用于工业分离的平台技术制造技术

本发明专利技术提供了处理流体流的方法和系统，包括向所述流体处理系统的输入部分输入流体流，并经由螺旋混合器－调理器接受所述流体流。螺旋混合器－调理器混合并调理输入液流。随后将已混合并调理的流体流输入到螺旋分离器中，在这里将已混合并调理的流体流分离成至少两股流体流，第一流体流中输入液流中的颗粒被除去，而第二流体流中输入流体流中的颗粒被浓缩。

【技术实现步骤摘要】
用于工业分离的平台技术
技术介绍
常规大规模分离方法包括浮选、沉降、离心和过滤。在微流体中的最新进展包括使 用小规模多物理力用于分离和富集。本专利技术提供用于处理流体流的方法和系统。附图说明图1为螺旋混合器_调理器；图2说明在图1的装置内的流体流动的速率；图3描述在图1的装置内的流动的横向速率矢量；图4描述剪切速率与聚集体尺寸的关系的典型曲线；图5为聚集体尺寸与在螺旋混合器_调理器内的时间的关系的特性曲线；图6是未加工的海水或含盐水的处理的工序示意图；图7未加工的海水或含盐水的处理的可选设施的示意图；图8是由浓盐水产生氢氧化物沉淀物的示意图；图9是在两阶段沉淀和分离之后，由海水或含盐水凝聚、絮凝和分离所有其他悬 浮物的示意图；图10是由用于膜蒸馏(MD)的海水凝聚、絮凝和分离悬浮的有机物的示意图；图11是在两阶段粗颗粒分离之后，将细颗粒凝聚、絮凝和分离成中等细尾料(例 如，尾料池水)的示意图；图12是从污水中沉淀、聚集和分离二价金属离子的示意图；图13是预处理未加工的海水或含盐水，以不采用化学凝聚而直接除去悬浮物的 示意图；图14是物质中悬浮的有机物的去除的示意图；图15是藻类排水的示意图；图16为采用图15的设施的系统；图17是凝聚、絮凝和分离生产用水的示意图；图18是生产用水的两阶段分离的示意图；图19是用于高级氧化技术UV灭菌系统的容积分散(volumndispersed)的Ti02纳 米颗粒的聚集和回收的示意图；图20是废水处理的示意图；和图21是废水处理的示意图。
技术实现思路
本专利技术提供以下(1)_(20)(1).通过流体处理系统处理流体流的方法，所述方法包括向所述流体处理系统的输入部分输入流体流；通过与所述输入部分可操作地连接地安置的螺旋混合器_调理器接受所述流体流，所述螺旋混合器_调理器混合并调理所述输入流；在螺旋分离器接受已混合并调理的所述流体流；将由所述螺旋分离器接受的已混合并调理的所述流体流分离成至少两股流体流， 第一流体流中所述输入流体流中的颗粒被除去，而第二流体流中所述输入流体流中的颗粒 被浓缩；和从所述螺旋分离器输出所述两股流体流。(2).上述(1)的方法，所述方法还包括将物质溶解于所述流体流中，致使由已溶 解于所述流体流中的物质形成沉淀物和悬浮物并调理所述已溶解的物质。(3).上述(1)的方法，所述方法还包括将纳米颗粒和/或亚微米颗粒聚集成较大 的结实的聚集体并调理所述聚集体，以用于通过所述螺旋分离器的流体动力学分离。(4).上述(1)的方法，所述方法还包括通过所述螺旋分离器利用流体动力学分离 来捕获容积分散的合成颗粒以用于再装填和再利用。(5).上述(4)的方法，其中所述合成颗粒为官能化的合成颗粒。(6).上述(1)的方法，所述方法还包括利用所述螺旋混合器-调理器中的通道宽 度和进入所述螺旋混合器_调理器的所述输入流的速度，以确定所述螺旋混合器_调理器 中的定制的剪切速率。(7).上述(1)的方法，其中所述输入流的调理包括所述输入流中的颗粒生长为较 大尺寸的聚集体。(8).上述(7)的方法，其中所述聚集体生长分为三个阶段进行通过颗粒浓缩和 同向移动驱动的脉冲生长阶段、当流体剪切速率超过范德华力时生长的聚集体尺寸限制、 和由于次级效应引起的生长尺寸下降。(9).上述(1)的方法，其中所述流体流为市政水、海水、含盐水、污水、重盘式水、 含藻类的水、农业用水、携带合成颗粒的水或废水中的一种。(10).上述(1)的方法，其中所述输入流的混合、调理和分离达成以下的至少一 种输入流中的生物物质的检测、输入流的工业纯化、输入流的矫正、输入流的油/水分离。(11).通过流体处理系统处理流体流的方法，所述方法包括向所述流体处理系统的输入部分输入流体流；通过与所述输入部分可操作地连接地安置的螺旋混合器_调理器接受所述流体 流，所述螺旋混合器_调理器混合并调理所述输入流；在螺旋分离器接受已混合并调理的所述流体流；将由所述螺旋分离器接受的已混合并调理的所述流体流分离成两股流体流中的 至少一股，第一流体流中所述输入流体流中的颗粒被除去，而第二流体流中所述输入流体 流中的颗粒被浓缩；和从所述螺旋分离器输出所述两股流体流，其中在所述混合器部分中的所述输入流 的流动等于或超过临界迪恩数150。(12).上述(11)的方法，其中在所述调理器部分中的所述输入流的流动低于临界 迪恩数150。(13).流体流处理系统，所述系统包括输入部分，其用于接受流体流；螺旋混合器_调理器，其与所述输入部分可操作地连接地安置，以接受输入流体 流，所述螺旋混合器_调理器包括混合器部分和调理器部分；螺旋分离器设施，其与所述螺旋混合器-调理器可操作地连接地安置，以接受已 混合并调理的所述流体流，所述螺旋分离器包括分离部分和设置为输出至少两股液流的输 出部分，一股液流中来自所述输入流体流的颗粒通过所述分离部分除去，而第二液流中来 自所述输入流体流的颗粒通过所述分离部分浓缩。(14).上述(1)的方法或(13)的系统，所述系统包括螺旋混合器_调理器，所述 螺旋混合器_调理器的通道宽度与输入至所述螺旋混合器_调理器的所述流体流的输入速 度匹配，以在所述螺旋混合器-调理器的多个通道中的至少一些中产生流体流动的无序状 态，并在所述螺旋混合器_调理器的多个通道的其他通道中产生平衡状态。(15).上述(1)的方法或(13)的系统，其中所述螺旋混合器-调理器具有定制的 剪切速率，选择所述定制的剪切速率使得所述螺旋混合器-调理器的调理部分的运行和所 述螺旋分离器的分离运行最优化。(16).上述(1)的方法或(13)的系统，所述系统包括沉淀和悬浮机构，用于将可溶 解的物质注射至所述流体流中，以诱导由已溶解的所注射的物质形成沉淀物和悬浮物，且 调理所述流体流以用于通过所述螺旋分离器的流体动力学分离；包括使用常规剪切速率， 以使得所述螺旋混合器_调理器的调理部分和所述螺旋分离器的分离运行最优化。 (17).上述(1)的方法或(13)的系统，其中选择所述通道宽度和进入所述螺旋混 合器_调理器的输入流体流的速度，以在所述螺旋混合器_调理器的通道中得到预定的剪 切速率。(18).上述(5)的方法或(17)的系统，其中所述预定的剪切速率使得在限定所述 螺旋混合器_调理器的混合器部分的通道中的迪恩数大于150。(19).上述(5)的方法或(17)的系统，其中所述预定的剪切速率使得在限定所述 螺旋混合器_调理器的调理器部分的通道中的迪恩数小于150。(20).上述(5)的方法或(17)的系统，其中所述螺旋混合器-调理器的调理器部 分促进在所述流体流中颗粒的聚集体生长。以往的螺旋混合器使得注射至流动液流的化学物质刚好在混合器入口的90度转 角之前处湍流混合并且在整个混合器的螺旋通道中湍流混合。在图1的螺旋混合器-调理 器100中，向该混合器添加聚集体调理功能。在图1中，在螺旋混合器-调理器100的前两圈102、104中发生混合，其中设计流 体流状态(regime)用于高迪恩数(Dean number)(即，等于或超过临界数150)操作。在该 状态下，通道内的横向流体流动不能达到力平衡，因此颗粒(微粒)悬浮物继续螺旋状涡旋 通过通道横截面。对上述的螺旋混合器的增强包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过流体处理系统处理流体流的方法，所述方法包括：向所述流体处理系统的输入部分输入流体流；通过与所述输入部分可操作地连接地安置的螺旋混合器－调理器接受所述流体流，所述螺旋混合器－调理器混合并调理所述输入流；在螺旋分离器接受已混合并调理的所述流体流；将由所述螺旋分离器接受的已混合并调理的所述流体流分离成至少两股流体流，所述输入流体流中的颗粒被除去的第一流体流和所述输入流体流中的颗粒被浓缩的第二流体流；和从所述螺旋分离器输出所述两股流体流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MH利恩，N张，A科尔，J索，
申请(专利权)人：帕洛阿尔托研究中心公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]