に接続し
た従来の復水処理装置は、復水中のクラッドを効率的に
除去できる膜技術と復水中の陽イオン及び陰イオンを効
率的に除去できるイオン交換技術のそれぞれの特長を活
かした優れた装置であるものの、その設置面積及び設備
費を大幅に節減することは次の理由から難しかった。そ
れは、中空糸膜濾過装置において、中空糸膜モジュール
を高性能化してモジュール数を削減することにより、濾
過塔の塔径を小さくでき、また濾過塔の塔数を削減でき
たとしても、或いはイオン交換式脱塩装置において、通
水流速を速くできるようにイオン交換材を高性能化して
その充填量を削減することにより、脱塩塔の塔径を小さ
くでき、また濾過塔の塔数を削減できたとしても、各装
置内での個々の改良に留まるため、装置の大幅な所要面
積の削減及びコストの削減は困難であるからである。

【０００７】ところで、上述の復水処理装置とは別に、
濾過処理と脱塩処理を同時に行う方法も、幾つか提示さ
れている。例えば、逆浸透膜技術を復水処理装置に適用
する試みが提案されているが、それは以下の技術的及び
経済的問題のために未だ実用化の域に達していない。第
１には、水が逆浸透膜を透過するためには少なくとも１
０kg/cm²程度の圧力損失が生じる。そのため、逆浸透膜
装置に送水するポンプの揚程が大幅に高くなり、動力費
が高くなる。第２には、濾過とは異なり、逆浸透膜では
透過水の回収率を１００％まで高めることが脱塩性能上
困難である。そのため、多量の濃縮液が透過水と共に発
生し、この濃縮液をそのまま放流することはできないの
で、濃縮液処理装置を別途必要とする。また、脱塩性能
がイオン交換樹脂よりも劣るので、その対策も必要であ
る。

【０００８】更に別の方法として、イオン交換機能を付
加した中空糸膜（以下、簡単に複合型中空糸膜と略称す
る）を利用する方法が特開昭６１−４７５９２号公報、
特開平１−２９７１４９号公報等に提案されているが、
以下のような問題が指摘されている。第１には、複合型
中空糸膜のイオン交換能とイオン交換容量の問題であ
る。即ち、イオン交換基を付加することにより中空糸膜
の耐久性が低下するため、また中空糸膜が中空形でしか
も多孔性であるため、イオン交換樹脂の充填層と同等の
密度で多量のイオン交換基を中空糸膜に付加することは
技術的に無理である。従って、複合型中空糸膜の１本当
たりのイオン交換容量が小さい。また、粒状のカチオン
樹脂とアニオン樹脂とを混合してイオン交換層を形成す
る場合とは異なり、複合型中空糸膜は膜自体が固定され
ているため、カチオン交換基を有する部分とアニオン交
換基を有する部分とを組合わせて、陽イオン及び陰イオ
ンの双方を効率良く脱塩する方法を確立することが難し
く、未だ実用化には至っていない。また、複合型中空糸
膜を使用する場合、濾過特性を維持するためには中空糸
膜間に有る程度の間隔を開け、しかもモジュール化する
ために中空糸膜を保護する役目をなす保護筒などの中空
糸膜以外の材料を使用する必要がある。更に、このよう
な複合型のモジュールを塔内に装着する関係上、モジュ
ール間にかなり大きな間隔を要する。以上の理由から、
粒状のイオン交換樹脂を稠密に充填したイオン交換層と
比較すると、言わばイオン交換基の容積効率が著しく低
くなり、複合型中空糸膜を装着する塔の寸法が大きくな
る。従って、複合型中空糸膜を大容量の復水処理装置に
適用すると装置が著しく大きくなる。

【０００９】第２には、イオン交換基が固定した中空糸
膜に装着されているので、そのままの状態でイオン交換
基の再生を行う必要があるが、かかる再生処理は技術的
に難しく、未だ確立された技術がない。再生を行わず
に、廃棄する方法も考えられるが、元来、複合型中空糸
膜のイオン交換容量は小さいため、交換寿命が短く、交
換コストが高くなる。

【００１０】また、特開昭６４−６７２０６号公報や特
開平３−５６１２６号公報には中空糸膜モジュール内部
にイオン交換樹脂を充填した複合型中空糸膜モジュール
が提案されているが、以下のような問題が指摘されてい
る。第１には、中空糸膜モジュール内に確保できるイオ
ン交換樹脂充填用のスペースには明らかに限界があるた
めに、複合型中空糸膜モジュール１本当たりのイオン交
換容量が小さい。従って、復水用の脱塩装置に適用する
と、装置の規模が上述した複合型中空糸膜と同様に著し
く大きくなる。第２には、イオン交換樹脂層を通過する
流速が早くなり過ぎるため、脱塩効率が低下する。第３
には、イオン交換樹脂が固定された複合型中空糸膜モジ
ュールに充填されているために、前述の複合型中空糸膜
と同様にイオン交換樹脂の再生が技術的に困難なことで
ある。そこで、中空糸膜モジュールを１本毎に濾過塔か
ら取り出して新品のイオン交換樹脂と交換したり、中空
糸膜の部分はまだ使用できるにも拘らず廃棄して新品と
交換する必要が生じる。

【００１１】以上のように、濾過処理と脱塩処理を同時
に行う方法として幾つかの方法が提示されているが、い
ずれも原理的には可能ではあるものの、機能的に劣って
いたり、設備が大きくなったりするために、未だ実用化
するには至らない技術であると言わざるを得ない。

【００１２】以上のような状況に照らし、本発明の目的
は、濾過処理及び脱塩処理の双方を行う水処理装置、特
に原子力発電所等の復水の処理に好適な水処理装置であ
って、従来の水処理装置に比べて、コンパクトで所要設
置面積が小さく、かつ設備コストが低い装置を提供する
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した種
々の方法を検討した結果、上記目的を達成するために
は、中空糸膜濾過装置とイオン交換式脱塩装置とを備え
た従来の水処理装置を改良するべきであるとの結論を以
下のようにして得た。水処理装置、特に原子力発電所の
復水処理用に設置される水処理装置は、原子炉に送るボ
イラ用水に求められる水質になるように復水を処理する
ことを長期間にわたり確実にかつ継続的に行う必要があ
り、特に復水器での細管の破断等により蒸気冷却用の海
水が多量に流入した場合でもイオンを含む海水中の不純
物を完全に除去して、海水の不純物から原子炉、ボイラ
ー、蒸気発生器等を保護する重要な役割を担っている。
従って、水処理装置は、技術的に確立されている信頼性
の高い実証済みの技術に基づいていることが必須であ
る。よって、濾過装置の濾材としては、通水速度が高
く、しかも確実にクラッドを効率的に除去できる中空糸
膜が最適であり、また、脱塩装置としては、優れたイオ
ン除去能と大きなイオン交換容量を有し、しかも再生容
易な最も技術的に信頼できるイオン交換樹脂の充填層が
最適である。以上の理由から、本発明者は、中空糸膜濾
過装置とイオン交換式脱塩装置を１つの装置として、コ
ンパクトに一体化した水処理装置を実現し、前述の緊急
の課題を解決することにした。

【００１４】上記知見に基づいて、上述した目的を達成
するために、本発明に係る複合型濾過脱塩装置は、竪型
容器の内部を隔壁により上下に分割して形成された上方
の濾過室と下方の脱塩室とを備え、濾過室には中空糸膜
モジュールが中空糸膜の内側で脱塩室と連通するように
配設され、脱塩室にはイオン交換材を充填してなるイオ
ン交換層が形成され、被処理水の導入口が濾過室の容器
壁に、濾過及び脱塩処理された処理水の送出口が脱塩室
の容器壁にそれぞれ設けられ、濾過室に導入した被処理
水を各中空糸膜の外側から内側に透過させ、更に透過水
を脱塩室に導いてイオン交換層を上方から下方に流下さ
せ、処理水を送出口から外部に流出させるようにしたこ
とを特徴としている。

【００１５】本発明で使用する中空糸膜モジュールは、
被処理水を濾過できる中空糸膜の束を備えている限り、
その構造及び中空糸膜の寸法、材料等に関し制約はな
く、既知の中空糸膜モジュールを使用できる。イオン交
換材は、好適には再生可能なイオン交換材、例えば既知
の粒状の陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を混合
したものを使用するが、この他にイオン交換繊維なども
使用できる。また、装着する中空糸膜モジュールの仕
様、本数、イオン交換材の充填量、イオン交換層の層高
さ、イオン交換層の通水速度等の条件は、既知の仕様、
数値に基づいて良い。本発明に係る複合型濾過脱塩装置
は、濾過処理と脱塩処理の双方を必要とする限り、特に
被処理水の種類に制約は無く、水蒸気を凝縮して得た復
水、特に原子力発電所等の大量の復水を処理する装置と
して最適である。

【００１６】本発明の好適な実施態様では、濾過室に配
設された中空糸膜モジュールは、閉止された上端部と開
放された下端部とを備え、かつ隔壁に設けられた貫通孔
を介して中空糸膜の内側で脱塩室に連通するように下端
部で隔壁に着脱自在に固定されて、直立していることを
特徴としている。これにより、中空糸膜モジュールの設
置が容易になる。ここで、「閉止された上端部」とは、
透過水が上端部から中空糸膜モジュールの外に流出しな
いように上端部が閉止されていることを意味し、透過水
以外の流体を流出させる開口を設けること、例えば空気
抜きノズルを設けて上端部に滞留する空気を放出できる
ようにすることまで禁止するものではない。また、「開
放された下端部」とは、透過水が下端部から中空糸膜モ
ジュールの外に流出するように下端部に開口を備えてい
ることを意味する。

【００１７】本発明の別の好適な実施態様では、濾過室
の上部が、竪型容器の横断方向に延びる第２の隔壁によ
り透過水の集水室として区画され、かつ連通管により脱
塩室と連通し、濾過室に配設された中空糸膜モジュール
は、開放された上端部と閉止された下端部とを備え、か
つ第２の隔壁に設けられた貫通孔を介して中空糸膜の内
側で集水室に連通するように上端部で第２の隔壁に着脱
自在に固定されて吊り下げられていることを特徴として
いる。ここで、「開放された上端部」及び「閉止された
下端部」の意味は、上述の定義に準ずる。

【００１８】本発明の更に別の好適な実施態様では、濾
過室の上部が、竪型容器の横断方向に延びる第２の隔壁
により透過水の集水室として区画され、かつ連通管によ
り脱塩室と連通し、濾過室に配設された中空糸膜モジュ
ールは、開放された両端部を備え、かつ隔壁及び第２の
隔壁にそれぞれ設けられた貫通孔を介して中空糸膜の内
側で脱塩室及び集水室に連通するように上端部及び下端
部で隔壁及び第２の隔壁にそれぞれ着脱自在に固定され
ていることを特徴としている。

【００１９】本発明の更に別の好適な実施態様では、集
水室と脱塩室とは、隔壁と第２隔壁とで区画された室を
貫通して配設された連通管を介して連通していることを
特徴としている。

【００２０】本発明の更に別の好適な実施態様では、集
水室に第２の送出口を、かつ脱塩室の送出口に閉止弁を
設け、脱塩室の送出口を閉止することにより透過水を第
２の送出口から送出するようにしたことを特徴としてい
る。

【００２１】本発明の更に別の好適な実施態様では、気
体を導入して水中に気泡を発生させ、発生した気泡を各
中空糸膜の外表面近傍に分散させるようにした洗浄機構
を中空糸膜モジュールの下方の濾過室内に備え、各中空
糸膜の外表面近傍に分散された気泡により水を攪拌して
中空糸膜外表面に付着した汚染物を剥離するようにした
ことを特徴としている。これにより、通水終了時に、各
中空糸膜の外側に付着したクラッド等の汚染物を剥離す
るいわゆるスクラビング洗浄を行うことができる。本発
明で使用する洗浄機構は、気泡攪拌により中空糸膜面上
の汚染物を剥離できるものであれば特にその構成に限定
は無く、例えば後述の実施例で詳細な構成を示した洗浄
機構を好適例として挙げることができる。また、洗浄機
構は、空気噴出ノズルを有するリング状或いグリッド状
に形成された空気供給管を濾過室下部に設け、その空気
噴出ノズルを中空糸膜モジュールの下部に配置したよう
な簡単な構成のものでも良い。

【００２２】

【作用】本発明では、小さな圧力損失で大流量の濾過が
可能であって、しかもコンパクトな中空糸膜モジュール
を設置した濾過室と、高い脱塩性能と大きなイオン交換
容量を有し、しかも別に設けた再生装置で容易に再生で
きるイオン交換材を充填してなるイオン交換層を有する
脱塩室とを一つの容器内に上下に一体的に組み合わせる
ことにより、確実に、かつ効率良く濾過処理と脱塩処理
の双方を行う信頼性の高いコンパクトな水処理装置が実
現する。また、濾過装置と脱塩装置とを一つの容器内に
集約することにより、従来の装置に比べて、容器の数が
１／２になって所要設置面積が大幅に減少し、更に、濾
過装置と脱塩装置とを結ぶ関連配管の長さが短くなると
共に弁の数も減少するので、部品コスト及び据付工事量
が大幅に削減され、全体の設備コストが削減される。

【００２３】

【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。実施例１図１は本発明に係る複合型濾過脱塩装置の実施例１の構
成を示す模式的断面図である。図１に示す本実施例の複
合型濾過脱塩装置（以下、簡単に装置と略称する）１０
は、濾過装置と脱塩装置とを一つの竪型容器内で上下に
立体的に組み合わせて一つの装置にした複合型の水処理
装置であって、例えば原子力発電所の復水処理装置とし
て好適に使用されるものである。装置１０は、竪型円筒
形容器１２の内部を鏡型隔壁１４により上下に分割して
形成された上方の濾過室１６と下方の脱塩室１８とを備
えている。

【００２４】濾過室１６は、容器壁に設けられた被処理
水の導入口１９と、中空糸膜の内側で脱塩室１８と連通
するように配設された所定本数の中空糸膜モジュール２
０とを備えている。中空糸膜モジュール２０は、図２に
示すように、既知の透過膜で形成された多数の中空糸膜
２２を束ねて管束としたモジュールである。中空糸膜２
２の管束は、中空糸膜相互を離隔させて上下端で接着剤
等で固着され（２４Ａ、２４Ｂ）、その外側は、側部に
多数の貫通孔２５を有する外筒２６で保護されている。
中空糸膜２２の管束の上端は、エンドプレート２７で閉
止され、下端はモジュール集水室２８を経て集水管３０
に連通している。モジュール集水室２８は、外筒２６の
下端部と、下端部の周縁に接合された集水管３０の上端
鍔板３１とにより形成されている。

【００２５】各集水管３０は、隔壁１４を貫通して脱塩
室１８に連通すると共に常用の取り付け座（図示せず）
により隔壁１４の貫通孔３３の開口縁部に着脱自在に固
定されている。これにより、各中空糸膜モジュール２０
は濾過室１６内に直立することができ、また各中空糸膜
２２を透過した水は、集水管３０を経由して下方の脱塩
室１８に流入する。

【００２６】中空糸膜モジュール２０の下部の濾過室１
６内には、気泡により水を攪拌して、中空糸膜に付着し
たクラッド等の汚染物を剥離するために、洗浄機構３４
が設けてある。洗浄機構３４は、図２に示すように、隔
壁１４上に集水管３０を貫通させて設けられた仕切り板
３６と隔壁１４とにより形成された空気室３８と、集水
管３０を貫通させる仕切り板３６の開口縁部から集水管
３０と同心状に垂下して設けられた円筒部４０と、円筒
部４０の周方向に多数設けられた細孔又はスリット４２
と、空気室３８の容器壁に設けられた空気供給口４４
（図１参照）とからなる。このような構成により、空気
供給口４４を経て空気室３８に導入された空気は、円筒
部４０により上昇が阻止されて空気室３８の上部に滞留
し、細孔４２から気泡となって円筒部４０と集水管３０
と間の環状間隙を上方に上昇する。尚、空気を導入しな
い時には、集水管３０と円筒部４０との間の環状間隙を
経由して被処理水が流入するので、空気室３８は被処理
水で満たされている。

【００２７】一方、中空糸膜モジュール２０は、外筒２
６の外側から垂下している円筒状のスカート３２と集水
管３０とで区画された集泡室４６と、集泡室４６からス
カート３２と外筒２６との間の間隙を経由し、外筒２６
及び接着剤固着部２４Ｂを貫通して中空糸膜の外側に出
る空気導入孔５０とから構成される気泡導入機構を有し
ている。尚、空気を導入しない時には、集泡室４６及び
空気導入孔５０は、被処理水で満たされている。このよ
うな構成により、上述の細孔４２から上昇した気泡は、
集泡室４６及び空気導入孔５０を経て中空糸膜２２の間
に導入される。その後、気泡は、分散して各中空糸膜２
２の膜近傍に上昇し、その付近の水を攪拌することによ
り各中空糸膜２２を振動させ、中空糸膜２２に付着した
クラッド等の汚染物を払い落として中空糸膜２２の機能
を回復させる。

【００２８】本実施例で使用できる中空糸膜モジュール
は、被処理水を濾過する中空糸膜の束を備え、直立式で
ある限り、上述の例に限ることなく、その構成に制約は
無い。例えば、中空糸膜モジュール２０の別の例とし
て、中空糸膜モジュール２０よりは複雑な構成を備えた
図５に示すような中空糸膜モジュール１２０を挙げるこ
とができる。尚、図５に示す部品、部位のうち図２と同
じ機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省
略する。中空糸膜モジュール１２０は、中空糸膜モジュ
ール２０のエンドプレート２７に変えて、その上端部に
キャップ１２２で形成された上部モジュール集水室１２
４を備え、更に上部モジュール集水室１２４からモジュ
ールの中央を下降して下部モジュール集水室２８に連通
する連通管１２６を備えている。このような構成によ
り、濾過水が上部及び下部から集水されるので、被処理
水が各中空糸膜２２を透過する時の透過水量が膜の長さ
方向に対して均一化する。また、中空糸膜モジュール１
２０は、上部モジュール集水室１２４を中継して上方に
次々と中空糸膜モジュール１２０（但し、この場合、下
部の気泡導入機構を除く）を直列に接続して長いモジュ
ールを形成することもできる。

【００２９】脱塩室１８は、中空糸膜モジュール２０の
集水管３０の下方に設けられた整流板５４と、その下方
に形成されたイオン交換層５６と、脱塩室１８の底壁に
設けられた処理水の送出口５８とから構成されている。
整流板５４は、目板状の板部材であって、濾過室１６か
ら集水管３０を経由して流入した水を整流し、かつ均一
に分散させるために設けられている。イオン交換層５６
は、従来の脱塩装置で使用されている、それぞれ再生済
の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との混合樹脂を
所定量充填することにより形成されている。イオン交換
層５６は、多数の穴を穿った鏡板状の支持板５９と、支
持板５９の各穴に取り付けられたグリッド部材６１とか
らなる支持部材６０により支持されている。グリッド部
材６１は、水を通過させるがイオン交換樹脂を通過させ
ないサイズのスリットを多数有し、処理水はグリッド部
材６１のスリットを通って脱塩室１８下部に流下する。
尚、支持部材６０により支持する代わりに、イオン交換
層５６を脱塩室１８の底壁で支持し、イオン交換層５６
内に既知のリング状の集水機構を設け、その集水機構と
送出口５８とを接続するようにしても良い。

【００３０】図１中、６２は濾過室１６の上部に設けた
空気抜きノズル、６３はスクラビング洗浄の際に導入し
た空気を排出する空気抜きノズル、６４は濾過室１６の
底部に設けたドレンノズル、６６は脱塩室１８の上部に
設けた空気抜きノズル、６８はイオン交換樹脂の送入口
であって、整流板５４の下方まで延在する内部パイプを
備え、７０はイオン交換樹脂の取り出し口であって、イ
オン交換層５６の下部に達する内部パイプを備え、及び
７２は脱塩室１８のドレンノズルである。尚、図１に示
すように、被処理水の導入口１９、空気供給口４４、空
気抜きノズル６２、６３、ドレンノズル６４、空気抜き
ノズル６６、イオン交換樹脂の送入口６８、イオン交換
樹脂の取り出し口７０及びドレンノズル７２にはそれぞ
れ開閉弁が設けてある。また、７４は被処理水を濾過室
１６に流入する際に中空糸膜モジュール２０に影響を与
えないようにする邪魔板である。尚、ドレンノズル７２
を脱塩室１８の底部に設ける代わりに送水口５８からド
レンノズルを分岐しても良い。

【００３１】実施例１では、以上の構成により、被処理
水は、導入口１９から濾過室１６に流入し、中空糸膜モ
ジュール２０の外筒２６を経て各中空糸膜２２の外側か
ら内側に透過しつつクラッド等の懸濁物質が中空糸膜面
で捕捉される。透過水は、各中空糸膜モジュール２０の
集水管３０を経由して脱塩室１８に流入し、整流板５４
により整流、分散された後、イオン交換層５６を流下し
て陽イオン及び陰イオンが除去され、送出口５８より流
出して処理水として目的の場所に送水される。

【００３２】以下に、簡単に装置１０の運転方法を説明
する。装置１０の運転開始の際には、先ず、所定量の再
生したイオン交換樹脂を水と混合して流動性を高めた上
で、イオン交換樹脂の送入口６８から脱塩室１８に送入
し、イオン交換層５６を形成する。この時、空気抜きノ
ズル６６を開放し、脱塩室１８内の空気を抜き出しつつ
イオン交換樹脂の送入を行い、所定量のイオン交換樹脂
を送入した時点で上記ノズル６６の開閉弁を閉止する。
次いで、空気抜きノズル６２を開放して空気を抜き出し
つつ導入口１９から濾過室１６に被処理水を徐々に導入
する。空気抜きノズル６２から被処理水が流出した時点
で、上記ノズル６２の開閉弁を閉止し、処理水の送出口
５８の開閉弁を開放して送水し始め、被処理水の濾過及
び脱塩処理を開始する。上述のような処理を継続するう
ちに、装置１０内の中空糸膜２２の外表面にクラッド等
の懸濁物質が捕捉され、圧力損失が大となった時点で、
先ず、処理水の送出口５８および導入口１９を閉止し、
次いで、濾過室１６の空気抜きノズル６３を開放すると
共に空気供給口４４の開閉弁を開放して濾過室１６内に
空気を導入し、洗浄機構３４により中空糸膜２２を洗浄
する。洗浄後、空気抜きノズル６２を開放した後、ドレ
ンノズル６４を開放してドレンを排出する。また、イオ
ン交換樹脂を再生又は交換する際には、イオン交換樹脂
の取り出し口７０の開閉弁を開放してイオン交換樹脂を
塔外に流出させる。

【００３３】実施例１は、脱塩室１８上に濾過室１６を
設けた複合型濾過脱塩装置として構成されているので、
所要設置面積は、従来の復水処理装置に比べて大幅に減
少できる。また、従来濾過塔と脱塩塔との２個必要であ
った竪型容器を一つの竪型容器に集約しているので、容
器自体のコスト、容器の基礎のコストを節減でき、また
濾過室と脱塩室とが近接しているので、それらを接続す
る配管等のコストも大幅に節減でき、更には、保守点検
も容易である。

【００３４】実施例２図３は本発明に係る複合型濾過脱塩装置の実施例２の構
成を示す模式的断面図である。図３に示す本実施例の複
合型濾過脱塩装置（以下、簡単に装置と略称する）７８
は、実施例１同様に、濾過装置と脱塩装置とを一つの竪
型容器内で上下に立体的に組み合わせて一つの装置にし
た複合型の水処理装置であって、例えば原子力発電所の
復水処理装置として好適に使用されるものである。図３
に示す部品のうち図１及び図２に示すものと同じものに
は同じ符号を付してその説明を省略する。装置７８は、
以下に説明する構成以外は、竪型円筒形容器１２の内部
を隔壁１４により上下に分割してなる上方の濾過室１６
と下方の脱塩室１８とを備えている点で装置１０と同様
であって、特に脱塩室１８の構成は実施例１と実質的に
同じである。

【００３５】本実施例では、図２に示すように、濾過室
１６の上部は、水平な板状の第２の隔壁８０により仕切
られ、中空糸膜モジュール８４を透過した透過水を集水
する透過水集水室８２を構成している。第２の隔壁８０
には中空糸膜モジュール８４の上端が常用の取り付け座
（図示せず）により着脱自在に固定されて、それによっ
て吊り下げた形で中空糸膜モジュール８４が支持されて
いる。中空糸膜モジュール８４は、図２において、第１
には上端のエンドプレート２７が取り外され、その代わ
りに下端の接着剤固着部２４Ｂの下にエンドプレートが
取り付けてあり、それによって透過水は上端から流出す
ること、第２にはモジュール集水室２８及び集水管３０
が不要であることを除いて、図２に示す中空糸膜モジュ
ール２０と同じ構成である。即ち、中空糸膜モジュール
８４の下端は、スカート３２と下端エンドプレートで区
画された集泡室４６、及び空気導入孔５０等からなる気
泡導入機構のみを備えている。尚、図５に示した中空糸
膜モジュール１２０を一部改変して中空糸膜モジュール
８４と同様に使用することもできる。

【００３６】本実施例の洗浄機構３４は、図３に示すよ
うに、隔壁１４上に設けられた仕切り板３６と隔壁１４
とにより形成された空気室３８と、仕切り板３６の貫通
孔の開口縁部から垂下する円筒部４０と、円筒部４０の
周方向に多数設けられた細孔又はスリット４２と、空気
室３８の容器壁に設けられた空気供給口４４とから構成
され、かつ円筒部４０は中空糸膜モジュール８４のスカ
ート３２の内側に位置している。このような構成によ
り、空気供給口４４を経て空気室３８に導入された空気
は、円筒部４０により上昇が阻止されて空気室３８の上
部に滞留し、細孔４２から気泡となって円筒部４０内を
上昇する。上昇した気泡は、中空糸膜モジュール８４の
集泡室４６及び空気導入孔５０を経て、中空糸膜２２の
間に導入される。その後、気泡は、分散して各中空糸膜
２２の膜近傍に上昇し、その付近の水を攪拌することに
より各中空糸膜２２を振動させ、中空糸膜２２に付着し
たクラッド等の汚染物を払い落として中空糸膜２２の機
能を回復させる。

【００３７】各中空糸膜モジュール８４の上端が固定さ
れる第２の隔壁８０の部分にはそれぞれ貫通孔８８が設
けてあり、各中空糸膜モジュール８４は、貫通孔８８を
介して中空糸膜２２の内側で透過水集水室８２と連通し
ている。また、透過水集水室８２と脱塩室１８とを連通
させるように、少なくとも１本の連通管９０が第２の隔
壁８０から濾過室１６を貫通して隔壁１４まで設けてあ
る。また、濾過室１６の空気抜きノズル６２が第２の隔
壁８０の直下に設けられ、透過水集水室８２の頂部壁に
はそれぞれ空気抜きノズル９２及び透過水の送出口９４
が設けてある。尚、集水室８２の空気抜きノズル９２は
集水室８２の頂部壁に設ける代わりに透過水の送出口９
４から分岐しても良い。

【００３８】実施例２では、以上の構成により、被処理
水は、導入口１９から濾過室１６に流入し、中空糸膜モ
ジュール８４の外筒２６を経て各中空糸膜２２の外側か
ら内側に透過しつつクラッド等の懸濁物質が中空糸膜面
で捕捉される。透過水は、各中空糸膜モジュール２０の
上端部から貫通孔８８を経由して透過水集水室８２に入
り、更に、連通管９０を経由して脱塩室１８に流入す
る。脱塩室１８では、整流板５４により整流、分散され
た後、イオン交換層５６を流下して陽イオン及び陰イオ
ンが除去され、送出口５８より流出して処理水として目
的の場所に送水される。

【００３９】実施例２の装置７８の運転は、実施例１の
装置１０の運転方法に準じて行われるが、本実施例では
脱塩室１８の処理水の送出口５８を閉止することにより
脱塩室１８をバイパスして、濾過室１６で得た透過水を
直接透過水の送出口９４から外部に送水することができ
る。このような脱塩室１８のバイパス運転は、発電所の
運転起動時、水等でフラッシング（洗浄操作）して本実
施例の装置７８を含む復水システムを清浄にする準備運
転を行う際に特に必要となる。それは、発電所起動当
初、復水器の真空度が上昇しないケースがあり、そのた
め、空気中の二酸化炭素等のイオン性不純物が大量に復
水中に混入し、脱塩室１８内のイオン交換樹脂のイオン
交換容量を消費してしまうからである。従って、復水器
の真空度が上昇するまでは脱塩室１８をバイパスし、真
空度が充分に上昇した後にバイパス運転を中止して脱塩
室１８に送水する運転を行う事により、イオン交換樹脂
の能力を無駄なく利用することができるからである。実
施例２は、前述した実施例１と同様の効果を奏し、また
中空糸膜モジュール８４の構成が実施例１の中空糸膜モ
ジュール２０に比べて比較的簡易である。

【００４０】実施例３図４は本発明に係る複合型濾過脱塩装置の実施例３の構
成を示す模式的断面図である。図４に示す本実施例の複
合型濾過脱塩装置（以下、簡単に装置と略称する）１０
０は、実施例１と実施例２とを組み合わせたような複合
型濾過脱塩装置であって、例えば原子力発電所の復水処
理装置として好適に使用されるものである。図４に示す
部品のうち図１から図３に示すものと同じものには同じ
符号を付してその説明を省略する。装置１００で使用す
る中空糸膜モジュール１０２は、図２において、上端の
エンドプレート２７が取り外され、各中空糸膜２２の中
空部が上端で開放されていることを除いて、中空糸膜モ
ジュール２０と同じ構成である。このような構成の中空
糸膜モジュール１０２を使用することにより、濾過室１
６の上部は、透過水集水室８２を含めて実施例２と同じ
構成になっており、濾過室１６の下部は実施例１と同じ
構成になっている。また、脱塩室１８の構成は、実施例
１及び実施例２と実質的に同じである。

【００４１】実施例３では、以上の構成により、被処理
水は、導入口１９から濾過室１６に流入し、中空糸膜モ
ジュール１０２の外筒２６を経て各中空糸膜２２の外側
から内側に透過しつつクラッド等の懸濁物質が中空糸膜
面で捕捉される。透過水の一部は、各中空糸膜モジュー
ル２０の上端部から貫通孔８８を経由して透過水集水室
８２に入り、更に連通管９０を経由して脱塩室１８に流
入し、透過水の残りは、集水管３０を経由して各中空糸
膜モジュール２０の下端部から脱塩室１８に流入する。
脱塩室１８では、整流板５４により整流、分散された
後、イオン交換層５６を流下して陽イオン及び陰イオン
が除去され、送出口５８より流出して処理水として目的
の場所に送水される。

【００４２】実施例３では、以上のように、透過水が中
空糸膜モジュール１０２の上端部及び下端部より流出す
るので、被処理水が中空糸膜モジュール１０２の各中空
糸膜２２を透過する時の透過水量が膜の長さ方向に対し
て均一化する。従って、中空糸膜モジュール１０２の１
本当たりの透過水の透過流量が大きくなるので、実施例
３は、実施例１及び２に比べて、同じ本数の中空糸膜モ
ジュールであれば濾過流量が大きくなり、被処理水が同
じ流量であれば中空糸膜モジュールの本数を減少でき
る。尚、装置１００の運転は、実施例１及び２に準じて
行われる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、竪型容器の内部を隔壁
により上下に分割して形成された上方の濾過室と下方の
脱塩室とで水処理装置を構成し、濾過室には中空糸膜の
内側で脱塩室と連通するように中空糸膜モジュールを配
設し、脱塩室にはイオン交換材を充填してなるイオン交
換層を形成することにより、濾過装置と脱塩装置とが一
つの容器に一体的に集約されたコンパクトな水処理装置
を実現している。また、従来の装置に比べて容器の数が
大幅に削減され、しかも濾過装置と脱塩装置とが近接し
ているので、保守点検が容易であり、従来の水処理装置
に比べて所要設置面積を大幅に削減でき、また容器自体
のコスト及び容器基礎、配管、弁等の設備に関連するコ
ストを低減できる。以上のように、本発明に係る複合型
濾過脱塩装置は、復水の処理、特に原子力発電所等の復
水の処理に好適な水処理装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複合型濾過脱塩装置の実施例１の
構成を示す概略断面図である。

【図２】図１の実施例で使用する中空糸膜モジュールの
概略断面図である。

【図３】本発明に係る複合型濾過脱塩装置の実施例２の
構成を示す概略断面図である。

【図４】本発明に係る複合型濾過脱塩装置の実施例３の
構成を示す概略断面図である。

【図５】中空糸膜モジュールの別の例の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１０本発明に係る複合型濾過脱塩装置の実施例１１２竪型円筒形容器１４隔壁１６濾過室１８脱塩室１９導入口２０中空糸膜モジュール２２中空糸膜２４接着剤固着部２５外筒の貫通孔２６外筒２７エンドプレート２８モジュール集水室３０集水管３１集水管の上端鍔板３２スカート３３貫通孔３４洗浄機構３６仕切り板３８空気室４０円筒部４２細孔又はノズル４４空気供給口４６集泡室５０空気導入孔５４整流板５６イオン交換層５８送出口６０支持部材６２、６３、６６、９２空気抜きノズル６４、７２ドレンノズル６８イオン交換樹脂の送入口７０イオン交換樹脂の取り出し口７４邪魔板７８本発明に係る複合型濾過脱塩装置の実施例２８０第２の隔壁８２透過水集水室８４実施例２で使用する中空糸膜モジュール８６仕切り板８８貫通孔９０連通管９４送出口１００本発明に係る複合型濾過脱塩装置の実施例３１０２実施例３で使用する中空糸膜モジュール１２０中空糸膜モジュールの別の例１２２キャップ１２４上部モジュール集水室１２６連通管

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ２１Ｆ 9/06 ５１１Ｇ２１Ｆ 9/06 ５１１ＦＺＡＢＺＡＢ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/44 B01D 63/02 B01J 47/02 G21D 1/02 G21F 9/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】竪型容器の内部を隔壁により上下に分割
して形成された上方の濾過室と下方の脱塩室とを備え、濾過室には中空糸膜モジュールが中空糸膜の内側で脱塩
室と連通するように配設され、脱塩室にはイオン交換材
を充填してなるイオン交換層が形成され、被処理水の導
入口が濾過室の容器壁に、濾過及び脱塩処理された処理
水の送出口が脱塩室の容器壁にそれぞれ設けられ、濾過室に配設された中空糸膜モジュールは、閉止された
上端部と開放された下端部とを備え、かつ隔壁に設けら
れた貫通孔を介して中空糸膜の内側で脱塩室に連通する
ように下端部で隔壁に着脱自在に固定されて、直立し、濾過室に導入した被処理水を各中空糸膜の外側から内側
に透過させ、更に透過水を脱塩室に導いてイオン交換層
を上方から下方に流下させ、処理水を送出口から外部に
流出させるようにしたことを特徴とする複合型濾過脱塩
装置。
【請求項２】竪型容器の内部を隔壁により上下に分割
して形成された上方の濾過室と下方の脱塩室とを備え、濾過室には中空糸膜モジュールが中空糸膜の内側で脱塩
室と連通するように配設され、脱塩室にはイオン交換材
を充填してなるイオン交換層が形成され、被処理水の導
入口が濾過室の容器壁に、濾過及び脱塩処理された処理
水の送出口が脱塩室の容器壁にそれぞれ設けられ、濾過室の上部が、竪型容器の横断方向に延びる第２の隔
壁により透過水の集水室として区画され、濾過室に配設された中空糸膜モジュールは、開放された
上端部と閉止された下端部とを備え、かつ第２の隔壁に
設けられた貫通孔を介して中空糸膜の内側で集水室に連
通するように上端部で第２の隔壁に着脱自在に固定さ
れ、吊り下げられ、集水室と脱塩室とは、隔壁と第２の隔壁とで区画された
室を貫通して配設された連通管を介して連通し、濾過室に導入した被処理水を各中空糸膜の外側から内側
に透過させて集水室に透過水を集水し、更に連通管を介
して脱塩室に導いてイオン交換層を上方から下方に流下
させ、処理水を送出口から外部に流出させるようにした
ことを特徴とする複合型濾過脱塩装置。
【請求項３】竪型容器の内部を隔壁により上下に分割
して形成された上方の濾過室と下方の脱塩室とを備え、濾過室には中空糸膜モジュールが中空糸膜の内側で脱塩
室と連通するように配設され、脱塩室にはイオン交換材
を充填してなるイオン交換層が形成され、被処理水の導
入口が濾過室の容器壁に、濾過及び脱塩処理された処理
水の送出口が脱塩室の容器壁にそれぞれ設けられ、濾過室の上部が、竪型容器の横断方向に延びる第２の隔
壁により透過水の集水室として区画され、濾過室に配設された中空糸膜モジュールは、開放された
両端部を備え、かつ隔壁及び第２の隔壁にそれぞれ設け
られた貫通孔を介して中空糸膜の内側で脱塩室及び集水
室に連通するように上端部及び下端部で隔壁及び第２の
隔壁にそれぞれ着脱自在に固定され、濾過室に導入した被処理水を各中空糸膜の外側から内側
に透過させ、透過水の一部を直接脱塩室に導き、更に透
過水の残りを集水室に集水して連通管を介して脱塩室に
導いて、イオン交換層を上方から下方に流下させ、処理
水を送出口から外部に流出させるようにしたことを特徴
とする複合型濾過脱塩装置。
【請求項４】集水室と脱塩室とは、隔壁と第２隔壁と
で区画された室を貫通して配設された連通管を介して連
通していることを特徴とする請求項３に記載の複合型濾
過脱塩装置。
【請求項５】集水室に第２の送出口を、かつ脱塩室の
送出口に閉止弁を設け、脱塩室の送出口を閉止すること
により透過水を第２の送出口から送出するようにしたこ
とを特徴とする請求項２から４のうちのいずれか１項に
記載の複合型濾過脱塩装置。
【請求項６】気体を導入して水中に気泡を発生させ、
発生した気泡を各中空糸膜の外表面近傍に分散させるよ
うにした洗浄機構を中空糸膜モジュールの下方の濾過室
内に備え、各中空糸膜の外表面近傍に分散された気泡に
より水を攪拌して中空糸膜外表面に付着した汚染物を剥
離するようにしたことを特徴とする請求項１から５のう
ちのいずれか１項に記載の複合型濾過脱塩装置。