(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面底を有しかつ粉末カチオン樹脂と粉末アニオン樹脂とを含むプリコート材を撹拌混合する撹拌機とスラリーをタンク内部から上方に導出するスラリー出口ラインとを設けたプリコート材調整タンクと、プリコート材調整タンクで調整したスラリーをプリコートしたろ過エレメントを備え、水中の懸濁状やイオン状不純物をろ過脱塩処理するろ過器を含むろ過脱塩処理装置において、スラリー出口から空気が巻き込まないように且つプリコートスラリーの残量が低減するようにプリコート材調整タンクの底面に凹所から成るスラリー出口室を設けたことを特徴とするろ過脱塩処理装置。
【請求項２】
前記プリコート材調整タンク内に攪拌羽根を上下方向に複数段設けた撹拌機が備えられ、前記の複数段の攪拌羽根のうち、下部の攪拌羽根は、上部の攪拌羽根より大きさが小型で、しかもプリコート材調整タンク底面近傍に位置していることを特徴とする請求項１記載のろ過脱塩処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリコート材をプリコートしたろ過エレメントを有し、水中の懸濁状やイオン状不純物を除去するプリコート式ろ過脱塩処理装置に関するものであり、特にプリコート材のスラリーを調整するプリコート材調整タンクについて、スラリーを残さずに送れるようにしたプリコート式ろ過脱塩処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原子力発電所では、使用する水に含まれる懸濁状やイオン状不純物の除去にプリコート式ろ過脱塩処理装置を使用している。
プリコート式ろ過脱塩処理装置は、図１に示すように、プリコート材をプリコートするろ過エレメント２を内蔵したろ過器１と、それに付属するプリコートタンク３、プリコートポンプ５、プリコート材調整タンク１１などで構成されている。従来から使用されているプリコート材調整タンク１１は、図４、図５に示すように、撹拌機１６とモータ２０とを設け、スラリーを排出するスラリー出口ライン１２を、タンク排出口に直接接続するか、又はタンクの内部から上方に導出している形式のものである。
プリコート材の調整は、プリコート材調整タンク１１に水を張り、この中に１回分のプリコート材である粉末カチオン樹脂と粉末アニオン樹脂を投入し、これらを撹拌して混合することにより行う。その際、粉末カチオン樹脂と粉末アニオン樹脂が絡み合ってフロックを形成する。このスラリーを一定な低濃度でろ過器のろ過室側に導入して、ろ過エレメント２上にプリコートすると、高分子電解質等を添加しないでも良好なプリコート層ができる。このようなプリコート式ろ過脱塩処理装置は、除去性能が良く寿命も長い。
【０００３】
プリコート材を調整している間、及びプリコート材をろ過エレメントにプリコートしている間、プリコート材調整タンク内ではスラリー状態を維持するために撹拌が必要となる。撹拌すると液面は波立ち、プリコート処理の終了間近で液量が減ってくるとその波立ちは大きくなる。特に、撹拌羽根が大きい場合には波立ちは一層大きくなる。
波立ちによる気泡がプリコートラインに混入してろ過器に達すると、ろ過エレメント上に形成されたプリコート層は気泡で表面が削られたり、剥離したりする。そのため、プリコートラインにはスラリー出口から空気を巻き込まないようにすることが必要である。プリコート材調整タンクに、ある一定の高さを定め、液面がその高さに至るまで減少すればプリコート材調整処理は終了することにしている。プリコート終了時の液面はスラリー出口や撹拌羽根より高い位置に定めなければならず、そのためプリコート終了時、タンク底部には未使用のプリコートスラリーがかなり残留することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プリコート材調整タンクでは、タンク底面からプリコート終了レベルまでのスラリーが必ず残留する。プリコート材調整タンクは、定期検査にあたっては残留スラリーを排出し、中を空にして点検する。残留スラリーはその際、廃棄物として無駄に処理される。したがって従来のプリコート式ろ過脱塩処理装置では、そのようなプリコートスラリーの残量を極力低減することが求められていた。
本発明は、プリコート終了時、プリコート材調整タンク内で未使用のまま残留するプリコート材の量をできるだけ少なくし、プリコート処理を無駄なく効率的行うことができるろ過脱塩処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段によってその課題を解決した。
（１）平面底を有しかつ粉末カチオン樹脂と粉末アニオン樹脂とを含むプリコート材を撹拌混合する撹拌機とスラリーをタンク内部から上方に導出するスラリー出口ラインとを設けたプリコート材調整タンクと、プリコート材調整タンクで調整したスラリーをプリコートしたろ過エレメントを備え、水中の懸濁状やイオン状不純物をろ過脱塩処理するろ過器を含むろ過脱塩処理装置において、スラリー出口から空気が巻き込まないように且つプリコートスラリーの残量が低減するようにプリコート材調整タンクの底面に凹所から成るスラリー出口室を設けたことを特徴とするろ過脱塩処理装置。
（２）前記プリコート材調整タンク内に攪拌羽根を上下方向に複数段設けた撹拌機が備えられ、前記の複数段の攪拌羽根のうち、下部の攪拌羽根は、上部の攪拌羽根より大きさが小型で、しかもプリコート材調整タンク底面近傍に位置していることを特徴とする前記（１）記載のろ過脱塩処理装置。
【０００６】
（３）前記スラリー出口ラインは、プリコート材調整タンク内で、プリコート材調整タンクの底面より低いスラリー出口室の中から立ち上がっていることを特徴とする前記（１）又は（２）記載のろ過脱塩処理装置。
（４）前記スラリー出口室に、タンク内の液面の高さを計測する液面計が設置されていることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項記載のろ過脱塩処理装置。
（５）前記液面計は、前記プリコート材調整タンクからの液面計取り出しラインにスラリーを除くための洗浄水ラインを直結していることを特徴とする前記（４）に記載のろ過脱塩装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は、本発明にかかるろ過脱塩処理装置の一実施態様を示す概略図である。プリコート材をプリコートするろ過エレメント２を内蔵したろ過器１を設け、プリコートタンク３から水を送る循環ライン４を設け、その循環ライン４の途中にプリコートポンプ５を設けて、循環ライン４をろ過器１に連結する。循環ライン４には被処理水管６が合流している。ろ過器１には第２の循環ライン８を接続し、その循環ライン８はプリコートタンク３の流入口に連結している。また循環ライン８からは処理水管９が分岐している。
プリコートタンク３には、上部にオーバーフロー管１０が設けられている。
【０００８】
また、液面計２１（図２参照）を備えたプリコート材調整タンク１１を設け、この中で前記したようにプリコート材のスラリーが形成されるが、プリコート材調整タンク１１内からはスラリー出口ライン１２を延設してエダクター１３に連結する。エダクター１３にはエダクター駆動管１４から駆動用の水を送り、スラリーを吸引し、エダクター１３からはスラリー注入ライン１５でスラリーを送るが、スラリー注入ライン１５は循環ライン４にプリコートポンプ５の手前で接続して合流させ、ろ過器１に導入するようになっている。
【０００９】
図２は、プリコート材調整タンク１１の断面図である。プリコート材調整タンク１１内には図２に示すように、上下方向２段に連ねた２段羽根で形成した撹拌機１６を設けてある。下部の羽根１８は、上部の羽根１９より大きさが小型でしかもプリコート材調整タンク１１の底面に実質的に沿って回転する低さに位置している。プリコート材調整タンク１１の底面には壁際に凹所を設けてスラリー出口室１７とし、ろ過器１に導通するスラリー出口ライン１２をそのスラリー出口室１７内で底面近くから立ち上げている。
【００１０】
スラリー出口室１７にはメーターをプリコート材調整タンク１１の壁外に突き出し、プリコート材調整タンク１１内の液面の高さを計測する液面計２１を設置し、スラリーが流動する液面計取り出しライン２２には洗浄水ライン２３が直結している。
このようなろ過脱塩処理装置は、プリコートポンプ５を駆動し、第一のプリコート循環ライン４と第二のプリコート循環ライン８とを通じてろ過器１とプリコートタンク３とプリコートポンプ５との間に循環水を循環させ、ろ過器１のろ過エレメント２上にプリコート材をプリコートする。
【００１１】
ろ過エレメント２上にプリコート材をプリコートするには次のようにして行う。
プリコート材調整タンク１１内に水を張り、そこに設けてある撹拌機１６を撹拌用のモータ２０で回転し、粉末カチオン樹脂と粉末アニオン樹脂とを含むプリコート材をそのプリコート材調整タンク１１内で撹拌、粉末カチオン樹脂と粉末アニオン樹脂とを分散してプリコート用のスラリーを調整する。
エダクター駆動水をエダクター駆動管１４からエダクター１３に通してエダクター１３を駆動し、エダクター１３に連結するスラリー出口ライン１２を通じてプリコート材調整タンク１１からプリコートスラリーを吸引、スラリー注入ライン１５、循環ライン４を通じてろ過器１のろ過室７内に導入し、ろ過エレメント２上にプリコートする。
以上により、プレコートの作業が終了したならば、不純物を含んだ被処理水を被処理水管６からろ過器１のろ過室７に導入し、これをろ過脱塩して処理水管９から回収する。
【００１２】
前記のプリコート材調整タンク１１に設ける撹拌羽根は２段とし、下部の羽根１８はタンク底面近傍に設置し、上部の羽根１９より小型にしている。これにより、プリコート材調整タンク１１内でスラリーの残量が非常に少なくなった段階でもなお気泡の入らないプリコート材のスラリーをろ過器１に持続的に送り込むことができ、ろ過器１でのプリコート材の剥離を有効に防止できる。プリコート終了時の液面の高さは、タンク底面よりさらに低いスラリー出口室１７内に設定することができ、スラリー残量を大幅に低減することができる。すなわち、プリコート材の無駄を無くし、定期検査時の発生廃棄物量も低減できる。
【００１３】
図３は、プリコート材調整タンク１１において、スラリー出口ライン１２が側壁を貫通して外に出ている例である。図２に示した上記の例では、スラリー出口ライン１２はプリコート材調整タンク１１内で上下方向に伸び、プリコート材調整タンク１１の天板を貫いているが、図３に示すように、途中から側壁を貫通させてもよい。
【００１４】
【実施例】
以下に実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
図２に示す構造の、内径５００ｍｍ×高さ９５０ｍｍのプリコート材調整タンク１１を用いた。このプリコート材調整タンク１１には、底部に内径１５０ｍｍ×深さ１００ｍｍのスラリー出口室１７が設けられ、撹拌機１６が設けられている。この攪拌機１６は、２段の羽根があり、上段の羽根１９はタンク底面から２００ｍｍの位置に幅３０ｍｍ×長さ３００ｍｍ×厚さ３ｍｍのパドル型で形成されている。さらに、下段の羽根１８はタンク底面から１０ｍｍの位置に外径１０ｍｍ×長さ３００ｍｍの棒状に形成されている。
プリコート材の調整においては、プリコート材調整タンク１１にまず所定量の水を入れる。次に撹拌機１６用のモータ２０を起動する。所定量の粉末アニオン樹脂を入れ５分撹拌し、その後粉末カチオン樹脂を入れて約２０分撹拌混合する。濃度８％、容量約７０リットルのスラリーを得た。
【００１５】
次いで、プリコートポンプ５を起動し、プリコートタンク３から循環ライン４、プリコートポンプ５、ろ過器１、循環ライン８、プリコートタンク３というルートで循環通水する。エダクター１３にエダクター駆動水を導入することにより、エダクター１３からプリコート材調整タンク１１の上からスラリー出口室１７内まで通じたスラリー出口ライン１２によってスラリーを吸引し、スラリー注入ライン１５によりプリコートポンプ５の手前で前記の循環ライン４に注入する。吸引されるスラリーの濃度は８％であるが、プリコートタンク３から来る循環する水により希釈されて、濃度０．０４％の一定な低濃度のスラリーとなって、ろ過器１のろ過室７に注入される。このように一定なしかも低濃度であれば、スラリーのフロックが再凝集せず、ろ過エレメント２上に均一で平滑にプリコートされる。プリコート材調整タンク１１に設置した液面計２１を監視し、プリコート材調整タンク１１の液面がタンク底面に達すればプリコートは終了する。この間、プリコート時間は４０分である。
プリコート材調整タンク１１の液面の確認には、この他にも、覗窓式、フロート式、ロードセル式液面計などを使用して行ってもよい。
【００１６】
プリコート材調整タンク１１の下部のスラリー出口室１７は、プリコートが終了してからスラリー出口ライン１２の流れを止めるまでの時間、空気を吸引しないでプリコートの供給を支えられるだけの容量があればよい。あまり大きいとスラリーの残量が多くなる。スラリー出口室１７が小さいと残量は少ないが撹拌効果が十分行き届かず、スラリー濃度が予定していた所定値と相違する結果となる。本例では内径１５０ｍｍ×深さ１００ｍｍのスラリー出口室１７を製作して実験したが、目的を達成する効果が得られた。
【００１７】
スラリー出口ライン１２をスラリー出口室１７の側面に設置すると、接合スペースを要し、スラリー出口ライン１２のラインへの流入口先端をスラリー出口室１７内の下部に設置することができない。スラリー出口室１７の側面から少し離してタンク上部からスラリー出口室１７内に差し込むとスラリー出口室１７内のより下部にその先端を設置できる。本例ではスラリー出口ライン１２の先端に設けたスラリー出口ノズルの高さにについて、スラリー出口室１７底面から２０ｍｍとした。尚、スラリー出口室１７内ではスラリー出口ライン１２が上から下に通じていればよく、スラリー出口室１７より上の高さでは図３に示すようにタンク側壁から外に出るルートを取っても良い。
【００１８】
出口ライン１２は管径が細いと流れ抵抗が大きくなり、太いとエダクターの吸引力が不足し、いずれの場合もスラリーが流れにくい。本例では管内流速０．１ｍ／ｓ〜１．５ｍ／ｓで吸引でき、０．２ｍ／ｓ〜０．５ｍ／ｓであるとより良いことが分かった。なお、液面計２１の液面計取り出しライン２２にはスラリーが入りそこが閉塞することを防止するため、洗浄水ライン２３を設置した。
以上より、スラリーの残量は、従来が１５％であったが、本例では３％まで低減できた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、プリコート材調整タンクとろ過器とを含むプリコート式ろ過脱塩処理装置で、プリコート材調整タンク底面に更に凹所を設けてスラリー出口室とし、ろ過器に導通するスラリー出口ラインをそのスラリー出口室から導出しているため、プリコート終了時、プリコート材調整タンク内で未使用のまま残留するプリコート材の残留量をできるだけ少なくすることができ、無駄の少ないプリコート処理の効率化を図ったプリコート式ろ過脱塩処理装置を提供することができる。これにより例えば、定期検査時前などに出る廃棄物の量の低減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリコート式ろ過脱塩処理装置の概略を示す図。
【図２】本発明に係るプリコート材調整タンクの一実施態様を示す断面図。
【図３】本発明に係るプリコート材調整タンクの別の実施態様を示す断面図。
【図４】従来のプリコート材調整タンクの例を示す断面図。
【図５】従来のプリコート材調整タンクの別の例を示す断面図。
【符号の説明】
１  ろ過器
２  ろ過エレメント
３  プリコートタンク
４  循環ライン
５  プリコートポンプ
６  被処理水管
７  ろ過室
８  循環ライン
９  処理水管
１０  オーバーフロー管
１１  プリコート材調整タンク
１２  スラリー出口ライン
１３  エダクター
１４  エダクター駆動管
１５  スラリー注入ライン
１６  撹拌機
１７  スラリー出口室
１８  下部の羽根
１９  上部の羽根
２０  モータ
２１  液面計
２２  液面計取り出しライン
２３  洗浄水ライン
２４  羽根
【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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