KR20100123821A - 회전식 환형 교차흐름 필터, 탈가스기, 및 슬러지 증점기 - Google Patents

회전식 환형 교차흐름 필터, 탈가스기, 및 슬러지 증점기 Download PDF

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KR20100123821A
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Abstract

회전식 환형 교차흐름 필터는 반전-회전하는 동축 원심 임펠러들 사이에서 방사상 바깥방향으로 흐르는 축방향 공급물에 전단력을 가한다. 임펠러의 주변부에서의 흐름의 방사상 임피던스는 방사상 바깥방향으로 흐르는 흐름을 느리게 하고 임펠러들 사이에서 공급물의 체류 시간을 증가시킨다. 전단 상승력은 필터 표면에서 경계층으로부터 고체를 배출시키고 배출된 고체는 임펠러의 주변부에 원심분리에 의해 수집되며, 이들은 슬러지로 증점되어 밀려나간다. 기체, 오일, 부유성 고체 및 물보다 더 낮은 비중을 가지는 부분들은 방사상 와류로 진행하고 방사상 안쪽방향으로 흡입되어 축방향 펌프에 의해 임펠러들 사이에서 바깥으로 배출된다. 3 방향 위상 분리는 공급물이 처리 구역 내에 긴 시간 동안 체류하는 단순한 기계적 장치를 통해 한 번에 연속적으로 진행된다.

Description

회전식 환형 교차흐름 필터, 탈가스기, 및 슬러지 증점기{ROTARY ANNULAR CROSSFLOW FILTER, DEGASSER, AND SLUDGE THICKENER}
본 발명은 지방 자치 단체의 폐수 또는 산업 폐수의 처리, 오일 및 가스 생산에 의해 생성된 브라인(brine) 및 유체 폐기물의 청정화, 용수 정화, 식품 및 음료의 처리 및 일반적으로 3 방향 상 분리를 위한 기계적인 수단에 관한 것이다. 본 발명은 또한 고 전단 이동식 필터의 교차흐름 여과, 탈가스장치, 음료 정화기 및 슬러지 농축기에 관한 것이다.
3 방향 상 분리는 유체 혼합물의 공급물을 세 개의 스트림들: 기체, 액체 및 고체로 분할한다. 본 발명은 열 또는 화학물질을 추가하지 않은 채, 단일의 단순한 장치를 통해 한 번의 통과로 연속적인 프로세스에서 3 방향 상 분리를 수행한다.
용어 "상(phase)"은 일반적으로 물질의 상태에 적용하기 위해 사용된다. 예를 들어, 물은 증기로서 기체 상태로 존재하거나, 물로서 액체 상태로 존재하거나, 그리고 얼음으로서 고체 상태로 존재할 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 용어 "상"은 다음과 같이 보다 광범위하게 정의될 것이다: 요구되는 여과액보다 더 낮은 비중 또는 밀도를 가지는 불응축성 기체, 증기 및 액체가 경량물(예컨대, 요구되는 여과수보다 더 낮은 비중을 가지는 가벼운 기름)로 언급될 것이다. 경량물은 하나의 상으로 구성되며, 비록 일부 액체가 포함될 수 있어도 상기 상은 집단적으로 기체로 언급한다. 요구되는 여과액은 제 2 상으로 구성되며, 이는 액체로 언급된다. 요구되는 여과액보다 더 큰 밀도 또는 점성을 가지는 부유성 고체, 콜로이드 및 액체(예컨대, 생성된 브라인보다 더 밀도가 높은 중유)는 제 3 상으로 구성되며, 이는 응집되면 슬러지가 되는 고체이다.
기체는 물보다 더 낮은 비중을 가지는 예컨대 가솔린 및 올리브 오일과 같은 액체 탄화수소와 산소, 황화수소, 염소, 아산화질소, 메탄 및 이산화탄소와 같은 불응축성 기체뿐만 아니라 VOC(volatile organic compounds) 또는 용액으로부터의 응축성 증기를 포함할 수 있다. 액체는 식수, 브라인, 오일, 주스, 맥주, 와인 및 처리용수를 포함할 수 있다. 고체는 점토, 이스트, 찌꺼기, 씨를 뺀 올리브, 씨, 줄기, 연도가스로부터 습식제거된 부유성 고형물, 침전물, 물때, 지방족 화합물, 금속입자, 조류(algae), 진흙, 혈구 및 미생물을 포함할 수 있다. 전술한 목록들은 예시적인 것으로 제한적이거나 배타적으로 해석되지 않는다.
3 방향 상 분리에 대한 수요가 존재하는 예는 와인제조산업이다. 와인은 기체 및 고체를 세정할 필요가 있다.
용해된 산소는 산화를 유발하고, 용해된 이산화탄소는 탄화를 유발하며, 이들 둘 모두는 와인의 품질을 떨어뜨린다. 보틀링 전에 용해된 이산화탄소를 추출하는 것은 종래에는 와인을 주걱으로 휘저음으로써 수행되었으나, 이러한 원시적인 방편은 대기중의 질소 및 산소의 혼합이라는 단점을 가진다.
와인 내 이스트 및 다른 부유성 고형물질을 제거하기 위해, 벤토나이트 점토(bentonite clay)와 같은 정련제가 추가되고 이들이 중력에 의해 천천히 가라앉음에 따라 와인을 쓸어지나간다. 가라앉은 후 침전 탱크의 바닥에는 앙금으로 구성된 두꺼운 층이 생긴다. 앙금의 대부분은 와인 성분이 많이 함유된 은은한 덩어리들이며, 이는 앙금이 폐기되면 버려진다. 앙금의 상부를 조심스럽게 뽑아내는 종래의 와인의 여과는 데드엔드 필터(dead end filter)에 의해 수행되며, 이는 막히며 세정되거나 폐기되어야 한다.
앙금, 막힌 필터 및 찌꺼기와 같은 와인 폐기물은 매우 심각한 폐기 문제를 일으킨다. 그 높은 액체 성분으로 인해, 이러한 폐기물은 소각될 수 없으며 무게도 무겁다. 과일 및 올리브 처리 산업은 찌꺼기 및 앙금으로부터 액체 성분을 추출하기 위한 효과적인 증점 수단에 대한 비슷한 수요를 가지며, 이들 둘 모두는 생산성을 향상시키고 폐기물 수송 문제를 줄인다.
올리브의 경우, 3 방향 상 분리는 올리브 오일, 물 및 찌꺼기를 분리하는 과정을 포함한다. 바람직하게, 본 발명에 기술된 바와 같이, 과일은 동시에 분쇄되어 오일을 내보낸다. 고 전단성의 텀블링(tumbling) 장치는 으깨는 장치로 적합할 것이며, 이는 원치않은 씨앗의 풍미를 오일에 제공하도록 유발할 수 있다.
3 방향 상 분리에 대한 수요가 산업 폐수에 존재하는 예는 화력발전소의 연도가스 내의 이산화황을 습식제거하여 폐수를 얻는 것이다. 또한, 연도가스로부터 비산회(fly ash)를 습식제거함으로써 생성되는 비산회 슬러리(fly ash slurry)도 있다. 이산화황은 산성비를 유발하고 그 배출은 엄격한 제한을 받는다. 종래의 연도가스로부터 이산화황을 제거하는 과정은 연도가스에 석회석과 물의 혼합물을 분사하는 것으로 수행되었다. 석회석은 물에 용해된 이산화황과 반응하여 이산화탄소와 석고 슬러리를 형성한다. 상기 반응은 반응제의 접촉에 의존하고, SO2는 저농도(1% 미만)로 생성되고, 따라서 분사는 대형 연못 또는 침전 탱크 내에서 유지되어야 하는 동시에 반응은 계속되고 석고가 형성되어 가라앉는다. 중력에 의한 침전은 오랜 시간에 걸쳐 일어나며, 커다란 공간을 요구하며, 여전히 중력에 의해 간단하게 가라앉기에는 너무 작은 미세한 고형들로 구성된 커다란 탁한 층을 남긴다.
산업 폐수에 대한 또 다른 예는 기계 동작으로부터 얻어지는 폐수이다. 절단용 유체, 오일, 용액, 금속입자, 녹, 먼지 및 다양한 오염물들은 폐수로부터 분리될 필요가 있으며, 바람직하게 이는 폐수에 포함된 물이 플랜트를 통해 재순환되도록 한다. 오일의 존재는 분리 작업을 복잡하게 하며 이는 오일이 고체의 침전을 지연시키고 데드엔드 필터를 사용할 수 없게 하기 때문이다. 폐수 내의 용액과 같은 휘발성 유기화합물 역시 물에서 분리될 필요가 있다. 이 경우, 3 상 분리는 폐수를 다음과 같은 세 가지 분기 스트림으로 분할한다: 복원가능하거나 용이하게 폐기가능한 고체, 재활용가능한 물 및 오일 및 용액의 경량물 스트림.
지방 자치 단체의 폐수는 세 개의 분기 스트림: 증점된 슬러지, 물 및 오일, 비누거품, VOC 및 불응축성 기체의 경량물 스트림을 생성하기 위해 3 방향 상 분리를 요구한다. 소위 폐수라고 불리는 물은 사용을 위해 복원될 수 있는 매우 잠재적인 자원이다. 고체 상태는 노폐물, 박테리아, 아메바, 먼지, 금속, 타르 및 광범위한 부유성 고형물을 포함하고, 또한 이들은 농축될 뿐만 아니라 분리되어야 한다. 경량물 스트림은 수은 증기, 증기 또는 시안화물, 오일, 에멀션 및 비누거품을 포함하는 VOC(volatile organic compounds)의 응축물을 포함한다. 경량물 스트림은 또한 불응축성 기체를 포함하며, 이는 황화수소(H2S, 이는 흔히 하수 가스로 불림), 염소처리로부터 얻어지는 용해된 잔여 염소(Cl2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O) 및 탈질소로부터 얻어지는 질소(N2)를 포함한다. 경량물 스트림은 대기중으로 폐기되기보다는 포획해야 한다.
메탄은 폐수 처리 플랜트에 있어서 최근에 관심을 받고 있으며, 이는 메탄이 이산화탄소에 비해 23 배나 강한 온실효과를 가져오는 온실가스이기 때문이며, 그 포획 및 발전기에서의 연소는 플랜트의 에너지 효율을 증가시키기 때문이다. 폐수로부터 메탄을 추출하는 또 다른 이유는 메탄이 폐수 중 암모니아와 결합하여 시안화 수소산(청산, 나치 독 지클론(Zyklon) B로도 불림)을 형성하기 때문이다. 상업적으로, 이는 BMA 프로세스로 불린다.
시안화물은 음이온 CN-이다. 물에서, 시안화물 음이온은 시안화수소(HCN)가 된다. 시안화수소의 끓는점은 26℃이며, 이는 매우 휘발성이 강하며, 즉 낮은 압력에 의해 물에서 분리될 수 있으며, HCN이 기체가 되도록 유발한다. HCN은 0.687 g/cm3의 밀도를 가지며, 이는 물보다 훨씬 밀도가 작고, 따라서 HCN은 휘발성뿐만 아니라 밀도에 의해 물로부터 분리될 수 있다. 다른 시안화 화합물은: 물에서 시안화수소(HCN)가 되고, -20.7℃의 끓는점을 가지는 시아노겐(NCCN); 시아노겐 염화물(13.8℃); 및 아세톤 시아노히드린(82℃)이 있다. 이들 모두는 물(100℃)보다 낮은 끓는점을 가지며, 즉 이들은 휘발성 유기화합물이다. 모든 시안화물 종들은 극심한 위험 물질로 간주되고 따라서 P-클래스의 위험 폐기물로 지정되었다. 폐수 내 시안화물의 복원 목표는 1 μg/L(십억 대 일)이며, 이는 현재 알려진 처리 기술로는 달성할 수 없으며, 심지어 한외여과(ultrafiltration)일지라도 기껏해야 10 μg/L를 달성할 수 있으며 엄청나게 비싸다.
지방 자치 단체 폐수 및 산업 폐수 내 다른 유해성 VOC는 벤젠, 톨루렌 및 크실렌이 있으며; 이들은 집단적으로 BTX로 불린다. 시안화물과 같이, 이들은 물보다 훨씬 더 휘발성을 가지며, 낮은 점성을 가지며, 낮은 밀도(1 g/cm3의 물에 비해 약 0.87 g/cm3)를 가진다. VOC는 매우 강한 온실가스이며 대기로 배출되기보다는 포획되어야 한다.
용해된 질소 기체(N2)는 인간에게 "청색아(blue baby)" 증후군을 유발할 뿐만 아니라, 하천 내 조류의 창궐 및 물고기의 죽음을 유발한다. 지방 자치 단체 폐수 내 질소 기체는 물의 미생물 분해 및 폐수의 탈질소로부터 발생되며, 따라서 질소 기체의 추출은 처리에 있어서 중요한 단계이다. 질소 기체는 대기 중에서는 무해하지만, 아산화질소(N2O)는 이산화탄소보다 296 배나 강한 온실가스이다.
연못 내 하수의 침전은 느리고 미세한 고체들을 제거할 수는 없다. 하수 연못은 물새에 대한 대형의 고여있는 독성 우리이다. 폐기 공간 및 긴 거주 시간은 연못 침전의 다른 단점이다. 지방 자치 단체 폐기물 침전 연못으로부터의 (혐기성 프로세스로부터의) 메탄, 아산화질소 및 (호기성 프로세스로부터의) 이산화탄소 방출은 전세계적인 기후 변화 문제에 기여한다.
하수 침전에 의해 생성된 슬러지는 여전히 매우 축축하다. 지방 자치 단체 폐수 플랜트 또는 다른 시설에서의 슬러지 증점은 건조에 의해 종래에 수행되었으며, 이는 화석연료로부터 열을 요구하며 플랜트의 에너지 부하에 상당히 기여한다.
전단 증점(shear thickening)은 유동학에서 유체가 갑자기 전단되는 경우 경직되는 현상이다. 물은 대부분의 유체인 뉴톤 유체와 달리 전단 증점성을 가지지 않으며, 즉 물의 동역학 점성은 전단률에 독립적이다. 전단 증점성 유체의 예는 젖은 모래이며, 이는 그 위를 이동하는 자동체를 지지할 수 있지만, 그 위에 주차된 자동차를 지지할 수는 없다. 점토 슬러리, 비산회 슬러리 및 석고 슬러리는 또한 전단 증점성 유체이다. 이렇나 비-뉴톤 유체는 다양한 명칭으로 불려지며, 이는 다일레이턴트(dilatant) 또는 레오펙틱(rheopectic)을 포함한다. 본 발명에 기술된 바와 같이, 주기적인 펄스의 전단은 슬러지를 탈수시킬 수도 있으며, 이는 전단 증점에 대한 또 다른 메커니즘이다.
교차흐름 필터(crossflow filters)는 데드엔드 필터의 이론상 단점인 축적된 고체에 의해 필터 매질이 차단되는 현상을 방지한다. 필터 차단은 가동 중지 시간 및 필터의 교체 또는 세척을 위한 비용을 요구한다. 빠르게 이동하는 필터 표면을 구비하는 장치는 고 전단성 교차흐름 필터(high shear crossflow filters)로 불리며, 이는 필터 매질을 가로지르는 공급물의 속도를 유발하는 압력으로 인해 이들의 기계적으로 구동되는 전단률(100,000 sec-1보다 높음)이 교차흐름을 사용하는 경우 가능한 한계(약 10,000 sec-1)를 초과하기 때문이다. 고 전단성 교차흐름 필터는 전단 상승력을 야기하며, 이는 필터 매질로부터 부유성 고형물질을 이류시킨다.
Brantley 등의 미국특허등록번호 6,478,969 (2002)는 여과액 내 입자의 사이즈를 선택하기 위해 침투 드래그 힘(permeate drag force)(멤브레인을 통과하는 흐름에 기인함)에 대한 매끄러운 멤브레인으로부터의 전단 상승력의 균형을 유지하는 분류 방법 및 시스템을 개시한다. 멀티디스크 회전식 마이크로필터 장치가 Schepis의 미국특허등록번호 6,872,301 (2005), Ahlberg 등의 미국특허등록번호 4,925,557 (1990) 및 Ahlberg 등의 미국특허등록번호 5,073,262 (1991)에 개시된다. 상기 고 전단성 교차흐름 필터는 디스크에 대한 공급 주변부(feed peripheral) 및 디스크의 내부를 통한 중공축으로의 여과액 흐름을 수반하는 회전하는 중공축 상에 장착된 복수의 중공형 필터 디스크들을 포함하는 실린더형 탱크를 포함한다. 회전하는 디스크로부터의 모멘텀의 점성 확산(viscous diffusion)은 전단 상승력에 의해 정화되는 물의 엔벌로프(envelope)를 생성하며, 이는 디스크 멤브레인을 통한 디스크 내부 및 축 보어로의 공급압에 의해 쥐어짜진다. 디스크는 작은 반경을 가지며, 따라서 다수의 디스크 어셈블리는 높은 각속도(1000 rpm 초과)로 회전하여 충분한 분리 전단 상승력을 생성하기 위한 높은 전단률을 달성한다.
회전자 및 그 회전하는 물의 피착 엔벌로프는 가변적인 유체 흐름으로 인해 가변적인 질량을 가지며, 멀티디스크 회전식 교차흐름 필터와 같은 높은 각속도 장치는 난해한 공학적 문제와 위험을 제시한다. 모든 원심 분리기의 문제점은 빠르게 회전하는 장치의 축류 불안정으로 인한 워블(wobble)이다. 일 예로 세탁기의 스핀 사이클이 있으며, 세탁물이 회전축 주변에 고르게 분포되지 않은 경우, 회전은 워블을 유발하고 세탁기는 참사를 막기 위해 멈추게 된다. 원심 분리기의 반경이 작으면, 높은 속도에서 워블을 방지하기 위해 회전축에 대한 정밀한 질량 분포는 중요하다. 멀티디스크 회전식 마이크로필터의 또 다른 난해함은 엔벌로프 내 필터를 차단하는 오일의 원심적 집중이다.
종래의 식수의 현장 정화는 화학물질을 추가함으로써 수행되어 공급물을 전처리하고 그리고 나서 매우 높은 압력 하에서 매우 작은 다공성 멤브레인을 통해 처리된 공급물을 여과한다(역삼투, 또는 한외여과로도 알려짐). 화학물질은 공급물을 소독하고 탄산칼슘과 같은 물때를 형성하는 조성물을 제거하기 위해 필수적이다. 역삼투는 다음과 같은 이유로 비용이 높다: (1) 고압을 생성하는데 높은 에너지가 소모되며, (2) 복잡하고 값비싼 전처리가 수반되며, 그리고 (3) 작은 다공성 멤브레인이 침전된 물때, 오일 및 입자에 의해 필연적으로 막히면 가동이 중지되고 값비싼 장비 교체가 요구된다. 비록 공급 압력으로 인해 멤브레인 위에 일부 교차흐름이 발생하지만, 전단률은 회전식 마이크로필터에 비해 상대적으로 작으며 이는 공급 속도가 회전하는 디스크의 접선방향 속도보다 매우 작기 때문이다. 공급 속도는 멤브레인의 축적된 고형물을 쓸어내기에 충분하지 않다.
기계적인 수단에 의해 길고 좁은 실린더형 RO 멤브레인을 회전시키거나 진동시키는 것은 전단률을 다소 개선시킬 것이지만, 전단 응력 또는 캐비테이션(cavitation) 손상으로 인해 연약한 멤브레인을 찢을 수 있다. 또한, 작은 직경의 실린더를 합리적으로 안전한 각속도로 회전시키는 것은 멤브레인에 작은 접선방향 속도만을 생성할 수 있으며, 그 결과 작은 전단 상승력만이 생성될 수 있다.
개발도상국에서의 식수에 대한 심각한 수요에 대한 해결책으로서, 역삼투식 현장 정화는 그 높은 에너지 소비량과 그 기술적인 복잡도로 인해 궁극적으로 만족스럽지 못하다. 화학물질 및 멤브레인의 교체는 비용이 많이 들며 기존의 분배 채널들, 특히 원거리의 지역에서는 신뢰성 있게 사용가능하지 않을 수 있다. 유지보수는 제공되지 않은 기술적인 사회 기반 시설을 필요로 한다. 오랜 시간 동안 요구가 있어왔으나 미생물, 진흙, 조류, 벌레, 달팽이, 박테리아, 폐기물질, 악취가 나는 가스 및 오일에 의해 오염된 공급물로부터 식수를 생산하기 위한 3 방향 상 분리를 위한 단순한 기계적 수단에 대한 충족되지 못한 요구만이 있다.
핵폐기물에 대한 탈수는 중요한 분리 응용분야이다. 현재 알려진 최선의 수단은 화학적 전처리를 수행한 후 소결된 스테인리스 필터를 통한 멀티디스크 회전식 정밀여과이다. M. Poirier의 "Evaluation of Solid-Liquid Separation Technologies to Remove Sludge and Monosodium Titanate from SRS High Level Waste" (2000), http://sti.srs.gov/fulltext/tr2000288/tr2000288.html을 참조할 수 있다.
본 발명은 지방 자치 단체의 산업 폐수 처리, 오일 및 가스 생산에 의해 생성된 브라인 및 유체 폐기물의 청정화, 용수 정화, 식품 및 음료의 처리 및 일반적으로 3 방향 상 분리를 위한 기계적인 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
회전축에 제공되는 반전-회전(counter-rotating) 동축 원심 임펠러는 연속적으로 그리고 동시에 공급물을 다음과 같은 세 개의 스트림으로 분리한다: (1) 임펠러의 주변부에서 밀려난 전단-증점된(shear-thickened) 슬러지 상태의 고체, (2) 임펠러의 회전축에서 추출되어 발생된 기체, 오일 및 다른 경량물, 및 (3) 임펠러들 중 적어도 하나의 환형 고 전단 방사형 교차흐름 필터를 통해 짜내어진 액체. 큰 부피, 높은 탁도의 공급물 스트림은 화학적 전처리를 수반하지 않고 그리고 필터 막힘이 발생하지 않으면서 단순한 기계 장치에서 처리된다. 높은 전단 상승력은 환형 고 전단 필터에 대해 경계층으로부터 부유성 고형물을 배출하고, 경계층 위의 공급물의 방사류는 배출된 고체를 쓸어낸다.
환형 고 전단 교차흐름 필터는 임펠러들 사이의 방사상 바깥방향을 향하는 공급물의 흐름에 팽항한 평면에서 공급물에 전단력을 가한다. 동적으로 거부된 부유성 고형물은 두 임펠러들에 의해 임펠러 주변부로 원심분리되고 높은 난류 속에서 덩어리로 뭉쳐진다. 주변부에서, 농축된 슬러리는 인접하여 이격된 주름면들 사이에서 전단력을 받아 농축된 슬러지를 형성한다. 액체는 반경방향 와류와 주변부 임피던스의 와류-벽 상호작용으로 인한 후방 압력에 의해 주변부로부터 배출되고, 결과적으로 회전하는 디스크 필터에 대하여 경계층으로 재순환된다. 임펠러 회전으로 인한 후방 압력은 방사상 교차흐름 필터를 통해 경계층을 쥐어짜 투명해지고 탈가스된 여과액을 생성한다. 원심 임펠러들 간의 공급물 흐름 내 반경방향 와류는 배기된 가스의 연속적인 추출을 위한 공급물을 통과하는 배출 흐름 도관을 제공하며, 이는 임펠러의 회전축에서 진공상태를 조성하는 축류 펌프에 의해 임펠러들 사이에서 흡입된다. 오일, VOC 증기 및 다른 경량물은 또한 방사상 안쪽방향으로 반경방향 와류를 통해 끌어당겨지고 축 방향으로 추출되며, 동시에 공급물은 방사상 바깥방향으로 흐른다.
음성주파수 공진 캐비테이션 기포들의 내파(implosion)는 미생물을 파괴하고 과일들을 분쇄한다. 캐비테이션 기포는 배출된 불응축성 기체에 의해 충격이 완화되지 않으며, 이는 불응축성 기체가 반경방향 와류를 통해 축 방향으로 추출되기 때문이다. 따라서, 캐비테이션 기포의 붕괴는 큰 에너지를 방출하게 되고, 이는 국부적으로 생성된 고압의 펄스에 의한 세포벽의 파괴를 야기하고 국부적으로 생성된 자외선 펄스에 의한 조사를 유발한다.
본 발명에 개시된 장치 및 방법의 응용분야는 다음과 같은 분야를 포함한다:
1. 황화수소, 메탄, 염소, 배설물, 가솔린, 오일, VOC, 아메바, 벌레, 진흙, 조류 또는 미생물에 의해 오염된 강물 또는 연못물로서, 인간 또는 동물의 힘에 의해 구동될 수 있는 현장 정화 유닛에서 식수를 생산하는 분야.
2. 보틀링 전의 와인, 맥주 및 주스를 포함한 음료로서, 이스트, 부유성 고체 및 용해된 기체를 제거하는 분야.
3. 거름 슬러리 및 산업 폐수로서, 탈수된 슬러지를 농축시키고 메탄 배출을 방지하는 분야.
4. 전처리 후 지방 자치 단체의 폐수로서, 용해된 염소, 메탄, 질소, 시안화물, 수은 및 VOC를 추출하고 부유성 고체를 증점된 슬러지로 농축시키는 분야.
5. 포도, 올리브 및 다른 과일, 견과류 또는 야체를 분쇄하여 오일, 주스 및 찌꺼기의 증점된 슬러지로 구성된 분리된 스트림을 생산하는 분야.
6. 가스 세정으로 만들어진 슬러리로서, 탈수된 농축 슬러지를 생산하고 생산된 기체를 축방향으로 추출함으로써 세정 반응을 가속화하는 분야.
7. 선박의 중수도 용수로서, 브라인을 배출하기 전에 타르, 오일 및 액체를 분리하는 분야.
8. 오일 및 가스 동작으로부터 생산된 브라인으로서, 브라인으로부터 모래, 타르, 시추 진흙 및 알리패틱 오일(aliphatic oils)을 분리하고 수원에서 브라인으로부터 가솔린을 복원하는 분야.
9. 치즈에서 유장(whey)을 배출하는 분야.
10. 제지 공장의 백색수 또는 다른 섬유가 비축된 부유액 분야.
11. 바이어(Bayer) 프로세스에서 적색 진흙을 배출하는 분야.
12. 제약 또는 다른 화학적 처리로부터의 침전물을 배출하는 분야.
13. 용액으로부터 결정체를 분리하는 분야.
14. 탄광물로부터 분리된 슬러리로서, 미립자로 구성된 석탄을 복원하고 수은, 방향성 및 휘발성 유기화합물이 포함된 물을 세정하는 분야.
15. 꿀로서, 꿀을 왁스 및 입자성 물질로부터 분리하는 분야.
16. 혈액으로서, 플라즈마로부터 세포를 분리하는 분야.
17. 핵폐기물을 탈수하는 분야.
도 1은 반전-회전 원심 임펠러들을 포함하며 상기 임펠러들 중 하나는 고 전단 교차흐름 필터를 포함하는 바람직한 실시예의 일부의 단면 개략도를 도시한다.
도 2는 임펠러의 반전-회전을 구현하는 구동수단을 도시하는 바람직한 실시예의 남은 부분의 단면 개략도를 도시한다.
도 3은 하부 임펠러 및 그 환형 고 전단 교차흐름 필터의 하부 평면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 임펠러가 반전-회전함에 따라 임펠러 표면의 반대쪽 주름진 부분의 상세 단면도를 도시한다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 와류-벽 상호작용을 설명한다.
도 6은 정적인 상부 케이싱을 마주보는 단일 임펠러를 포함하는 대안적인 실시예의 단면 개략도를 도시한다.
도 7a는 필터 옆의 유체 흐름의 세부모습을 도시한다.
도 7b는 필터 옆의 휴체 흐름의 추가적인 세부모습 및 전단 상승력을 도시한다.
바람직한 실시예 및 대안적인 실시예에 대한 이어지는 상세한 설명은 청구항의 권리범위를 제한하도록 해석되지 않으며, 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이며 그 결과 이들이 해당 문제점에 도입됨에 따라 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있다. 본 발명에 개시된 3 방향 상 분리의 많은 서로 다른 실시예들은 많은 서로 다른 응용분야에 적용가능하다. 서로 다른 실시예들에 공통으로 구비된 바는 청구범위에 의해 정의되고, 본 발명의 정의하는 것은 실시예가 아닌 청구범위이다.
도 1은 동시적으로 탈가스, 여과 및 슬러지 증점화가 수행되는 지방 자치 단체 또는 산업 폐수에 대한 바람직한 실시예를 개략적인 단면도로 도시한다. 도 2는 점선으로 도시된 바와 같이 도 1에 연결된다.
도 1을 참조하면, 폐수(공급물로 언급됨)는 다음과 같은 세 가지 상을 포함하는 유체 혼합물이다: (1) 경량물(용해된 불응축성 기체, 경유, 휘발성 유기화합물 및 물보다 낮은 비중을 가진 액체 성분을 포함함), (2) 액체성 물, 및 (3) 부유성 고체(중유 및 물보다 큰 비중을 가진 성분을 포함). 3 방향 상 분리는 공급물을 경량물, 물 및 고체의 분리된 스트림으로 분할한다. 공급물 제공원(1)으로부터 공급되는 공급물은 축방향 공급 도관(2)을 통해 축방향 챔버(3)로 흘러간다. 축방향 챔버는 공통 회전축(a - a)에서의 하부 임펠러(4)와 상부 임펠러(5) 사이의 공간이다. 공급물의 이류는 임펠러(4, 5)로부터의 모멘텀 전달에 의해 유발되며 적절한 수단(미도시)에 의해 유발되는 공급 펌프 압력에 의해 조력될 수 있다. 임펠러들(4, 5) 사이의 방사형 통로(6)는 축방향 챔버(3) 및 공통된 임펠러의 회전축(a - a)으로부터 방사상 바깥방향으로의 공급을 위한 흐름 경로를 정의한다. 각각의 임펠러는 원심 임펠러로서 구동한다. 상기 방사상 바깥방향으로의 흐름 경로는 각각의 임펠러에 대한 경계층을 포함하며, 유체는 축(a - a) 및 경계층들 간의 전단층으로부터 방사상 바깥방향을 향해 흐르며, 유체는 와류성이지만 전체적으로 경량물이 안쪽방향을 향하는 방사상 이류가 존재하고 부유성 고체가 바깥쪽을 향하는 방사상 이류가 존재한다. 도 5a를 참조한다.
연결된 낮은 압력의 변화로 구성된 네트워크를 구성하는 방사형 와류 트리(tree)의 어레이는 반전-회전 임펠러들(4, 5) 사이의 전단층을 통해 연장된다. 주변부에서의 미세한 물때의 소용돌이 및 축(a - a)에 보다 가까운 큰 물때의 트렁크와 같은 방사형 와류들을 포함하는 많은 물때들의 와류들은, 임펠러의 반전-회전 및 축방향의 흡입으로 형성된 힘의 작용으로 인해 트리로 연결된다.
본 발명은 축방향 공급 도관(2)을 통하여 안으로 흐르는 연속적인 질량 흐름 및 동시에 (1) 축방향 배출 도관(13), (2) 환형 고 전단 교차흐름 필터(10), 및 (3) 전단 증점부(8)를 통해 바깥으로 흐르는 연속적인 질량 흐름을 가지는 개방형 시스템을 개시한다. 개방형 시스템으로서, 이는 자기유체역학의 연구에 사용되는, 연속적인 공급물을 위한 어떠한 수단도 구비하지 않은 밀폐형 실린더의 단부 캡을 형성하는 정확하게 반전-회전하는 디스크들 사이의 von Karman 소용돌이 흐름과 같은 밀폐형 시스템과 상이하다.
상기 방사상 와류는 경량물의 방사상 안쪽방향의 배출 흐름을 위한 일관된 도관을제공한다. 공급물은 기체가 방사상 안쪽 방향으로 흐름에 따라 와류 중심부 주변으로 방사상 바깥방향으로 소용돌이를 형성한다. 방사상 와류 중심부를 통과하고 환형 고 전단 교차흐름 필터(10)로부터 멀어지는 기체, 오일 및 다른 경량물의 방사상 안쪽방향의 이류는 축방향 펌프(14)에 의해 보조되며, 이는 임펠러(4, 5)의 반전-회전 시 구동한다.
임펠러는 적절한 수단에 의해 공통된 회전축(a - a)에 대해 반전-회전가능하다. 반전-회전을 위한 수단은 다양할 수 있으며, 각각의 임펠러를 구동하는 개별 모터, 공통 모터로부터의 벨트 구동, 또는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 하나 또는 그 이상의 구동 휠(15)을 포함한다. 지지 휠 어셈블리(12)는 하부 임펠러가 회전함에 따라 하부 임펠러의 중량을 수용한다. 지지 휠 어셈블리는 모터가 제공될 수 있으며 하부 임펠러(4)를 위한 구동 수단을 제공할 수 있다. 바람직하게, 임펠러들(4, 5)은 대략 동일한 각속도로 반대 방향으로 회전한다. 도 6은 오직 하부 임펠러(4)만이 회전하는 대안적인 실시예를 도시한다.
각각의 임펠러는 전단 증점부(8)에서 필터(10)의 상류를 향하는 주름부(9) 및 필터의 하류를 향하는 주름부(9)를 포함한다. 하부 임펠러의 세부모습을 위해 도 3을 참조할 수 있다. 각각의 임펠러의 주름부는 상반되며, 이는 도 4a 및 도 4b에 대한 설명에 보다 구체적으로 기술된다. 상반된 임펠러의 주름부의 반전-회전은 공급물에 음성 주파수 전단 펄스를 유발하며, 그에 의해 기체가 배출되도록 하고 캐비테이션이 미생물 근처의 공진하는 탈가스된 기포로 발생하도록 한다. 상기 전단 펄스는 또한 전단 증점부(8)의 슬러지로부터 액체를 뽑아낸다.
전술한 바와 같이, 배출된 불응축성 기체는 방사상 와류 트리의 낮은 압력 변화를 통해 연속적으로 추출되며, 따라서 캐비테이션 기포는 수증기에서 점점 풍부해진다. 캐비테이션 기포 내 불응축성 기체는 압축 시 에너지를 흡수하며, 불응축성 기체의 완충물이 사라지면, 캐비테이션 기포의 내파는 갑작스럽고 매우 큰 에너지를 방출하게 되며, 이는 매우 큰 압력과 심지어 자외선을 생성하기도 한다. 반전-회전하는 주름부로부터 발생된 음성 주파수 압력 펄스로 인한 공진은 캐비테이션 기포 내 에너지를 형성하며, 그 결과 각각의 내파는 점진적으로 보다 높은 에너지를 방출하게 되고, 그 결과로 나타나는 각각의 외파(explosion)는 부유성 고체, 예컨대 미생물에 대해 보다 강한 압력 펄스를 생성한다. 이는 연약한 세포벽 근처에서 폭뢰와 같은 급속한 화재와 같다.
비록 원심 임펠러(4, 5)가 유체를 방사상 바깥방향으로 이류하지만, 방사상 바깥방향의 총 흐름 속도, 구체적으로 전단층에서의 총 흐름 속도는, 핀치부(7) 및 전단 증점부(8)의 주변 임피던스로 인해 낮다. 따라서, 주름부들(9) 사이에서 미생물의 불활성화를 위해 오랜 체류 시간이 제공된다. 공진은 이들 근처에서 캐비테이션 기포 내에 에너지를 구축하기 위해 오랜 시간을 가진다. 체류 시간은 어떠한 미생물이 불활성화될 필요가 있는지에 따라 용이하게 조절될 수 있다.
하부 임펠러(4)는 환형 고 전단 교차흐름 필터(10)를 포함하며, 이는 하부 임펠러의 주름부(9)의 다운스트림(downstream)을 구성한다. 이에 대해 도 3을 참조할 수 있다. 환형 고 전단 교차흐름 필터(10)는 다음과 같은 두 가지 관점에서 교차흐름이다: (1) 공급물은 원심 임필러(4, 5)에 의한 이류로 인해 필터 위에서 축(a - a)으로부터 방사상 바깥방향으로 흐르며, 동시에 (2) 환형 필터의 회전은 그에 대략적으로 평행한 평면 내에서 상기 방사상 흐름을 가로질러 공급물에 전단력을 가한다. 이 실시예에서, 하나의 연속적인 환형 필터는 하나의 임펠러로 도시된다. 각각의 임펠러는 하나 또는 그 이상의 환형 필터를 구비할 수 있거나, 또는 하나 또는 두 임펠러들에 다수의 필터들이 구비될 수 있다.
필터는 상기 방사상 바깥방향의 공급물 흐름에 평행하게 배치되고, 하부 임펠러에 대해 방사상 바깥방향을 향해 흐르는 경계층에 전단력을 가한다. 필터의 회전은 그 표면에 인접한 유체가 동일한 속도(미끄러지지 않는 조건으로)로 필터를 따라 회전하도록 한다. 전단 상승력(도 7a 및 도 7b 참조)은 부유성 고체를 경계층 밖으로 필터로부터 멀리 이류시키며, 작은 입자에 대한 분리 효율을 증가시키고 필터의 구멍이 막히는 것을 방지한다.
상기 직교하는 흐름은 필터(10)에 대해 경계층 내에 소용돌이성 와류를 유발한다. 공급물 내 부유성 고체보다 밀도가 작은 액체는 소용돌이성 와류의 중심부에 집중되고, 고체는 그 높은 밀도로 인해 와류 중심부로부터 와류의 주변으로 원심분리된다. 따라서, 고체는 고체가 많이 집중되어 있고 와류가 반대 방향으로 회전하는 인접한 와류 주변부에서 충돌에 의해 덩어리로 원심 분리된다. 덩어리로 뭉쳐진 고체의 무리는 접선방향 및 반경방향의 전단으로 인한 전단 상승력에 의해 경계층으로부터 배출된다. 나선형 소용돌이성 와류 내 입자의 원심분리는 전단 상승력과 함께 입자를 필터로부터 이류시키며, 필터를 통해 스며들고 적절한 수단에 의해 수집되는 물로 구성된 정화된 경계층이 남겨진다. 농축된 슬러리는 임펠러들 사이에 남겨져, 전단-증점되어 임펠러 주변부에서 아래로 흘러간다.
다수의 비탄성 고체의 충돌은 고체가 회전하는 필터(10)에 대하여 경계층으로부터 이동하도록 유발하며 임펠러들 사이의 전단층 내에 굴러 떨어지게 되며, 여기서 난류는 많은 충돌에 의해 고체를 커다란 무리들로 덩어리지게 한다. 전단층 내의 무리들은 이들이 주변에 부딪힘에 따라 눈덩이처럼 커진다.
방사상 통로(6)는 임펠러(4, 5)의 주변부에서 핀치부(7) 및 전단 증점부(8)를 포함한다. 난류성 전단층을 탈출하고 전단 상승에 의해 하부 임펠러로부터 배출된 무리들은 상부 임펠러(5)에 대하여 경계층으로 이동하며, 이들은 이들을 방사상 바깥방향으로 전단 증점부(8)를 향해 추진시키는 모멘텀 증가를 작용받으며, 상기 무리들은 전단 증점부에서 탈수되고 증점된 슬러지로 전단-증점되어 임펠러의 주변부로부터 밀려나가고 적절한 수단(미도시)에 의해 수집된다. 적절한 수단, 예를 들어 긁어내는 수단은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 필터 회전 속도, 공급물과의 필터 마찰, 구멍 사이즈, 압력 및 상기 응용분야에서 효과적인 분리를 위한 충분한 전단 상승력을 획득하기 위한 다른 팩터들을 조절할 수 있을 것이다.
교차흐름 필터(10)를 하부 임펠러(4)로 연결시키는 밀봉부(11)는 여과되지 않은 공급물의 누출을 방지하고 신속한 필터 교체를 가능하게 한다. 여과액의 통기(aeration)가 요구되는 지방 자치 단체의 폐수의 경우, 여과액은 단순히 탱크 안으로 떨어질 수 있다. 다른 응용분야, 예컨대 와인제조 분야에서, 공기 접촉을 허용하지 않은 채 여과액을 수집하는 적절한 수단, 예컨대 필터의 아래에 배치되고 하부 임펠러와 슬라이드 가능하게 결합되는 환형 챔버가 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 환형 고 전단 교차흐름 필터(10)에 의해 배출되는 고체는 방사상 바깥방향으로 필터(10)로부터 방사상 통로(6)의 핀치부(7)로 흘러간다. 핀치부(7)에서, 임펠러들 사이의 전단층에 형성된 방사상 와류들은 벽과의 마찰에 의해 위축되고, 축방향의 제트(jet)는 와류-벽 효과(vortex-wall effect)로 인해 방사상 안쪽방향으로 축(a - a)을 향해 방사상 와류의 중심부를 통해 발사되며, 이는 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시된다. 상기 축방향 제트는 슬러지 밖으로 액체를 흡입하고 액체를 필터를 향해 재순환시키며, 임펠러들 사이에서 전단력이 가해지는 농축된 슬러지를 남긴다. 임펠러로부터의 모멘텀 전달로 인한 원심력은 슬러지를 전단 증점부(8)를 향해 힘을 작용한다. 전단 증점부(8)를 위한 바람직한 주름면의 단면은 도 4a 및 도 4b에 도시된다.
경량물은 축방향 배출 도관(13)을 통해 흐르며, 축방향 흡입 펌프(14)에 의해 흡입된다. 축방향 흡입 펌프(14)는 증기 이덕터, 용적식 펌프 또는 모터 수단(미도시)을 포함한 잘 알려진 다양한 펌프일 수 있다. 축방향 흡입 펌프는 낮은 압력의 싱크(sink)를 형성하고, 축(a - a)을 향한 흐름은 싱크 흐름으로 언급될 것이다. 방사상 바깥방향을 향하는 축(a - a)로부터의 반대 방향의 흐름은 소스(source) 흐름이라고 언급될 것이다. 임펠러들 간의 동시적인 소스-싱크 흐름은 방사상의 반전흐름(counterflow)이라고 언급될 것이다.
축방향 공급물 도관(2)으로부터 축방향 챔버(3)로 이동하는 공급물은 축이 임펠러의 축(a - a)과 동일한 사이클론으로 제공된다. 사이클론의 축에서, 불응축성 기체 및 VOC 증기는 낮은 압력으로 배출되고 축방향 배기 도관(13)으로 진행한다. 공급물이 반전-회전하는 임펠러들 사이에서 방사상 바깥방향으로 흐름에 따라, 임펠러들(4, 5) 간의 고 전단은 임펠러의 회전축을 향하는 바퀴의 바퀴살과 같은 방사상 와류를 형성하고, 방사상 와류는 낮은 압력의 변화도(gradients)를 가진다. 불응축성 기체 및 VOC 증기는 방사상 와류에서 배출되고 축방향 펌프(14)의 동작에 의해 그를 통해 축(a - a)으로 흡입된다. 오일 및 낮은 밀도의 액체는 방사상 안쪽방향으로 축(a - a)을 향해 흐르는 다른 경량물이며, 이들은 축방향 펌프를 통해 축방향 챔버로부터 흡입될 수 있거나 축방향 배출 도관 내 개구(미도시)를 통해 축방향 배출 도관(13)을 흘러올라올 수 있다. 경량물의 원심 분리는 방사상 바깥방향으로 하부 임펠러(4)의 교차흐름 필터(10)로 이동하는 탈가스된 오일 및 휘발성 자유 액체를 남긴다.
기체 및 다른 경량물, 예컨대 오일은 방사상 통로(6) 내 공급물을 통해 방사상 안쪽방향으로 싱크 흐름을 통해 임펠러 축(a - a)를 향해 흐르며, 공급물은 소스 흐름으로 방사상 바깥방향을 향해 흐른다. 상기 동시적인 소스-싱크 흐름은 방사상 반전흐름으로 언급될 것이다. 방사상 반전흐름은 일관성 있는 방사상 와류가 방사상 통로(6)에 존재하기 때문에 가능한다. 일관성 있는 방사상 와류의 트리는 축방향 펌프(14)의 동작으로 인해 뻗어나가는 방사상 안쪽방향의 와류 축 및 반전-회전 원심 임펠러(4, 5)의 동작으로 인해 뻗어나가는 동시적인 방사상 바깥방향의 와류 축에 의해 유지된다. 방사상 반전흐름은 오일 및 기체로부터 필터(10)를 보호하고 또한 불응축성 기체를 추출하여 미생물에 인접한 공진 기포에서 에너지 넘치는 캐비테이션의 내파를 생성한다.
적절한 수단은 축방향 흡입 펌프(14)로의 공급물의 흐름을 방지한다. 상기 수단은 통상의 기술자에게 자명하다. 예를 들어, 액체가 내부를 따라 기어오르는 것을 방지하는 축방향 배출 도관 내의 칼라(collars), 또는 공급물이 증발되지 않은 채 흡입에 의해 상승될 수 있는 길이를 넘어서 축방향 배출 도관(13)의 길이를 늘리는 방법이 있다. 비록 일부 공급물이 잠시동안 부분적으로 축방향 배출 도관으로 침입할 수 있을지라도, 상부 임펠러의 회전 및 공급물과의 마찰로 인한 충분한 원심력은 공급물에 축방향 챔버(3)로부터 방사상 바깥방향으로 소스 흐름을 향해 힘을 가한다. 바람직하게, 상부 임펠러(5) 및 축방향 배출 도관(13)은 함께 연결되어 하나의 단위로 회전한다.
환형 고 전단 교차흐름 필터(10)는 잘 알려진 많은 재질로 구성될 수 있으며, 이는 멤브레인, 소결된 금속, 세라믹, 묶음으로 구성된 관 및 다공성 플레이트를 포함한다. 구멍의 사이즈는 전술된 바와 같이, 전단 상승력 및 경계층 내 소용돌이 세척으로 인해 배출될 입자보다 더 클 수 있다. 여과액이 필터를 통과하도록 힘을 가하는 압력은 방사상 통로(6)의 핀치부(7) 및 전단 증점부(8)로 인한 방사상 바깥방향으로의 흐름의 압축과 함께 상부 및 하부 임펠러들에 의해 공급물로 전달되는 원심력에 의해 유발된다. 그에 의해 생성된 후방 압력은 필터에 대하여 액체를 쥐어짜고, 쥐어짜진 액체는 정화된 경계층이다.
방사상 와류와 주름진 임펠러들 간의 주변적 핀치의 와류-벽 상호작용(도 5a, 도 5b 및 도 5c)은 액체의 음성 주파수 축방향 제트가 방사상 와류 중심부를 통해 방사상 안쪽방향으로 분출되도록 하며, 이는 전단 증점부(8)에서 증점되는 슬러지를 탈수시킨다.
증점된 고체는 임펠러의 주변부로부터 밀려나가고 통상의 기술자에게 자명한 적절한 수단(미도시), 예컨대 스크레이퍼(scraper) 및 호퍼(hopper)에 의해 수집된다. 슬러지 호퍼는 도 2에 도시된다. 주변부에 슬러지가 축적되는 것은 공급물의 방사상 바깥방향으로의 흐름을 차단하고 그에 의해 임펠러들 사이의 공급물의 처리를 위한 체류 시간을 증가시키며, 상기 처리는 탈가스, 주름부(9)에서의 캐비테이션에 의한 미생물의 불활성화 및 환형 고 전단 교차흐름 필터(10)에서의 부유성 고체의 전단 상승을 포함한다.
임펠러들 사이의 난류성 처리 구역 내의 공급물의 체류 시간은 효과적인 삼 방향 상 분리에 필요한 만큼 길 수 있다. 임펠러의 각속도 및 직경, 축방향 펌프 흐름, 임펠러 분리, 필터 구멍 사이즈, 필터 면적 등을 규제함으로 인한 체류 시간의 조절은 통상의 기술자에게 자명하며 요구되는 프로세스 흐름 및 정화를 달성하기 위한 실험에 의해 용이하게 발견될 수 있다.
도 1에 도시된 장치의 응용분야의 또 다른 예는 화력발전소의 연도 가스 내의 이산화황의 습식제거로 폐수를 처리하는 것이다. 폐수의 난류성 교반은 이산화황의 석회석과의 접촉 확률을 증가시키고, 필터를 통한 물의 추출뿐만 아니라 생성된 기체의 축방향 추출은 석회를 형성하기 위한 정방향 반응을 촉진시킨다. 커다란 인공 못의 독성 폐기물 내의 느린 반응 진행 대신, 가속화된 석회 형성 및 증점화 프로세스는 귀중한 재료를 신속하게 복원하고 물을 재활용한다. 이와 같이 비산회(fly ash) 및 에어로졸의 습식 제거로부터 얻어진 슬러리는 신속하게 탈수되고 증점화되어 소위 "미소 성벽돌(green bricks)"로 형성되는 압력에 적절한 증점된 페이스트를 생성한다.
전단-증점될 수 있는 또 다른 슬러리는 석탄-물 또는 석탄-오일이다. 또 다른 예는 진흙이 섞인 물, 예컨대 점토 슬러리이다. 또 다른 예는 오일 및 가스 유전으로부터 생성된 브라인으로서, 시추 진흙, 모래, 타르, 앨리퍼틱 오일 및 다른 점성의 입자성 물질로부터 브라인 및 가벼운 탄화수소를 분리하는 것이다.
도 1에 도시된 장치의 응용분야에 대한 또 다른 예는 오일 추출이다. 올리브 오일 압착은 전단 분쇄기에서 동시적으로 물을 제거하여 수행될 수 있다. 추가적인 가열기 또는 고압의 씨앗 분쇄는 필요하지 않을 것이다. 임펠러들 사이의 전단은 서로에 대해 올리브를 마멸시키고 껍질과 씨앗이 높은 난류에서 낙하함에 따라 오일을 배출한다. 물은 필터를 통해 진행하고, 건조된 찌꺼기는 임펠러의 주변부로부터 밀려나고, 오일은 축방향 배출 도관을 통해 흐른다.
또 다른 오일 추출 응용분야는 오일 및 가스 유전으로부터 생성된 브라인의 수원 처리이다. 오일 및 경량물은 축방향으로 추출되고 사이트로부터 이동되고, 브라인은 필터를 통해 이동하고 배출될 수 있으며, 모래, 타르, 진흙 및 다른 중량물은 탈수된 슬러지로 전단-증점된다.
도 1에 도시된 장치는 개발도상국가에서 식수의 현장 정화를 위해 사용될 수 있으며, 차량 또는 인간의 자전거에 의해 동력이 제공될 수 있다. 유해 가스는 축ㄱ방향으로 추출되고, 미생물은 캐비테이션에 의해 불활성화되고 동적 여과에 의해 배제되고, 진흙, 조류, 아메바 등을 포함하는 부유성 고체는 농사에 사용하기 위해 용이하게 이동가능한 증점된 슬러지로 농축된다. 높은 탁도를 가진 수원이라도 필터를 통해 흐르는 것은 식수이다. 어떠한 화학적 처리도 요구되지 않는다.
도 2는 도 1에 도시된 바람직한 실시예의 연속된 부분을 도시하며, 임펠러들(4, 5)의 반전-회전을 유발하는 바람직한 수단을 설명한다. 구동 휠(15)은 상부 및 하부 임펠러들을 결합시킨다. 구동 휠은 바람직하게 합성 고무, 예컨대 트럭 타이어 또는 자전거 타이어이다. 구동 모터(17)는 구동 휠(15)에 연결된 구동 축(16)을 회전시킨다. 구동 휠(15)과 접촉하는 임펠러(4, 5)는 대략적으로 동일한 각속도로 반대 방향을 향해 반전-회전한다. 구동 모터(17)는 다양한 장치, 예를 들어 전기 모터, 내연기관 또는 사람에 의해 구동되는 페달로 전원이 공급되는 장치일 수 있다. 임펠러들 사이로부터 밀려나오는 슬러지는 슬러지 호퍼(20)로 낙하한다.
도 3은 하부 임펠러(4)의 하부 평면도를 도시한다. 환형 고 전단 교차흐름 필터(10)는 축방향 공급물 도관(2) 및 주름부(9)에 대해 방사상 원위(distal) 쪽에 위치한다. 필터(10)는 화살표로 도시된 방향으로 하부 임펠러(4)와 함께 회전한다. 두 개의 구동 모터들(17)은 점선으로 도시된 결합된 구동 휠(15)과 함께 도시되며, 이는 하부 임펠러가 이들을 가리기 때문이다. 셋 또는 그 이상의 그동 모터들 및 구동 휠이 사용될 수 있다. 또는, 하나의 구동 모터 및 구동 휠이, 모터에 의해 구동되지 않지만 디스크는 분리되어 있는 다른 휠과 함께 사용될 수 있다. 다른 구동 수단의 변형은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 또 다른 주름부(9)는 전단 증점부(8)에 위치하며, 이는 핀치부(7)에 대해 원위 쪽에 위치한다.
도 4a 및 도 4b는 바람직한 실시예의 임펠러의 주름부의 세부모습을 도시한다. 이는 임펠러의 회전축(a - a)로부터 바라본 것이며, 임펠러는 주름진 구조를 나타내면서 단면으로 도시된다. 하부 임펠러(4)의 주름부는 전단 증점부(8)에서 필터(10)의 업스트림이며 또한 필터의 다운스트림인 상부 임펠러(5)의 주름부와 상반된 형상이다. 임펠러의 회전 방향은 화살표로 지시된다.
각각의 임펠러 상의 주름부의 물결은 봉우리와 골짜기를 정의한다. 봉우리는 반대쪽 임펠러에 인접한 표면의 일부이고, 골짜기는 멀리 떨어진 부분이다. 봉우리가 봉우리를 마주보는 경우, 골짜기는 골짜기를 마주보며 이는 도 4a에 도시된다. 임펠러의 반전-회전이 지속됨에 따라, 봉우리는 골짜기를 마주보게 되며 이는 도 4b에 도시된다. 임펠러들 사이의 단면적은 임펠러의 반전-회전 도중 동일하게 유지되지만, 도 4b의 동일한 거리의 분리는 도 4a의 변화하는 분리가 된다. 와류는 골짜기들 사이에 형성되고, 도 4a의 상황이 도 4b의 상황이 됨에 따라, 와류의 중심부는 이들이 봉우리 사이에서 비틀어지는 경우 와류-벽 상호작용으로 인한 축방향 제트로 물과 기체를 배출한다. 축방향 제트는 고 주파수 펌핑 동작으로 슬러지 증점부(8)에서 슬러지를 탈수시키고, 봉우리들 사이의 고 전단은 부유성 고체, 예컨대 비산회, 모래, 석회, 탄산칼슘 및 벤토나이트 점토가 증점된 슬러지로 덩어리화되도록 한다. 슬러지의 탈수는 흐름 내 입자의 충돌 및 간섭과 함께 전단 증점화를 유발한다.
추가적으로, 봉우리들 사이의 고 전단 응력은 공급물 내 캐비테이션을 유발한다. 캐비테이션은 물에서 구조적으로 약한 부분이 있는 곳에 우선적으로 발생하며, 이러한 약한 부분은 미생물 및 불응축성 기체의 결합된 기포들이 있는 곳에 존재한다. 이러한 불응축성 기체는 캐비테이션에 의해 흡입되며, 미생물로부터 필요한 기체를 빼앗는다. 그리고 나서, 불응축성 기체는 싱크 흐름에 합류하고 주름부(9)로부터 축방향으로 추출된다. 미생물을 둘러싸는 물로부터 배출된 불응축성 기체는 또한 축방향으로 추출된다. 캐비테이션 기포는 연속된 회전이 도 4b의 상태가 될 때까지 골짜기들 사이의 공간에서 팽창하며, 도 4b의 상태에서 캐비테이션 기포는 비틀어지고 붕괴되며, 그리고 나서 폭발적으로 팽창한다. 임펠러 상의 많은 물결들 및 높은 회전 속도는 음성 주파수의 높고 낮은 압력 사이클 및 공진 캐비테이션을 유발한다.
임펠러들의 주름부(9) 사이의 음성 주파수 캐비테이션 사이클은 상기 연속적인 탈가스화와 함께 불응축성 기체의 완충물을 빼앗긴 미생물 표면 또는 그 근처에 공진 캐비테이션 기포를 유발한다. 압축 시 에너지를 흡수하는 불응축성 기체가 없으면, 캐비테이션 기포의 내파는 갑작스럽게 발생하며 많은 에너지를 방출하며, 미생물 막의 붕괴를 유발하고 심지어 국부적으로 생성되는 자외선(음발광)의 조사를 야기한다. 캐비테이션은 아메바, 박테리아, 바이러스, 벌레, 달팽이 및 전단 증점부(8)를 통해 흐르는 슬러지 내 다른 병원체뿐만 아니라 방사상 통로(6)를 통해 필터(10)를 향해 흐르는 병원체도 파괴한다.
부드럽게 파도모양을 이루는 표면 사이의 고 주파수의 고 전단 사이클은 또한 와인제조, 올리브 오일 추출, 주스제조 및 다른 응용분야에서 과일 분쇄에 일조한다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 와류-벽 상호작용을 도시한다. V. Shtern 등의 "Collapse, Symmetry Breaking, and Hysteresis in Swirling Flows", Ann. Rev. Fluid Mech. 1999. 31:537 - 66을 더 참조할 수 있으며, 특히 540 페이지의 도 1을 참조한다. 와류의 끝부분이 그 회전에 대한 임피던스와 마주치면, 예컨대 회오리바람이 바닥에 닿으면, 와류의 중심부를 따라 임피던스로부터 떨어진 방향으로 강한 축방향 제트가 생성된다. 와류의 끝부분에서 드래그에 의해 느려진 회전은 방사상 안쪽방향으로의 비틀림을 유발한다. 이러한 현상의 또 다른 예는 랭퀴-힐쉬의 와류 관이다. 본 발명에서, 와류-벽 상호작용은, 임펠러들 사이의 전단층의 방사상 와류가 방사상 통로의 핀치부(7)와 마주침에 따라 발생하며, 또한 필터로부터의 소용돌이성 와류가 도 6의 상부 케이싱과 마주침에 따라 발생한다.
도 5a에서는, 구심력이 도시된다. 와류의 끝부분이 임피던스와 마주치면, 마찰은 유체의 접선방향 속도와 반대되며, 그에 의해 구심력의 한 원인이 되고 유체의 축방향 제트를 와류 중심부에서 위로 이동하도록 하며, 이는 도 5b에 도시된다. 벽 대신, 와류가 핀치와 마주치면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 역시 축방향 제트가 발생된다. 이러한 임피던스와 마주치는 와류로부터 되돌아오는 제트는 임펠러 주변부로부터의 후방 압력을 생성하며, 이는 싱크 흐름을 보조하고 물을 필터(10) 근처로 다시 이류시킨다.
도 6은 대안적인 실시예를 도시하며, 이는 도 3에 도시된 바와 같은 환형 고 전단 교차흐름 필터(10)를 포함하는 단일 임펠러(4)를 구비한다. 임펠러(4)의 회전을 유발하기 위한 많은 수단은 잘 알려져 있다. 임펠러는 축(a - a)에 대해 회전한다. 도시된 구동 수단은 벨트 캡스턴(19) 및 적절한 수단에 의해 모터(미도시)에 연결된 벨트(18)이다. 도 1에 도시된 바와 같은 지지 휠은 바람직하게 지지 휠이 회전함에 따라 임펠러를 지지한다. 지지 휠은 구동 휠이 될 수도 있다.
나선형 활주날(23)에 의해 하부 임펠러(4)에 연결된 칸막이(22)는 하부 임펠러를 따라 회전한다. 칸막이는 공급물의 흐름이 축방향 배출 도관(13)으로 직접적으로 유입되는 것을 방지한다. 칸막이, 하부 임펠러 및 활주날은 원심 펌프를 구성하고, 원심 펌프의 동작은 공급물을 축(a - a)으로부터 방사상 바깥방향으로 이동시키고, 하부 임펠러 및 정적인 상부 케이싱(24)에 의해 정의되는 방사상 통로(6)를 통해 이동시킨다. 바람직하게, 칸막이(22)의 끝부분과 필터(10)의 시작부분 사이의 하부 임펠러 및 상부 케이싱의 표면은 도 4에 도시된 바와 같이 주름진 형상이다.
상부 케이싱의 중앙부와 칸막이(22) 위는 축방향 배출 도관(13)이며, 축방향 배출 도관으로부터의 분기는 유관(oil conduit)(25)이다. 배기된 불응축성 기체, 휘발성 증기, 오일 및 다른 저 밀도 유체는 싱크 흐름 내에서 방사상 안쪽방향으로 흐르며 축방향 배출 도관(13)에 축적된다. 도 1에 도시된 바와 같은 축방향 펌프(14)는 싱크 흐름을 보조할 수 있다. 유관(25)을 통하는 오일의 흐름은 용기(21)에 수집된다. 물은 필터(10)를 통해 흐른다. 공급물 내 고밀도의 성분, 예컨대 씨앗, 껍질, 진흙, 미생물 또는 다른 부유성 입자는 방사상 바깥방향을 향해 방사상 통로(6)의 전단 증점부(8)로 흐른다. 전단 증점부(8)에서, 바람직하게 하부 임펠러(4)와 상부 케이싱(24)의 표면은 도 4에 도시된 바와 같이 주름진 구성이다.
필터(10)의 회전은 전단 상승을 유발하며, 이는 입자를 배출하며, 그렇지 않으면 축적되어 필터를 차단할 수 있다. 정화되고 탈가스된 경계층은 필터(10)를 따라 회전하고 방사상 바깥방향으로의 흐름 임피던스로부터의 후방 압력은 경계층이 필터를 따라 흐르도록 유발한다. 소용돌이 와류는 경계층의 직교하는 방사상 바깥방향의 흐름과 경계층의 회전 흐름으로 인해 필터 표면으로부터 발생한다. 후방 압력은 액체를 소용돌이 와류 중심부를 통해 필터를 향하도록 가압하고, 소용돌이 와류 중심부는 원심적으로 고체를 정화한다. 추가적으로, 소용돌이성 와류가 상부 케이싱에 부딪치면, 와류-벽 상호작용은 와류 중심부를 통해 필터를 향해 제트를 이동시킨다. 와류-벽 상호작용의 강한 소용돌이성 리바운드 와류에서 고체의 원심분리는 고체가 축방향 제트에 합류하는 것을 방지한다. 고체는 필터로부터 소용돌이쳐 나가고 핀치부(7)에 집중된다. 핀치부 및 전단 증점부(8)의 소용돌이성 핀치는 물을 핀치부로부터 필터로 다시 이동시키는 후방 압력을 유발한다. 액상은 필터에 대해 경계층에 축적되며, 동시에 고체는 난류 속에서 충돌을 통해 덩어리를 이루고 이들이 슬러지 호퍼(20)로 낙하할 때까지 전단 증점부에서 고 전단에 의해 증점된다.
예를 들어, 석탄을 연소시켜 발생한 연도 가스의 이산화황 및 비산회 처리에 의해 생성된 슬러리의 세척은 많은 양이 동적으로 탈수되고 귀중한 석회 또는 비산회 페이스트로 증점될 수 있으며, 발전소 근처의 귀중한 공간을 차지하는 침전 연못 또는 탱크를 불필요하게 한다.
처리 유체 혼합물의 체류 시간은 전단 증점부에서의 분리, 임펠러 회전 속도, 임펠러 직경, 필터 구멍 사이즈 및 축방향 배출 도관을 통한 흐름을 규제함으로써 효과적인 고체-액체-기체 분리를 위해 필요한 만큼 길게 설정될 수 있음을 주목한다.
도 7a 및 도 7b는 부유성 고체를 회전하는 원심분리 필터의 표면으로부터 멀어지도록 이류시키는 전단 상승력을 설명한다. 경계층은 필터와 함께 회전한다. 선형적인 유체 속도의 프로파일은 좌측에 도시되고, 이는 유체의 속도가 경계층의 가장자리보다 임펠러 표면에서 더 빠르다는 것을 나타낸다. 이는 단순화된 것으로서, 경계층의 바로 위에 난류성 전단층이 존재하기 때문이며 또한 임펠러에 의한 경계층의 원심분리로 인해 직교하는 흐름이 존재하기 때문이다. 그러나, 이러한 복잡한 사항들은 이동하는 필터에 인접한 경계층 내의 입자에 대한 전단 상승력의 기초 이론을 이해하도록 간주하는데 불필요하며, 따라서 이러한 이상적인 속도 프로파일이 설명을 위해 사용될 것이다. 필터 이동의 방향은 화살표로 도시된다.
도 7b에서, 경계층에서 부유하는 입자는 전단 상승력에 의해 난류성 전단층으로 배출된다. 전단 상승력의 방향은 필터로부터 멀어지는 방향이다. 필터 옆의 유체는 좌측에 도시된 속도 프로파일에 따라 서로 다른 속도로 이동한다. 필터에 인접한 층의 유체는 질량은 동일하나 속도가 더 높으며, 따라서 보다 인접한 층은 보다 큰 모멘텀을 가진다.
경계층과 함께 이동하는 입자를 가로지르는 속도 프로파일을 고려하면, 상부층 및 하부층 모두가 필터로부터 전달된 모멘텀을 통해 입자를 밀어냄에 따라 프로파일의 하부 층은 상부 층보다 더 큰 모멘트를 입자에 전달한다. 따라서, 입자의 모멘텀은 상방향의 성분을 획득하며, 이는 전단 상승력이 된다. 그 결과, 입자는 큰 모멘텀을 가진 층으로부터 경계층의 주변부의 보다 고요한 흐름으로 이동하며, 여기서 임펠러의 모멘텀은 물의 점성에 의해 분산되고 유체층의 모멘텀은 작아진다. 그 결과, 입자는 전단층으로 진입하여 입자는 큰 난류 속에서 방사상 바깥방향으로 흐르며, 다른 입자들과 충돌하고 덩어리를 이루어 슬러지를 형성한다. 본 발명에 개시된 환형 고 전단 교차흐름 필터(10) 위의 유체의 긴 체류 시간은, 전단 상승력을 통해 필터에 대해 정화된 경계층을 생성하도록 동작하기 위한 시간을 가지도록 한다. 경계층은 필터를 통해 연속적으로 추출되고 공급물 흐름에 의해 새로 교체된다.
임펠러가 멀티디스크 회전식 미세필터의 작은 반경에 비해 큰 임펠러 반경을 가지므로 본 발명의 임펠러의 회전 관성은 크다. 본 발명의 임펠러의 넓은 표면 상의 관련된 유체층은 멀티디스크 회전식 미세필터보다 훨씬 더 큰 부피를 가진다. 따라서, 본 발명의 회전식 필터는 높은 축방향 안정성을 가지며, 이는 멀티디스크 교차흐름 필터에 걸쳐 중요한 효과이다. 심지어 적절한 회전 속도에서조차, 환형 필터 표면에서의 접선방향 속도는 멀티디스크 표면에서의 접선방향 속도만큼 크거나 그보다 더 클 수 있다. 따라서 전단 상승은 증가된다.
추가적인 설명
방사상 임피던스는 원심적인 흐름을 느리게 하고 임펠러들 사이의 프로세싱 처리 구역에서의 긴 체류 시간을 제공한다. 인접한 임펠러 분리로의 협소화는 방사상 임피던스의 한 형태이며, 이러한 협소화는 드래그 힘(drag force)을 생성하기 때문이다. 이는 도 1에 도시된다. 도 5a 내지 도 5c를 참조로 설명된 바와 같이, 협소화는 또한 와류-벽 상호작용으로 인한 후방 압력을 유발한다. 방사상 임피던스의 또 다른 형태는 정적인 케이싱의 장벽이며, 이는 도 6에 도시된다. 장벽은 주변부에서 방사상 통로를 가로지르는 물리적인 벽이다. 긴 체류 시간의 장점은 전단 상승, 캐비테이션 정화, 기체 배출 및 3 방향 상 분리 프로세스가 효과적으로 수행되기에 충분한 시간을 가질 수 있는 것이다. 비록 원심 임펠러가 유체를 방사상 통로를 통해 방사상 바깥방향으로 힘있게 이류시킬지라도, 방사상 임피던스에 의한 억류는 방사상 바깥방향의 흐름 속도가 낮게 유지되어 공급물이 임펠러들 사이에서 더 오래 머물도록 한다.
방사상 임피던스는 또한 와류-벽 상호작용으로 인해 방사상 안쪽방향을 향하는 힘을 야기하며, 이는 도 5a 내지 도 5c를 참조로 설명되었다. 이러한 후방 압력은 경량물, 예컨대 오일을 방사상 와류 중심부를 통해 임펠러의 회전축으로 다시 이동시킨다.
도 1에 도시된 축방향 흡입 펌프(14)는 경량물의 싱크 흐름을 보조하고 와류 축들의 신장에 의한 방사상 와류들의 간섭을 유지시킨다. 도 6에서, 축방향 흡입 펌프가 사용될 수 있거나, 또는 단순함이 요구되는 응용분야, 예컨대 현장 용수 정화에서는 역행 방지판(check valve)이 축방향 흡입 펌프의 위치에 사용될 수 있다. 이 경우 후방 압력은 불응축성 기체를 와류 중심부를 통해 이동시켜 축방향 배출 도관(13) 또는 역행 방지판을 통해 배출시킨다.
주름부(9)는 많은 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 것은 반전-회전하는 물결모양의 임펠러 표면들이다. 정적인 케이싱과 회전하는 임펠러의 상반된 물결형 표면은 또 다른 가능한 예이며, 이는 도 6에 도시된다. 또 다른 형태는 나선형 날개일 수 있다. 또 다른 형태는 요철일 수 있다. 또 다른 형태는 와플 그리드 자국일 수 있다. 주름부는 공급물을 방사상 바깥방향으로 이류시키고 공급물에 전단력을 가하도록 기능하여 기체를 배출하고 미생물의 불활성화 또는 응용물의 분쇄를 위한 순환적인 캐비테이션을 유발한다.
환형 고 전단 교차흐름 필터(10)는, 적절한 임펠러의 각속도가 높은 접선방향 필터 속도를 생성할 수 있도록 그리고 경계층 내 입자에 대한 강한 전단 상승력을 위해 회전축으로부터 충분히 멀리 떨어져 있다. 큰 직경을 가진 임펠러(4)의 경우, 높은 축방향 안정성을 가질 것이며 상기 필터의 각속도가 제공되는 경우 워블이 덜 발생할 것이다. 이는 멀티디스크 축 교차흐름 필터에 대해 장점으로 간주된다. 또 다른 장점은 필터를 막을 수 있는 오일, 기체 및 경량물의 대부분이 필터에 도달할 수 있기 전에 3 방향 상 분리에 의해 제거되는 점이다. 필터에 도달한 임의의 오일은 물보다 높은 점성으로 인해 전단 상승력을 받아 필터로부터 밀어내어진다. 높은 점성의 성분뿐만 아니라 부유성 고체 역시 이들 주위의 흐름의 속도 프로파일에 순응하며, 필터 옆에 위치한 높은 모멘텀을 가진 유체의 층으로부터 멀리 떨어지도록 이동한다.
도 1에 도시된 것은 하나의 연속적인 링으로 구성된 환형 고 전단 교차흐름 필터(10)이지만, 용어 "환형 고 전단 교차흐름 필터"는 용이한 교체 및 유지보수를 위해, 환형 밴드 및 다수의 환형 밴드들 내의 많은 이산 필터들을 의미하도록 해석될 수도 있다. 필터(10)는 상부 임펠러 또는 하부 임펠러 또는 둘 모두일 수 있다. 도 6에 도시된 대안적인 실시예에서, 필터는 임펠러(4) 및/또는 케이싱에 구비될 수 있지만, 임펠러 내 이동식 필터가 보다 나은 전단 상승력을 위해 바람직하다. 물론, 도 6에서, 임펠러는 도시된 바와 같이 케이싱 아래보다 뒤집어진 구조로 케이싱(24) 위에 위치할 수도 있다. 도 6에 도시된 구조의 장점은 배출된 기체 및 오일이 그 안으로 이동하지 않고 그 부력에 의해 필터로부터 멀리 떨어지도록 이동하는 것이다.
본 발명의 응용분야는 수영장 필터를 포함한다. 오일 및 부유성 고체, 예컨대 머리카락은 축방향 배출 도관(13)을 통해 축방향으로 추출되는 동시에 물은 환형 고 전단 교차흐름 필터(10)를 통해 진행하고 무거운 고체는 주변부를 통과한다. 주름부에서의 캐비테이션에 의한 미생물 불활성화는 염소를 사용할 필요가 없게 한다. 오일 및 고체는 이들의 물보다 높은 점성으로 인한 전단 상승력 및 이들의 부력에 의해 필터로부터 배출된다.
유전으로부터 생산된 브라인은 운송 비용 및 침전용 연못 또는 탱크와 관련된 비용을 줄이기 위해 유전에서 분리되어야 하는 많은 양의 스트림이다. 연안에서의 동작의 경우, 이러한 필요는 특히 절실하다. 가솔린은 브라인으로부터 획득되고 생산물로서 축방향으로 추출되고, 물은 필터(10)를 통과하여 무해한 폐기물로서 배출되거나 담수화되고, 중유, 모래, 타르, 시추 진흙 등은 운송을 위해 간단한 탈수된 슬러지로 덩어리화된다.
제지 공장으로부터의 백색 물은 미세한 셀룰로오스 부유물을 포함하며, 이는 본 발명에 의해 복원될 수 있다. 혈액 세포는 원심력으로 분쇄하지 않은 채 혈장으로부터 분리될 수 있다. 과일 주스는 껍질의 향미를 간직하고 씨앗의 향미는 간직하지 않은 채 추출될 수 있고, 주스는 미세한 입자마저 제거하기 위해 동적으로 여과될 수 있다.
우유는 주름부(9)에 의해 동적으로 균질화되고 저온 살균될 수 있다. 다른 음식물은 화학물질을 추가하지 않고 미생물을 불활성화하도록 대량의 연속적인 프로세스 내에서 처리될 수 있다.
전단 증점을 위한 수단은 상대적인 운동을 하는 인접하여 이격된 표면들이며, 예컨대 일정하게 인접해지도록 그 주변부에서 분리의 폭이 점점 가늘어지는 반전-회전하는 디스크들, 및 도 4에 도시된 바와 같이 인접한 분리가 주기적인 주름진 표면들이 있다. 주름진 봉우리의 주기적인 대향으로부터의 추출 효과는 액체를 추출하고 그에 의해 슬러지를 증점시킨다. 방사상 바깥을 향하는 고체의 연속적인 방사상 반전흐름 및 방사상 임피던스로부터 방사상 안쪽을 향하는 액체의 연속적인 방사상 반전흐름은 전단 증점화를 유발한다. 또한 유체 혼합물 그 자체의 특성이 존재하며, 예컨대 물을 추출하는 수단이 없이도 전단 증점화되는 비산회 슬러리가 있다.
여기에 제시된 신규한 사상의 특정한 응용분야가 실시예의 상세한 설명에 어떠한 점을 부여할 수 있는지 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 기술된 특정 실시예로 제한되지 않으며, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이며 청구항의 권리범위를 제한하는 효과를 가지도록 의도되지 않는다.
1: 공급물 제공원 2: 축방향 공급 도관
3: 축방향 챔버 4: 하부 임펠러
5: 상부 임펠러 6: 방사형 통로
7: 방사형 통로의 핀치부 8: 방사형 통로의 전단 증점부
9: 임펠러의 주름부 10: 환형 고 전단 교차흐름 필터
11: 밀봉부 12: 지지 휠
13: 축방향 배출 도관 14: 축방향 흡입 펌프
15: 구동 휠 16: 구동 휠 축
17: 구동 휠 모터 18: 벨트
19: 벨트 캡스턴 20: 슬러지 호퍼
21: 오일 및 경량물 용기 22: 칸막이
23: 활주날 24: 상부 케이싱
25: 유관

Claims (20)

  1. 유체 혼합물을 연속적으로 3 방향 상 분리하는 장치에 있어서,
    중심에 공통된 회전축을 구비하고 그 사이에 방사상 통로를 정의하며, 상기 방사상 통로는 상기 방사상 통로 내에서 유체의 체류 시간을 증가시키기 위한 방사상 임피던스를 구비하는 반전-회전가능한 디스크 형상에 가까운 평행한 원심 임펠러들로서, 상기 임펠러들 중 적어도 하나는, 상기 방사상 통로에 거의 평행하게 배치되며 상기 임펠러의 회전축에 대하여 원위부에 배치된 적어도 하나의 환형 고 전단 교차흐름 필터를 포함하는 임펠러들;
    상기 임펠러들에 연결되어, 상기 회전축에 대해 거의 동일한 크기이지만 방향이 서로 반대되는 각속도로 반전-회전을 유발하는 수단;
    축방향 흡입 펌프;
    상기 임펠러의 회전축에서 상기 축방향 흡입 펌프 및 상기 방사상 통로와 연결되는 축방향 배출 도관; 및
    상기 회전축에서 유체 혼합물 공급원 및 상기 방사상 통로와 연결되는 공급 도관;
    을 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 축방향 배출 도관과 연결된 축방향 흡입 펌프를 포함하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 축방향 흡입 펌프는 증기 이덕터인 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 임펠러들의 주변부에 배치되고 상기 회전축에 대하여 상기 필터의 원위부에 배치된 전단 증점부를 포함하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전단 증점부는 주름진 임펠러 부분들을 포함하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반전-회전 유발 수단은 구동 휠 및 상기 구동 휠에 연결된 모터를 포함하며, 상기 구동 휠은 주변부에서 동시적으로 상기 임펠러들과 결합하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 임펠러들은 상기 필터와 상기 회전축 사이에 마주보는 주름부를 포함하는 장치.
  8. 캐비테이션에 의해 미생물을 불활성화시키는 장치에 있어서,
    중앙에 회전축을 구비하고 주름부 및 환형 고 전단 교차흐름 필터를 포함하며, 상기 필터는 상기 회전축에 대하여 상기 주름부의 원위부에 배치되는 적어도 하나의 회전가능한 원심 임펠러;
    상기 임펠러에 연결되어 상기 회전축에 대하여 상기 임펠러의 회전을 유발하며, 그에 의해 상기 회전축으로부터 방사상 바깥방향으로 멀어지며 상기 필터의 상기 주름부 위를 지나는 유체의 흐름을 유발하는 수단;
    상기 임펠러에 거의 평행하게 배치되고, 상기 임펠러의 상기 주름부 중 적어도 일부와 마주보는 주름부를 포함하는 표면으로서, 상기 표면과 상기 임펠러 사이에 방사상 통로가 정의되고, 상기 방사상 통로는 방사상 임피던스를 가지는 표면;
    상기 회전축에서 상기 방사상 통로와 연결되는 축방향 배출 도관; 및
    상기 회전축에서 상기 방사상 통로와 연결되는 축방향 공급 도관;
    을 포함하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 축방향 배출 도관과 연결되는 축방향 흡입 펌프를 포함하는 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 방사상 통로의 주변부에 전단 증점부를 포함하는 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 전단 증점부는 상기 원심 임펠러 및 상기 표면의 마주보는 주름부를 포함하는 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 표면은 상기 임펠러와 반대 방향으로 회전하도록 유발하는 수단에 연결된 회전가능한 주름진 원심 임펠러인 장치.
  13. 유체 혼합물을 연속적으로 3 방향 상 분리하는 장치에 있어서,
    중앙에 회전축을 구비하고, 상기 회전축에 대하여 원위부에 환형 고 전단 교차흐름 필터를 포함하는 원심 임펠러;
    상기 임펠러 및 그 필터와 마주보도록 배치되는 고정형 케이싱으로서, 상기 임펠러와 상기 케이싱 사이에 방사상 통로가 정의되며, 상기 방사상 통로는 상기 방사상 통로 내에서 상기 환형 필터 위를 지나는 유체의 체류 시간을 증가시키기 위한 방사상 임피던스를 구비하는 고정형 케이싱;
    상기 임펠러에 연결되어 상기 회전축에 대하여 상기 임펠러 및 그 환형 필터의 회전을 유발하며, 그에 의해 상기 회전축으로부터 방사상 바깥방향으로 멀어지며 상기 방사상 임피던스에 대하여 상기 환형 필터 위를 지나는 유체의 흐름을 유발하는 수단;
    상기 회전축에서 상기 방사상 통로와 연결되는 축방향 배출 도관; 및
    상기 회전축에서 상기 방사상 통로와 연결되는 축방향 공급 도관;
    을 포함하는 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 축방향 배출 도관과 연결되는 축방향 흡입 펌프를 포함하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 축방향 흡입 펌프는 증기 이덕터인 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 축방향 배출 도관에 역행 방지판을 포함하는 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 역행 방지판 전에 상기 축방향 배출 도관과 연결되는 유관을 포함하는 장치.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 임펠러 및 상기 케이싱에 마주보는 주름부들을 포함하며, 상기 임펠러의 주름부는 상기 필터와 상기 회전축 사이에 위치하는 장치.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 회전축에 대하여 상기 필터의 원위부에 전단 증점 수단을 포함하는 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 전단 증점 수단은 상기 임펠러 및 상기 케이싱에 구비된 마주보는 주름부들을 포함하는 장치.
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Families Citing this family (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10323774A1 (de) * 2003-05-26 2004-12-16 Khd Humboldt Wedag Ag Verfahren und Anlage zur thermischen Trocknung eines nass vermahlenen Zementrohmehls
US8434998B2 (en) 2006-09-19 2013-05-07 Dresser-Rand Company Rotary separator drum seal
BRPI0718513B1 (pt) 2006-09-21 2018-10-23 Dresser Rand Co conjunto de manuseio de fluido para uma máquina para fluidos
EP2066453A4 (en) 2006-09-25 2012-04-04 Dresser Rand Co FLUID DEFLECTOR FOR FLUID SEPARATION DEVICES
WO2008039733A2 (en) 2006-09-25 2008-04-03 Dresser-Rand Company Compressor mounting system
WO2008039731A2 (en) 2006-09-25 2008-04-03 Dresser-Rand Company Access cover for pressurized connector spool
EP2066949B1 (en) 2006-09-25 2013-08-28 Dresser-Rand Company Axially moveable spool connector
WO2008039734A2 (en) 2006-09-25 2008-04-03 Dresser-Rand Company Coupling guard system
CA2663868C (en) 2006-09-26 2015-11-10 William C. Maier Improved static fluid separator device
US20090200176A1 (en) * 2008-02-07 2009-08-13 Mccutchen Co. Radial counterflow shear electrolysis
GB2470151B (en) 2008-03-05 2012-10-03 Dresser Rand Co Compressor assembly including separator and ejector pump
US7987677B2 (en) * 2008-03-31 2011-08-02 Mccutchen Co. Radial counterflow steam stripper
US8079805B2 (en) 2008-06-25 2011-12-20 Dresser-Rand Company Rotary separator and shaft coupler for compressors
US7922218B2 (en) 2008-06-25 2011-04-12 Dresser-Rand Company Shear ring casing coupler device
US8210804B2 (en) 2009-03-20 2012-07-03 Dresser-Rand Company Slidable cover for casing access port
US8087901B2 (en) 2009-03-20 2012-01-03 Dresser-Rand Company Fluid channeling device for back-to-back compressors
US8061972B2 (en) 2009-03-24 2011-11-22 Dresser-Rand Company High pressure casing access cover
WO2011034764A2 (en) * 2009-09-15 2011-03-24 Dresser-Rand Company Improved density-based compact separator
US8475660B2 (en) 2010-04-06 2013-07-02 Heliae Development, Llc Extraction of polar lipids by a two solvent method
WO2011127171A1 (en) * 2010-04-06 2011-10-13 Heliae Development, Llc Methods of and systems for producing biofuels
US8273248B1 (en) 2010-04-06 2012-09-25 Heliae Development, Llc Extraction of neutral lipids by a two solvent method
US8313648B2 (en) 2010-04-06 2012-11-20 Heliae Development, Llc Methods of and systems for producing biofuels from algal oil
US8308951B1 (en) 2010-04-06 2012-11-13 Heliae Development, Llc Extraction of proteins by a two solvent method
US8115022B2 (en) 2010-04-06 2012-02-14 Heliae Development, Llc Methods of producing biofuels, chlorophylls and carotenoids
US9228785B2 (en) 2010-05-04 2016-01-05 Alexander Poltorak Fractal heat transfer device
WO2013109235A2 (en) 2010-12-30 2013-07-25 Dresser-Rand Company Method for on-line detection of resistance-to-ground faults in active magnetic bearing systems
US8994237B2 (en) 2010-12-30 2015-03-31 Dresser-Rand Company Method for on-line detection of liquid and potential for the occurrence of resistance to ground faults in active magnetic bearing systems
US9011646B2 (en) * 2011-01-28 2015-04-21 Mccutchen Co. Mechanical pyrolysis in a shear retort
WO2012103513A2 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Mccutchen Co. Radial counterflow reactor with applied radiant energy
WO2012138545A2 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Dresser-Rand Company Circulating dielectric oil cooling system for canned bearings and canned electronics
WO2012166236A1 (en) 2011-05-27 2012-12-06 Dresser-Rand Company Segmented coast-down bearing for magnetic bearing systems
US8851756B2 (en) 2011-06-29 2014-10-07 Dresser-Rand Company Whirl inhibiting coast-down bearing for magnetic bearing systems
WO2013066885A1 (en) * 2011-11-01 2013-05-10 Icm, Inc Selected solids separation
EP2775864B1 (en) * 2011-11-09 2016-02-24 Council of Scientific & Industrial Research Method and apparatus for the separation of seeds from fruit pulp/slurry/pomace
WO2013075116A2 (en) 2011-11-17 2013-05-23 Heliae Development, Llc Omega 7 rich compositions and methods of isolating omega 7 fatty acids
US20130186824A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Hydration Systems, Llc Spiral Cross Flow Membrane Filtration Device And Process
WO2013149003A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Purdue Research Foundation Methods and systems useful for foodborne pathogen detection
DE102012207115A1 (de) * 2012-04-27 2013-10-31 Evonik Degussa Gmbh Entquickung von Lösungen durch Ultrafiltration
CN103007600A (zh) * 2012-12-11 2013-04-03 新疆农业大学 陶瓷膜过滤装置、动态助滤过滤装置及其使用方法
AU2013358575A1 (en) * 2012-12-13 2015-07-16 Nagaarjuna Shubho Green Technologies Private Limited Treatment of crude oil, sludges and emulsions
US10596492B2 (en) 2014-07-09 2020-03-24 Sudhin Biopharma Particle settling devices
WO2016007730A1 (en) * 2014-07-09 2016-01-14 Sudhin Biopharma Particle settling devices
WO2016073586A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Hayward Industries, Inc. Pool filter with integrated pump
CN104649349B (zh) * 2015-01-13 2016-12-07 杭州路弘科技有限公司 液体中微生物灭活装置及方法
US9843062B2 (en) 2016-03-23 2017-12-12 Energyield Llc Vortex tube reformer for hydrogen production, separation, and integrated use
US9840413B2 (en) 2015-05-18 2017-12-12 Energyield Llc Integrated reformer and syngas separator
DE102015118275A1 (de) * 2015-10-27 2017-04-27 Gea Mechanical Equipment Gmbh Filtrieranordnung
CA3026878C (en) 2016-06-06 2024-02-20 David J. Mccutchen Biconical multiphase rotary filter
EP3485215B1 (en) 2016-07-12 2023-06-07 Alexander Poltorak System and method for maintaining efficiency of a heat sink
US10537840B2 (en) 2017-07-31 2020-01-21 Vorsana Inc. Radial counterflow separation filter with focused exhaust
KR102026527B1 (ko) 2017-08-08 2019-09-27 주식회사 엘지화학 전극 제조용 슬러리의 필터 막힘 평가방법
US10258917B1 (en) 2018-02-09 2019-04-16 Tenneco Automotive Operating Company Inc. System for removing water and particulates from engine exhaust
CA3097587C (en) 2018-04-18 2023-01-24 Sudhin Biopharma Particle settling devices
CN108774751A (zh) * 2018-08-09 2018-11-09 宜宾丝丽雅股份有限公司 一种粘胶脱泡系统
PL3758825T3 (pl) * 2018-11-12 2022-01-10 O.M.It S.R.L Urządzenie do filtrowania i sposób filtrowania
CN109205893B (zh) * 2018-11-26 2019-11-01 浙江广厦建设职业技术学院 一种园林污水处理装置
US11071952B2 (en) 2018-12-12 2021-07-27 Vorsana Inc. Spinning crossflow filter
CN109806673A (zh) * 2019-03-06 2019-05-28 中国石油大学(北京) 一种用于气体消泡的气液分离装置
CN109772005A (zh) * 2019-03-28 2019-05-21 福州大学 一种旋流式自动刮泥过滤系统及方法
CA3152269A1 (en) * 2019-09-25 2021-04-01 Gideon Pinto Self cleaning device and method for continuous filtration of high viscosity fluids
CN110981047B (zh) * 2019-11-08 2022-04-29 东莞道汇环保科技股份有限公司 一种船舶含油污水的处理工艺
WO2021173705A1 (en) * 2020-02-25 2021-09-02 Tkachenko Yury Magnetic treatment of drinking water by hydromagnetic resonators with permanent magnets contained therein
WO2021188820A1 (en) 2020-03-19 2021-09-23 Sudhin Biopharma Particle settling devices
CN113663365A (zh) * 2020-05-14 2021-11-19 佛山汉腾生物科技有限公司 气泡陷阱机构及层析系统
CN112843864B (zh) * 2021-01-12 2022-08-16 四川轻化工大学 一种油泥分离装置
CN113457262B (zh) * 2021-05-19 2022-08-30 杭州国泰环保科技股份有限公司 一种污泥分离装置
CN113582430B (zh) * 2021-08-10 2023-06-20 福建省清流县东莹化工有限公司 一种含氟工业废水处理工艺及其末级处理装置及工艺
CN113998791B (zh) * 2021-10-25 2023-04-18 吉林大学 一种潜水式曝气机
CN114797246B (zh) * 2022-03-09 2023-01-17 广东长大道路养护有限公司 扫路车水雾抑尘装置
CN116579107B (zh) * 2023-07-11 2023-09-15 中国核动力研究设计院 一种跨临界二氧化碳离心压气机优化方法
CN116856872B (zh) * 2023-07-13 2024-01-23 重庆川蓝环保科技有限公司 一种从油基岩屑回收基础油的系统

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL121044C (ko) * 1959-10-30
US3468614A (en) * 1966-03-15 1969-09-23 Goran Alfred Nilsson Method and apparatus for bringing gases,liquids and/or pulverized solid bodies into intimate contact with each other
US4076617A (en) * 1971-04-22 1978-02-28 Tii Corporation Sonic cavitation and ozonation of waste material
US3990631A (en) * 1974-11-04 1976-11-09 Schall Wallace J Centrifugal scraper and separator apparatus
DE2558683C2 (de) * 1975-12-24 1982-02-11 Escher Wyss Gmbh, 7980 Ravensburg Filtrationsapparat
US4044943A (en) * 1976-06-21 1977-08-30 Kobe, Inc. Centrifugal separator and system
US4186089A (en) * 1977-05-16 1980-01-29 Kurita Water Industries Limited Method and apparatus for dewatering of sludgy substance
DE7808397U1 (de) * 1978-03-20 1978-08-03 Hebding, Harold, 7050 Waiblingen Trennanlage zum abtrennen von stoffen aus emulsionen
US4454101A (en) * 1982-11-24 1984-06-12 Tennessee Valley Authority Dewatering of flue gas desulfurization sulfite solids
IN162484B (ko) * 1983-10-03 1988-06-04 Pall Corp
US4846780A (en) * 1988-08-10 1989-07-11 Exxon Production Research Company Centrifuge processor and liquid level control system
US4925557A (en) * 1989-04-14 1990-05-15 Ahlberg Jr Walter F Multi-purpose rotating membrane filter
US5073262A (en) * 1989-04-14 1991-12-17 Ahlberg Walter F Multi-purpose rotating membrane filter
US5254250A (en) * 1991-05-30 1993-10-19 Membrex, Inc. Rotary filtration device and filter pack therefor
US5143630A (en) * 1991-05-30 1992-09-01 Membrex, Inc. Rotary disc filtration device
US5679249A (en) * 1991-12-24 1997-10-21 Pall Corporation Dynamic filter system
US5326468A (en) * 1992-03-02 1994-07-05 Cox Dale W Water remediation and purification method and apparatus
US5534118A (en) * 1992-08-13 1996-07-09 Mccutchen; Wilmot H. Rotary vacuum distillation and desalination apparatus
US5688377A (en) * 1992-08-13 1997-11-18 Mccutchen; Wilmot H. Rotary radial cyclonic fluid mixture separator
US6117322A (en) * 1993-06-23 2000-09-12 Pall Corporation Dynamic filter system
US5390740A (en) * 1993-12-17 1995-02-21 Texaco Inc. Method and apparatus to recycle production well casing vapor
CN2189968Y (zh) * 1994-01-20 1995-02-22 青岛市黄海酿造设备有限公司 水平圆盘式硅藻土过滤机
US5746789A (en) * 1995-11-28 1998-05-05 Innovatech, Inc. Apparatus for separating particulates from a fluid stream
US5879279A (en) * 1996-09-05 1999-03-09 U.S. Centrifuge Centrifugal separator apparatus having a vibration sensor
NZ334502A (en) * 1996-09-06 2000-11-24 Pall Corp Shear separation method and system for process fluids
US6966874B2 (en) * 1997-10-14 2005-11-22 Erth Technologies, Inc. Concentric tubular centrifuge
US6916425B2 (en) * 1996-11-29 2005-07-12 Pall Corporation Mashing process
US5882530A (en) * 1997-04-30 1999-03-16 The University Of Akron Crossflow filter cyclone apparatus
DE19804494C2 (de) * 1998-02-05 2002-02-07 Schenk Filterbau Gmbh Filterelement für Horizontalscheibenfilter
US5993674A (en) * 1998-02-24 1999-11-30 Membrex, Inc. Rotary disc filtration device with means to reduce axial forces
AT406936B (de) * 1999-02-08 2000-10-25 Andritz Patentverwaltung Verfahren und vorrichtung zur querstromfiltration
US6221260B1 (en) * 1999-04-02 2001-04-24 Dynaflow, Inc. Swirling fluid jet cavitation method and system for efficient decontamination of liquids
FI111873B (sv) * 1999-06-03 2003-09-30 Pom Technology Oy Ab Gasavskiljande centrifugal anordning, förfarande för att pumpa och avgasa en fluid samt förfarande för tillverkning av papper eller kartong
US6376558B1 (en) * 2000-01-06 2002-04-23 Babcock-Bsh Gmbh Method of producing a porous paste, especially a porous plaster slurry, and a mixer for preparing such paste or slurry
AU2001281940A1 (en) * 2000-07-13 2002-01-30 Aaflowsystems Gmbh And Co. Kg Rotating filter
US6875351B2 (en) * 2001-06-12 2005-04-05 Hydrotreat, Inc. Methods and apparatus for oil demulsification and separation of oil and suspended solids from produced water
DE10154549B4 (de) * 2001-11-07 2005-12-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum Trennen von Stoffen
DE10155161A1 (de) * 2001-11-12 2003-05-22 Emu Unterwasserpumpen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser, Klärschlamm und organischen Substraten
US6872301B2 (en) * 2001-12-20 2005-03-29 Anthony Schepis High shear rotating disc filter
CN1236855C (zh) * 2002-03-05 2006-01-18 高根树 内旋转子过滤离心机
CN1233469C (zh) * 2002-03-05 2005-12-28 高根树 内旋转子沉降离心机
US7306737B2 (en) * 2002-04-10 2007-12-11 Bertwin Langenecker Inactivation of microorganisms and virus in liquids and sludge
FR2840445B1 (fr) * 2002-06-03 2004-09-10 St Microelectronics Sa Circuit memoire comportant un code correcteur d'erreur
CN2732330Y (zh) * 2004-10-11 2005-10-12 叶少华 清液出料管新结构的水平叶片式过滤器
US7247244B2 (en) * 2004-10-20 2007-07-24 Five Star Technologies, Inc. Water treatment processes and devices utilizing hydrodynamic cavitation
MX2008002188A (es) * 2005-08-18 2008-04-10 Clean Filtration Technologies Inc Sistema de filtrado de liquidos basados en un hidroclon.

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