JP2002336663A

JP2002336663A - 濾過装置

Info

Publication number: JP2002336663A
Application number: JP2001148117A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Suwa; 裕亮諏訪; Satoru Tsuda; 悟津田
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2002-11-26
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: JP4689074B2

Abstract

(57)【要約】【課題】中空糸膜束全体にわたって濾過に有効使用で
き、洗浄時には全体にわたってスクラビング用気体を供
給可能な濾過装置を提供する。【解決手段】濾過塔内に、中空糸膜束を収容した中空
糸膜モジュールを垂設した濾過装置であって、中空糸膜
束の横断面方向における中央部と周囲部の両方に、濾過
処理時の原水導入路兼洗浄時のスクラビング用気体導入
路を設けたことを特徴とする濾過装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空糸膜モジュー
ルを用いた濾過装置に関し、各種プラントにおける用水
の濾過処理、たとえば原子力発電所や火力発電所におけ
る復水等の濾過処理に用いて好適な濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば発電所における復水中の主とし
て酸化鉄からなる微粒子の除去に、中空糸膜モジュール
を用いた濾過装置が使用されている。発電所復水を中空
糸膜で濾過処理すると、膜によって捕捉された主に酸化
鉄からなる微粒子が膜外表面に蓄積し、濾過塔の差圧が
上昇する。濾過処理の継続によって膜外表面の捕捉微粒
子量が増加するにつれて、ほぼ一次の関係で濾過塔の差
圧が上昇するが、このとき、捕捉微粒子量が増えるにつ
れ、単位捕捉微粒子量当たりの差圧上昇率は増大する傾
向にある。したがって、差圧の上昇に伴って濾過寿命が
比較的急速に短くなり、洗浄頻度が増加する傾向にあ
る。

【０００３】このような問題は、次のような原因による
と考えられる。すなわち、中空糸膜モジュール内におい
て、中空糸膜が多数本束ねられた中空糸膜束にその外側
周囲から原水が流入し、原水中の微粒子が捕捉され各中
空糸膜の外表面に蓄積されていくが、捕捉された微粒子
により中空糸膜が互いにブリッジングを起こし、さらに
濾過処理時には原水が外側にある中空糸膜から内側にあ
る中空糸膜に向かって流れるために、中空糸膜が束の中
心方向に向けて集束するため、主として周辺の中空糸膜
のみが濾過に寄与し、束の内部の中空糸膜が濾過に有効
に使用されなくなるために引き起こされる事象であると
推定される。

【０００４】このような状態になると、洗浄時において
も次のような問題が生じる。すなわち、洗浄時には、各
中空糸膜の外表面側を洗浄することになるが、たとえば
スクラビング用気体を送り込んで各中空糸膜の外表面側
を洗浄する場合、中空糸膜が束中心方向に向けて集束さ
れていると、中空糸膜束の内部に入り込んで捕捉された
微粒子が洗浄によって除去されにくくなるという問題も
生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、上記のような問題点に着目し、濾過処理が長時間継
続される場合にあっても、中空糸膜束の内部まで中空糸
膜束全体にわたって濾過処理に有効に使用できるように
し、差圧の急速な上昇を抑えて濾過寿命の延長、洗浄頻
度の低減をはかるとともに、洗浄時においても、中空糸
膜束全体にわたって捕捉していた微粒子を確実かつ良好
に除去できるようにした濾過装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【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は、濾過塔内に、中空糸膜束
を収容した中空糸膜モジュールを垂設した濾過装置であ
って、中空糸膜束の横断面方向における中央部と周囲部
の両方に、濾過処理時の原水導入路兼洗浄時のスクラビ
ング用気体導入路を設けたことを特徴とするものからな
る。

【０００７】中空糸膜モジュールの中空糸膜束における
濾過水の流出方向は一方向（片側）のみとすることも可
能であり、中空糸膜束の両延設方向に濾過水の流出方向
を設定することも可能である。後者の場合には、中空糸
膜モジュールに、一方の流出方向に流出した濾過水を他
方の流出方向に流出した濾過水に合流させる集水路を設
けておけば、中空糸膜モジュール全体としては、濾過水
の流出方向を所定の一方向とすることが可能となる。こ
のような集水路は、たとえば後述の実施態様に示すよう
に、中空糸膜束の外側に位置する原水導入路のさらに外
側に設けることができる。

【０００８】上記中空糸膜束の横断面方向中央部におけ
る原水導入路兼スクラビング用気体導入路は、単なる空
隙からなる流路として形成することもでき、多孔パイプ
を用いて形成することもできる。

【０００９】また本発明においては、洗浄時において、
スクラビング用気体が極力中空糸膜束の全域にわたって
供給されるようにするために、スクラビング用気体の供
給を制御あるいは調整することが好ましい。たとえば、
前記中空糸膜束の横断面方向中央部における原水導入路
兼スクラビング用気体導入路の下端に、スクラビング用
気体偏流防止ノズルが下方に向けて延設されている構造
を採用できる。このスクラビング用気体偏流防止ノズル
の長さを調節することで、供給気体の割り振りの調整が
可能であり、また、ノズルの側面に複数の孔を設け、孔
の大きさや個数によって供給気体の割り振りの調整を行
うことも可能である。

【００１０】また、スクラビング用気体は、中空糸膜モ
ジュールの下方に設けられた気体噴出口から供給される
場合、このスクラビング用気体噴出口を適切な位置に複
数配置しておくことも、上記のような供給気体の割り振
りに有効である。

【００１１】上記のような中空糸膜モジュールは、１個
ずつ垂設することも可能であり、上下方向に２段以上接
続することも可能である。

【００１２】このように構成される本発明に係る濾過装
置では、濾過塔内に垂設される各中空糸膜モジュールに
おいて、濾過処理時には、中空糸膜束の中央部と周囲部
の両方から原水導入路を通して原水が導入されるので、
中空糸膜束の全体にわたってほぼ均一に原水を送り込む
ことができ、濾過処理が比較的進んだ段階（濾過処理が
長時間継続された段階）にあっても、中空糸膜が束の中
央部に集束するような圧力は加わりにくくなり、中空糸
膜束の全体が濾過処理に有効に使用される。その結果、
差圧の急速な上昇が回避されて濾過寿命の延長が可能に
なり、洗浄頻度の低減が可能になる。

【００１３】また、洗浄時においては、中空糸膜束の中
央部と周囲部の両方から気体導入路を通してスクラビン
グ用気体が導入されるので、中空糸膜束の全体にわたっ
て、捕捉されていた微粒子が効率よく除去されることに
なる。その結果、洗浄効果が高められ、差圧回復効果も
高められる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明
が適用可能な濾過装置の代表的な構造を示している。図
１において、１は濾過塔を示しており、濾過塔１内は、
仕切板２によって上室３と下室４とに区画されている。
仕切板２には中空糸膜モジュール５の上端が懸架されて
おり、中空糸膜モジュール５は、上端が仕切板２に固定
された状態で下室４内に垂設されている。図１には１本
の中空糸膜モジュール５のみを示してあるが、濾過塔１
内には多数本の中空糸膜モジュール５が垂設されてい
る。６は、中空糸膜洗浄時のスクラビング用気体導入、
分配機能と通水時の原水整流機能を有する下部仕切板で
あり、この仕切板６に各中空糸膜モジュール５の懸架数
に等しい数のスクラビング用気体噴出口１２が設けられ
ている。７は濾過塔１内への原水の入口を示しており、
下室４に流入された原水は中空糸膜モジュール５で濾過
された後上室３へ流出され、出口８を通して所定の行先
へと送られるようになっている。９はドレン管、１０は
スクラビング用気体の導入口、１１は、下室４を満水に
した状態でスクラビングを行ったときの気体排出のため
のベント口を示している。

【００１５】上記のような中空糸膜モジュール５に対し
て本発明が実施されるが、先ず比較のために、従来の中
空糸膜モジュールを図９、図１０を用いて説明する。

【００１６】図９は、従来の中空糸膜モジュール１０１
による濾過処理時の様子を示しており、仕切板２に懸架
された中空糸膜モジュール１０１の外筒１０２の原水導
入口１０３から導入された下室４からの原水１０４は、
中空糸膜束１０５によって濾過され、濾過水１０６が上
室３へと送られる。洗浄時には、図１０に示すように、
下方のスクラビング用気体噴出口１０７から噴出されて
きたスクラビング用気体１０８が、下部スカート部１０
９内からスクラビング用気体導入口１１０を通して外筒
１０２内に導入され、主として中空糸膜束１０５の周囲
部を上昇されつつ気体により洗浄されるようになってい
る。

【００１７】図２は、本発明の第１実施態様に係る濾過
装置の中空糸膜モジュール部を示している。図２におい
て、仕切板２に懸架された中空糸膜モジュール２１に
は、上下方向に延びる中空糸膜束２２が収容されてお
り、中空糸膜束２２の上端は上端接合部２３で、下端は
下端接合部２４でそれぞれ接着、固定されている。この
中空糸膜束２２の横断面方向における中央部には、下端
側が開口し上端側が上端接合部２３で封止された、上下
方向に延びる原水導入路兼スクラビング用気体導入路２
５が空隙として形成されている。この原水導入路兼スク
ラビング用気体導入路２５内に導入されてきた原水は、
中空糸膜の外表面を通してその内部へと透過（濾過）さ
れるようになっている。中空糸膜束２２の横断面方向周
囲部には、中空糸膜束２２とは間隙をもたせて外筒２６
が設けられており、この間隙が、横断面方向周囲部にお
ける、上下方向に延びる原水導入路兼スクラビング用気
体導入路２７として形成されている。この原水導入路兼
スクラビング用気体導入路２７は、上下端が上端接合部
２３および下端接合部２４によって封止されており、導
入されてきた原水は中空糸膜の外表面を通してその内部
へと透過（濾過）されるようになっている。

【００１８】中空糸膜束２２の各中空糸膜は、その延在
方向両端で開口されており、上部開口から流出された濾
過水はそのまま上室３へと送られる。下部開口から流出
された濾過水は、下端接合部２４の下側に形成された集
水部２８に集水された後、外筒２６の上記原水導入路兼
気体導入路２７の外側に二重管構造にて、あるいは上下
方向に延びる複数の通路構造にて形成された、濾過水集
水路２９を介して上方の上室３内へ送られ、上述の上部
開口からの濾過水と合流されるようになっている。図２
には、下部スカート部３０内から原水導入路兼スクラビ
ング用気体導入路２５内へと送られる原水および外筒２
６に設けられた上下の貫通孔からなる原水導入口３１を
通して原水導入路兼スクラビング用気体導入路２７内へ
と送られる原水の流れ３２を実線矢印で示し、中空糸膜
束２２で濾過され上室３へと送られる濾過水の流れ３３
を破線矢印で示してある。

【００１９】スクラビング時には、図３に示すように、
スカート部３０の下方の下部仕切板６に設けられたスク
ラビング用気体噴出口３４から噴出されたスクラビング
用の気体３５が、原水導入路兼スクラビング用気体導入
路２５と、外筒２６の下端近傍に設けられたスクラビン
グ用気体導入孔３６を通して原水導入路兼スクラビング
用気体導入路２７とに、分散して導入される。各導入路
２５、２７に導入された気体は、中空糸膜束２２の各中
空糸膜の外表面をスクラビング、洗浄しながら浮上さ
れ、外筒２６の上部貫通孔３１（上部原水導入口）から
モジュール２１外に排出され、前述のベント口１１から
外部へ排出される。

【００２０】このように構成された第１実施態様に係る
中空糸膜モジュール２１においては、濾過処理時には、
図２に示したように、中空糸膜束２２の中央部と周囲部
の両方から原水導入路（原水導入路兼スクラビング用気
体導入路２５、２７）を通して原水が導入されるので、
ある程度濾過を継続した後にあっても、中空糸膜束２２
の横断面方向に全域にわたってほぼ均一に原水を送り込
むことができ、中空糸膜束２２の全体が濾過処理に有効
に使用される。したがって、中空糸膜束２２が局部的に
あるいは中央部側に集束する現象は防止される。中空糸
膜束２２の全体が濾過処理に有効に使用される結果、各
中空糸膜は均等に寿命に至ることになり、中空糸膜束２
２全体としての濾過寿命が大幅に延長される。また、濾
過寿命の延長により、洗浄頻度も大幅に減少する。

【００２１】また、スクラビング洗浄時においては、図
３に示したように、スクラビング用気体が中空糸膜束２
２の中央部と周囲部の両方から気体導入路（原水導入路
兼スクラビング用気体導入路２５、２７）を通して供給
されるので、中空糸膜束２２の全体にわたって良好にス
クラビングされることになり、各中空糸膜の外表面に捕
捉されていた微粒子が効率よく除去される。したがっ
て、スクラビングによる洗浄効果も大幅に高められる。

【００２２】さらに、原水導入路を中空糸膜束２２の中
央部と周囲部の両方に設けることにより、導入されてく
る原水は中空糸膜束２２のいずれかの中空糸膜に流入し
やすくなり、かつ、導入流量が分散されるため、圧力損
失の小さい中空糸膜モジュール２１となる。また、中空
糸膜束２２の濾過水流出方向を両方向とし、下方に流出
した濾過水を集水路２９を介して上室３へ集水するよう
にしているので、中空糸膜中および上室３までの濾過水
の流れに伴う圧力損失も低減され、中空糸膜モジュール
２１全体としての圧力損失が大幅に低減される。

【００２３】図４は、本発明の第２実施態様に係る濾過
装置の中空糸膜モジュール部を示している。本実施態様
では、図２に示した第１実施態様に比べ、中空糸膜束２
２の中央部に設けられる原水導入路兼スクラビング用気
体導入路が多孔パイプ４１を用いて形成されている。こ
のように多孔パイプ４１を用いることにより、中央部の
原水導入路兼スクラビング用気体導入路の径等の寸法が
決めやすくなり、また、多孔パイプ４１の孔のサイズや
ピッチを調整することにより、中央部から導入される原
水の流れや流量を制御しやすくなる。その他の構成、作
用、効果は第１実施態様に準じる。

【００２４】図５は、本発明の第３実施態様に係る濾過
装置の中空糸膜モジュール部を示している。本実施態様
では、図２に示した第１実施態様に比べ、中空糸膜束２
２の中央部に設けられた原水導入路兼スクラビング用気
体導入路２５の下端に、スクラビング用気体偏流防止ノ
ズル５１が下方に向けて延設されている。ノズル５１の
長さは、供給されてくるスクラビング用気体の量や勢い
等に応じて、このノズル５１内を通して浮上される気体
と、スクラビング用気体導入孔３６を通して導入され浮
上される気体が、所望の量バランスとなるように設定さ
れればよい。また、ノズル５１の外周面には、適当なサ
イズ、ピッチで貫通孔を設け、該貫通孔を通してもノズ
ル５１内に気体が導入されるようにしてもよい。このよ
うにスクラビング用気体偏流防止ノズル５１を設けるこ
とにより、供給気体の偏流を防止してより適切に中空糸
膜束２２の中央部と周囲部とに振り分けることが可能に
なり、スクラビング洗浄処理の均一性、処理効果をより
高めることが可能となる。

【００２５】図６は、本発明の第４実施態様に係る濾過
装置の中空糸膜モジュール部およびスクラビング用気体
噴出口部を示している。本実施態様においては、図２に
示した第１実施態様に比べ、下部仕切板６に、スクラビ
ング用気体噴出口６１、６２が１モジュール当たり複数
設けられている。図示例では２個の気体噴出口６１、６
２であるが、３個以上設けてもよい。このように気体噴
出口６１、６２を適当な位置に複数配置しておけば、供
給気体をより容易にかつ適切に、中央部の原水導入路兼
スクラビング用気体導入路２５と周囲部の原水導入路兼
スクラビング用気体導入路２７とに割り振ることが可能
になり、より望ましいスクラビング洗浄処理が可能とな
る。

【００２６】図７は、本発明の第５実施態様に係る濾過
装置の中空糸膜モジュール部を示している。本実施態様
は、図５に示した第３実施態様と図６に示した第４実施
態様を組み合わせたものであり、中空糸膜束２２の中央
部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５の下端
にスクラビング用気体偏流防止ノズル５１が延設されて
いるとともに、下部仕切板６に、１モジュール当たり複
数のスクラビング用気体噴出口６１、６２が設けられて
いる。このような構成を採ることにより、より一層良好
に供給気体の偏流防止と均一な振り分けが可能になる。

【００２７】図８は、本発明の第６実施態様に係る濾過
装置の中空糸膜モジュール部を示している。本実施態様
においては、図２に示した第１実施態様と同等の構成を
有し、中空糸膜モジュール７１、７２が、コネクター部
７３を介して上下方向に２段直列に接続されている。コ
ネクター部７３は、中央部の原水導入路兼スクラビング
用気体導入路７４、７５を連通する内管部７６と、周囲
部に設けられた濾過水の集水路７７、７８を連通する外
管部７９とからなる。その他の構成は第１実施態様に準
じるので、図２に付したのと同一の符号を付すことによ
り説明を省略する。接続段数は３段以上とすることも可
能である。このように本発明においては、必要に応じ
て、適宜中空糸膜モジュールを連接した構成を採用する
ことが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る濾過
装置によれば、中空糸膜モジュールの中空糸膜束の全体
を濾過処理に有効使用できるとともに、スクラビング洗
浄時にも中空糸膜束の全体にわたって望ましい洗浄効果
を奏することができ、濾過と洗浄の両処理の性能を共に
大幅に高めることができる。とくに長時間継続して濾過
処理を行っている場合にあっても、単位捕捉微粒子量当
たりの差圧上昇変化率を最小に抑えることができ、濾過
寿命を延長するとともに洗浄頻度を低減でき、同時に洗
浄性能も向上するので濾過装置全体としての長寿命化を
はかることができる。

【００２９】また、中空糸膜束を全域にわたって有効に
使うことができるため、従来装置に比べ１モジュール当
たりの中空糸膜充填本数を増やしても各中空糸膜の膜面
を濾過処理に有効に使用することが可能となり、濾過装
置のコンパクト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能な濾過装置の概略縦断面図で
ある。

【図２】本発明の第１実施態様に係る濾過装置の中空糸
膜モジュール部の縦断面図である。

【図３】図２の装置のスクラビング時の様子を示す縦断
面図である。

【図４】本発明の第２実施態様に係る濾過装置の中空糸
膜モジュール部の縦断面図である。

【図５】本発明の第３実施態様に係る濾過装置の中空糸
膜モジュール部の縦断面図である。

【図６】本発明の第４実施態様に係る濾過装置の中空糸
膜モジュール部の縦断面図である。

【図７】本発明の第５実施態様に係る濾過装置の中空糸
膜モジュール部の縦断面図である。

【図８】本発明の第６実施態様に係る濾過装置の中空糸
膜モジュール部の縦断面図である。

【図９】従来の中空糸膜モジュール部の縦断面図であ
る。

【図１０】図９の装置のスクラビング時の様子を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１濾過塔２仕切板３上室４下室５中空糸膜モジュール６下部仕切板７原水入口８濾過水出口９ドレン管１０スクラビング用気体導入口１１ベント口２１中空糸膜モジュール２２中空糸膜束２３上端接合部２４下端接合部２５中央部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路２６外筒２７周囲部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路２８集水部２９濾過水の集水路３０スカート部３１原水導入口３２原水の流れ３３濾過水の流れ３４スクラビング用気体噴出口３５気体３６スクラビング用気体導入孔４１多孔パイプ５１スクラビング用気体偏流防止ノズル６１、６２スクラビング用気体噴出口７１、７２中空糸膜モジュール７３コネクター部７４、７５中央部の原水導入路兼スクラビング用気体
導入路７６内管部７７、７８濾過水の集水路７９外管部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA02 HA02 HA17 HA19 JA13A JA15A JA19A JA31A KA52 KA54 KC02 KC14 MA01 PA01 PB07 PC32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濾過塔内に、中空糸膜束を収容した中空
糸膜モジュールを垂設した濾過装置であって、中空糸膜
束の横断面方向における中央部と周囲部の両方に、濾過
処理時の原水導入路兼洗浄時のスクラビング用気体導入
路を設けたことを特徴とする濾過装置。
【請求項２】中空糸膜束の両延設方向に濾過水の流出
方向が設定されており、中空糸膜モジュールに、一方の
流出方向に流出した濾過水を他方の流出方向に流出した
濾過水に合流させる集水路が設けられている、請求項１
の濾過装置。
【請求項３】前記中空糸膜束の横断面方向中央部にお
ける原水導入路兼スクラビング用気体導入路が多孔パイ
プを用いて形成されている、請求項１または２の濾過装
置。
【請求項４】前記中空糸膜束の横断面方向中央部にお
ける原水導入路兼スクラビング用気体導入路の下端に、
スクラビング用気体偏流防止ノズルが下方に向けて延設
されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の濾過
装置。
【請求項５】中空糸膜モジュールの下方に、スクラビ
ング用気体噴出口が複数配置されている、請求項１ない
し４のいずれかに記載の濾過装置。
【請求項６】中空糸膜モジュールが上下方向に２段以
上接続されている、請求項１ないし５のいずれかに記載
の濾過装置。