高温水のろ過性能評価装置およびろ過方法
【課題】 高温水のろ過に用いられるろ過エレメントのろ過性能を正確に評価することができるろ過性能評価装置、ならびにこれにより選定されたろ過エレメントを用いて効率よくろ過を行うことができる高温水のろ過方法を提案する。
【解決手段】 高温水系Ｌ１から分岐する高温試験水路Ｌ２に設けられた高温試験装置１１に第１のろ過エレメント６ａを装着して高温水のろ過性能を評価し、冷却装置Ｃ１の下流側から分岐する低温試験水路Ｌ３に設けられた低温試験装置１２に、第２のろ過エレメント６ｂを装着して低温水のろ過性能を評価し、両評価結果から高温水系Ｌ１におけるろ過性能を予測して、高温水系Ｌ１に設けられたろ過装置２で使用するろ過エレメント６を選択し、ろ過を行う。
【解決手段】 高温水系Ｌ１から分岐する高温試験水路Ｌ２に設けられた高温試験装置１１に第１のろ過エレメント６ａを装着して高温水のろ過性能を評価し、冷却装置Ｃ１の下流側から分岐する低温試験水路Ｌ３に設けられた低温試験装置１２に、第２のろ過エレメント６ｂを装着して低温水のろ過性能を評価し、両評価結果から高温水系Ｌ１におけるろ過性能を予測して、高温水系Ｌ１に設けられたろ過装置２で使用するろ過エレメント６を選択し、ろ過を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温水のろ過に用いられるろ過エレメントのろ過性能を評価するためのろ過性能評価装置、および評価されたろ過エレメントを用いるろ過方法に関し、特に火力または原子力発電装置の復水処理系等の高温水のろ過に用いられるろ過エレメントのろ過性能を評価するためのろ過性能評価装置およびろ過方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力または原子力発電装置の復水処理系では、復水に鉄クラッド、その他の不純物が含まれるため、ろ過装置により鉄クラッド、その他のＳＳ成分を除去し、また脱塩装置により塩類を除去する復水処理を行った処理水を給水としてボイラに供給している。このような復水処理系のろ過では、高温水をろ過することが求められ、ろ過にはろ過エレメントを有するフィルタが用いられ、ろ過性能が低下したろ過エレメントを交換してろ過が継続される。高温水は、１００℃以上では液体状態を維持するために高圧になっているので、高温（高圧）水と表示する場合がある。
【０００３】
高温水を対象とするろ過では、高温水に耐える材質のろ過エレメントが必要であるが、事前の検討では、材質が高温水に耐えるかどうかのみを検討し、高温水に耐える材質であると判定されたろ過エレメントを選択して実装置に装着し、実際の高温水系のろ過に適用していた。このようなろ過エレメントは、実装置による運転に伴ってろ過性能が低下するので、特許文献１（特開２０１０−１８４２３２）に示すように、実装置の運転中にろ過性能を評価し、ろ過性能が低下したろ過エレメントを交換してろ過を継続することが行われる。
【０００４】
高温水を対象とするろ過では、ろ過エレメントの材質が高温水に耐えるものであるということは重要であるが、それ以上に高温水中におけるろ過性能の問題が重要である。被処理水中のＳＳ成分に対するろ過性能は、常温水に対するろ過性能とは異なる。これは単に昇温による物理的な差異のほかに、物質の化学的な形態変化の差異によるものが大きい。
【０００５】
高温水における物質の化学的な形態変化としては、カルシウム化合物、珪酸化合物などでも起こるが、鉄化合物では特に大きく現れる。水中の鉄化合物としては、酸化鉄、水酸化鉄が一般的であるが、高温水中では常温水中とは、鉄の価数、結合状態、解離度、溶解度などが異なることが多い。これに伴って同じ組成の被処理水でも、高温水中と常温水中とではろ過性が異なり、同じろ過エレメントでろ過しても異なったろ過性能が得られる。
【０００６】
ろ過エレメントは特定のろ過性能が得られるように製造され、販売されているが、そのろ過性能は特定組成の常温水でテストされ、得られたデータを保証値としている。発電所の復水のような特定の高温水用のろ過エレメントを選定する場合、メーカの保証値をもとに選定し、これを高温水に対応する組成の常温水で通水テストしてろ過性能を判定し、また通水を伴わない高温水への浸漬試験で耐熱、耐圧性をテストして選定している。
【０００７】
こうして選定されたろ過エレメントは、そのまま実装置に装着して、実際の高温水系のろ過に適用することが行われている。ところが実際の高温水におけるろ過特性は、常温水の場合とは相違し、常温水で予測したろ過特性とは異なるろ過特性でろ過が行われる。このような実際の高温水におけるろ過特性や寿命などは、常温水での予測とは異なるため、前記特許文献１に示すように、実装置の運転中にろ過性能を評価し、ろ過性能が低下したろ過エレメントを交換する必要があった。
【０００８】
従来の高温水のろ過では、このように常温水で予測したろ過特性に基づいて選定したろ過エレメントであっても、実装置において実際の高温（高圧）水により、温度（圧力）、流量等の条件が変化する状態でのろ過特性の違いを調べなければ、最終的なろ過性能を把握することができない。このため選定にあたって、実際の高温（高圧）水系に適したろ過エレメントを選定し、実装置において効率よく高温水のろ過を行うことができないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１８４２３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、前記のような従来の問題点を解決するため、用いようとするろ過エレメントが、高温水のろ過に用いることができるろ過性能を有するかどうかを、効率的かつ正確に評価することができるろ過性能評価装置、ならびにこれにより選定されたろ過エレメントを用いて効率よくろ過を行うことができる高温水のろ過方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は次の高温水のろ過性能評価装置およびろ過方法である。
（１） 高温水系に設けられたろ過装置に装着されるろ過エレメントのろ過性能を評価する装置であって、
前記高温水系から分岐する高温試験水路と、
高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路と、
第１のろ過エレメントを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路に設けられた高温試験装置と、
第２のろ過エレメントを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路に設けられた低温試験装置と、
低温試験水路の第１の冷却装置と低温試験装置間に連絡する第１のサンプリング路と、
高温試験水路の高温試験装置の下流側に第２の冷却装置を介して連絡する第２のサンプリング路と、
低温試験水路の低温試験装置の下流側に連絡する第３のサンプリング路と
を備えていることを特徴とするろ過性能評価装置。
（２） 高温試験装置および低温試験装置に、それぞれ同じ差圧をつけるように負荷をかけて通水し、試験を行うように構成された制御装置を備えている上記（１）記載の装置。
（３） 高温試験水路の高温試験装置の前に加熱装置を備えている上記（１）または（２）記載の装置。
（４） 第１ないし第３のサンプリング路に、ＳＳ粒子を捕捉し、その粒径を計測するメンブレンフィルタを備えている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の装置。
（５） 高温水系から分岐する高温試験水路を構成する配管の外部に保温材を装着した上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の装置。
（６） 上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のろ過性能評価装置を用い、
高温水系から分岐する高温試験水路に設けられた高温試験装置に、第１のろ過エレメントを装着し高温水をろ過して、高温水におけるろ過性能を評価し、
高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路に設けられた低温試験装置に、第２のろ過エレメントを装着し低温水をろ過して、低温水におけるろ過性能を評価し、
高温水における評価結果と低温水における評価結果から、前記高温水系におけるろ過性
能を予測して、高温水系で使用するろ過エレメントを選択し、
選択されたろ過エレメントを前記高温水系に設けられたろ過装置に装着して高温水のろ過を行うことを特徴とする高温水のろ過方法。
【００１２】
本発明において、処理の対象となる高温水は、ろ過特性が常温、常圧水と異なる高温度で、場合によっては高圧力の水であり、ろ過を行うときの温度が８０〜２００℃、好適には１００〜１５０℃であり、圧力は上記の高温水が液相を保つ圧力であり、一般的には常圧〜３ＭＰａ程度のものが対象となる。ここで常圧は、大気圧にろ過のための差圧分を加えた圧力である。本発明においてろ過を行う高温水系は、このような高温水を保持する水系であり、その例として復水処理系があげられるが、他の水系でもよい。
【００１３】
復水処理系は、火力または原子力発電装置等のボイラ（蒸気発生器）を含む系において、コンデンサ（凝縮器）で発する蒸気を凝縮させることにより生成する復水を、ろ過装置による鉄クラッド、その他のＳＳ成分の除去、さらに脱塩装置による塩類の除去などの復水処理を行い、処理水を給水としてボイラに供給する処理系である。このような復水処理系の温度、圧力は、上記高温水について示した程度の温度、圧力であり、復水のろ過はこのような温度、圧力の復水に対して行われる。
【００１４】
このような復水系で生成する復水には、蒸気から持ち込まれるシリカ、カルシウム、その他の塩分などのほか、ボイラ、コンデンサ、配管等から持ち込まれる鉄クラッド、その他のＳＳ成分が含まれる。このような復水に含まれるＳＳ成分のろ過特性は、常温、常圧水をろ過する場合のろ過特性とは異なる特性を示す。特に鉄クラッド、その他の鉄成分は、温度、圧力により鉄の価数、結合状態、解離度、溶解度などが異なるため、ろ過特性の差は大きい。このため常温でのろ過性能、ろ過試験結果により、高温（高圧）の復水におけるろ過特性を予測することはできない。
【００１５】
本発明のろ過性能評価装置は、高温水系に設けられたろ過装置に取り付けてろ過するためのろ過エレメントのろ過性能を、効率的かつ正確に評価するためのものである。ろ過エレメントは、復水処理系等の高温水系のろ過装置に装着して、復水等の被処理水のろ過に用いられる部材である。ここで評価対象となるろ過エレメントは、実際の復水処理系のろ過装置に装着して使用しようとするろ過エレメントであるのが好ましいが、小型化した試験用のろ過エレメントであってもよい。エレメントの形式はリーフ型、シリンダ型、パイプ型など、ろ材もメンブレン、繊維、短繊維、パウダなど、またろ過方式も固定式、プレコート式など任意のものがある。
【００１６】
本発明のろ過性能評価装置で評価するろ過性能としては、１）固形物除去率、２）単位ろ過面積当たりの捕捉容量、３）ろ過流速と差圧の相関関係、４）その他のろ過特性などがあげられる。
【００１７】
本発明の高温ろ過性能評価装置は、高温水系に設けられたろ過装置に装着されるろ過エレメントのろ過性能を評価する装置であって、高温水系から分岐する高温試験水路と、高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路と、第１のろ過エレメントを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路に設けられた高温試験装置と、第２のろ過エレメントを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路に設けられた低温試験装置と、低温試験水路の第１の冷却装置と低温試験装置間に連絡する第１のサンプリング路と、高温試験水路の高温試験装置の下流側に第２の冷却装置を介して連絡する第２のサンプリング路と、低温試験水路の低温試験装置の下流側に連絡する第３のサンプリング路とを備えている。
【００１８】
高温試験水路に設けられた高温試験装置は、第１のろ過エレメントを装着して高温水の
ろ過を行い、第１のろ過エレメントの高温水におけるろ過性能を評価するように構成される。また低温試験水路に設けられた低温試験装置は、第２のろ過エレメントを装着し低温水をろ過して、第２のろ過エレメントの低温水におけるろ過性能を評価するように構成される。低温試験水路における試験水の温度は１０〜５０℃、好ましくは常温（２０〜４０℃）、圧力は常圧、好ましくは常温でろ過が行える圧力（０．１Ｐａ程度）とすることができる。
【００１９】
本発明の評価方法では、金属製（例えばステンレス鋼製）の配管を用いて、ボイラ給水配管などの、評価されるべきろ過装置が挿入されるであろうボイラ水配管より高温試験水を分流させ、この試験水にかかった圧力や温度を変化させること無く評価すべきろ過エレメントに導入すると共に、ろ過エレメントを透過する前後の試験水をサンプリング可能として、水質の変化を計測・比較することで、ろ過エレメントの性能を実機に装着した時とほぼ同じ状態で評価することを可能とすることに加えて、このとき導入した高温試験水を冷却し、併設したろ過エレメントに流すことにより、低温例えば常温でのろ過エレメントのろ過特性との直接の比較が可能となる。
【００２０】
この場合、高温試験装置および低温試験装置に、それぞれ同じ差圧をつけるように負荷をかけて通水し、試験を行うように構成された制御装置を設け、それぞれの高温試験装置および低温試験装置に、同じ差圧をつけるように負荷をかけて通水することにより、高温試験および低温試験をほぼ同じ条件で平行して行うことができ、直接の対比が可能になる。また高温試験水路の高温試験装置の前に加熱装置を設け、その加熱により高温試験水路の温度、圧力を変えて試験することにより、実際の高温水系における運転状況の変化に対応した試験を行うことができる。高温試験水路の弁の制御等により、流速を変え、あるいは他の条件を変えて試験を行う場合も同様である。
【００２１】
ろ過エレメントのろ過性能は、通常メーカーによりカタログ値等として提示されるが、そのろ過性能は通常、特定の水を通常条件で試験したものであり、そのまま高温水系におけるろ過に適用できない。このためこのようなろ過エレメントの使用可否を判断する際、（Ａ）水質、（Ｂ）温度圧力の条件変動を考慮する必要がある。この場合、（Ａ）の要因でろ過性能に問題が生じたのか、（Ｂ）の要因で問題が生じたのかをそれぞれ理解するためには、高温試験装置と低温試験装置の2系列の装置を設け、項目を分けてみていく必要がある。この場合、（Ａ）の水質の影響を低温試験装置で、（Ｂ）の温度圧力の影響を高温試験装置で、それぞれ評価していく。そしてろ過性能の良し悪しの単発的な評価ではなく、汎用性のある評価をするために、項目を分けた試験結果を蓄積することで、上記（Ａ）、（Ｂ）が変動した場合でも、ろ過性能が推定でき、ろ過エレメントの選定が容易になる。
【００２２】
一般にろ過エレメントのろ過性能は、ろ過対象物の捕捉量や、流速等によっても変化するし、ろ過すべき原水の性状によっても影響を受ける。このうち捕捉量や流速の影響については、常温下における試験によってその影響を調べることは可能であるが、高温（高圧）下における原水中の物質の状態は不明なことが多く、実質的には実機で使用して、通水に伴う差圧上昇等のろ過特性の変化を観察することが必要であった。しかしながら、実機における使用状態での変化は、流速や捕捉量による影響も同時に受けているため、高温（高圧）下における水質の影響のみを評価することができない。本装置では、高温（高圧）下における水質変化がろ過エレメントにおよぼす影響を明らかにするために、高温（高圧）下でのろ過処理と、常温常圧におけるろ過処理を同じ原水を用いて同時に行うことにより、その差から高温（高圧）下におかれた水質によるろ過エレメントへの影響を取り出すことが可能である。本装置を用いれば、流速等のろ過条件を変更した場合のろ過性能の変化を正確に予測することが可能となる。
【００２３】
例えば既に使用期間が所定の８割を過ぎているろ過エレメントを用いて、本装置にて評価を実施する場合、所定の差圧以降の上昇速度は常温一定水温においては、メーカーで示されているデータを基に予測可能であるが、水質の違いと高温（高圧）環境下におかれることによる水質変化による影響は、ろ過性能を変化させたり、差圧上昇速度を高める可能性がある。本装置を用いれば、水質の違いによる上昇速度と、前記に加えて高温（高圧）下におかれた事による上昇速度の違いを比較することで高温（高圧）下におかれる場合の影響を２つの差から知ることが可能となり、寿命を間近にしたろ過エレメントを使い続けた場合に、どのように差圧上昇を起こすかを予測することが可能となる。
【００２４】
このため本発明のろ過方法では、高温試験装置に第１のろ過エレメントを装着し高温水をろ過して、高温水におけるろ過性能を評価し、低温試験装置に、第２のろ過エレメントを装着し低温水をろ過して、低温水におけるろ過性能を評価し、高温水における評価結果と低温水における評価結果から、高温水系におけるろ過性能を予測して、高温水系で使用するろ過エレメントを選択し、選択されたろ過エレメントを高温水系に設けられたろ過装置に装着して高温水のろ過を行う。これによりろ過エレメントのろ過性能を迅速かつ正確に評価し、効率よく高温水のろ過を行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上の通り本発明のろ過性能評価装置は、高温水系から分岐する高温試験水路と、高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路と、第１のろ過エレメントを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路に設けられた高温試験装置と、第２のろ過エレメントを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路に設けられた低温試験装置と、低温試験水路の第１の冷却装置と低温試験装置間に連絡する第１のサンプリング路と、高温試験水路の高温試験装置の下流側に第２の冷却装置を介して連絡する第２のサンプリング路と、低温試験水路の低温試験装置の下流側に連絡する第３のサンプリング路とを備えているので、用いようとするろ過エレメントが、高温水のろ過に用いることができるろ過性能を有するかどうかを、効率的かつ正確に評価することができ、これにより選定されたろ過エレメントを用いて効率よくろ過を行うことができるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態の高温水のろ過方法およびろ過性能評価装置を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１において、１は復水処理装置であって、ろ過装置２および脱塩装置３を備えており、発電所のコンデンサ４からボイラ５へ復水を送る高温水系（復水系）Ｌ１に設けられている。ろ過装置２は、ろ過エレメント６が容器７内の集液盤８に装着されており、高温水系（復水系）Ｌ１から容器７内に供給される被処理水である高温水（復水）が、ろ過エレメント６を通してろ過されるように構成されている。ろ過装置２には、低下したろ過能力を回復するための逆洗装置が設けられているが、図示は省略されている。
【００２８】
１０はろ過性能評価装置であり、高温水系Ｌ１から分岐する高温試験水路Ｌ２と、高温試験水路Ｌ２から第１の冷却装置Ｃ１を介して分岐する低温試験水路Ｌ３と、第１のろ過エレメント６ａを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路Ｌ２に設けられた高温試験装置１１と、第２のろ過エレメント６ｂを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路Ｌ３に設けられた低温試験装置１２と、低温試験水路Ｌ３の第１の冷却装置Ｃ１と低温試験装置１２間に連絡する第１のサンプリング路Ｓ１と、高温試験水路Ｌ２の高温試験装置１１の下流側に第２の冷却装置Ｃ２を介して連絡する第２のサンプリング路Ｓ２と、低温試験水路Ｌ３の低温試験装置１２の下流側に連絡する第３のサンプリング路Ｓ３とを備えている。高温試験水路Ｌ２の高温試験装置１１の上流側には加熱装置１３が設
けられている。
【００２９】
第１、第２、第３のサンプリング路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３には、ＳＳ粒子を捕捉し、その粒径を計測するメンブレンフィルタＭ１〜Ｍ３が設けられている。Ｖ１〜Ｖ８は弁、ＣＶ１〜ＣＶ３は定圧弁、Ｔ１〜Ｔ３は温度計、Ｐ１〜Ｐ５は圧力計、Ｆ１、Ｆ２は流量計であり、これらの開度信号、温度信号、圧力信号、流量信号等は入力信号線Ｉｎから制御装置１４に入り、出力信号線Ｏｕｔからの出力する制御信号により、弁の開度、等が制御されるように構成されている。高温水系Ｌ１と高温試験水路Ｌ２の配管（実施例ではステンレス鋼）、および高温試験装置１１の外部には、保温材９が装着され、サンプリング水が透過する時に放熱により温度が低下することを防止するようにされている。
【００３０】
上記のろ過性能評価装置１０では、高温水系Ｌ１から分岐する高温試験水路Ｌ２に設けられた高温試験装置１１に第１のろ過エレメント６ａを装着して高温水のろ過性能を評価し、第１の冷却装置Ｃ１の下流側から分岐する低温試験水路Ｌ３に設けられた低温試験装置１２に、第２のろ過エレメント６ｂを装着して低温水のろ過性能を評価し、両評価結果から高温水系Ｌ１におけるろ過性能を予測して、高温水系Ｌ１で使用するろ過エレメント６を選択する。そして選択されたろ過エレメント６を高温水系Ｌ１に設けられたろ過装置２に装着して高温水系Ｌ１のろ過を行う。
【００３１】
上記ろ過性能評価装置１０による評価は以下のようにして行われる。まず弁Ｖ１を開くことにより、高温水系Ｌ１から高温試験水路Ｌ２を通して、高温試験水が高温試験装置１１に導入され、評価用の第１のろ過エレメント６ａでろ過された後、流量計Ｆ１を通り弁Ｖ４を通ってボイラ５の給水処理系（図示省略）ヘ戻される。このようにして高温試験水路Ｌ２に設けられた高温試験装置１１において、第１のろ過エレメント６ａでろ過することにより、第１のろ過エレメント６ａの高温水におけるろ過性能を評価する。
【００３２】
また弁Ｖ２を開くことにより、高温試験水路Ｌ２から第１の冷却装置Ｃ１に高温試験水が導入され、試験温度、圧力としての低温（例えば３０℃）に下げた後、低温試験水路Ｌ３の低温試験装置１２に導入され、評価用の第２のろ過エレメント６ｂでろ過された後、流量計Ｆ２を通り弁Ｖ７を通って排出される。このようにして低温試験水路Ｌ３に設けられた低温試験装置１２において、第２のろ過エレメント６ｂでろ過することにより、第２のろ過エレメント６ｂの低温水におけるろ過性能を評価する。
【００３３】
この場合、弁Ｖ１〜Ｖ８、定圧弁ＣＶ１〜ＣＶ３の開度信号、温度計Ｔ１〜Ｔ３の温度信号、圧力計Ｐ１〜Ｐ５の圧力信号、流量計Ｆ１、Ｆ２の流量信号等を入力信号線Ｉｎから制御装置１４に入力する。そして制御装置１４において、高温試験装置１１および低温試験装置１２にそれぞれ同じ差圧をつけて負荷をかけて通水するように設定し、出力信号線Ｏｕｔから出力する制御信号を弁Ｖ１〜Ｖ８、定圧弁ＣＶ１〜ＣＶ３に入力して弁の開度等を行って試験を行う。高温試験装置１１および低温試験装置１２の流量（流速）を変えて試験を行う場合も同様である。高温試験水路Ｌ２の高温試験水の温度を高くし、さらに高温で高温試験装置１１の試験を行う場合は、出力信号線Ｏｕｔから出力する制御信号により、加熱装置１３を運転する。
【００３４】
高温試験装置１１および低温試験装置１２に供給されるサンプル水中の成分（例えば鉄粒子）の濃度を計測するためには、弁Ｖ５を開くと、第１の冷却装置Ｃ１により冷却されたサンプル水がサンプリング路Ｓ１に入ってメンブレンフィルタＭ１を通り、定圧弁ＣＶ１を通って給水サンプルとしてサンプリングされる。析出している鉄粒子等は、捕捉可能な粒子径が順に小さくなるように直列に配置されたメンブレンフィルタＭ１で捕捉され、メンブレンフィルタＭ１の孔径よりも小さな粒子やイオン性の物質はメンブレンフィルタＭ１を透過してサンプリング路Ｓ１からサンプリングされる。
【００３５】
また高温試験装置１１に装着された評価用の第１のろ過エレメント６ａでろ過された液は、弁Ｖ６を開くことにより第２の冷却装置Ｃ２を通って低温試験水路Ｌ３と同程度の低温に冷却されてサンプリング路Ｓ２に入り、メンブレンフィルタＭ２を通ってメンブレンフィルタＭ１の場合と同様に鉄粒子等の粒子が捕捉され、定圧弁ＣＶ２を通ってサンプリング路Ｓ２からサンプリングされる。
【００３６】
同様に低温試験装置１２に装着された評価用の第２のろ過エレメント６ｂでろ過された液は、弁Ｖ８を開くことによりサンプリング路Ｓ３に入り、メンブレンフィルタＭ３を通ってメンブレンフィルタＭ１の場合と同様に鉄粒子等の粒子が捕捉され、定圧弁ＣＶ３を通ってサンプリング路Ｓ３からサンプリングされる。
【００３７】
第１のろ過エレメント６ａのろ過性能について評価する場合は、高温試験装置１１に評価すべき第１のろ過エレメント６ａを装着し、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６および定圧弁ＣＶ１、ＣＶ２を調節して、所定の処理流量を与えるように流量計Ｆ１の表示値により調節して、高温水のろ過を行う。第２のろ過エレメント６ｂのろ過性能について評価する場合は、低温試験装置１２に評価すべき第２のろ過エレメント６ｂを装着し、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ８および定圧弁ＣＶ１、ＣＶ３を調節して、所定の処理流量を与えるように流量計Ｆ２の表示値により調節して、低温水のろ過を行う。
【００３８】
高温試験装置１１における第１のろ過エレメント６ａの鉄粒子捕捉性能について評価する場合は、メンブレンフィルタＭ１、Ｍ２に捕捉された鉄量をそれぞれｆ１、ｆ２とし、給水サンプルおよび処理水サンプルのそれぞれのサンプル量をｓ１、ｓ２とし、それぞれの溶解性の鉄分濃度をｄ１、ｄ２とした時、フィルタの入口側から供給される鉄濃度Ｆｅ１とフィルタの出口水の鉄濃度Ｆｅ２はそれぞれ式１および式２で求められる。
Ｆｅ１＝ｆ１／ｓ１＋ｄ１・・・・・〔式１〕
Ｆｅ２＝ｆ２／ｓ２＋ｄ２・・・・・〔式２〕
【００３９】
このとき高温試験装置１１における評価用の第１のろ過エレメント６ａに通水した水量をＱ１とすると、式３ないし式６により、
流入した鉄量＝（ｆ１／ｓ１＋ｄ１）×Ｑ１・・・・・〔式３〕
透過した鉄量＝（ｆ２／ｓ２＋ｄ２）×Ｑ１・・・・・〔式４〕
捕捉した鉄量＝（ｆ１／ｓ１−ｆ２／ｓ２＋ｄ１−ｄ２）×Ｑ１
・・・〔式５〕
鉄捕捉率（％）＝（ｆ１／ｓ１−ｆ２／ｓ２＋ｄ１−ｄ２）／（ｆ１／ｓ１＋ｄ１）・・・・・〔式６〕
として算出されることとなり、ろ過エレメント６ａの鉄捕捉性能を定量的に表記することが可能である。但し、ｓ１，ｓ２＜＜Ｑ１とする。
【００４０】
低温試験装置１２における第２のろ過エレメント６ｂの鉄粒子捕捉性能について評価する場合は、サンプリング路Ｓ３においてメンブレンフィルタＭ３に捕捉された鉄量をｆ３とし、処理水のサンプル量をｓ３とし、その溶解性の鉄分濃度をｄ３とし、第２のろ過エレメント６ｂに通水した水量をＱ２とした時、
捕捉した鉄量＝（ｆ１／ｓ１−ｆ３／ｓ３＋ｄ１−ｄ３）×Ｑ２・・・〔式７〕
鉄捕捉率（％）＝（ｆ１／ｓ１−ｆ３／ｓ３＋ｄ１−ｄ３）／（ｆ１／ｓ１＋ｄ１）・・・〔式８〕
【００４１】
このため第２のろ過エレメント６ｂとして、第１のろ過エレメント６ａと同じものを装着して低温下での通水試験を実施すれば、第１のろ過エレメント６ａの高温下での処理性能と、低温下での処理性能とを直接比較することが可能となり、温度、圧力による除鉄性
能の変化を定量的に評価することが可能となる。この場合、ｓ２＝ｓ３となるように調節することにより、高温時と低温時でのろ過エレメントに捕捉された鉄量を直接比較することが可能である。
またこの評価は、高温試験装置１１に装着された第１のろ過エレメント６ａと、低温試験装置１２に装着された第２のろ過エレメント６ｂに捕捉されている鉄量を直接比較することによっても可能である。
【００４２】
特定の水質におけるろ過エレメントの常温常圧下でのろ過特性の経時変化が、フィルタメーカーにより下記のように提示されているとする。
［ろ過エレメントの水質ｑ０における常温常圧下での経時特性］＝Ｆ００［Ｔ］
そして水質ｑ１における常温常圧下でのろ過特性の経時変化が
［ろ過エレメントの水質ｑ１における常温常圧下での経時特性］＝Ｆ０１［Ｔ］
で与えられ、且つ高温（高圧）下における変化が
［ろ過エレメントの水質ｑ１における高温（高圧）下での経時特性］＝Ｆ１１［Ｔ］
として得られたとする。
また流量・温度・圧力一定の時に原水水質の違いがろ過エレメントへ及ぼす影響をｆ００とすると、
ｆ００＝Ｆ０１［Ｔ］／Ｆ００［Ｔ］
として知ることができる。
【００４３】
一方、Ｆ１１［Ｔ］は高温（高圧）下において、水質およびろ過エレメントの関係が変化することにより与えられるものであると考えられるから、それぞれをｆ１０、ｆ０１とおくと、
Ｆ１１［Ｔ］／Ｆ０１［Ｔ］＝ｆ１０＋ｆ０１
として知ることができる。
【００４４】
ろ過エレメントに使用する素材の耐熱性が良好で、高温（高圧）下におかれることでのろ過エレメントの素材自体の変化がわずかであると仮定するなら、
Ｆ１１［Ｔ］／Ｆ０１［Ｔ］≒ｆ１０
と近似することができるので、高温（高圧）下におかれることでの水質変化がろ過エレメントに及ぼす影響は
Ｆ１１［Ｔ］＝ｆ１０×｛ｆ００×Ｆ００［Ｔ］}
【００４５】
ここでｆ００やf１０は、本試験装置により与えられる特性であり、Ｆ００［Ｔ］はろ過エレメントのメーカーや過去の知見により得られる情報であるから、高温（高圧）下におかれた原水水質の変化がろ過エレメントに与える経時的な影響Ｆ１１［Ｔ］を、それぞれの特性から求めることが可能となる。
【００４６】
以上のように、本装置を用いれば、水質の違いによる上昇速度と、前記に加えて高温（高圧）下におかれた事による上昇速度の違いを比較することで高温（高圧）下におかれる場合の影響を２つの差から知ることが可能となり、寿命を間近にしたろ過エレメントを使い続けた場合に、どのように差圧上昇を起こすかを予測することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、高温水のろ過に用いられるろ過エレメントのろ過性能を評価するためのろ過性能評価装置、および評価されたろ過エレメントを用いるろ過方法に関し、特に火力または原子力発電装置の復水処理系等の高温水のろ過に用いられるろ過エレメントのろ過性能を評価するためのろ過性能評価装置およびろ過方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１： 復水処理装置、２： ろ過装置、３： 脱塩装置、４： コンデンサ、５： ボイラ、６： ろ過エレメント、６ａ： 第１のろ過エレメント、６ｂ： 第２のろ過エレメント、７： 容器、８： 集液盤、９： 保温材、１０： ろ過性能評価装置、１１：
高温試験装置、１２： 低温試験装置、１３： 加熱装置、１４： 制御装置、
Ｌ１： 高温水系（復水系）、Ｌ２： 高温試験水路、Ｌ３： 低温試験水路、Ｃ１：
第１の冷却装置、Ｃ２： 第２の冷却装置、Ｓ１： 第１のサンプリング路、Ｓ２： 第２のサンプリング路、Ｓ３： 第３のサンプリング路、Ｍ１〜Ｍ３： メンブレンフィルタ、Ｖ１〜Ｖ８： 弁、ＣＶ１〜ＣＶ３： 定圧弁、Ｔ１〜Ｔ３： 温度計、Ｐ１〜Ｐ５： 圧力計、Ｆ１，Ｆ２： 流量計。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温水のろ過に用いられるろ過エレメントのろ過性能を評価するためのろ過性能評価装置、および評価されたろ過エレメントを用いるろ過方法に関し、特に火力または原子力発電装置の復水処理系等の高温水のろ過に用いられるろ過エレメントのろ過性能を評価するためのろ過性能評価装置およびろ過方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力または原子力発電装置の復水処理系では、復水に鉄クラッド、その他の不純物が含まれるため、ろ過装置により鉄クラッド、その他のＳＳ成分を除去し、また脱塩装置により塩類を除去する復水処理を行った処理水を給水としてボイラに供給している。このような復水処理系のろ過では、高温水をろ過することが求められ、ろ過にはろ過エレメントを有するフィルタが用いられ、ろ過性能が低下したろ過エレメントを交換してろ過が継続される。高温水は、１００℃以上では液体状態を維持するために高圧になっているので、高温（高圧）水と表示する場合がある。
【０００３】
高温水を対象とするろ過では、高温水に耐える材質のろ過エレメントが必要であるが、事前の検討では、材質が高温水に耐えるかどうかのみを検討し、高温水に耐える材質であると判定されたろ過エレメントを選択して実装置に装着し、実際の高温水系のろ過に適用していた。このようなろ過エレメントは、実装置による運転に伴ってろ過性能が低下するので、特許文献１（特開２０１０−１８４２３２）に示すように、実装置の運転中にろ過性能を評価し、ろ過性能が低下したろ過エレメントを交換してろ過を継続することが行われる。
【０００４】
高温水を対象とするろ過では、ろ過エレメントの材質が高温水に耐えるものであるということは重要であるが、それ以上に高温水中におけるろ過性能の問題が重要である。被処理水中のＳＳ成分に対するろ過性能は、常温水に対するろ過性能とは異なる。これは単に昇温による物理的な差異のほかに、物質の化学的な形態変化の差異によるものが大きい。
【０００５】
高温水における物質の化学的な形態変化としては、カルシウム化合物、珪酸化合物などでも起こるが、鉄化合物では特に大きく現れる。水中の鉄化合物としては、酸化鉄、水酸化鉄が一般的であるが、高温水中では常温水中とは、鉄の価数、結合状態、解離度、溶解度などが異なることが多い。これに伴って同じ組成の被処理水でも、高温水中と常温水中とではろ過性が異なり、同じろ過エレメントでろ過しても異なったろ過性能が得られる。
【０００６】
ろ過エレメントは特定のろ過性能が得られるように製造され、販売されているが、そのろ過性能は特定組成の常温水でテストされ、得られたデータを保証値としている。発電所の復水のような特定の高温水用のろ過エレメントを選定する場合、メーカの保証値をもとに選定し、これを高温水に対応する組成の常温水で通水テストしてろ過性能を判定し、また通水を伴わない高温水への浸漬試験で耐熱、耐圧性をテストして選定している。
【０００７】
こうして選定されたろ過エレメントは、そのまま実装置に装着して、実際の高温水系のろ過に適用することが行われている。ところが実際の高温水におけるろ過特性は、常温水の場合とは相違し、常温水で予測したろ過特性とは異なるろ過特性でろ過が行われる。このような実際の高温水におけるろ過特性や寿命などは、常温水での予測とは異なるため、前記特許文献１に示すように、実装置の運転中にろ過性能を評価し、ろ過性能が低下したろ過エレメントを交換する必要があった。
【０００８】
従来の高温水のろ過では、このように常温水で予測したろ過特性に基づいて選定したろ過エレメントであっても、実装置において実際の高温（高圧）水により、温度（圧力）、流量等の条件が変化する状態でのろ過特性の違いを調べなければ、最終的なろ過性能を把握することができない。このため選定にあたって、実際の高温（高圧）水系に適したろ過エレメントを選定し、実装置において効率よく高温水のろ過を行うことができないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１８４２３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、前記のような従来の問題点を解決するため、用いようとするろ過エレメントが、高温水のろ過に用いることができるろ過性能を有するかどうかを、効率的かつ正確に評価することができるろ過性能評価装置、ならびにこれにより選定されたろ過エレメントを用いて効率よくろ過を行うことができる高温水のろ過方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は次の高温水のろ過性能評価装置およびろ過方法である。
（１） 高温水系に設けられたろ過装置に装着されるろ過エレメントのろ過性能を評価する装置であって、
前記高温水系から分岐する高温試験水路と、
高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路と、
第１のろ過エレメントを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路に設けられた高温試験装置と、
第２のろ過エレメントを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路に設けられた低温試験装置と、
低温試験水路の第１の冷却装置と低温試験装置間に連絡する第１のサンプリング路と、
高温試験水路の高温試験装置の下流側に第２の冷却装置を介して連絡する第２のサンプリング路と、
低温試験水路の低温試験装置の下流側に連絡する第３のサンプリング路と
を備えていることを特徴とするろ過性能評価装置。
（２） 高温試験装置および低温試験装置に、それぞれ同じ差圧をつけるように負荷をかけて通水し、試験を行うように構成された制御装置を備えている上記（１）記載の装置。
（３） 高温試験水路の高温試験装置の前に加熱装置を備えている上記（１）または（２）記載の装置。
（４） 第１ないし第３のサンプリング路に、ＳＳ粒子を捕捉し、その粒径を計測するメンブレンフィルタを備えている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の装置。
（５） 高温水系から分岐する高温試験水路を構成する配管の外部に保温材を装着した上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の装置。
（６） 上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のろ過性能評価装置を用い、
高温水系から分岐する高温試験水路に設けられた高温試験装置に、第１のろ過エレメントを装着し高温水をろ過して、高温水におけるろ過性能を評価し、
高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路に設けられた低温試験装置に、第２のろ過エレメントを装着し低温水をろ過して、低温水におけるろ過性能を評価し、
高温水における評価結果と低温水における評価結果から、前記高温水系におけるろ過性
能を予測して、高温水系で使用するろ過エレメントを選択し、
選択されたろ過エレメントを前記高温水系に設けられたろ過装置に装着して高温水のろ過を行うことを特徴とする高温水のろ過方法。
【００１２】
本発明において、処理の対象となる高温水は、ろ過特性が常温、常圧水と異なる高温度で、場合によっては高圧力の水であり、ろ過を行うときの温度が８０〜２００℃、好適には１００〜１５０℃であり、圧力は上記の高温水が液相を保つ圧力であり、一般的には常圧〜３ＭＰａ程度のものが対象となる。ここで常圧は、大気圧にろ過のための差圧分を加えた圧力である。本発明においてろ過を行う高温水系は、このような高温水を保持する水系であり、その例として復水処理系があげられるが、他の水系でもよい。
【００１３】
復水処理系は、火力または原子力発電装置等のボイラ（蒸気発生器）を含む系において、コンデンサ（凝縮器）で発する蒸気を凝縮させることにより生成する復水を、ろ過装置による鉄クラッド、その他のＳＳ成分の除去、さらに脱塩装置による塩類の除去などの復水処理を行い、処理水を給水としてボイラに供給する処理系である。このような復水処理系の温度、圧力は、上記高温水について示した程度の温度、圧力であり、復水のろ過はこのような温度、圧力の復水に対して行われる。
【００１４】
このような復水系で生成する復水には、蒸気から持ち込まれるシリカ、カルシウム、その他の塩分などのほか、ボイラ、コンデンサ、配管等から持ち込まれる鉄クラッド、その他のＳＳ成分が含まれる。このような復水に含まれるＳＳ成分のろ過特性は、常温、常圧水をろ過する場合のろ過特性とは異なる特性を示す。特に鉄クラッド、その他の鉄成分は、温度、圧力により鉄の価数、結合状態、解離度、溶解度などが異なるため、ろ過特性の差は大きい。このため常温でのろ過性能、ろ過試験結果により、高温（高圧）の復水におけるろ過特性を予測することはできない。
【００１５】
本発明のろ過性能評価装置は、高温水系に設けられたろ過装置に取り付けてろ過するためのろ過エレメントのろ過性能を、効率的かつ正確に評価するためのものである。ろ過エレメントは、復水処理系等の高温水系のろ過装置に装着して、復水等の被処理水のろ過に用いられる部材である。ここで評価対象となるろ過エレメントは、実際の復水処理系のろ過装置に装着して使用しようとするろ過エレメントであるのが好ましいが、小型化した試験用のろ過エレメントであってもよい。エレメントの形式はリーフ型、シリンダ型、パイプ型など、ろ材もメンブレン、繊維、短繊維、パウダなど、またろ過方式も固定式、プレコート式など任意のものがある。
【００１６】
本発明のろ過性能評価装置で評価するろ過性能としては、１）固形物除去率、２）単位ろ過面積当たりの捕捉容量、３）ろ過流速と差圧の相関関係、４）その他のろ過特性などがあげられる。
【００１７】
本発明の高温ろ過性能評価装置は、高温水系に設けられたろ過装置に装着されるろ過エレメントのろ過性能を評価する装置であって、高温水系から分岐する高温試験水路と、高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路と、第１のろ過エレメントを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路に設けられた高温試験装置と、第２のろ過エレメントを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路に設けられた低温試験装置と、低温試験水路の第１の冷却装置と低温試験装置間に連絡する第１のサンプリング路と、高温試験水路の高温試験装置の下流側に第２の冷却装置を介して連絡する第２のサンプリング路と、低温試験水路の低温試験装置の下流側に連絡する第３のサンプリング路とを備えている。
【００１８】
高温試験水路に設けられた高温試験装置は、第１のろ過エレメントを装着して高温水の
ろ過を行い、第１のろ過エレメントの高温水におけるろ過性能を評価するように構成される。また低温試験水路に設けられた低温試験装置は、第２のろ過エレメントを装着し低温水をろ過して、第２のろ過エレメントの低温水におけるろ過性能を評価するように構成される。低温試験水路における試験水の温度は１０〜５０℃、好ましくは常温（２０〜４０℃）、圧力は常圧、好ましくは常温でろ過が行える圧力（０．１Ｐａ程度）とすることができる。
【００１９】
本発明の評価方法では、金属製（例えばステンレス鋼製）の配管を用いて、ボイラ給水配管などの、評価されるべきろ過装置が挿入されるであろうボイラ水配管より高温試験水を分流させ、この試験水にかかった圧力や温度を変化させること無く評価すべきろ過エレメントに導入すると共に、ろ過エレメントを透過する前後の試験水をサンプリング可能として、水質の変化を計測・比較することで、ろ過エレメントの性能を実機に装着した時とほぼ同じ状態で評価することを可能とすることに加えて、このとき導入した高温試験水を冷却し、併設したろ過エレメントに流すことにより、低温例えば常温でのろ過エレメントのろ過特性との直接の比較が可能となる。
【００２０】
この場合、高温試験装置および低温試験装置に、それぞれ同じ差圧をつけるように負荷をかけて通水し、試験を行うように構成された制御装置を設け、それぞれの高温試験装置および低温試験装置に、同じ差圧をつけるように負荷をかけて通水することにより、高温試験および低温試験をほぼ同じ条件で平行して行うことができ、直接の対比が可能になる。また高温試験水路の高温試験装置の前に加熱装置を設け、その加熱により高温試験水路の温度、圧力を変えて試験することにより、実際の高温水系における運転状況の変化に対応した試験を行うことができる。高温試験水路の弁の制御等により、流速を変え、あるいは他の条件を変えて試験を行う場合も同様である。
【００２１】
ろ過エレメントのろ過性能は、通常メーカーによりカタログ値等として提示されるが、そのろ過性能は通常、特定の水を通常条件で試験したものであり、そのまま高温水系におけるろ過に適用できない。このためこのようなろ過エレメントの使用可否を判断する際、（Ａ）水質、（Ｂ）温度圧力の条件変動を考慮する必要がある。この場合、（Ａ）の要因でろ過性能に問題が生じたのか、（Ｂ）の要因で問題が生じたのかをそれぞれ理解するためには、高温試験装置と低温試験装置の2系列の装置を設け、項目を分けてみていく必要がある。この場合、（Ａ）の水質の影響を低温試験装置で、（Ｂ）の温度圧力の影響を高温試験装置で、それぞれ評価していく。そしてろ過性能の良し悪しの単発的な評価ではなく、汎用性のある評価をするために、項目を分けた試験結果を蓄積することで、上記（Ａ）、（Ｂ）が変動した場合でも、ろ過性能が推定でき、ろ過エレメントの選定が容易になる。
【００２２】
一般にろ過エレメントのろ過性能は、ろ過対象物の捕捉量や、流速等によっても変化するし、ろ過すべき原水の性状によっても影響を受ける。このうち捕捉量や流速の影響については、常温下における試験によってその影響を調べることは可能であるが、高温（高圧）下における原水中の物質の状態は不明なことが多く、実質的には実機で使用して、通水に伴う差圧上昇等のろ過特性の変化を観察することが必要であった。しかしながら、実機における使用状態での変化は、流速や捕捉量による影響も同時に受けているため、高温（高圧）下における水質の影響のみを評価することができない。本装置では、高温（高圧）下における水質変化がろ過エレメントにおよぼす影響を明らかにするために、高温（高圧）下でのろ過処理と、常温常圧におけるろ過処理を同じ原水を用いて同時に行うことにより、その差から高温（高圧）下におかれた水質によるろ過エレメントへの影響を取り出すことが可能である。本装置を用いれば、流速等のろ過条件を変更した場合のろ過性能の変化を正確に予測することが可能となる。
【００２３】
例えば既に使用期間が所定の８割を過ぎているろ過エレメントを用いて、本装置にて評価を実施する場合、所定の差圧以降の上昇速度は常温一定水温においては、メーカーで示されているデータを基に予測可能であるが、水質の違いと高温（高圧）環境下におかれることによる水質変化による影響は、ろ過性能を変化させたり、差圧上昇速度を高める可能性がある。本装置を用いれば、水質の違いによる上昇速度と、前記に加えて高温（高圧）下におかれた事による上昇速度の違いを比較することで高温（高圧）下におかれる場合の影響を２つの差から知ることが可能となり、寿命を間近にしたろ過エレメントを使い続けた場合に、どのように差圧上昇を起こすかを予測することが可能となる。
【００２４】
このため本発明のろ過方法では、高温試験装置に第１のろ過エレメントを装着し高温水をろ過して、高温水におけるろ過性能を評価し、低温試験装置に、第２のろ過エレメントを装着し低温水をろ過して、低温水におけるろ過性能を評価し、高温水における評価結果と低温水における評価結果から、高温水系におけるろ過性能を予測して、高温水系で使用するろ過エレメントを選択し、選択されたろ過エレメントを高温水系に設けられたろ過装置に装着して高温水のろ過を行う。これによりろ過エレメントのろ過性能を迅速かつ正確に評価し、効率よく高温水のろ過を行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上の通り本発明のろ過性能評価装置は、高温水系から分岐する高温試験水路と、高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路と、第１のろ過エレメントを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路に設けられた高温試験装置と、第２のろ過エレメントを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路に設けられた低温試験装置と、低温試験水路の第１の冷却装置と低温試験装置間に連絡する第１のサンプリング路と、高温試験水路の高温試験装置の下流側に第２の冷却装置を介して連絡する第２のサンプリング路と、低温試験水路の低温試験装置の下流側に連絡する第３のサンプリング路とを備えているので、用いようとするろ過エレメントが、高温水のろ過に用いることができるろ過性能を有するかどうかを、効率的かつ正確に評価することができ、これにより選定されたろ過エレメントを用いて効率よくろ過を行うことができるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態の高温水のろ過方法およびろ過性能評価装置を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１において、１は復水処理装置であって、ろ過装置２および脱塩装置３を備えており、発電所のコンデンサ４からボイラ５へ復水を送る高温水系（復水系）Ｌ１に設けられている。ろ過装置２は、ろ過エレメント６が容器７内の集液盤８に装着されており、高温水系（復水系）Ｌ１から容器７内に供給される被処理水である高温水（復水）が、ろ過エレメント６を通してろ過されるように構成されている。ろ過装置２には、低下したろ過能力を回復するための逆洗装置が設けられているが、図示は省略されている。
【００２８】
１０はろ過性能評価装置であり、高温水系Ｌ１から分岐する高温試験水路Ｌ２と、高温試験水路Ｌ２から第１の冷却装置Ｃ１を介して分岐する低温試験水路Ｌ３と、第１のろ過エレメント６ａを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路Ｌ２に設けられた高温試験装置１１と、第２のろ過エレメント６ｂを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路Ｌ３に設けられた低温試験装置１２と、低温試験水路Ｌ３の第１の冷却装置Ｃ１と低温試験装置１２間に連絡する第１のサンプリング路Ｓ１と、高温試験水路Ｌ２の高温試験装置１１の下流側に第２の冷却装置Ｃ２を介して連絡する第２のサンプリング路Ｓ２と、低温試験水路Ｌ３の低温試験装置１２の下流側に連絡する第３のサンプリング路Ｓ３とを備えている。高温試験水路Ｌ２の高温試験装置１１の上流側には加熱装置１３が設
けられている。
【００２９】
第１、第２、第３のサンプリング路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３には、ＳＳ粒子を捕捉し、その粒径を計測するメンブレンフィルタＭ１〜Ｍ３が設けられている。Ｖ１〜Ｖ８は弁、ＣＶ１〜ＣＶ３は定圧弁、Ｔ１〜Ｔ３は温度計、Ｐ１〜Ｐ５は圧力計、Ｆ１、Ｆ２は流量計であり、これらの開度信号、温度信号、圧力信号、流量信号等は入力信号線Ｉｎから制御装置１４に入り、出力信号線Ｏｕｔからの出力する制御信号により、弁の開度、等が制御されるように構成されている。高温水系Ｌ１と高温試験水路Ｌ２の配管（実施例ではステンレス鋼）、および高温試験装置１１の外部には、保温材９が装着され、サンプリング水が透過する時に放熱により温度が低下することを防止するようにされている。
【００３０】
上記のろ過性能評価装置１０では、高温水系Ｌ１から分岐する高温試験水路Ｌ２に設けられた高温試験装置１１に第１のろ過エレメント６ａを装着して高温水のろ過性能を評価し、第１の冷却装置Ｃ１の下流側から分岐する低温試験水路Ｌ３に設けられた低温試験装置１２に、第２のろ過エレメント６ｂを装着して低温水のろ過性能を評価し、両評価結果から高温水系Ｌ１におけるろ過性能を予測して、高温水系Ｌ１で使用するろ過エレメント６を選択する。そして選択されたろ過エレメント６を高温水系Ｌ１に設けられたろ過装置２に装着して高温水系Ｌ１のろ過を行う。
【００３１】
上記ろ過性能評価装置１０による評価は以下のようにして行われる。まず弁Ｖ１を開くことにより、高温水系Ｌ１から高温試験水路Ｌ２を通して、高温試験水が高温試験装置１１に導入され、評価用の第１のろ過エレメント６ａでろ過された後、流量計Ｆ１を通り弁Ｖ４を通ってボイラ５の給水処理系（図示省略）ヘ戻される。このようにして高温試験水路Ｌ２に設けられた高温試験装置１１において、第１のろ過エレメント６ａでろ過することにより、第１のろ過エレメント６ａの高温水におけるろ過性能を評価する。
【００３２】
また弁Ｖ２を開くことにより、高温試験水路Ｌ２から第１の冷却装置Ｃ１に高温試験水が導入され、試験温度、圧力としての低温（例えば３０℃）に下げた後、低温試験水路Ｌ３の低温試験装置１２に導入され、評価用の第２のろ過エレメント６ｂでろ過された後、流量計Ｆ２を通り弁Ｖ７を通って排出される。このようにして低温試験水路Ｌ３に設けられた低温試験装置１２において、第２のろ過エレメント６ｂでろ過することにより、第２のろ過エレメント６ｂの低温水におけるろ過性能を評価する。
【００３３】
この場合、弁Ｖ１〜Ｖ８、定圧弁ＣＶ１〜ＣＶ３の開度信号、温度計Ｔ１〜Ｔ３の温度信号、圧力計Ｐ１〜Ｐ５の圧力信号、流量計Ｆ１、Ｆ２の流量信号等を入力信号線Ｉｎから制御装置１４に入力する。そして制御装置１４において、高温試験装置１１および低温試験装置１２にそれぞれ同じ差圧をつけて負荷をかけて通水するように設定し、出力信号線Ｏｕｔから出力する制御信号を弁Ｖ１〜Ｖ８、定圧弁ＣＶ１〜ＣＶ３に入力して弁の開度等を行って試験を行う。高温試験装置１１および低温試験装置１２の流量（流速）を変えて試験を行う場合も同様である。高温試験水路Ｌ２の高温試験水の温度を高くし、さらに高温で高温試験装置１１の試験を行う場合は、出力信号線Ｏｕｔから出力する制御信号により、加熱装置１３を運転する。
【００３４】
高温試験装置１１および低温試験装置１２に供給されるサンプル水中の成分（例えば鉄粒子）の濃度を計測するためには、弁Ｖ５を開くと、第１の冷却装置Ｃ１により冷却されたサンプル水がサンプリング路Ｓ１に入ってメンブレンフィルタＭ１を通り、定圧弁ＣＶ１を通って給水サンプルとしてサンプリングされる。析出している鉄粒子等は、捕捉可能な粒子径が順に小さくなるように直列に配置されたメンブレンフィルタＭ１で捕捉され、メンブレンフィルタＭ１の孔径よりも小さな粒子やイオン性の物質はメンブレンフィルタＭ１を透過してサンプリング路Ｓ１からサンプリングされる。
【００３５】
また高温試験装置１１に装着された評価用の第１のろ過エレメント６ａでろ過された液は、弁Ｖ６を開くことにより第２の冷却装置Ｃ２を通って低温試験水路Ｌ３と同程度の低温に冷却されてサンプリング路Ｓ２に入り、メンブレンフィルタＭ２を通ってメンブレンフィルタＭ１の場合と同様に鉄粒子等の粒子が捕捉され、定圧弁ＣＶ２を通ってサンプリング路Ｓ２からサンプリングされる。
【００３６】
同様に低温試験装置１２に装着された評価用の第２のろ過エレメント６ｂでろ過された液は、弁Ｖ８を開くことによりサンプリング路Ｓ３に入り、メンブレンフィルタＭ３を通ってメンブレンフィルタＭ１の場合と同様に鉄粒子等の粒子が捕捉され、定圧弁ＣＶ３を通ってサンプリング路Ｓ３からサンプリングされる。
【００３７】
第１のろ過エレメント６ａのろ過性能について評価する場合は、高温試験装置１１に評価すべき第１のろ過エレメント６ａを装着し、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６および定圧弁ＣＶ１、ＣＶ２を調節して、所定の処理流量を与えるように流量計Ｆ１の表示値により調節して、高温水のろ過を行う。第２のろ過エレメント６ｂのろ過性能について評価する場合は、低温試験装置１２に評価すべき第２のろ過エレメント６ｂを装着し、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ８および定圧弁ＣＶ１、ＣＶ３を調節して、所定の処理流量を与えるように流量計Ｆ２の表示値により調節して、低温水のろ過を行う。
【００３８】
高温試験装置１１における第１のろ過エレメント６ａの鉄粒子捕捉性能について評価する場合は、メンブレンフィルタＭ１、Ｍ２に捕捉された鉄量をそれぞれｆ１、ｆ２とし、給水サンプルおよび処理水サンプルのそれぞれのサンプル量をｓ１、ｓ２とし、それぞれの溶解性の鉄分濃度をｄ１、ｄ２とした時、フィルタの入口側から供給される鉄濃度Ｆｅ１とフィルタの出口水の鉄濃度Ｆｅ２はそれぞれ式１および式２で求められる。
Ｆｅ１＝ｆ１／ｓ１＋ｄ１・・・・・〔式１〕
Ｆｅ２＝ｆ２／ｓ２＋ｄ２・・・・・〔式２〕
【００３９】
このとき高温試験装置１１における評価用の第１のろ過エレメント６ａに通水した水量をＱ１とすると、式３ないし式６により、
流入した鉄量＝（ｆ１／ｓ１＋ｄ１）×Ｑ１・・・・・〔式３〕
透過した鉄量＝（ｆ２／ｓ２＋ｄ２）×Ｑ１・・・・・〔式４〕
捕捉した鉄量＝（ｆ１／ｓ１−ｆ２／ｓ２＋ｄ１−ｄ２）×Ｑ１
・・・〔式５〕
鉄捕捉率（％）＝（ｆ１／ｓ１−ｆ２／ｓ２＋ｄ１−ｄ２）／（ｆ１／ｓ１＋ｄ１）・・・・・〔式６〕
として算出されることとなり、ろ過エレメント６ａの鉄捕捉性能を定量的に表記することが可能である。但し、ｓ１，ｓ２＜＜Ｑ１とする。
【００４０】
低温試験装置１２における第２のろ過エレメント６ｂの鉄粒子捕捉性能について評価する場合は、サンプリング路Ｓ３においてメンブレンフィルタＭ３に捕捉された鉄量をｆ３とし、処理水のサンプル量をｓ３とし、その溶解性の鉄分濃度をｄ３とし、第２のろ過エレメント６ｂに通水した水量をＱ２とした時、
捕捉した鉄量＝（ｆ１／ｓ１−ｆ３／ｓ３＋ｄ１−ｄ３）×Ｑ２・・・〔式７〕
鉄捕捉率（％）＝（ｆ１／ｓ１−ｆ３／ｓ３＋ｄ１−ｄ３）／（ｆ１／ｓ１＋ｄ１）・・・〔式８〕
【００４１】
このため第２のろ過エレメント６ｂとして、第１のろ過エレメント６ａと同じものを装着して低温下での通水試験を実施すれば、第１のろ過エレメント６ａの高温下での処理性能と、低温下での処理性能とを直接比較することが可能となり、温度、圧力による除鉄性
能の変化を定量的に評価することが可能となる。この場合、ｓ２＝ｓ３となるように調節することにより、高温時と低温時でのろ過エレメントに捕捉された鉄量を直接比較することが可能である。
またこの評価は、高温試験装置１１に装着された第１のろ過エレメント６ａと、低温試験装置１２に装着された第２のろ過エレメント６ｂに捕捉されている鉄量を直接比較することによっても可能である。
【００４２】
特定の水質におけるろ過エレメントの常温常圧下でのろ過特性の経時変化が、フィルタメーカーにより下記のように提示されているとする。
［ろ過エレメントの水質ｑ０における常温常圧下での経時特性］＝Ｆ００［Ｔ］
そして水質ｑ１における常温常圧下でのろ過特性の経時変化が
［ろ過エレメントの水質ｑ１における常温常圧下での経時特性］＝Ｆ０１［Ｔ］
で与えられ、且つ高温（高圧）下における変化が
［ろ過エレメントの水質ｑ１における高温（高圧）下での経時特性］＝Ｆ１１［Ｔ］
として得られたとする。
また流量・温度・圧力一定の時に原水水質の違いがろ過エレメントへ及ぼす影響をｆ００とすると、
ｆ００＝Ｆ０１［Ｔ］／Ｆ００［Ｔ］
として知ることができる。
【００４３】
一方、Ｆ１１［Ｔ］は高温（高圧）下において、水質およびろ過エレメントの関係が変化することにより与えられるものであると考えられるから、それぞれをｆ１０、ｆ０１とおくと、
Ｆ１１［Ｔ］／Ｆ０１［Ｔ］＝ｆ１０＋ｆ０１
として知ることができる。
【００４４】
ろ過エレメントに使用する素材の耐熱性が良好で、高温（高圧）下におかれることでのろ過エレメントの素材自体の変化がわずかであると仮定するなら、
Ｆ１１［Ｔ］／Ｆ０１［Ｔ］≒ｆ１０
と近似することができるので、高温（高圧）下におかれることでの水質変化がろ過エレメントに及ぼす影響は
Ｆ１１［Ｔ］＝ｆ１０×｛ｆ００×Ｆ００［Ｔ］}
【００４５】
ここでｆ００やf１０は、本試験装置により与えられる特性であり、Ｆ００［Ｔ］はろ過エレメントのメーカーや過去の知見により得られる情報であるから、高温（高圧）下におかれた原水水質の変化がろ過エレメントに与える経時的な影響Ｆ１１［Ｔ］を、それぞれの特性から求めることが可能となる。
【００４６】
以上のように、本装置を用いれば、水質の違いによる上昇速度と、前記に加えて高温（高圧）下におかれた事による上昇速度の違いを比較することで高温（高圧）下におかれる場合の影響を２つの差から知ることが可能となり、寿命を間近にしたろ過エレメントを使い続けた場合に、どのように差圧上昇を起こすかを予測することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、高温水のろ過に用いられるろ過エレメントのろ過性能を評価するためのろ過性能評価装置、および評価されたろ過エレメントを用いるろ過方法に関し、特に火力または原子力発電装置の復水処理系等の高温水のろ過に用いられるろ過エレメントのろ過性能を評価するためのろ過性能評価装置およびろ過方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１： 復水処理装置、２： ろ過装置、３： 脱塩装置、４： コンデンサ、５： ボイラ、６： ろ過エレメント、６ａ： 第１のろ過エレメント、６ｂ： 第２のろ過エレメント、７： 容器、８： 集液盤、９： 保温材、１０： ろ過性能評価装置、１１：
高温試験装置、１２： 低温試験装置、１３： 加熱装置、１４： 制御装置、
Ｌ１： 高温水系（復水系）、Ｌ２： 高温試験水路、Ｌ３： 低温試験水路、Ｃ１：
第１の冷却装置、Ｃ２： 第２の冷却装置、Ｓ１： 第１のサンプリング路、Ｓ２： 第２のサンプリング路、Ｓ３： 第３のサンプリング路、Ｍ１〜Ｍ３： メンブレンフィルタ、Ｖ１〜Ｖ８： 弁、ＣＶ１〜ＣＶ３： 定圧弁、Ｔ１〜Ｔ３： 温度計、Ｐ１〜Ｐ５： 圧力計、Ｆ１，Ｆ２： 流量計。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温水系に設けられたろ過装置に装着されるろ過エレメントのろ過性能を評価する装置であって、
前記高温水系から分岐する高温試験水路と、
高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路と、
第１のろ過エレメントを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路に設けられた高温試験装置と、
第２のろ過エレメントを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路に設けられた低温試験装置と、
低温試験水路の第１の冷却装置と低温試験装置間に連絡する第１のサンプリング路と、
高温試験水路の高温試験装置の下流側に第２の冷却装置を介して連絡する第２のサンプリング路と、
低温試験水路の低温試験装置の下流側に連絡する第３のサンプリング路と
を備えていることを特徴とするろ過性能評価装置。
【請求項２】
高温試験装置および低温試験装置に、それぞれ同じ差圧をつけるように負荷をかけて通水し、試験を行うように構成された制御装置を備えている請求項１記載の装置。
【請求項３】
高温試験水路の高温試験装置の前に加熱装置を備えている請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
第１ないし第３のサンプリング路に、ＳＳ粒子を捕捉し、その粒径を計測するメンブレンフィルタを備えている請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
高温水系から分岐する高温試験水路を構成する配管の外部に保温材を装着した請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のろ過性能評価装置を用い、
高温水系から分岐する高温試験水路に設けられた高温試験装置に、第１のろ過エレメントを装着し高温水をろ過して、高温水におけるろ過性能を評価し、
高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路に設けられた低温試験装置に、第２のろ過エレメントを装着し低温水をろ過して、低温水におけるろ過性能を評価し、
高温水における評価結果と低温水における評価結果から、前記高温水系におけるろ過性能を予測して、高温水系で使用するろ過エレメントを選択し、
選択されたろ過エレメントを前記高温水系に設けられたろ過装置に装着して高温水のろ過を行うことを特徴とする高温水のろ過方法。
【請求項１】
高温水系に設けられたろ過装置に装着されるろ過エレメントのろ過性能を評価する装置であって、
前記高温水系から分岐する高温試験水路と、
高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路と、
第１のろ過エレメントを装着して高温水のろ過を行うように、高温試験水路に設けられた高温試験装置と、
第２のろ過エレメントを装着して低温水のろ過を行うように、低温試験水路に設けられた低温試験装置と、
低温試験水路の第１の冷却装置と低温試験装置間に連絡する第１のサンプリング路と、
高温試験水路の高温試験装置の下流側に第２の冷却装置を介して連絡する第２のサンプリング路と、
低温試験水路の低温試験装置の下流側に連絡する第３のサンプリング路と
を備えていることを特徴とするろ過性能評価装置。
【請求項２】
高温試験装置および低温試験装置に、それぞれ同じ差圧をつけるように負荷をかけて通水し、試験を行うように構成された制御装置を備えている請求項１記載の装置。
【請求項３】
高温試験水路の高温試験装置の前に加熱装置を備えている請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
第１ないし第３のサンプリング路に、ＳＳ粒子を捕捉し、その粒径を計測するメンブレンフィルタを備えている請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
高温水系から分岐する高温試験水路を構成する配管の外部に保温材を装着した請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のろ過性能評価装置を用い、
高温水系から分岐する高温試験水路に設けられた高温試験装置に、第１のろ過エレメントを装着し高温水をろ過して、高温水におけるろ過性能を評価し、
高温試験水路から第１の冷却装置を介して分岐する低温試験水路に設けられた低温試験装置に、第２のろ過エレメントを装着し低温水をろ過して、低温水におけるろ過性能を評価し、
高温水における評価結果と低温水における評価結果から、前記高温水系におけるろ過性能を予測して、高温水系で使用するろ過エレメントを選択し、
選択されたろ過エレメントを前記高温水系に設けられたろ過装置に装着して高温水のろ過を行うことを特徴とする高温水のろ過方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２１３７００（Ｐ２０１２−２１３７００Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８００３８（Ｐ２０１１−８００３８）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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