膜法によるボイラ補給水の前処理
PretreatmentofBoi一er

Separation

Membrane

Water

Make‑UpUsing

Method(環)製品開発室

杭出義也

Yoshiya
Kuide(環)設計部設計第1課

梶山

Yoshinori

吉則I(ajiyama

ボイラ補給水の前処理装置に,従来法の代替技術として膜法が適用可能である｡従来法である
凝集沈殿‑ろ過と,精密ろ過膜法及び限外ろ過膜法を比較した結果,処理水質安定性や維持管理tの簡便さなどにおいて凝集沈殿一砂ろ過よりも精密ろ過膜法及び限外ろ過膜法が優れている結果が得られた｡

Three

filtration

methods

The

view

of

test

stableuslng

coagulo‑sedimentation(CS),forcompared

ultrafiltration(UF) werewater.

of

river

performancewaterandconfirmedeasy

toapplication
thatMFpretreatment
andandmicrofilteration(MF)UFofwereboiler

make‑uptosuperior

CSinmaintenance.

一精密ろ過

Microfiltration

限外ろ過

Ultrafiltratlon

ボイBoiler

ラ補給水

make‑upwater

凝集沈殿装置などを採用する場合は,運転管理が難

ま えがき
ボイラ補給水処理システムは,工業用水や水道水しく,水質不安定などの問題も生じる場合がある｡

または河川表流水などを原水とし,原水中の濁質をこれらの課題に対し膜分離技術を使用した水処理除去する前処理装置と,原水中の塩類を除去する純システムが注目されており,補給水処理設備の省ス水装置で構成される｡

ペース化,維持管理の簡易化,前処理水質の向上に

前処理装置は凝集沈殿‑ろ過が一般的であるが,よる純水装置負荷低減などが期待できる｡

大きな設置スペースが必要である｡また設置スペー

当社はボイラ補給水の前処理装置に従来法の代替スをより小さくする目的でスラッジブランケット型技術として膜法が有効であることを確認するため,

56

神鋼パンテツク技報

vol.

42

No.

1(1998/9)i約1年間の実証試験を行った｡ここにその結果を報添加した｡

告する｡

膜試験装置のフローシートを第2図に示す｡原水

1.試験概要中に含まれるきょう雑物を除去するため目開き0.2

従来法の代替技術として膜法が適用可能であることを確認することを目的とし,既設ボイラ補給水前mmのプレフィルターに通水した後,それぞれMF膜装置, UF膜装置に送水した｡

処理設備の原水を用いて膜処理試験を行った｡試験運転制御方式はMF膜UF膜共に透過水量を一用の膜として懸濁物の除去に用いる精密ろ過膜定に制御する走流量運転とした｡(MF膜),懸濁物及びコロイド物の除去に用いる限MF膜は処理水質向上を図る目的で凝集剤を注入外ろ過膜(UF膜)を選定した｡

し凝集槽で反応させた後,全量ろ過方式で通水した｡

1.

1ボイラ補給水前処理設備

膜のファウリング防止のため物理洗浄として60分間既設ボイラ補給水前処理設備のフローを第1図に隔で600kPaの圧縮空気を用いて逆庄空気洗浄を示す｡原水は工業用水,凝集沈殿装置はスラッジ･J行った｡

ブランケット型,ろ過装置は圧力式縦型急速砂ろ過

UF膜は原水のきょう雑物除去のみで,凝集剤のである｡処理水質を良好に保つためには凝集沈殿装注入は行わずに膜に供給し,通水方式は供給水を中置のブランケット層を正常な状態で維持する必要が空糸内で循環させながらろ過を行うクロスフローろあり,原水性状が大きく変動する場合はブランケッ過とした｡物理洗浄方法は,ト濃度管理など多少運転上の配慮が必要である｡

UF膜透過側から供給側へ逆方向に加圧通水し,膜試験装置

1.2

UF膜透過水の一部をUF膜に付着した汚れを除去する逆庄水洗浄方式を試験に用いた膜の仕様を第1表に示す｡

MF膜は用いた｡その際,UF膜を殺菌する目的で微量の次SP‑MEMCOR膜ろ過装置を用いた｡膜はポリプ

亜塩素酸ナトリウムを洗浄用水中に注入した｡

ロピレン製中空糸膜で公称孔径0.22.試験結果/∠m,ろ過方式
は外圧式,圧縮空気を用いて膜を膨張･解放するこ

2. 1とで膜の汚れをはじき飛ばすという物理洗浄が特徴

MF膜処理方式

MF膜装置の膜間差庄の経日変化を第3図に示す｡

である｡

期間中の装置運転日数は169日間で,国中のUF膜は酢酸セルロース製中空糸膜で分画分子量Chemical150000である｡ろ過方式は内圧式,微生物の繁殖

cleaning表示は薬品洗浄実施を意味する｡

により膜が損傷する恐れがあるため,定期的に行う

透過流束4m/dで運転した場合は,膜間差庄の上

物理洗浄の際に洗浄水中に次亜塩素酸ナトリウムを昇が早く不安定な運転となったが,透過流束3m/d

Industri al

coagulationwater

sedimerltat ion

第1図
Fig･

Treatedfiltration

water

ボイラ補給水前処理設備フロー
1Shematec

第1表TableSand/

diagramof

make‑upwater

treatment

system膜仕様
1Specificationsofmembrane
MFUF

Typeofmembrane

Microfiltration

Ultrafiltration

Poresize

0.2FLmMolecularweightcutoff

150000Material

Polypropylene

Cellulosetriacetate

Typeofmodule

Hollowfibertype

Hollowfibertype

Externalpressuretype

Internalpressuretype

Vol.

42

No.

1

(1998/9)

神鋼パンテツク技報

57

Air

Microfiltration
membrane
PAC

Industrial

Coagulationtank

Prefi lter

water

Treated

PMF

water

Feed
pump

Dra image

Ultrafi ltration
membrane

TreatedUF

waterP

一lPP

Bac kwasb
Feed

Circulati onpump

pump

pump
NaC10
Dra image第2図
Fig.

試験装置のフロー2

Shematec

diagramtestofequipment

200200
Flux

qJ=i

邑雷dJ

壱表
芸弓∃

c,Cトー∩

3m/d

10/13/95

C.C

c.cC.C

c.cC.C

C.C

Chemical

Velocityonmembrane=i

I,pLv‑/舵〆つ‑/I:+････････一∈:コ(｢コFlux

4m/d

邑雷

cleaning+￣￣￣￣+

一=ed

壱表

30

60

90

120

150

ll/29/95

1/24/96

3/8/96

4/25/96

6/19/96/

芸=己C.C

C.C

叫/,
c.C

Fig.

Transmembranepressurecleaning

r‑T,7/〟,c.C

C.Co30

60

90

120

150

10/13/95

ll/29/951/24/96

3/8/96

4/25/96

6/19/96180

第4図
difference

(MF)

Fig.

4

Transmembranepressureて運転することが可能であった｡

2. 3

従来法及び膜法の処理水質

原水, MF膜透過水,

UF膜処理方式

UF膜装置の膜間差庄の経日変化を第4図に示す｡
期間中の装置運転日数は140日間であった｡透過流一(UF)difference

透過流速3m/dで膜間差庄は安定した｡
UF膜透過水及び凝集沈殿‑砂ろ過水(以後砂ろ過水)の濁度を第5図に比較する｡

試験期間中の原水濁度は最高50.5度,蔑低o.2度,束は3m/dで運転したが,試験の前半は差庄の上昇が早くファウリング防止効果が低い結果となった｡

平均7.7度であった｡原水濁度はほとんどの期間は膜のファウリング状態を観察した結果,この時の運5.0度以下の値で,梅雨や大雨による急激か可川増

転条件はクロスフローによる膜面洗速を0.8m/s

水が原因で時々高くなることがあった｡としたが,膜面流速を上げたため中空糸内で循環入

原水低濁度の場合は各処理法ともほぼ濁度測定下り口と出口の差圧が大きくなり,循環入り口付近の限値の0.1皮付近であった｡原水が高濁度状態では膜間差庄が高く負荷が集中していることがわかった｡

砂ろ過水濁度が1.0度を超えることがあったが,そこで膜面流速を0.4m/sに下げて運転した結果,膜及びUF膜の透過水はそのような場合も常に0.158180

膜間差庄の経日変化(UF)に下げて運転を行うことにより,膜間差庄は安定し
2. 2chemicalDay

膜間差庄の経日変化(MF)
3

C.C

:

c.cト→

Day

第3図

0.4 m/sec.8 m/see

神鋼パンテツク技報vol.

42

No.

1MF(1998/9)

2.0050≡

40

A宅＼巨頭30J⊃l一20:⊃E≡亘垂蚕室司≡ 1.50■巨l･00‑S言o.50〔一〔一0.00｡>､iロA+⊃0,20MFUF
Sand●MF喜o.15

filtrationh.三d('d0306090120

150

10/13/95

ll/29/95

1/24/96

3/8/96

4/25/96

6/19/96

180

(⊃ト

MF
PAC
0 ppm

ロUF
Salld filtration

△ち:コト

MF

0.10

PAC

5ppm△

O･0与

●●●●

△△△

△△△△△云

0.001

10/6

Dayll/2

12/01;令△△△△△

12/27

3/1

4/5

5/10

7/5

6/7

7/3

Day

第5図
Fig.

5濁度

第7図

TurbidityFig.

全アルミニウム
7Totalalminium2,0JE頭重壷]

幣bl=
.≡隻△
㌘芸bAqbAQB&#かb#鮮碧△こ)く1J'てコ⊂コト

0.00
0.03
●MFロUF△ Sandb●o.o2
MFPAC5ppm

β o.olfiltration

0 ppm

●‑ヽ

●p4̲ー＋L.●

′●

9/25

△△

11/2

12/01

12/27

第8図

台
3/1

4/5

5/10.●

1/ll

2/26

Fig.
6/7

7/54/ll

6/∩4

7/16

Day

●●ロ自

10/6

11/15

△△L｡

filtration

A●

MF
PAC

【'〇O.00●●●h;=

2●MFUF
Sand△凸●●●
●

ヒ瓜;=
==:コロ

ぜT‑

処理水のFI値
8Fouling

indexoftreatedwater

7/31Day

第6図
Fig.

全鉄濃度
6Totaliron

ミニウムが膜を透過すると考えられる｡

PAC無しの条件におけるMF膜透過水の値は0.01ppm‑0.02ppmと低い値でありUF膜と同等の透過水質度以下の良好な値であった｡となった｡

全鉄濃度を第6図に示す｡原水中の全鉄濃度は平J

除濁性能をUF膜とMF膜で比較する場合,逮均0･2ppmであったo各処理水ともほぼ0･01ppm

過水濁度では両者の値が測定下限値の0.1度以下を以下であるが,示すため比較が困難である｡そこで濁度よりも低濁MF膜及びUF膜透過水の値が低い値で安定しているのに対して,砂ろ過水の全鉄濃度質の指標に使われているFI値を用いて除濁性能のはやや変動して高い値であった｡
MF膜透過水の全鉄濃度はPAC注入有りと無しで異なり,PACを比較を行った｡

注入した場合の全鉄濃度の値は0.001

値を第8図に示す｡膜透過水は全期間を通じて砂ろppm‑0.004

PAC療ppmでありUF膜と同等の値であったが,しの場合の値は0.008‑0.010ppmと高い値を示した｡
全アルミニウム濃度を第7図に示す｡
水,砂ろ過水,であった.

UF膜透過

MF膜透過水の順に処理水質が良好

UF膜透過水の値は常に測定下限値0.01ppm付近の値であった｡砂ろ過水の値はほぼ0.04ppm以下の値であったが,原水高濃度時において0.12ppmと高い値を示した｡
MF膜透過水の値はFI値はSDI値と同じであり,一般的にRO膜処理の前処理除濁指標とされている｡
過水よりも良好であった｡

MF膜は運転開始後‑か月間は不安定であったが,それ以後はほぼFI値2.0以下の値である.

UF膜はほぼ全てにおいてFI値2.0以下であった｡砂ろ過水は4.2から6.7であった.
3.まとめ試験結果を次にまとめた｡
1 ) MF膜処理方式及びUF膜処理方式共に透過流速3m/dで運転が可能であり,また膜処理方式0.04ppmから0.07ppmであり,砂ろ過水よりもの透過水濁度は常に0.1度以下で特に問題なく運高くなったが,これはPAC注入により溶解性アル転を行い,ボイラ補給水の前処理設備として膜法

Vol.

42

No.

1(1998/9)

FI

神鋼パンテツク技報

59が十分適用可能であることが確認された｡

むびす

従来処理方式のボイラ補給水前処理装置では,原

2)従来法の凝集沈殿一砂ろ過方式は原水濁度が高くなると処理水濁度が1.0度以上を示す場合があ

水性状変動時や起動･停止時に処理水質悪化対応なり,処理水質安定性及び維持管理簡便さにおいてどの運転配慮が必要であった｡膜分離装置は原水水膜処理の方が優れている結果となった｡

質や起動･停止などの変動に強く,より簡単な管理3 ) UF膜透過水が末凝集でも全鉄の除去が良好であったこと及び,で良質な処理水を供給できるため,今後の普及が大UF膜透過水のFI値が常に2.0いに期待される｡

以下であった辛からUF膜処理水質の方がMF[参考文献]

膜より優れていると評価される｡

1)神鋼パンテツク技報:Vol.38,No.3(1994), p.26

PACを注入する事でUF膜と同等の全鉄除去性

2)神鋼パンテツク技報:Vol.41,

No.1(1997), p.48

能となったが,その場合はMF膜透過水の全ア

3)松本幹治ほか:ユーザーのための実用膜分離技術,

MF膜透過水は(1996),日刊工業新聞社

ルミニウム除去性能がUF膜よりも低いことになっ4)長南勘六:た｡またMF膜の透過水FI債は運転初期に2.0"補給水処理設備備,火原協会講座19,以上を示すことがあった｡(1995),,水質管理と水処理設㈲火力原子力発電技術

協会t
連絡先
杭出

義也

環境装置事業部

梶山

舌則

環境装置事業部

製品開発室

設計部設計第1課担当課長

TEL

FAX
E‑maily.kuide@TE078‑992‑6532
O781992‑6503
pantec.

co.jp

E‑mailL

078‑232‑8118

FAX

078‑232‑8058

y.kajiyama@

pantec.

co.jp

tβ♂

神鋼パンテツク技報

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1

(1998/9)i