(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過脱塩塔内部はエレメント支持体により上下に区画され、前記エレメント支持体にエレメントが吊り下げた形で備えており、プリコート循環タンクからの液が前記ろ過脱塩塔の下部から入ってその下部室内部を上昇し、前記エレメントを通過し、前記エレメントを通過した液はエレメント支持体の上方の上部室内部より配管を通ってプリコート循環タンクへ戻る液の循環系を形成し、スラリー調製タンクからのプリコート材スラリーが前記循環系のプリコート循環タンクからの液に導入されてプリコート材懸濁液が生成され、ろ過に先立って、プリコート材懸濁液は、前記ろ過脱塩塔の下部から入ってその下部室内部を上昇し、前記エレメントを通過し、前記懸濁液中のプリコート材は前記エレメントに付着してプリコートされ、前記エレメントを通過した液はエレメント支持体の上方の上部室内部より配管を通ってプリコート循環タンクへ戻ることにより、前記エレメントの表面にろ過助剤の層を形成するプリコート式ろ過脱塩装置のプリコート方法において、プリコート時のプリコート材懸濁液の濃度が０．０６重量％以下であり、プリコート材懸濁液の濃度がプリコート時の間中、一定不変であり、プリコート材懸濁液の流量を、エレメント全面積に対する通過流速が２．５〜６．０ｍ／ｈであり、かつ、ろ過脱塩塔における塔内上昇速度が１００〜２７０ｍ／ｈであるという両方の条件を同時に満足する条件でプリコートすることを特徴とするプリコート式ろ過脱塩装置のプリコート方法。
【請求項２】
プリコート材が粉末イオン交換樹脂、イオン交換樹脂繊維、天然繊維、粉末ケイソウ土、粉末活性炭よりなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載のろ過脱塩装置のプリコート方法。
【請求項３】
プリコート材が、前記プリコート材の２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項４】
エレメントが金網、焼結金属またはウェッジワイヤであることを特徴とする請求項１記載のろ過脱塩装置のプリコート方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリコート式ろ過脱塩装置のプリコート方法に関し、特に、原子力発電所の復水、原子炉冷却水、燃料プール水等を高純度に精製するため、処理水中の溶解性イオン不純物および不溶解性不純物をろ過脱塩処理するのに適した、プリコート層を有するプリコート式ろ過脱塩装置のプリコート方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電は、冷却用に大量の冷却水を必要としており、特に一次冷却水は蒸気として取り出された後、冷却されて凝縮されて復水となる。この復水は、再度冷却水として利用されるが、原子炉内に給水されるため、微量の不純物が含有されていても、その不純物がイオン成分の場合には原子炉の冷却管内を腐食し、また不純物が金属系の微小なピットである場合にはそれが放射能を帯びるので、このようなイオン成分や微小固形不純物を含まない高純度の水に精製して供給することが求められている。また原子炉水や燃料プール水についても同様に高純度に精製することが求められている。
また、火力発電でも原子力発電におけるような放射能の問題はないが、蒸気の高圧化に伴い、冷却水の高純度化が求められている。
従来、これらの分野では高純度の冷却水を大量に得るためには、プリコート式ろ過脱塩装置が使用されているが、そこで形成されるプリコート層の状態がその処理水の水質を左右することが知られている。
このプリコート式ろ過脱塩装置は、ろ過装置の一種であるから、前記した特殊な分野のみではなく、当然広くろ過操作を必要とする分野に広く使用できるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
プリコート式ろ過脱塩装置は、その構造上形成されたプリコート層の状態がそのろ過特性を決める関係で、その使用目的の分野に合わせて、プリコート材の種類、粒径やプリコート層の厚さ等が選択されている。
しかして、このようにプリコート式ろ過装置を設計、製作する場合、処理容量に応じて装置の大きさが常に変わり、その結果、プリコート条件は装置の大きさに合わせて試行錯誤式にテストを行って決める必要があり、しかも、小形の試験機で得たデータから実機大のプリコート条件を決定しようとしても、単に拡大倍率に上げるだけではうまくいかないことは勿論、経験に基づいて安全係数を見込んでも、必ずしも満足な結果が得られないなど、各種の実用技術上の問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、装置の大小に関係なく常に良好なプリコート層を有し、同時に優れたろ過脱塩性能を発揮することのできるろ過脱塩装置のためのプリコート方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究した結果、ろ過脱塩装置の性能、特にろ過性能を左右する重要な因子である良好なプリコート層の形成方法が、プリコート材懸濁液のエレメント全面積に対する流速とろ過脱塩塔内の上記懸濁液の上昇速度に大きく左右されることを見出した。すなわち、エレメントにプリコート材をプリコートするためのプリコート材懸濁液の流量を、エレメント全面積に対する通過線流速と共に塔内上昇速度を両方とも特定の範囲内に入るように制御すれば、均一でむらの無い健全なプリコート層が得られ、本発明の主目的である装置の大小に関係なく、常に最適のプリコート層をエレメント上に形成できることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、次の構成からなるものである。
（１）  ろ過脱塩塔内部はエレメント支持体により上下に区画され、前記エレメント支持体にエレメントが吊り下げた形で備えており、プリコート循環タンクからの液が前記ろ過脱塩塔の下部から入ってその下部室内部を上昇し、前記エレメントを通過し、前記エレメントを通過した液はエレメント支持体の上方の上部室内部より配管を通ってプリコート循環タンクへ戻る液の循環系を形成し、スラリー調製タンクからのプリコート材スラリーが前記循環系のプリコート循環タンクからの液に導入されてプリコート材懸濁液が生成され、ろ過に先立って、プリコート材懸濁液は、前記ろ過脱塩塔の下部から入ってその下部室内部を上昇し、前記エレメントを通過し、前記懸濁液中のプリコート材は前記エレメントに付着してプリコートされ、前記エレメントを通過した液はエレメント支持体の上方の上部室内部より配管を通ってプリコート循環タンクへ戻ることにより、前記エレメントの表面にろ過助剤の層を形成するプリコート式ろ過脱塩装置のプリコート方法において、プリコート時のプリコート材懸濁液の濃度が０．０６重量％以下であり、プリコート材懸濁液の濃度がプリコート時の間中、一定不変であり、プリコート材懸濁液の流量を、エレメント全面積に対する通過流速が２．５〜６．０ｍ／ｈであり、かつ、ろ過脱塩塔における塔内上昇速度が１００〜２７０ｍ／ｈであるという両方の条件を同時に満足する条件でプリコートすることを特徴とするプリコート式ろ過脱塩装置のプリコート方法。
（２）  プリコート材が粉末イオン交換樹脂、イオン交換樹脂繊維、天然繊維、粉末ケイソウ土、粉末活性炭よりなる群から選ばれることを特徴とする前記（１）記載のろ過脱塩装置のプリコート方法。
（３）  プリコート材が、前記プリコート材の２種以上の混合物であることを特徴とする前記（１）または（２）記載の方法。
【０００７】
（４）  エレメントが金網、焼結金属またはウェッジワイヤであることを特徴とする前記（１）記載のろ過脱塩装置のプリコート方法。
なお、前記プリコート方法を具体的に行うに当たっては、プリコート材懸濁液の流量を、エレメント全面積に対する通過流速が３〜５ｍ／ｈであり、かつ、ろ過脱塩塔における塔内上昇速度が１２０〜２００ｍ／ｈであるようにすることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
プリコート材としては、嵩密度が小さく、粒子沈降の傾向が少なく、多孔性で透過抵抗が小さく、かつ濾液に対して化学的に安定なものであれば特に限定されることなく使用できるが、ろ過と共にイオン分も除去できるように脱塩をするためにはイオン交換能があるものが好ましい。具体例としては、粉末イオン交換樹脂、イオン交換樹脂繊維、粉末ゼオライトなどの他、従来からろ過助剤として使用されているケイソウ土、パーライト、セルローズ、天然繊維、粉末活性炭が挙げられる。本発明において使用する好ましいプリコート材は、粉末イオン交換樹脂、イオン交換樹脂繊維、粉末ゼオライト、天然繊維、粉末ケイソウ土、粉末活性炭である。なお、これらのプリコート材は、単独で使用しても良く、２種類以上を混合して使用してもよい。
【０００９】
プリコートを行う際のプリコート材懸濁液の濃度が０．０６重量％以下であることが、エレメント上にプリコート材を効率良くプリコートさせる点で好ましい。エレメントの表面上に形成されるプリコート層の形成に必要なプリコート材の量は、だいたいエレメント全面積１ｍ2 あたり０．８〜２．０ｋｇ（乾燥重量）であり、また、プリコート層の厚さは３〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。
なお、ろ過脱塩処理する液中の不溶解性不純物粒子が少ないときは、特にボデー・エイドを用いなくても、プリコート材だけによって十分目的を達成することができる。
【００１０】
プリコート層をエレメントの表面上に形成するときのプリコート材懸濁液の流量は、エレメント全面積に対する通過線流速が２．５〜６．０ｍ／ｈ、好ましくは３〜５ｍ／ｈであり、かつ、ろ過脱塩塔内のプリコート材懸濁液の上昇速度が１００〜２７０ｍ／ｈ、好ましくは１２０〜２００ｍ／ｈであるという両方の条件を同時に満足させる必要がある。いずれか一方がこの範囲からはずれただけで、装置の大小に関係なく常に良好なプリコート層を有し、優れたろ過脱塩性能を発揮するろ過脱塩装置のプリコート方法を達成できなくなる。このプリコート層形成条件の範囲内に納まるようにろ過脱塩装置の機器の形状を変更させることによって、装置の大小に関係なく常に安定したろ過脱塩性能を得ることができる。ここで、エレメント全面積に対する通過線流速と塔内の上昇速度のいずれかまたは両方が上記の下限をはずれると、分散したプリコート材が再凝集を起こしプリコート層が不均一となると共に、エレメント長手方向にプリコート層の厚さが変化し性能に悪影響を与える。一方、通過線流速と塔内の上昇速度のいずれかまたは両方が上記の上限を越えると、エレメント長手方向のプリコート層の厚さの変化が大となり性能が低下することとなり、本発明の目的を存分に達成できなくなる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は、この実施例のみに限定されるものではない。
図１は、本発明に係るプリコート式ろ過脱塩装置のプリコート方法の、装置の大小に関係なく常に良好なプリコート層を有し、同時に優れたろ過脱塩性能を発揮することのできるろ過脱塩装置のプリコート層を形成するための、最適プリコート流速のエレメント通過線速度と塔内上昇速度との好適範囲を示すグラフ図である。図１中、ａは良好なプリコート層が形成できる範囲を示し、ｂは極めて良好なプリコート層が形成できる範囲を示す。
【００１２】
次に、図１に示す良好なプリコート層を形成するために、本発明に係るプリコート法を実施するための装置の一例を図２に示す。図２は、均一濃度のプリコート材懸濁液を使用して良好なプリコート層を形成するための本発明のろ過脱塩装置のプリコート方法の一例を説明するためのフローシートであって、図中、符号１はスラリー調製タンクである。このスラリー調製タンク１には、プリコート材懸濁液の沈降を防止して懸濁濃度を一定に保つためのスラリー攪拌機２が取付けられており、一定の濃度のプリコート材懸濁液は、スラリー定量移送器３、例えば、スラリーポンプ又はエダクターによって配管とプリコートポンプ４を経てろ過脱塩塔５へ供給されるように構成されている。
【００１３】
このろ過脱塩塔５の内部にはエレメント６が備えてあり、プリコート材懸濁液は、ろ過脱塩塔５の下部から入ってその内部を上昇し、エレメント６を通過し、前記懸濁液中のプリコート材はエレメント６に付着してプリコートされ、エレメント６を通過した液は配管を通ってプリコート循環タンク７へ戻るように構成されている。
【００１４】
このように構成されたろ過脱塩装置において、エレメント６の全表面上にプリコート材をプリコートするシステムでは、スラリー調製タンク１中のプリコート材の濃度とスラリー定量移送器３の送液量、プリコート循環タンク７からの循環液量とプリコートポンプ４の送液量を適宜調節することによって、ろ過脱塩塔へのプリコート材懸濁液の濃度を常に一定に保つことができる。
【００１５】
このよう構造に構成され、機能するようにポンプ類の送液量を調節したエレメント上にプリコート材をプリコートするシステムを使用して、エレメントの全面積に対する通過線流速と塔内上昇速度を変化させるように、プリコートポンプの送液量とろ過脱塩塔の大きさとエレメントの全面積の大きさや形状を種々に変化させて、良好なプリコート層を形成できる条件について実験を重ねた。
その結果、プリコート層形成のための最適プリコート材懸濁液流量に関し、エレメント通過速度を縦軸に、塔内上昇速度を横軸にとって図示した図１において、両者の関係がａに入る右斜線区域内で良好なプリコート層が、ｂに入る左斜線区域内で極めて良好なプリコート層が形成されることがわかった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、エレメントにプリコート材をプリコートするためのプリコート材懸濁液の流量を、エレメント全面積に対する通過線流速と共にろ過脱塩塔内上昇速度を両方とも特定の範囲内に入るように制御することにより、装置の大小に関係なく、常に最適のプリコート層をエレメント上に形成することができ、高性能のプリコート式ろ過脱塩装置を形成することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】良好なプリコート層を形成するための、プリコート材懸濁液の最適流速を示すグラフ図である。
【図２】均一濃度のプリコート材懸濁液を使用して最適プリコート条件を決定するためのシステムを説明する簡易フローシートである。
【符号の説明】
１  スラリー調製タンク
２  スラリー攪拌機
３  スラリー定量移送器
４  プリコートポンプ
５  ろ過脱塩塔
６  エレメント
７  プリコート材循環タンク
【図１】
0004278211.tif 000002
【図２】
0004278211.tif 000003