TW202335723A - 過濾裝置及過濾系統 - Google Patents
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Abstract
本發明的過濾裝置,具備:過濾室3,其透過供給線而被供給含有帶相異電荷之顆粒與液體的漿料(slurry)40;第1電極群10A或第2電極群10B,其具有對向設置於過濾室兩側面的陽極11、12或陰極13、14,透過電場作用將前述漿料40中的顆粒42與液體41作為分離物而分離;排出前述分離物的第1排出室4及第2排出室5,其相對於前述第1電極群10A、第2電極群10B,設置於前述過濾室3的對向。
Description
本揭露是關於過濾裝置及過濾系統。
下述專利文獻的過濾裝置,具備設有複數個孔的濾材。所述專利文獻將漿料(slurry)堆積於濾材,並對漿料施加過濾壓時,漿料所含的液體會通過濾材的孔。此外,含液率例如為20%至30%的濃縮物會殘留於濾材上。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開第1995-267055號公報
[發明所欲解決的問題]
若依上述專利文獻的過濾裝置,則為了回收濾材上殘留的濃縮物,須停止漿料的供給。也就是說,脫液處理會變成所謂的批次處理(batch process),故無法連續供給漿料並進行脫液處理。
本揭露係提供可以連續進行脫液處理的過濾裝置及過濾系統。
[用以解決問題的手段]
本揭露一個方面的過濾裝置,係具備:過濾室,其透過供給線而被供給含有帶相異電荷之顆粒與液體的漿料;第1電極群或第2電極群,其具有對向設置於過濾室兩側面的陽極或陰極,透過電場作用將前述漿料中的顆粒與液體作為分離物而分離;以及排出前述分離物的第1排出室及第2排出室,其相對於前述第1電極群、前述第2電極群,設置於前述過濾室的對向。
本揭露一個方面的過濾系統,係具備:貯留槽,其貯留帶電顆粒與液體混合而成之漿料;過濾裝置,具有內部設置複數陽極與複數陰極的密閉容器,且在前述密閉容器的內部連續地進行前述漿料的固液分離;供給線,從前述貯留槽對前述密閉容器的內部持續地供給前述漿料;循環線,從前述密閉容器的內部汲取前述漿料的一部,並對前述貯留槽持續地循環;以及定量幫浦,設置於前述循環線,且將流於前述循環線的前述漿料的每單位時間循環量,調整為較流於前述供給線的前述漿料的每單位時間供給量少。
[發明功效]
依據本發明,能夠連續地對漿料進行脫液處理。
[用以實施發明的形態]
以下將邊參照圖面邊就本揭露為詳細地說明。此外,為了實施下述發明的形態(以下稱作「實施形態」),並非據以限制本揭露者。另外,在下述實施形態的構成要素中,包含了所屬技術領域中具有通常知識者可以容易想到、實質上同一,也就是說均等範圍者。再者,適宜地組合以下述實施形態揭露的構成要素為可能的。
(實施形態1)
圖1係示意性地顯示實施形態1之過濾裝置的示意圖。圖2係顯示實施形態1的過濾裝置在進行連續排出之運轉方法時的示意圖。圖3係顯示實施形態1的過濾裝置在進行部分排出之運轉方法時的示意圖。圖4係顯示實施形態1的過濾裝置將殘留漿料排出時的示意圖。圖5係說明實施形態1的顆粒濃度的圖式。圖6係顯示變化例1的過濾裝置的示意圖。圖7係顯示變化例2的過濾裝置的示意圖。圖8係顯示變化例3的過濾裝置的示意圖。
實施形態相關的過濾裝置1,係從在液體中分散有顆粒42的漿料40將顆粒42分離的裝置。過濾裝置1,可例如適用於生命科學領域、汙水處理、排水處理領域等。例如,在生命科學領域中,可適用於:培養細胞、微細藻類、細菌、菌種、病毒等微生物體培養的生技產業;培養微生物體在體外、體內生產之酵素、蛋白質、多醣類、脂質等予以利用、應用領域的生技製藥、化妝品業界等;或是處理釀造、發酵、榨汁、飲料等的飲品產業。在汙水處理、排水處理的領域中,可適用於將難濾性微細生質(biomass)水系漿料中的生質顆粒分離。或者,過濾裝置1,可適用於在將表面帶電微粒透過電性排斥作用高度分散的膠態顆粒系漿料中,濃縮回收膠態微粒(colloidal microparticle)。
如圖1所示,過濾裝置1具備:密閉容器2、配置於密閉容器2內部的複數電極10、供給電極10所定電位的複數電源20。
在密閉容器2的內部,設有密閉空間S。密閉容器2具有:在鉛直方向(以下稱作「上下方向」)延伸的筒狀側壁2a、將側壁2a的上部閉塞的上壁2b、將側壁2a的下部閉塞的下壁2c。在密閉空間S的內部,配置有複數個電極10。電極10在與鉛直方向正交的水平方向延伸,並將密閉空間S區分為上下方向。據此,密閉空間S被區分為以下三者:位於密閉空間S之上下方向的中央部的過濾室3、位於過濾室3之上方的第1排出室4、位於過濾室3之下方的第2排出室5。
在密閉容器2的側壁2a,設有供給口3a、第1排出口4a、及第2排出口5a。供給口3a、第1排出口4a、及第2排出口5a各自與密閉空間S及密閉容器2的外部空間連通。
供給口3a設置於過濾室3的一側面側。供給口3a連接供給線102的一端。供給線102的另一端連接貯留槽101。貯留槽101內的漿料40透過供給線102供給至密閉容器2。供給線102設有供給幫浦104。供給幫浦104將供給線102內的漿料40朝過濾室3加壓。再者,密閉空間S為密閉。因此,供給幫浦104的加壓,係作為過濾壓而作用於密閉空間S的漿料40。供給線102設有閥105。
第1排出口4a設置於第1排出室4。第1排出口4a連接第1排出線4b。第1排出線4b設有為了調整流量的第1閥4g。第1排出線4b的下游側,設有未圖示的壓力調整閥。
第2排出口5a設置於第2排出室5。第2排出口5a連接第2排出線5b。第2排出線5b設有為了調整流量的第2閥5g。第2排出線5b的下游側,設有未圖示的壓力調整閥。
基於上述,對密閉空間S的過濾室3供給漿料40。再者,漿料40在過濾室3分歧並流入第1排出室4或第2排出室5。除此之外,密閉容器2的側壁2a設有連通口6。連通口6連通過濾室3及供給線6a。再者,供給線6a設有閥6b。這個閥6b為常閉,僅在從外部供給氣體、液體等至過濾室3內時開啟。
電極10設有在上下方向貫通的複數個孔10a。漿料40(液體與顆粒42)通過電極10的孔10a,在密閉空間S往上下方向移動。
電極10的表面設有未圖示的防電蝕層。作為此防電蝕層,例如有絕緣被覆層、導電性貴金屬層等。作為防電蝕層的材料,可舉出例如:鈦、鋁、鎂、鉭等。作為導電性貴金屬層的材料,可舉出例如:鉑、金、鈀等。防電蝕層的厚度,在為絕緣被覆層時,例如以5μm至30μm的程度為佳,以5μm至10μm的程度為更佳。再者,鉑、金、鈀等導電性貴金屬層的厚度,例如以0.5μm至10μm的程度為佳,以1μm至5μm的程度為更佳。透過此防電蝕層,會抑制電極10表面的腐蝕。再者,由於電極10具有絕緣被膜層,故不接觸構成漿料40的液體。此結果使得即便對電極10供給電位,也難以在電極10的表面與液體間發生電解。
複數個電極10具備:複數個陽極電極及複數個陰極電極。複數個陽極電極介於過濾室3與第1排出室4之間。換句話說,複數個陽極電極分隔出過濾室3及第1排出室4。在本實施形態中,陽極電極為兩個。以下將從靠近過濾室3的一側,依序將複數個陽極電極稱作陽極第1電極11、陽極第2電極12。
複數個陰極電極介於過濾室3與第2排出室5之間。換句話說,複數個陰極電極分隔出過濾室3及第2排出室5。在本實施形態中,陰極電極為兩個。以下將從靠近過濾室3的一側,依序將複數個陰極電極稱作陰極第1電極13、陰極第2電極14。
陽極第1電極11隔著過濾室3,位於陰極第1電極13的對向。陽極第1電極11與陰極第1電極13的間隔D1,係能夠使漿料40中的顆粒42移動至陰極第1電極13方的間隔,例如為0.1mm以上、100mm以下,更佳為0.1mm以上、10mm以下。
陽極第1電極11與陽極第2電極12的間隔D2,並無特別限定,例如為0.1mm以上、20mm以下,更佳為0.1mm以上、2mm以下。此外,陽極第1電極11與陽極第2電極12的間隔D2越小,陽極第1電極11與陽極第2電極12之間產生的陽極電場Ec(參照圖2)的力就會變得越強。
陰極第1電極13與陰極第2電極14的間隔D3,並無特別限定,例如為0.1mm以上、20mm以下,更佳為0.1mm以上、2mm以下。再者,陰極第1電極13與陰極第2電極14的間隔D3越小,陰極第1電極13與陰極第2電極14之間產生的陰極電場Ea(參照圖2)的力就會變得越強。
陽極第1電極11的孔11a及陽極第2電極12的孔12a,與過濾室3及第1排出室4連通。陽極第1電極11之孔11a的孔徑d1為0.5μm以上、500μm以下,例如為70μm的程度。陽極第2電極12之孔12a的孔徑d2為0.5nm以上、1000nm以下,例如為100nm的程度。此外,孔11a、12a的孔徑d1、d2,也可以不同。
陰極第1電極13的孔13a及陰極第2電極14的孔14a,與過濾室3及第2排出室5連通。陰極第1電極13之孔13a的孔徑d3及陰極第2電極14之孔14a的孔徑d4,例如為0.1μm以上、5000μm以下,更佳為100μm以上、1000μm以下。此外,孔13a、14a的孔徑d3、d4也可以不同。
電源20係對電極10供給電位的裝置。電源20的數量與電極10的數量相同(在本實施形態中為4個)。電源20具備:與2個陽極電極連接的2個陽極電源(陽極第1電源21、陽極第2電源22)、以及與2個陰極電極連接的2個陰極電源(陰極第1電源23、陰極第2電源24)。
陽極第1電源21對陽極第1電極11供給陽極第1電位V1。陽極第1電源21的第1端子21a,透過電氣配線30連接基準電位GND。基準電位GND,例如為接地電位,本揭露對此並無特別限定。陽極第1電源21的第2端子21b,透過電氣配線31連接陽極第1電極11。
陽極第2電源22對陽極第2電極12供給陽極第2電位V2。陽極第2電源22的第1端子22a,透過電氣配線32連接陽極第1電極11。陽極第2電源22的第2端子22b,透過電氣配線33連接陽極第2電極12。
陰極第1電源23對陰極第1電極13供給陰極第1電位V11。陰極第1電源23的第1端子23a,透過電氣配線34連接基準電位GND。陰極第1電源23的第2端子2102,透過電氣配線35連接陰極第1電極13。
陰極第2電源24對陰極第2電極14供給陰極第2電位V12。陰極第2電源24的第1端子24a,透過電氣配線36連接陰極第1電極13。陰極第2電源24的第2端子24b,透過電氣配線37連接陰極第2電極14。
此外,從各電源20供給的陽極電位(陽極第1電位V1、陽極第2電位V2)及陰極電位(陰極第1電位V11、陰極第2電位V12),並非固定而係可變更。
接著,將針對成為過濾裝置1之過對象的漿料40為說明。漿料40例如為懸濁體之混合液體與顆粒42的混合物。成為顆粒42的對象係表面帶電者。再者,顆粒42的粒徑並無特別限定。顆粒42的粒徑例如為1nm以上、5000μm以下的顆粒等,亦能作為過濾對象。
接著,一邊參照圖2,一邊針對過濾裝置1的運轉方法為說明。此外,本實施形態所舉之漿料40,係舉出含有作為液體的水的範例。再者,顆粒42係帶負電。水分子41係帶正電,使漿料40整體的電性成為平衡狀態。
關於過濾裝置1的運轉方法,首先為驅動供給幫浦104以對過濾室3供給漿料40。使供給幫浦104繼續驅動,以連續進行漿料漿料40的供給。再者,透過供給幫浦104的壓力,使密閉空間S的壓力(表壓力),設定成較大氣壓高的壓力,例如為0.005MPa以上、0.5MPa以下,更佳為0.02MPa以上、0.1MPa以下。
將第1排出線4b及第2排出線5b的下游側的壓力,透過未圖示的壓力調整閥,調整為大略等於大氣壓。據此,在密閉空間S,作用有從供給口3a(過濾室3)往第1排出室4及第2排出室5的壓力(以下稱作「過濾壓」)。
使從陽極第1電源21對陽極第1電極11供給之陽極第1電位V1為-20V。使從陽極第2電源22對陽極第2電極12供給之陽極第2電位V2為-30V。也就是說,陽極電源對陽極電極供給與顆粒42的極性(負極)相同極性的陽極電位(V1、V2)。再者,隨著離開過濾室3,從陽極電源供給之陽極電位的絕對值會變大(V2>V1)。
將從陰極第1電源23對陰極第1電極13供給之陰極第1電位V11設定為+20V。將從陰極第2電源24對陰極第2電極14供給之陰極第2電位V12設定為+30V。也就是說,陰極電源對陰極電極供給與顆粒42的極性(負極)不同極性的陰極電位(V11、V12)。再者,隨著離開過濾室3,從陰極電源供給之陰極電位的絕對值會變大(V12>V11)。
若依上述運轉方法,則在對過濾室3供給漿料40時,漿料40所含的顆粒42會受到相同極性之帶電陽極第1電極11的排斥力(參照圖2的箭頭A1)。再者,顆粒42會受到從不同極性之帶電陰極第1電極13的引力(參照圖2的箭頭B1)。據此,過濾室3中的顆粒42往陰極第1電極13方移動。再者,顆粒42透過重力而往下方(陰極第1電極13側)移動。基於上述,流入過濾室3的許多顆粒42,分布於陰極第1電極13的附近及上方。
此外,位於陰極第1電極13的附近及上方的漿料40(顆粒42之濃度高的漿料40),透過過濾壓而通過陰極第1電極13的孔13a及陰極第2電極14的孔14a,並移動至第2排出室5(參照圖2的箭頭F1)。再者,漿料40在通過陰極第1電極13與陰極第2電極14的過程中,會減少水的比例及增加顆粒42的比例,從而形成濃縮物44。以下將說明其細節。
在陰極第1電極13及陰極第2電極14之間,產生陰極電場Ea。此陰極電場Ea,對於外觀上舉動為帶正電的水分子(以下亦稱為「帶正電的水分子」)41,從陰極第2電極14往陰極第1電極13方發揮推回力。也就是說,外觀上舉動為帶正電的水分子41,在通過陰極第1電極13及陰極第2電極14之間時,會受到來自陰極電場Ea的排斥力(參照圖2的箭頭A2)。
基於上述,帶正電的水分子41,相較於單純受到過濾壓而移動至第2排出室5時的移動速度更減速。因此,在陰極第1電極13與陰極第2電極14之間,每單位時間通過的水量會減少。依此結果,移動至第2排出室5之漿料40所含的水比例,相較於陰極第1電極13的附近及上方的漿料40更少。
再者,陰極第1電極13及陰極第2電極14之間的陰極電場Ea,從陰極第1電極13往陰極第2電極14方,對於帶負電的顆粒42發揮拉進的引力(參照圖2的箭頭B2)。也就是說,顆粒42在通過陰極第1電極13與陰極第2電極14之間時,會受到來自電場的引力。據此,顆粒42相較於單純受到過濾壓而移動至第2排出室5時的移動速度更加速。基於上述,在陰極第1電極13與陰極第2電極14之間,每單位時間通過的顆粒42的量會增加。因此,移動至第2排出室5之漿料40所含之每單位體積顆粒42的比例,相較於陰極第1電極13的附近及上方的漿料40更高。
如此,漿料40在通過陰極第1電極13與陰極第2電極14之間的過程中,顆粒42的濃度會變高,從而形成濃縮物44。此外,濃縮物44藉由過濾壓通過第2排出口5a並從第2排出線5b排出。
另一方面,在過濾室3之陽極第1電極11的附近及下方,滯留有顆粒42濃度低的漿料40。此漿料40藉由過濾壓通過陽極第1電極11的孔11a及陽極第2電極12的孔12a,並移動至第1排出室4(參照圖2的箭頭F3)。
在此,在陽極第1電極11與陽極第2電極12之間,產生有陽極電場Ec。陽極電場Ec,對於帶負電的顆粒42發揮了抑制其從過濾室3移動至第1排出室4的排斥力。因此,以顆粒42不移動至第1排出室4的方式抑制。
再者,產生於陽極第1電極11與陽極第2電極12之間的陽極電場Ec,對於帶正電的水分子41發揮了從過濾室3往第1排出室4方的拉進力。會發生帶正電的水分子41會往第1排出室方拉進之電滲流(參照圖2的箭頭F4)。因此,過濾室3的水,相較於單純受到過濾壓而移動至第1排出室4時的移動速度更加速。依此,從過濾室3移動至第1排出室4的每單位時間水量會增加。
此外,移動至第1排出室4移動的水(濾液45),會藉由過濾壓從第1排出口4a排出水。
再者,如上所述,漿料40所含的水大多會移動至第1排出室4方。也就是說,每單位時間從過濾室3移動至第1排出室4或第2排出室5的體積,在第1排出室4方較大。依此,透過第1閥4g與第2閥5g,將從第1排出口4a與第2排出口5a排出的流量設定為例如9:1(例如10倍濃縮),以調整為從第1排出口4a排出許多水。據此,會從第1排出口4a連續排出作為濾液45的許多水。再者,會從第2排出口5a連續排出濃縮物44。
在此,雖然在本實施形態中將流量設定為例如9:1(例如10倍濃縮),但是透過定量幫浦調整流量,也能夠將流量適宜地設定為例如2:1(例如3倍濃縮)等。
基於上述,如圖5所示,透過陽極第1電極11所發揮的排斥力以及陽極第1電極11與陽極第2電極12之間產生的陽極電場Ec,防止了許多顆粒42往第1排出室4移動。因此,以陽極第1電極11為界,顆粒濃度會大大地變化(參照圖5的箭頭α)。也就是說,超過陽極第1電極11而移動至第1排出室4時,顆粒濃度會大大地降低。
另一方面,透過陰極第1電極13所發揮的引力以及陰極第1電極13與陰極第2電極14之間產生的陰極電場Ea,會發生許多顆粒42吸進第2排出室5方的電泳。因此,以陰極第1電極13為界,顆粒濃度會大大地變化(參照圖5的箭頭β)。也就是說,超過陰極第1電極13而移動至第2排出室5時,顆粒濃度會大大地增加。
因此,依本實施形態的過濾裝置1,對過濾室3供給例如顆粒濃度為約2%的漿料40時,會從第1排出口4a排出顆粒濃度0.02%程度的水(濾液45),及從第2排出口5a排出顆粒濃度6%程度的濃縮物44。作為結果,本實施形態可發揮99%以上的顆粒去除率。
以上說明了過濾裝置1之運轉方法的一個範例,但上述過濾裝置1的運轉方法,係從第2排出室5連續排出濃縮物44的方法。也就是說,上述運轉方法係為了將陰極電極(23、24)之間所產生的陰極電場Ea的力變得較密閉空間S的過濾壓小,而設定對陰極電極(23、24)供給之陰極電位(陰極第1電位V11、陰極第2電位V12)時的範例。
然而,實施形態1的過濾裝置1的使用方法並不限於此。
接著,說明關於間歇地排出濃縮物44的使用方法。此外,以下會有將濃縮物44間歇地排出稱作部分(partial)排出的情形。再者,亦有將上述濃縮物44連續地排出稱作連續排出的情形。
依部分排出的運轉方法,調整圖3所示之陰極第1電位V11與陰極第2電位V12的值,使得陰極第1電極13與陰極第2電極14之間產生的陰極電場Ea的力變得較過濾壓大。此外,使陽極第1電位V1與陽極第2電位V2,成為與連續排出運轉時相同的電位。
據此,如圖3所示,過濾室3的水(水分子41),雖然會藉由過濾壓通過陰極第1電極13的孔13a,但是陰極電場Ea的力可限制其往第2排出室5移動。顆粒42藉由陰極第2電極14的引力而被拉近,成為吸附於陰極第2電極14的狀態。因此,水與顆粒42不移動至第2排出室5,而成為在陰極第1電極13與陰極第2電極14之間滯留有顆粒42與水的狀態。再者,若繼續此狀態,則陰極第1電極13與陰極第2電極14之間所滯留的顆粒42會增加,使得漿料40的顆粒42的濃度逐漸地升高。此外,過濾室3中的水,會通過陽極第1電極11與陽極第2電極12,從第1排出口4a作為濾液45而排出。
接著,經過一定時間後,陰極第1電位V11與陰極第2電位V12的值會變更為與連續排出運轉時相同。據此,陰極第1電極13與陰極第2電極14之間滯留的顆粒42與水會移動至第2排出室5,生成顆粒42濃度高的濃縮物44。接著,濃縮物44會藉由過濾壓而從第2排出口5a排出。
再者,排出一定量的濃縮物44後,再度使陰極第1電位V11與陰極第2電位V12的值變大,從而限制往第2排出室5的移動。如此,藉由改變陰極第1電位V11與陰極第2電位V12,讓濃縮物44的排出變成間歇的。再者,濃縮物44相較於連續排出時的含水率更低(顆粒濃度變得較6%更高)。
接著,藉由過濾裝置1過濾後,說明有關過濾室3及第2排出室5所殘留之漿料40的去除方法。如圖4所示,關閉供給線102之未圖示的閥以及第1排出線4b的第1閥4g。再者,開啟第2排出線5b的第2閥5g以及供給線6a的閥6b。接著,對供給線6a送入壓縮空氣,並從連通口6對過濾室3內供給壓縮空氣。依此,壓縮空氣會從過濾室3內通過陰極第1電極13的孔13a與陰極第2電極14的孔14a移動至第2排出室5。接著,從第2排出口5a排出至外部空間。殘留於過濾室3及第2排出室5的漿料40,會與壓縮空氣一同從第2排出口5a排出至外部空間。依此,會全量回收殘留於過濾室3及第2排出室5的漿料40。此外,在本實施形態中,雖然舉出供給壓縮空氣的範例,但也可以供給液體。再者,壓縮氣體、液體的供給方式,也可以分開成數回的方式進行,本揭露對此並無特別限制。
以上實施形態1的過濾裝置1,具備:具有過濾室3、第1排出室4、及第2排出室5的密閉容器2;供給帶電顆粒42與液體混合而成之漿料40的供給線102;連通供給線102與過濾室3的供給口3a;將液體從第1排出室4排出的第1排出口4a;將液體從漿料40分離後之濃縮物44從第2排出室5排出的第2排出口5a;以及複數電極10,設有能夠通過顆粒42及液體的複數個孔10a。複數電極10,具有:分割過濾室3與第1排出室4的複數陽極電極,以及分割過濾室3與第2排出室5的複數陰極電極。複數陽極電極,具有:陽極第1電極11,以及較陽極第1電極11更接近第1排出室4而配置的陽極第2電極12。複數陰極電極,具有:隔著過濾室3而設置於陽極第1電極11對向的陰極第1電極13,以及較陰極第1電極13更接近第2排出室5而配置的陰極第2電極14。對陽極第1電極11,供給與顆粒極性相同極性的陽極第1電位V1。對陽極第2電極12,供給與顆粒極性相同極性的陽極第2電位V2。陽極第2電位V2的絕對值,較陽極第1電位V1的絕對值更大。對陰極第1電極13,供給與顆粒極性不同極性的陰極第1電位V11。對陰極第2電極14,供給與顆粒極性不同極性的陰極第2電位V12。陰極第2電位V12的絕對值,較陰極第1電位V11的絕對值更大。
依本實施形態的過濾裝置,濃縮物44不殘留於過濾室3,而從第2排出口5a排出。因此,能夠連續地進行漿料40的脫液處理。再者,濃縮物44不會堆積於過濾室3。也就是說,過濾室3中不需要為了堆積濃縮物44的空間。因此,意圖為過濾室3的小型化(密閉容器2的小型化)。再者,亦不需要為了從密閉容器2排出濃縮物44的特殊操作。
再者,實施形態1的過濾裝置1,從鉛直方向的上方依序配置有第1排出室4、過濾室3、第2排出室5。
依此,顆粒42會透過重力而移動至第2排出室5,從而變得較難移動至第1排出室4方。因此,從第1排出口4a回收的濾液45會變得澄清。
再者,在實施形態1的過濾裝置1的電極10的表面,設有防電蝕層。
依此,會迴避電極10的電蝕。再者,由於難以發生電解,故意圖為降低消費電力。
再者,實施形態1的過濾裝置1的運轉方法,為了將複數陰極電極間所產生的陰極電場Ea的力變得較密閉空間S的過濾壓更小,而設定對複數陰極電極供給之陰極電位(陰極第1電位V11、陰極第2電位V12)。
依此,能夠連續地排出濃縮物44。
再者,實施形態1的過濾裝置1的運轉方法,在複數陰極電極間所產生的陰極電場Ea的力變得較密閉空間S的過濾壓更大後,會為了將陰極電場Ea的力變得較密閉空間S的過濾壓更小,而變更對複數陰極電極供給的第3電位(陰極第1電位V11、陰極第2電位V12)。
依此,能夠進行濃縮物44的部分排出。
以上雖然係就實施形態1的說明,但本揭露並不限於以實施形態說明者。例如,實施形態1的電極10雖然具有防電蝕層,但本揭露也可以使用不具有防電蝕層的電極。再者,實施形態1的過濾裝置1,雖然具備將供給線102內部的漿料40押出至過濾室3方的供給幫浦104,但本揭露也可以藉由過濾裝置以外的裝置的幫浦供給漿料40。也就是說,過濾裝置本身可以不具備幫浦。另外,在實施形態中,雖然係從供給口3a側賦予過濾壓,但是也可以透過供給口3a側與第1排出口4a側的壓力差、及供給口3a側與第2排出口5a的壓力差而賦予過濾壓。
再者,實施形態1的過濾裝置1,雖然具備對複數陽極電極供給電位的複數陽極電源、以及對複數陰極電極供給電位的複數陰極電源,但本揭露也可以藉由過濾裝置以外的裝置的電源供給電位。也就是說,過濾裝置本身可以不具備電源本身。
再者,實施形態1的密閉容器2,雖然係從上方依序為第1排出室4、過濾室3、第2排出室5的排列順序,但如圖6所示,本揭露也可以係從上方依序為第2排出室5、過濾室3、第1排出室4的排列方式。如圖7所示,也可以將第1排出室4、過濾室3、第2排出室5排列於水平方向。如圖8所示,也可以將第1排出室4、過濾室3、第2排出室5排列於斜角方向。此外,在圖7及圖8之變化例的情形下,漿料40的供給口3a變成在底部側。
再者,有關相對於過濾室3、第1排出室4、及第2排出室5而設置之供給口3a、第1排出口4a、及第2排出口5a的位置(設置於各腔室之開口部的方向),在本揭露中,可適宜地設定於水平方向、上下方向、斜角方向等。
(實施形態2)
圖9係示意性地顯示實施形態2的過濾裝置的示意圖。如圖9所示,實施形態2的過濾裝置1A,在具備配置於陽極第1電極11與陽極第2電極12之間的濾材7的點上,與實施形態1的過濾裝置1不同。再者,實施形態2的過濾裝置1A,在具備配置於陰極第1電極13與陰極第2電極14之間的介電質8的點上,與實施形態1的過濾裝置1不同。以下將就相異點全力說明。
濾材7延伸於水平方向。濾材7設有複數個在上下方向貫通的孔7a。孔7a的孔徑,較陽極第1電極11的孔11a的孔徑d1、陽極第2電極12的孔12a的孔徑d2等更小。此外,在圖9中,孔徑於繪圖關係上大致相同。然而,濾材7的孔7a的孔徑,也可以變為顆粒42的孔徑之約4~20倍。
介電質8係由絕緣材料所構成,並延伸於水平方向。依此介電質8,可使作用於陰極第1電極13與陰極第2電極14之間的陰極電場Ea的力變大。介電質8設有在上下方向貫通的孔8a。孔8a的孔徑較顆粒42能夠通過的大小更大,例如為1000nm以上、4000nm以下。作為介電質8、可以使用濾紙等濾材。
以上實施形態2的過濾裝置1A,在複數陽極電極(陽極第1電極11與陽極第2電極12)之間設有濾材7。
依此,如圖9所示,由於複數陽極電極(陽極第1電極11與陽極第2電極12)之間設有濾材7,使得顆粒42無法通過濾材7的孔7a,從而無法移動至第1排出室4。因此,可在第1排出室4內回收不含顆粒42之澄清的濾液。再者,濾材7也可使陽極第1電極11與陽極第2電極12之間產生的陰極電場Ea的力,相較於實施形態1的情形變得更大。因此,顆粒42變得更難以移動至第1排出室4。更進一步,由於每單位時間移動至第1排出室4之水的量會增加,故能夠縮短過濾處理時間。
再者,在實施形態2的過濾裝置1A中,在複數陰極電極(陰極第1電極13、陰極第2電極14)之間,設置了設有複數個孔8a的介電質8。
依此,作用於陰極第1電極13與陰極第2電極14之間的陰極電場Ea的力,相較於實施形態1的情形會變得更大,故減少了移動至第2排出室5的水分子41的移動量。也就是說,濃縮物44的含水率會減少。此結果會增加濃縮物44的濃縮率。
依此,能夠使顆粒42通過介電質8的孔8a而移動至第2排出室5方。
以上雖然係就實施形態2的說明,但本揭露的過濾裝置,也可以僅具備濾材7與介電質8中的任一者,更佳為設有濾材7。
(實施形態3)
圖10係示意性地顯示實施形態3的過濾裝置的示意圖。圖11係實施形態3的過濾裝置的電氣等效電路圖。實施形態3的過濾裝置1B,在具備洩放電阻器50、第1電氣配線51、及第2電氣配線52的點上,與實施形態1的過濾裝置1不同。
洩放電阻器50為電負載。另一端連接陽極第2電極12的第1電氣配線51,其一端連接洩放電阻器50。第1電氣配線51的另一端連接陽極第2電極12。也就是說,第1電氣配線51的另一端,與複數陽極電極中離過濾室3最遠的陽極第2電極12連接。
另一端連接陰極第2電極14的第2電氣配線51,其一端連接洩放電阻器50。第2電氣配線52的另一端連接陰極第2電極14。也就是說,第2電氣配線52的另一端,與複數陽極電極中離過濾室3最遠的陰極第2電極14連接。
如圖11所示,在過濾裝置1B中,在陽極第1電極11與陰極第1電極13之間,並聯連接了電阻成分R0與電容成分C0。電阻成分R0與電容成分C0,係由進入陽極第1電極11與陰極第1電極13之間的液體與顆粒42所等效表示的成分。
陽極第1電極11與陽極第2電極12之間,並聯連接了電阻成分R1與電容成分C1。電阻成分R1與電容成分C1,係由進入陽極第1電極11與陽極第2電極12之間的液體與顆粒42所等效表示的成分。
陰極第1電極13與陰極第2電極14之間,並聯連接了電阻成分R2與電容成分C2。電阻成分R2與電容成分C2,係由進入陰極第1電極13與陰極第2電極14之間的液體與顆粒42所等效表示的成分。
依實施形態3,複數電極10、複數電源20、及電氣配線30~37,透過洩放電阻器50、第1電氣配線51、及第2電氣配線52,成為閉合迴路(closed loop circuit)。此外,在不具備洩放電阻器50、第1電氣配線51、及第2電氣配線52之實施形態1的過濾裝置1與實施形態2的過濾裝置1A中,會有從電位最大的陽極第2電極12與陰極第2電極14漏電至漿料40所含液體,從而導致消費電力增大的可能性。另一方面,依實施形態3,從陽極第2電極12與陰極第2電極14產生的漏電流,會流至第1電氣配線51、第2電氣配線52等。再者,由於與第1電氣配線51及第2電氣配線52直接連接會短路,故洩放電阻器50配置於第1電氣配線51與第2電氣配線52之間。
以上實施形態3的過濾裝置1B,具有:洩放電阻器50、一端連接洩放電阻器50的第1電氣配線51、以及一端連接洩放電阻器50的第2電氣配線52。第1電氣配線51的另一端,與複數陽極電極中離過濾室3最遠的電極10連接。第2電氣配線52的另一端,與濾複數陰極電極中離過濾室3最遠的電極10連接。
依實施形態3的過濾裝置1B,由於具備洩放電阻器50、第1電氣配線51、及第2電氣配線52,能夠迴避往液體的漏電流,而意圖為減低消費電力。
(實施形態4)
圖12係示意性地顯示實施形態4的過濾裝置的示意圖。實施形態4的過濾裝置1C,在具備2個中和電極60(第1中和電極61、第2中和電極62)及供給中和電極之電位的中和電源63的點上,與實施形態1的過濾裝置1不同。
第1中和電極61配置於第1排出室4。第1中和電極61,沿著密閉容器2的上壁2b而在水平方向延伸。第1中和電極61在第2電極的對向。第2中和電極6配置於第2排出室5。第2中和電極62,沿著密閉容器2的下壁2c而在水平方向延伸。第2中和電極62在第3電極的對向。中和電源63藉由電氣配線64連接第2中和電極62,並供給與第2中和電極62的顆粒不同極性的電位(正電位)。中和電源63藉由電氣配線65連接第1中和電極61。
接著,將就有關實施形態4的過濾裝置的使用方法為說明。過濾裝置1C之過濾時,帶負電的顆粒42會有被吸進陰極第2電極14並吸附至陰極第2電極14的可能性。此外,由於陰極第1電極13較陰極第2電極14之引力小,顆粒42被吸附至陰極第1電極13的可能性較低。
在這樣的狀況下,中和電源63對第2中和電極62供給與顆粒42不同極性且絕對值較陰極第2電極14之電位大的電位V10。例如,由於陰極第2電極14的陰極第2電位V12為正30V,故對第2中和電極62供給正40V的電位。依此,吸附於陰極第2電極14的顆粒42,會被發揮更大引力(參照圖12的箭頭H,I)的第2中和電極62吸進而吸附於第2中和電極62。此後,停止往第2中和電極62的電位供給。依此,吸附於第2中和電極62的顆粒42,會藉由過濾壓而移動至第2排出口5a方並排出。再者,在中和電源63對第2中和電極62供給正40V的電位時,會從第1中和電極61供給電子。
以上實施形態4,具備:配置於第2排出室5的中和電極(第2中和電極62)、以及對中和電極(第2中和電極62)供給與顆粒42之極性不同極性的中和電位(V10)的中和電源63。中和電位(V10)的絕對值,較複數陰極電極中離過濾室3最遠的電極(陰極第2電極14)所供給的電位的絕對值大(V10>V4)。
依此,可將顆粒42從陰極第2電極14容易地剝離。因此,顆粒42殘留於密閉空間S的可能性低,故能夠確實地回收顆粒42。以上雖然係就實施形態4的說明,但本揭露也可以僅具備第2中和電極62及中和電源63而不具備第1中和電極61。
(實施形態5)
圖13係示意性地顯示實施形態5的過濾裝置的示意圖。如圖13所示,實施形態5的過濾裝置1D,在陽極電極及陰極電極各為3個的點上,與實施形態1的過濾裝置不同。再者,實施形態5的過濾裝置1D,對應電極的增加而也增加電源20的點上,也與實施形態1的過濾裝置不同。再者,實施形態5的過濾裝置1D,在具備洩放電阻器50及中和電極60的點上,與實施形態1的過濾裝置1不同。以下將就相異點為說明,但由於已在實施形態3、實施形態4中就洩放電阻器50及中和電極60為說明,故將省略其說明。
陽極電極具備從過濾室3側依序配置之陽極第1電極11、陽極第2電極12、及陽極第3電極15。陰極電極,具備從過濾室3側依訊配置之陰極第1電極13、陰極第2電極14、及陰極第3電極16。
電源20,具備陽極電源(陽極第1電源21、陽極第2電源22、陽極第3電源25)、及陰極電源(陰極第1電源23、陰極第2電源24、陰極第3電源26)。陽極第1電源21,對陽極第1電極11供給陽極第1電位V1。陽極第2電源22,對陽極第2電極12供給陽極第2電位V2。陽極第3電源25,對陽極第3電極15供給陽極第3電位V3。陰極第1電源23,對陰極第1電極13供給陰極第1電位V11。陰極第2電源24,對陰極第2電極14供給陰極第2電位V12。陰極第3電源26,對陰極第3電極16供給陰極第3電位V13。
接著,將就過濾裝置1C運轉時,從電源20對電極10供給電位為說明。將從陽極第1電源21對陽極第1電極11供給之陽極第1電位V1設定為-20V。將從陽極第2電源22對陽極第2電極12供給之陽極第2電位V2設定為-30V。將從陽極第3電源25對陽極第3電極15供給之陽極第3電位V3設定為-40V。
依此,在陽極第1電極11與陽極第2電極12之間、陽極第2電極12與陽極第3電極15之間會產生陽極電場Ec。此2個陽極電場Ec,對於顆粒42會發揮排斥力。因此,顆粒42較實施形態1更難移動至第1排出室4方,故能夠回收較實施形態1更澄清的濾液45。
再者,藉由2個陽極電場Ec,每單位時間從過濾室3移動至第1排出室4之水的量,較實施形態1的過濾裝置1更增加。因此,相對移動至第2排出室5的水會減少,而減少了濃縮物44的含水率。
再者,在實施形態5的過濾裝置1D中,將從陰極第1電源23對陰極第1電極13供給之陰極第1電位V11設定為+20V。將從陰極第2電源24對陰極第2電極14供給之陰極第2電位V12設定為+30V。將從陰極第3電源26對陰極第3電極16供給之陰極第3電位V13設定為+40V。
依此,顆粒42會逐漸地被吸進陰極第1電極13、陰極第2電極14、陰極第3電極16,而移動至第2排出室5。再者,在陰極第1電極13與陰極第2電極14之間、陰極第2電極14與陰極第3電極16之間會產生陰極電場Ea。
再者,透過2個陰極電場Ea,從過濾室3移動至第2排出室5的水(帶正電的水分子41)會受到大的排斥力,使得往第2排出室5的移動速度會大大減速。因此,每單位時間移動至第2排出室5的水會減少,故濃縮物44的含水率會減少。再者,依實施形態5,在部分排出運轉的情形下,會確實地抑制水從過濾室3移動至第2排出室5。
依實施形態5的過濾裝置1D,由於增加了電極10的數量,故能夠減少濃縮物44的含水率。再者,在實施形態5的過濾裝置1D中,也可以在複數電極10之間進一步設置濾材7、介電質8等。再者,在實施形態5中,雖然配置於過濾室3與第1排出室4之間的電極10為3個,但也可以為4個以上。同樣地,雖然配置於過濾室3與第2排出室5之間的電極10為3個,但也可以為4個以上。此時,賦予至複數陽極電極之陽極電位及賦予至複數陰極電極的陰極電位,有必要設定為電位的絕對值隨著離過濾室3的距離越遠而越大。再者,雖然上文係就增加電極10的實施形態5為說明,但非謂本揭露在增加電極10的情形下必須具有洩放電阻器50及中和電極60,故也可以不具備洩放電阻器50及中和電極60。
(實施形態6)
圖14係示意性地顯示實施形態6的過濾裝置的示意圖。圖15A、15B係過濾室、實施形態6的第1排出室及第2排出室5的內部設置有振動部件的概略圖。如圖14所示,實施形態6的過濾裝置1E,在過濾室3、第1排出室4、或第2排出室5的內部的內部各自配置有加振部件200(200A、200B、200C)。此外,加振部件200只要至少在一處就可。
此外,在本實施形態的說明中,陰極電極的電極構成為4個。
加振部件200,只要能使作為內部液體的水分子41、顆粒42震動的話,可以為任意部件。作為加振部件200,例如可例示出壓電振動子等,但本發明並不限定於此。
如圖15A、圖15B所示,在電場過濾中,在含有表現出強凝集性的顆粒42之漿料40的情形下,在過濾室3內及第1陰極電極13-1、第2陰極電極13-2、第3陰極電極13-3、第4陰極電極13-4之間,會發生顆粒42的滯留、附著等,雖然具有使顆粒42回收率下降的傾向,但可透過設置加振部件200將此解消。
再者,藉由設置壓電部材200,能夠防止顆粒42的附著,故對於第1陰極電極13-1、第2陰極電極13-2、第3陰極電極13-3、第4陰極電極13-4所施加的電壓,能夠整體地降低。
也就是說,能夠將過去為了提升顆粒的分離而例如對第1陰極電極13-1施加之10V、第2陰極電極13-2施加之20V、第3陰極電極13-3施加之30V、第4陰極電極13-4施加之40V的電壓,減半為對第1陰極電極13-1施加5V、第2陰極電極13-2施加10V、第3陰極電極13-3施加20V、第4陰極電極13-4施加40V,故能夠整體地降低施加電壓。此結果能夠在意圖為大幅減少過濾裝置的消費電力的同時,抑制電解及進一步抑制發熱。
特別是,在生物體作為分離對象物而進行分離時,發熱減少的效果會變大。
〈試驗例〉
進行了透過壓電振動子的加振機能及開關機能之過濾性提升地確認。
作為加振試驗的評價樣本,選擇了為在電場過濾中表現出高凝集性的微粒之粒徑450nm的矽溶膠。
如圖14所示,在過濾室3、第1排出室4、第2排出室5的內部三處設置了為加振部件200的壓電振動子200A、200B,200C。
如下所示,透過附加加振機能,已確認可有效地在過濾室3內改善附著性及提升過濾性能。
在未設置壓電振動子之「無加振」的情形下,自運轉開始30分後會發生濾液45的混濁,以及發生輕微的過濾壓差0.01Mpa。
在過濾室3、第1排出室4、第2排出室5內部的三處設置了壓電振動子200A、200B,200C之「有加振」的情形下,從運轉開始至終了的50分期間一直為濾液狀態,而能夠在無過濾壓變動下安定地運轉。
此結果表示於「表1」
(表1)
在此,「表1」係顯示以供給固體顆粒重量100%為基礎的收支。在有加振的情形下,能夠維持濾液45的澄清性並保持高分離效率。
評價項目 | 無加振 | 有加振 |
提升顆粒回收率* | 55.7% | 92.9% |
減少顆粒殘留率* | 44.3% | 7.1% |
維持高分離效率 | 97.4% | 99.9% |
接著,說明在「有加振」時追加開關機能的情形。
圖15A係過濾室、實施形態6的第1排出室及第2排出室5的內部設置有振動部件的概略圖。此外,在本實施形態中,在說明的方便上,從過濾室3側設為第1陰極電極13-1、第2陰極電極13-2、第3陰極電極13-3、第4陰極電極13-4。依據圖15A,針對在濃縮物45側的電場中追加依序ON/OFF開關機能於壓電振動子的試驗例為說明。
在本試驗例中,在濃縮側(+)的第1陰極電源201-1、第2陰極電源201-2、第3陰極電源201-3,裝設微電腦控制繼電器而使得依序ON/OFF的開關模式運轉為可能。藉由依序使電場為OFF,設計滯留於(+)電極間的(-)帶電濃縮顆粒之解放時機並將其排出,從而防止了微粒的堆積。
在濃縮側(+)的電源(第1陰極電源201-1、第2陰極電源201-2、第3陰極電源201-3),裝設微電腦控制繼電器而使得依序ON/OFF的開關模式運轉為可能。
藉由依序使電場為OFF,設計滯留於(+)電極間的(-)帶電濃縮顆粒之解放時機並將其排出,從而防止了微粒的堆積。
以下將針對重複進行依序ON、OFF的作用、效果等為說明。
本試驗例的顆粒42在負極側帶電。
在電極之間,即便具有電位差,在10V電位差的情形下,仍會有一點顆粒42附著於電極。
各第1~第4陰極電極13-1~13-4,連接至各個第1陰極電源201-1、第2陰極電源201-2、第3陰極電源201-3。
例如,使第1陰極電極13-1的電位為+20V、第2電極13-2的電位為+30V、第3電極13-3的電位為+40V、第4電極13-4的電位為+50V。
過濾室3內的第1電極13-1,由於平時皆施加+20V的電位,過濾室3內的漿料40中的顆粒42會吸進第1陰極電極13-1側。
在此情形下,在第2陰極電極13-2~第4陰極電極13-4中,重複使第1陰極電源13-1~第3陰極電源13-3的開關依序為ON-OFF。
施加於第2陰極電極13-2之+30V的開關盒為OFF的話,會使第1陰極電極13-2的電位為+20V。此時,同時相互切換繼電器202-1A與繼電器202-1B。
通常,使第2陰極電極13-2為ON且施加+30V於第2陰極電極13-2的話,會使其與第3陰極電極13-3(+40V)的電位差為+10V。
此時,藉由開關使第2陰極電極13-2為OFF的話,會使其與第1陰極電極13-1側導通,並使第2陰極電極13-2的電位為+20V。此結果由於使第3陰極電極13-3通常為+40V,故第2陰極電極為OFF時與第3陰極電極13-3的電位差,相對於平時ON時的+10V為兩倍之+20V。
由於本實施形態中的顆粒42為帶負電,對於吸進第3電極13-3側之顆粒的吸進效果會增大。
同樣地,使施加於第3陰極電極13-3之+40V的開關盒為OFF時,會使第2陰極電極13-2的電位為+30V。此時,同時相互切換繼電器202-2A與繼電器202-2B。此結果使通常為+50V的第4陰極電極13-4,在第3陰極電極為OFF時與第4陰極電極13-4的電位差,相對於平時ON時的+10V為兩倍之+20V。
圖15C係實施形態6的過濾裝置的開關盒的運轉時序圖。如圖15C所示,第1陰極電極13-1已施加了電壓。
使第2陰極電極13-2~第陰極4電極13-4重複為2秒ON、1秒OFF。此外,能適宜地變更此開關時間。
此開關結果顯示於「表2」。
(表2)
評價項目 | 無加振 | 只加振 | 加振+開關 |
提升濃縮回收率* | 55.7% | 60.0% | 62.8% |
減少顆粒殘留* | 44.3% | 7.1% | 7.6% |
如「表2」所示,由於具有開關,故意圖為能夠提升濃縮回收率。
(實施形態7)
圖16係示意性地顯示實施形態7的過濾系統的圖式。過濾系統100,係對過濾裝置1供給漿料40並進行固液分離,並回收濃縮物44與濾液45的系統。再者,透過過濾裝置1的固液分離,並非批次處理而係連續處理。因此,在過濾系統100中,係使用可連續地進行漿料40的供給,亦能連續地進行濃縮物44與濾液45的回收的裝置。
再者,本實施形態的過濾系統100,可例如適用於生命科學領域、汙水處理、排水處理領域等。例如,在生命科學領域中,可適用於:培養細胞、微細藻類、細菌、菌種、病毒等微生物體培養的生技產業;培養微生物體在體外、體內生產之酵素、蛋白質、多醣類、脂質等予以利用、應用領域的生技製藥、化妝品業界等;或是處理釀造、發酵、榨汁、飲料等的飲品產業。在汙水處理、排水處理的領域中,可適用於將難濾性微細生質水系漿料中的生質顆粒分離。或者,過濾系統100,可適用於在將表面帶電微粒透過電性排斥作用高度分散的膠態顆粒系漿料中,濃縮回收膠態微粒。
一般顆粒較多為帶負電(-),但也有相反而帶正電(+)者。作為例示之此帶(+)電的顆粒,可例如舉出氧化鈦、氧化鋁溶膠(colloidal alumina)等。
再者,有些顆粒,也有帶電狀態依PH變化者。
再者,液體的水分子41,在分散於此水分子41的顆粒42為帶負電(-)的情形下,分散顆粒42之液體的水分子41在外觀上會呈現帶(+)正電的舉動。
與此相對,分散於液體的水分子41之顆粒為帶正電(+)的情形下,分散顆粒42之液體的水分子41在外觀上會呈現帶(-)負電的舉動。
如圖16所示,過濾系統100,具備:過濾裝置1、貯留槽101、供給線102、循環線103、第1排出線4b、第1排出槽4d、第2排出線5b、及第2排出槽5d。
貯留槽101貯留有漿料40。在貯留槽101的上部,設有開口部101a。因此,使貯留槽101內的漿料40從開口部101a供給,或使漿料40所含的氣體從開口部101a釋放至大氣中。漿料40例如為懸濁體、混合液體與顆粒42的混合物。顆粒42的對象為表面帶電者。再者,顆粒42的粒徑並沒有特別限定。顆粒42的粒徑例如為1nm以上、5000μm以下的顆粒等,也能作為過濾對象。
供給線102,係連接過濾裝置1的密閉容器2與貯留槽101的配管。在供給線102設有供給幫浦104與閥105。供給幫浦104,從貯留槽101吸引漿料40,並將漿料送出至密閉容器2。再者,供給幫浦104,係能夠使每單位時間的流量(供給量)為一定量的定量幫浦。因此,流過供給線102的漿料40,透過供給幫浦104,會將每單位時間的流量(供給量)調整為所定量。閥105係開閉供給線102的閥門。
循環線103,係連接密閉容器2與貯留槽101的配管。在循環線103設有循環幫浦106。循環幫浦106,從密閉容器2吸引漿料40,並將漿料送出至貯留槽101。再者,循環幫浦106,係能夠使每單位時間的流量(供給量)為一定量的定量幫浦。接著,透過循環幫浦106,會將從密閉容器2取出之漿料40的每單位時間的流量(循環量),調整為較供給至密閉容器2之漿料40的每單位時間的流量(供給量)更小。
第1排出線4b,係為了將濾液45從密閉容器2排出的配管。在第1排出線4b,設有調整濾液45之流量的定量幫浦4c。透過第1排出線4b排出的濾液45,會貯留於第1排出槽4d。在第1排出槽4d的上部設有開口部4e。
第2排出線5b,係為了將濃縮物44從密閉容器2排出的配管。在第2排出線5b,設有濃縮物44之流量的定量幫浦5c。透過第2排出線5b排出的濃縮物44,會貯留於第2排出槽5d。在第2排出槽5d的上部設有開口部5e。
圖17係示意性地顯示實施形態7的過濾裝置的示意圖。如圖17所示,過濾裝置1F,具備:密閉容器2、配置於密閉容器2的複數個電極10、供給電極10所定電位的複數個電源20。
密閉容器2的內部為密閉空間S。密閉容器2具有:在鉛直方向(上下方向)延伸之筒狀的側壁2a、將側壁2a的上部閉塞的上壁2b、將側壁2a的下部閉塞的下壁2c。在密閉空間S配置有複數個電極10。電極10在鉛直方向(上下方向)延伸。再者,複數電極10互相平行。接著,電極10以在與鉛直方向正交的方向(水平方向)區分密閉空間S的方式配置。因此,密閉空間S被區分為以下三者:位於過濾裝置1F之中央部的過濾室3、位於過濾室3左側的第1排出室4、位於過濾室3右側的第2排出室5。
密閉容器2設有供給口3a、第1排出口4a、第2排出口5a、及汲取口116。供給口3a、第1排出口4a、第2排出口5a、及汲取口116,各自連通密閉空間S與密閉容器2的外部空間。
供給口3a設於過濾室3。供給口3a設於下壁2c,並連接供給線102。依此,將漿料40從供給線102供給至過濾室3。再者,供給幫浦104將供給線102內的漿料40加壓至過濾室3方。再者,密閉空間S為密閉。因此,供給幫浦104的加壓力,係作為對密閉空間S之漿料40的過濾壓而作用。
第1排出口4a設於第1排出室4。再者,第1排出口4a設於側壁2a的上部,並連接第1排出線4b。第2排出口5a設於第2排出室5。第1排出口4a設於側壁2a的上部,並連接第2排出線5b。汲取口116設於過濾室3。汲取口116設於上壁2b,並連接循環線103。
藉由過濾裝置1F之固液分離的細節如上所述,係在密閉空間S將漿料40分離為濾液45與濃縮物44。濾液45流入第1排出室4,濃縮物44則流入第2排出室5。再者,在過濾裝置1F進行固液分離時,會施用電極10。因此,電極10會發熱以加熱漿料40。再者,藉由引起水的電解使電極10的周圍產生氣體47。氣體47藉由浮力移動至密閉空間S的上部。
接著,在過濾裝置1F進行固液分離的情形下,說明如圖16所示之過濾系統100的使用方法。如圖16所示,在過濾裝置1進行固液分離時,會驅動供給幫浦104、循環幫浦106、定量幫浦4c、及定量幫浦5c。依此,會從貯留槽101供給漿料40至過濾室3。再者,在過濾室3上部(供給口6的附近)側的漿料40,會排出並流往貯留槽101。在第1排出室4上部(第1排出口4a的附近)側的濾液45,會流至第1排出槽4d。第2排出室5上部(第2排出口5a的附近)側的濃縮物44,會流至第2排出槽5d。
再者,在密閉空間S內累積於過濾室3上部的氣體47,會與流至循環線103的漿料40一同從過濾室3排出。因此,含有氣體47的漿料40a,會透過循環線103移動至貯留槽101側,氣體47在貯留於貯留槽101之漿料40的上部開放側擴散。接著,在含氣體47之漿料40a中伴隨之氣體47,通過貯留槽101的開口部101a釋放至大氣中。再者,在氣體47釋放後,漿料40在貯留槽101內逐漸地移動至下側。接著,通過供給線102回到密閉容器2。此外,氣體之發生主因,係電氣流至水會使水電解,此結果生成了氫氣(H
2)與氧氣(O
2)。
基於上述,透過循環線103而汲取之含氣體47的漿料40a,在通過循環線103、貯留於貯留槽101的情形下,會放熱並冷卻(變成常溫)。因此,會抑制汲取之漿料40的溫度上昇。
另一方面,未透過循環線103汲取之滯留於密閉空間S的漿料40,會透過從供給線102供給之新的漿料40而冷卻。在此,在本實施形態中,會透過循環線103汲取密閉空間S的漿料40。依此,相較於未透過循環線103汲取的情形,新的漿料40之供給量會增加。因此,滯留於密閉空間S之漿料40,會藉由大量的新漿料40而冷卻,從而抑制了溫度上昇。
再者,在第1排出室4上部累積的氣體47,會與流於第1排出線4b的濾液45一同從第1排出室43排出。接著,包含氣體47的濾液45a會移動至第1排出槽4d,並將氣體47從第1排出槽4d的開口部4e釋放至大氣中。
同樣地,在第2排出室5上部累積的氣體,會與流至第2排出線5b的濃縮物44一同從第2排出室5排出。接著,包含氣體47的濃縮物44a會移動至第2排出槽5d,並將氣體47從第2排出槽5d的開口部5e釋放至大氣中。
基於上述,依本實施形態的過濾系統100,能夠在將漿料40從貯留槽101連續地供給至過濾室3並進行脫液處理的同時,抑制漿料40的溫度上昇。再者,可去除密閉容器2內的氣體47。
如圖17所示,實施形態7的過濾裝置1F,係將圖1所示之實施形態1的過濾裝置1縱置者(前述圖7之變化例)。如圖17所示,實施形態7之過濾系統100的過濾裝置1F之供給線103的供給口3a,連接密閉容器2之過濾室3的底部側附近,在供給漿料40至密閉容器內的同時,循環線103會從密閉容器3之過濾室3的上部側附近,汲取通過過濾室3之未過濾之包含氣體47的漿料40a。
由於其他的構成與實施形態1的過濾裝置1相同,在此將其說明省略。
此外,在將過濾裝置橫置的情形下,在連接密閉容器2之過濾室3的一側面(左側面)側並將漿料40供給至前述密閉容器內的同時,循環線(103)從前述密閉容器(3)之過濾室3的一側面側對向的側面(右側面)側汲取前述漿料(40)亦可。
以上實施形態7之過濾系統100,如圖16、圖17所示,具備:貯留槽101,貯留帶電顆粒42與液體混合而成之漿料40;過濾裝置1,具有內部設有複數陽極電極11、12(10)與複數陰極電極13、14(10)之密閉容器2,並在密閉容器2的內部連續地進行漿料40固液分離;供給線102,從貯留槽101連續地供給漿料40至密閉容器2的內部;循環線103,從密閉容器2的內部汲取漿料40的一部,並將其連續地循環至貯留槽101;定量幫浦(循環幫浦106),設置於循環線103,並將流於循環線103之漿料40的每單位時間循環量,調整為較流於供給線102之漿料40的每單位時間供給量少。
在實施形態7的過濾系統100中,透過循環線103從密閉容器2汲取漿料40的一部。氣體47與此汲取之漿料40一同排出至密閉容器2的外部。依此,能夠連續地進行脫液處理。
再者,將氣體47從密閉容器2的內部去除。再者,藉由循環線103汲取之漿料40,會循環至貯留槽101並放熱。另一方面,殘留於密閉容器2內部之漿料40,會被供給許多漿料40而冷卻。因此,抑制了漿料40的溫度上昇。
再者,實施形態7的過濾裝置1F,如圖16、圖17所示,具備:密閉容器2,具有過濾室3、第1排出室4、及第2排出室5;供給口3a,連通供給線102與過濾室3;第1排出口4a,將液體從第1排出室4排出;第2排出口5a,將從漿料40分離液體之濃縮物44從第2排出室5排出;複數個電極10,設有可通過顆粒42及液體之複數個孔10a。
複數個電極10,具有:分割過濾室3與第1排出室4之複數個陽極電極,以及分割過濾室3與第2排出室5之複數個陰極電極。複數個陽極電極,具有:陽極第1電極11,以及配置為較陽極第1電極11接近第1排出室4之陽極第2電極12。複數個陰極電極,具有:隔著過濾室3而位於陽極第1電極11對向之陰極第1電極13,以及配置為較陰極第1電極13更接近第2排出室5之陰極第2電極14。對陽極第1電極11供給與顆粒的極性相同極性之陽極第1電位V1。對陽極第2電極12供給與顆粒的極性相同極性之陽極第2電位V2。陽極第2電位V2的絕對值較陽極第1電位V1的絕對值大。對陰極第1電極13供給與顆粒的極性不同極性之陰極第1電位V11。對陰極第2電極14供給與顆粒的極性不同極性之陰極第2電位V12。陰極第2電位V12的絕對值較陰極第1電位V11的絕對值大。
依本實施形態的過濾裝置1F,濃縮物44會從第2排出口5a排出。因此,能夠連續地進行漿料40的脫液處理。再者,濃縮物44不滯留於過濾室3。也就是說,過濾室3中不需要滯留濃縮物44的空間。因此,意圖為過濾室3的小型化(密閉容器2的小型化)。
再者,實施形態7的循環線103,會從密閉容器2的上部汲取漿料40。更詳細而言,過濾室3、第1排出室4、及第2排出室5配置於水平方向。密閉容器2具有連通過濾室3的上部與循環線103之汲取口116。再者,第1排出口4a會從第1排出室4的上部將液體(濾液45)排出。同樣地,第2排出口5a會從第2排出室5的上部將前述液體排出。
氣體47會累積於密閉容器2(過濾室3與第1排出室4與第2排出室5)的內部上側。因此,依前述構成,藉由從汲取口116、第1排出口4a、及第2排出口5a使許多氣體47各自伴隨漿料40、濃縮物44、濾液45,能從過濾裝置1汲取氣體47。
過濾裝置,如圖17所示,具備:過濾室3,其透過供給線102而被供給包含帶相異電荷之顆粒(+)42與液體(水分子(-)41)之漿料40;具備陽極電極11、12的第1電極群10A或具備陰極電極13、14的第2電極群10B,對向設置於過濾室3兩側面,透過電場作用將漿料40中的顆粒42與液體(水分子41)作為分離物而分離;以及排出分離物之第1排出室4及第2排出室5,其相對於第1電極群10A、第2電極群10B設置於過濾室3的相對向。
此外,在本實施形態中作為分離物者,係在第1排出室4中從過濾室3的漿料40分離之濾液45、以及在第2排出室5中從過濾室3的漿料40分離之濃縮物44。
依以上實施形態7的過濾系統100,能夠在對漿料40連續地進行脫液處理的同時,藉由電解去除產生於過濾室3內的氣體47,從而防止在密閉容器S內產生的氣體不慎滯留。
(實施形態8)<洗淨的實施形態>
圖18係示意性地顯示實施形態8的過濾系統的圖式。如圖18所示,在實施形態8中,在具備過濾系統100A而替換過濾系統100的點上,與實施形態7不同。再者,實施形態8的過濾系統100A,在具備壓縮機110、洗淨水槽111、洗淨排水線120、出氣閥(122、132、142)的點上,與實施形態7不同。再者,實施形態8的過濾系統100A,在不具備供給幫浦104的點上,與實施形態7的過濾系統100不同。以下將就相異點全力說明。
過濾系統100A的密閉容器2設有第1逆洗口4f、第2逆洗口5f。第1逆洗口4f連通密閉容器2的外部空間與第1排出室4。第2逆洗口5f連通密閉容器2的外部空間與第2排出室5。再者,第1逆洗口4f與第2逆洗口5f,位於密閉容器2的上下方向的中央部。
壓縮機110為將壓縮空氣吐出的裝置。從壓縮機110吐出的壓縮空氣,藉由第1線110a送至貯留槽101、或藉由第2線110b送至洗淨水槽111。在實施形態8中,貯留槽101為上部關閉的密閉型容器。此外,第1排出槽4d及第2排出槽5d也成為密閉型容器。從壓縮機110供給壓縮空氣至貯留槽101的話,會加壓貯留槽101的漿料40並使其流至供給線102。此結果使得漿料40移動至密閉容器2(過濾室3)。
此外,作為壓縮機110的替代,也可以使用例如氣瓶等的加壓手段。
洗淨水槽111貯留有為了洗淨過濾裝置1的洗淨水。洗淨水例如可舉出離子交換水、蒸餾水、純水、澄清濾液(共液)等,但本揭露並不特別限定於此。洗淨水槽111的流出口接續逆洗淨線112與洗淨線113。逆洗淨線112在途中分岐,且分岐的一端連接第1逆洗口4f,分岐的另一端連接第2逆洗口5f。洗淨線113連接供給線102。
洗淨水槽111為上部關閉的密閉型容器。從壓縮機110供給壓縮空氣至洗淨水槽111,並加壓洗淨水使其流至逆洗淨線112或洗淨線113。再者,在逆洗淨線112中,設有開閉透過逆洗淨線112之流路的閥112a。在洗淨線113中,設有開閉透過洗淨線113之流路的閥113a。
洗淨排水線120一端連接循環線103(詳言之,在汲取口116與閥103a之間),另一端連接濾液桶150。洗淨排水線120設有開閉洗淨排水線120的閥120a。
第1出氣閥122,係將流於循環線103的氣體47汲取並釋放至大氣中的閥門。本實施形態的第1出氣閥122的配管121,連接循環線103與洗淨排水線120的合流點。再者,伴隨氣體47而流至第1出氣閥122方的漿料40,會排出至濾液桶150。
第2出氣閥132,係將流於第1排出線4b的氣體47汲取並釋放至大氣中的閥門。再者,伴隨氣體47而流至第2出氣閥132的配管131的濾液45,會排出至濾液桶150。
第3出氣閥142,係將流於第2排出線5b的氣體47汲取並釋放至耐久中的閥門。再者,伴隨氣體47而流至第3出氣閥142的配管141的濃縮物44,會排出至濾液桶150。
濾液桶150係回收流於洗淨排水線120、配管121、131、141之流體的槽。
接著將就實施形態8的過濾系統100A的使用方法為說明。
如圖19所示,顯示實施形態8的過濾系統中固液分離的使用方法的示意圖。如圖19所示,在過濾裝置1將漿料40固液分離的情形下,開啟閥105、103a、133、143。另一方面,關閉閥112a、113a、120a。驅動壓縮機110並供給壓縮空氣至貯留槽101(參照箭頭A1)。依此,貯留槽101的漿料40通過供給線102而移動至密閉容器2的過濾室3(參照箭頭A2)。
藉由過濾裝置1之固液分離之濾液45,會移動至第1排出室4。濃縮物44會移動至第2排出室5。再者,位於過濾室3的上部的漿料40,會從汲取口116移動至循環線103(參照箭頭A3)。再者,滯留於過濾室3的上部的氣體47與漿料40一同流至循環線103。
在循環線103移動的氣體47,會從第1出氣閥122排出至大氣中(參照箭頭A4)。流至第1出氣閥122的漿料40,會回收於濾液桶150。再者,在循環線103移動的漿料40,會循環至貯留槽101(參照箭頭A5)。接著,漿料40會堆積在貯留於貯留槽101的漿料40的上部。漿料40會將在密閉容器2內吸收的熱予以放熱並冷卻。漿料40冷卻後,會再次在供給線102移動並供給至過濾室3。接著,在過濾室3內的漿料40,會藉由所供給之新的漿料40而冷卻。
再者,移動至第1排出室4的濾液45,會從第1排出口4a排出並流於第1排出線4b(參照箭頭B1)。再者,在第1排出室4的上部的氣體47,會與濾液45一同流至第1排出線4b。接著,氣體47會從第2出氣閥132釋放至大氣中(參照箭頭B2)。再者,流至第2出氣閥132方的濾液45,會回收於濾液桶150。流於第1排出線4b的濾液45,會回收於第1排出槽4d(參照箭頭B3)。
移動至第2排出室5的濃縮物44,會從第2排出口5a排出並流於第2排出線5b(參照箭頭C1)。再者,在第2排出室5上部的氣體47,會與濃縮物44一同流至第2排出線5b。接著,氣體47會從第3出氣閥142釋放至大氣中(參照箭頭C2)。流至第3出氣閥142方的濃縮物44,會回收於濾液桶150。接著,流於第2排出線5b的濃縮物44,會回收於第2排出槽5d(參照箭頭C3)。
依以上實施形態8的過濾系統100A,會從出氣閥(122、132、142)釋放氣體47。再者,會迴避漿料40的溫度上昇。
圖20係顯示實施形態8的過濾系統之逆洗淨的使用方法的示意圖。如圖20所示,在使過濾裝置1A為逆洗淨的情形下,會關閉閥113a、105、133、143、及103a,並開啟閥112a、120a。驅動壓縮機110,將壓縮空氣供給至洗淨水槽111(參照箭頭E1)。洗淨水槽111的洗淨水,會流於逆洗淨線112並通過第1逆洗口4f而流入第1排出室4(參照箭頭E2)。再者,洗淨水會通過第2逆洗口5f流入第2排出室5(參照箭頭E3)。接者,第1排出室4與第2排出室5的洗淨水,會通過電極10的開口而流至過濾室3。依此,會清洗附著於電極10的漿料40。接著,流至過濾室3的洗淨水,會通過汲取口116而流至循環線103(參照箭頭E4)。接著,洗淨水會通過洗淨排水線120而回收於濾液桶150(參照箭頭E5)。
圖21係顯示實施形態8的過濾系統之逆洗淨的使用方法的示意圖。接著將就藉由過濾系統100A洗淨的使用方法為說明。在過濾裝置1洗淨的情形下,會關閉閥112a、105、133、143、及103a並開啟閥113a、120a。驅動壓縮機110將壓縮空氣供給至洗淨水槽111(參照箭頭F1)。洗淨水槽111的洗淨水,會流於洗淨線113並通過供給口3a流入過濾室3(參照箭頭F2)。接著,洗淨水會從過濾室3流至第1排出室4、第2排出室5等並從汲取口116排出(參照箭頭F3)。接著,洗淨水會通過洗淨排水線120而回收於濾液桶150(參照箭頭F4)。此外,在逆洗淨時,也可以開啟閥113a並從供給口3a供給洗淨水。
(實施形態9)
圖22係示意性地顯示實施形態9過濾系統的圖式。實施形態9的過濾系統100B,在不具備供給幫浦104的點上,與實施形態7不同。再者,實施形態9的過濾系統100B,在貯留槽101密閉的點上,與實施形態7不同。再者,實施形態9的過濾系統100B,在貯留槽101設有壓力調整閥101b的點上,與實施形態7不同。再者,實施形態9的過濾系統100B,在具備空氣壓縮機110的點上,與實施形態7不同。
將就實施形態9的過濾系統100B的使用方法為說明。驅動壓縮機110的話,會將壓縮空氣供給至貯留槽101(參照箭頭G1)。再者,累積於密閉空間S中的過濾室3的上部的氣體47,會與漿料40一同通過循環線103而擴散至貯留槽101內(參照箭頭G2)。因此,貯留槽101的壓力較大氣壓上昇。因此,能將壓縮機110的壓縮空氣的供給量,設定為較實施形態8的情形少。具體而言,透過壓縮機110所供給之壓力,會使貯留槽101的內壓力成為0.02MPa~0.2MPa的程度之微加壓。
再者,累積於過濾室3的上部的氣體47繼續地供給至貯留槽101內。因此,貯留槽101的內壓會逐漸地上昇。接著,在貯留槽101的內壓成為所定值以上的情形下,會驅動壓力調整閥101b。因此,貯留槽101內的氣體47會排出至貯留槽101外(參照箭頭G3)。依此,能夠迴避貯留槽101的破損。再者,能夠使為了調整壓縮機110的壓縮空氣供給量的控制變得非必要。
此外,在實施形態9的過濾系統100B中,也可以使累積於第1排出室4上部的氣體,與流於第1排出線4b的濾液45一同移動至第1排出槽4d,並從第1排出槽4d的開口部4e釋放至大氣中。累積於第2排出室5上部的氣體,會與流至第2排出線5b的濃縮物44一同移動至第2排出槽5d,並從第2排出槽5d的開口部5e釋放至大氣中。
此外,在實施形態9的過濾系統100B中,為了供給貯留槽101的微加壓,雖然舉了使用壓縮機110的範例,但本揭露並不限於此。例如,也可以將貯留槽101配置於過濾裝置1的更上方,並將貯留槽101內的漿料40透過水頭壓供給至過濾裝置1。
以上雖然說明了各實施形態,但本揭露並不限定於上例。例如,本揭露可為利用電極的過濾裝置,也可以為各實施形態所示之過濾裝置以外的過濾裝置。再者,實施形態的電極10,雖然延伸於上下方向,但也可以配置為傾斜於上下方向。再者,汲取口116雖設於上壁2b,但也可以設於側壁2a上方。另一方面,第1排出口4a及第2排出口5a,也可以不在側壁2a的上部而設於上壁2b方。雖有這樣的變化例,仍能使密閉容器2內的氣體47從汲取口116、第1排出口4a、及第2排出口5a排出。
(實施形態10)
圖23係示意性地顯示實施形態10的過濾系統的圖式。實施形態10的過濾系統100C,如圖23所示,為了一定地保持過濾室3的加壓狀態、設置了壓力調整線128,並於壓力調整線128設置背壓閥(壓力調整閥)129。此背壓閥129設定為例如0.05MPa,並具備變為其以上時會釋放壓力的機能。依此,保持了定壓過濾。
因此,在想定理想的過濾系統的流量時,可將透過線102供給之漿料40以定量幫浦104假定為以「3」的流量供給。此時,例如藉由使濾液45的排出量為「1」、濃縮物44的排出量為「1」、循環的流量為「1」來平衡的話為理想。然而,實際的運轉條件會由於種種原因而無法維持理想的平衡。
在此,為了使加壓狀態為一定,會附加若干條件來運轉(例如流量「0.3」~「0.5」)。例如,在藉由定量幫浦104以流量「3.5」供給漿料40的情形下,在設有背壓閥129的壓力調整線128中,壓力成為0.05MPa以上的話,會使漿料40回到貯留槽101。
如此,在本實施形態中,為了使從循環線103流出之漿料40的流量為「1」並一定地保持加壓狀態,會在壓力調整線128設置背壓閥129,且能夠藉由此背壓閥129的動作而保持定壓過濾。此結果能使連續從漿料40分離出分離物(濾液45、濃縮物44)得以安定地進行。此壓力調整線128與背壓閥129的設置,藉由適用於本發明的其他實施形態中,也能夠確實地保持定壓過濾,故為較佳的。
(實施形態11)
圖24係示意性地顯示實施形態11的過濾系統的圖式。實施形態11的過濾系統100D,如圖24所示,亦可在過濾室3、第1排出室4、或第2排出室5內部的至少一處具備加振部件200。
實施形態11的過濾系統100D,在電場過濾中分離包含展現強凝集性之顆粒42的漿料40情形下,在過濾室3內及第1陰極電極13-1、第2陰極電極13-2、第3陰極電極13-3、第4陰極電極13-4之間,會發生顆粒42的滯留、附著等,而有使顆粒42的回收率低下的傾向,但可透過設置加振部件200將其解決。由於細節已說明於實施形態6,故在此省略其說明。
(實施形態12)
圖25A係示意性地顯示實施形態12的過濾系統的圖式。實施形態12的過濾系統100E-1,如圖25A所示,具備:過濾室3,被供給含有顆粒42、與顆粒42的電荷(+)帶相異電荷(-)的媒介(水分子41)之漿料40;第1分離電極群10A及第2分離電極群10B,對向設置於過濾室3之兩側面,以將漿料40中的顆粒42與媒介(水分子41)電氣分離;陽極側第1排出室4及陰極側第2排出室5,設置於第1分離電極群10A及第2分離電極群10B的過濾室的反對側以排出分離物(媒介(水分子41)、顆粒42)。將過濾裝置單元作為一單位模組,並在連結由過濾裝置單元160(160-1,160-2…)構成之模組時,使用連結腔161為複數連結。
依本實施形態,以連結腔161為基準,藉由將模組之過濾裝置單元160(160-1,160-2…)的連結依序折返而構築過濾裝置群,而意圖提升處理能力(過濾面積擴大),並能意圖使分離物(濾液45、濃縮物44)的排出量增大化。
圖25B係示意性地顯示實施形態12的變化例的過濾系統的圖式。實施形態12的變化例的過濾系統100E-2,未使用圖25A所使用之連結用的連結腔161,而係共用化第1排出室4或第2排出室5中的任一方。
在本實施形態中,共用了第2排出室5。
此外,在進一步連結的情形下,也可以在過濾裝置單元160-2的旁邊設有過濾裝置單元160-3(未圖示),並使第1排出室4為共用。
依本實施形態的過濾系統100E-2的變化例,不使用在過濾系統100E-1所使用之連結腔161,而係共用化第1排出室4或第2排出室5中的任一方。此結果即便使過濾裝置的處理量增大,仍能削減過濾裝置整體的容量。再者,由於能夠削減連結腔161與第1排出室4或第2排出室5中的任一方,故能意圖為過濾裝置部件計數的省力化。
(實施形態13)
圖26係示意性地顯示實施形態13的過濾系統的圖式。再者,圖28係示意性地顯示實施形態7的過濾裝置的過濾裝置的示意圖,與圖17相同。圖29係示意性地顯示實施形態13的過濾裝置的過濾裝置的示意圖。圖31A係顯示實施形態13、14的電源構成的電路圖,圖31A係並聯迴路圖,圖31B係串聯迴路圖。
如圖26所示,實施形態13的過濾系統100E,係具備下述元件的過濾裝置1G:過濾室,透過供給線(管)102被供給包含帶相異電荷之顆粒(+)42與液體(水分子(-)41)之漿料40;第1電極群10A、第2電極群10B,對向設置於過濾室3的兩側面,具有透過電場作用分離漿料40中的顆粒42與液體(水分子41)之至少2個以上的陽極電極或陰極電極中的任一方或兩方;第1排出室4及第2排出室5,設於電極群的過濾室3的相反側,並將為分離物之濃縮物44與濾液45排出。
接著,使第1電極群10A、第2電極群10B作為同極性的陽極側,並在構成電極群的電極具有細孔的同時,將與電極群10A、10B的極性(-)不同極性(+)之陰極側的電極170A配置於過濾室3內。
接著,基於圖17、圖26、圖27、圖28,就意圖使濾液45的回收增大之情形為說明。
如前所述,在圖17所示之實施形態7的過濾裝置1F中,如圖28所示,將第1排出室4、第2排出室5各自設置於過濾室3的左右。此結果使得供給至過濾室3的漿料40,藉由以過濾室3為中心對向設置於其左右之第1電極群10A(11、12)、第2電極群10B(13、14)之電場作用而分離,使濾液45被分離至第1排出室4,濃縮物44則被分離至第2排出室5。
與此相對,在實施形態13的過濾裝置1G中,如圖29所示,在過濾室3內配置有固態(solid)的陰極電極,並將作為陽極電極之第1電極群10A(11、12)、第1電極群10B(11、12)各自對向設置於過濾室3的左右。此結果使得供給至過濾室3之漿料40中的水分子41,藉由以過濾室3為中心對向設置於其左右之第1電極群10A(11、12)、第1電極群10A(11、12)之電場作用而分離,並將濾液45分離至設置於左右的第1排出室4、4內。
依此,實施形態13的過濾裝置1G,由於在左右設置了作為濾液45排出埠(port)的第1排出室4、4,相較於圖28所示之實施形態7的過濾裝置1F,其能將濾液45的回收量倍增。
(實施形態14)
圖27係示意性地顯示實施形態14的過濾系統的圖式。圖30係示意性地顯示實施形態14的過濾裝置的過濾裝置的示意圖。
如圖27所示,實施形態14的過濾系統100F,具備:過濾室,透過供給線(管)102被供給包含帶相異電荷之顆粒(+)42與液體(水分子(-)41)之漿料40;第1電極群10A、第2電極群10B,對向設置於過濾室3的兩側面,具有透過電場作用分離漿料40中的顆粒42與液體(水分子41)之至少2個以上的陽極電極或陰極電極中的任一方或兩方;第1排出室4及第2排出室5,設於電極群的過濾室3的相反側,並將為分離物之濃縮物44與濾液45排出。使第1電極群10A、第2電極群10B作為同極性的陰極側,並在構成電極群的電極具有細孔的同時,將與電極群10A、10B的極性(-)不同極性(+)之陽極側的電極170B配置於過濾室3內。
依此,由於在左右設置了作為濃縮物44之排出埠的第2排出室5、5,其能使濃縮物44的回收率倍增。
在實施形態14的過濾裝置1H中,如圖30所示,陽極電極配置於過濾室3內,且將陰極電極對向之第1電極群10A(13、14)、第1電極群10B(13、14)各自設置於過濾室3的左右。此結果使得供給至過濾室3之漿料40中的顆粒42,藉由以過濾室3為中心對向設置於其左右之由陰極電極構成的第1電極群10A(13、14)、第2電極群10B(13、14)之電場作用而分離,使濃縮物44被分離至設置於左右的第2排出室5、5內。
依此,實施形態14的過濾裝置1H,由於在左右設置了作為濃縮物44之排出埠的第2排出室5、5,相較於圖28所示之實施形態7的過濾裝置1F,其能使濃縮物44的回收率倍增。
圖28中實施形態7的過濾裝置1F,若使透過供給線102供給至過濾室3內之漿料40之顆粒的濃度為2%,則藉由循環線103從過濾室3排出之剩餘漿料之顆粒的濃度為1.2%,從第1排出室4排出之濾液43之顆粒42的濃度為0.01%,從第2排出室5排出之濃縮物44之顆粒40的濃度為4~6%。
圖29所示之實施形態13的過濾裝置1G,若使透過供給線102供給至過濾室3內之漿料40之顆粒的濃度為2%,則由於藉由循環線103從過濾室3排出之剩餘漿料40會伴隨濃縮物44,故其顆粒42的濃度為4~6%,從第1排出室4排出之濾液43之顆粒42的濃度為0.01%。
圖30所示之實施形態14的過濾裝置1H,若使透過供給線102供給至過濾室3內之漿料40之顆粒的濃度為2%,則藉由循環線103從過濾室3排出之剩餘漿料40之顆粒42的濃度為1%以下,從第2排出室5排出之濃縮物44之顆粒40的濃度為6%。
再者,在實施形態13、14中,設置於過濾室內3的電極,可以有孔或無孔,也可以為網格(mesh)狀的電極。此外,設置於過濾室3內之電極的厚度,較佳為例如0.05mm~5mm的程度。
「附註事項」
本實施形態包括以下的構成。
(1)
一種過濾裝置,具備:
密閉容器,內部具有過濾室、第1排出室、及第2排出室;
供給線,供給帶電顆粒與液體混合而成之漿料;
供給口,連通前述供給線與前述過濾室;
第1排出口,從前述第1排出室排出前述液體;
第2排出口,從前述第2排出室排出由前述漿料分離前述液體而成之濃縮物;
複數個電極,設有能通過前述顆粒及前述液體之複數孔;
前述複數個電極,具有:
分割前述過濾室與前述第1排出室之複數個陽極電極;
分割前述過濾室與前述第2排出室之複數個陰極電極;
前述複數個陽極電極,具有:
陽極第1電極;
較前述陽極第1電極接近前述第1排出室而配置之陽極第2電極;
前述複數個陰極電極,具有:
隔著前述過濾室設置於前述陽極第1電極對向的陰極第1電極;
較前述陰極第1電極接近前述第2排出室而配置之陰極第2電極;
對前述陽極第1電極,供給與前述顆粒的極性相同極性的陽極第1電位;
對前述陽極第2電極,供給與前述顆粒的極性相同極性的陽極第2電位;
前述陽極第2電位的絕對值,較前述陽極第1電位的絕對值大;
對前述陰極第1電極,供給與前述顆粒的極性不同極性的陰極第1電位;
對前述陰極第2電極,供給與前述顆粒的極性不同極性的陰極第2電位;
前述陰極第2電位的絕對值,較前述陰極第1電位的絕對值大。
(2)
如(1)記載之過濾裝置,
前述複數個陽極電極具有3個以上的電極,
對前述複數個陽極電極各自供給之陽極電位的絕對值,隨著遠離前述過濾室而變大。
(3)
如(1)或(2)記載之過濾裝置,
前述複數個陰極電極具有3個以上的電極,
對前述複數個陰極電極各自供給之陰極電位的絕對值,隨著遠離前述過濾室而變大。
(4)
如(1)或(2)記載之過濾裝置,
在前述複數個陽極電極之間設有濾材。
(5)
如(1)或(2)記載之過濾裝置,
在前述複數個陰極電極之間,設置設有複數個孔的介電質。
(6)
如(5)記載之過濾裝置,
前述介電質的前述孔的孔徑為1000nm以上、4000nm以下。
(7)
如(1)或(2)記載之過濾裝置,更具備:
洩放電阻器,具有:
一端連接前述洩放電阻器的第1電氣配線;
一端連接前述洩放電阻器的第2電氣配線;
前述第1電氣配線的另一端,連接前述複數個陽極電極中離前述過濾室最遠的前述電極;
前述第2電氣配線的另一端,連接前述複數個陰極電極中離前述過濾室最遠的前述電極、
(8)
如(1)或(2)記載之過濾裝置,具備:
中和電極,配置於前述第1排出室與前記第2排出室;
中和電源,對前述中和電極供給與前述顆粒的極性不同極性的中和電位;
前述中和電位的絕對值,較對前述複數個陰極電極中離前述過濾室最遠的前述電極供給之陰極電位的絕對值大。
(9)
如(1)或(2)記載之過濾裝置,
前述電極的表面設有防電蝕層。
(10)
如(1)或(2)記載之過濾裝置,具備:
將前述供給線內部的前述漿料押出至前述過濾室方的幫浦。
(11)
如(1)或(2)記載之過濾裝置,具備:
複數個陽極電源,對前述複數個陽極電極供給陽極電位;
複數個陰極電源,對前述複數個陽極電極供給陽極電位。
(12)
如(1)或(2)記載之過濾裝置,
從鉛直方向的上方依序配置前述第1排出室、前述過濾室、前述第2排出室。
(13)
一種如(1)或(2)記載之過濾裝置的過濾方法,
設定供給至前述複數個陰極電極的陰極電位,使得在前述複數個陰極電極之間產生的電場的力較前述過濾室的過濾壓小。
(14)
一種如(1)或(2)記載之過濾裝置的過濾方法,
在前述複數個陰極電極之間產生的電場的力變得較前述過濾室的過濾壓大後,變更供給至前述複數個陰極電極的陰極電位,使得前述電場的力較前述過濾室的過濾壓小。
(15)
一種過濾系統,具備:
貯留槽,貯留帶電顆粒與液體混合而成之漿料;
過濾裝置,具有內部設有電極的密閉容器,並在前述密閉容器內部連續地進行前述漿料的固液分離;
供給線,從前述貯留槽連續地供給前述漿料至前述密閉容器的內部;
循環線,從前述密閉容器內部汲取前述漿料的一部,並在前述貯留槽連續地循環;
定量幫浦,設於前述循環線,將流於前述循環線的前述漿料的每單位時間循環量,調整為較流於前述供給線的前述漿料的每單位時間供給量少。
(16)
如(15)記載之過濾系統,
前述循環線從前述密閉容器的上部汲取前述漿料。
(17)
如(15)或(16)記載之過濾系統,
前述循環線設有出氣閥。
(18)
如(15)或(16)記載之過濾系統,
前述過濾裝置,具備:
前述密閉容器,內部具有過濾室、第1排出室、及第2排出室;
供給口,連通前述供給線與前述過濾室;
第1排出口,從前述第1排出室排出前述液體;
第2排出口,從前述第2排出室排出由前述漿料分離前述液體而成之濃縮物;
複數個前述電極,設有能通過前述顆粒及前述液體;
複數個前述電極,具有:
分割前述過濾室與前述第1排出室之複數個陽極電極;
分割前述過濾室與前述第2排出室之複數個陰極電極;
前述複數個陽極電極,具有:
陽極第1電極;
較前述陽極第1電極接近前述第1排出室而配置之陽極第2電極;
前述複數個陰極電極,具有:
隔著前述過濾室設置於前述陽極第1電極對向的陰極第1電極;
較前述陰極第1電極接近前述第2排出室而配置之陰極第2電極;
對前述陽極第1電極,供給與前述顆粒的極性相同極性的陽極第1電位;
對前述陽極第2電極,供給與前述顆粒的極性相同極性的陽極第2電位;
前述陽極第2電位的絕對值,較前述陽極第1電位的絕對值大;
對前述陰極第1電極,供給與前述顆粒的極性不同極性的陰極第1電位;
對前述陰極第2電極,供給與前述顆粒的極性不同極性的陰極第2電位;
前述陰極第2電位的絕對值,較前述陰極第1電位的絕對值大。
(19)
如(18)記載之過濾系統,
前述過濾室、前述第1排出室、及前述第2排出室配置於水平方向,
前述密閉容器,具有連通前述過濾室的上部與前述循環線的汲取口。
(20)
如(19)記載之過濾系統,
前述第1排出口從前述第1排出室的上部排出前述液體。
(21)
如(19)記載之過濾系統,
前述第2排出口從前述第2排出室的上部排出前述液體。
(22)
如(18)記載之過濾系統,具備:
第1排出線,連接前述第1排出口;
第2排出線,連接前述第2排出口;
前述第1排出線及前述第2排出線設有出氣閥。
(23)
如(18)記載之過濾系統,
前述複數個陽極電極具有3個以上的電極,
對前述複數個陽極電極各自供給之陽極電位的絕對值,隨著遠離前述過濾室而變大。
(24)
如(18)記載之過濾裝置,
前述複數個陰極電極具有3個以上的電極,
對前述複數個陰極電極各自供給之陰極電位的絕對值,隨著遠離前述過濾室而變大。
1,1A~1H:過濾裝置
2:密閉容器
2a:側壁
2b:上壁
2c:下壁
3:過濾室
3a:供給口
4:第1排出室
4a:第1排出口
4b:第1排出線
4c:定量幫浦
4d:第1排出槽
4e:開口部
4f:第1逆洗口
4g:第1閥
5:第2排出室
5a:第2排出口
5b:第2排出線
5c:定量幫浦
5d:第2排出槽
5e:開口部
5f:第2逆洗口
5g:第2閥
6:連通口
6a:供給線
6b:閥
7:濾材
7a:孔
8:介電質
8a:孔
10:電極
10A:第1電極群
10B:第2電極群
10a,11a,12a,13a,14a:孔
11:陽極第1電極
12:陽極第2電極
13:陰極第1電極
13-1:第1陰極電極
13-2:第2陰極電極
13-3:第3陰極電極
13-4:第4陰極電極
14:陰極第2電極
15:陽極第3電極
16:陰極第3電極
20:電源
21:陽極第1電源
21a,22a,23a,24a:第1端子
21b,22b,23b,24b:第2端子
22:陽極第2電源
23:陰極第1電源
24:陰極第2電源
25:陽極第3電源
26:陰極第3電源
30~37:電氣配線
40,40a:漿料
41:水分子
42:顆粒
44,44a:濃縮物
45,45a:濾液
47:氣體
50:洩放電阻器(bleeder resistor)
51:第1電氣配線
52:第2電氣配線
60:中和電極
61:第1中和電極
62:第2中和電極
63:中和電源
64,65:電氣配線
100,100A~100D,100E,100E-1,100E-2,100G:過濾系統
101:貯留槽
101a:開口部
102:供給線
103:循環線
103a:閥
104:供給幫浦
105:閥
106:循環幫浦
110:壓縮機
110a:第1線
110b:第2線
111:洗淨水槽
112:逆洗淨線
112a,113a:閥
113:洗淨線
116:汲取口
120:洗淨排水線
120a:閥
121:配管
122:第1出氣閥
128:壓力調整線
129:背壓閥
131:配管
132:第2出氣閥
133:閥
141:配管
142:第3出氣閥
143:閥
101a:開口部
101b:壓力調整閥
150:濾液桶
160,160-1,160-2:過濾單元
161:連結腔
170A:陰極側電極
170B:陽極側電極
200:加振部件
200A~200C:壓電振動子
201-1:第1陰極電源
201-2:第2陰極電源
201-3:第3陰極電源
202-1A,202-1B,202-2A,202-2B:繼電器
A1~A5,B1~B3,C1~C3,E1~E5,F1~F4,G1~G3,H,I,α,β:箭頭
C0~C2:電容成分
D1~D3:間隔
d1~d4:孔徑
Ea:陰極電場
Ec:陽極電場
GND:基準電位
R0~R2:電阻成分
S:密閉空間
V1:陽極第1電位
V2:陽極第2電位
V3:陽極第3電位
V10:中和電位
V11:陰極第1電位
V12:陰極第2電位
V13:陰極第3電位
圖1係示意性地顯示實施形態1之過濾裝置的示意圖。
圖2係顯示實施形態1的過濾裝置在進行連續排出之運轉方法時的示意圖。
圖3係顯示實施形態1的過濾裝置在進行部分(partial)排出之運轉方法時的示意圖。
圖4係顯示實施形態1的過濾裝置將殘留漿料排出時的示意圖。
圖5係說明實施形態1的顆粒濃度的圖式。
圖6係顯示變化例1的過濾裝置的示意圖。
圖7係顯示變化例2的過濾裝置的示意圖。
圖8係顯示變化例3的過濾裝置的示意圖。
圖9係示意性地顯示實施形態2的過濾裝置的示意圖。
圖10係示意性地顯示實施形態3的過濾裝置的示意圖。
圖11係實施形態3的過濾裝置的電氣等效電路圖。
圖12係示意性地顯示實施形態4的過濾裝置的示意圖。
圖13係示意性地顯示實施形態5的過濾裝置的示意圖。
圖14係示意性地顯示實施形態6的過濾裝置的示意圖。
圖15A係過濾室、實施形態6的第1排出室及第2排出室5的內部設置有振動部件的概略圖。
圖15B係過濾室、實施形態6的第1排出室及第2排出室5的內部設置有振動部件的概略圖。
圖15C係實施形態6的過濾裝置的開關盒(switch box)的運轉時序圖(time chart)。
圖16係示意性地顯示實施形態7的過濾系統的圖式。
圖17係示意性地顯示實施形態7的過濾裝置的示意圖。
圖18係示意性地顯示實施形態8的過濾系統的圖式。
圖19係顯示實施形態8的過濾系統之固液分離的使用方法的示意圖。
圖20係顯示實施形態8的過濾系統之逆洗淨的使用方法的示意圖。
圖21係顯示實施形態8的過濾系統之逆洗淨的使用方法的示意圖。
圖22係示意性地顯示實施形態9的過濾系統的圖式。
圖23係示意性地顯示實施形態10的過濾系統的圖式。
圖24係示意性地顯示實施形態11的過濾系統的圖式。
圖25A係示意性地顯示實施形態12的過濾系統的圖式。
圖25B係示意性地顯示實施形態12的變化例的過濾系統的圖式。
圖26係示意性地顯示實施形態13的過濾系統的圖式。
圖27係示意性地顯示實施形態14的過濾系統的圖式。
圖28係示意性地顯示實施形態7的過濾裝置的過濾裝置的示意圖。
圖29係示意性地顯示實施形態13的過濾裝置的過濾裝置的示意圖。
圖30係示意性地顯示實施形態14的過濾裝置的過濾裝置的示意圖。
圖31A係顯示實施形態13或14的電源構成的並聯電路圖。
圖31B係顯示實施形態13或14的電源構成的串聯電路圖。
1:過濾裝置
2:密閉容器
2a:側壁
2b:上壁
2c:下壁
3:過濾室
3a:供給口
4:第1排出室
4a:第1排出口
4b:第1排出線
4g:第1閥
5:第2排出室
5a:第2排出口
5b:第2排出線
5g:第2閥
6:連通口
6a:供給線
6b:閥
10:電極
10a,11a,12a,13a,14a:孔
11:陽極第1電極
12:陽極第2電極
13:陰極第1電極
14:陰極第2電極
20:電源
21:陽極第1電源
21a,22a,23a,24a:第1端子
21b,22b,23b,24b:第2端子
22:陽極第2電源
23:陰極第1電源
24:陰極第2電源
30~37:電氣配線
40:漿料
41:水分子
42:顆粒
101:貯留槽
102:供給線
104:供給幫浦
105:閥
D1~D3:間隔
d1~d4:孔徑
GND:基準電位
S:密閉空間
V1:陽極第1電位
V2:陽極第2電位
V11:陰極第1電位
V12:陰極第2電位
Claims (16)
- 一種過濾裝置,具備: 過濾室,其透過供給線而被供給含有帶相異電荷之顆粒與液體的漿料(slurry); 第1電極群或第2電極群,其具備對向設置於前述過濾室兩側面的陽極或陰極,透過電場作用將前述漿料中的顆粒與液體作為分離物而分離;以及 排出前述分離物的第1排出室及第2排出室,其相對於前述第1電極群、前述第2電極群,設置於前述過濾室的對向。
- 如請求項1記載之過濾裝置,其中, 電極群的極性不同, 構成前述電極群的電極具有細孔。
- 如請求項1記載之過濾裝置,其中, 電極群為相同極性, 構成電極群的電極具有細孔的同時, 在過濾室內配置與電極群的極性不同極性的電極。
- 如請求項1記載之過濾裝置,其中, 過濾室與排出室之間的電極群,沿著從過濾室側往排出室側的方向, 排出室側的電位的絕對值,具有較過濾室側的電位的絕對值更大的梯度(gradient)。
- 如請求項1記載之過濾裝置,其中,過濾室、第1排出室、或第2排出室的內部的至少一處具備加振部件。
- 如請求項1記載之過濾裝置,其中, 將由前述過濾裝置構成的單元(unit)作為一單位的模組(module), 並以連結腔連結複數個前述過濾裝置單元模組。
- 如請求項1記載之過濾裝置,其中, 將由前述過濾裝置構成的單元作為一單位的模組, 在連結由前述過濾裝置單元構成的模組時, 共用第1排出室或第2排出室中的任一方。
- 一種過濾系統,具備: 貯留槽,其貯留帶電顆粒與液體混合而成之漿料; 過濾裝置,具有內部設置複數陽極與複數陰極的密閉容器,且在前述密閉容器的內部連續地進行前述漿料的固液分離; 供給線,從前述貯留槽對前述密閉容器的內部持續地供給前述漿料; 循環線,從前述密閉容器的內部汲取前述漿料的一部,並對前述貯留槽持續地循環;以及 定量幫浦,設置於前述循環線,且將流於前述循環線的前述漿料的每單位時間循環量,調整為較流於前述供給線的前述漿料的每單位時間供給量少。
- 如請求項8記載之過濾系統,其中, 前述供給線在連接前述密閉容器的一側面側並對前述密閉容器內供給漿料的同時, 前述循環線從前述密閉容器的一側面側對向的側面側汲取前述漿料。
- 如請求項8記載之過濾系統,前述過濾裝置具備: 過濾室,其透過供給線而被供給含有帶相異電荷之顆粒與液體的漿料; 第1電極群或第2電極群,其具有對向設置於前述過濾室兩側面的陽極或陰極,透過電場作用將前述漿料中的顆粒與液體作為分離物而分離;以及 排出前述分離物的第1排出室及第2排出室,其相對於前述第1電極群、前述第2電極群,設置於前述過濾室的對向。
- 如請求項10記載之過濾系統,其中, 前述電極群的極性不同, 構成前述電極群的電極具有細孔。
- 如請求項10記載之過濾系統,其中, 電極群為相同極性, 構成電極群的電極具有細孔的同時, 在過濾室內配置與電極群的極性不同極性的電極。
- 如請求項10記載之過濾系統,具備: 連接前述第1排出口的第1排出線;以及 連接前述第2排出口的第2排出線; 其中,前述循環線或前述第1排出線或前述第2排出線中的至少一者設有出氣閥。
- 如請求項8紀載之過濾系統,其中,過濾室、第1排出室、或第2排出室的內部的至少一處具備加振部件。
- 如請求項8記載之過濾系統,前述過濾裝置具備作為過濾裝置單元的: 過濾室,其透過對向設置於過濾室的兩側面之供給線而被供給含有帶相異電荷之顆粒與液體的漿料; 第1電極群或第2電極群,其具有對向設置於前述過濾室兩側面的陽極或陰極,透過電場作用將前述漿料中的顆粒與液體作為分離物而分離;以及 排出前述分離物的第1排出室及第2排出室,其相對於前述第1電極群、前述第2電極群,設置於前述過濾室的對向; 其中,將前述過濾裝置單元作為一單位的模組, 並以連結腔連結複數個前述過濾裝置單元模組。
- 如請求項8記載之過濾系統,前述過濾裝置具備作為過濾裝置單元的: 過濾室,其透過供給線而被供給含有帶相異電荷之顆粒與液體的漿料; 第1電極群或第2電極群,其具有對向設置於前述過濾室兩側面的陽極或陰極,透過電場作用將前述漿料中的顆粒與液體作為分離物而分離;以及 排出前述分離物的第1排出室及第2排出室,其相對於前述第1電極群、前述第2電極群,設置於前述過濾室的對向; 其中,在連結由前述過濾裝置單元構成的模組時,共用第1排出室或第2排出室中的任一方。
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