KR100555675B1 - 믹싱 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

제 1 물질과 제 2 물질을 혼합하기 위한 방법과 장치가 상술되는 바, 상기 제 1 물질은 두개 또는 그 이상의 다른 구성요소로 구성되어 분리될 수 있는 것이 바람직하다. 상기 방법과 장치는 상기 제 1 물질의 두개의 다른 구성요소를 분리하기 전에 두개의 물질의 잘 혼합된 혼합물을 형성하는 것에 관여한다. 상기 장치는 일반적으로 물과 같은 운밤물질로부터 오일 또는 음식물 찌꺼기를 분리하기 전에 에어 또는 가스 버블내 잔여물의 입자를 동반하기 위하여 친유성 잔여물 또는 음식물 찌꺼기와 같은 공급 흐름을 에어화 또는 가스화하기 위한 하이드로싸이클론의 이용이 관여한다.

믹싱 장치, 도관, 유입구, 유출구, 하이드로싸이클론

Description

믹싱 방법 및 장치{Mixing method and apparatus}

본 발명은 산업상 물질의 화학 공정에 관한 것으로, 상세하게는 화학 공정 산업에서 사용되는 전반적인 공정에 관여하는 각각의 단계, 특히 각각의 물질로부터 다른 물질의 분리에 관한 산업에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 한가지 단계 또는 여러 단계에 의해 각각의 물질로부터 분리되는 둘 또는 그 이상의 다른 물질의 화학 공정에서의 개선에 관한 것이다. 더욱더 상세하게는, 본 발명은 전처리로써의 믹싱 단계 또는 각각의 물질, 특히 둘 또는 그 이상의 실질적으로 혼합되지 않는 유체 또는 밀도와 같은 각각의 유체가 소유하는 하나 또는 그 이상의 속성 또는 특성의 근거에 의해 분리되는 유체와 같은 물질로부터 둘 또는 그 이상의 다른 물질을 분리하는 전반적인 공정의 믹싱 단계의 개선에 관한 것이다. 본 발명은 오일 또는 오일-액체 그리고 물과 같은 두가지 다른 물질을 분리하는 전반적인 공정 단계의 하나의 단계인 전처리 단계로써 하이드로싸이클론(hydrocyclone)을 이용하여 두가지 유체를 혼합하고, 부가적으로 유체, 특징적으로 물, 내에서 부유하는 고형의 입자를 분리하는 독특한 방법과 장치의 적용을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 장치와 방법은 가스가 액체에 순간적으로 또는 영구적으로 혼합되는 탄산 음료와 같이 두 물질의 실질적인 분리가 없 는 하나의 물질을 다른 물질에 혼합하는 믹서로써 이용할 수 있다.

비록 본 발명이 전단조건(shearing conditions) 하에서 에어와 물의 혼합의 결과인 유탁액 또는 이와 유사한 혼합물에 의해 형성된 유제품과 같은 음식물 가공산업으로부터의 오일과 윤활유 또는 오물과 같은 오염물로부터 추출되는 석유를 포함하는 폐수(waste water)와 에어를 혼합하기 위한 하이드로싸이클론의 이용을 설명하기 위하여 특정한 실시예를 참조하더라도, 본 발명은 이하 설명하는 실시예에 한정하지 아니하고 본 발명은 오일 또는 석유산업 또는 음식물 가공산업 등의 산업분야에서 장치의 다른 구성요소, 장치와 방법의 다른 이용 그리고 장치와 방법의 다른 적용을 폭넓게 포함한다. 본 발명은 일반적으로 음식믈 산업과, 특히 신선한 과일 쥬스산업과 유제품 산업을 포함하는 음료산업과 같은 다른 산업을 포함하는 독특한 적용에서 찾아볼 수 있다.

하이드로싸이클론은 일반적으로 두가지의 다른 물질을 두가지의 혼합되지 않는 액체 또는 특별히 액체내에서 부유하는 고형을 분리하기 위하여 고형과 액체로 분리하는 화학 공정산업에 이용되었다. 종래에, 하이드로싸이클론은 구성요소 각각이 소유하는 하나 또는 그 이상의 속성 또는 특성의 근거에 의해 처리된 혼합물의 두가지 구성요소를 분리하는데 이용되어서 상기 각각의 구성요소는 하이드로싸이클론의 선택된 유출구를 통하여 분리되어 배출될 수 있었다. 일반적으로, 상기 두가지 구성요소는 각각의 다른 비중과 밀도에 근거하여 분리되었다. 분리된 구 성요소를 포함하는 음식물은 하이드로싸이클론의 상방향에서 하이드로싸이클론의 몸체로 나선형으로 유입되고 대부분 상기 하이드로싸이클론의 저부에 위치하는 유출구(하류)를 통하여 배출되는 반면, 저밀도의 구성요소는 하이드로싸이클론의 중심부에 형성되는 소용돌이 내부로 이동하여 상기 하이드로싸이클론 내부에 형성된 저기압에 의해 하이드로싸이클론 상부에 위치하는 다른 유출구를 통하여 배출된다. 따라서, 하이드로싸이클론은 언제나 다른 유출 스트림(outlet stream)을 위한 두개의 다른 유출구를 갖으며 물질을 분리하기 위하여 이용되었다.

본 발명의 발명자는 하이드로싸이클론이 단지 물질을 분리하는 것보다는 유용한 결과를 얻기 위하여 다른 물질을 함께 혼합하는데 이용할 수 있는 놀랄만한 사실을 발견하였다. 상기 하이드로싸이클론을 믹서로써 이용하는데 있어서 하나의 유용한 결과는 다른 물질을 혼합물로써 유지시키거나 또는 혼합물 상태의 각각의 물질을 다른 물질로 분리함으로써 연속적인 가공을 돕거나 촉진시킬 수 있는 것이다. 게다가, 본 발명의 발명자는 둘 또는 그 이상의 다른 물질을 분리하는 전반적인 공정에 있어서, 만약 하이드로싸이클론이 분리 공정이 시작되기 전에 전처리 공정으로써 다른 물질을 함께 혼합하는데 이용되면 전처리 공정이 이루어지지 않은 것에 비하여 물질은 보다 용이하게 분리되고, 반대로 연속적인 공정은 물질의 연속적인 분리를 돕는 보다 오래 지속되는 혼합물을 형성한다.

더욱 상세하게는, 본 발명의 발명자는 비록 두 물질이 어떠한 분리 공정 또 는 단계가 관여하기 이전에 보다 잘 혼합될지라도 에어 또는 가스를 혼합물이 하이드로싸이클론에 유입되기 이전에 유입하는 것은 에어 또는 가스가 유입되지 않는 것에 비하여 각각의 물질로부터 두가지의 다른 물질의 연속적인 분리를 돕는다. 보다 잘 혼합된 혼합물의 구성요소를 믹싱함으로써 상기 구성요소는 보다 용이하게 각각의 물질로부터 분리될 수 있다는 사실은 전혀 예기치 못한 사실이다.

본 발명의 방법과 장치는 오일 필드 프로덕션 수분리, 정제 공정 수분리, 석유화학 폐수분리와 밸러스트(ballast) 수분리와 같은 다양한 석유산업인 화학 가공산업, 유제품 산업 또는 음료 생산 산업에서 물로부터 오물의 분리 또는 맥주나 소프트 드링크와 같이 이산화탄소와 같은 가스를 포함하는 음료수에 가스를 혼합하는 음식물과 음료 산업, 또는 혼합하기 어려운 유체와 같이 두가지의 다른 물질의 혼합 그리고/또는 분리, 다른 밀도 또는 비중의 둘 또는 그 이상의 유체의 분리, 액체로부터 고형 또는 부유하는 고형의 분리와 유체의 에어레이션(aeration) 또는 가스화하는 등의 어떠한 산업분야의 적용에서도 찾을 수 있다. 석유산업 분야에서 본 발명의 장치와 방법에 의해 처리되는 물질의 유형은 경질 탄화수소, 중질 탄화수소, 윤활유, 지방을 포함하는 오일과 지방 그리고 다른 여러가지 오일 물질 등을 포함한다.

본 발명에 의하면 제 1 물질이 두개의 다른 구성요소의 혼합물로 이루어진 것에 있어서, 상기 제 1 물질은 제 1 유입구를 통하여 믹싱장치에 유입되고, 제 2 물질은 제 2 유입구를 통하여 유입되고, 상기 믹싱장치는 제 2 물질이 제 1 물질과 함께 믹싱장치로 유입되어 상기 제 1 물질과 제 2 물질의 믹싱이 제 1 물질과 제 2 물질이 잘 혼합되어 혼합물을 형성하기 위하여 전단(shear) 조건하에서 발생하고 상기 잘 혼합된 혼합물은 믹싱장치로부터 배출되는 방식으로 작동되어 제 1 물질의 두개의 다른 구성요소의 분리가 상기 제 1 물질과 제 2 물질의 잘 혼합된 혼합물이 형성됨으로써 촉진되는 것을 특징으로 하는 각각의 물질로부터 두개의 다른 구성요소의 분리를 촉진시키기 위하여 믹싱장치를 이용하는 제 1 물질과 제 2 물질의 믹싱 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면 제 1 물질이 두개의 다른 구성요소의 혼합물로 구성된 것에 있어서, 믹싱장치로 제 1 물질을 유입시키기 위한 제 1 유입수단과, 제 2 물질을 유입시키기 위한 제 2 유입수단과, 전단의 조건하에서 상기 제 1 물질과 제 2 물질의 잘 혼합된 혼합물을 형성하기 위한 믹싱챔버와, 상기 제 1 물질과 제 2 물질의 잘 혼합된 혼합물을 배출시키기 위한 유출수단으로 구성되어 제 1 물질의 두개의 다른 구성요소의 분리가 상기 제 1 물질과 제 2 물질의 잘 혼합된 혼합물이 형성됨으로써 촉진되는 것을 특징으로 하는 제 1 물질과 제 2 물질의 잘 혼합된 혼합물을 형성하기 위한 믹싱장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면 상기 장치는 연장된 기간의 시간동안 두개의 구성요소로 분리되거나 충분한 기간의 시간동안 잘 혼합된 혼합물로 남겨지는 두개의 다른 구성요소의 어느정도 안정된 혼합물을 형성하는데 이용될 수 있다.

특징적으로, 상기 제 1 물질은 물 또는 물을 포함하는 용액 등이다. 일반적으로, 상기 제 2 물질은 에어, 질소, 산소, 천연가스와 같은 가스 등이다.

특징적으로, 상기 제 1 물질은 두개의 다른 구성요소로써 물과 오일 또는 오 일류 또는 친유성 물질로 이루어진 폐수 혼합물이다. 특징적으로, 상기 제 1 물질은 소프트 드링크, 맥주 또는 이와 같은 음료수이다. 보다 특징적으로, 상기 오염된 폐수의 에어레이션 또는 가스화는 본 발명의 장치에서 전단의 조건하에 에어 또는 가스를 물과 함께 혼합함으로써 형성된 에어버블 또는 가스버블과 결합되거나 오일이 동반됨으로써 물로부터 오일 또는 오일류 구성요소의 분리를 촉진시킨다. 보다 특징적으로, 상기 음료수는 에어 또는 이산화탄소를 유입함으로써 가스화되어 일정압력하에서 에어 또는 가스가 주입된 드링크를 형성한다.

특징적으로, 상기 믹싱장치는 하이드로싸이크론 또는 하이드로싸이클론과 유사한 설비이다. 보다 특징적으로, 상기 하이드로싸이클론에는 유입구가 장착된다. 더욱더 특징적으로, 상기 유입구는 하이드로싸이클론의 유일한 유입구이다. 보다 특징적으로, 두개의 물질은 상기 하이드로싸이클론에 유입도기 전에 미리 혼합된다.

특징적으로, 제 2 유입구는 하이드로싸이클론으로 유도하는 도관에 설치된다. 보다 특징적으로, 상기 도관은 폐수를 하이드로싸이클론으로 전달하기 위함이다. 더욱더 특징적으로, 상기 유입구는 에어 인젝션 포트, 벤츄리 등으로 도관에 설치되어 에어 또는 가스는 상기 하이드로싸이클론 설비에 유입되기 전에 폐수와 혼합된다. 보다 특징적으로, 가스/에어와 물의 혼합물은 하이드로싸이클론으로 유입되어 폐수 내에 동반된 에어 또는 가스버블의 잘 혼합된 혼합물을 형성하기 위하여 전단의 조건하에서 더욱더 혼합된다. 특징적으로, 상기 유입된 에어는 에어 유입구 근처인 도관에 설치된 콘트롤 수단에 의해 콘트롤된다.

특징적으로, 폐수에 유입되고 혼합된 에어/가스의 부피는 혼합물 전체 부피의 1% 내지 50%, 보다 특징적으로는 10% 내지 35%, 더욱더 특징적으로는 20% 내지 30%이다.

특징적으로, 유출 수단은 가스/에어 버블과 폐수의 잘 혼합된 혼합물을 도관으로 배출시키고 상기 혼합물은 다음 공정단계 또는 공정상태로 보내진다. 오일을 포함하는 잘 혼합된 혼합물은 다음 공정단계에서 용이하게 분리되기 위하여 가스 또는 에어 버블과 결합된다. 보다 특징적으로, 가스 버블의 부피는 폐수로부터 분리될 수 있도록 오일 또는 오일과 같은 물질의 부피보다 크다.

본 발명의 방법과 장치에 있어서 하이드로싸이클론이 이용될 때, 상기 하이드로싸이클론 자체는 분리하지 않고 차라리 에어를 하이드로싸이클론으로 유입되는 도관으로 , 바람직하게는 양변위 펌프의 흡입측에서, 흡입하여 에어를 폐수와 함께 충분히 혼합시킨다. 그 결과 오일 방울, 부유하는 고형 입자 또는 이와 유사한 입자를 동반하는 수백만개의 미세한 에어 버블을 형성하므로 상기 에어 버블은 부유하는 고형 또는 작은 방울을 연속적인 공정이 진행되는 동안 각각의 물질로부터 이러한 물질의 분리를 도울 수 있도록 동반할 수 있다. 전처리 단계에서 믹서로써의 하이드로싸이클론이 없다면 에어 버블의 비균질한 분사와 에에의 큰 슬러그는 폐수의 두가지 다른 구성요소의 충분한 분리를 유도하기 어렵다.

이하 본 발명을 한정하지 않는 실시예에 의해 본 발명을 설명한다. 이러한 실시예는 첨부되는 도면으로 도 1은 전체 기계장치의 부분으로써 본 발명인 믹싱장치의 설비를 나타내는 개략적인 플로우 챠트이다.

도 1은 혼합물의 두가지 구성요소의 분리를 촉진시키기 위해 이용되는 본 발명의 장치를 나타내는 기계설비의 형태가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 도시한 실시예는 석유 산업에 있어서 물로부터 오일, 가능하다면 부유하는 고형물의 분리에 관하여 설명될 것이다. 상기 실시예에 있어서, 오일, 가능하다면 부유하는 고형물은 물이 재사용되기 위하여 순화되거나 자연 수로로 리턴되기 위하여 정상적인 스톰워터(stormwater) 배수 시스템을 통하여 배치되기 전에 상기 물로부터 분리될 필요가 있다.

오일, 윤활유 등과 같이, 석유 제품과 함께 오염되고 부유하는 고형을 포함하는 물은 도관(8)을 통하여 슈터블 펌프(suitable pump)(6)에 의해 홀딩 그리고/또는 저장용기(4)로부터 펌핑된다. 상기 저장용기(4)는 여러가지 형태 또는 배열로 설치될 수 있음은 물론이다. 제어밸브(10)가 도관(8)으로 유입되는 에어의 부피를 조절하기 위하여 도관(8)에 설치되고, 흡입 유니트(20)가 도관(8)의 제어밸브(10)와 펌프(6) 중간에 설치된다. 상기 흡입 유니트(20)는 폐수와 함께 혼합하기 위하여 도관(8)으로 가스나 에어의 공급을 유지하는 수단과 같은 에어 흡입 파이프나 가스 리저버(22) 그리고 도관(8)에 유입되는 가스의 부피를 조절하는 밸브 형식의 조절수단(23)을 포함한다. 흡입 유니트(20)의 조절수단은 실질적으로 도관으로 펌핑되는 폐수와 함께 혼합하기 위하여 도관(8)으로 에어를 유입하기 위한 벤츄리 또는 에어 인젝션 포트이다. 상기 조절수단(23)은 오일과 물을 각각의 두가지 구성요소로 최대한 분리하는 것을 촉진시키는 요구와 일치되어 도관(8)으로 유입되는 가스/에어의 부피를 조절하는 것을 돕는다. 이때, 상기 가스는 에어이다. 한편, 다양한 적용에 있어서, 상기 가스는 산소, 질소, 천연가스 또는 두개 또는 그 이상의 가스로 조합되는 가스이다.

제어밸브(10)는 펌프(6)의 상류 또는 하류에 설치될 수 있다. 상기 흡입 유니트(20)는 정상의, 자연적인 흡입 유니트로써 대기압 상태에서 작동되거나 증가된 압력 상태에서 작동된다. 특징적으로, 상기 흡입 유니트(20)는 도관(8)내로 25%의 에어와 75%의 폐수를 유입시킨다.

도관(24)은 펌프(6)로부터 하이드로싸이클론, 특히 통합형 하이드로싸이클론 형태로 이루어진 믹싱 장치(30)까지 연장된다. 특히, 에어 버블내에 오일 방울을 동반시키면서 폐수의 연속적인 분리를 돕기 위하여 편상 침전물과 같은 화학 첨가제의 유입을 허용하기 위한 유입 포트(26)와 같은 적절한 부품이 도관에 설치된다. 게이지 또는 센서(28)가 본 설비의 작동 조절, 도관을 흐르는 흐름율 조절, 그리고 상기 흡입 유니트(20)의 조절수단(23)으로 된 제2유입구를 통하여 유입되는 에어/가스의 량을 조절하는데 필요한 정보를 제공하기 위하여 상기 도관(24)의 유입 포트(26)와 하이드로싸이클론(30)의 중간에 장착된다.

상기 하이드로싸이클론(30)에는 가스 또는 에어와 폐수의 혼합물을 상기 하이드로싸이클론으로 유입시키기 위하여 하이드로싸이클론(30)의 몸체(34)와 유체 교환 가능하게 유입구(32)가 장착된다. 상기 하이드로싸이클론의 단부에는 유출구(36)가 장착된다. 본 발명의 하이드로싸이클론은 통상적으로 이용되는 분리 장치가 아닌 믹싱 장치로 이용되기 때문에 통상적인 하이드로싸이클론의 정상적인 제 2 유출구는 적절한 마감수단에 의해 생략되어 이용되지 않거나 장착되지 않고, 본 발명은 하이드로싸이클론에 의해 제조되는 두개의 분리된 구성요소를 위한 두개의 분리 유출구를 필요로 하지 않는다. 한편, 다른 적용에 있어서, 제 2 유출구는 하이드로싸이클론 내의 배압을 조절하는 것과 같이 전단 조건하에서 오일과 물을 잘 혼합하기 위한 하이드로싸이클론의 향상된 작동을 제공하기 위하여 존재한다.

센서 및 밸브 배열기구(38)는 하이드로싸이클론의 유출구(36)로부터 저장용기(4)의 후부까지, 더욱 상세하게는 분리기로 유도되는 저장용기(4)의 스탠드 파이프까지, 연장된 도관(40)에 장착된다. 하이드로싸이클론(30) 내부에서 전단 조건하에서 에어와 폐수의 믹싱을 촉진시키기 위한 하이드로싸이클론(30) 내부의 미세한 배압을 조절하기 위하여 작동하는 센서 및 밸브배열기구(38)에 의해 하이드로싸이클론 내부의 압력은 감지된다. 센서 및 밸브배열기구(38)에 의해 미리 맞추어진 수치보다 높게 하이드로싸이클론 내부의 배압을 유지함으로써, 상기 하이드로싸이클론 내부에서 에어와 폐수는 오일과 물을 보다 용이하게 분리하기 위하여 혼합된다.

선택적으로, 상기 하이드로싸이클론(30)에는 센서 및 밸브배열기수(38) 앞에 함께 결합된 두개의 유출구가 장착되어 모든 잘 혼합된 오일/물/가스 혼합물은 연속적인 공정과 분리를 위하여 통과한다.

부가적으로, 하이드로싸이클론에는 음식 혼합물로부터 분리된 고형을 모으기 위하여 하류 유출구 근처의 하이드로싸이클론 저부에 고형 콜렉터(solids collector)가 장착된다. 상기 기계장치에서, 하이드로싸이클론으로부터 공기가 주입되어 잘 혼합된 혼합물의 주요 배출은 하이드로싸이클론의 상부에 설치된 유출구를 통하여 배출된다.

하이드로싸이클론(30) 내부의 에어/물 혼합물은 충분히 물인 분산 유체 또는 매체물과 같은 분산된 상 또는 분산된 유체상태인 유탁액 또는 에어를 형성하기 위하여 하이드로싸이클론 내부에서 전단력을 받는다.

상기 에어/물 혼합물은 하이드로싸이클론 내부에서 고속으로 추진되므로 가스를 무수하게 미세한 버블로 형성하는 원인이되는 전단력이 발생한다. 버블은 하이드로싸이클론과 기계설비의 도관을 통하여 추진되기 때문에 오일 입자와 부유하는 고형은 가스 버블에 부착하므로 혼합물이 하이드로싸이클론으로부터 저장용기로 방출되거나 유출수단을 통하여 최초 용기로 리턴되거나 도관에 합류되어 일정 시간동안 멈출 경우에, 오일 방울과 부유하는 고형 입자는 다소 농후한 거품이니 포말이 용기의 표면에 형성되어 에어 버블이 표면에 까지 떠오른다. 포말 또는 거품은 오일과 고형 오염물을 포함하기 때문에 적절한 스키머(skimmer) 설비와 같은 같은 적절한 수단으로써 포말 또는 거품을 제거하고, 물로부터 오일과 고형 오염물을 제공함으로써 물로부터 오일을 효과적으로 분리할 수 있으므로 물은 재사용되거나 폐기물에 분산된다.

도관 내부에서 유동하는 물과 가스의 잘 혼합된 혼합물에 선택되고 바람직한 화학 첨가제를 주입하기 위하여 도관(40)에 제 2 화학 주입물 포인트를 부가적으로 제공하는 것은 주목되어야 한다. 화학 첨가제의 일예는 편상 침전물로써 분리작용을 돕는다. 유동 통로의 다양한 위치에 다른 화학 주입물 포인트가 제공된다.

본 발명의 하이드로싸이클론 믹서 장치는 오염된 물이 통상적인 분리 기술, 설비 또는 방법을 이용하거나 함께 계류중인 출원서의 목적을 구현하는 본 발명의 혁신적인 분리장치와 방법을 이용한 보다 통상적인 과정을 거치기 전에 오염된 물을 전처리하기 위하여 전체 설비의 부가적인 구성요소로써 특별한 적용을 찾을 수 있다. 본 발명의 믹싱 장치는 현존하는 분리장치에 적용될 수 없는 반면, 상기 현존하는 분리장치와 함께 결합되어 이용될 수 있고 지금까지 사용되지 않고 알려지지 않은 새로운 하이드로싸이클론으로 이용될 수 있다.

본 발명의 방법과 장치는 석유 산업, 음식물 가공 산업, 지하수 개간과 중화 등과 같은 여러 산업분야에 적용될 수 있다.

에어/가스를 모든 물에 용해시키는 것에 관여하는 본 발명의 방법과 장치의 이점은 아래와 같다.

- 오염물, 특히 음식물 찌꺼기를 버블 형성후 처음 0.1초에 잘 혼합된 혼합물 의 에어/물 계면에 부착시킬 수 있는 기회.

- 많은 폐기 입자들이 버블 형성을 위하여 원자핵으로써 작용할 수 있는 기회를 갖는다.

- 발생하는 에어 버블의 전체수가 많으므로 폐기물질의 처리량과 증가된 양 의 폐기 잔류물의 처리를 증가시킬 수 있다.

- 에어와 폐기물의 만족할만한 믹싱.

- 물에서 에어의 만족할만한 믹싱을 보장함.

- 입자간의 충돌을 야기함.

- 장치는 수백개의 미세한 에어 버블을 생성하는데 효율적이다.

- 편상 침전물을 낮은 수준 또는 완전히 없애는 것은 얼마간의 적용에 요구되는 바, 공정을 잘못 진행시키거나 전복시킬 수 있는 하나의 변수가 줄어드므로 작동 비용을 낮추고 보다 바람직한 공정으로 전환시킬 수 있다.

- 고형 입자의 전단(shearing)과 침전물을 형성하는 상기 고형 입자의 자연적인 성향의 연속적인 감소는 에어를 장치로 흡입하고 하이드로싸이클론을 믹서로써 이용함으로써 전단이 최소화 함에따라 줄어든다.

상술한 장치는 모든 새로운 특성과 특성들에 의한 새로운 조합을 포함하는 본 발명의 정신과 범위의 한계를 벗어나지 않는 범위 내에서 설명과 많은 변형에 의해 발전될 수 있다.

당해 분야의 통상을 지식을 가진자라면 상술한 본 발명은 구체적으로 상술한 것보다 변형 및 변경실시 가능하다. 본 발명의 정신과 범위내에서 본 발명은 모든 변형 및 변경을 포함한다.

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23. 제1물질은 두 개의 서로 다른 구성요소가 혼합된 혼합물로서, 이 두 개의 서로 다른 구성요소의 분리를 촉진시키기 위하여 상기 제1물질이 펌프에 의하여 하이드로싸이클론으로 이송되는 단계를 포함하는 하이드로싸이클론을 이용한 제1물질 및 제2물질의 믹싱 방법에 있어서,

    상기 제1물질이 제1유입구를 통하여 하이드로싸이클론으로 유입되는 단계와;

    제2물질이 상기 펌프의 상류(upstream) 위치에 배치된 제2유입구를 통하여 유입되는 단계와;

    제2물질이 제1물질과 함께 제1유입구를 통하여 하이드로싸이클론으로 유도되는 단계로서, 상기 하이드로싸이클론내에서 제1 및 제2물질의 친밀한 혼합이 이루어지도록 상기 제1물질 및 제2물질의 혼합 작용이 전단조건하에서 상기 하이드로싸이클론에서 이루어지는 단계와;

    상기 하이드로싸이클론으로부터 친밀하게 혼합된 혼합물이 배출되는 단계;

    를 통하여, 상기 제1 및 제2물질간의 친밀한 혼합이 상기 하이드로싸이클론에서의 전단 조건하에서 이루어짐으로써, 상기 제1물질의 서로 다른 두 개의 구성요소가 서로 분리되는 것이 촉진될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
24. 청구항 23에 있어서,

    상기 제1물질은 폐수, 오염물질이 함유된 수용액 또는 수성 잔류물중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
25. 청구항 23에 있어서,

    상기 제2물질은 가스, 에어, 질소, 산소 또는 천연가스중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
26. 청구항 23에 있어서,

    상기 제1물질의 서로 다른 2개의 구성요소중 하나는 물이고, 다른 하나는 오일 또는 친유성 물질인 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
27. 청구항 23에 있어서,

    상기 제1물질은 소프트 드링크, 맥주 또는 과일주스를 포함하는 음료수인 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
28. 청구항 23 내지 청구항 27중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 가스와 물 또는 폐수의 혼합과정을 통해 오염된 폐수의 가스화 또는 폭기화를 유발하는 방식으로, 전단조건하에서 폐수와 에어 또는 가스가 원할하게 혼합되어 에어버블(air bubble) 또는 가스버블과 함께 오일이 기포화됨으로써, 오일 또는 친유성 물질의 분리를 촉진시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
29. 청구항 23에 있어서,

    상기 하이드로싸이클론에는 단독 또는 두 개의 유출구가 형성되어, 친밀하게 혼합된 상기 제1 및 제2물질의 혼합물이 상기 단독 또는 두 개의 유출구를 통하여 하이드로싸이클론으로부터 배출되도록 하며, 상기 두 개의 유출구가 형성된 경우에는 상기 2개의 물질이 원할하게 혼합된 혼합물의 단독 흐름을 유도하고자 상기 두 개의 유출구를 서로 이어지게 한 것을 특징하는 믹싱 방법.
30. 청구항 23 내지 청구항 25중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 폐수와 혼합되는 에어 또는 가스의 량은 전체 혼합물의 체적비중 1%∼50% 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
31. 청구항 30에 있어서,

    폐수에 기포화된 에어 또는 가스버블이 발생되면서 혼합물의 혼합이 전단조건하에서 상기 하이드로싸이클론에서 더 잘 이루어질 수 있도록 상기 폐수와 가스 또는 에어가 미리 혼합된 상태로 하이드로싸이클론에 유입될 수 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
32. 청구항 30에 있어서,

    상기 하이드로싸이클론에 유입되는 에어의 량은 상기 에어 또는 가스용 유입구가 형성된 도관에 배치된 제어수단에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
33. 청구항 30에 있어서, 상기 폐수와 혼합되는 에어 또는 가스의 량은 전체 혼합물의 체적비중 10%∼35% 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
34. 청구항 30에 있어서, 상기 폐수와 혼합되는 에어 또는 가스의 량은 전체 혼합물의 체적비중 20%∼30% 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
35. 청구항 23에 있어서,

    폐수와 가스 또는 에어버블이 친밀하게 혼합된 혼합물이 상기 하이드로싸이클론으로부터 배출되어, 서로 다른 물질로 분리되는 후공정이 더 진행되는 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
36. 청구항 35에 있어서,

    상기 서로 다른 물질로 분리되는 후공정은 상기 혼합물이 충진된 분리용 탱크, 베젤 또는 세팅된 탱크에서 물로부터 오일을 분리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 믹싱 방법.
37. 서로 다른 두 개의 구성요소로 혼합된 제1물질 및 제2물질간의 친밀한 혼합물을 형성하기 위한 믹싱 장치에 있어서,

    상기 하이드로싸이클론에 제1물질을 유입시키기 위한 제1유입구와;

    상기 하이드로싸이클론으로 제1물질을 이송시키기 위한 펌프와;

    상기 하이드로싸이클론으로 제1물질을 유입시키기 위한 제2유입구와;

    상기 제2물질을 유입시키기 위하여 상기 펌프의 상류(upstream)에 배치되는 제2유입수단과;

    전단 조건하에서 상기 제1 및 제2물질간의 친밀한 혼합물을 형성하기 위한 상기 하이드로싸이클론내의 믹싱챔버와;

    상기 제1 및 제2물질의 친밀한 혼합물을 배출시키기 위한 상기 하이드로싸이클론의 유출구를 포함하는 구성을 통하여 상기 제1 및 제2물질간의 친밀한 혼합이 상기 하이드로싸이클론에서의 전단 조건하에서 이루어짐으로써, 상기 제1물질의 서로 다른 두 개의 구성요소가 서로 분리되는 것이 촉진될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
38. 청구항 37에 있어서,

    상기 하이드로싸이클론에는 단독의 유입구가 장착된 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
39. 청구항 37에 있어서,

    상기 하이드로싸이클론에 유입되기 전에 에어 또는 가스가 폐수와 혼합된 혼합물의 형성을 위하여 가스주입포트 또는 벤츄리인 상기 제2유입구가 상기 제1유입구보다 앞선 도관상에 배치되는 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
40. 청구항 37에 있어서,

    상기 유출구는 단독 유출구 또는 두 개의 유출구로 형성되고, 두 개의 유출구가 형성된 경우에는 친밀하게 혼합된 물질의 단독 흐름을 유도하기 위하여 두 개의 유출구가 서로 이어지게 된 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
41. 청구항 37에 있어서,

    상기 제1물질은 폐수, 오염물질이 함유된 수용액 또는 수성 잔류물중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
42. 청구항 37에 있어서,

    상기 제2물질은 가스, 에어, 질소, 산소 또는 천연가스중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
43. 청구항 37 내지 청구항 42중 어느 하나의 항에 있어서,

    폐수와 가스 또는 에어버블이 친밀하게 혼합된 혼합물이 상기 하이드로싸이클론으로부터 배출되어, 서로 다른 물질로 분리되는 후공정이 더 진행될 수 있도록 상기 하이드로싸이클론에는 유출구가 형성된 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
44. 청구항 37에 있어서,

    상기 하이드로싸이클론에 에어 공급량을 제어하기 위한 제어수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
45. 청구항 44에 있어서,

    상기 제어수단은 상기 하이드로싸이클론보다 앞선 도관상에 배치되는 제어밸브인 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
46. 청구항 45에 있어서,

    상기 제어밸브는 도관상에 배치된 흡입 유니트를 이용하여 도관에 공급되는 가스량을 제어하는 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.
47. 청구항 37에 있어서,

    상기 하이드로싸이클론은 통합형 하이드로싸이클론인 것을 특징으로 하는 믹싱 장치.

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