KR20110139720A - 액체로부터 입자를 분리하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20110139720A
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로스 오. 영스
제임스 로버트 쿡
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유니벤처, 인크.
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Abstract

필터 층(18)의 이면과 접촉하하고 또한 입자로부터 벗어나는 액체 운동을 촉진시키기 위한 프레임(29) 상에 배치된 흡수성 층(24)을 갖는, 프레임(29) 위에 배치된 필터 층(18), 액체가 구멍을 통해 유동하도록 하는 크기의 필터 층(18)을 사용하여, 내부에 입자를 갖는 액체로부터 입자를 분리하는 방법 및 장치.

Description

액체로부터 입자를 분리하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SEPARATING PARTICLES FROM A LIQUID}
관련 출원의 교차 참조
본원은 2009년 3월 9일자로 출원된 미국 가 특허원 제61/158,625호의 이익을 청구한다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 내부에 입자를 함유하는 액체로부터 입자를 분리하는 장치 및 방법, 및 보다 특히 물로부터 조류(algae)를 분리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
존재하는 것으로 공지된, 천연 발생 및 유전공학적으로 변형된 것들 둘 다를 포함한, 수천 종의 조류 균주가 존재한다. 이들 균주의 상당 부분은, 바이오디젤, 약제 및 기능성 식품을 포함하지만 이에 제한되지 않는 상업적인 유용성을 가질 수 있는 각종 유기 물질을 생성하는 것으로 공지되어 있다. 조류에 의해 생산된 물질은 종종 조류의 세포벽 내에 형성되지만, 달리는 이는 조류의 외부 표면에 분비되거나 이용할 수 있다. 어떠한 경우에도, 물질을 분리하기 위하여, 조류를 전형적으로 수계(water-based)인, 이들이 성장하는 매질로부터 먼저 분리하는 것이 대개 필요하다. 조류 페이스트 또는 케이크로도 공지된 농축된 조류는 잔류하는 물의 양을 함유하는 것을 가공할 수 있다. 그렇지 않으면, 추가의 가공 전에 조류를 완전히 건조하는 것이 바람직하거나 필요할 수 있다.
다시 전형적으로 수계인, 성장 매질로부터 각종의 성숙(maturity) 수준에서 조류를 제거하거나 분리하는 것과 관하여 다수의 방법들이 개발되어 왔다. 이 방법들은 응집, 침강, 부양(flotation), 원심분리, 진동 분리, 마이크로-스크리닝(micro-screening), 필터 프레스 방법(filter press method), 벨트 프레스 방법, 및 건조 베드(dry bed)의 사용을 포함하는 방법을 포함한다. 가끔, 하나 이상의 방법이 조합되어 사용된다. 일반적으로, 상기한 방법들은 분리하기 위하여 실질적인 에너지 입력을 필요로 할 수 있으며, 수득한 생성물은, 목적하는 유기 물질을 분리하기 위한 공정을 시작할 수 있기 전에 추가의 건조를 여전히 필요로 할 것이다.
또한, 상기한 수개의 방법들을 실시하여 조류로부터 유기 물질을 전체 공정에서의 간접적인 단점을 생성할 수 있다. 예를 들면, 응집, 침강, 및 부양(flotation) 방법은 일반적으로 성장 폰드(growth pond) 또는 용기로부터 대부분의 조류를 제거하는 것을 필요로 하는 조류를 수거하기 위한 뱃치 전략(batch strategy)을 필요로 한다. 이 단계는 폰드 또는 용기 속에서 실질적으로 더 적은 조류를 생성시켜서, 생산성에 부정적인 영향을 미치는 전파 공정을 수행하도록 한다. 반-뱃치 공정을 생성하기 위한 다중 탱크의 사용과 같은, 뱃치 전략에 ㄷ그러대한 대안들이 존재한다. 그러나, 이러한 대안은 또한 더 많은 공간, 자본 및 시간을 필요로 한다. 또한, 상기한 방법들 중의 수개가 분리 공정에 의해 부과되는 응력으로부터 수득되는 개개의 조류 세포를 손상시키거나 파괴할 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 물과 같은 입상 물질을 함유하는 액체로부터 입상 물질을 분리하는 것을 촉진시키기 위한 장치로서 일반적으로 기술할 수 있다. 특히, 조류는 물과 같은 담체 유체로부터 분리할 수 있지만, 기타 입상 물질은 또한 장치를 사용하여 액체로부터 분리할 수 있다. 본 발명은 또한 다시 조류에 대한 것 뿐만 아니라 기타 입상 물질에 대해서도 참조하는, 이러한 분리를 수행하기 위한 방법을 고려한다. 이 방법은 비교적 낮은 에너지 소비에서도 분리를 수행하며, 분리되는 입자에 대한 손상을 최소화하는 낮은 차등 압력을 이용한다.
장치는 물과 같은 액체의 제거를 촉진시키기 위해 필터와 접촉하여 위치한 흡수성 층과 함께, 프레임 내에 위치하는 필터를 포함한다. 필터는 상부 및 하부 표면, 및 이들 표면 사이에서 교통하는 구멍(pore)을 갖는다. 필터의 구멍은, 분리되는 입상 물질의 적어도 실질적인 부분이 구멍 내로 실질적으로 침투될 수 없도록 크기를 조정한다. 영양 수(nutrient water)로부터 조류를 분리시키는 것을 포함하는 적용의 문맥에서, 물 속의 조류의 혼합물을 필터의 상부 표면에 적용한다. 물은 조류로부터 분리되기 시작하고, 필터 내에서 구멍을 통해 필터의 하부 표면으로 유동한다. 흡수성 층은 필터의 하부 표면과 접촉되어 위치하며, 흡수성 층과 접촉하는 물은 필터의 하부 표면으로부터 빠져나와서 더 많은 물을 상기로부터의 구멍을 통해 배출시킨다. 축축하게 적신 흡수성 층은 건조되는 것 보다 필터의 하부 표면으로부터 물을 더 효과적으로 제거한다. 필터의 상부 표면의 조류의 충분한 증가는 물 유동을 제한할 수 있으며, 필터는 임의로 조류 및 물의 입력 지점에 대하여 이동한다. 또한, 입자를 액체-입자 혼합물의 표면으로 부유시키는 것을 촉진시키는 방법은 입자를 필터의 상부 표면으로부터 떨어진 입자를 농축시키고 액체가 기공을 통해 더 용이하게 유동하도록 하는 경향이 있을 것이다. 또한, 물을 흡수하기 위한 흡수성 층의 용량이 유한하기 때문에, 임의로 흡수성 층은, 물이 구멍을 통해 유동하는 경우 필터에서의 위치에 대하여 이동한다. 필터는 조류 및 물에 대한 입력 지점에 대하여 이동할 수 있으며, 흡수성 층은 동일한 방향이지만 상이한 속도로, 또는 필터에 대하여 상이한 방향으로 필터에 대하여 운동할 수 있다. 따라서, 필터는 단독으로 운동할 수 있고, 흡수성 층은 단독으로 운동할 수 있거나 둘 다 운동할 수 있다. 다른 대안으로서, 필터 상으로의 혼합물을 위한 입력 지점은 필터에 대하여 운동할 수 있거나, 또는 다수의 입력 지점을 사용할 수 있다. 혼합물의 고체 및 액체 성분을 분리하기 위한 통상적인 원심분리 방법과 비교하여, 조류에 이러한 장치를 사용하는 분리 방법은 원심분리와 비교하여 상당한 에너지 감소율로, 즉 95% 이하의 감소율로 분리를 수행하고, 원심분리와 비교하여 농축된 생성물 중에 더 많은 고체 함량에 도달하는 것으로 기대된다.
더욱이, 이 방법은 구멍을 통해 물 운동을 촉진시키는 것을 보조하기 위해 비교적 낮은 정도의 차등 압력을 이용한다. 결과적으로, 입자는 필터의 구멍 내로 밀어지거나 끌려지지 않으며, 구멍 입구의 막음 또는 차단은 무시할만하다. 또한, 이 방법은 입자에 낮은 변형력을 부과한다. 물로부터 조류를 분리하는 경우, 이러한 특징은 조류 세포의 구조적 통합성을 보존하는데 도움을 준다. 상기 방법의 이러한 국면은 후속 가공을 위한 조류의 내용물, 전형적으로 오일-함유(oil-bearing) 내용물을 유지시키는 데 기여한다. 그리고, 조류를 이후에 온화하게 건조하여 조류를 휴지 상(dormant phase)에 위치시키는 데 이는 성장 조건하에서의 이후의 재아미노화(amination)를 허용한다.
상당한 부분의 물이 입자로부터 분리된 후에, 필터의 상부 표면에 잔류하는 입자는 다수의 기술들 중의 하나에 의해 물 함량이 추가로 감소될 수 있으며, 이후에 추가의 가공을 위해 필터로부터 제거할 수 있다. 조류의 경우, 추가의 가공의 한 가지 예는 조류로부터 유기 물질을 추출하는 것이다. 필터는 프레임에 장착된 연속 루프로서 장치에 구성될 수 있고, 흡수성 루프는 또한 연속 루프로서, 또는 다수의 더 작은 연속 루프로서 구성되어, 흡수성 층의 적어도 일부가 작동시 필터의 하부 표면의 부분과 접촉하도록 할 수 있다. 흡수성 층에 의해 흡수된 물은 제거할 수 있으며, 층으로부터 동반된 물을 추출하는 유사한 성분들 또는 2개의 롤(roll)들 사이에 층을 통과시킴으로써, 층을 재사용하였다. 간헐적으로, 필터, 흡수성 층, 또는 둘 다는 화학적 또는 물리적 작동에 의해 시간에 걸쳐 입자의 어떠한 축적도 제거하기 위해 세정하여, 막힌 구멍을 부분적으로 또는 완전히 개방할 수 있다. 이 방법을 실시하는 데 사용된 낮은 차등 압력 때문에, 필터는, 세정 또는 재연마가 요구되기 전 장기간 동안 연속적으로도 작동을 유지할 수 있다.
본원에서 추가로 기술된 바와 같이, 분리 장치 및 방법은 물 또는 유사한 성장 매질로부터 조류 입자를 분리하는 것과 관련지어 주로 기술하지만, 기타 입자 및 입자 유형의 분리도 고려한다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 각종 장치 및 방법을 포함하여, 내부에 입자를 함유하는 액체로부터 입자를 분리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 입자, 예를 들면, 물 속의 조류(조류 혼합물)을 함유하는 액체가 위치한 상부 표면을 갖는 필터를 이용한다. 이 필터는 상부 표면으로부터 하부 표면으로 연장되는 구멍의 적어도 일부를 갖는, 하부 표면과 구멍을 추가로 포함한다. 더구나, 분리는 낮은 에너지 소비로 이루어진다. 그리고, 분리는 낮은 차등 압력에서 작용하는 데, 이는 개개의 입자에 대해 비교적 약간은 응력을 부여하여, 입자에 대한 손상을 최소화한다. 물로부터 조류를 분리시키는 경우, 필터 내의 구멍은, 조류가 상부 표면에 유지되면서 액체가 구멍을 통과하도록 하는 크기로 만든다. 입자의 일부 비율은 구멍을 통과할 수 ㅇ들있으며, 입자의 약 10% 내지 약 15% 까지의 통과 양(pass-through amount)은 허용가능한 것으로 고려된다. 입자는 구멍의 입구의 일부를 부분적으로 또는 완전히 차단할 수 있으며, 이에 따라 구멍을 통한 액체의 유동 속도는 시간에 따라 감소할 수 있다. 그러나, 이 방법을 수행하는데 사용된 낮은 차등 압력은 일반적으로 구멍의 심각한 또는 가역적 차단을 유발하지 않을 것이다. 그리고, 입자 케이크의 수분의 감소로 인한 응집은, 일부 구멍이 입자 입구로부터 멀어지도록 할 수 있는 입자를 들어올리는 경향이 있다.
분리 전에 입자와 물의 혼합물의 필터 상으로의 유동 속도에 좌우되어, 필터를 통한 액체의 유동 속도는 필터 상부에 조류 혼합물의 풀(pool)을 형성하도록 할 수 있다. 이러한 풀은, 풀 경계를 포함하는 이분을 향햐여 필터를 운반하는 롤러의 회전에 의해 생성된 필터 내에서의 슬랙(slack)과 조합하여, 필터의 중앙 너비 근처의 혼합물로부터 하향력의 발휘에 의해 필터 표면을 따라 함침 형태로 형성될 수 있다. 이러한 풀은 공급원으로부터 조류 혼합물로 보충된다. 이 혼합물은 연속적으로 또는 간헐적으로 보충될 수 있으며, 단일 입력 지점 또는 다수의 지점을통해 도입될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 혼합물은 필터 상으로 유동되어 단일 입구 파이프를 통하거나, 다중 입구 노즐을 다시 공급하는 다기관을 통해 풀 내로 유동될 수 있다. 필터가 입력 공급원에 대하여 운동하는 경우, 필터의 구멍이 필터를 덮는 조류의 용적으로부터 응고될 수 있기 전에, 이용가능한 필터 표면은 새로운 필터 표면으로 보충되는 반면, 상부 표면에 조류를 갖는 필터는 보유된 입자와 물의 풀로부터 밖으로 이동하거나, 조류 혼합물이 도입되는 위치로부터 떨어지게 운동한다.
물이 여전히 유동상태로 있을 수 있는 상부 표면에 습윤 페이스트 형태로, 현재 상부에 조류를 갖는 필터의 영역 또는 부분은 필터의 하부 표면의 흡수성 층과 접촉된다. 흡수성 층은 물이 배수되는 필터 상의 위치에 대하여 이동하여 비교적 무수 흡수성 물질을 노출시켜 조류 주변으로 필터 구멍을 통해 유동하는 물의 흡수를 촉진시킬 수 있다. 흡수성 층이 젖는 경우 물 흡수가 촉진되어, 일부 잔류하는 물이 측에 보유되도록 한다. 흡수성 층이 필터의 하부측면과 접촉하고 조류 입자 주변으로부터 물을 제거한 후에, 조류 케이크는, 필터의 하부 표면이 흡수성 물질과 접촉되기 전에 함유하는 것 보다 훨씬 더 적은 물을 함유한다. 조류 케이크의 물 함량은 필요에 따라, 조류 케이크 위에 또는 아래에 도입할 수 있는, 가열 성분, 팬, 취입기, 광원, 음향 장치 또는 진공과 같은 공기 유동을 도입하거나 영을 가하는 것과 같은 기타 수단에 의해 추가로 낮출 수 있다.
조류는 각종 방법, 예를 들면, 충분히 건조시킨 후에 필터를 굽혀서 케이크가 필터 표면을 들어올리도록 함으로써 필터로부터 회수할 수 있다. 패턴화된 평탄하지 않은 표면 롤(roll) 위에 조류를 함유하는 필터를 통과시키거나, 상부 필터 표면에 닥터(doctor) 또는 스크레이퍼 블레이드(scraper blade)를 직접 적용하는 것을 포함한다. 필터의 하부 표면에 대하여 상부표면에서의 낮은 차등 압력 때문에 실질적인 물리적 힘이 조류에 가해지지 않으며, 조류는, 필터 구멍이 단독으로나 응집된 입자로서 조류 입자의 효과적인 크기에 대하여 적적하게 크기화되는 한, 필터의 구멍 내로 상당하게 구동되지 않는다. 따라서, 낮은 습윤 조류 케이크는 제거하기 비교적 용이해서, 필터가 재사용되도록 한다. 물론, 조류 입자(또는 입자의 일부)의 효과적인 크가가 필터의 기공 크기보다 작은 경우, 구멍에 도달하는 이들 조류 입자는 통과하기가 더 쉽고, 임의로 다음과 같이 다시 수집된다. 흡수성 물질은 또한, 압축 롤러, 진공, 공기 취입기, 가열기 성분, 및 제한적 플레이트 쌍과 같은 물질로부터 액체를 나타낼 수 있는 2개의 핀치 롤러 또는 기타 성분들 사이에 물질을 통과시킴에 의한 것과 같이, 보유된 물의 일부가 반복적으로 방출될 수 있는 경우 재사용될 수 있다. 하나의 양태에서, 조류 케이크는 건조(즉, 고체 90% 이상)되는 경우 두께가 25 내지 900 마이크론(μ)이다. 더 작은 두께는 큰 직경을 갖는 것에 비하여 더 작은 직경 입자를 분리하는 공정으로부터 수득되는 것으로 예측될 것이다.
하나의 양태에서, 흡수성 물질은 연속 루프 필터 벨트의 것과 역류하는 운행방향으로, 연속 루프 또는 벨트의 형태이다. 이러한 방식으로 구성되어, 보유된 액체를 나타내기 위한 성분들 사이에 흡수성 벨트를 통과시켜서, 장치는 비교적 저 흡습성 물질을 조류 혼합물의 풀을 보유하는 필터 벨트와 접촉시켜 비교적 높은 물 함량을 갖도록 한다. 따라서, 역류 운행 배열은 필터 구멍을 통해 조류 혼합물로부터 물이 이동되는 것을 촉진한다. 연속 필터 벨트의 구조적 통합성은 벨트의 에지 경계를 따라 에징(edging)을 형성함으로써 증진된다. 벨트는 에징(edging)을 포함시킴으로써 변형되기 어려워진다. 롤러 또는 칩은 필터 에징을 맞물려서 교차-웹 장력(cross-web tension)을 제공하는 데 보조할 수 있으며, 또한 필터 벨트를 인도할 수 있다. 흡수성 벨트 물질의 구조적 통합성은 흠수성 물질 하부에 보강 물질을 부착시킴으로써 증진된다. 섬유유리(fiberglass) 윈도우 스크린 물질을 웨빙(webbing)으로서, 예를 들면, 층들과 함께 꿰매서 고정시킨, 흡수성 물질에 부착시킴으로써 양호한 결과를 수득한다. 연속 벨트를 사용하는 경우, 낮은 프로파일 외관(profile appearance)을 나타내는 봉합부(seam)를 지니기 위해 사용하여 봉합부에서의 지나친 마모가 최소화되도록 하는 것이 중요하다.
또한, 조류 또는 기타 입상체 혼합물을 함유하는 풀은 포말 장치(frothing device), 예를 들면, 기포 포말 장치, 또는 자기 또는 전기 기포 장치(나타내지 않음)를 접수하여 풀의 표면에서 또는 표면 근처에서 조류와 같은 입자를 농축시킬 수 있다. 풀의 표면에서 또는 근처에서 더 많은 입자가 존재하면 필터의 상부 표면에서 또는 표면 근처에서 비교적 더 적은 입자가 생성되어, 입자에 의해 방해되거나 차단되지 않로 구멍을 통해 비교적 더 많은 액체가 유동하도록 한다. 에너지 소비를 최소화하기 위하여, 부양 장치에 기여할 수 있는 효율 개선은 이러한 장치를 작동하는 데 기여한 증가된 에너지 소비에 대하여 균형을 이루어야 한다.
하나의 양태에서 흡수성 물질은 단일의 연속 루프 또는 벨트로서 기재된다. 또한, 흡수성 물질은 또한 하나 이상의 흡수성 롤러, 필터의 하부에 위치한 더 짧은 길이의 다중 연속 벨트, 또는 더 짧은 길이 벨트 및 롤러의 조합물을 포함할 수 있다.
도 1 내지 7에 도시된 본 발명의 하나의 양태에서, 장치(10)는 별도의 단면(12), 탈수 단면(14), 임의의 건조 단면(15), 및 회수 단면(16)을 갖는다. 도 3에서, 연속 루프 필터 벨트(18)는 하중 롤러(23) 반대편에 있는 구동 롤러(22)에 의해 구동된 화살표(20)으로 나타낸 방향으로 운행한다. 필터 벨트(18)는 필터 물질을 지지하는 저 프로파일 및/또는 구조를 갖는 밀봉부(27)를 포함할 수 있다. 필터 벨트(18)에 의해 형성된 연속 루프 내부에는 화살표(26)으로 나타낸 바와 반대 방향으로 운행하는 필터 벨트(18)을 접촉하는 흡수성 벨트(24)가 있다. 흡수성 벨트(24)는 또한 연속 루프를 형성할 수 있다. 연속 흡수성 벨트는 구동 롤러(28)에 의해 구동된다. 압착 롤러(30)는 구동 롤러(28) 반대편에 있으며, 압력을 가하여 캣치 트레이(catch tray; 31) 위에 포획되는 흡수성 벨트로부터 액체를 압착시켜 배출시킨다. 가변 속도의 모터가 필터 벨트(18)과 흡수성 벨트(24) 둘다를 구동시켜 벤트 속도 및 이에 따라 장치(10)가 광범위한 입력 조건을 위해 필요한 만큼 조정될 수 있도록 한다. 모터는 또한 역전될 수 있는데, 이는 상이한 유형의 입자 및 액체의 분리를 촉진시키거나, 또는 유지 및 수선과 같은 특정한 상황에서 유리할 수 있다. 모터는 에너지 소모를 측정하기 위한 통합 성분들을 포함할 수 있거나, 또는 별도의 에너지 소비 장치에 연결하여 전력 인출(power draw)을 측정할 수 있다. 장치의 각종 성분들이 프레임(29)에 부착된다.
혼합물 투입구(32), 예를 들면, 입자와 액체의 혼합물을 포함하는 워터폴 ㅇ위어(waterfall weir)는, 분리 단면(12)에서 마이크로-조류(36) 및 물(38)로 이루어진 혼합물을 부착하도록 위치한다. 조류의 유글레나 균주를 사용하는 경우, 물 리터당 조류 3g의 용액이, 조류를 운반하고 이를 물 성분으로부터 분리하기 위한 허용되는 유동 특성을 갖는 혼합물을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 유글레나 균주에 대하여 물 리터당 조류 100g의 용액은 필터 벨트(18)에서 구멍을 통한 물 제거와 간섭하는 허용될 수 없게 높은 점도를 갖는다. 기타 균주가 사용되는 경우, 허용되지 않게 높은 점도가 물 리터당 60 내지 100g의 범위의 농도로 수득될 수 있다. 하나의 양태에서, 액체 중의 고체(입자로서)의 농도는 2 내지 3g/리터의 범위일 수 있다. 다른 양태에서 15g/리터의 농도를 액체를 허용할 수 있게 분리하면서 스크린에 가할 수 있다. 물 리터당 약 0.5g 미만의 조류의 용액은 일반적으로 필터 벨트의 표면에 너무 적은 조류를 부착시켜 필터 벨트(18)로부터 조류 케이크가 효과적으로 분리되도록 한다. 조류 용액의 상부 및 하부 농도 한계는 분리되는 조류 균주, 및 조류 입자에 의해 발생되고 개개 입자의 외부 표면에 부착된 특정한 압출물 또는 오염물질의 존재(또는 이의 결핍) 및 성숙도(및 따라서 조류의 입자 크기)에 따라 변할 것이다.
또한, 혼합물이 필터 벨트(18)의 에지 위에 유동하지 않고, 충분한 양의 혼합물이 필터 벨트(18)의 너비를 가로질러 물질의 일반적으로 균일한 피복을 제공하기 위해 가해지는 것을 보장하기 위해, 웰(40)의 형태로 함침부를 형성하도록 구성된 필터 벨트(18)의 영역 내에 혼합물을 부착시키는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 이 혼합물은 웰(40)에 풀(42)을 형성할 수 있으며, 분리 영역 내의 풀(42)의 중량 및 필터 벨트(18)의 에지는 하부 지지체(44) 및 측면 가이드(46)에 의해 지지된다. 하부 지지체(44)는 플라스틱의 곡선형 조작일 수 있고, 측면 가이드(46)는 스테인레스 강일 수 있지만, 구성의 대안적인 설계 및 물질을 사용할 수 있다. 더구나, 하부 지지체(44) 및 측면 가이드(46)의 하나 또는 둘 다는 대안 형태에서 요구되지 않을 수 있다. 풀(42)의 존재, 부재 또는 치수는 혼합물(34)의 투입 속도, 및 필터 벨트(18) 및 흡수성 벨트(24)가 구동되는 각각의 속도에 의해 조절가능하다. 하나의 양태에서, 필터 벨트(18)는 벨트를 안정화시키는 데 도움을 주고 섬유를 밀봉시키기 위해 에징(47)을 접수한다.
작동시, 혼합물(34)은 웰 영역(40)에서 필터 벨트(18)의 상부 표면(48)에 부착된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 혼합물 공급은 수평하게 배행된 파이프를 통해 도입된다. 그러나, 필터 벨트(18)의 전체 너비 이하로 임의로 확장하는 다수의 출구를 갖는 오버헤드 다기관 또는 오버헤드 수직 파이프와 같은 대안적인 도입 성분이 사용될 수 있다. 필터 벨트(18)는 물과 같은 액체가 캣치 팬(52) 내에 수집되는 스트림(50)(도 3) 내의 중력하에 이의 구멍(49)을 통과하도록 한다. 구멍은 크기를 조정하여 특정한 크기의 조류와 같은 입자가 개별적으로 또는 응집체로서 필터 벨트(18)의 상부 표면에 보유되도록 한다. 조류와 같은 입자가 풀(42) 주변에 혼합됨에 따라, 입자들 중의 일부가 풀의 하부에서 필터 벨트(18)의 상부 표면(48)에서 침강하는 한편, 기타 입자는 혼합물내에서 계속해서 교반된다. 필터 벨트(18)가 진행함에 따라, 필터의 새로운 표면적이 상부스트림 말단(56)(도 7)에서 풀로 들어가는 한편, 필터의 부분적으로 덮혀진 영역은 다운스트림 말단(56)에서 풀을 빠져나간다. 필터가 풀의 경사진 측면을 빠져나감에 따라, 추가의 입자가 상부 표면(48)에서 침강한다. 필터 상의 모든 입자들은 도 4에 나타낸 바와 같은 물을 갖는 습윤 케이크(58)을 형성한다. 나타내지 않았지만, 포말 부유 장치, 예를 들면, 탄산가스 포화기(aerator) 또는 음향, 자기 또는 전기 농축 장치를 사용하여 풀(42)의 표면에서 또는 표면 근처에서 입자를 농축시킬 수 있으며, 이에 따라 필터 벨트(18)의 구멍을 통한 액체 유동을 촉진시키기 위해 필터 벨트(18)의 상부 표면으로부터 멀어지게 할 수 있다.
습윤 케이크를 갖는 필터(18)가 진행함에 따라, 일부 물은 중력에 의해 필터 벨트(18) 구멍을 계속 통과한다. 필터 구멍을 통하고 조류로부터 멀어지는 추가의 물 통과는 흡수성 벨트(24)를 필터 벨트(18)의 하부 표면(60)에 접촉시킴으로써 촉진된다. 하나의 양태에서, 장치(10)의 혼합물 공급 말단에 가장 가까운 흡수성 벨트(24)는 웰 영역(40)의 부분 하부의 필터 벨트(18)의 하부 표면(60)에 접촉할 것이다.
필터 벨트(18)가 계속해서 낮아지는 수분 함량 조류 케이크로 진행함에 따라, 필터 벨트(18)의 하부 표면(60)이 접촉하고 흡수성 벨트(24)의 상부 표면(62)에 고정된다. 이러한 흡수성 벨트(24)는 하나의 양태에서 필터 벨트(18)의 반대 방향으로 운행하며, 대안적으로는 공류 방향으로 또는 역류 방향으로 필터 벨트(18)로부터 상이한 속도로 운행한다. 흡수성 물질은 필터 벨트(18)의 구멍(49)로부터 점적을 형성하고 이로부터 강하되는 시도를 하는 물 점적(64)과 수압 접촉한다. 도 5는 물 점적 형성을 설명하기 위하여, 갭(gap)을 갖도록 도시된다. 전형적으로, 그러나, 2개의 벨트는 실제로 접촉된다. 흡수성 물질은 필터 구멍으로부터 액체를 나르며, 이에 따라 필터 벨트(18) 내의 구멍이, 액체를 궁극적으로 흡수성 물질 내로 유입되도록 하면서, 입자 주변의 간극 공간으로부터 액체를 끌거나 수용하도록 한다. 역회전 흡수성 벨트(24)와 접촉하여 필터 벨트(18)가 운동하는 것을 유지함으로써 조류 케이크(58)가, 비교적 무수 흡수성 벨트 물줄에 노출됨에 따라 이의 고체 함량을 증가시킨다.
입자 케이크를 갖는 필터 벨트(18)의 단면이 흡수성 벨트와의 접촉을 파괴함에 따라, (66)에서, 이는 공정의 필요에 따라 특정한 수의 수단에 의해 수분 수준을 추가로 감소시킬 수 있는 임의의 건조 영역(15)으로 공급된다. 건조 영역은 다른 아무것도 필요로 하지 않을 수 있어서 주변 온도 및 습도 조건하에서 추가의 건조가 발생한다. 그렇지 않으면, 하나 이상의 활성 건조 방법, 예를 들면, 공기 운동, 가열, 탈습윤화, 일광 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 이들 방법은 가열 성분, 팬, 취입기, 광원, 음향 장치 및/또는 진공을 사용하여 성취할 수 있다. 하나의 양태에서, 고 고체 케이크는, 일단 수분 한계에 도달하면 필터 벨트(18)로부터 벗겨지며, 벨트 속도 및 혼합물 입력 용적이 변해서 추가의 건조가 불필요해지도록 한다. 필터 벨트(18)의 다공성 구조는 또한 공기 운동 또는 열과 같은 할성 건조 방법이 케이크 위, 케이크 아래, 또는 둘 다로부터 입자 케이크에 적용되도록 한다. 입자가 조류인 경우, 대략 34% 고체 및 약 25 내지 90 마이크론의 범위의 두께에서 조류 케이크는 필터 벨트(18)의 상부 표면으로부터 방출되며 플레이크(flake)를 형성하기 시작한다.
회수 단면(16)에서, 가요성 필터 벨트(18)는 방향을 약 90도 이상의 각도로 변화시킨다. 덜 가요성인 하부 수분 조류 케이크는 균열되며 벨트가 회수되지 못하도록 한다. 다양한 기타 회수 증진 방법들이 필요에 따라 사용될 수 있다. 이들은, 예를 들면, 롤러 주변의 반경 모양 보다 더 날카로운 모양을 만드는 것을 포함한다. 이는, 예를 들면, 필터 성분을 부드러운 반경 롤러 대신에 운행 방향을 변경시키기 위해 에지 위로 통과시킴으로써 수행할 수 있다. 스크레이퍼(scraper), 진동기, 취입기, 나사 송곳(auger), 브러쉬, 진공 등을 또한 필요에 따라 사용할 수 있다. 그러나, 가능한 경우는 언제든지 제로(zero) 또는 대략 제로의 에너지를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 균일한 케이크를 형성하는 것을 방지하는, 도 6에 도시된 바와 같은 구멍(68)을 고의적으로 차단한 필터 벨트를 사용할 수 있는 것을 고려한다. 하나의 큰 연속성인 것 보다 고의적으로 세그멘트화된 케이크를 사용하여 작업함으로써, 건조 및 박리 특성이 영향을 받을 수 있어서, 케이크는 필터 벨트로부터 더 용이하게 분리되도록 한다. 이는, 조류 셀(36)을 필터 벨트(18)의 구멍(49) 내로 구동시키는 기여를 하는 압력 차(진공 유인 효과, 또는 기압 미는 효과), 또는 롤러 등과 같은 어떠한 힘도 사용되지 않기 때문에 가능하다.
장치(10)는 프레임(29)에 대하여 가요성 필터 벨트(18)가 운동하도록 하는 하나의 D.C. 구동 모터, 및 동일하거나 상이한 속도 비에서 흡수성 물질이 운동하도록 하기 위한 별도의 D.C. 구동 모터를 포함한다. 하나의 양태에서, 물 속에서 묽은 혼합물로서 도입된, 조류를 적어도 20% 고체로 수거하고 탈수시키기 위해 이용된 에너지는, 0.3 g 조류/리터 용액의 용액르로부터 200g/리터로 농축되는 경우 탈수된 조류 킬로그램(kg) 당 100 와트 미만의 일 수 있으며, 다른 양태에서 탈수된 조류 킬로그램 당 400 와트 미만 및 또 다른 양태에서 탈수된 조류 킬로그램 당 700 와트 미만일 수 있다. 다른 양태에서, 에너지 소비는, 적어도 20% 고체로 탈수되는 경우 탈수된 조류 킬로그램 당 약 26 와트이다.
본 발명은 물과 같은 입상 물질을 함유하는 액체로부터 입상 물질을 분리하는 것을 촉진시키기 위한 장치로서 일반적으로 기술할 수 있다. 특히, 조류는 물과 같은 담체 유체로부터 분리할 수 있지만, 기타 입상 물질은 또한 장치를 사용하여 액체로부터 분리할 수 있다. 본 발명은 또한 다시 조류에 대한 것 뿐만 아니라 기타 입상 물질에 대해서도 참조하는, 이러한 분리를 수행하기 위한 방법을 고려한다. 이 방법은 비교적 낮은 에너지 소비에서도 분리를 수행하며, 분리되는 입자에 대한 손상을 최소화하는 낮은 차등 압력을 이용한다.
도 1은 조류와 물의 혼합물을 접수하고 성분들을 분리하도록 작동하는, 스크린 및 흡수성 층으로 구성된 프레임의 사시도이다.
도 2는 조류 및 물이 생략된, 도 1의 양태의 개요적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 양태의 정면 단면도이다.
도 4는 도 3에서 나타낸 바와 같은 개요적인 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타낸 바와 같은 확대된 개요적인 단면도이다.
도 6은 필터 물질의 하나의 양태를 개요적으로 나타낸다.
도 7은 도 1의 양태의 일부의 상세한 개요적 단면도이다.
실시예
다음 실시예는 조류의 특정한 균주를 탈수시키는 장치를 사용하는 본 발명의 하나의 양태의 실시를 설명한다. 본원의 특허청구범위 내의 기타 양태들은 본원의 기재내용을 근거로 하여 당해 분야의 숙련가에게 명백할 것이다.
장치는, 기공 크기(메쉬 개구(mesh opening)로서도 공지됨)가 25 마이크론이고 개구 면적이 20%인, 뉴욕 소머스(Somers) 소재의 SaatiTech로부터 구입한 폴리에스터 모노필라멘트 물질로 제조된 연속 필터로 구성된다. 이 필터의 두께는 52 마이크론이고, 필터 물질을 제조하기 위한 개개의 트레드 직경(thread diameter)은 27 마이크론이었다. 필터 벨트 아래에는 독일 풀다(Fulda) 소재의 하굴란 블리스슈토프 게엠베하 운트 캄파니 카게(Hagulan Vliesstoff GmhH & Co. KG)에서 제조한 공기적층된 부직 흡수성 물질 No. NF 52-230의 연속 벨트이었다. 이 벨트는 80% 비스코스 및 20% 폴리에틸렌으로 제조되었다. 흡수성 벨트의 구조적 통합성은 섬유 유리 윈도우 스크린 물질의 웨빙을 하부면에 꿰매어서 증가시켰다. 연속 섬유와 연속 흡수성 벨트 둘 다는 봉합하여 두께 변화를 최소화함으로써 서로에 대해 부드러운 표면 및 프레임 위의 성분들의 접촉을 제공하였다. 필터 벨트는, 전력 인출을 측정하기 위한 Kill-a-watt wattmeter가 연결된 DC 모터로 구동된 분당 30.3 cm의 속도(8 inch/min)로 운동하였다.
평균(응집된) 입자 크기가 10 내지 40 마이크론(약 2 내지 약 10 마이크론의 범위의 개개의 세포 크기)인 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris)로 제조된 조류 혼합물은 0.8 g/l 물의 농도에서, 1.3 L/min의 속도로, 이동 필터 벨트에 의해 한정된 풀 속으로 부어넣는다. 흡수성 물질은, 역시 Kill-a-watt watt wattmeter가 연결된, DC 모터에 의해 구동된 15.2 cm/분(6 inch/min)의 속도로, 필터 벨트에 대하여 역류하여 운동하였다.
풀을 빠져나오는 조류 케이크는 약 10%의 근사적인 고체 함량을 가졌다. 하부의 흡수성 벨트(24)에 의한 역류를 갖는 필터 벨트 상의 케이크의 약 15cm 운행 내에서, 고체 함량은 약 16%로 증가하였다. 흡수성 벨트(24) 위에 위치한 필터 벨트(18)의 나머지 41 cm 위에, 고체 함량은 추가로 약 18중량% 고체로 증가하였다. 케이크 제거 롤러(43) 전의 필터 벨트의 말단에서, 고체 함량은 약 25% 고체이었다. 필터 벨트의 길이 및 주위 환경 조건에 좌우되어, 활성 건조 조치를 수행하지 않고 추가의 건조가 일어날 수 있다. 적어도 약 25% 고체를 갖는 케이크를 제거하기 위한 조류 혼합물의 초기 도입으로부터의 경과 시간은 8분이었다. 필터 벨트(18) 및 흡수성 벨트(24)를 구동시키는 롤러를 회전시키기 위해 사용된 D.C. 모터에 대한 에너지 소비는 17 와트이었다. 단위 시간 당 일정한 상태 모드에서 생산된 적어도 20% 고체의 조류 케이크의 중량은 3.7 g/min이었다. 따라서, 0.077 와트 시간(277.2 joules)의 에너지는 20% 고체 함량을 갖는 조류 케이크 1g을 생산하기 위해 소비하였다. 어떠한 다른 에너지도 케이크를 위한 상기 고체 함량에 도달하도록 소비되지 않았다. 실온에서의 주변 온도는 대략 72°F이었고, 상대 습도는 대략 50%이었다.
조류의 상이한 균주가 성숙기에 상이한 입자 직경을 가질 것으로 인식될 수 있다. 또한, 이러한 균주 및 조류의 성숙도를 기본으로 하여, 개개의 조류 입자가 응집하는 경향이 더 크거나 더 적을 수 있어서 여과되는 장치의 유효 크기를 증가시킬 수 있다. 또한, 입자의 형태는 사용되는 균주에 따라 변할 수 있다. 따라서, 적합한 필터 스크린 물질은 물로부터 입자를 효과적으로 분리하기 위해 상이한 구멍 크기를 가질 수 있다. 또한, 혼합물의 유동 속도는 입자 회복을 최적화하도록 변할 수 있으며, 흡수성 물질의 물 흡수 용량은 적절하게 수정될 필요가 있을 수 있다. 따라서, 조류 균주, 필터 스크린 구멍 크기, 및 흡수성 용량의 범위는 필요에 따라 이용할 수 있다는 것이 예측된다. 각종 조류 균주에 대한 평가 및 건조 특성화에 대한 추가의 비교 정보에 대해서는, 하기 표 1을 참조한다. 분리 조건은 일반적으로 실시예에서 위에서 나타낸 바와 동일하다.
조류 보트리오코쿠스 브라우니 클로렐라 불가리스 유글레나 그라실리스 난노클로로프시스 살리나 폰드 수(오하이오주 마리스빌)
크기 범위(㎛) 15-35 2-10 15-40 0.5-2 0.5-40
밀도(g/L) 2 2.8 3.1 40.2 1
조류 에너지 함량(Watt-hrs/g 조류) 7.2 5.2 5.6 6.8 4.6
공정 수행 횟수 2 18 12 39 53
유동 속도(L/hr) 456 342 342 60 510
이탈된 조류(%)* 0.5 8 1 35 3
무수 플레이크 중의 잔류 수(%) 1.2 0.5 1.4 0.4 1.0
무수 고체 수율(g) 152 147 175 261.3 83
* 이탈된 조류는 필터를 통해 물과 함께 이동된 조류의 비율이다. 일반적으로, 필터를 통과하는 조류 입자의 비율은 조류 입자의 총 입자 양의 10 내지 15%를 초과하지 않을 것이다.
클로렐라 불가리스 미세조류와 성공적으로 사용된 필터 스크린의 예는 뉴욕주 소머스 소재의 사아티텍(SaatiTech)로부터 수득할 수 있는 제직된 폴리에스터 필터 직물(PES 25/16)이다. 이 물질은 25마이크론의 메쉬 개구, 16% 개구 면적, 및 34 마이크론의 트레드 직경을 갖는다. 기체 투과도는 1,700 l/㎡s(리터/㎡/초)이다. 개구 면적은 필터 직물의 정의된 면적에 있어서 트레드 표면에 대한 구멍 표면의 비율로서 정의한다. 입자 크기 보다 실질적으로 더 큰 메쉬 개구는 필터 벨트를 통과하는 입자의 대부분을 생성한다. 메쉬 개구가 입자 크기보다 실질적으로 더 큰 경우, 구멍은 낮은 차등 압력을 사용해서도, 더 용이하게 차단되거나 방해된다. 결과적으로, 액체 운동이 방해되고, 분리를 방해한다. 일반적으로, 필터 벨트를 통과하는 입자의 약 10% 내지 15%까지 갖는 것이 허용된다. 따라서, 필터 벨트 메쉬 개구는 입자 크기보다 더 클 수 있으나, 실질적으로는 그러하지 않다. 따라서, 예를 들면, 25 마이크론의 메쉬 개구는, 허용되는 양의 통과 입자로, 평균 크기가 약 20 마이크론인 입자를 효과적으로 분리할 것이다. 장치와 함께 사용하기 위한 필터 물질의 범위는 적어도 7 마이크론 메쉬 개구 내지 700 마이크론 개구의 범위일 수 있으며, 2% 내지 68%의 개구 면적을 각각 갖는다. 필터 물질을 선택함에 있어서, 하나의 양태에서, 혼합물에 가장 근접한 물질의 부분은 최고 소수성을 가지며, 여기서 물질은 이후에 혼합물로부터 떨어져서 연장됨에 따라 더 친수성이 된다. 실리콘 또는 불소화 중합체를 기본으로 하는 것들과 같은 피복물을 사용하여 소수성을 증가시킬 수 있다.
분리 공정에서의 개개의 조류 입자에 대한 낮은 수준의 손상으로 인하여, 필터 벨트(18)는 물질을 세척, 교환 또는 교체할 필요없이 연장된 시간 동안 수행할 수 있다. 실시예에 나타낸 방식에서, 필터 벨트(18)는 공정 라인에서 빠져나오기 전에 1주 동안 작동하며, 약한 표백 용액에 침지시키고, 작동에 돌려보낸다.
흡수성 벨트에 사용된 흡수성 물질은 221 g/m2 (평방미터 당 그램)의 중량, (10 oz.에 대하여) 2.2mm의 두께, 80% 비스코스 및 20% 폴리에틸렌의 블렌드(blend), 및 1198% 또는 2.65 리터/m2 (평방미터 당 리터)의 흡수도를 갖는 니이들 펠트 바닥 천(NF 52-230 S)이다. 이는 독일 풀다 소재의 하굴란 블리스슈토프 게엠베하 운트 캄파니 카게로부터 입수할 수 있다.
상기한 발명은 조류의 건조를 위한 용도의 측면으로 기술하였지만, 물 또는 다른 액체로부터 특정의 기타 입상 물질을 분리, 탈수 및 회수하기 위해 이용할 수도 있다. 이러한 기타 입상 물질의 특성은 스크린 및 흡수성 층의 특성을 조정하는 것이 필요할 수 있어서, 스크린과 흡수성 층이 액체 또는 입자와 비-반응성이 되도록 한다. 또한, 물 이외의 기타 액체를 사용할 수 있었다. 예를 들면, 에탄올 생산 공정으로부터의 입상 물질은, 오일 재생 공정에 사용된 폐수로부터의 입상 물질에서와 같이, 액체 캐리어로부터 분리되었다.
본원에서 설명되고 기술되 양태는, 성장되거나 운반되는 물 또는 기타 액체로부터 조류를 분리할 목적으로 스크린 내로 운행하는 단일의 흡수성 벨트를 갖는다. 또한, 기타 공정들은, 스크린 벨트 위에 있는 동한 또는 다른 벨트로 이동된 후에 조류 우에서 수행할 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들면, 운행 스크린 벨트는 조류의 외부에 존재하는 오일 또는 기타 물질을 제거할 목적으로 조류 케이크 위에 용매를 분무하는 노즐 하부로 통과할 수 있다. 이러한 용매는 이후에 스크린을 통과하고 회수될 수 있다. 바람직한 물질, 예를 들면, 지질은 이후에 용매로부터 분리될 수 있으며 용매는 재순환된다. 또한, 초 흡수성 벨트(second absorbent belt)는 필터 벨트의 하부와 접촉하여, 최종 회수 전에 조류 케이크의 수분 수준을 추가로 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다. 조류 입자의 외부 표면으로부터 유기 물질을 제거하는 공정 동안에, 조류는 살아있고 손상되지 않는 상태로 유지시켜서, 이들이 오부면 표면에 다 많은 물질을 생산하기 위한 탱크로 되돌릴 수 있도록 하는 것으로 고려된다. 초세포적으로 물질을 생산하는 조류는 흔히 재생 속도가 더 느리기 때문에, 외부면 표면으로부터의 유기 물질의 이러한 빈번한 수거 및 복귀는 생산 속도를 목적하는 수준으로 유지시키는 데 사용할 수 있다.
본원에서 설명되고 기술된 양태는 수평 배향된 벨트 표면을 사용하였다. 배향의 변형이 가능하다. 또한, 케이크 물질을 제거하기 위한 적절한 방법, 예를 들면, 스크레이퍼 또는 진공과 함께, 제2 축에 대하여 반대 방향으로 운행하는 흡수성 물질의 축 및 디스크 둘레의 제1 방향으로 운행하는 필터 스크린의 환형 디스크를 갖는 장치를 고안할 수 있다는 것이 고려된다. 유사하게, 이 장치는, 예를 들면, 스크린의 실린더 외부에 취하하는 조류, 및 내부의 흡수성 물질을 갖는, 실린더 형태로 제조할 수 있다.
본 발명은 각종 양태들을 기술하여 설명하였고, 이들 양태들은 상당히 구체적으로 기재하였지만, 본 출원인은 첨부된 특허청구범위의 영역을 이러한 상세한 설명으로 한정하거나 어떠한 방식으로든지 제한하려는 의도는 아니다. 추가의 이점 및 변형은 당해 분야의 숙련가들에게 당연하게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 이의 광의의 국면에서 나타내고 기술된 특정의 상세한 사항들, 대표적인 장치 및 방법, 및 설명적인 실시예로 제한되지 않는다. 따라서, 본 출원인의 일반적인 발명적 개념의 정신 또는 영역으로부터 벗어나지 않고 상기한 상세한 사항들로부터 이탈이 이루어질 수 있다.

Claims (23)

  1. 프레임, 필터, 흡수성 층, 및 필터와 흡수성 층 사이의 상대 운동을 유발하도록 구성된 하나 이상의 운동 장치를 포함하는, 액체 및 입자를 포함하는 혼합물로부터 입자를 분리하는 장치로서,
    프레임이 필터와 흡수성 층을 지지하고 필터와 흡수성 층이 서로에 대하여 운동하도록 구성되고;
    필터가, 이의 적어도 일부가 혼합물, 하부 표면, 및 상부 표면과 하부 표면 사이로 연장되는 구멍을 수용하도록 구성되는 상부 표면을 포함하고, 여기서 구멍은 액체의 완전한 운동(through movement)하도록 하고 적어도 일부 입자의 완전한 운동을 방해하도록 하기에 충분한 크기이고;
    흡수성 층이 상부 표면 및 하부 표면을 포함하며;
    필터의 하부 표면의 적어도 일부가 흡수성 층의 하부 표면의 적어도 일부와 접촉하여 입자의 적어도 일부를 필터의 구멍을 통한 액체의 운동에 의해 액체의 적어도 일부로부터 흡수성 층으로 혼합물에 외부 힘을 적용하지 않고 분리시키면서 필터의 상부 표면에 입자의 적어도 일부를 보유시키는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 필터의 상부 표면이 하부 표면에 대하여 소수성인 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필터가 연속 루프(loop)인 장치.
  4. 제3항에 있어서, 연속 루프 필터가 에징(edging)을 포함하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 흡수성 층이 연속 루프인 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 흡수성 층이 필터의 운동에 대하여 역류로 운동하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 흡수성 층으로부터 액체를 제거하도록 구성된 장치를 추가로 포함하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 액체 제거 장치가 압축 롤러, 한쌍의 핀처 롤러(pincher roller), 진공, 공기 취입기, 가열기 성분, 및 제한 플레이트 쌍(restrictive plate pair) 중의 하나 이상인 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 필터의 상부 표면에 혼합물을 제공하기 위한 입구를 추가로 포함하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 필터의 상부 표면의 적어도 일부가, 혼합물이 풀링(pooling)할 수 있는 함침부를 형성하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어는 한 항에 있어서, 혼합물의 상부 표면의 혼합물의 표면에서 입자를 농축시키기 위한 장치를 추가로 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 농축 장치가 통풍기, 전기 장치, 자기 장치, 또는 혼합물 표면에서 입자를 농축시키기 위한 음향 장치인 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 흡수성 층 외에도 혼합물로부터 액체를 제거하기 위한 적어도 제2 창치를 추가로 포함하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 적어도 제2 장치가 가열 성분, 팬, 취입기, 광원, 음향 장치, 또는 진공을 포함하는 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서, 액체의 적어도 일부를 제거한 후에, 필터로부터 입자를 제거하기 위한 장치를 추가로 포함하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 액체를 제거하기 위한 입자가 스크레이퍼, 진공, 부러쉬, 진동기, 또는 나사송곳(auger)을 포함하는 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 필터로부터 제거된 입자를 회수하기 위한 회수기를 추가로 포함하는 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서, 혼합물을 필터의 상부 표면에 제공하기 위한 혼합물 입구를 추가로 포함하며, 여기서 혼합물 입구가 적어도 워터폴 위어 (waterfall weir), 적어도 하나의 노즐, 매니폴드(manifold), 또는 다수의 노즐을 포함하는 장치.
  19. 프레임, 필터, 흡수성 층, 및 필터와 흡수성 층 사이의 상대 운동을 유발하도록 구성된 하나 이상의 운동 장치를 포함하는, 액체 및 입자를 포함하는 혼합물로부터 입자를 분리하는 장치로서,
    프레임이 필터를 지지하는 제1의 다수의 롤러 및 흡수성 층을 지지하는 제2의 다수의 롤러를 포함하고, 필터와 흡수성 층이 서로에 대하여 운동하도록 하고;
    필터가 혼합물, 하부 표면, 및 상부 표면과 하부 표면 사이로 연장되는 구멍을 접수하도록 구성된 적어도 일부에서 상부 표면을 포함하는 연속 루프이고, 여기서 구멍이 액체의 운동을 허용하도록 하기에 충분하고 적어도 일부의 입자의 운동을 방지하도록 하기에 충분하며;
    흡수성 층이 상부 표면과 하부 표면을 포함하는 연속 루프이고;
    필터의 하부 표면의 적어도 일부가 흡수성 층의 하부 표면의 적어도 일부와 접촉하여 입자의 적어도 일부를 필터의 구멍을 통한 액체의 운동에 의해 액체의 적어도 일부로부터 흡수성 층으로 혼합물에 외부 힘을 적용하지 않고 분리시면서 필터의 상부 표면에 입자의 적어도 일부를 보유시키는 장치.
  20. 상부 표면과 하부 표면 사이로 교통하는 구멍[여기서, 구멍은 액체의 운동을 허용하고 적어도 일부 입자의 철저한 운동을 방지하기에 충분한 크기이다]을 갖는 필터의 상부 표면으로 혼합물을 제공하고;
    필터의 하부 표면의 적어도 일부를 흡수성 층[여기서, 흡수성 층은 필터의 상부 표면의 혼합물로부터 구멍을 통해 흡수성 층으로, 액체에 대한 외력을 적용하지 않고 액체의 모세관 유동을 촉진시킨다]의 상부 표면의 적어도 일부와 접촉시키며;
    필터와 흡수성 층 사이의 상대 운동을 수행하는 것을 포함하여, 액체와 입자를 포함하는 혼합물로부터 입자를 분리하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 필터와 흡수성 층이 서로에 대하여 역류 방향으로 운동하는 각각의 연속 루프인 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 흡수성 층 내로 흡수된 액체의 적어도 일부를 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중의 어느 한 항에 있어서, 입자가 조류(algae)인 방법.
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