(57)【要約】【課題】逆洗水としてろ過器内の処理水を用い、垂直配管をとおして中空糸膜に供給することにより、中空糸膜の逆洗と貯留空気の排除を確実にかつ効率的に行なうことができるとともに、小型で低コストの据置き型ろ過器を提供する。【解決手段】複数の中空糸膜からなる中空糸膜モジュール２と、空気を下部処理水ドーム９へ導入する空気圧送配管５と、廃液を供給ドーム８内へ導入する廃液供給配管６と、前記下部処理水ドーム９内の処理水を外部に排出するろ過水排出配管７と、中空糸膜モジュール２の下部に接続され下部仕切り板４に支持される垂直配管３と、を備える据置き型ろ過器１において、前記垂直配管３は、その下端部が前記空気圧送配管５と前記下部処理水ドーム９との接続部よりも下方にあることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中空糸膜からなる中空糸膜モジュールと、空気を下部処理水ドームへ導入する空気圧送配管と、廃液を供給ドーム内へ導入する廃液供給配管と、前記下部処理水ドーム内の処理水を外部に排出するろ過水排出配管と、中空糸膜モジュールの下部に接続され下部仕切り板に支持される垂直配管と、を備える据置き型ろ過器において、
前記垂直配管は、その下端部が前記空気圧送配管と前記下部処理水ドームとの接続部よりも下方にあることを特徴とする据置き型ろ過器。
【請求項２】
複数の中空糸膜からなる中空糸膜モジュールと、空気を下部処理水ドームへ導入する空気圧送配管と、廃液を供給ドーム内へ導入する廃液供給配管と、上部及び下部処理水ドーム内の処理水を外部に排出するろ過水排出配管と、中空糸膜モジュールの上部を支持する上部仕切り板と、中空糸膜モジュールの下部に接続され下部仕切り板に支持される垂直配管と、を備える据置き型ろ過器において、
前記上部仕切り板と下部仕切り板との間に連通管を設けるとともに、前記垂直配管は、その下端部が前記空気圧送配管と前記下部処理水ドームとの接続部よりも下方にあることを特徴とする据置き型ろ過器。
【請求項３】
前記垂直配管の下端部は、前記下部処理水ドームの底面近傍に位置していることを特徴とする請求項１又は２の据置き型ろ過器。
【請求項４】
前記垂直配管の断面積をＸ（ｍ２）、垂直配管を流れる処理水の流量をＹ（Ｌ／ｈ）としたとき、Ｙ＞８０Ｌｏｇ10（Ｘ）＋３２０であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の据置き型ろ過器。
【請求項５】
前記垂直配管の上部に段差を設け、前記段差よりも下部の垂直配管の径を上部よりも小さくしたことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の据置き型ろ過器。
【請求項６】
ろ過器の下部仕切り板に固定されたバブリング空気導入配管及び駆動空気配管と、前記駆動空気配管から供給される空気圧によって作動するシリンダと、前記シリンダ内に設けられたバブリング空気流入孔と、前記バブリング空気流入孔に連通するバブリング配管と、を備えることを特徴とするバブリング装置。
【請求項７】
前記バブリング配管は、水の侵入を阻止する逆止弁と、水の侵入を防止する立ち上がり配管とをさらに備えることを特徴とする請求項６の据置き型ろ過器。
【請求項８】
請求項６又は７記載のバブリング装置を請求項１乃至５いずれか1項に記載の据置き型ろ過器に搭載したことを特徴とする据置き型ろ過器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過エレメントに中空糸膜を用いた据置き型ろ過器及びバブリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラント又は火力プラントの廃液ろ過処理装置のろ過エレメントとして、外径が２７０μｍ〜４１０μｍで、膜面積が大きい、ポリエチレン性の中空糸膜が利用されている。中空糸膜は、洗浄による膜の再生が可能であることから、中空糸膜で捕捉した懸濁物が一定量に達すると、処理水の一部を逆流させるとともに空気バブリングを併用して、中空糸膜の逆洗を行なっている。
【０００３】
中空糸膜を用いた廃液ろ過処理装置は、従来、中空糸膜モジュールを管板から吊り下げる吊下げ型構造のろ過器が一般的であったが、吊下げ型のろ過処理装置は、中空糸膜モジュールの交換作業及びメンテナンスが煩雑なため、近年、図８、９に示すように、中空糸膜モジュールを下部仕切り板の上に設置する据置き型ろ過器が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
図８、９において、処理される廃液はろ過器５０の下部に設けられた入口配管５１を介して胴容器５２内に導入され、中空糸膜モジュール５３で処理された処理水は出口配管５４から排出される。逆洗時には、高圧空気タンク５５内の空気を入口配管５１から胴容器５２内に導き、空気バブリング洗浄を行なう一方、水タンク５６内の水を高圧逆洗水として出口配管５４から下部仕切り板５７の下部空間に導入し、中空糸膜を逆洗する。
【特許文献１】特開平６−９９０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の据置き型ろ過装置では、逆洗水として高圧水を用いるため、高圧水を貯留するタンクを常備しなければならず、また、高圧水をろ過器に送り込むための圧送手段も必要となり、そのため設備が複雑で大型化し、運転コストも高いものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、逆洗水としてろ過器内の処理水を利用することにより、効率的に中空糸膜の逆洗を行なうことができるとともに、小型で運転コストも低く抑えることができる据置き型ろ過器を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、処理水による逆洗時に、空気によって自動的に作動するバブリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る据え置き型ろ過器は、上記課題を解決するためになされたもので、複数の中空糸膜からなる中空糸膜モジュールと、空気を下部処理水ドームへ導入する空気圧送配管と、廃液を供給ドーム内へ導入する廃液供給配管と、前記下部処理水ドーム内の処理水を外部に排出するろ過水排出配管と、中空糸膜モジュールの下部に接続され下部仕切り板に支持される垂直配管と、を備える据置き型ろ過器において、前記垂直配管は、その下端部が前記空気圧送配管と前記下部処理水ドームとの接続部よりも下方にあることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る据え置き型ろ過器は、複数の中空糸膜からなる中空糸膜モジュールと、高圧空気を下部処理水ドームへ導入する空気圧送配管と、廃液を供給ドーム内へ導入する廃液供給配管と、上部及び下部処理水ドーム内の処理水を外部に排出するろ過水排出配管と、中空糸膜モジュールの上部を支持する上部仕切り板と、中空糸膜モジュールの下部に接続され下部仕切り板に支持される垂直配管と、を備える据置き型ろ過器において、前記上部仕切り板と下部仕切り板との間に連通管を設けるとともに、前記垂直配管は、その下端部が前記空気圧送配管と前記下部処理水ドームとの接続部よりも下方にあることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るバブリング装置は、ろ過器の下部仕切り板に固定されたバブリング空気導入配管及び駆動空気配管と、前記駆動空気配管から供給される空気圧によって作動するシリンダと、前記シリンダ内に設けられたバブリング空気流入孔と、前記バブリング空気流入孔に連通するバブリング配管と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、逆洗水としてろ過器内の処理水を用い、垂直配管をとおして中空糸膜に供給し、また、自動的にバブリング洗浄装置を作動させることにより、中空糸膜の逆洗と貯留空気の排除を確実にかつ効率的に行なうことができるとともに、小型で低コストの据置き型ろ過器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る据置き型ろ過器の実施形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る据置き型ろ過処器を、図１〜図３及び図７を参照して説明する。
【００１３】
図１は据置き型ろ過器の全体構成図である。図１において、据置き型ろ過器１は、複数の中空糸膜からなる中空糸膜モジュール２と、中空糸膜モジュール２の下部に接続される垂直配管３と、高圧空気を処理水ドーム９へ導入する空気圧送配管５と、廃液を供給ドーム８内へ導入する廃液供給配管６と、処理水ドーム９内の処理水１０を外部に排出するろ過水排出配管７と、垂直配管３を支持固定する下部仕切り板４と、から構成される。中空糸膜として、例えば、ポリエチレンからなる外径約２７０μｍの中空糸膜が用いられる。
【００１４】
次に、中空糸膜モジュール２の下部構造について図２を用いて説明する。
図２において、中空糸膜モジュール２は、モジュール支持台１３を介して垂直配管３の上部に接続され、垂直配管３の下端は空気圧送配管５と処理水ドーム９との接続部よりも下方に延在している。
【００１５】
また、垂直配管３は、中空糸膜モジュール２との接続部の直下部に段差１４が設けられ、その段差の下方では垂直配管３の径１８が小さくなっている。
【００１６】
また、空気圧送配管５は、垂直配管３の下端よりも上方で、かつ、仕切り板４の下部近傍の位置で、処理水ドーム９に接続している。
【００１７】
このように構成された据置き型ろ過器１をろ過処理運転する際は、まず、廃液が廃液供給配管６から供給ドーム８内へ導入され、中空糸膜モジュール２で処理された後、処理水１０は垂直配管３を介して処理水ドーム９内に導入され、次いで、ろ過水排出配管７により外部へ排出される。
【００１８】
次に、中空糸膜モジュール２の差圧回復のための逆洗操作について説明する。
まず、空気圧送配管５から約３．０ｋｇ／ｃｍ2の空気が処理水ドーム９の上部に圧送され、その空気圧により処理水ドーム９に貯留されていた処理水１０が押し下げられる。次いで、処理水１０は、垂直配管３を上向きに流れ、中空糸膜モジュール２の中空糸膜に送られ、逆洗が行われる。
【００１９】
このように、空気圧送配管５が垂直配管３の下端よりも上方で、かつ、下部仕切り板４の下部近傍で処理水ドーム９に接続していることで、逆洗に必要な所定量の処理水１０を中空糸膜モジュール２に送り込むことが可能となる。
【００２０】
なお、垂直配管３の下端位置は、逆洗に必要な処理水量に応じて、処理水ドーム９の底部近傍の位置まで適宜変更可能である。
【００２１】
図７は、上記構成の据置き型ろ過器を用いて、逆洗を繰り返して実施した実験結果を示す図である。図７によれば、逆洗の度に差圧が回復するとともに、中空糸膜に付着したクラッドが逆洗により効率的に除去されているのがわかる。
【００２２】
本第１の実施形態によれば、垂直配管を上記のような構成とすることで、逆洗水としてろ過器内の処理水を利用することが可能となり、効率的に中空糸膜の逆洗を行なうことができるとともに、小型で運転コストも低く抑えることができる据置き型ろ過器を提供することができる。
【００２３】
なお、上記実施形態において、空気圧送配管５から導入される空気を３．０ｋｇ／ｃｍ2と示したが、据置き型ろ過器１の容量に応じて、また、内部の圧力に応じて適宜選択され、また注入される気体を空気の例で示したが、窒素、二酸化炭素等ろ過膜が劣化しづらい気体を使用して良いのはもちろんである。
【００２４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る据置き型ろ過処器を、図３を参照して説明する。
本第２の実施形態は、逆洗時に中空糸膜モジュール２内に滞留した空気を排除するための構成及びその機構に関する。
【００２５】
上記第１の実施形態で説明した手順で中空糸膜モジュール２を逆洗した後、中空糸膜は空気を透過しないため、中空糸膜モジュール２の先端部に空気が貯留する。したがって、逆洗の後に通常のろ過運転を再開するに際して、処理水により貯留空気を垂直配管の下部から排出する必要がある。通常、水中における空気の最大上昇速度は１１１２ｍ／ｈであることから、中空糸膜内の空気を排除するためには垂直配管内の処理水の流速を気泡の最大上昇速度以上とする必要がある。
【００２６】
図３は、横軸を垂直配管の直径Ｘ（ｍ２）とし、縦軸を垂直配管中に流れる単位時間当たりの流量Ｙ（Ｌ／ｈ）として、断面積の異なる複数の垂直配管について、中空糸膜モジュールから貯留空気を排除することが可能となったポイント（●印）及び貯留空気を排除できずに残留したポイント（×印）をプロットした図である。この図から、（Ｘ、Ｙ）がＹ＞８０Ｌｏｇ10（Ｘ）＋３２０で表される一次直線の上側にあれば、貯留空気が排除されることがわかる。
【００２７】
例えば、ろ過器の処理能力から、処理水が垂直配管を流下する流量４０ｌ／ｈのとき、垂直配管の断面積は約５×１０-4ｍ2以下であればよい。
【００２８】
また、中空糸膜モジュール２に接続する垂直配管３に段差１４を設け、下方の垂直配管の径を小さくする。これにより、処理水による空気の巻込み効率を高め、二相状態流のスラグ流を作ることにより、空気をより急速に排除することが可能となる。
【００２９】
本第２の実施形態によれば、垂直配管を適切に設計することで、中空糸膜モジュールに滞留した空気を効率的に排除できるとともに、小型で運転コストも低く抑えることができる据置き型ろ過処理器を提供することができる。
【００３０】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る自動開閉式のバブリング装置を、図４、図５を参照して説明する。
【００３１】
本第３の実施形態は、逆洗時に供給ドーム８内に気泡を自動的に供給する自動開閉式のバブリング装置に関する。気泡によるバブリング洗浄は、通常、処理水による逆洗と併用して行なわれる。すなわち、本件発明において、中空糸膜モジュールの逆洗は、中空糸膜の内部に処理水を圧送し逆洗すると同時に、バブリング装置を自動的に作動させ、中空糸膜をバブリング洗浄する。
【００３２】
図４は本バブリング装置２２が設置された据置き型ろ過器１の全体構成図であり、図５は自動開閉式のバブリング装置２２の詳細図である。
【００３３】
バブリング装置２２は、下部仕切り板４に固定されたバブリング空気導入配管２３、同様に下部仕切り板４に固定された駆動空気配管３１、駆動空気配管３１から供給される空気圧によって作動するシリンダ２４、バブリング空気流入孔２９、ばね３０、水の侵入を阻止する逆止弁２５、水の侵入を防止する立ち上がり配管２７から構成される。
【００３４】
次に、このように構成されたバブリング装置２２の作用について説明する。
空気圧送配管５から空気が処理水ドーム９の上部に圧送され、貯留されていた処理水１０が押し下げられ、処理水ドーム９の上部に空気の空間が生じると、図５に示したシリンダ２４の駆動空気配管３１に空気が送られ、シリンダ２４が図中左方向に作動する。これにより、空気流入孔２９がバブリング空気導入配管２３と連通して開き、多数の微小孔（図示せず）を備えたバブリング配管２６に空気が送られ、多量の気泡が上方へ向けて上昇し、中空糸膜をバブリング洗浄する。
【００３５】
シリンダ２４を駆動させるためには、シリンダ２４が駆動空気に触れる断面積Ａをシリンダ２４の空気侵入孔３１ａの断面積Ｂより２〜５倍大きく設計することが望ましい。
【００３６】
本第３の実施形態によれば、単に、処理水ドーム９の圧力より高圧の空気をろ過器の処理水ドームに送り込むことにより、処理水を用いた逆洗と空気バブリングによる自動洗浄が可能となり、洗浄効率が高く、コンパクトで、低コストのバブリング据置装置を提供することができる。
【００３７】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る据置き型ろ過器を、図６を参照して説明する。
この据置き型ろ過器は、中空糸膜モジュールの両端から処理水を採水する構造としている。
【００３８】
図６において、中空糸膜モジュール２は下部仕切り板４ａ及び上部仕切り板４ｂに固定され、下部処理水ドーム９ａと上部処理水ドーム９ｂを連通する連通管３３がその間に設けられる。中空糸膜モジュール２の下部構造は上記実施形態１と同じ構造である。
【００３９】
通常のろ過処理運転では、廃液が廃液供給配管６から供給ドーム８内へ導入され、中空糸膜モジュール２で処理された後、処理水は上部及び下部の処理水ドーム９ａ、９ｂに排出され、次いで、ろ過水排出配管３２により外部へ排出される。
【００４０】
次に、逆洗操作の際は、空気圧送配管５からの空気が処理水ドーム９ａの上部に圧送され、その空気圧により処理水ドーム９ａに貯留されていた処理水が押し下げられ、垂直配管３及び連通管３３をとおって中空糸膜モジュール２２の両端から処理水が中空糸膜内に導入され、逆洗が行なわれる。
【００４１】
上記構成により、中空糸膜モジュールの両端から採水できることから、中空糸膜および接続部の圧力損失が大幅に減少し、高流速の処理が可能となり、ろ過処理量を大きくすることができるとともに、中空糸膜モジュールの両端から逆洗を行なうことができるので洗浄効率もさらに高くすることができる。
【００４２】
本第４の実施形態によれば、中空糸膜モジュールの両端から処理水を採水する構造としたことで、ろ過処理量を増大させるとともに、洗浄効率を大幅に高めることができるので、洗浄効率がより高く、コンパクトで、低コストの据置き型ろ過器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る据置き型ろ過器の全体構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る中空糸膜モジュールの下部構造図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る中空糸膜モジュール滞留空気の排出特性図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る自動開閉式バブリング装置の全体構成図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る自動開閉式バブリング装置の詳細図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る据置き型ろ過器の全体構成図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る据置き型ろ過器の逆洗性能試験図。
【図８】従来の据置き型ろ過器の系統図。
【図９】従来の据置き型ろ過器の全体構成図。
【符号の説明】
【００４４】
１…据置き型ろ過器、２…中空糸膜モジュール、３…垂直配管、４，４ａ…下部仕切り板、４ｂ…上部仕切り板、５…空気圧送配管、６…廃液供給配管、７…ろ過水排出配管、８…供給ドーム、９…処理水ドーム、１３…モジュール支持台、１４…段差、２２…バブリング装置、２３…空気導入配管、２４…シリンダ、２５…逆止弁、２６…バブリング配管、２７…立ち上がり配管、２８…空気排出経路出口、２９…空気流入孔、３０…ばね、３１…駆動空気配管、５０…ろ過器、５１…入口配管、５２…胴容器、５３…中空糸膜モジュール、５４…出口配管、５５…高圧空気タンク、５６…水タンク、５７…下部仕切り板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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