JP2010284643A - 連続フロー膜を用いずに藻類を脱水するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低濃度および高濃度の藻類を含む環境内で有用であり、効率的に藻類を収集して脱水できるように藻類の採取源に位置されるように構成された藻類脱水システムを提供する。
【解決手段】本発明は、連続フロー膜を用いずに藻類を濃縮および脱水するためのシステムであって、藻類を含んだ流体を受け取るための入口と、内部で、前記藻類を含んだ流体が、チャネルの中央からずれた帯状流に密集する湾曲チャネルと、前記帯状流中の藻類が中を流れる流体のための第１の出口と、残りの流体のための第２の出口とを含む脱水デバイスを備える。
【選択図】なし

Description

本発明は、連続フロー膜を用いずに藻類を脱水するための方法及び装置に関する。

バイオ燃料は、ますます価格が上がっている化石燃料の実現可能な代替燃料となりつつある。いくつかの種の藻類は、高い割合の油を生じ、低費用で培養することができる。しかし、費用対効果が最も低い処理工程は、油抽出の前に藻類を脱水することである。従来の方法は、表面からのすくい取り、遠心分離、および膜濾過を含んでいるが、それらはすべて、労力のかかるものであり、および／または多大な力が要求される。

藻類は、様々な環境で成長することがある。藻類が典型的に見つかる１つの環境は、湖および池の中である。湖および他の自然環境からの藻類の採取はかなり難しく、これは、一部には、制御されていない成長条件では得られる濃度が低いためである。

藻類の別の採取源は、特別に建設された屋外の池である。

そのような池のための２つの異なる水産養殖法が、集約モードおよび粗放モードとして知られている。どちらの水産養殖技法も、光合成によるバイオマス産生に必要な所要の無機栄養素、リン、窒素、鉄分、および微量金属を供給するために、媒体（例えば水）に肥料を加える必要がある。

２つの産生モードの主要な相違点は、成長媒体の混合である。集約型の池は、機械的な混合デバイスを採用し、粗放型の池は、風による混合に依拠する。したがって、集約型の水産養殖のほうが、藻類成長に影響を及ぼす因子をより正確に制御することができる。

集約型の水産養殖のための屋外池は、典型的には費用がかかり、コンクリートで建設され、プラスチックでライニングされることが多い。集約型の水産養殖に関して、いくつかの池の構成が提案されている。しかし、野外流水池が、典型的には商業上最も重要である。流水池は、混合を行うために外車を採用する。化学的および生物学的パラメータが注意深く制御される。

粗放型の水産養殖のための屋外池は、集約型の水産養殖のものよりも一般に大きく、通常は湖底に構成される。野外池は、典型的には土堤によって境界を画される。混合デバイスは採用されない。池内での混合は、風によって行われる。

粗放型の池に関する別のオプションは、養魚（例えばナマズ養殖池）と併用するものである。この場合には、魚の排泄物を、少なくとも一部、藻類の栄養として使用することができ、また、十分な酸素を魚に供給するのに必要なエアレータによって追加の混合が実現される。

粗放型の池では、集約型の池ほど藻類バイオマスが密集されない。

藻類は、粗放型の池の縁にウインドローとして密集しやすいことが観察されている。多くの場合、藻類は、湖または池の表面で風に吹かれ、風下に集まってウインドローとして密集する。ウインドローを採取することができると、藻類の濃度がより高いので、プロセス経済性を大幅に高めることができることが理解されている。

固定された採取設備の場所からウインドローを常に採取することは、通常はできない。風の方向は、普通は予測不能な部分があり、頻繁に変化することがある。ウインドローは、池の縁に沿って様々な場所に生じることがある。固定された採取設備の場所でウインドローが生じないとき、藻類の少ない希薄な懸濁物が処理され、したがって生成率がより低くなる。より希薄な培養物に関連する処理コストの故に、採取コストがより高くなる。

それにも関わらず、より高い採取コストは、集約型の水産養殖のためのプラスチックでライニングされたコンクリート製の池を建設することに関連する資本コストによって相殺されることがある。土堤を設けた粗放型の池に関する単位体積あたりの池建設コストは、集約型の水産養殖のライニング付きコンクリート池よりもかなり安い。

希薄な藻類培養物は、通常は処理が経済的でなく、これは、一部には、中で藻類が成長している水から藻類を分離（すなわち脱水）する際に生じる問題および難点に起因する。藻類は、水と同様の密度であり（すなわち中性浮力を持ち）、大きさが約５〜１５ミクロンであり、かつ楕円形状であり、それらすべてが、藻類の採取を難しくする。

現在、沈殿装置、遠心分離機、濾過器、または吸着剤と組み合わせて、化学的な綿状沈殿および／または凝析剤を使用することによって、すなわち大量の化学物質および／または動力を必要とする方法によって、藻類は、それらが含まれている水から分離される。

添加剤を最小にして、または全くなくして、より経済的かつ効率的に藻類を採取することが望ましい。

藻類を産生するための代替プロセスは、バイオリアクタの使用によるものであり、システムが日光にさらされるときにはフォトバイオリアクタとも呼ばれる。バイオリアクタは、有機物、またはそのような有機物に由来する生化学的に活性な物質に関わる化学的プロセスが中で生じる容器である。バイオリアクタは、一般に円筒形であり、数メートル〜数百メートルのサイズであり、ステンレス鋼からなることが多い。動作の際、藻類を含んだ水が、一定の流量でバイオリアクタに供給され、バイオリアクタ環境が藻類の成長を加速させる。ファウリングにより、バイオリアクタの全体的な繁殖性および効率が損なわれることがある。そのようなファウリングを避けるために、バイオリアクタは、簡単に洗浄できなければならず、できるだけ滑らかでなければならない（すなわち、丸みのある形状が好ましい）。

米国特許第７１６００２５号明細書 米国特許第６９１６１１３号明細書 米国特許第６９０２３１３号明細書

低濃度および高濃度の藻類を含む環境内で有用であり、効率的に藻類を収集して脱水できるように藻類の採取源に位置されるように構成された藻類脱水デバイスを有することが望ましい。

本明細書で説明する実施形態の一態様では、システムが、中性浮力藻類を含んだ流体の少なくとも一部を受け取るための入口と、チャネルの中心からずれた帯状流に中性浮力藻類が密集するように、藻類を含んだ流体が中を流れる湾曲または螺旋チャネルと、帯状流が中を流れる、藻類を含んだ流体のための第１の出口と、残りの流体のための第２の出口とを備える。

本明細書で説明する実施形態の別の態様では、入口に角度が付けられ、壁摩擦が衝突流を引き寄せる助けとなるコアンダ効果を使用して、螺旋チャネルの内壁に沿って帯状流がより早く生成するのを促進する。

本明細書で説明する実施形態の別の態様では、方法が、中性浮力粒子を含んだ流体の少なくとも一部分を入口で受け取るステップと、螺旋チャネル内で流体の流れを確立するステップであって、中性浮力粒子が、湾曲または螺旋チャネルを非対称に通って帯状流に密集するステップと、帯状流が中を流れる流体を、チャネルの第１の出口を通して流出するステップと、残りの流体を、螺旋チャネルの第２の出口を通して流出するステップとを含む。

本発明の概念が組み込まれた一環境を示す図である。 脱水場所での本出願による装置の使用を示す図である。 本発明の概念を組み込む代替の一環境を示す図である。 チャネルを通って流れる粒子と、粒子に作用する力を表す図である。 チャネル内部の流れを示す図である。 本出願による脱水デバイス／システムの一実施形態を示す図である。 脱水デバイス／システムの一代替実施形態である。 本明細書で説明する実施形態によるさらなる一実施形態を示す図である。 さらなる一実施形態を示す図である。 藻類脱水用の螺旋分離機システムの電気凝固実施形態を示す図である。 藻類脱水用の螺旋分離機システムのさらなる一実施形態を示す図である。 本明細書に関する制御システムを示す図である。

図１に、中に藻類１０４が懸濁している水１０２が溜まった池１００が示されている。藻類採取における技術的および経済的な問題は、主として、藻類の大きさ、比重、および形態に起因する。大きさが小さいこと（５〜１５ミクロン）と、比重が水と同様であること（すなわち、藻類の中性浮力）が合わさって、沈降速度があまりに遅くなり、藻類細胞を採取するための常用の手順として沈殿を使用することはできない。さらに、藻類が（非常に）低い濃度で存在する環境では、比較的少量の藻類を回収するのに必要な大容積の液体の処理に関わる問題がある。

藻類の採取は、一般に３つのステップを含む。第１のステップは、濃縮または除去であり、固体濃度を約０．０２〜０．０４重量パーセントから約１〜４パーセントへというように高める。第２のステップは、脱水であり、これは次いで、固体を８〜２５パーセントにする。バイオ燃料回収プロセスに応じて、藻類質量を乾燥させて８５〜９２重量パーセントの固体にする第３のステップが必要とされることもある。

図１は、さらに、本出願の概念に従って構成された複数の脱水デバイス１０６を示す。脱水デバイスの完全な説明は、以下の節で行う。

引き続き図１を見ると、複数の脱水デバイス１０６が、池１００の様々な位置に配置されていることが分かる。動作の際、各脱水デバイス１０６が、藻類を含んだ水１０２内に通じるように流入部１０８に接続され、この水が処理され、それにより、濃縮された藻類量が、流出部１１０を通してデバイスから出る。また、戻り管１１２が脱水デバイス１０６に接続されて、藻を含んだ水を採取した池１００に戻すべき水を受け取る。脱水デバイス１０６は、制御可能な大きさ制限機構を設けて構成され、それにより、水から取り除いて流出部１１０を通して流出される藻類の割合、および戻り管１１２を通して池に戻される藻類の量を制御することができ、藻類がすべて取り除かれてしまわないようにする。すべてを取り除くのではなく、ある大きさの藻類は、池に戻されることがあり、さらに成長する、または池に引き続き播種される。また、図１には、ライン１１０からの濃縮された藻類が貯蔵デバイス１１４内に堆積されることも示されており、その後、高い藻類濃縮度の流体が各タンクから人為的に集められることにも留意されたい。別法として、高濃縮ライン１１０はそれぞれ、一括貯蔵容器１１８につながる可搬性の配管１１６に接続される。別の実施形態では、ライン１１０または貯蔵デバイス１１４からの濃縮された藻類は、藻類をさらに脱水するデバイスに直接供給される。

図１を参照すると、この構成は、藻類を含んだ水１０２を脱水デバイス１０６に供給するために重力を使用するように設計されているが、一代替実施形態ではポンプ１２０が使用されることに留意されたい。特に、藻類を含んだ水１０２を池１００から脱水デバイス１０６に移送するために、可動採取ポンプが使用されることが望ましい。ポンプ１２０は、浮遊ポンプまたは水中ポンプであってよく、または、藻類の生息場所に位置付けることができる筏または他のデバイスに取り付けられることもある。

別の実施形態では、脱水デバイスは可搬性であり、藻類濃度が最も高い池の場所で使用できる。貯蔵デバイス１１４は、可搬性設備の一部となり、さらなる処理のために藻類を送る前に、濃縮された藻類を中間貯蔵できるようにする。図２は、開放池システム２００を例示し、このシステム２００は、広域にわたって分散され、脱水デバイス２０２の最適な配設を保証するために追加の考慮が必要である。解決策は、脱水デバイスの分散システムであり、各デバイスが複数の池２０４ａ〜２０４ｎを受け持ち、その受け持ち範囲は、局所脱水を最大にしながらポンピングを最小にするようなものである。さらなる考慮事項は、脱水デバイスの入口に新鮮な藻類標本を導くために、池の流体再循環が必要であることである。これは、流体再循環が入口付近に新鮮な標本を導くように排水出口を位置決めすることによって達成することができる。

図３を見ると、脱水デバイス１０６を採用することができる別の実施形態が示されている。特に、複数のバイオリアクタ３００が示され、各バイオリアクタ３００が入口３０２を有し、そこに、中に藻類３０６が懸濁した水３０４が配送される。バイオリアクタ３００内で、藻類３０６を高濃度に成長させるためのプロセスが行われる。次いで、高濃度になった藻類が、流出開口３０８を通して流出される。しかし、それでも、藻類が効率良く分離または脱水される必要がある。これに関して、脱水デバイス１０６が採用される。一実施形態では、バイオリアクタ３００からの複数の流れ３１０ａ、３１０ｂが、単一の流れに合流され、次いで、脱水デバイス１０６に配送されて、ライン１０８を通して流入される。別法として、バイオリアクタからの個々の流れ３１０ｃ、３１０ｄが、例えば流入ライン１０８によって、個々の脱水デバイス１０６に提供される。図１に関して説明したのと同様に、脱水デバイス（すなわち参照番号１０６）の流出部１１０から、高濃度の藻類が保持タンク３１２に流出される。所定の割合の藻類が取り除かれた水の流れは、流出部１１２を通して、適切な廃水処理設備に送られて水源に戻され、または別法として、表層放水を行うために、水を浄化するようにさらに処理する。

本出願による脱水方法は、螺旋分離技術を採用する脱水デバイスの使用に依拠し、この脱水デバイスは、物理的フットプリントが小さい。小さなフットプリントにより、この脱水デバイスは、平台型トラック、トレーラ、筏、または藻類の生息場所もしくはその近辺に容易に移動される簡単に操縦できる他の輸送デバイスに取り付けることができる。

脱水デバイスに供給される水の流れから得られる藻類の量は、希薄な懸濁物から、より高濃度の懸濁物まで、広範囲の濃度にわたって変えることができる。本発明の概念では、自然湖および自然池で見られる希薄な懸濁物を脱水することができ、また、バイオリアクタ内などでの高濃度物質を希釈することもできる。

上述したように、脱水デバイス１０６は、藻類など中性浮力物質を濃縮させるように設計された螺旋分離技術を採用する。

次に、脱水デバイスの螺旋分離の概念をより詳細に見ると、図４に示されるように、螺旋デバイスの湾曲チャネル４００を使用して、流体中、例えば水中を流れる中性浮力粒子４０２（例えば、水、または粒子が含まれる流体と実質的に同じ密度を有する藻類などの粒子）に遠心力を及ぼし、そのような粒子を流体からより良好に分離して高濃度の質量にするように促進する。これらの中性浮力粒子がチャネル４００を通って流れるとき、チューブラピンチ効果により、粒子が管帯状流として流れる。及ぼされる遠心力が、管帯状流を乱し（例えば、チャネルの中央からずれて流れるように管帯状流に力を及ぼし）、それにより、（チャネル幾何形状および流量に応じて）チャネルの内壁または外壁に向かって帯状流が非対称に慣性移動する。この力の平衡により、懸濁された粒子を細い帯状流に集中および密集させて抽出することができるようになる。本明細書で企図される分離の原理は、側壁の１つの近くで非対称の慣性平衡を実現するように、遠心力と流体力の平衡を図る。また、入口での流れを内壁に向けて角度を付けて衝突させることで、衝突流を引き寄せるために壁摩擦が使用されるコアンダ効果の故に、より早く帯状流を生成できるようになる。

引き続き図４を参照すると、チャネル内での非対称のチューブラピンチ効果は、内壁からの揚力Ｆ_Ｗ、サフマン力Ｆ_Ｓ、マグナス力Ｆ_ｍ、および遠心力Ｆ_ｃｆを含めた様々な力によって生成される。遠心力Ｆ_ｃｆは、チャネルの曲率半径の関数として発生されることを理解すべきである。これに関して、追加されたこの遠心力Ｆ_ｃｆは、遅い二次流（ディーン渦対）（破線の矢印で示される）を誘発し、これが、通常のチューブラピンチ効果の対称性を乱す。本質的に、ディーン渦は、中性浮力懸濁物をさらい、力の平衡が生じている新たな位置に懸濁物を移す。時間と共に、この位置が、懸濁物を移動させるための焦点として作用するときに、帯状流が発生する。チャネル幾何形状および流量に応じて、粒子は、内側壁または外側壁に密集される。

また、いくつかの実施形態での入口は、図５に示されるように、角度を付けてまたは斜めに流体をシステムに進入させ、螺旋チャネルの内壁に沿って管帯状流がより迅速に生成するように促進することを理解すべきである。これは、衝突流を引き寄せるために壁摩擦が使用されるコアンダ効果によるものである。引き続き図５を参照すると、チャネル５００は、入口５０２を有し、入口での流れは、内壁に向けて角度θを付けられている。したがって、管帯状流５０４がより早く生成され、出口５０６から出る。当然、帯状流５０４が流れない、残りの流体のための第２の出口５０８も示されている。入口角度は、任意の適切なメカニズムまたは技法を使用して実現することができることを理解すべきである。

図６は、本明細書で説明する実施形態による螺旋分離機の概念を採用する脱水デバイス６００（図１および図２の脱水デバイス１０６として採用されることがあるものなど）の一実施形態を例示する。図示されるように、システムは、ふるい６０２と、任意選択のフラッシュミキサ６０４とを含む。本明細書で説明する実施形態による螺旋デバイス６０６は、入口６１２への流入ライン６１０と、第１の流出路６１６および第２の流出路６１８に流出物を提供する出口６１４とを含む。また、システム６００には、再循環チャネルまたは経路６２０も示され、このチャネル６２０は、任意選択で、水を出口６１４から流入水源６２２に再循環させる（チャネル６２０は、実施形態によって、脱水デバイスの一部とみなすことも、みなさないこともできる）。

動作の際、中性浮力粒子を含む流体がシステム内に受け取られ、まず、ふるい６０２を通して濾過される。必要であれば、フラッシュミキサ６０４内で、濾過された水に凝析剤を添加することができ、その後、入口６１２を通して螺旋デバイス６０６内に導入される。流体が螺旋デバイス６０６内を流れるとき、中性浮力粒子の帯状流が、チャネルの中央に関して非対称に流れるように保たれる。この非対称性により、帯状流の好都合な分離が可能になる（帯状流は、出口６１８を通して流出される）。澄んだ排水の流れは、流出路６１６で廃水される、または任意選択で再循環されて、流入水源６２０に藻類を再び供給する。

図７を見ると、図１および図２の脱水デバイス１０６の別の実施形態が示されている。図示されるように、システム７００は、ふるい７０２を含む。本明細書で説明する実施形態による螺旋デバイス７０４は、入口７０６と、第１の流出路７１０および第２の流出路７１２に流出物を提供する出口７０８とを含む。また、システム７００には、任意選択の再循環チャネルまたは経路７１４も示され、このチャネル７１４は、水を出口７０８から流入水源７１６に再循環させる。流出ライン７１２からの水は、凝析剤投与システム７１８からのよく制御された投与量の凝析剤で処理され、その後、第２の螺旋混合器７２０に入り、後の沈殿時およびさらなる脱水デバイス内での急速な凝集のために制御された様式で藻類凝集核生成が開始される。さらに、螺旋混合器７２０は、螺旋混合器／調整器としても動作することがあり、その際、混合は、臨界ディーン数以上（１５０以上）で動作される旋回のチャネルで行われ、凝集調整は、動作が臨界ディーン数未満である旋回のチャネルで行われる。

図８を見ると、２つの螺旋分離機デバイス８０２および８０４を含む脱水デバイス／システム８００内に組み込まれた、図１および図２の脱水デバイス１０６の別の実施形態が示されている。動作の際、池または他の水体など流入水源からの藻類を含んだ水が、まず、流入部８０８を通して螺旋分離機デバイス８０６に流入される。螺旋分離機８０６は、第１の出口ライン８１２を有する流出部８１０を含み、第１の出口ライン８１２は、藻類の少なくなった流れを含み、この流れは、任意選択で、流入水源（例えば開放池）内に戻されて再生利用される（８１６）。出口ライン８１４は、中性浮力藻類を含んだ水を含み、追加の凝集が有益でありえるシステムでは、凝集タンク８１８に提供される。所定の時間の後、この水は、流入部８２２を通して第２の螺旋分離機デバイス８２０に移される。その後、第２の螺旋分離機デバイス８２０が、横方向の流体力学的な力による分離によってさらに中性浮力藻類を濃縮し、濃縮された藻類を、さらなる処理のために、流出部８２４で流出ライン８２８を通して流出する。藻類の少なくなった水の流れは、流出ライン８２６を通して流出され、この流出ライン８２６は、再循環ライン８１６に接続されることがあり、濃縮された藻類が取り除かれた水を流入水源（例えば開放池）に提供する。より一層高い濃度の藻類が必要とされる場合、同様にして追加の螺旋分離機を追加することができ、１つの段階での濃縮された藻類を含んだ流出物が、次の段階のための流入物となり、藻類の少なくなった水の流れが、流入水源に再生利用される。

別法として、図９に示されるように、流入水源が大量の浮遊粒子を含む場合、これらのより高密度の粒子を取り除くように螺旋分離機９０２を最適化することができ、その後、後続の螺旋分離機が藻類を濃縮する。この実施形態では、螺旋分離機９０２は、第１の出口ライン９０８を含み、このライン９０８は、ある量の高濃度の浮遊粒子およびより高密度の粒子を含む（すなわち、上述したように中性浮力を持つ非藻類粒子）。流出ライン９１０は、中性浮力藻類を含んだ水を含み、流入ライン９１１を通して第２の螺旋分離機デバイス９０４に提供される。その後、第２の螺旋分離機デバイス９０４が、横方向の流体力学的な力による分離によって中性浮力藻類を濃縮し、濃縮された藻類を流出ライン９１２を通して容器９１３に流出する。藻類の少なくなった水の流れは、流出ライン９１４を通して流出され、この流出ライン９１４は、再循環ライン９１６に接続されることがあり、濃縮された藻類が取り除かれた水を流入水源９０６に提供する。より一層高い濃度の藻類が必要とされる場合、同様にして追加の螺旋分離機を追加することができ、１つの段階での濃縮された藻類を含んだ流出物が、次の段階のための流入物となり、藻類の少なくなった水の流れが、流入水源９０６に再生利用される。

また、この実施形態は、いくつかの環境では凝析および綿状沈殿が必要ないことも強調しており、図９に示されるデバイスは、代替実施形態では、第２の螺旋分離機９０４のみを含むこともある。したがって、この図で、螺旋分離機９０２は任意選択であり、いくつかの実施形態では取り除くことも考えることができ、それにより、流入水源９０６からの水が螺旋分離機９０４に直接供給される。

図１０を見ると、本発明の概念による、図１および図２の脱水デバイス１０６に関する代替の脱水デバイス設計が示されている。

脱水デバイス１０００は、太陽光発電（ＰＶ）システム１００２を含み、このシステム１００２は、太陽光を電気に変換し、この電気はさらに蓄電池１００４に蓄えられる。太陽光発電システム１００２は、デバイス１０００を稼動させるのに必要なエネルギー量を提供するために並列および／または直列構成など適切な構成で配列された複数の別個のソーラーパネル（参照番号１００２ａ〜１００２ｎなど）から構成される。一代替実施形態では、太陽光が変換に利用可能でないときに電力を発生するために、手動操作可能な発電機またはダイナモ１００６が含まれる。電力制御装置１００８が、蓄電池１００４に動作結合して提供されて、図１０の脱水デバイス１０００の構成要素に提供されるエネルギーを制御する。

動作の際、デバイス１０００は、制御装置１００８から電力を供給された任意選択の流入ポンプシステム１０１１を使用することによって、水源からの水１０１０を適切な入口（代表的に示される）で流入水源から受け取り、この水１０１０は、一形態ではメッシュフィルタ１０１２を通して流される。メッシュフィルタ１０１２は、比較的大きい粒子を流入水から濾過して除去するように設計されることを理解すべきである。これに関して、フィルタ１０１２は、２ｍｍ〜５ｍｍメッシュ材料から形成することができるが、他のサイズのフィルタが使用されてもよい。

フィルタ１０１２を通過した水１０１０は、電気凝固システム１０１４に提供される。この図面に示されるように、電気凝固システム１０１４も、やはり制御装置１００８によって電力を提供される。電気凝固システム１０１４から流出された水は、次いで、培養緩衝槽１０１６に送られる。

緩衝槽１０１６からの流出物は螺旋分離機１０１８に送られ、この螺旋分離機１０１８は流出ライン１０２０を有し、濃縮された藻類がそこを通って、貯蔵領域１０２２に提供される。

螺旋分離機１０１８は、第２の流出ライン１０２４を有し、この流出ライン１０２４は、少なくともある程度は藻類の少なくなった水の流れを帰還ライン１０２６に供給して、螺旋分離機１０１８によって濃縮されなかったある大きさの藻類を流入源の水に供給する。

図１１を見ると、図１０と同様の本発明の概念によるさらなる脱水デバイス１１００が示されており、ここでは、電気凝固システム１０１４の代わりに螺旋混合器１１０２が提供され、螺旋混合器１１０２においてアルカリ化剤と凝析剤がインラインで添加され、それにより、培養緩衝槽１０２２に供給される前に、螺旋混合器１１０２内部で凝析および綿状沈殿が生じる。

次に図１２を参照すると、例示的なフィードバックおよび制御システム１２００が示される。図示されるように、脱水デバイス１２０２（本明細書で述べる実施形態または他の実施形態によって企図されるいかなる螺旋分離機または他の分離機の形態を取ってもよい）は、流入流体１２０４を受け取り、それを処理して、藻類を濃縮された流れ１２０６と、藻類の少なくなったまたは濃縮物を取り除かれた流れ１２０８とを実現する。システム１２００は、圧力、帯状流の幅、流量、温度、または粘性など様々なデータ項目を使用することができ、それらはすべて、適切なセンサを使用して測定することができる。データは、制御装置１２１０（制御装置業界で既知であり使用されているコンポーネントの中でもとりわけ、処理装置、Ｉ／Ｏ要素、メモリ）に供給され、この制御装置１２１０が様々なアクチュエータ１２２０を制御し、これらのアクチュエータ１２０２は、所望の様式でデバイス１２０２の性能を変更するように動作可能である。したがって、図１２は、脱水デバイスの様々な実施形態の流体チャネル内部で一定の速度の材料を保つことができるフィードバックシステムを表す。

１００ 池、１０２ 水、１０４ 藻類、１０６ 脱水デバイス、１０８ 流入部、１１０ 流出部、１１２ 戻り管、１１４ 貯蔵デバイス、１１６ 可搬性の配管、１１８ 一括貯蔵容器、１２０ ポンプ、６００ 脱水デバイス、６０２ ふるい、６０４ フラッシュミキサ、６０６ 螺旋デバイス、６１０ 流入ライン、６１２ 入口、６１４ 出口、６１６ 流出路、６１８ 流出路、６２０ チャネル、６２２ 流入水源。

Claims (4)

1. 連続フロー膜を用いずに藻類を濃縮および脱水するためのシステムであって、
   藻類を含んだ流体を受け取るための入口と、
   内部で、前記藻類を含んだ流体が、チャネルの中央からずれた帯状流に密集する湾曲チャネルと、
   前記帯状流中の藻類が中を流れる流体のための第１の出口と、
   残りの流体のための第２の出口と、
   を含む脱水デバイス、
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、前記脱水デバイスが膜を有さないことを特徴とするシステム。
3. 請求項１に記載のシステムであって、帯状流の流れが、非対称のチューブラピンチ効果に基づく流体力学的な力を使用することによって中性浮力粒子を分離および集中させることを特徴とするシステム。
4. 請求項１に記載のシステムであって、前記第２の出口の前記残りの流体が、前記第１の出口を通って流出される中性浮力藻類とは異なる大きさの中性浮力藻類を含むことを特徴とするシステム。

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