JP2022126756A - 汚染された液体混合物中の固体粒子を脱水するための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2015年9月10日に出願された米国仮特許出願第62/216,972号に対する優先権を主張する。上記出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、一般に、汚染された液体混合物を処理および浄化するための方法、システムおよび装置に関し、より詳細には、汚染された液体混合物またはスラッジに含有および/または見られる固体および/または固体粒子を脱水するための方法、システムおよび装置に関する。
本発明は、いくつかの実施形態において、汚染された液体混合物中の固体粒子を脱水するための方法およびシステムに関する。脱水プロセスの間、フィルタ目詰まりは、固体粒子の凝集(agglomeration)、蓄積および/またはフロキュレーションによって起こり得る。フィルタ目詰まりは、脱水プロセス効率の低下を引き起こし、システムメンテナンス、エネルギーコスト、労働コスト、フィルタ処分コスト、メンテナンス停止時間およびフィルタ媒体交換コストの増加につながり得る。さらに、フィルタ目詰まりは、ポンプシール、バルブおよびプロセス機器の寿命を低下させ得る。
本発明は、いくつかの実施形態において、汚染された液体混合物を処理、脱水、および/または浄化するための方法、システムおよび装置に関する。例えば、方法、システム、装置、およびコントローラは、液体混合物の処理および/または浄化に用いられ、より具体的には、汚染された液体混合物中に含まれる固体および/または固体粒子の脱水における使用のために用いられる。いくつかの実施形態では、方法は、ケミカルフリープロセスを対象とする。
本発明のいくつかの実施形態は、本明細書および添付の図面を一部参照することによって理解される。
(固体および/または固体粒子を脱水するためのシステム(例えば、要素100))
図1A~図1Fは、とりわけ、汚染された液体混合物に含まれる固体および/または固体粒子を脱水することを使用目的としたシステム100の例示的実施形態を示す。システム(例えば、要素100)は、1つ以上のフィルタアセンブリ(例えば要素110)、1つ以上の液体除去アセンブリ(例えば要素120)、および1つ以上の衝撃波アセンブリ(例えば要素130)を含む。いくつかの実施形態では、システム100は、ケミカルフリープロセスを用いて、固体および/または固体粒子の脱水するステップを実行してもよい。本明細書では、図の参照および/または図中の参照番号は、本明細書に含まれる教示が実施され得る例示的実施形態を単に参照したものであることを理解されたい。また、そのような参照は、本明細書に含まれる教示をそのような参照および/または図に限定するものとして考慮または解釈されるべきではない。
システム100は、1つ以上のフィルタアセンブリ110を含む。1つ以上のフィルタアセンブリ110は、セラミック膜112等の1以上のフィルタ112を含む。図1A~図1Fに示すように、1つ以上のフィルタアセンブリ110は、容器102に収容された(または受け取られたまたは含まれた)液体混合物と共にまたはその液体混合物中で使用する等のために、「デッドエンド」方式(「dead-end」 manner)で、構成可能または構成される。1つ以上のフィルタアセンブリ110は、1つ以上のフィルタ112が液体混合物104に浸漬される(または沈められる、または導入される、または懸吊される)ときに、1つ以上のフィルタ112が液体混合物104に直接さらされるように、外側配置において構成されてもよい。動作中、とりわけ、液体混合物104の量(深さなど)、容器102のサイズまたは形状等に基づいて、1つ以上のフィルタ112が、液体混合物中に懸吊され、容器102の底面に載置され、容器102の上部付近に位置決めされ、および/または選択的または動的に移動されるような方法で、1つ以上のフィルタ112は浸漬されてもよい。
いくつかの実施形態によれば、システム100は、液体除去アセンブリ120を含む。液体除去アセンブリ120は、とりわけ圧力差(例えば負圧および/または吸引力)等を生成(または導入または付与)するように構成可能である。このような圧力差は、フィルタアセンブリ110と出口セクション140との間またはその間の領域内に、減圧(または負圧または吸引力)を生成することによるなどの複数の方法のうちの1つ以上で生成される。例示的実施形態では、液体除去アセンブリ120は、1つ以上のフィルタ112の細孔112cで(細孔112c内および/または細孔112cの周囲に)、また領域112aおよび領域112bならびにパイプ114およびパイプ116内にも同様、内方吸引(または真空または吸引力)を生成するように構成可能である。本明細書で使用されるように、細孔112cでの内方吸引は、図1Fに示されるように、出口セクション140の方へ向けられた、より具体的には領域112aから領域112bの方へ(および出口セクション140の方へ)向けられた吸引力である。
いくつかの実施形態では、システム100は衝撃波アセンブリ130を含む。衝撃波アセンブリ130は、とりわけ衝撃波(または動的衝撃)等を生成(および/または導入、付与等)するように構成可能であり、そのような衝撃波は、1つ以上のフィルタ112および/または1つ以上のフィルタアセンブリ110へ付与される。衝撃波アセンブリ130は、当技術分野で周知の複数の方法のうちの1つ以上で衝撃波を生成(および/または導入、付与等)する。いくつかの実施形態では、衝撃波は、垂直配向または実質的垂直配向フィルタ112および/またはフィルタアセンブリ110へ付与される。垂直配向は、脱水された固体がフィルタ(例えば、フィルタ112)から分離および/または落下することを容易または可能にする。
実施形態では、衝撃波パルスのより高い周波数は、より薄いケークをもたらす。いくつかの実施形態によれば、衝撃波パルスのより低い周波数は、より厚いケークをもたらす。いくつかの実施形態によれば、より低い圧力の衝撃波は、より厚いケークをもたらす。いくつかの実施形態では、高圧の衝撃波は、より薄いケークをもたらす。いくつかの実施形態では、衝撃波パルスのより大きな周波数および/またはより大きな衝撃波パルス圧力は、より薄いケークをもたらす。いくつかの実施形態によれば、衝撃波パルスのより低い周波数および/またはより低い衝撃波パルス圧力は、より厚いケークをもたらす。いくつかの実施形態では、衝撃波パルス圧力を選択して、プレートフィルタ(例えば、平板フィルタ)への過度のストレスまたは損傷を避けるようにしてもよい。
いくつかの実施形態では、システム100はコントローラ160を含む。コントローラ160は、システム100の1つ以上の要素と繋がるように動作可能な任意のデバイスであり、ネットワークコンピューティング環境におけるコンピューティングデバイス、通信デバイス、仮想マシン、コンピュータ、ノード、インスタンス、ホストまたはマシンを含む。
図2Aおよび図2Bは、アンカーアセンブリ200を含むシステム220の例示的実施形態を示す。例示的実施形態では、アンカーアセンブリ200は、1つ以上のフィルタ212、1つ以上のフィルタアセンブリ210、容器202、および/または安全なベースに固定可能である。動作中、アンカーアセンブリ200は、図2Aに示すように、第1の位置(またはポジション)で確実に位置決めされる1つ以上のフィルタ212を固定するように構成可能である。第1の位置は、容器202の内側の位置、および/または、容器202が液体混合物204を受け取り収容するときに、1つ以上のフィルタ212が液体混合物204中に懸吊される位置である。アンカーアセンブリ200は、図2Bに示すように、第2の位置(またはポジション)に確実に位置決めされる1つ以上のフィルタ212を固定するようさらに構成可能である。第2の位置は、容器202の外側の位置、および/または、容器202が液体混合物204を受け取り収容するときに、1つ以上のフィルタ212が液体混合物204中に懸吊されていない位置である。アンカーアセンブリ200は、第1の位置と第2の位置との間で1つ以上のフィルタ212を移動させるようさらに構成可能である。アンカーアセンブリ200は、容器202内の位置等の他の位置に確実に位置決めされる1つ以上のフィルタ212を選択的または動的に移動および/または固定するようにさらに構成可能である。そのような選択的または動的な移動および/または固定は、とりわけ、容器202内の液体混合物204の量(深さなど)、容器202の形状またはサイズ、測定された液体流量レート、1つ以上のフィルタ212で集められ凝集(またはフロキュレーション)した固体粒子206の量、固体粒子206が集まり凝集(またはフロキュレーション)している1つ以上のフィルタ212での位置などに基づく。
図3に示すように、固体および/または固体粒子を脱水するための方法300は、本明細書において、上述したように、液体混合物104を受け取るステップ(例えば、アクション302)を含む。液体混合物104は、容器102等において受け取られる。液体混合物104は、固体粒子106を含む。いくつかの実施形態では、方法300は、ケミカルフリープロセスを対象とする。
図4は、固体および/または固体粒子を脱水するためのシステム(例えばシステム100)を構成する方法400を示す。方法400は、本明細書において、上述したように、デッドエンド方式で1つ以上のフィルタアセンブリ110を構成するステップ(例えば、アクション402)を含む。1つ以上のフィルタアセンブリ110は、1つ以上の露出したフィルタ112と、1つ以上のフィルタ112へ取り付けられた本体113とを有する。1つ以上のフィルタ112は、複数の細孔112cを含む。
本発明のいくつかの特定の例示的実施形態は、本明細書で提供される1つ以上の実施例によって例示される。
フラットシート炭化ケイ素膜を用いて、ろ過システムの例示的実施形態を構築した。空気作動ダイヤフラムポンプを設けて真空引きを行った。浮遊した固体は、地下水からの凝固したタンニンとリグニンからなっていた。フラットシート膜を浮遊固体混合物を有するバケツに入れ、真空ポンプを作動させた。1~2分後、フラットシート膜をバケツから取り出し、空気中に保持した。真空ポンプは名目上10~12秒間ポンプを継続し、その時点で膜のケークがさらに(わずかに)脱水され、透過物(膜の内側)からの水が排出された。これが実行された後、バルブを分離して真空を止め、その後、衝撃波が付与された。衝撃波は、名目上10psiの圧力で持続時間が0.5~1秒であった。
Claims (13)
- 液体混合物中に含まれる固体を脱水するためのシステムであって、前記液体混合物は、液体と1または複数の固体粒子を有し、前記システムは、
液体除去アセンブリおよび衝撃波アセンブリに接続されたデッドエンドフィルタアセンブリであって、複数の細孔と、外向きの外面と、内向きの内面と、を有するデッドエンドフィルタアセンブリと、
前記デッドエンドフィルタアセンブリ、前記液体除去アセンブリ、および前記衝撃波アセンブリに接続されたコントローラであって、前記コントローラは、
前記液体除去アセンブリを動作させ、前記デッドエンドフィルタアセンブリの前記複数の細孔で前記外向きの外面から前記内向きの内面に向かう方向に内方吸引を生成し、前記デッドエンドフィルタアセンブリが前記液体混合物の中に沈められている場合、前記液体除去アセンブリが前記デッドエンドフィルタアセンブリの細孔で内方吸引を生成している間に、前記デッドエンドフィルタアセンブリは、前記液体がある流量レートで前記複数の細孔を通過することを可能にし、前記1または複数の固体粒子が前記複数の細孔を通過して前記デッドエンドフィルタアセンブリ上にケークを形成することを防止させ、
前記デッドエンドフィルタアセンブリに衝撃波を適用させて脱水固形物を形成するために前記衝撃波アセンブリを動作させるように構成されるコントローラと、
を有する、システム。 - 前記コントローラは、前記デッドエンドフィルタアセンブリの前記外面における前記ケークを検出するようにさらに構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記コントローラは、前記液体の流量レートを測定する液体流量計を制御するようにさらに構成される、請求項1または2に記載のシステム。
- 前記コントローラは、前記液体の流量レートが最小閾値未満に低下したことを検出し、前記衝撃波アセンブリを動作させ、前記衝撃波を前記デッドエンドフィルタアセンブリに適用するようにさらに構成される、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記デッドエンドフィルタアセンブリへ接続された液体出口セクションをさらに含み、前記液体出口セクションは、前記複数の細孔を通過した前記液体を受け取って、受け取った液体を排出する、請求項1から4のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記液体除去アセンブリは、前記システムから受け取った前記液体を排出する、請求項5に記載のシステム。
- 前記液体混合物を収容するための容器をさらに含み、
前記容器は、前記液体除去アセンブリを動作させ、前記内方吸引が生成されたときに、正圧が生成されて前記デッドエンドフィルタアセンブリに適用されるように構成される、請求項1から6のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記コントローラは、前記衝撃波アセンブリが前記デッドエンドフィルタアセンブリに前記衝撃波を適用しないときに前記液体除去アセンブリを動作させ、前記内方吸引を生成するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記デッドエンドフィルタアセンブリがセラミック膜である、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記コントローラは、
前記内方吸引の適用を停止するために前記液体除去アセンブリを無効にすること、
前記内方吸引の適用を調節するために前記液体除去アセンブリを調整すること、
前記衝撃波の適用を停止するために前記衝撃波アセンブリを無効にすること、および、
前記衝撃波の適用を調整するために前記衝撃波アセンブリを調整すること、
の少なくとも1つを実行するようにさらに構成される、請求項9に記載のシステム。 - 前記コントローラは、前記液体の流量レートが最小閾値を超えることを検出して、前記内方吸引を開始するよう前記液体除去アセンブリを動作させること、または、前記内方吸引の適用を調節するために前記液体除去アセンブリを動作させること、の少なくとも一つを実行するように構成される、請求項10に記載のシステム。
- ベースと、前記ベースに接続され前記ベースから外側に伸びるスタンドと、前記スタンドに接続され前記スタンドから外側に伸びるアームと、前記スタンドと前記アームの内の1または複数に接続する1または複数の滑車と、を含むアンカーアセンブリをさらに有し、
前記アンカーアセンブリは、前記デッドエンドフィルタアセンブリを固定位置に固定し、前記1または複数の滑車を用いて前記デッドエンドフィルタアセンブリを第1の固定位置から第2の固定位置に移動させるように構成され、
前記コントローラは、前記アンカーアセンブリを動作させ、前記デッドエンドフィルタアセンブリを前記第1の固定位置から前記第2の固定位置に移動させるようにさらに構成される、請求項9から11のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記コントローラは、前記デッドエンドフィルタアセンブリが前記第1の固定位置にあるときに、前記液体除去アセンブリを動作させて、内方吸引を適用するように構成され、
前記コントローラは、前記デッドエンドフィルタアセンブリが前記第2の固定位置にあるときに、前記デッドエンドフィルタアセンブリに前記衝撃波を付与するよう前記衝撃波アセンブリを動作させるように構成される、請求項12に記載のシステム。
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