KR20160043099A - 유체 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
여과 시스템으로부터 여과를 제거할 필요 없이 자가 세척이 가능하도록 구성된 액체 여과장치를 포함하는 액체 여과 시스템이 개시된다. 여과장치는 여과되는 유체에 전달되는 회전 운동뿐만 아니라 고형물 여과를 위한 필터 미디어 모두를 사용함으로써 원심력은 여과되는 액체로부터 고형물을 제거할 수 있도록 한다. 액체 여과 시스템은 또한 액체 여과장치와 연통되고 여과 시스템으로부터 필터 미디어를 분리할 필요 없이 필터 미디어에 걸린 물과 잔류물을 방출하도록 필터 미디어에 가스를 흐르도록 구성된 가스 펄스 노즐을 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 유체 여과에 관련된 것으로서, 더 상세하게는 자동세척 여과장비를 구비한 액체 여과 시스템에 의해 유체의 고형물들을 제거하는 것에 관한 것이다.
기름과 가스 채굴, 채유정 완결(well completion), 그리고 제품생산을 진행하는 동안, 폐수(생산수와 역류수로 또한 불리는)가 발생된다. 역류수(flow-back water)는 수압파쇄 공정이 완료된 후에 유정으로부터 흘러나오는 폐수의 흐름이다. 생산수(production water)는 유정에서 생산되는 기름 또는 천연가스와 함께 유정으로부터 흘러나오는 폐염수의 흐름이다. 역류수와 생산수는 통상 프로판 모래(propant sand)(수압파쇄 압력이 해제된 다음, 기름과 가스 생산물 저장원의 갈라진 틈을 막는데 사용된 모래), 화학 완제품, 기름 혼합물을 포함하고, 기름 혼합물은 반고형물 겔, 탄화수소물, 그리고 생산물 저장원을 이루는 고형물들을 구성한다. 통상, 역류수와 생산수는 유정으로부터 폐기처리장 또는 재활용센터로 트럭에 의해 수송된다. 폐기처리장에서, 트럭은 물을 펌프에 의해 여과기, 예를 들면, 백 필터(bag filter)를 통과시킬 것이고, 백 필터 다음에는 일련의 분리 침전 탱크들이 설치된다. 고형물과 탄화수소물 대부분이 제거되면 폐수는 다시 여과된 다음 심층 폐기 주입정으로 펌프에 의해 이송된다. 폐수재활용 센터는 탄화수소물, 고형물, 그리고 반고형물들을 여과하고 침전시키기 위하여 동일한 종류의 전처리 시스템을 사용한다.
일반적인 폐기처리공정에서, 백 필터는 여과 시스템에 사용되어 왔다. 백 필터는 트럭으로부터 펌프에 의해 이송되는 폐수에 포함된 고형과 반고형의 오염물을 제거한다. 백 필터 시스템은 트럭이 액체 화물을 버려 없애는 하부에, 일련의 탱크들의 상부에 위치한다. 운영자는 주기적으로 백 필터를 하우징들로부터 제거하고 새로운 백 필터들로 교체해야 한다. 이러한 백 필터 작업과 폐기는 가스와 기름 생산지로부터 폐수를 처리하는데 비용을 증가시킨다.
일반적으로 백 필터들은 100에서 200베럴의 폐수를 여과한 다음 채워질 것이고 교체가 요구된다. 사용된 백들의 폐기 전, 운영자는 모인 고형물들을 쏟고 백으로부터 기름, 탄화수소물 액체, 그리고 반고형물들을 자중에 의해 배출되도록 오염물질 걸이에 백들을 걸어 둘 것이다. 이 공정은 환경적인 관점에서 더럽고, 제어하기 어려우며, 비용이 많이 소요된다.
본 발명에 의한 장치는 내구성이 있고 오래 지속되도록 구성되고, 그것의 운전 수명 동안 사용자에 의헤 제공되어야 하는 것들이 아주 작거나 거의 없도록 구성된다. 시장에서의 구매력을 높이기 위하여, 본 발명에 의한 장치는 또한 비싸지 않은 구성이어야 하고 그에 따라 넓은 시장을 확보할 수 있어야 한다. 결국, 전술한 모든 이점들과 목적들은 실제적으로 관련된 단점들을 초래하지 않고 달성되어야 하는 것이 또한 목적이다.
본 발명은 일측면에서 액체 여과 시스템을 제공한다.
액체 여과 시스템은 예를 들면 광산 지역 시설의 염수와 같은 유체를 여과하도록 구성된다.
상기 시스템은 플랫폼, 탱크, 필터 하우징 쌍, 인렛 파이프, 아웃렛 파이프, 덤프 파이프, 그리고 컨트롤러를 포함한다.
상기 플랫폼은 상기 액체 여과 시스템의 구성요소를 지지할 수 있도록 적합하게 구성되고 지표면 지지부재, 예를 들면 휠에 연결될 수 있다. 탱크는 플랫폼에 연결되고 상기 시스템의 운전자에 의해 결정되는 것처럼 상기 필터 시스템으로부터 물과 잔류물을 수용하도록 구성된다. 일실시예에서, 상기 탱크는 상기 플랫폼과 일체로 형성될 수 있고 다른 실시에에서 상기 탱크는 상기 플랫폼에 연결된 독립 유닛이다.
상기 액체 여과 시스템은 상기 플랫폼에 각각 연결된 적어도 두 개 이상의 하우징을 포함한다. 상기 필터 하우징은 상단과 하단을 구비하고, 상기 하단은 잔류물 배출구를 이루는 신장 튜브이다. 접선 인풋 노즐이 상기 튜브의 상단에 인접하도록 배치되고 상기 튜브 내부와 유체가 연통하며 상기 튜브 내부의 액체 흐름에 회전운동을 전달하도록 구성된다. 상기 노즐은 상기 튜브의 유체에 회전 운동을 전달하도록 구성된다. 상기 신장 튜브 내부의 이러한 회전 운동은 상기 유체에 부착된 고형물에 원심력을 전달하여 상기 신장 튜브로 주입되도록 한다. 충분한 질량을 갖는 이러한 고형물은 상기 하우징의 내벽에 힘을 가하게 될 것이고 상기 잔류물을 배기구로 이동시킨다. 배출구 포트는 상기 튜브의 하단에 인접하여 형성되고 상기 튜브 내부와 연통한다.
각 필터 하우징은 인풋 노즐과 아웃풋 포트 사이 상기 튜브에 배치된 필터 미디어를 포함한다. 상기 필터 미디어는 사용하고자 하는 목적에 적합한 물질일 수 있고, 예를 들면 스테인리스 스틸이며, 상기 필터 시스템에 주입되는 상기 유체에 부착된 일정 마이크론 크기의 입자를 여과하도록 구성된다. 이러한 마이크론 크기의 필터 미디어는 상기 액체 여과 시스템의 사용자에 의해 결정된다.
상기 액체 여과 시스템은 각 접선 인풋 노즐에 연결된 인렛 파이프 시스템을 포함하고 적어도 하나의 선택적으로 제어되는 밸브를 포함한다. 아웃렛 파이프 시스템은 각 아웃렛 포트에 연결되고 적어도 하나의 선택적으로 제어되는 밸브를 포함한다. 덤프 파이프 시스템은 각 잔류물 배출구에 연결되고 상기 탱크와 연통한다. 덤프 파이프 시스템은 적어도 하나의 밸브를 포함한다. 일실시예에서 각 밸브는 버터플라이 밸브이다.
컨트롤러는 각 밸브와 연결되고 상기 컨트롤러는 컨트롤러에 미리 설정된 순서에 따라 각각의 밸브의 개폐를 액츄에이터로 선택적으로 제어하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 상기 여과 시스템은 각각의 인풋 노즐로 연장되어 통상의 흡입 포트에 연결된 인풋관을 구비한 흡입 매니폴드와, 각각의 아웃렛 포트로 연장되어 통상의 아웃렛 포트에 연결된 배출관을 구비한다.
작동에 있어서, 여과될 유체는 통상의 인풋 포트에 연결되고 개폐된 밸브들에 의해 결정되는 것과 같이 다양한 매니폴드들을 통하여 특정 필터 하우징에서 처리 완료된다. 여과수는 통상의 아웃렛 포트로 이송되어 상기 액체 여과 시스템의 작업자의 결정에 의해 재사용 또는 후공정으로 이송된다. 상기 필터 하우징 각각에 축적된 잔류물 또는 폐수는 상기 덤프 파이프 시스템을 통하여 후폐기 또는 부가 공정을 위하여 상기 탱크로 처리 완료된다.
다른 실시예에서, 상기 액체 여과 시스템은 각 튜브 내부와 유체가 연통하는 가스 펄스 노즐을 포함한다. 상기 가스 펄스 노즐은 상기 필터 미디어까지 연장된 연장 튜브에 연결될 수 있다. 상기 가스 펄스 노즐은 상기 필터 미디어에 부착된 물과 잔류물을 방출하도록 상기 필터 미디어로 가스를 불어 넣도록 구성된다. 상기 가스 펄스 노즐의 가스는 특정 사용을 위하여 적합한 어떠한 가스도 적용 가능하고 바람직하게는 압축 공기이다. 상기 가스 펄스들은 단일 또는 일련의 펄스일 수 있고 작업자에 의해 결정되고 상기 컨트롤러에 의해 프로그램된 바와 같이 2에서 30초 동안 유지될 수 있다.
상기 밸브, 예를 들면 버터플라이 밸브는 통상 액츄에이터에 연결되고 액츄에이터는 또한 상기 컨트롤러에 연결된다. 상기 액츄에이터는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 밸브를 개폐한다. 상기 액츄에이터는 공압 실린더, 유압 실린더, 그리고 전기모터 중에 하나일 수 있다.
또 다른 실시예에서 상기 액체 여과 시스템은 복수개의 필터 하우징을 구비할 수 있고 필터 하우징의 최소는 두 개이다. 전형적인 구성에서, 두 쌍의 필터 하우징은 상기 플랫폼에 설치되고 한 쌍은 여과 중이고 두 번째 쌍은 반대 동작 중이다. 상기 필터 하우징의 첫 번째 쌍이 차압에 기반한 불충분한 여과 조건에 도달하면, 상기 컨트롤러는 상기 필터 하우징의 첫 번째 쌍의 밸브를 폐쇄하고 유체의 여과를 계속하도록 상기 필터 하우징의 두 번째 쌍의 밸브를 개방한다. 이러한 경우, 상기 필터 하우징의 적어도 두 개에 의해 여과 작업이 계속 될 것이고 필터 하우징의 다른 쌍은 상기 필터 하우징의 필터 미디어를 제거하지 않은 상태에서 상기 가스 펄스 노즐들에 의해 세척된다.
액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법이 개시된다. 상기 유체 여과 시스템은 각각 필터 미디어를 구비한 한 쌍의 필터 하우징을 지지하는 플랫폼을 포함한다. 상기 필터 하우징은 인풋 노즐, 아웃렛 파이프 시스템, 컨트롤러, 그리고 탱크를 포함하는 인렛 파이프 시스템에 연결된다.
상기 방법은 상기 여과 시스템에 유체가 수용되는 단계, 한 쌍의 필터 하우징으로 상기 유체가 이송되는 단계, 상기 필터 하우징 중의 하나에서 인풋 노즐로 상기 유체에 회전을 전달함으로써 원심력에 의해 상기 유체로부터 고형물의 일부분을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 유체는 그 다음 상기 필터 하우징을 통과하여 이송되고 상기 유체의 고형물 부가적인 부분은 상기 필터 미디어에 의해 제거된다. 상기 유체는 상기 필터 하우징으로부터 제거되고 상기 고형물은 상기 필터 하우징 중 하나로부터 제거된다.
상기 유체의 상기 필터 하우징으로의 이송은 상기 고형물이 침전될 수 있도록 이송 사이에 충분한 시간을 가지고 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 바와 같이 간헐적으로 이루어지고, 상기 고형물은 상기 필터 미디어와 상기 원심력에 의해 상기 유체로부터 제거된다.
상기 방법은 또한 각 튜브 내부와 흐르도록 연통하는 가스 펄스 노즐로부터의 가스 펄스에 의해 필터 미디어를 세척하는 단계를 더 포함하고, 상기 가스 펄스 노즐은 필터 미디어에 걸린 물과 잔류물을 토출하도록 상기 필터 미디어의 중앙부로 가스를 불어 넣도록 구성된다. 상기 필터 미디어에 의해 상기 유체로부터 여과된 고형물은 상기 필터 하우징의 하단을 통하여 상기 필터 하우징으로부터 제거된다. 상기 방법은 상기 탱크로 덤프 파이프 시스템을 통과하여 상기 유체로부터 침전된 고형물을 제거하는 단계를 포함한다.
액체 여과장치를 포함하는 액체 여과 시스템이 더 개시된다. 상기 필터 시스템 장치는 상기 필터 시스템으로부터 제거함이 없이 자가 세척하도록 구성된다. 상기 액체 필터 장치는 상단과 하단을 구비한 신장 튜브를 포함하고 상기 하단은 잔류물 배출구를 형성한다. 접선 인풋 노즐은 상기 튜브의 상단에 인접하게 배치되고 상기 튜브 내부와 연통한다. 상기 노즐은 상기 튜브의 유체에 회전 운동을 전달하도록 구성된다. 아웃렛 포트는 상기 튜브의 하단에 인접하게 배치되고 상기 튜브 내부와 연통한다. 필터 미디어는 상기 튜브의 상기 인풋 노즐과 아웃렛 포트 사이에 배치된다. 가스 펄스 노즐은 상기 튜브 내부와 연통한다. 상기 가스 펄스 노즐은 상기 필터 미디어에 걸린 물과 잔류물을 방출하도록 상기 필터 미디어에 가스를 불어 넣도록 구성된다.
상기 가스 노즐은 상기 신장 튜브의 상단과 하단 중 하나 또는 모두에 인접하게 배치된다.
다른 실시예에서, 상기 액체 여과 장치는 상기 튜브의 아웃풋 포트와 접선 인풋 노즐 중 하나에 연결된 적어도 하나의 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 액츄에이터와 컨트롤러에 연결된다.
액체를 여과하는 방법이 더 개시된다. 상기 방법은 여과된 액체와 고형물로 분리하고, 적어도 고형물의 일부는 상기 필터 미디어에 고형물 덩어리를 형성하는 여과 모드 동안 일방향으로는 필터 하우징에 포함된 필터 미디어를 통하여 액체를 여과하는 단계를 포함한다. 상기 여과된 액체를 상기 필터 하우징의 아웃렛 포트를 통과하여 보낸다. 고형물을 수집탱크에 최종 수집물로 잔류물 배출구로 보낸다. 통상 상기 필터 하우징의 적어도 절반이 상기 잔류물 배출구에 상기 잔류물로 가득 찼을 때 잔류물의 제거가 나타난다. 주기적으로, 상기 고형물 덩어리는 가스 펄스에 의해 상기 필터 미디어로부터 방출되고 상기 가스는 상기 여과된 액체의 적어도 일부가 상기 필터 미디어를 반대 방향으로 통과하도록 한다.
다른 실시예에서, 상기 방법은 여러 단계에서 상기 고형물 덩어리를 주기적으로 방출하는 단계를 포함한다. 시작 단계는 상기 가스가 상기 필터 미디어를 통하여 반대 방향으로 적어도 여과된 액체의 일부가 이송되도록 운전하고 최종 단계는 상기 여과된 액체가 상기 필터 미디어로부터 후송되고 상기 잔류물 배출구로 고형물과 액체가 밀려 들어가 다음 가스가 상기 필터 미디어의 세척을 마친다. 상기 가스는 그 사이의 전이 단계에서 잔류물 배출구에 대하여 상기 고형물과 액체를 밀어 버린다.
상기 필터 시스템을 통한 유체의 흐름의 제어는 상기 잔류물 배출구와 수집 탱크 사이, 상기 필터 하우징의 인풋 포트와 액체 소스 사이, 일반적인 아웃풋 중의 하나에 연결된 필터 하우징의 아웃풋 포트와 탱크 사이의 배관에 배치된 밸브의 개폐 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 필터 하우징의 적어도 하나의 필터 부재에 의해 제공된 필터 미디어를 포함하고 상기 필터 부재는 내부 챔버를 정의하는 필터 미디어의 링을 포함하고 링은 필터 부재와 필터 하우징 사이 구역을 더 정의하며 이것을 통해 잔류물 배출구는 가스 펄스 작동 전에 유체로부터 여과된 잔류물을 수용하며 필터 미디어에 형성된 필터의 덩어리에 의한 유지에 기인하여 이러한 방출 다음에 내부 챔버는 여과된 액체로 적어도 부분적으로 채워진다.
다른 실시예에서 상기 방법은 상기 필터 하우징의 상기 필터 미디어 주위에 상기 액체를 원심력으로 회전시키는 단계를 더 포함하여, 상기 잔류물 배출구와 적어도 상기 필터 미디어에 부분적으로 아래의 위치에서 오염물 수집 지역으로 중력에 의해 흐르는 일부 무거운 고형물들을 분리한다. 다른 실시예에서 상기 방법은 부가적인 필터 하우징을 포함하고 각 필터 하우징은 필터 미디어를 구비한 필터 부재를 포함하며 상기 방법은 적어도 두 개의 필터 하우징 사이에 교대로 유체가 흐르도록 하는 단계를 포함하고 액체를 여과 모드에서는 상기 적어도 두 개의 하우징 중에 적어도 하나에 유체가 흐르도록 하고 주기적으로 방출하고 필터 미디어를 청소하는 공정에서는 상기 적어도 두 개의 하우징 중에 적어도 하나에 액체가 흐르지 않도록 하는 단계를 포함한다.
다른 측면으로는, 액체 처리 시스템의 목적들과 이점은 첨부된 도면을 참고하여 후술하는 상세한 설명으로부터 더 분명해질 것이다.
본 발명에 의한 장치와 방법은 백 필터들의 사용과 관련된 비용들 그리고 이러한 밸 필터 공정과 관련된 엉망진창인 상태를 제거한다. 더불어, 본 발명은 효율적이고 비용을 절감하는 방식으로 유체로부터 고형물을 제거한다.
첨부된 도면은 본 발명의 여러 측면을 설명하는 명세서에 포함되어 일부분을 이루고 기술설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1은 복수개의 필터 하우징과 탱크를 지지하도록 플랫폼에 연결된 지표면 지지부재를 포함하는 본 발명의 일실시예에 의한 액체 여과 시스템의 사시도이다.
도 2는 탱크에 연결되고 한 쌍의 필터 하우징과 결합된 파이프 시스템들을 포함하는 본 발명의 일실시예에 의한 액체 여과 시스템의 사시도이다.
도 3은 관련된 파이프 시스템들에 결합된 두 쌍의 필터 하우징을 포함하는 도 1에 도시된 액체 여과 시스템의 사시도이다.
도 4는 필터 하우징의 하단에 인접하여 배치된 가스 펄스 노즐을 포함하는 도 1과 도 2에 도시된 필터 하우징 중 하나의 측단면도이다.
도 5는 필터 하우징의 상단에 인접하여 배치된 가스 펄스 노즐을 포함하는 도 1과 도 2에 도시된 필터 하우징 중 하나의 부분 측단면도이다.
도 6은 여기에 개시된 액체 여과 시스템의 일실시예에 의한 개략도이다.
도 7은 플랫폼에 연결된 수직 탱크와 복수개의 필터 하우징을 포함하는 액체 여과 시스템의 일실시예에 의한 사시도이다.
도 8은 플랫폼에 연결된 수평 탱크와 여러 쌍의 필터 하우징을 포함하는 액체 여과 시스템의 일실시예에 의한 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 액체 여과 시스템의 다른 측면을 도시한 사시도이다.
도 10은 쎄미 트랙터 유닛(semi-tractor unit)에 연결된 지표면 지지부재를 포함하는 플랫폼 상에 설치된 도 8과 도 9에 도시된 액체 여과 시스템의 사시도이다.
액체 여과 시스템은 일정한 바람직한 실시예와 관련하여 설치되어질 것이고, 이러한 실시예에 의한 한정하려는 의도는 없다. 반대로, 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 사상과 관점에 포함되는 모든 교체, 변형 그리고 장비들을 모두 포함하려고 의도한다.
도 1은 복수개의 필터 하우징과 탱크를 지지하도록 플랫폼에 연결된 지표면 지지부재를 포함하는 본 발명의 일실시예에 의한 액체 여과 시스템의 사시도이다.
도 2는 탱크에 연결되고 한 쌍의 필터 하우징과 결합된 파이프 시스템들을 포함하는 본 발명의 일실시예에 의한 액체 여과 시스템의 사시도이다.
도 3은 관련된 파이프 시스템들에 결합된 두 쌍의 필터 하우징을 포함하는 도 1에 도시된 액체 여과 시스템의 사시도이다.
도 4는 필터 하우징의 하단에 인접하여 배치된 가스 펄스 노즐을 포함하는 도 1과 도 2에 도시된 필터 하우징 중 하나의 측단면도이다.
도 5는 필터 하우징의 상단에 인접하여 배치된 가스 펄스 노즐을 포함하는 도 1과 도 2에 도시된 필터 하우징 중 하나의 부분 측단면도이다.
도 6은 여기에 개시된 액체 여과 시스템의 일실시예에 의한 개략도이다.
도 7은 플랫폼에 연결된 수직 탱크와 복수개의 필터 하우징을 포함하는 액체 여과 시스템의 일실시예에 의한 사시도이다.
도 8은 플랫폼에 연결된 수평 탱크와 여러 쌍의 필터 하우징을 포함하는 액체 여과 시스템의 일실시예에 의한 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 액체 여과 시스템의 다른 측면을 도시한 사시도이다.
도 10은 쎄미 트랙터 유닛(semi-tractor unit)에 연결된 지표면 지지부재를 포함하는 플랫폼 상에 설치된 도 8과 도 9에 도시된 액체 여과 시스템의 사시도이다.
액체 여과 시스템은 일정한 바람직한 실시예와 관련하여 설치되어질 것이고, 이러한 실시예에 의한 한정하려는 의도는 없다. 반대로, 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 사상과 관점에 포함되는 모든 교체, 변형 그리고 장비들을 모두 포함하려고 의도한다.
도 1 - 10을 참조하면, 자체 세척 필터 하우징(112)를 포함하는 액체 여과 시스템(100)과 방법이 여기서 개시된다. 현존하는 백 필터들을 대신하여, 본 발명은 필터 소모품의 사용을 없애고, 백 배수를 위한 걸이의 필요성을 없애고, 수동 백 교체를 위한 작업자들에 대한 필요성을 없애고, 운전 비용을 감소시키고, 환경폐수와 흐를 수 있는 고형물을 감소시킬 자체 세척 시스템을 포함하는 액체 여과 시스템(100)을 설명한다. 여과 시스템(100)은 스테인리스 스틸 필터 미디어(132)을 사용할 것이다. 필터 미디어(132)는 퓨로레이터 에이에프지사의 포로플레이트 필터 미디어 또는 쐐기형 와이어 타입 필터 미디어 또는 감긴 쐐기형 와이어와 와이어 메쉬 타입과 비슷할 수 있다. 표준적인 필터 미디어(132)는 직경 6인치, 길이 40인치이다. 필터 미디어(132)는 직경이 1인치에서 12인치까지의 범위에 이를 수 있고, 길이는 10인치에서 120인치까지의 범위에 이를 수 있다. 필터 미디어의 여과율은 기본적으로 100에서 200 마이크론이고 10에서 500 마이크론의 범위에 이를 수 있다.
필터 미디어(132)는 상류측과 하류측 사이에 다중 금속 필터 미디어층들을 또한 포함할 수 있다. 상류측으로부터 하류측으로의 액체의 흐름은 적어도 하나의 층에서 여과 모드 동안 하류측에 인접하고, 하류측에 인접한 적어도 하나의 층은 상류측에 인접한 적어도 하나의 층보다 작은 유체공을 갖는다.
기름과 가스 폐수 폐기 시설의 통상적인 작동에서, 액체 여과 시스템(100)은 두 개의 필터 하우징들(112) 중에 최소한도로 사용할 것이고, 하나가 동작하면 다른 하나는 세척 모드이거나 대기상태 중에 하나일 것이다. 물(일반적으로 염수), 파쇄 젤, 파쇄 모래, 성형 고형물, 그리고 탄화수소 액체, 그리고 이러한 물질의 혼합물, 또는 여과될 유체는 흡입 포트(148)와 인렛 파이프 시스템(142)를 통하여 접선 흡입 노즐(124)로 필터 하우징(112)에 들어온다. 흡입 매니폴더(144)는 인렛 파이프 시스템(142)과 필터 하우징(110)을 결합시킨다. 접선 흡입 노즐(124)은 흡입 액체(126)에 스핀(128)을 전달하고 흡입 액체는 신장 튜브(114)의 튜브 내부(116)에서 액체 흐름(126)에 원심력을 유도할 것이다. 액체 흐름(126)에서 충분한 질량을 가진 고형물과 반고형물의 입자들(178)은 필터 미디어(132)로부터 떨어져 필터 하우징(112)의 내벽으로 힘을 받을 것이다. (도 4와 도 5 참조). 무거운 고형물과 반고형 오염물의 일부는 신장튜브(114)의 내벽에서 회전하면서 필터 미디어(132) 아래의 신장튜브(114)의 하단(120)으로 하강한다. (도 4와 도 5 참조). 여과된 유체는 배출 매니폴드(152)와 일반 아웃렛 포트(156)을 결합시키는 아웃렛 파이프 시스템(150)을 통하여 필터 하우징들(110)로부터 나온다.
무겁고 큰 고형물(직경 0.25인치 이상)의 조기 분리는 필터 미디어(132)의 수명을 연장하여 세척 주기를 줄이는데 조력한다. 작동 필터의 압력이 정해진 차압(5 - 10 PSID)에 이르면, 액체 흐름은 밸브(160)의 작동에 의해 대기 필터 하우징(112)으로 전환될 것이다. 일실시예에서 밸브(160)는 버터플라이 밸브(161)이다.
폐쇄된 필터 미디어(132)는 밸브(160)에 의해 액체 흐름으로부터 고립될 것이고, 세척 절차가 시작될 것이다. 컨트롤러(168), 예를 들면 프로그램된, 또는 후술하는 논리 컨트롤러가 신장튜브(114)의 바닥에 위치하는 드레인 밸브(176)를 개방하도록 액츄에이터(162)에 신호를 보낼 것이다. 가스 펄스 솔레노이드(141)는 개방되고 가압된 고속의 에어 흐름(140)을 50에서 250 PSI의 압력으로 가스 펄스로서 필터 하우징(112)로 보낸다. 이때 신장튜브(114)는, 필터 미디어(132) 내부에 갇힌 폐수는 제외하고 신장튜브(114)에서 배수될 것이다. 필터 미디어(132) 내부의 물은 오염물(파쇄 젤, 파쇄 모래, 성형 고형물, 탄화수소 액체, 기름 또는 액체로부터 여과된 다른 오염물들) 때문에 완전히 배수되지 않을 것이고, 오염물은 필터 미디어(132)의 외벽에 덩어리를 형성하고 필터 미디어(132)를 막을 것이다. 솔레노이드(141)에 의해 가압 에어(140)가 방출되면, 갇힌 물 아래의 필터 미디어(132)의 내부(134)에서 가압 에어는 신속하게 공급될 것이고, 가압 에어(140)는 물을 격렬하게 막힌 필터 미디어(132)를 통과하도록 함으로써 필터 미디어(132) 외벽의 덩어리를 세척한다. (도 4와 도 5의 필터 미디어로부터 화살표들 참조).
자체 세척 공정(또는 역수세)은 물의 흐름일 수 있고, 물-에어 변환 동안 두 가지 단계의 흐름이 이어질 것이며, 마지막으로 필터 미디어(132)를 더 깨끗이 청소할 에어의 흐름이 이어질 것이다. 필터 미디어(132)의 내부로부터 외부로 미는 고속의 물은 대부분의 여과 덩어리를 밀어버릴 것이다(여과 덩어리는 두께 0.0625인치에서 1인치일 수 있다). 에어와 물의 전이 역수세는 필터 미디어(132)의 구멍들에 고정될 수 있는 작은 고형 미립자(178)(모래)의 일부가 떨어지도록 작동할 것이다. 마지막 에어 수세는 필터 미디어(132)의 표면으로부터 이러한 입자들이 떨어지도록 밀어 버릴 것이고 그것들을 필터 하우징(132)의 바닥으로 낙하하도록 할 것이다. 그 다음 에어의 흐름(필터 미디어(132)의 내측에서 외측으로 통과하는 분출)은 필터 하우징(112)의 저단부로부터 개방된 잔류물 배출구(122) 연결을 통하여 필터 미디어(132)에서 오염물을 제거한다. 어떤 경우에는, 가스 펄스가 오염물과 잔류물들을 덤프 파이프 시스템(158)을 통하여 탱크(108)로 밀려 들도록 지속될 것이다. 어떤 경우에는, 가스 펄스가 신장튜브(114)와 필터 미디어(132)에 분출시키는 시스템에 신선한 물이 주입될 것이다. 오염물과 잔류물(178), 그리고 폐수는 저장 탱크로 흘러 들어가고 마지막 폐기처분을 기다릴 것이다.
저장 탱크(108)는 생산수와 파쇄수 서비스 동안, 대기압 상태에 있을 것이다. 저장 탱크(108)는 필터 하우징(112)(도 2 참조)의 바로 아래에 설치되거나 도 1에 도시된 바와 같이 다른 높이에 설치될 수 있다. 다른 실시예에서, 탱크(108)는 실린더 형태로 이루어질 수 있다.
통상, 저장 탱크(슬롭 탱크(slop tank))(108)가 가득 차면, 진공 트럭이 탱크로부터 오염물(178)을 제거한 다음, 그것을 후처리 공정을 수행하는 시스템, 예를 들면 액체로부터 고형물을 분리하는 시스템으로 보낼 것이다. 슬롭 탱크(108)는 세척 공정 동안 탱크(108)에 존재하는 공기로부터 액상 에어로졸을 제거하도록 설계된 박무 제거기(179)에 의해 둘러 싸일 수 있고, 그에 따라 배기 공기를 여과한다. 이 유닛은 배기 공기를 세척하기 위한 가스 분리 기술을 사용한다.
탱크(108)는 플랫폼(102)에 결합될 수 있고, 플랫폼(102)은 지표면 지지부재(104), 예를 들면 휠들(106)(도 1과 도 10 참조)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 탱크(108)와 플랫폼(102)은 지표면 지지부재를 포함 또는 포함하지 않은 통합 내장형 장비 형태로 제공될 수 있다(도 2, 7, 8, 9 참조). 미관상, 액체 여과 시스템(100)은 도 10에 (실선과 파선으로) 도시된 바와 같이 외함(180)에 수용되거나 도 1에 도시된 바와 같이 탱크만이 외함(180)에 수용될 수 있다.
가스 펄스 노즐(136)로부터의 가스 펄스는 5에서 30초 동안 유지되는 단일 펄스일 수 있다. 에어 펄스는 또는 일련의 짧은 펄스(2에서 10초)일 수 있다. 짧은 펄스는 필터 미디어(132)에 충격 효과를 더할 것이고 이것은 상술한 바와 같이 필터 미디어(132)(10에서 100 마이크론)에 들러 붙은 작은 고형물들을 떨어져 나가게 하는데 도움을 줄 것이다.
평행한 직경 6인치 길이 40인차의 튜브(114)를 구비한 시스템의 예시적인 실시예에서, 가스 펄스는 50에서 250 PSIG의 가스 압력 범위에서 작동할 것이고, 이때 압축기의 유동률은 40에서 200 SCFM이다. 예시적인 테스트에서, 시스템 가스 펄스는 185 SCFM, 100 PSIG에서 작동한다. 컨트롤러(168)는 다양한 종류의 오염물에 대한 펄스 시퀀스를 조절할 수 있는 유연성을 갖도록 프로그램될 수 있다.
에어 펄스는 가스 펄스 노즐(136)으로부터 신장튜브(114)로 들어갈 것이다. 가스 펄스 노즐(136)은 아웃렛 포트(130)에 결합되고 필터 미디어(132)의 내부(134)와 서로 연통한다(도 4 참조). 다른 실시예에서 가스 펄스 노즐(136)은 신장튜브(114)의 적어도 하나의 상단(118)에 인접하도록 배치되고 여과제(132)로 연장되는 연장 튜브(138)에 결합된다(도 5 참조). 다른 배치는 에어가 필터 미디어(132)의 상단과 하단으로부터 유입되도록 구성할 수 있고 이것은 필터 미디어(132)의 중간부에서 에어가 충돌하도록 함으로써 필터 미디어(132)의 중앙에서의 세척력을 증대시킨다.
버터플라이 밸브(160)의 개폐는 수동 모드와 자동 모드 중 어느 한 모드로 컨트롤러(168)에 의해 제어된다. 통상적인 밸브(160) 위치의 예로서, 솔레노이드 밸브(164)를 예를 들면, 특정 동작은 아래 표 1에 표시된다:
| 인렛 밸브 | 아웃렛 밸브 | 덤프 밸브 | 유체 펄스 솔레노이드 | 바이패스 밸브 | |
| 필터 동작 | 개방 | 개방 | 폐쇄 | 폐쇄 | 폐쇄 |
| 자기세척동작 | 폐쇄 | 폐쇄 | 개방 | 개방 | 폐쇄 |
| 바이패스 | 폐쇄 | 폐쇄 | 폐쇄 | 폐쇄 | 개방 |
1) 수동 제어
모든 밸브(160)와 액츄에이터(162)는 컨트롤러(168)의 컨트롤 스크린으로부터 사용자에 의해 개별적으로 작동될 것이다. 컨트롤러(168)는 특정 밸브(160)와 연결된 액츄에이터와 결합한다.
2) 자동 작동
모든 밸브(132)는 필터 미디어(132)가 충분한 세척이 이루어지도록 폐쇄되는 시간을 결정하도록 필터 하우징(112)에 결합되는 하나 이상의 센서들로부터의 아날로그 차압 값을 사용하여 자동적으로 작동한다. 사용자에 의해 선택되고 컨트롤러(168)에 프로그램된 미리 설정된 압력 값에서, 흡입 및 배출 버터플라이 밸브(160)는 각각 액츄에이터(162)에 의해 개방되고 이때 필터 하우징(174)는 사용되지 않고 있는 상태이다. 이미 사용되고 있는 한 쌍의 필터 하우징(110)의 흡입 및 배출 밸브(160)는 차압 센서가 미리 설정된 압력 값으로부터 차압이 강하되는 것을 감지하기 시작할 때 닫힐 것이다. 밸브들(160)의 적절한 작동을 확실히 하기 위한 정해진 시간이 흐른 후, 예를 들면 10초 정지, 덤프 밸브(176)와 가스 펄스 솔레노이드(141)는 개방되고 두 개의 폐쇄된 필터 미디어(132)를 역수세할 것이다. 필터 미디어(132)의 세척 후, 모든 밸브(160)는 센서들이 컨트롤러(168)에 프로그램된 바에 따라 다시 공정 사이클을 시작할 정도로 충분히 높은 압력이 감지될 때까지 상태를 유지할 것이다.
컨트롤러(168)는 주어진 시스템(100)의 많은 필터 하우징(112)을 작동시키도록 프로그램 된다. 도시된 바와 같이, 바람직한 구성은, 두 개의 평행한 필터 하우징 세트(110, 174)로 이루어지는 네 개의 필터 하우징(112)이다.
최소한 두 개의 필터 하우징(112)이 액체 여과 시스템(100)에서 일반적으로 이용된다. 그러나 더 많은 수가 더 많은 양의 유동률을 다루기 위해서 사용된다. 바람직한 시스템(100)은 두 개의 작동 필터와 두 개의 대기 필터를 사용하고(도 1과 도 3 참조) 다른 실시예에서는 다중 쌍의 필터를 포함한다(도 8-10참조). 시스템(100)은 세 개와 세 개, 네 개와 네 개 등등이다. 시스템(100)은 또한 각각의 하우징에 다중 필터 미디어를 구비한 두 개의 큰 하우징을 사용할 수 있도록 구성될 수도 있다.
수압파쇄 추출과 생산수 액체 여과 시스템(100)은 저압 장비(필터 하우징(112)의 100 PSI, 그리고 슬롭 탱크의 대기압)를 이용할 것이다. 필터 미디어(132)는 통상 스테인리스 스틸로 구성된다. 액체 여과 시스템(100)은 다른 액체 시스템들과 함께 작동하도록 구성될 수 있고 더 높은 압력에서는 적절한 크기의 부품들과 물질들을 사용할 수 있다.
천연 가스 액체와 같은 휘발성 액체에 대하여, 슬롭 탱크(108)는 압력 용기일 수 있고 100에서 1500 PSI 범위의 통상적인 배관 압력을 다룰 수 있도록 설계될 수 있다. 가스 펄스(140)는 특정 적용을 위한 적당한 가스일 수 있고, 적당한 가압 에어 공급기, 예를 들면 에어 컴프레서로부터의 가압 공기(140)일 수 있다. 천연 가스 액체 여과의 경우에는 펄스(140)는 천연 가스 또는 메탄일 것이다. 그러나 모두 동일한 작동 원칙이 적용될 것이다.
시스템(100)의 동력은 전원(170), 예를 들면 주어진 장비에 적절한 수준의 발전기(172)로부터 통상 제공된다. 발전기(172)는 플랫폼(102) 위에 설치되거나 플랫폼(102)에 결합된 독립 유닛일 수 있다. 어떤 경우에는, 전원(170)은 필터 시스템(100)에 결합된 독립 전력망에 의해 제공될 수 있다.
컨트롤러(168)는 시스템(100)의 다양한 장치에 결합된 마이크로프로세서일 수있다. 컨트롤러(168)는 또한 주변기기의 배열 또는 데스크탑 컴퓨터, 또는 랩탑 컴퓨터, 또는 스마트폰에 결합된 서버일 수 있다. 컨트롤러는 각각의 개별적인 장치를 제어하고 장치로부터 이격될 수 있는 것도 고려할 수 있다. 컨트롤러(168)와 다양한 장치들, 예를 들면 버터플라이 밸브들, 액츄에이터, 또는 센서들 사이의 통신은 유선 또는 무선 장비에 의해 이루질 수 있다. 컨트롤러(168)에 연결된 메모리/데이터 베이스는 컨트롤러(168)로부터 이격될 수 있다. 컨트롤러(168)는 통상 인풋장치를 포함하는 바, 예를 들면 마우스, 또는 키보드이고, 디스플레이장치를 포함하는 바, 예를 들면 모니터 스크린 또는 스마트폰이다. 이러한 장비들은 컨트롤러(168)에 유선으로 연결되거나 적절한 소프트웨어, 팜웨어, 그리고 하드웨어와 함께 무선으로 연결될 수 있다. 디스플레이장치는 또한 컨트롤러(168)에 연결된 프린터를 포함할 수 있다. 디스플레이장치는 사용자의 선택에 따라 메일을 보내거나 팩스를 보내도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(168)는 예를 들면 근거리 네트워크 또는 광역 네트워크의 네트워크에 연결될 수 있고, 이것은 유선 네트워크과 무선 네트워크 중에 하나일 수 있고, 무선 네트워크는 예를 들면 블루투스 네트워크, 인터넷 네트워크일 수 있으며, 인터넷 네트원크는 와이파이 연결 또는 클라우드 연결에 의할 수 있다.
본 발명의 목적에서, “연결된”은 두 요소(전기적 또는 기구적)의 직접 또는 간접적으로 서로의 결합을 의미한다. 이러한 결합은 자연적으로 고정적이거나 자연적으로 움직일 수 있다. 이러한 연결은 두 개의 요소(전기적 또는 기구적)에 의해 달성될 수 있고 부가적인 연결 부재가 서로 하나의 단일 몸체로 또는 두 요소와 부가적인 부재가 서로 부착되어 일체로 형성될 수 있다. 이러한 결합은 자연적으로 영원할 수 있거나 선택적으로 제거될 수 있거나 자연적으로 해제될 수 있다.
각 참고문헌이 참고문헌으로서 개별적으로 그리고 특별히 지적되고 여기서 완전히 기재된 것처럼, 출판물, 특허출원서, 그리고 여기서 인용되는 발명을 포함하는 모든 참고문헌은 동일한 범주의 참고문헌으로 포함된다.
발명을 설명하는 문구들에서 “하나(a, an)” 그리고 “그(the)”, 그리고 이와 유사한 단어들은 여기서 지적하지 않거나 문구에 의해 명시적으로 부인하지 않는 한 단수와 복수 모두를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 문구 “포함하는(comprising)”, “구비한”, “포함하는(including)” 그리고 “포함하는(containing)”은 달리 언급이 없으면, 제한을 두지 않은 문구(예를 들면 포함하는 그러나 제안하지 않은)로 이해될 것이다. 여기서 별도의 표시가 없는 한, 열거된 범위 값들은 범위 안에 개별적으로 각각 나뉘어진 값을 참고하기 위한 방법으로서 제공되는 것으로 의도되고, 각각의 분리된 값은 여기서 개별적으로 언급되는 것처럼 명세서에 병합된다. 여기서 설명된 모든 방법들은 여기서 지적하지 않거나 명시적 문구로 부인하지 않는 한 적절한 순서로 행해질 수 있다. 여기서 제공되는 모든 예들의 사용, 또는 예시적인 언어(예를 들면 “-와 같은”)는 발명을 단지 더 잘 설명하기 위하여 의도된 것이고 주장하지 않는 한 발명의 관점에서 한계를 제시하는 것은 아니다. 명세서에서 어떠한 언어도 발명의 실행에 필수적인 것으로 청구되지 아니한 구성요소를 지시하는 것으로 이해되지 않아야 한다.
유체 처리 시스템의 바람직한 실시예가 여기에 기재되고, 기술자에게 알려진 가장 좋은 모드를 포함한다. 바람직한 실시예의 변형은 전술한 상세한 설명에 의한 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 명백할 것이다. 발명자는 숙련된 기술자가 적절한 이러한 변형을 이용할 것을 기대하고, 여기에서 특별히 설명되는 것만 아니라 본 발명이 실시될 것을 의도한다. 그러므로 본 발명은 적용 가능한 법제가 허락하는 바와 같이 여기 첨부된 청구항에서 언급된 주제의 모든 변형과 등가물을 포함한다. 더욱이, 모든 가능한 변형들에서 상기 구성요소들의 어떠한 결합도 별도의 지시가 없거나 확연히 문서로 부인하지 않는 이상 본 발명에 포함된다.
Claims (38)
- 유체를 여과하도록 구성된 액체 여과 시스템으로서,
플랫폼;
상기 플랫폼에 연결된 탱크;
상단과 하단을 구비하고, 상기 하단은 잔류물 배출구를 이루는 신장 튜브;
상기 튜브의 상단에 인접하도록 배치되고 상기 튜브 내부와 액체가 흐를 수 있도록 연통하며 상기 튜브 내부의 액체 흐름에 회전운동을 전달하도록 구성된 접선 인풋 노즐; 상기 튜브의 하단에 인접하여 배치되고 상기 튜브 내부와 액체가 연통하는 아웃렛 포트; 상기 튜브의 인풋 노즐과 상기 아웃렛 포트 사이에 배치된 필터 미디어;를 포함하고, 상기 플랫폼에 각각 연결된 적어도 두 개의 하우징;
각각의 접선 인풋 노즐에 연결되고 적어도 하나 이상의 선택적으로 제어되는 밸브를 포함하는 인렛 파이프 시스템;
각각의 아웃렛 포트에 연결되고 적어도 하나 이상의 선택적으로 제어되는 밸브를 포함하는 아웃렛 파이프 시스템;
각각의 잔류물 배출구에 연결되고 탱크와 연통되며, 적어도 하나의 밸브를 포함하는 덤프 파이프 시스템; 및
각각의 밸브에 연결되고, 미리 설정된 순서에 따라 각각의 밸브의 개폐를 선택적으로 제어하도록 구성된 컨트롤러;
를 포함하는 액체 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
각각의 인풋 노즐로 연장되어 통상의 인렛 포트에 연결된 인렛관을 구비한 인렛 매니폴드와, 각각의 아웃렛 포트로 연장되어 통상의 아웃렛 포트에 연결된 배출관을 구비한 아웃렛 매니폴드를 더 포함하는 액체 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
각 튜브의 내부와 연통하는 가스 펄스 노즐을 더 포함하고, 상기 가스 펄스 노즐은 상기 필터 미디어에 걸린 물과 잔류물을 토출하기 위하여 상기 필터 미디어에 가스를 불어 넣도록 구성된 액체 여과 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 필터 미디어에 걸린 물과 잔류물을 토출시키기 위하여 상기 가스 펄스와 함께 상기 필터 미디어로 흐르도록 구성된 수류를 더 포함하는 액체 여과 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 신장 튜브의 상단과 하단 중의 하나에 적어도 하나의 가스 펄스 노즐이 인접하여 배치된 액체 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
각 밸브와 상기 컨트롤러에 연결된 액츄에이터를 포함하고, 상기 액츄에어터는 상기 밸브를 개방 또는 폐쇄시키도록 구성된 액체 여과 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 액츄에이터는 공압 실린더, 유압 실린더 및 전기 모터 중 어느 하나인 액체 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
각각의 밸브는 버터플라이 밸브인 액체 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 인렛 파이프 시스템, 상기 아웃렛 파이프 시스템, 상기 덤프 파이프 시스템, 그리고 상기 컨트롤러에 연결된 여분의 적어도 한 쌍 이상의 필터 하우징을 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 유체를 여과시킬 때 한 쌍의 필터 하우징을 작동시키도록 구성된 액체 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 플랫폼에 연결된 지표면 지지부재를 더 포함하는 액체 여과 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 지표면 지지부재는 휠인 액체 여과 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 액체 여과 시스템에 유입되는 유체는 기름과 가스폐수 폐기처리시설의 폐수인 액체 여과 시스템. - 필터 미디어를 각각 포함하고, 인풋 노즐을 포함하는 인렛 파이프 시스템, 아웃렛 파이프 시스템, 컨트롤러, 그리고 탱크에 연결된 한 쌍의 필터 하우징을 지지하는 플랫폼을 포함하는 액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법으로서,
상기 여과 시스템에서 유체를 제공받는 단계;
상기 한 쌍의 필터 하우징에 유체를 이동시키는 단계;
상기 인풋 노즐에 의해 상기 필터 하우징 중 하나에서 상기 유체에 회전을 전달함으로써 원심력에 의해 상기 유체로부터 고형물의 일부를 제거하는 단계;
상기 유체에서 고형물의 부가적인 부분이 필터 미디어에 의해 제거되도록 상기 필터 하우징을 통하여 상기 유체를 이송하는 단계;
상기 필터 하우징으로부터 상기 유체를 제거하는 단계; 및
상기 필터 하우징 중 하나로부터 고형물을 제거하는 단계;
를 포함하는 액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 필터 하우징으로의 유체의 이동은 상기 필터 미디어와 원심 회전 모두에 의해 유체로부터 제거된 고형물의 침전이 이루어질 수 있도록 이동 사이에 충분한 시간을 가지고 상기 컨트롤러에 의해 간헐적으로 이루어지도록 제어되는, 액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 유체는 화석 연료 시추 작업으로부터 얻어지는 폐수인, 액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법. - 제15항에 있어서,
상기 폐수는 염수인, 액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법. - 제13항에 있어서,
각 튜브 내부로 연통되는 가스 펄스 노즐로부터의 가스 펄스에 의해 필터 미디어를 세척하는 단계를 더 포함하고, 상기 가스 펄스 노즐은 필터 미디어에 걸린 물과 잔류물을 토출하기 위하여 상기 필터 미디어의 중앙부로 가스를 불어 넣도록 구성된, 액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법. - 제17항에 있어서,
상기 필터 미디어에 걸린 물과 잔류물을 토출하도록 상기 필터 미디어의 중앙부로 상기 가스 펄스와 함께 물을 주입하는 단계를 더 포함하는 액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 필터 미디어에 의해 상기 유체로부터 여과된 고형물을 상기 필터 하우징의 하단으로 제거하는 단계를 더 포함하는 액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법. - 제17항에 있어서,
상기 덤프 파이프 시스템을 통하여 상기 액체로부터 침전된 고형물을 제거하는 단계를 더 포함하는 액체 여과 시스템에서 유체를 처리하는 방법. - 여과 시스템으로부터 분리되지 않은 상태에서 자가 세척될 수 있도록 구성된 액체 여과 장치를 포함하는 액체 여과 시스템으로서,
상단과 하단을 구비하고, 하단이 잔류물 배출구를 이루는 신장 튜브;
상기 튜브의 상단에 인접하여 배치되고 상기 튜브 내부에 연통하는 상태에서 상기 튜브의 유체에 회전 운동을 전달하도록 구성된 접선 인풋 노즐;
상기 튜브 내부와 연통되는 상태에서 상기 튜브의 하단에 인접한 아웃렛 포트; 및
상기 튜브의 내부와 연통되고, 상기 필터 미디어에 걸린 물과 잔류물을 토출하도록 상기 필터 미디어로 가스를 불어 넣는 가스 펄스 노즐;
을 포함하는 액체 여과 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 가스 펄스 노즐은 상기 신장 튜브의 상단과 하단 중 어느 하나에 인접하게 배치된 액체 여과 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 접선 인풋 노즐과 상기 신장 튜브의 아웃렛 포트 중 하나에 연결된 적어도 하나의 밸브를 더 포함하고, 상기 밸브는 액츄에어터와 컨트롤러에 연결된 액체 여과 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 신장 튜브로부터 덤프 파이프 시스템을 통하여 탱크로 오염물과 잔류물을 밀어 넣도록 하는 가스 펄스 노즐의 가스 펄스를 더 포함하는 액체 여과 시스템. - 여과된 액체와 고형물로 분리하기 위하여 여과 모드 동안 일방향으로 필터 하우징에 포함된 필터 미디어를 통하여 액체를 여과하는 단계; - 이 때, 적어도 고형물의 일부는 상기 필터 미디어에 고형물 덩어리를 형성함.
상기 여과된 액체를 상기 필터 하우징의 아웃렛 포트를 통과하여 보내는 단계;
고형물을 수집탱크에 최종 수집물로서 잔류물 배출구로 보내는 단계;
가스가 상기 필터 미디어를 통과하는 반대 방향으로 적어도 상기 여과된 액체의 일부가 이송되도록 하여 가스 펄스가 상기 필터 미디어의 고형물 덩어리를 주기적으로 방출하는 단계;
를 포함하는 액체를 여과하는 방법 - 제25항에 있어서,
상기 주기적으로 방출하는 단계는 다중 단계를 포함하되, 상기 가스가 상기 필터 미디어를 통과하여 반대 방향으로 적어도 여과된 액체의 일부가 이송되도록 운하는 시작 단계와, 상기 여과된 액체가 상기 필터 미디어로부터 후송되고 상기 잔류물 배출구로 고형물과 액체가 밀려 들어간 다음 가스가 상기 필터 미디어의 세척을 마치는 최종 단계와, 그 사이의 전이 단계를 포함하는 액체를 여과하는 방법. - 제25항에 있어서,
상기 잔류물 배출구와 수집 탱크 사이의 흐름을 제어하는 제1밸브를 작동시키는 단계를 더 포함하고, 이 때, 여과 모드에서는 제1밸브를 잠그고 가스 펄스에 대해서는 제1밸브를 개방하며, 그리고, 상기 아웃렛 포트를 통한 흐름을 제어하는 제2밸브를 작동시키는 단계를 더 포함하고, 이 때, 여과 모드에서는 제2밸브가 개방되고 가스 펄스에 대해서는 제2밸브가 잠기는 액체를 여과하는 방법. - 제27항에 있어서,
상기 필터 미디어에는 적어도 하나의 필터 부재가 제공되고, 상기 필터 하우징은 상기 필터 미디어를 감싸며, 상기 적어도 하나의 필터 부재는 내부 챔버를 정의하는 상기 필터 미디어의 링을 포함하고, 가스 펄스 작동 전에 상기 잔류물 배출구를 통하여 상기 필터 부재와 상기 필터 하우징 사이의 구역을 배수하는 단계를 더 포함하며, 이 때, 상기 내부 챔버는 상기 필터의 덩어리에 기인하여 배수 후에 여과된 액체로 적어도 부분적으로 채워지는, 액체를 여과하는 방법. - 제28항에 있어서,
상기 고형물 덩어리가 5 와 30 PSID 사이의 차압을 만들 때 가스 펄스와 주기적인 방출이 나타나고, 이 때, 상기 내부 챔버가 여과된 물로 적어도 1/2이 채워지는, 액체를 여과하는 방법. - 제25항에 있어서,
상기 가스로서 공기를 사용하고 상기 탱크를 대기압으로 환기하는 단계를 더 포함하며, 이 때, 가스 펄스 동안 공기는 상기 잔류물 배출구를 향하고 고형물과 액체가 상기 탱크로 가는 것을 돕는, 액체를 여과하는 방법. - 제30항에 있어서,
상기 탱크로부터 환기되는 공기를 여과하는 단계를 더 포함하는, 액체를 여과하는 방법. - 제25항에 있어서,
상기 액체는 가스 또는 기름 파쇄 생산 지역으로부터의 생산수이고, 상기 액체는 파쇄 젤, 파쇄 모래, 성형 고형물, 그리고 탄화수소 액체로 이루어진 그룹으로부터 적어도 3개 요소가 혼입된, 액체를 여과하는 방법. - 제25항에 있어서,
상기 필터 미디어는 적어도 하나의 필터 부재를 포함하고, 필터 부재는 링 형태로 이루어진 스테인리스 스틸 필터 미디어를 포함하며, 입자 제거율이 10과 500 마이크론 사이이고 감긴 쐐기형 와이어와 와이어 메쉬 중의 적어도 하나인 액체를 여과하는 방법. - 제33항에 있어서,
상기 필터 미디어는 상류측과 하류측 사이의 다중 금속 필터 미디어 층을 포함하고, 상기 여과 모드 동안 액체는 상류측으로부터 하류측으로 흐르며, 하류측에 인접한 층들 중에 적어도 하나는 상류측에 인접한 층보다 더 작은 유체공을 갖는 액체를 여과하는 방법. - 제34항에 있어서,
적어도 하나의 필터 부재는 직경이 1인치에서 12인치 사이이고, 길이는 10에서 120인치 사이이며, 여과율은 100에서 200마이크론 사이인 액체를 여과하는 방법. - 제25항에 있어서,
상기 필터 하우징에서 상기 필터 미디어 주위의 액체를 원심력으로 회전시키는 단계를 더 포함하여, 상기 잔류물 배출구의 상부 및 적어도 부분적으로 상기 필터 미디어 하부에서 중력에 의해 오염물 수집 지역으로 흐르는 일부 무거운 고형물들을 분리시키는, 액체를 여과하는 방법. - 제25항에 있어서,
상기 가스 펄스 전에 상기 배출구를 통하여 여과된 유체의 흐름을 정지시키는 단계를 더 포함하는 액체를 여과하는 방법. - 제25항에 있어서,
상기 필터 하우징을 제공하는 적어도 두 개의 하우징을 더 포함하고, 각 필터 하우징은 상기 필터 미디어를 갖는 필터 부재를 포함하며, 상기 방법은 상기 적어도 두 개의 필터 하우징 사이에 상기 액체의 흐름을 교대하는 단계, 여과 모드에서는 상기 적어도 두 개의 하우징 중에 적어도 하나에 액체가 흐르도록 하는 단계, 주기적으로 방출하는 공정에서는 상기 적어도 두 개의 하우징 중에 적어도 하나에 액체가 흐르지 않도록 하는 단계를 포함하는, 액체를 여과하는 방법.
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