(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末イオン交換樹脂からなる粉末状濾材を濾過エレメントにプレコートして濾過と脱塩を行い、プレコート、濾過脱塩、逆洗を繰り返すことにより濾過エレメントが目詰まりし、逆洗により濾過能力が回復しない濾過装置の性能回復方法において、
前記濾過装置は複数の濾過エレメントを管板に取付けて形成したユニットを着脱可能に取付けた構成とし、
前記逆洗により濾過能力が回復しない濾過装置からユニットを取出して性能回復装置に一体化し、
濾過エレメントを取付けたユニットの状態で濾過エレメントを加熱乾燥して付着物を収縮させ、
ユニットの状態で加熱乾燥して付着物を収縮させた濾過エレメントに振動を与えた後、
高圧水によるジェット洗浄を行うことにより、濾過エレメントの付着物を除去することを特徴とするプレコート濾過装置の性能回復方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粉末状濾材を濾過エレメントにプレコートして濾過を行う濾過装置の性能回復方法、特に粉末イオン交換樹脂をプレコートして濾過と脱塩を行うのに適した濾過装置の性能回復方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所においては、主に原子炉水の水質を維持する目的で、発電のために循環している水量の１〜５％の循環水量を、原子炉近くに設置する炉水浄化系により浄化している。炉水浄化系には、発生した錆を除去するための濾過機能と、溶解しているイオンを除去するための脱塩機能が必要とされる。また循環水は高温、高圧であるため、冷却した後に濾過脱塩処理するが、それでも比較的高温で処理するため、濾材としてはある程度の耐熱性が要求される。
【０００３】
このためイオン交換樹脂を粉末状とした濾材をプレコートして濾過する粉末樹脂濾過脱塩装置が使用されている。この装置はステンレス鋼などの錆びにくい材料を使用した目開き１０〜１００μｍの筒状の濾過エレメント上に粉末イオン交換樹脂をプレコートし、これに循環水を通すことにより濾過と脱塩を行うものである。このような濾過装置では、濾過抵抗が上昇し、あるいは脱塩能力が低下すると、逆洗により濾材ケーキを剥離して排出し、再度粉末樹脂濾材をプレコートして濾過脱塩を繰り返す。
【０００４】
しかしこのような濾過装置においては、逆洗、プレコート、濾過脱塩を繰り返すうちに、濾過エレメントが目詰まりし、逆洗を行っても濾過能力が回復しなくなる。このような濾過エレメントの目詰まりによる処理能力の低下を防止するために、目開部に入り込んだ鉄錆や粉末樹脂などを除去する必要がある。原子力発電所ではその安全管理の要求により、１年に１度程度の割合で装置の点検が行われ、その際濾過装置による濾過能力の回復が行われている。
【０００５】
従来の濾過装置の性能回復方法としては、濾過装置を分解し、１００本程度もある濾過エレメントを１本１本高圧水によるジェット洗浄や超音波洗浄により清浄化していた。このため作業が繁雑で、洗浄にかかる時間が長くなり、放射線被曝の危険も増すなどの問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、簡単な装置と操作により、効率よく短時間で濾過エレメントから付着物をほぼ完全に近い状態で除去し、濾過能力を回復することができる濾過装置の性能回復方法を提案することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粉末イオン交換樹脂からなる粉末状濾材を濾過エレメントにプレコートして濾過と脱塩を行い、プレコート、濾過脱塩、逆洗を繰り返すことにより濾過エレメントが目詰まりし、逆洗により濾過能力が回復しない濾過装置の性能回復方法において、
前記濾過装置は複数の濾過エレメントを管板に取付けて形成したユニットを着脱可能に取付けた構成とし、
前記逆洗により濾過能力が回復しない濾過装置からユニットを取出して性能回復装置に一体化し、
濾過エレメントを取付けたユニットの状態で濾過エレメントを加熱乾燥して付着物を収縮させ、
ユニットの状態で加熱乾燥して付着物を収縮させた濾過エレメントに振動を与えた後、
高圧水によるジェット洗浄を行うことにより、濾過エレメントの付着物を除去することを特徴とするプレコート濾過装置の性能回復方法である。
【０００８】
本発明において性能回復の対象となる濾過装置は、粉末イオン交換樹脂からなる粉末状濾材を濾過エレメントにプレコートして濾過を行い、プレコート、濾過脱塩、逆洗を繰り返すことにより濾過エレメントが目詰まりし、逆洗により濾過能力が回復しない濾過装置であるが、粉末状のイオン交換樹脂を濾材としてプレコートを行い濾過および脱塩を行う濾過装置は性能回復対象として適している。濾過エレメントとしては粉末イオン交換樹脂からなる濾材を支持してプレコートが可能なものであればよいが、ワイヤをコイル状に巻き、各ワイヤ間の間隙を通して濾過を行うようにしたものが好ましく、特に横断面三角形のワイヤを外側の面が大きくなるように巻いたものが好ましい。
【０００９】
このような濾過エレメントは複数個を管板に取付けてユニットを形成し、これを装置から取出して洗浄できるように、着脱可能に取付けて濾過装置を構成する。このような濾過装置はプレコート、濾過、逆洗等を行えるように通液、通気系が構成される。すなわちプレコートのために濾材スラリー供給装置および液循環機構が設けられ濾過のために被処理液路および処理液路が設けられ、逆洗のために洗浄液路、洗浄排液路および必要により空気供給路が設けられる。
【００１０】
このような濾過装置では、粉末イオン交換樹脂からなる濾材スラリーを濾材スラリー供給装置から供給し、液を循環しながら通液して、濾材を濾過エレメントにプレコートし、その後被処理液路から被処理液を供給して濾過と脱塩を行い、処理液路から処理液を取出す。逆洗は洗浄液を逆方向に濾過エレメントに通液することにより、濾過エレメントに付着した濾材ケーキを剥離して洗浄排液路から排出する。このとき空気を供給することにより、逆洗の効果を増大させることができる。
【００１１】
このような逆洗を行っても、目詰まりした付着物を除去することができず、濾過能力が回復しない場合に本発明の性能回復方法を適用する。本発明では濾過エレメントを加熱乾燥した状態で振動を与えた後、高圧水によるジェット洗浄を行い、濾過エレメントの付着物を除去することにより濾過能力を回復する。このような性能回復操作は濾過装置から、濾過エレメントを取付けたユニットの状態で取出して行う。
【００１２】
濾過エレメントを取出して性能回復操作を行うには、全体の濾過エレメントを取付けたユニットの状態で濾過装置から取出し、これを性能回復装置に一体化して性能回復するように構成する。
【００１３】
性能回復装置としては、濾過エレメントを取付けたユニットを取付ける性能回復槽に加熱乾燥手段（例えば熱風導入路）および振動付与手段（例えば振動発生機）等設けるのが好ましい。これらは着脱式にすることもできる。性能回復槽としては固定式のものでもよいが、水平軸を中心に回転できるように構成するのが好ましい。
【００１４】
本発明の性能回復方法ではユニットの状態で濾過エレメントを加熱乾燥することにより、濾材その他の付着物を収縮させ、エレメントから剥離しやすい状態にする。この状態で振動を加えることにより、乾燥した濾材等の付着物を剥離させて除去する。その後高圧水によるジェット洗浄を行うことにより、残留する固形分を除去する。
【００１５】
通常、濾過エレメントの目詰まりは濾材および被処理液中の固形物により生じる。特に濾過脱塩装置の場合、使用する粉末イオン交換樹脂が１０〜２５０μｍの粒径を持ちかつ破砕物であるため、エレメントの目開部に閉塞し易く、一旦樹脂により目詰まりすると濾水中の微細な錆成分が目詰まり部分をさらに閉塞する形で濾過されるため、通常の空気と水による逆洗では除去できない目詰まりとなる。
【００１６】
一般に濾材としては吸水により膨潤するものが使用され、被処理液中の濁質も吸水して膨潤した状態となっているものが多い。特に粉末イオン交換樹脂の原料となっている粒状イオン交換樹脂は乾燥材としても使用でき、非常に高い吸湿性を有する。この時吸湿した樹脂は乾燥した状態の樹脂に比較して倍以上の容積増加を発生する。
【００１７】
本発明はこの現象に着目し、濾過エレメントを熱風で乾燥することにより付着物を収縮させ剥離しやすくする。この場合粉末樹脂の収縮により濾過エレメントの目開部に空隙を生じ、同時に閉塞している金属酸化物が、樹脂の収縮により発生した空隙を動き易くなる。このような状態で濾過エレメントに振動を加えると、剥離した付着物は脱落して濾過能力が回復する。さらにジェット洗浄、超音波洗浄等を施すことにより、残留する固形分も除去される。
【００１８】
加熱乾燥は熱風を導入して濾過エレメントと接触させるのが一般的であるが、赤外線加熱装置等の他の加熱手段により加熱乾燥してもよい。加熱温度は５０℃以上とするのが好ましく、５０〜８０℃が作業性の点から好適である。加熱乾燥の時間は付着物の剥離の点から必要な時間であり、温度によって異なるが、一般的には１０〜６０分間、好ましくは２０〜５０分間である。
【００１９】
振動を与える手段としては木槌で濾過エレメントを叩くことによっても可能であるが、振動発生機（バイブレータ）によるのが好ましい。振動発生機としては、振動数２〜１００Ｈｚ、振幅０．５〜５ｍｍ、出力５０Ｗ〜１ｋＷのものが好適である。振動を付与する操作中、あるいは操作後に濾過エレメントの開口部を下にして脱落した固形物を排出するのが好ましい。
【００２０】
上記により性能回復操作を終った濾過エレメントは、ユニットの状態で再び濾過装置に装着して濾材をプレコートし、濾過脱塩に供する。この場合、性能回復操作により濾過エレメントの濾過能力が回復しているため、効率よく濾過を行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、粉末イオン交換樹脂からなる粉末状濾材を濾過エレメントにプレコートして濾過と脱塩を行い、プレコート、濾過脱塩、逆洗を繰り返すことにより濾過エレメントが目詰まりし、逆洗により濾過能力が回復しない濾過装置の性能回復方法において、前記濾過装置は複数の濾過エレメントを管板に取付けて形成したユニットを着脱可能に取付けた構成とし、前記逆洗により濾過能力が回復しない濾過装置からユニットを取出して性能回復装置に一体化し、濾過エレメントを取付けたユニットの状態で濾過エレメントを加熱乾燥して付着物を収縮させ、ユニットの状態で加熱乾燥して付着物を収縮させた濾過エレメントに振動を与えた後、高圧水によるジェット洗浄を行うことにより、濾過エレメントの付着物を除去するようにしたので、簡単な装置と操作により、効率よく短時間で濾過エレメントから付着物をほぼ完全に近い状態で除去し、濾過能力を回復することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は実施形態における濾過エレメントの一部を拡大断面図で示す正面図、（ｂ）は一部の拡大断面図、図２（ａ）〜（ｄ）は実施形態における性能回復工程を示す説明図である。
【００２３】
図１において、１は濾過エレメントであって、横断面三角形のワイヤ２を一辺が外側に面するようにコイル状に巻いて１０〜２５０μｍの目開部３を有するように筒状に形成されており、一端側に開口部４を有し、その付近に取付ねじ部５が形成されている。
【００２４】
図２において、上記の濾過エレメント１は複数本を管板６にねじ付けてユニット７が形成され、このユニット７をケーシング８にねじ付けキャップ９を取付けて濾過装置１０が構成されている。１１は被処理液路、１２は処理液路、１３，１４は給排液用の系路、１５は排気用の系路である。１６は性能回復槽、１７は熱風供給路、１８は排気路、１９は振動発生機である。
【００２５】
図１（ａ）の濾過エレメント１を多数取付けたユニット７は図２（ａ）に示すようにケーシング８にねじ付けて装着し、キャップ９を固着して濾過装置１０が形成される。このような濾過装置１０では、濾材スラリー供給装置（図示せず）から系路１３を通して粉末イオン交換樹脂からなる濾材スラリーをケーシング８内に導入し、濾過エレメント１を通過した液を系路１４から濾材スラリー供給装置に取出し、再び系路１３から循環することにより、プレコートを行い、濾過エレメント１の表面に濾材のプレコート層を形成する。
【００２６】
濾過操作は系路１３，１４による液の循環を停止すると同時に、被処理液路１１から被処理液を導入して濾過エレメント１を通過させ、これにより濾過を行うとともに、脱塩も同時に行い、濾過液は処理液路１２から取出す。濾過の継続により濾過抵抗が上昇し、脱塩能力が低下したときは逆洗を行う。
【００２７】
逆洗操作は被処理液の導入を停止し、系路１４から洗浄液を導入して濾過エレメント１を逆方向に通過させると、濾過エレメント１に付着したプレコート層およびこれに捕捉された濁質は濾過エレメント１から剥離し、洗浄排液として系路１３から排出する。場合によっては系路１３または１４から空気を吹込んで剥離を促進することができる。濾過装置１内の気体は系路１５から排出する。逆洗後前述のようにプレコートして濾過操作を繰り返す。
【００２８】
このような操作を繰り返すうちに図１（ｂ）に示すように、濾過エレメント１の目開き部３に付着物２０が付着し、逆洗を行っても濾過能力が回復しなくなるので、このような場合には、本発明の性能回復を行う。性能回復の操作はまず図２（ａ）に示すように吊環２１にワイヤ２２を引掛けてキャップ９を吊り上げて外す。次にユニット７をケーシング８からねじを緩めて外し、図２（ｂ）に示すように、アイボルト２３を利用してワイヤ２２で吊り上げ、これを図２（ｃ）に示すように別に用意した性能回復槽１６に装着する。
【００２９】
この状態で熱風供給路１７から熱風を供給して濾過エレメント１を加熱乾燥し、排気路１８から排気する。乾燥により濾過エレメント１の付着物は収縮して剥離し、またはクラックが入って剥離可能な状態になる。ここで濾過エレメントを冷却すると、熱膨張係数差により剥離が進行する。この状態で濾過エレメント１を木槌等で叩くことにより、剥離した付着物を落下させることができる。熱風は熱風供給路１７から供給し、濾過エレメント１の開口部４から排出してもよい。また、逆に開口部４から供給し、熱風供給路１７から排出するようにしてもよい。
【００３０】
機械的に付着物を落下させる場合は、図２（ｄ）に示すように、ユニット７の上に振動発生機１９を載置して振動を与えることにより、剥離しあるいはクラックが入った付着物が脱落する。振動により脱落する固形物は主として濾過エレメント１の外側に落下するが、一部内側に落下する場合は点検を兼ねて濾過エレメント１を外して清掃することができる。
【００３１】
場合によってはユニット７を性能回復槽１６に固定し、また振動発生機１９をユニット７に固定した状態で水平方向の軸２４を中心に洗浄槽１６を上下逆に回転させた状態で振動発生機１９により振動を加えることにより、濾過エレメント１の内側に落下した固形物を開口部４から排出することができる。
【００３２】
上記の操作によって付着物の除去が不十分であるので、従来と同様のジェット洗浄を行う。この場合、加熱乾燥および振動付加により付着物が剥離しやすくなっているので、洗浄効果は大きい。
【００３３】
上記により性能回復を終ったユニット７は、図２と逆の操作によりケーシング８に組付けて濾過装置１０を形成し、前述と同様の操作によりプレコートおよび濾過操作に移る。このとき、付着物の除去により濾過エレメント１の目詰まりが解消しているため、濾過脱塩効率が高い状態で処理を行うことができる。
【００３４】
このように上記の濾過装置の性能回復方法によれば、簡単な装置と操作により、効率よく短時間で濾過エレメントから付着物をほぼ完全に近い状態で除去し、濾過能力を回復することができる。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
参考例１
図１の濾過エレメントとして長さ１７５０ｍｍ、直径７０ｍｍ、目開き１０μｍの円柱状エレメントを９７本取付け、粉末イオン交換樹脂をプレコートして濾過脱塩を繰り返し、１年間使用した濾過脱塩装置から１０本の濾過エレメントを取出し、３０分間超音波洗浄し、さらにジェット洗浄した結果、エレメントより剥離した微粒子の乾燥重量は以下の通りであった。
最大 ２．８ ｇ／エレンメント
最小 ０．３２ｇ／エレンメント
平均 １．６ ｇ／エレンメント
【００３６】
実施例１
参考例１と同じ装置から取出した１０本の濾過エレメントを３０分間５０℃に加温し、振動数１０回／ＳＥＣ、振動幅５ｍｍのバイブレータで１分間振動を与えた後、さらにジェット洗浄した結果、各エレメントから剥離した微粒子の乾燥重量は以下の通りであった。
最大    ２．７  ｇ／エレンメント
最小    ０．４４ｇ／エレンメント
平均    １．９１ｇ／エレンメント
【００３７】
以上の結果より、実施例１は参考例１よりも多量の付着物を除去できることがわかる。実施例１では乾燥後の振動付与により脱落する固形物量は全体のほぼ８０％に及び、加熱乾燥が付着物の剥離に有効であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は実施形態における濾過エレメントの一部を拡大断面図で示す正面図、（ｂ）は一部の拡大断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は実施形態における性能回復工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１  濾過エレメント
２  ワイヤ
３  目開部
４  開口部
５  取付ねじ部
６  管板
７  ユニット
８  ケーシング
９  キャップ
１０  濾過装置
１１  被処理液路
１２  処理液路
１３，１４，１５  系路
１６  性能回復槽
１７  熱風供給路
１８  排気路
１９  振動発生機
【図１】
0004103151.tif 000002
【図２】
0004103151.tif 000003