(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水と空気による逆洗を行うための濾過装置の逆洗用水として、純水の代わりにｐＨ８以上のアルカリ側に調整した水を用いることを特徴とする、濾過装置の逆洗方法。
【請求項２】
濾過装置の濾材としてプリーツフィルタを用いる、請求項１の濾過装置の逆洗方法。
【請求項３】
発電所に設けられている濾過装置を逆洗する、請求項１または２の濾過装置の逆洗方法。
【請求項４】
逆洗用水として発電所の系統水を用いる、請求項３の濾過装置の逆洗方法。
【請求項５】
系統水が復水である、請求項４の濾過装置の逆洗方法。
【請求項６】
純水と空気による逆洗を行うための濾過装置の逆洗用水として純水の代わりにｐＨ８以上のアルカリ側に調整した水を用いることを特徴とする濾過装置の逆洗装置。
【請求項７】
濾過装置の濾材としてプリーツフィルタを有する、請求項６の濾過装置の逆洗装置。
【請求項８】
濾過装置が発電所に設けられたものである、請求項６または７の濾過装置の逆洗装置。
【請求項９】
発電所の系統水を逆洗用水として導入するラインを有する、請求項８の濾過装置の逆洗装置。
【請求項１０】
逆洗用水として導入される系統水が復水である、請求項９の濾過装置の逆洗装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過装置の逆洗方法および装置に関し、とくに、加圧水型原子力発電所や火力発電所等の発電プラントの復水処理に用いる濾過装置の逆洗に好適な方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧水型原子力発電所や火力発電所等の発電プラントにおいては、例えば用水の処理方法の一つとして、濾過装置により、被処理水中の主に酸化鉄からなる懸濁物質を濾過し、分離濃縮している。濾過操作を継続すると、濾材表面での懸濁物質の捕捉量が増加し、濾過装置の差圧が増加する。濾過装置の差圧とは、濾材がクリーンな状態の初期差圧と濾材外表面に蓄積された懸濁物質により生じる差圧が合計されたものである。濾過装置の差圧が増加すると、通常、純水と空気による逆洗を行い、濾材表面に捕捉されていた懸濁物質を排出し、濾材をクリーンな状態に戻し、濾過装置の差圧を回復させるようにしている。
【０００３】
この差圧回復操作の際に排出される逆洗水の簡単な処理方法として、沈降分離タンクで静置しての固液分離がある。この場合、逆洗水中の懸濁物質は沈降し、懸濁物質と上澄み液とに分離可能になり、逆洗水の減容化が図れ、沈降したスラッジは脱水処理をして産業廃棄物として処理することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、処理される逆洗水中に微細な懸濁物質や粒子が含有されていると、それらは沈降分離タンクにおいて沈降しにくいため固液分離性能が低下する。とくに、近年高性能のプリーツフィルタの使用が検討されているが、プリーツフィルタの特徴として、沈降しにくい極めて微細な粒子まで精度良くフィルタに捕捉される。したがって、逆洗水中の懸濁物質も極めて微細な粒子となるため、沈降分離タンクにおいて懸濁物質の沈降性が悪く、容易に十分な固液分離ができないという問題が生じる。固液分離性能が低下すると、沈降スラッジの脱水処理や上澄水の処理にコストと時間がかかることになる。
【０００５】
また、このような問題を防止あるいは軽減するためには、沈降分離タンクあるいはそれに逆洗水を導入する経路に、沈降剤（沈降促進剤）を添加する必要が生じる。沈降剤としては、通常、Ｎａ2ＣＯ3やＮａ2ＳＯ4などの無機塩や高分子凝集剤、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、硫酸バンド、ＦｅＣｌ3などの無機凝集剤が用いられる。しかし、このような沈降剤を添加すると、そのための工程が必要になるとともに処理コストが増加することになる。
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような純水と空気による逆洗を行うための濾過装置の逆洗水の処理における問題点に着目し、沈降剤を添加することなく、特に酸化鉄を効率よく分離することを可能にし、逆洗水処理のための工程の簡素化とコストの低減をはかることのできる濾過装置の逆洗方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る濾過装置の逆洗方法は、純水と空気による逆洗を行うための濾過装置の逆洗用水として、純水の代わりにｐＨ８以上のアルカリ側に調整した水を用いることを特徴とする方法からなる。
【０００８】
また、本発明に係る濾過装置の逆洗装置は、純水と空気による逆洗を行うための濾過装置の逆洗用水として純水の代わりにｐＨ８以上のアルカリ側に調整した水を用いることを特徴とするものからなる。
【０００９】
濾過装置の濾材として中空糸膜フィルタ、セラミックフィルタ、カーボンフィルタ、電磁フィルタ、プリーツフィルタ等が挙げられるが、本発明に係る濾過装置の逆洗方法および装置は、プリーツフィルタを用いる場合にとくに有効なものである。プリーツフィルタは、濾材をプリーツ型に加工し濾過のための表面積を拡大したしたものであり、前述したように、沈降しにくい極めて微細な粒子まで精度良く捕捉できる特徴を有しているので、逆洗水中の懸濁物質も極めて微細な粒子となり、沈降分離タンクにおいて懸濁物質の沈降性が悪く、容易に十分な固液分離ができないという問題があったが、本発明の適用により、このような微細な懸濁物質、とくに酸化鉄を良好に沈降分離できるようになる。
【００１０】
このような方法および装置においては、濾過装置に上記アルカリ側に調整された逆洗用水を濾過装置に導入するラインを設け（例えば、濾過装置の二次側に導入するラインを設け）、その逆洗用水を容易に濾過装置に導入できるようにしておくことが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る濾過装置の逆洗方法および装置は、とくに発電所に設けられている濾過装置の逆洗に有効なものであり、逆洗用水として発電所の系統水、たとえば復水を用いることができる。発電所内では、とくに酸化鉄を除去対象とした逆洗式の濾過装置が用いられており、たとえば加圧水型原子力発電所に関しては、二次系の復水フィルタが本発明の適用対象となり、さらに今後、高温ヒータドレン系や給水系等に設けられるフィルタへの適用も可能と考えられる。また、火力発電所に関しては、復水フィルタ、ボイラーブロー水の回収水フィルタ等が本発明の適用対象となる。さらに、沸騰水型原子力発電所に関しても、復水フィルタ、機器ドレンフィルタ等を本発明の適用対象とすることができる。
【００１２】
本発明において、濾過装置の逆洗用水として用いられる、ｐＨ８以上のアルカリ側に調整した水は、専用のｐＨ調整手段を設けて目標とするｐＨの範囲の逆洗用水を調製することも可能であるが、とくに加圧水型原子力発電所や火力発電所では、系統水、とくに復水がアルカリ側のｐＨを有しているので、これをそのまま逆洗用水として使用することができる。日本における加圧水型原子力発電所復水のｐＨは、通常、９．１〜９．８程度の範囲で運用されており、火力発電所復水のｐＨは、通常、８．５〜９．５程度の範囲で運用されている。本発明における逆洗用水のｐＨは、８以上であり、たとえば８〜１０の範囲で運用すればよい。好ましくは、ｐＨが８．５〜９．９の範囲であり、より好ましくは８．９〜９．９の範囲である。したがって、上記のような加圧水型原子力発電所や火力発電所における系統水を、さらにｐＨ調整することなくそのまま使用することが可能である。ただし、沸騰水型原子力発電所においては、通常、復水は中性であるので、本発明で規定したｐＨの範囲となるように、ｐＨ調整手段を設ける必要がある。
【００１３】
このような本発明に係る濾過装置の逆洗方法および装置においては、濾過装置の逆洗用水として従来の中性の純水ではなく、ｐＨが８以上の逆洗用水、たとえばｐＨ８以上の系統水を用いることで、逆洗水中のｐＨを上昇させ、逆洗水処理を行う沈降分離タンクでの沈降性、とくに微細な酸化鉄の沈降性を向上させることができる。この酸化鉄の沈降性の向上は、次のような理由により達成されると考えられる。すなわち、一般的に酸化鉄は、化学形態によって多少の差はあるものの、ｐＨ８〜９前後で粒子の荷電状態を表すゼータ電位がゼロに近くなる。ゼータ電位とは、分散された粒子の分散安定性の指標として用いられるもので、ゼータ電位の絶対値が増加すれば、粒子間の反発力が強くなり粒子の安定性は高くなる。逆に、ゼータ電位がゼロに近くなると、粒子は凝集しやすくなる。したがって、逆洗用水としてｐＨ８以上の水、とくにｐＨ８〜１０程度の範囲内の水を用いることで、ゼータ電位をゼロ近くにして、逆洗水中の微小懸濁物質の沈降性を向上することができ、沈降剤を添加することなく、沈降分離タンクにおいて、十分に濃度の高い沈降スラッジと、十分に濃度の低い上澄水とに効率よく分離することが可能になる。その結果、逆洗水処理の容易化、処理コストの低減が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る濾過装置の逆洗方法および装置における逆洗水処理工程のフローを示しており、とくに、発電所における復水フィルタ逆洗水の処理工程の一例を示している。図２は、図１の処理に対応する従来の逆洗水処理工程のフローを示している。
【００１５】
図１において、復水フィルタの逆洗用水として、たとえばｐＨ８以上の復水自身が使用され、逆洗後の排水が、復水フィルタ逆洗水１として沈降分離タンクである逆洗水分離タンク２に送られる。一方、図２に示した従来工程では、復水フィルタの逆洗用水として、たとえば純水からなる系統への補給水が使用され、逆洗後の排水が、復水フィルタ逆洗水３として沈降分離タンクである逆洗水分離タンク２に送られるが、このとき、後の沈降分離処理の効率あるいは効果を考慮して、前述したような沈降剤添加工程４が設けられている。
【００１６】
逆洗水分離タンク２からの上澄水は、たとえば他系統からの排水が加えられた状態で排水貯槽５に送られ、中和槽６を介して、たとえば凝集剤添加工程７を伴う凝集沈殿処理工程８に送られる。一方、逆洗水分離タンク２における沈降スラッジは、汚泥貯槽９に送られ、凝集沈殿処理工程８からの沈降スラッジとともに貯留されて、脱水機１０を介して、産業廃棄物処理工程１１（産廃処理）に供される。凝集沈殿処理工程８からの上澄水は、たとえば濾過工程１２を経た後、放流工程１３に送られる。
【００１７】
すなわち、図１に示した本発明の一実施態様に係る濾過装置の逆洗方法および装置においては、図２に示した従来の逆洗方法および装置に比べ、復水フィルタ逆洗水を逆洗水分離タンク２に送ってスラッジの沈降分離処理を行うに際し、逆洗用水にｐＨ８以上の水を使用すること（本実施態様では、ｐＨ８以上の復水を使用すること）と、沈降剤を添加しないことが、異なっている。
【００１８】
このような処理を簡単に実施するためには、たとえば図３に示すような構成を採ることができる。図３に、本発明の一実施態様に係る濾過装置の逆洗方法および装置を実施するための濾過装置周りのライン構成を、図４に、比較のために、従来のライン構成を、それぞれ示す。
【００１９】
たとえば濾材としてプリーツフィルタ２１を収容した濾過装置２２に対し、図３に示す装置においては、通常の濾過処理のための復水入口ライン２３から分岐され、濾過装置の二次側へと接続された逆洗水供給ライン２４を介して、復水自身が濾過装置の逆洗用水として供給される。一方、図４に示した従来装置においては、純水からなる補給水が逆洗水供給ライン２５を介して、濾過装置の逆洗用水として濾過装置の二次側へ供給される。
【００２０】
逆洗は、たとえば逆洗用水と逆洗用空気供給ライン２６から供給される空気を用いて行われ、逆洗後の排水が逆洗水としてドレンライン２７から前述の逆洗水分離タンク２に送られる。２８は、通常の濾過処理後の濾過水を次工程に送る濾過水送給ラインを示している。
【００２１】
図１、図３に示したような工程および装置により、ｐＨ８以上の逆洗用水（復水）を用いて逆洗が行われる。逆洗後の排水が、濾材から除去された酸化鉄等の微細な捕捉物まで含む逆洗水として逆洗水分離タンク２に送られるが、このとき、従来方法におけるような沈降剤は添加されない。逆洗水分離タンク２に貯留された逆洗水は、ｐＨ８以上のアルカリ側にあるから、前述したように酸化鉄粒子のゼータ電位がゼロ近くになり、凝集しやすくなって、スラッジの沈降特性が向上され、沈降スラッジが上澄水と効率よく分離されることになる。この高ｐＨによる沈降特性の向上は、以下の実施例によって確かめられた。
【００２２】
【実施例】
加圧水型原子力発電所復水を通水し、復水中の主に酸化鉄からなる懸濁物質を捕捉したプリーツフィルタについて、従来のように純水で逆洗した場合と、ｐＨ８以上のプラント系統水で逆洗した場合とについて、沈降分離タンクの逆洗上澄水Ｆｅ濃度を調査した。加圧水型原子力発電所二次系の復水水質は一般的にｐＨ９．１〜９．８程度であり、本実施例では９．３の復水であった。
【００２３】
プリーツフィルタを純水逆洗、系統水逆洗して得られた逆洗水それぞれ５００ｍｌを攪拌後メスシリンダーに入れて静置し、上澄水Ｆｅ濃度及びｐＨを一定時間毎に測定した。結果を表１と図５に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１、図５から明らかなように、高ｐＨの系統水で逆洗した場合静置後１時間で初期濃度の約１／１０、１２時間で約１／７０までＦｅ濃度が下がったのに対し、純水で逆洗した場合には静置後１時間では初期濃度とほとんど変わらず、１２時間でも約１／２程度までしかＦｅ濃度が下がらなかった。この結果から、高ｐＨの系統水で逆洗した場合、明らかに、とくに酸化鉄を主成分とするスラッジの沈降特性向上に効果があることが明らかになった。
【００２６】
なお、上記実施例のように、ｐＨ８以上の復水等、本発明における逆洗用水としてそのまま使用できる系統水がある場合にはそれを使用すればよいが、このような水がない場合には、周知のｐＨ調整手段を設けてｐＨ８以上の逆洗用水を調製すればよい。
【００２７】
また、本発明は、前記図３に示した形態の濾過装置の他にも、図６に示すようなフィルタエレメント吊り下げ型の濾過装置にも適用可能である。図６に示す、本発明の別の実施態様に係る濾過装置の逆洗装置について、図７に示した対応する従来装置と比較しながら説明する。
【００２８】
図６、図７に示す濾過装置３１においては、フィルタエレメントとしてのプリーツフィルタ３２が濾過塔内に吊下された状態で収容されており、装置下部側に復水入口ライン３３、ドレンライン３４が接続され、上部側に濾過水送給ライン３５、逆洗用空気供給ライン３６が接続されている。そして、図７に示す従来の逆洗装置では、補給水等を逆洗用水として供給する逆洗水供給母管３９からの逆洗水供給ライン３７が装置下部側に接続されていたが、図６に示す本発明に係る逆洗装置では、復水母管４０からバルブを介し復水分岐ライン４１、逆洗水供給母管３９を通して、ｐＨ８以上のアルカリ側に調整した水を逆洗用水として供給する逆洗水供給ライン３８が接続されている。すなわち、図６に示す態様では、ｐＨ８以上のアルカリ側に調整した逆洗用水として、復水が用いられている。
【００２９】
図６に示した形態において濾過装置３１の差圧が上昇し逆洗操作に入る場合、先ず復水入口ライン３３についているバルブを閉じ、前段にある復水母管４０からの復水の供給を停止し、他の濾過操作を行っている濾過装置の系統から切り離す。その後、逆洗水供給母管３９から分岐した逆洗水供給ライン３８のバルブを開け、逆洗用水を濾過装置３１内に導入する。このとき、復水分岐ライン４１のバルブを開け、復水を逆洗用水として導入する。このように、フィルタエレメント吊り下げ型の濾過装置に対しても、本発明は容易に適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る濾過装置の逆洗方法および装置によれば、逆洗用水としてｐＨ８以上のアルカリ側に調整した水を用いることにより、沈降剤を添加することなく、沈降分離タンクにおける特に酸化鉄の沈降特性を向上することができ、上澄水と沈降スラッジを効率よく分離することができ、逆洗水処理のための工程を沈降剤添加なしの簡素なものとすることができるとともに、処理コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る濾過装置の逆洗方法および装置における逆洗水処理工程のフロー図である。
【図２】従来の濾過装置の逆洗方法および装置における逆洗水処理工程のフロー図である。
【図３】図１のフローにおける濾過装置周りの配管系統図である。
【図４】図３のフローにおける濾過装置周りの配管系統図である。
【図５】実施例の結果を示す上澄水鉄濃度の遷移特性図である。
【図６】本発明の別の実施態様に係る濾過装置の逆洗方法および装置における濾過装置周りの配管系統図である。
【図７】図６の装置に対応する従来の濾過装置の逆洗方法および装置における濾過装置周りの配管系統図である。
【符号の説明】
１  本発明における復水フィルタ逆洗水
２  逆洗水分離タンク
３  従来の復水フィルタ逆洗水
４  沈降剤添加工程
５  排水貯槽
６  中和槽
７  凝集剤添加工程
８  凝集沈殿処理工程
９  汚泥貯槽
１０  脱水機
１１  産業廃棄物処理工程
１２  濾過工程
１３  放流工程
２１  プリーツフィルタ
２２  濾過装置
２３  復水入口ライン
２４  本発明における逆洗水供給ライン
２５  従来の逆洗水供給ライン
２６  逆洗用空気供給ライン
２７  ドレンライン
２８  濾過水送給ライン
３１  濾過装置
３２  プリーツフィルタ
３３  復水入口ライン
３４  ドレンライン
３５  濾過水送給ライン
３６  逆洗用空気供給ライン
３７  従来の逆洗水供給ライン
３８  本発明における逆洗水供給ライン
３９  逆洗水供給母管
４０  復水母管
４１  復水分岐ライン
【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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