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用于从废液中过滤微纤维的可再生的系统和方法与流程

用于从废液中过滤微纤维的可再生的系统和方法
发明领域
1.本发明涉及清除纺织品处理设备(如洗衣机、洗衣房(工业或非工业)、纺织品染设备或防水纺织品设备)的排出液中含有的微纤维的领域。
2.最近的研究表明，在海洋环境中发现的微塑料中，有20％到35％是来自合成服装的微纤维。这些微塑料主要是在洗涤合成纺织品时以微纤维的形式释放出来的，这是由于在洗涤周期中对织物的磨损造成的。因此，每次使用家用洗衣机时，超过70万个微纤维会释放在废水中，其中大量的微纤维可能会经过废水处理，从而最终进入环境。
3.更准确地，根据一些研究，在纺织品洗涤过程中释放的纤维量可能相当于所洗涤的纺织品的0.005至0.02wt％，这取决于纺织品的性质。其他研究认为，根据纺织品的性质，纺织品洗涤过程中的纤维释放量甚至可能相当于所洗涤的纺织品的0.02至0.1wt％。
4.因此，这也是一个重要的公共卫生问题，因为这些微塑料存在于我们所食用的水和食物中。根据最新的估计，一个人每周平均摄入5克塑料，也就是一张信用卡的重量。
5.此外，2020年1月30日，法国通过了一项反浪费和循环经济法，其中第10条之二aab款规定，从2025年1月1日起，新的洗衣机必须安装塑料微纤维过滤器。法国是世界上第一个采取此类措施的国家。

背景技术：

6.文件us-4,906,367描述了一种设置在洗衣机排水管处的柔性编织过滤器。主要的杂质如毛球被所述过滤器截留，其堵塞时需要用物理方法取出清洗。该文件中所述的过滤器最初是为了保护废水管道，而不是为了截留像微纤维一样细小的物体。事实上，所述过滤器的孔隙不够细，无法实现有效截留。对此类型的过滤器使用较小的孔隙会迅速导致堵塞和过滤器寿命过短。
7.同样已知的还有wo-2017/173,215号专利申请，所述申请描述了一种球形塑料物体，与待洗衣物一起放在洗衣机滚筒中，由于其有多个突起，可以原位捕获释放的纤维。然而，这些突起的几何形状还未被设计成可捕捉例如微纤维的细小物体，对于长度超过100μm的微纤维的截留效率只有26％。
8.wo-2017/121,862号专利申请描述了一种编织的过滤塑料袋子，其可以容纳待洗的衣物，并能截留部分纺织微纤维。所述袋子有直径在5至200μm之间的穿孔，优选是50μm。虽然这里解决了微纤维的问题，但将衣服放在袋子内是否不影响其洗涤效果是值得怀疑的。值得注意的是，比微纤维大的污物颗粒将无法正常排出。如果将衣服放在袋子内，也可能会降低滚筒的机械作用效率。所述文件没有详细说明当从袋子中取出衣物时，一些微纤维如何不会再次漏出。
9.wo-2019/017,848号专利申请描述了一种用于截留微纤维的系统，所述系统设置在洗衣机的出口处，并基于由聚乙烯纳米纤维制成的微滤膜。所述膜优选具有约50μm的孔径，其可以任选地掺入氧化铝纳米颗粒，使微纤维的吸附性得到提高。所述文件所述的膜过滤器具有一定的活动性(mobility)，这提供了抗堵塞功能。然而，尽管有所述抗堵塞功能，
迄今为止，市场上销售的含有微滤膜的滤芯的寿命为20次洗涤周期。因此，使用所述过滤器需要大量的消耗品，因此制造所述消耗品的塑料材料的消耗量也不小。此外，构成膜的塑料纳米纤维在使用过程中可能会有劣化的风险，因此也会随废水排放。
10.本发明涉及一种系统和方法，用于在纺织品处理设备的出口处以高效和廉价的方式过滤微纤维(塑料或其他)，其所需的消耗品很少。事实上，根据本发明的系统可以再生，这可以大大减少根据本发明的过滤系统的过滤器的周期性更换。根据本发明的系统和方法可以进一步在纺织品处理设备的出口处收集至少部分微纤维，为后续回收创造可能性。

技术实现要素：

11.本发明涉及一种用于过滤来自纺织品处理设备的流出液中所包含的微纤维的系统，所述系统意在与所述纺织品处理设备的排水管连接。根据本发明，所述系统至少包含：
[0012]-外壳(10)，包含占据所述外壳部分空间的颗粒介质，所述颗粒介质置于支撑件上，以便在所述外壳中留出位于所述颗粒介质上方的自由体积，所述支撑件至少对所述流出液是可渗透的，
[0013]-允许所述流出液渗滤(percolation)通过所述颗粒介质的通道装置，包含至少一个提供在所述外壳(10)中并置于所述颗粒介质的上方的开口，
[0014]-用于排放所述流出液的装置，包含至少一个提供在所述外壳中并置于所述颗粒介质的所述支撑件的下方的开口，
[0015]-用于连接至用于所述颗粒介质流化再生装置的装置，包含至少一个提供在所述外壳中并置于所述颗粒介质上方的开口。
[0016]
根据本发明的一个实施方式，用于连接至所述颗粒介质流化再生装置的所述装置包含提供在所述外壳中并置于所述颗粒介质的支撑件下方的额外开口，所述连接装置的所述额外开口能够与用于气体吸入或气体吹入的装置连接。
[0017]
根据本发明的一个实施方式，所述用于排放所述流出液的装置可以包含与所述外壳连接的外壳外部回路，以便在所述流出液积聚在所述外壳的所述颗粒介质上方的自由体积中时从旁路绕过所述颗粒介质。
[0018]
或者，所述用于排放所述流出液的装置可以包含至少贯穿所述颗粒介质的管道，以便在所述流出液积聚在所述颗粒介质上方的所述外壳的自由体积中时从旁路通过所述颗粒介质，所述管道优选在其上部设置导流装置。
[0019]
根据本发明的一个实施方式，所述外壳外部的所述回路(140)可以进一步包含液体检测器，优选与警报器连接。
[0020]
根据本发明的一个实施方式，用于排放所述流出液的所述装置(110)的所述管道(140)可以进一步包含液体检测器，优选与警报器连接。
[0021]
根据本发明的一个实施方式，所述系统可以进一步包含用于控制以下装置的装置：用于所述流出液渗滤通过所述颗粒介质的通道装置和/或用于排放所述流出液的装置和/或用于连接所述颗粒介质流化再生装置的装置。
[0022]
根据本发明的一个实施方式，所述控制装置可以包含至少一个双通阀和/或至少一个三通阀和/或至少一个止回阀和/或旋转六通阀。
[0023]
根据本发明的一个实施方式，所述系统可进一步包含用于所述流出液的沉淀室
和/或旋流分离室和/或蓄积室，其设置在所述外壳的上游，并连接至用于所述流出液渗滤通过所述颗粒介质的通道装置。
[0024]
根据本发明的一个实施方式，所述系统可以进一步包含用于将至少一种絮凝剂注入所述流出液的装置，所述注入装置设置为用于将所述至少一种絮凝剂注入所述颗粒介质的上游的流出液中。
[0025]
根据本发明的一个实施方式，所述颗粒介质可以包含沙粒、粉碎的玻璃珠或原玻璃珠(raw glass bead)、基于天然或合成沸石的颗粒、氧化铝、或树脂或塑料。
[0026]
根据本发明的一个实施方式，所述颗粒介质包含至少占所述颗粒的80重量％的尺寸为0.1mm至2cm的颗粒，优选至少占所述颗粒的90重量％的尺寸为0.3mm至2.5mm的颗粒。
[0027]
根据本发明的一个实施方式，在所述颗粒介质(30)和用于所述流出液渗滤通过所述颗粒介质(30)的所述通道装置(100)的所述开口(100)之间设置有液体分配器，和/或当所述颗粒介质(30)的流化再生装置包含气体抽吸装置时，在所述颗粒介质(30)和所述气体抽吸装置的用于吸入所述气体的开口之间设置有气体分配器。
[0028]
本发明进一步涉及一种过滤来自纺织品处理设备的流出液中所包含的微纤维的方法，所述方法可以通过根据上述任何一个实施方式的过滤微纤维的系统来实现。所述方法至少包含以下步骤：
[0029]
a)进行至少一个过滤所述微纤维的阶段，所述过滤阶段包含利用至少用于所述流出液渗滤通过所述颗粒介质的通道装置使得所述流出液至少一次地渗滤通过所述颗粒介质，以及利用至少用于排放所述流出液的装置来排放所述过滤的流出液，
[0030]
b)通过将用于连接至所述颗粒介质流化再生装置的所述装置与所述颗粒介质流化再生装置连接，进行所述颗粒介质流化再生的阶段。
[0031]
根据本发明的一个实施方式，在进行步骤b)之前，步骤a)可以重复50至150次，优选约100次。
[0032]
根据本发明的一个实施方式，所述方法包含在步骤a)前对所述流出液进行预处理的步骤，所述流出液的预处理步骤包含至少一次向所述流出液中注入至少一种絮凝剂和/或对所述流出液进行至少一次沉淀和/或对所述流出液进行至少一次旋风分离。
[0033]
根据本发明的一个实施方式，所述方法可以包含在步骤b)前的利用连接至所述系统以产生通过所述颗颗粒介质的下降气流的气体抽吸装置来进行所述颗粒介质的排出的阶段，和/或利用提高所述颗粒介质温度的装置来进行所述颗粒介质的干燥的阶段。
[0034]
根据本发明的一个实施方式，所述过滤和再生阶段可由上述用于控制所述微纤维过滤系统的装置控制。
[0035]
根据本发明的一个实施方式，所述方法进一步包含在所述流化再生阶段之后的至少一个步骤，包含从所述再生阶段收集所述微纤维，优选通过安排在所述颗粒介质(30)的流化再生装置下游的膜过滤器和/或旋流室。
[0036]
本发明还涉及一种纺织品洗涤设备，包含至少一个根据上述任意一个实施方式的用于过滤流出液中包含的微纤维的系统。
[0037]
附图简要说明
[0038]-图1显示了根据本发明的第一实施方式的微纤维过滤系统，
[0039]-图2a至2f显示了根据本发明第一实施方式的不同变体的微纤维过滤系统，
[0040]-图3至6以及7a至7b显示了根据本发明的控制微纤维过滤系统的装置的各种实施方式，
[0041]-图8显示了一种微纤维过滤系统，所述系统包含三级颗粒床形式的颗粒介质，以及，
[0042]-图9显示了一种微纤维过滤系统，其能够在颗粒介质再生阶段之前，先进行颗粒介质排水阶段，随后进行颗粒介质干燥阶段。
具体实施方式
[0043]
本发明涉及一种用于过滤纺织品处理设备的流出液中含有的微纤维的系统和方法。
[0044]
"微纤维"被理解为来自编织或针织材料的颗粒，由天然(棉、羊毛......)或合成(聚酯、聚酰胺、丙烯酸......)纤维组成，如私人或工业界在服装业中使用的衣服或织物，或用于任何其他用途(床单、窗帘等)。微纤维通常夹杂在洗衣机的废水中，通常具有细长的形状，其直径通常在0.1至50微米之间。纤维的长度可以从一些纤维的直径到几毫米不等，这取决于先前洗涤的材料的性质和状况。
[0045]
"纺织品处理设备"特别可以理解为纺织品洗涤装置，例如用于家庭或商业用途的单独的洗衣机、洗衣机组(例如在洗衣房)、工业洗衣房(例如配有工作人员的洗衣房)等。然而，根据本发明的纺织品处理设备通常包含在纺织品和液体之间提供接触的任何装置，所述液体随后与纺织品分离，例如纺织品染装置或纺织品防水装置。
[0046]
"来自至少一个纺织品处理设备的流出液"被理解为在排出纺织品处理设备后得到的液体(例如，在纺织品洗涤设备的情况下，在洗涤和/或漂洗和/或脱水后的液体)。它在下文中以同等方式被称为"排出液"。传统上，纺织品处理设备出口处的流出液中的微纤维含量通常是有限的，含量在0.1至1000ppm(重量)之间，一般在1至100ppm(重量)之间。
[0047]
根据本发明的系统意在连接到纺织品处理设备的排水管上。根据本发明的系统同样可以安装在纺织品处理设备的外部(在纺织品处理设备的排水管的末端)或纺织品处理设备的内部(在纺织品处理设备的排水管的一部分上)。
[0048]
根据本发明的过滤系统的通用原理在于，通过所述流出液渗滤通过放置在外壳中的颗粒介质来过滤来自纺织品处理设备的流出液中所包含的微纤维。根据本发明的系统可以很好地与颗粒介质的流化再生装置连接，以消除沉积在颗粒介质中的微纤维。
[0049]
根据本发明的方法通常包含至少一个步骤，即通过所述流出液渗滤通过放置在外壳中的颗粒介质来过滤纺织品处理设备的流出液中所包含的微纤维，然后通过颗粒介质的流化来进行再生。优选地，再生步骤是通过颗粒介质的上升气流来进行的，上升的气体优选是空气。
[0050]
更确切地说，根据本发明的系统包含外壳，其中一部分空间被颗粒介质占据，外壳中的自由体积在所述颗粒介质上方。根据本发明，所述颗粒介质放置在至少一个的支撑件上，所述支撑件至少对于流出液为可渗透的，因此对于一般的气体(即所有的气体)也是可渗透的，特别是可用于通过下文所述的气体流化来再生颗粒介质的气体。根据本发明的一个实施方式，颗粒介质的支撑件可以是网格，其网格的尺寸可以截留颗粒介质，同时至少允许流出液通过。
[0051]
外壳可以是圆柱形或平行六面体，优选沿着流经外壳的流出液的轴线(即垂直轴，如下所述)是细长的。有利地，外壳的截面可以沿外壳与颗粒介质接触的部分保持不变，而在外壳高于颗粒介质的部分，其截面可以更大，甚至逐步增大。颗粒介质上方的自由体积因此增加，这一方面可以避免流出液在颗粒介质上方积聚时回流的风险(在颗粒介质堵塞的情况下可能发生)，另一方面，通过增加颗粒介质流化膨胀的可用体积和降低颗粒介质上方再生液体流速(限制颗粒介质的颗粒夹带)，改善颗粒介质的再生。根据本发明的颗粒介质包含至少一个如下所述的颗粒床。
[0052]
根据本发明的系统还包含用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置。换句话说，根据本发明，所述颗粒介质被垂直向下的流出液所穿过。这是通过在根据本发明的系统中，在外壳的上部以及在颗粒介质的上方至少有一个使流出液的通过的开口而实现的。术语"上部"是相对于流出液流经外壳时的向下流动方向而使用的。因此，所述提供流出液渗滤通过颗粒介质的通道的装置的开口，可以使含纤维的流出液到达颗粒介质的上方。有利的是，根据本发明，允许液体流出物渗滤通过颗粒介质的装置的开口设置在系统外壳的上壁，优选地设置在所述上壁的中心部分(例如,在以上壁重心为中心的区域,其半径相当于上壁最小尺寸的30％)。与偏心开口相比，在外壳上壁的中心部分设置的开口，使液体流出物的横向分布更均匀。
[0053]
此外，根据本发明的系统还包含用于排放流出液的装置，所述排放装置包含至少一个开口，所述开口设置在外壳的下部和颗粒介质的支撑件下方。术语"下部"是相对于流出液在外壳中向下流动的方向。因此，液体流出装置的所述开口为颗粒介质过滤的流出液提供了出口，所述出口位于外壳的下部，颗粒介质的支撑件下方。有利地，液体流出装置的开口被设置在根据本发明的系统的外壳的下壁，以避免过滤后的流出液在外壳的底部蓄积。根据本发明的一个实施方式，所述开口可以连接到废水排放系统，例如主排水装置上游的虹吸管。根据几何结构的不同，可以使用提升泵(lift pump)来排放过滤后的流出液。
[0054]
根据本发明的系统还包含用于连接颗粒介质流化再生装置的装置，包含在外壳的上部、颗粒介质的上方提供的至少一个开口。颗粒介质流化再生装置意在防止颗粒介质堵塞，因为过滤后的微纤维在颗粒介质中积累，可能发生堵塞。一般来说，颗粒介质的流化通常是由液体或气体向上通过颗粒介质实现的。优选地，可连接至根据本发明的系统的颗粒介质流化再生装置是气体流化再生装置。气体流化被理解为颗粒介质的颗粒被气体流化。气体的向上流动使颗粒介质的颗粒运动，导致颗粒介质在颗粒介质上方的自由体积中膨胀，纤维被上升气流夹带。根据本发明的一个实施方式，根据本发明的系统可以通过根据本发明的连接装置连接至气体抽吸装置(如家用或工业用的真空吸尘器)和/或气体吹入装置(如空气压缩或超压系统)形式的颗粒介质再生装置。根据这一实施方式，用于流化和再生颗粒介质的气体可以通过在外壳下部提供的液体流出装置的开口进入系统。
[0055]
用于连接根据本发明的系统的颗粒介质流化再生装置的装置包含至少一个开口，所述开口位于颗粒介质的上方，外壳的上部。所述开口允许通过流化从颗粒介质中释放出微纤维。优选地，所述用于连接颗粒介质流化再生装置的装置的开口位于根据本发明的系统的外壳的上壁，优选位于所述上壁的中心部分(例如位于以上壁重心为中心的区域，其半径对应上壁最小尺寸的30％)。与偏离中心的开口相比，设置在外壳上壁中心部分的开口可以使颗粒介质的横向再生更加均匀。如以下实施方式所述，用于流出液渗滤通过颗粒介质
的通道装置的开口和用于连接颗粒介质流化再生装置的装置的开口可以是共同的，然后其过滤或再生的功能可以通过控制手段，如至少包含三通的阀门来控制。根据本发明的一个实施方式，用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置的开口和用于连接颗粒介质流化再生装置的装置的开口可以是共同的，其过滤或再生的功能可以手动或自动控制。
[0056]
所述通过颗粒介质的流化进行再生的装置，可以增加本发明所述系统的使用寿命。有利地，当积累的微纤维体积为颗粒介质孔隙率的0.1至10％，优选颗粒介质孔隙率的0.5至5％时，使用颗粒介质流化再生的装置来清除颗粒介质中的微纤维。因此，在更换根据本发明的系统的颗粒介质之前，可以进行一百个再生阶段。
[0057]
有利地，在外壳中，可以在用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置的开口和颗粒介质之间设置网格，网格的开口尺寸小于颗粒介质的颗粒尺寸。所述网格可以在流化再生期间将颗粒介质的颗粒截留在外壳内。有利地，所述网格还可以使流出液在颗粒介质上的分布更加均匀，从而提高根据本发明的系统的过滤质量。有利地，也可以在用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置的开口下方设置射流调节器(jet regulator)，允许引入流出液，以便将其分散，从而防止太强的流出液喷射冲击颗粒介质。有利地，可以进一步在用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置的开口和颗粒介质之间放置液体分配器。一般来说，液体分配器使得液体均匀分布。根据本发明的一个实施方式，液体分配器可以是一个带孔的液体截留板。所述分配器可以使液体均匀地分布在颗粒介质的截面上。
[0058]
图1通过非限制性的实施方式，示意性地说明了根据本发明的系统的第一实施方式。根据这一设计，微纤维过滤系统包含圆柱形的外壳10，其有支撑件20，支承着由颗粒床组成的颗粒介质30，其上方有自由体积40，允许在过滤过程中容纳排出液的积聚和/或容纳在再生过程中流化的颗粒床30的膨胀。根据所述实施方式的系统包含，位于外壳10上壁的开口100，其使得能够从排水管100'输送待过滤的流出液。根据本实施方式的系统还包含开口120，用于通过管道120'与用于颗粒介质流化再生装置(例如气体抽吸装置)连接。所述系统还包含开口110，其允许在外壳10的底部排放过滤后的流出液。所述开口110置于颗粒介质30和颗粒介质支撑件20的下方，其可以通过管道110'连接至废水排放系统(未显示)，例如主排水装置上游的虹吸管。
[0059]
图2a显示了图1实施方式的一个变体，在所有方面都与第一实施方式相同(因此将不再描述共同的元素)，只是在用于连接流化再生装置(未显示)的开口120和颗粒介质30之间设置了网格35，网格35的开口尺寸小于颗粒介质30的颗粒尺寸。所述网格35可以在流化再生期间将颗粒介质30的颗粒截留在外壳10内。有利地，所述网格35还可以使通过开口100到达的流出液更加均匀地分布在颗粒介质30上(射流调节功能)，从而提高根据本发明的系统的过滤质量。
[0060]
图2b显示了图1中实施方式的另一个变体，在所有方面都与第一实施方式相同(因此将不再描述共同的元素)，除了外壳10的形状，其下部为圆柱形，中部为截头圆锥形，上部为圆柱形，上部的截面比下部的截面大。外壳10的所述特殊的几何形状可以增加颗粒介质上方的自由体积，这使得一方面可以避免流出液积聚在颗粒介质30上方的情况下(在颗粒介质堵塞的情况下可能发生)通过设置在外壳上部的开口100、120回流的风险，另一方面可以通过增加颗粒介质30流化膨胀的可用体积来提高颗粒介质的再生能力。
[0061]
因此，一般来说，根据本发明的系统和方法可以通过将微纤维截留在排出液可以
穿过的颗粒介质的孔隙中，来对排出液中包含的微纤维进行过滤。此种类型的过滤，在其他领域被称为"深层过滤"，特别适合于捕获微纤维，微纤维细长的形状有利于被截留在颗粒床的弯曲处。需要指出的是，部分微纤维也可以被截留在颗粒介质的上表面。根据本发明的系统还可以连接至颗粒介质流化再生装置，从而对根据本发明的过滤器进行清洁，并具有收集截留在颗粒介质孔隙中的微纤维的可能性。
[0062]
根据本发明的颗粒介质包含至少一个颗粒床，以下以等同方式称为"滤床"或"过滤床"。根据本发明的一个实施方式，颗粒介质可以包含多个阶段的颗粒床，每个颗粒床由支撑件托起，所述支撑件至少对排出液是可渗透的(因此所述支撑件一般对气体也是可渗透的，特别是对用于气体流化再生颗粒介质的气体)。因此，在根据本发明实施的系统中，排出液可以从上到下渗滤通过每个分级床层。
[0063]
床层颗粒的组成材料可以通过其成分、粒度和密度来定义。颗粒床可以考虑如下所述的各种颗粒类型。
[0064]
根据本发明的一个实施方式，床层的颗粒可以是沙粒、粉碎的玻璃珠或原玻璃珠、基于天然或合成的沸石的颗粒、氧化铝、或者树脂或塑料。上述材料确实具有在市场上易购得的优势，而且其具有适合于目标应用的特性(特别是在密度方面，如下文所述)。根据一个替代方式，床层的颗粒可以由一种修饰过表面特性的材料组成，以促使微纤维的截留，可以通过与纺织微纤维的物理化学亲和现象(特别是通过改变颗粒的静电特性)，或限制这些颗粒的亲水性(通过疏水处理，例如用特氟隆薄膜涂覆颗粒，如玻璃珠)，这有利于床层再生前的干燥。根据本发明的另一个实施方式，由不同性质的材料制成的颗粒的混合物可以用于单个床层，或者如果颗粒介质由多个分级床层组成，由不同性质的材料制成的颗粒可以在一个床层到另一个床层中使用。
[0065]
一般来说，颗粒的粒径通过作用于流体流动的阻力来影响颗粒介质对微纤维的过滤和再生能力。根据本发明的一个有利的实施方式，对于至少80wt％的颗粒，颗粒的尺寸可以在0.1mm至2cm之间，优选地，对于至少90wt％的颗粒，颗粒的尺寸可以是在0.3mm至2.5mm之间。另外，颗粒介质的颗粒的平均等效直径(以颗粒重量为权重的与尺寸分布有关的定义)可以在0.3mm和1.35mm之间，优选在0.4mm和0.8mm之间。有利地，粒径小于0.1mm的颗粒的比例可以小于5wt％。有利地，具有不同粒度的颗粒可以用于单个床层，或者当颗粒介质由多个分级床层构成时，具有不同粒度的颗粒可以从一个床层到另一个床层中使用。有利地，在颗粒介质由多个分级层床层组成的情况下，这些床层可以由颗粒大小沿液体流出方向(即向下)递减的颗粒组成，以便先过滤较大的纤维，然后过滤逐渐变小的纤维。所述实施方式特别适用于需要截留流出液中含有的非常小的胶体颗粒的情况。例如，所述胶体颗粒可以由纺织品和洗涤剂成分中的颜料和添加剂形成。捕获所述胶体颗粒的方法特别适用在流出液流动方向的外壳中的最后一个床层。所述沿液体流出方向的最后一个床层，可以被称为收尾床(finishing bed)，可以不与再生装置连接，并且可以定期更换。
[0066]
一般来说，构成颗粒床的颗粒密度会影响再生过程中的颗粒流化(允许床体流化的最小速度和通过床体的压降)。上述颗粒的组成材料(例如沙子、玻璃、沸石)的颗粒密度一般在1100到2800kg/m2之间，适合通过气体抽吸等方式进行再生，甚至是中等的抽吸流速(例如用家用吸尘器)。有利地，可以使用空心材料，如空心玻璃或塑料珠，其颗粒密度可以更低，由此就可以允许用较低的流体流速来再生床层。
[0067]
一般来说，流出液流经颗粒床的速度一方面影响纤维的截留质量，另一方面影响流出液通过颗粒床的压降。有利地，根据本发明的系统的尺寸可以使过滤速度(流出液在颗粒床中的表面速度)在1到100m/h之间，优选在5到50m/h之间。优选地，根据本发明的系统的尺寸使得清洁颗粒床(即在任何过滤之前或再生之后)提供的压力降在500至100,000pa之间，优选在1000至10,000pa之间。流出液通过颗粒床时(首次使用期间或再生后)的流动压降可以使用例如文件(s.rhode,《过程工程中的多相操作》(“op
é
ration polyphasique en g
é
nie des proc
édé
s”)，ellipses版,2019)中描述的相关关系计算。
[0068]
根据本发明的一种实施方式，可通过专家已知的尺寸测量方法来确定适当的流出液过滤速度和压降，所述尺寸至少可根据在给定时间内待过滤的流出液的量、纺织品处理设备的排水管排出压力以及根据本发明的系统在纺织品处理设备排水管部分的位置(值得注意的是本发明的过滤系统相对于纺织处理装置排水口的位置，以及相对于在根据本发明的过滤系统运行过程中与之连接的废水排放系统的位置)来执行。
[0069]
一般来说，待过滤的流出液的流速取决于纺织品处理设备的洗涤能力。例如，如果纺织品处理设备包包含多台洗衣机，则待过滤的流出液的流速取决于洗衣机的数量和每台洗衣机的洗涤容量(例如以衣物的公斤数表示)。根据本发明的实施方式，对于能够清洗5至10kg衣物的家用洗衣机，根据本发明的系统可以进行尺寸设计，使其过滤速度介于1至25l/min之间，优选介于3至15l/min之间。过滤速率取决于过滤表面和上述过滤速度。
[0070]
根据本发明的一个实施方式，其中根据本发明在系统的外壳中设置单个颗粒床层以及对于清洗5至10kg衣物的洗衣机，外壳直径的内径可在5至50cm之间，内径优选在10至30cm之间，使其具有上述定义的最佳过滤速度。有利地，颗粒床的高度可以在0.5至5倍颗粒床流动区域等效直径之间变化，优选在0.7至2倍颗粒床流动区域等效直径之间变化，这为微纤维在床层孔隙中的沉淀留下了时间。
[0071]
根据本发明的另一实施方式，其中，外壳为平行六面体形状的，过滤系统可置于洗衣机的后部或侧面。所述平行六面体形状确实特别适合于将根据本发明的系统放置在洗衣机外部，因为其可以因此更容易地安装在洗衣机周围的可用空间中。过滤系统可以优选地放置在地板上，或者可以连接到墙壁或洗衣机的元件上。有利地，如果根据本发明的系统位于洗衣机的后部，优选地，外壳尺寸选择不超过洗衣机的高度和宽度，并且如果根据本发明的系统位于洗衣机的一侧，则外壳尺寸不超过洗衣机的高度和深度。优选地，在洗衣机洗涤5-10kg衣物的情况下，外壳的高度可以小于85cm，其宽度优选可以小于60cm，其厚度优选可以小于20cm，更优选小于15cm，更优选小于10cm。
[0072]
非常优选地，根据本发明的系统可以通过根据本发明的连接装置与气体抽吸装置和/或气体吹入装置形式的颗粒床再生装置连接。
[0073]
气体抽吸装置可以通过至少一个开口实现气体抽吸，所述开口设置在外壳的上部，在颗粒介质的上方，在颗粒床上方的自由体积的水平面上，将积聚在过滤床上和过滤床内的颗粒排出。在抽吸率的作用下，颗粒床中产生了上升的对流气体运动。过滤床的颗粒被设为运动和流化，而不被气流夹带。比构成过滤床的颗粒更小的纤维被夹带在上升的气流中。优选地，气体抽吸装置的气体是空气，这允许使用传统的抽吸装置(如家用或工业真空吸尘器)，而不需要气体储存装置或除简单通风管外的气体吸入装置。有利地，气体抽吸装置包含或可以由位于气体抽吸装置下游的颗粒分离系统完成，例如旋流室或膜过滤器，用
于收集微纤维颗粒。需要指出的是，家用真空吸尘器一般包含所述颗粒分离系统。颗粒介质上方的空间，在过滤阶段作为积聚区，在床层再生阶段，允许容纳与其流化有关的床层的膨胀。在床层再生阶段之后，停止抽吸流，随后颗粒沉淀，从而再次形成不含之前过滤阶段中沉积的纤维的新过滤床层。有利地，在再生阶段收集的纤维可以作为回收材料使用，或作为无害废料在适当的收集系统中处理。
[0074]
一般来说，在颗粒床的再生过程中，上升气体的速度决定了颗粒介质的搅动。本领域技术人员熟知的，为了使颗粒床运动起来，气体需要以大于被称为"最小流化速度"的流速上升通过颗粒床，所述速度可以用本领域技术人员已知的相关关系来计算(例如在文件(wen c.h.&yu y.h.,chem.eng.prog.symp.series,82,100-111(1966))中，其数值取决于颗粒介质的特性(颗粒大小、密度)。优选地，在再生过程中，上升的空气运动将颗粒床流化，其通过床的速度优选相当于最小流化速度值的2至20倍，以便促进床层颗粒的搅动，从而导致收集的微纤维离开床层升空。更优选地，通过床层的上升空气的速度可以是最小流化速度的3至10倍。在家用洗衣机洗涤5至10kg衣物的情况下，所述上升气体速度范围可以确保流化，而不需要任何特定的抽吸手段。换句话说，所述上升的气体速度范围通常与大多数家用的商业真空吸尘器的特性兼容。
[0075]
一般来说，通过过滤介质的抽吸率取决于纺织品处理设备的洗涤能力。例如，如果纺织品处理设备包含几台洗衣机，通过过滤介质的抽吸率取决于洗衣机的数量和每台洗衣机的洗涤能力(例如以衣物的公斤数表示)。如果需要过滤的流出液量增加，过滤床的流动面积就会增加。然后需要调整抽吸率，以使介质流化。流化床的高度会产生与床的重量相对应的压降，所述压降也必须与抽吸再生装置的特性相适应。
[0076]
对于洗衣量在5至10kg之间的简单家用洗衣机来说，所述系统的尺寸可以使其抽吸率接近10至100l/s，优选是20至40l/s，允许产生5至50kpa的抽吸真空，优选是20至40kpa。这些特性与大多数可供家庭使用的商用真空吸尘器的特性相适应。在根据本发明的系统置于工业洗衣房的下游或一组洗衣机的下游的情况下，可以优选以更高的抽吸率和速度为特征的特定抽吸系统。
[0077]
根据本发明的一个实施方式，其中在通过气体抽吸使颗粒介质流化的再生装置中使用了空气以外的气体，与颗粒介质流化再生装置连接的装置可以进一步包含额外的开口，所述开口设置在外壳的下部，位于颗粒介质支撑件的下方，可以连接至用于再生的气体输送装置。
[0078]
根据本发明的一个实施方式，其中气体抽吸装置用于颗粒介质的再生，所使用的气体是空气，并且在液体排放装置和根据本发明的系统外部的废水排放装置之间的连接是完全密封的情况下，用于连接气体抽吸装置的装置可以包含在外壳的下部、颗粒介质支撑件下方提供额外的开口。所述额外的开口可以连接至通风管。当液体排放装置和根据本发明的系统外部的废水排放系统之间的连接不是密闭的，例如连接是通过开放的虹吸管实现的时候，则所述额外开口不是必要的。事实上，在所述情况下，可以直接通过液体排放装置的开口进行抽吸，而不需要通风管。有利地，微纤维过滤系统可以进一步包含气体分配器，位于颗粒介质和允许输送气体的气体抽吸装置的开口之间(即上述的额外开口，或液体排放装置的开口)。气体分配器提供气体的均匀分布。根据本发明的一个实施方式，气体分配器可以是穿孔板。有利地，穿孔板的孔口的尺寸设为当气体流经孔口时产生的压降使得气
体在分配器出口处均匀分布。根据本发明的另一个变体，根据本发明的系统可以通过根据本发明的连接装置连接至以气体吹入装置(例如空气超压或压缩装置)形式再生颗粒床的装置。根据这一设计，用于连接颗粒介质流化再生装置的装置可以进一步包含额外的开口，所述开口位于外壳的下部，位于颗粒介质支撑件的下方，可以连接至气体吹入装置。由此，气体被送入外壳的下部，颗粒介质的下方，其压力高于过滤系统的压力，由此产生了通过颗粒介质的上升气流。由此，移动的床层颗粒就会释放出截留在颗粒介质中的微纤维，所述微纤维可以通过装置的开口送出，所述装置与如上所述的在外壳上部提供的颗粒介质流化再生装置相连接。
[0079]
图2c显示了图1实施方式的一个变体，在所有方面都与第一实施方式相同(因此将不再描述共同的元素)，其中用于连接所述颗粒介质流化再生装置的装置进一步包含在外壳的下部、颗粒介质30的支撑件20下方提供的额外开口130，所述开口可以通过管道130'连接至气体吹入和/或气体输送装置(未示出)。在气体吹入装置的情况下，位于管道130'上游的空气压缩机(未示出)可以使空气以高于颗粒介质30的压力输入，流经颗粒介质30的空气可以通过开口120流出。管道130'可以替代性地成为吸气进气管，例如在再生气体为空气的气体抽吸装置的情况下，可以是通风管。额外开口130或管道130'优选包含止回阀(未显示)。
[0080]
有利地，根据本发明的系统可以进一步包含通过对过滤后(即在通过颗粒介质后)的流出液进行抽吸来加速过滤的装置，所述装置置于颗粒介质的下游。所述用于对通过颗粒介质的流出液产生吸力的装置可以包含第一管道，所述第一管道连接至位于颗粒介质下方的外壳上的额外开口，第一管道与第二管道连接，在过滤过程中水可以通过所述第二管道流动，所述第二管道包含直径较小的部分，以便通过第一管道中的文丘里效应(venturi effect)产生吸力。例如，水可以流经的第二管道可以是洗衣机的注水管道。事实上，在配备了根据本发明的系统的洗衣机的情况下，排水阶段比通过颗粒介质的流出液过滤阶段要短。因此，当洗衣机进入下一个循环时(纺织品洗涤循环包含数个洗涤/冲洗循环)，在一个排水循环结束时，洗衣机再次注水，而过滤阶段仍在进行中：随后可以利用洗衣机的注水阶段产生文丘里吸力效应，来加速所述过滤。过滤加速装置还可以包括真空吸尘器、真空发生器或真空泵，其沿着位于颗粒介质下游的额外管道放置。
[0081]
有利地，根据本发明的从系统中排出流出液的装置还包含与外壳连接的外壳外部回路，用于在流出液积聚在外壳的自由体积内，颗粒介质的上方时从旁路绕过颗粒介质。换句话说，根据所述设计，一部分可能积聚在颗粒介质上方的流出液(在流出液流速超过颗粒介质的过滤速度和/或颗粒介质堵塞的情况下)通过外壳外部的所述回路排出，以避免流出液通过外壳上部的开口回流。有利地，所述外部回路的连接包含位于颗粒介质上方的开口，部分流出液(高于开口水平)可以通过所述开口排出，以及位于颗粒介质下方的开口，由此这部分流出液就可以通过位于外壳下部，颗粒介质的下方的开口从根据本发明的系统中排出。有利地，如下文所述，所述外部短回路管道还可以配备双通阀或止回阀，以防在颗粒介质再生阶段，气体在向上的垂直方向上回流。优选地，位于颗粒介质上方的所述外部短回路管道的开口可以有利地位于任何允许改变液体流出流量分布的装置(如网格、射流调节器或更普遍的液体分配器)的上方。
[0082]
另外，根据本发明的系统的流出液排放装置还包含至少穿过颗粒介质的管道，以
允许排放在颗粒介质上方的外壳的自由体积内的流出液积聚。换句话说，根据所述设计，可能在颗粒介质上方积聚的部分流出液(在流出液流速相对于颗粒介质的过滤速度过高和/或颗粒介质堵塞的情况下)通过位于颗粒介质上方的所述管道的开口进入，并通过位于颗粒介质下方的所述管道的开口排出。所述管道作为内部短回路，可以防止流出液通过外壳上部的开口回流。优选地，根据所述设计的管道优选在其上部设有导流装置，以防止通过外壳上部进入的流出液直接进入所述管道。有利地，如下文所述，所述内部短回路管还可以配置止回阀，以防止在颗粒介质再生阶段，短回路中的气体在向上的垂直方向上回流。
[0083]
根据一个实施方式，上述的内部和/或外部短回路可以包含液体检测器，优选连接至警报器。所述检测器可以检测到短回路中存在的水循环，这可以是一个指标，表明优选进行颗粒介质再生阶段，因为至少有一部分流出液不再被本发明的系统过滤。例如，所述液体检测器可以由两个相隔几毫米的金属分支(metal branch)组成，位于短回路的管道内，并供给以电力(例如通过电池、蓄电池或连接至电网)。当水从两个分支之间通过时，就会建立起电流，并可以触发例如视觉和/或声音的警报。有利地，视觉信号可以长期保持，即甚至在水通过短回路管道之后，以便在触发警报时用户不在现场的情况下提醒用户。
[0084]
非常优选地，根据本发明的系统还包含位于外壳上游的腔室，所述腔室通过用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置与外壳连接，所述腔室在排水期间作为流出液的蓄积箱。根据操作条件或堵塞情况，所述蓄积箱可以通过降低流出液通过颗粒介质的过滤速度来延迟过滤。所述流出液蓄积箱位于流出液路径上的外壳的上游，使得根据本发明的系统可能可以使用体积较小的外壳，并且外壳在颗粒介质上方的自由体积需要基本的尺寸，以便在再生阶段流化颗粒介质。此外，所述流出液蓄积腔室可以有任意形状，其可以位于纺织品处理设备的排水管上的任意位置，因此只要所述可用空间基本位于外壳上方，并允许液体在重力作用下流动，所述腔室可以位于纺织品处理设备的任何可用空间内。
[0085]
图2d显示了图1实施方式的一个变体，在所有方面都与所述第一实施方式相同(因此将不再描述共同的元素)，除了外部短回路140，其形式为外壳10外部的管道，属于根据本发明的系统的流出液排放装置。根据所述变体，外部短回路140将外壳10的自由体积40的上部连接至位于颗粒介质30的支撑件20下方的外壳10的下部。由此可以避免流出液通过外壳上部的两个开口100、120回流。在所述情况下，在管道140上设置了双通阀53，以防止在颗粒介质再生阶段，气体在向上的垂直方向上回流。双通阀53可以由止回阀(未显示)代替。
[0086]
图2e显示了图1实施方式的一个变体，在所有方面都与所述第一实施方式相同(因此将不再描述共同的元素)，除了外壳内部的短回路140，其形式是属于根据本发明的系统的流出液排放装置的内部管道。根据所述变体，内部短回路140包含直接将外壳10的自由体积40的上部连接到位于颗粒介质30的支撑件20下方的外壳下部的管道。由此可以避免流出液通过外壳上部的两个开口100、120回流。在所述变体中，内部回路的上方为导流装置56，以防止通过开口100进入的流出液直接流入内部短回路140。另外，根据所述变体，内部短回路140配有止回阀57，防止在颗粒介质再生阶段，气体在管道140中沿向上的垂直方向回流。
[0087]
图2f显示了图1实施方式的一个变体，在所有方面都与所述第一实施方式相同(因此将不再描述共同的元素)，除了在外壳10的上游，沿着排水管100'通向用于流出液渗滤通过颗粒介质30的通道装置的开口100，设置了额外的腔室11。所述腔室11根据操作条件或堵塞情况，通过降低流出液通过颗粒介质30的过滤速度，有助于延迟过滤过程。如果过滤床层
的流速低于排水流速，这可以防止流出液通过位于外壳10上部的两个开口100、120回流。腔室11和外壳10之间的流动基本上是在重力作用下发生的，腔室11基本位于在外壳10的上方。
[0088]
根据一个实施方式，根据本发明的系统进一步包含用于控制以下装置的装置：用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置和/或所述流出液排放装置和/或用于连接所述颗粒介质流化再生装置的装置。所述控制装置可以包含双通阀、三通阀、旋转六通阀和/或止回阀。所述控制装置可以对根据本发明的方法的两个阶段进行控制：1)在过滤阶段，只有流出液可以进入和离开外壳，并且只能通过用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置和流出液排放装置；2)在再生阶段，只有颗粒介质流化再生装置的气体可以在外壳内循环。当然，这些控制手段的组合是可能的。图3至图7b中介绍了各种非限制性和非穷尽的配置。
[0089]
图3通过非限制性的实施例，示意性地说明了本发明的一个实施方式，包含外部短回路140(如图2d所述)和额外的用于连接通过所述颗粒介质130、130'的流化进行再生的装置(如图2c所述)的装置，并包含提供在分别与外壳的开口100、110、120、130连接的每个管道100'、110'、120'、130'上和外部短回路140上的双通阀51、52、53、54、55。阀门51、52、54、55允许在过滤或再生阶段分别打开或关闭开口100、110、120、130。在再生阶段，通过位于短回路上的阀门53，防止气体流经外部短回路140。双通阀53可以优势性地被止回阀(未显示)取代。
[0090]
图4通过非限制性的实施例示意性地说明了本发明的一个实施方式，包含内部短回路140(如图2e所述)和额外的用于连接通过所述颗粒介质130、130'(如图2c所述)的流化进行再生的装置的装置。其中在分别与外壳的开口100、110、120、130连接的每根管道100'、110'、120'、130'上都设有双通阀51、52、54、55，并且在内部短回路管道140的底部设置了止回阀57。阀门51、52、54、55允许在过滤或再生阶段分别打开或关闭开口100、110、120、130。在颗粒介质30的再生阶段，止回阀57可以防止气体在向上的垂直方向上通过管道140回流。
[0091]
图5通过非限制性的实施例示意性地说明了本发明的一个实施方式，所述实施方式包含额外的用于连接至通过所述颗粒介质130、130'的流化进行再生的装置(如图2c所述)的装置，其中，用于连接颗粒介质流化再生装置的装置和用于流出液渗滤通过颗粒介质30的通道装置的开口100、120是共同的，并且其中在管道100'、120'、120"和130"的交界处设置了三通阀58，以根据本发明的方法中的阶段控制通过这些管道100'、120'、120"、130"的流体，即在过滤阶段只允许流出液通过元件100、100'和100"，在再生阶段只允许气体通过元件120、120'、120"。根据所述非限制性的实施方式，止回阀59、60也被设置在各个管道110'、130'上，所述管道110'、130'分别与外壳10下部的开口110、130连接，以便只通过开口110排放流出液，只通过开口130吸入气体或吹入气体。
[0092]
图6通过非限制性的实施例，示意性地说明了图5的一个变体，其中颗粒介质流化再生装置的连接装置和流出液排放装置的开口110、130也是共同的，并且在管道110'、130'、110"、130"的交界处设置了三通阀61，以根据本发明的方法中的程序阶段来控制通过这些管道110'、130'、110"、130"的流体。因此，在所述变体中，使用三通阀58、61使得根据本发明的系统可以在过滤阶段或再生阶段使用。更准确地说，在过滤阶段，通过阀门58打开开口100并关闭开口120，通过阀门61打开开口110并关闭开口130。在再生阶段，通过阀门58打开开口120并关闭开口100，通过阀门61打开开口130并关闭开口110。因此，只有在过滤阶
段，并且只有在元件100、100'、100"、110、110'、110"中，才有可能通过流出液；只有在再生阶段，并且只有在元件120、120'、120"、130、130'、130"中，才有可能通过气体。
[0093]
图7a和7b通过非限制性的实施例，示意性地说明了本发明的一个实施方式，其中控制用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置、流出液排放装置和流化再生装置的连接装置这三者的装置是由旋转六通阀62控制的。在本实施方式中，用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置和颗粒介质流化再生装置的连接装置的开口100、120是共同的，流出液排放装置和颗粒介质流化再生装置的连接装置的开口110、130也是共同的。图7a通过虚线示意了六通阀62的元件62a、62b、62c和62d的位置，在过滤阶段，这些元件只连接开口100和开口110。图7b通过虚线示意了六通阀62的元件62a、62b、62c和62d的位置，在再生阶段，只连接开口130和开口120。
[0094]
有利地，根据本发明的系统可以进一步包含沉淀室和/或旋流分离室(如水力旋流器)，所述腔室设置在外壳的上游，并通过用于流出液渗滤通过颗粒介质的装置与外壳连接。沉淀室允许较大的纤维在重力作用下沉淀。旋流分离室(如水力旋流器)通过诱导涡流和促进分离的离心力场，使较大的纤维被分离。所述分离室，相对于流出液流而言，位于外壳的上游，可以捕获较大的纤维，并限制颗粒介质的过快堵塞，然后可以更有效地捕获大部分较小的纤维。
[0095]
优选地，根据本发明的系统还包含将至少一种絮凝剂注入流出液的装置，所述装置设置为使絮凝剂能够在流出液进入颗粒介质之前注入流出液中。将至少一种絮凝剂注入流出液的装置可以置于在外壳的上游，并通过用于流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置与外壳连接，或者设置成能够通过外壳上部的开口注入颗粒介质上方的自由体积中。在絮凝剂为液体形式的情况下，注入至少一种絮凝剂的装置可以包括含有所述至少一种絮凝剂的箱子(tank)和允许控制絮凝剂流速的装置。例如，当絮凝剂为液体或固体形式时，也可以将絮凝剂与纺织品处理设备中的液体混合，例如在洗衣机中与洗涤剂混合使用。絮凝剂可以促进较小纤维的聚集，这有利于其在通过颗粒介质时与流出液分离。例如，可以使用多价阳离子矿物盐形式的絮凝剂，如硫酸铝或氯化铁、活性硅、或天然(淀粉、海藻酸)或合成(高分子量聚合物，如聚丙烯酰胺或聚乙烯胺)有机聚电解质。絮凝剂的注入优选以低比例进行，一般在排出液的1至20ppm之间，并且优选使用促进所述絮凝剂在流出液中混合的装置。当微纤维的尺寸为一微米或更小时，絮凝作用尤其令人感兴趣。
[0096]
图8说明了根据本发明的系统的一个实施方式，所述系统包含由三个分级的颗粒床30a、30b、30c组成的颗粒介质，所述颗粒床30a、30b、30c排列在三个支撑件20a、20b、20c上，每个床层30a、30b、30c上方分别为自由体积40a、40b、40c。在外壳10的上壁提供的开口120意在与颗粒介质流化再生装置连接(未显示)。
[0097]
本发明进一步涉及一种过滤流出液中含有的微纤维的方法，所述方法可以通过根据上述任意一个实施方式或实施方式组合的过滤流出液中含有的微纤维的系统来有利地实施。
[0098]
根据本发明的所述方法包含至少以下步骤：
[0099]
a)进行至少一个过滤流出液中所含微纤维的阶段，所述过滤阶段包含利用至少用于使所述流出液通过颗粒介质的装置使得所述流出液至少通过所述颗粒介质，以及利用用于排放所述流出液的装置来排放所述过滤后的流出液，
[0100]
b)通过将用于连接颗粒介质流化再生装置的装置连接至颗粒介质流化再生装置，例如气体吸入装置或气体吹入装置，进行颗粒介质的流化再生阶段。
[0101]
有利地，在进行步骤b)之前，重复步骤a)20至150次，优选大约100次。事实上，为了防止堵塞，定期对过滤介质进行再生是很重要的，但是没有必要在每个过滤阶段后系统地进行再生阶段，这取决于流出液中的微纤维载量。例如，再生阶段的触发频率可以通过每次洗衣后流出液中的微纤维浓度来估计由于微纤维积累堵塞滤床孔隙的速度。所述实施方式通过避免系统性的再生阶段，可以明显地节省能源。
[0102]
优选地，在多个过滤阶段之后，当检测到流出液的渗滤速率减慢时，进行颗粒介质流化再生阶段。根据一个实施方式，颗粒介质的再生阶段可以按以下方式开始：对于每个过滤阶段，测量颗粒介质上方自由体积中的流出液水平随时间的变化；将所述测量值与例如在颗粒介质不含微纤维时的测量获得的渗滤速率的参考值进行比较；当测量值至少比参考值低100％，或优选至少比参考值低50％时，在进行中的过滤阶段结束后进行颗粒介质的流化再生阶段。
[0103]
优选在最后一个过滤阶段结束后的预定时间内启动颗粒介质的流化再生阶段，至少允许排出流出液，优选也允许颗粒介质的干燥，以去除颗粒介质中所有的湿气。所述预定的时间可以在3到7小时之间，优选是5小时。根据本发明的一个实施方式，为了促进干燥，还可以通过保持流出液排放装置和连接至颗粒介质流化再生装置的装置的开口开放，建立通过颗粒介质的自然或强制气体对流。当使用疏水性颗粒和/或用疏水性材料制造过滤器时，预定的时间会有利地减少。
[0104]
有利地，根据本发明的方法可以包含，在步骤b)之前，使用连接至根据本发明的系统的气体抽吸装置进行颗粒介质排出阶段，使得产生通过颗粒介质的下降气流。换句话说，气体抽吸装置与根据本发明的系统连接在位于颗粒介质下方的开口处，优选在外壳的下壁上方。根据本发明的实施方式，所述气体抽吸装置可以连接至所述流出液排出装置的开口，或者，如果有，可以连接至用于连接所述颗粒介质流化再生装置的装置的附加开口。通过位于外壳下部的开口进行气体抽吸，可通过颗粒介质强制向下进行气体对流。所述强制气体对流夹带着颗粒介质间隙中存在的大部分残余液体，从而促进其依靠重力流动，使床层的残余湿度降低。在这些条件下，在气体循环的帮助下，有可能将床层中的液体体积分数降低到小于10％，甚至在这一步骤所需时间足够长的情况下将床层完全干燥。因此，在进行颗粒介质的再生之前，所述气体循环有利于附着在颗粒介质中的流出液依靠重力流动。优选地，连接气体抽吸装置的开口位于高于外壳下壁的水平面，并且其包含用于防止排出的流出液进入气体抽吸装置的导流装置。有利地，根据本发明的系统可以包含收集排出的流出液的装置(如接水器(water trap))，所述装置位于与气体抽吸装置连接的开口的上游，以避免过多的液体夹带到气体抽吸装置中，所述液体夹带可能会影响所述气体抽吸装置的正常工作。
[0105]
有利地，根据本发明的方法可以包含，在步骤b)之前，优选在上述排水阶段之后，用提高颗粒介质温度的方法来进行颗粒介质的干燥阶段。与上述将在足够长的时间内进行以促成颗粒介质的干燥的排水阶段相比，所述干燥阶段提供了加速的干燥。根据本发明的一个实施方式，所述颗粒介质的干燥阶段可以通过以下进行：将气体吹入装置连接至根据本发明的系统中来进行，以便产生通过颗粒介质的上升或下降的气流，并在允许气体进入
外壳之前对其进行加热。例如，可以使用位于气体吹入装置和气体吹入装置所连接的开口之间的热源(例如加热电阻、换热器)来加热气体。根据这一实施方式，气体吹入装置可以在位于颗粒介质上方提供的颗粒介质流化再生装置的开口高度处，或位于上述颗粒介质支撑件下方的额外开口处，或任何其他开口处来与本发明的系统连接。优选地，所使用的气体是一种水蒸气含量低的气体。根据本发明实施方式的一个设计，气体吹入装置可以由吹风机组成。根据本发明的另一个实施方式，所述颗粒介质的干燥阶段可以通过使热液体渗滤通过颗粒介质来提高颗粒介质的温度，或者通过加热颗粒介质的壁来进行。例如，加热颗粒介质的壁可以通过放置与颗粒介质壁接触的加热电阻来实现，甚至可以直接放置在颗粒介质的壁上。有利地，颗粒介质被加热到30℃至90℃的温度，优选至少50℃至70℃。所述温度可以使在干燥过程开始时存在于颗粒介质中的95％以上的残余湿气在30分钟以内，或甚至10分钟以内排出。
[0106]
图9显示了图1实施方式的一个变体(因此不再描述共同的元素)，配置为在再生颗粒介质之前实施颗粒介质排水阶段，随后是颗粒介质干燥阶段。对于所述配置，在外壳中提供了一个额外的开口130，其高度高于外壳的下壁，所述开口130意在通过管道130'连接到气体抽吸装置(未显示)。此外，所述开口130的上方为导流装置130"，所述导流装置允许液体依靠重力流过颗粒介质30，在开口130周围分流，同时允许气体通过，所述气体受重力的影响要小得多。允许将开口110连接至废水排放系统(未显示)的管道110'配有阀门111，所述阀门111可以排放(打开阀门)排水阶段之前和期间蓄积的流出液。
[0107]
更确切地，在颗粒介质排水阶段，所述系统通过开口130和管线130'与气体抽吸装置连接，空气通过开口120从环境介质中吸进。在进行抽吸操作时，气流穿过床层，速度优选为0.1到5m/s，更优选为0.3到3m/s之间。在后续的过滤阶段，气体促进了积累在颗粒介质中的液体的流动。因此，残留的液体流经颗粒介质30和支撑件20，并在位于支撑件20下方的系统10的空间中的开口130下方的管道130'周围积聚。排水后，可以持续几分钟随后停止气体抽吸。通过打开阀门111，积聚在管道130'周围的液体通过管道110排出。
[0108]
经过排水的颗粒介质在再生之前被干燥。在所述配置中，气体抽吸装置可以保持与开口130的连接，而吹风机(未显示)可以通过管道120'与开口120连接。然后，被加热至大约50℃的环境空气通过开口120进入系统，其流经过滤介质，发出其热量，并逐渐充满由当地热力学平衡条件所控制的水蒸发产生的湿气。
[0109]
一旦完成所述干燥阶段，颗粒介质的再生不在可能会干扰颗粒流化的过高湿度的情况下进行。随后，气体抽吸装置与开口120连接，用于流化颗粒介质的气体通过开口110流入。
[0110]
根据本发明的一个实施方式，过滤和/或再生阶段由上述微纤维过滤系统的控制装置来控制，例如，通过上述的双通阀、三通阀、旋转六通阀和/或止回阀控制，特别是在图3至7b的实施方式中。
[0111]
有利地，根据本发明的方法包含至少一个初步(即在步骤a之前)步骤，即在流出液到达颗粒介质之前对其进行预处理。
[0112]
根据本发明的一个实施方式，所述初步的流出液预处理步骤可以包含向流出液中注入至少一种絮凝剂的子步骤，例如使用上述的絮凝剂注入装置。絮凝剂可以促进较小纤维的聚集，这有利于其在通过颗粒介质时与流出液分离。例如，可以使用多价阳离子矿物盐
形式的絮凝剂，如硫酸铝或氯化铁、活性硅、或天然(淀粉、海藻酸)或合成(高分子量聚合物，如聚丙烯酰胺或聚乙烯胺)有机聚电解质。絮凝剂的注入优选以低比例进行，一般在排出液的1至20ppm之间，并且优选使用促进所述絮凝剂在流出液中混合的装置。当微纤维的尺寸为一微米或更小时，絮凝作用尤其令人感兴趣。絮凝剂也可以与用于洗涤纺织品的洗涤剂同时注入，并且可以与洗涤剂结合使用。
[0113]
另外或者累加地，预处理流出液的初步步骤可以包含流出液沉淀的子步骤，例如通过置于如上所述根据本发明的系统的外壳上游的沉淀室进行。沉淀室允许较大的纤维在重力作用下沉淀。所述初步的沉淀子步骤可以捕获较大的纤维，并限制颗粒介质的过快堵塞，随后可以更有效地捕获大部分较小的纤维。
[0114]
另外地或者累加地，预处理流出液的初步步骤可以包含子步骤，即将流出液送入根据本发明的系统的外壳上游的旋流分离室(如水力旋流器)。旋流分离室(如水力旋流器)可以通过诱导涡流和促进分离的离心力场来分离较大的纤维。所述初步的子步骤可以捕获较大的纤维，并限制颗粒介质的过快堵塞，然后可以更有效地捕获大部分较小的纤维。
[0115]
有利地，预处理流出液的初步步骤可以包含向流出液中注入至少一种絮凝剂的子步骤，随后是流出液的沉淀子步骤和/或旋流分离子步骤。絮凝剂促进了较小纤维的聚集，从而提高了沉淀和/或旋流分离子步骤的效率，在流出液通过颗粒介质之前，已经没有了较大的纤维和/或纤维结团。
[0116]
有利地，根据本发明的方法还包含再生步骤之后的至少一个步骤，包含从再生阶段收集微纤维，例如通过放置在上述颗粒介质流化再生装置的下游的旋流室或过滤器(例如膜过滤器)。
[0117]
因此，根据本发明的系统和方法可以过滤流出液中的微纤维，所述流出液是由纺织品处理设备的洗涤、漂洗和/或脱水产生的，对大于50微米的微纤维的捕获效率至少超过80％。根据本发明的系统和方法不需要消耗品，而且可以长期使用，这要归功于微纤维可能会在其中随时间积累的颗粒介质的再生可能性。
[0118]
本发明还涉及一种纺织品洗涤设备，如洗衣机，包含至少一个根据上述任意一个实施方式的用于过滤流出液中包含的微纤维的系统。
[0119]
不言而喻，本发明并不局限于上述以举例方式描述和说明的系统和方法的实施方式，相反，其包含所有的变体实施方式和这些实施方式的所有组合，以便将其效果结合起来。例如，图2a至2f的实施方式可以被组合。这些实施方式也可以与图3至6，和/或图7a至7b和/或图8的实施方式组合。这些实施方式也可以与图9的实施方式组合。
[0120]
实施例
[0121]
下述的应用实施例涉及根据本发明的微纤维过滤系统和方法在单个洗衣机中的应用。
[0122]
更确切地，本实施例中的洗衣机的洗涤容量为5kg衣物，每次洗涤最多使用50升水。不同程序阶段的废水排放周期根据用户的选择而不同，但所述洗衣机的特点是，在洗涤阶段可排放的最大水量为15升，液体在3分钟内排放完。两个洗衣机排水周期之间的时间最短约为15min。废水的平均纤维含量接近0.02g/l，相当于平均纤维释放率为0.02％(相对于清洗过的衣物重量)，对于5kg的清洗过的衣物，由过滤器收集的每次洗涤的平均纤维量为1g。
[0123]
洗衣机通过位于洗衣机底部的排放点排放液体，所述排放点距离地面5cm。在洗衣机排放点上方15cm高度处有一个与主排污系统的连接点(因此离洗衣机所在的地面40cm)。
[0124]
在所述应用实施例中，根据图5中描述的设计，过滤系统被直接整合到洗衣机中。因此，下文中提到的附图标记与图5中的附图标记相对应。在所述应用实施例中，含有颗粒介质30的外壳10是圆柱形的，内径25cm，高60cm。颗粒介质30在外壳10中的高度为25cm。其上方有一个30cm高的自由体积40，其体积可以蓄积15升流出液。颗粒介质放置在网格形式的支撑件20上，网格的大小为0.15mm。在网格下方，有50mm的空间，可以将液体收集到过滤床下方。颗粒介质30由平均直径为0.5mm的沙子组成，90％的沙子颗粒的尺寸在0.3和0.7mm之间。沙粒的平均密度估计为2550kg/m3。颗粒介质30的孔隙率(间隙空间)估计为再生后颗粒体积的41％。
[0125]
内径10mm、外径12mm的短回路管道穿过床层(如图4所示)，并配有止回阀。
[0126]
根据所述应用实施例，过滤系统通过软管100'连接至洗衣机，所述软管100'将排水管100"与三通阀58连接，所述三通阀58位于洗衣机排放口上方105cm的高点，即离地面110cm。因此，开口110被设置在洗衣机排放口的上方，由此可以用虹吸管将开口110连接至常用废水排放系统，并在重力作用下排放过滤后的漂洗液。
[0127]
起初，三通阀58处于使得排出液被过滤的位置，换句话说，开口100是打开的并且开口120是关闭的。当颗粒介质30是干净且刚再生的，通过创造一个低于2000pa的压降，对应的静水高度比自由体积40的高度小20cm，床层的特性使过滤速度达到6l/min。因此，通过床层渗滤的过滤可以在小于4min内进行。当颗粒介质30在积累了大约100g的微纤维后被堵塞，压降翻倍，相当于大约4000pa，即静水高度为40cm，仍然低于自由体积40的高度。这些特性确保了排出液在大约一百次洗涤中的有效过滤。
[0128]
在大约一百次洗涤后，驱动三通阀58以再生过滤介质。在最后一次清洗后，开口100关闭，开口120打开。等待5个小时，在颗粒介质30排水和干燥后，将开口120与配备有一次性过滤袋的商业吸尘器连接，使得在颗粒介质30中形成上升的对流气流，空气通过配备有止回阀59的开口130进入，所述止回阀59打开，开口110由止回阀60自动关闭。真空吸尘器允许抽吸速率为30l/s，吸力为40kpa。颗粒的流化速度为19.5cm/s。因此，要使床层流化，至少需要10l/s的流速。因此，使用抽吸速率为30l/s的真空吸尘器可以使床层以相当于最低流化速度3倍的速度流化。补偿流化状态下颗粒介质的压降所需的吸力约为4000pa，这比真空吸尘器的吸力小很多。因此，可以很好地流化床层，这使得微纤维可以被排入过滤袋。再生后，抽吸停止，沙粒沉淀，以便再次形成过滤介质。驱动三通阀58使得回到过滤阶段，开口100打开，开口120关闭。
[0129]
根据所述设计的微纤维过滤系统和方法可以去除80％至90％的长于约50微米的纤维。
[0130]
应用实施例中描述的过滤系统的尺寸可以通过优化洗衣机的操作条件来减小，例如考虑更频繁但更小体积地排水。

技术特征：

1.一种用于过滤来自纺织品处理设备的流出液中含有的微纤维的系统，所述系统意在与所述纺织品处理设备的排水管连接，其特征在于，所述系统至少包含：-外壳(10)，包含占据所述外壳(10)部分空间的颗粒介质(30)，所述颗粒介质(30)置于支撑件(20)上，以便在所述外壳(10)中留出位于所述颗粒介质(30)上方的自由体积(40)，所述支撑件(20)至少对所述流出液是可渗透的，-允许所述流出液渗滤通过所述颗粒介质(30)的通道装置(100)，包含至少一个提供在所述外壳(10)中并置于所述颗粒介质(30)的上方的开口(100)，-用于排放所述流出液的装置(110)，包含至少一个提供在所述外壳(10)中并置于所述颗粒介质(30)的所述支撑件(20)的下方的开口(110)，-用于连接所述颗粒介质(30)流化再生装置的装置(120，130)，包含至少一个提供在所述外壳(10)中并置于所述颗粒介质(30)上方的开口(120)。2.如权利要求1所述的系统，其中用于连接所述颗粒介质(30)流化再生装置的所述装置(120，130)包含提供在所述外壳(10)中并置于所述颗粒介质(30)的支撑件(20)下方的额外开口(130)，所述连接装置的所述额外开口(130)能够与用于气体吸入或气体吹入的装置连接。3.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述用于排放所述流出液的装置(110)包含与所述外壳(10)连接的外壳外部回路(140)，以便在所述流出液积聚在所述外壳(10)中的位于所述颗粒介质(30)上方的所述自由体积(40)中时从旁路绕过所述颗粒介质。4.如权利要求1至2中任一项所述的系统，其中，用于排放所述流出液的所述装置(110)包含至少贯穿所述颗粒介质(30)的管道(140)，以便在所述流出液积聚在所述外壳(10)中的所述颗粒介质(30)上方的的所述自由体积(40)中时从旁路通过所述颗粒介质(30)，所述管道(140)优选在其上部设有导流装置(56)。5.如权利要求3所述的系统，其中，所述外壳外部的所述回路(140)进一步包含液体探测器，优选地，所述液体探测器与警报器连接。6.如权利要求4所述的系统，其中所述装置(110)中用于排放所述流出液的所述管道(140)进一步包含液体探测器，所述液体探测器与警报器连接。7.如前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包含用于控制以下装置的装置(51、52、53、54、55、57、58、59、60、61、62)：用于所述流出液渗滤通过所述颗粒介质(30)的通道装置和/或所述排放所述流出液的装置(110)和/或用于连接所述颗粒介质(30)流化再生装置(120、130)的装置。8.如权利要求7所述的系统，其中所述控制装置包含至少一个双通阀(51，52，53，54，55)和/或至少一个三通阀(58，61)和/或至少一个止回阀(57，59，60)和/或旋转六通阀(62)。9.如前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包含用于所述流出液的沉淀室和/或旋流分离室和/或蓄积室(11)，其放置在所述外壳(10)的上游并连接至用于所述流出液渗滤通过所述颗粒介质(30)的所述通道装置(100)。10.如前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包含用于将至少一种絮凝剂注入所述流出液的装置，所述注入装置用于将所述至少一种絮凝剂注入所述颗粒介质(30)的上游的流出液中。
11.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述颗粒介质(30)包含沙粒、粉碎的玻璃珠或原玻璃珠、基于天然或合成沸石的颗粒、氧化铝或树脂或塑料。12.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述颗粒介质(30)包含至少占所述颗粒的80重量％的尺寸为0.1mm至2cm的颗粒，优选至少占所述颗粒的90重量％的尺寸为0.3mm至2.5mm的颗粒。13.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，在所述颗粒介质(30)和用于所述流出液渗滤通过所述颗粒介质(30)的所述通道装置(100)的所述开口(100)之间设置有液体分配器，和/或当所述颗粒介质(30)的流化再生装置包含气体抽吸装置时，在所述颗粒介质(30)和所述气体抽吸装置的用于吸入所述气体的开口之间设置有气体分配器。14.一种过滤来自纺织品处理设备的流出液中所包含的微纤维的方法，所述方法通过前述权利要求中任一项所述的过滤微纤维的系统来实现，其特征在于，所述方法至少包含以下步骤：a.进行至少一个过滤所述微纤维的阶段，所述过滤阶段包含利用至少用于所述流出液渗滤通过所述颗粒介质(30)的通道装置(100)使得所述流出液至少一次地渗滤通过所述颗粒介质(30)，以及利用至少用于排放所述流出液的装置(110)来排放所述过滤的流出液，b)通过将用于连接至所述颗粒介质(30)流化再生装置的所述装置(120，130)与所述颗粒介质(30)流化再生装置连接，进行流化再生的阶段。15.如权利要求14所述的方法，其中在进行步骤b)之前，重复步骤a)50至150次，优选约100次。16.如权利要求14至15中任一项所述的方法，包含在步骤a)前的对所述流出液进行预处理的步骤，所述流出液的预处理步骤包含至少一次向所述流出液中注入至少一种絮凝剂和/或对所述流出液进行至少一次沉淀和/或对所述流出液进行至少一次旋流分离。17.如权利要求14至16中任一项所述的方法，包含在步骤b)前的利用连接至所述系统以产生通过所述颗粒介质的下降气流的气体抽吸装置来进行所述颗粒介质的排出的阶段，和/或利用提高所述颗粒介质温度的装置来进行所述颗粒介质的干燥的阶段。18.如权利要求14至17中任一项所述的方法，其中所述过滤和再生阶段由所述用于控制权利要求5至6中任一项所述的微纤维过滤系统的装置(51，52，53，54，55，57，58，59，60，61，62)控制。19.如权利要求14至18中任一项所述的方法，进一步包含在所述流化再生阶段之后的至少一个步骤，包含从所述再生阶段收集所述微纤维，优选通过位于所述颗粒介质(30)的流化再生装置下游的膜过滤器和/或旋流室。20.一种纺织品洗涤设备，包含至少一个如权利要求1至13中任一项所述的用于过滤流出液中所包含的微纤维的系统。

技术总结

本发明涉及一种可再生的系统和方法，用于过滤来自纺织品处理设备的流出液中含有的微纤维。所述系统包含至少一个放置颗粒介质(30)的外壳(10)，用于所述流出液渗滤通过颗粒介质的通道装置(100)，位于颗粒介质(30)下方的用于排放流出液的装置(110)，以及用于连接颗粒介质(30)流化再生装置的装置(120)。介质(30)流化再生装置的装置(120)。介质(30)流化再生装置的装置(120)。