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压力消耗再生过滤器制造技术

技术编号:40270492 阅读:7 留言:0更新日期:2024-02-02 22:57
本发明专利技术涉及防止微塑料进入环境中。具体地,本发明专利技术涉及再生过滤器的压力消耗以除去流出物中的微塑料。提供了一种用于从流出物中分离微塑料的分离器,该分离器包括:具有入口和出口的室;在该入口与该出口之间形成可渗透屏障以过滤流出物的筛结构,因此该筛结构具有用于未过滤流出物的入口侧和用于已过滤流出物的出口侧;该分离器还包括用于从该筛结构移除已过滤材料的过滤器压力再生装置,其中该过滤器压力再生装置包括管道和喷嘴组件,该喷嘴组件具有用于朝向该筛结构的出口侧引导以从该筛结构的入口侧移除已过滤材料的至少一个清洁喷嘴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及防止微塑料进入环境中。具体地,本专利技术涉及再生过滤器的压力消耗,该过滤器用于去除来自任何源头的流出物中的微塑料,但具体地去除来自洗衣机废水的微纤维。相关技术描述微纤维是河流和海洋中最丰富形式的微塑料污染。由于它们的微观尺度,微纤维被处于从浮游生物到顶级掠食者的所有食物链等级的生物食用。一旦摄入,塑料就会降低喂食效率(假饱食),它们可能损害动物的肠道并且将有害的添加剂比如pcb、杀虫剂、阻燃剂转移给消耗其的动物。食物链底层的动物消耗的塑料也影响它们的掠食者,这些掠食者每天消耗许多被污染的猎物。微纤维在食物链中的广泛性已自然地导致关于这些微纤维转移给人类的担忧,并且在预定用于人类消费的甲壳类、软体动物类和鱼类中已观察到污染。与容易从化妆品和清洁产品中排除的微珠不同,微纤维是通过对衣物的损害而形成的。海洋中所有微塑料的三分之一来自对合成纺织物的洗涤。源自石化产品的合成织物占所有纺织物的65%。由洗衣机中的磨损力引起的磨损和撕裂导致人造-纺织物的碎裂,从而形成数十万根长度小于5mm的微纤维,这些微纤维从住宅和排泄网泄漏到海洋中。微塑料对海洋生态系统的巨大影响开始被理解。在《整体环境科学》(science ofthe total environment)期刊中公布的2019年的研究发现来自东北大西洋的150个鱼样品中的49%含有微塑料,有证据表明这导致了对脑、鳃和背肌的伤害。这些微塑料也以每年人均518-3078个微塑料制品的比率传递给消耗鱼的人。该影响不仅出现在鱼群中,也出现在藻类(生命的构建单元)中。在《水生毒理学》(aquatic toxicology)期刊中公布的2015年的研究证明高浓度的聚苯乙烯颗粒减少了高达45%的藻类生长。这应当是值得关注的,因为微藻类是在这个地球上的世界上最大的氧气生产者之一。废水处理厂不能每天去除通过这些微藻类的数百万根纤维。目前,二级水平水处理去除了大约98%的通过这些微藻类的微塑料。然而,逃逸的小部分仍然相当于每天每次处理工作数千万根纤维。此外,废水处理厂产生“污水污泥”,并且当污泥散布在农业用地上时,在被释放到自然环境中的排放物上发现塑料微纤维,因此微纤维进入到食物链、废物转能(其可破坏纤维但释放有害气体)或者排放到河流或海洋中。正在开发通过过滤家用洗衣机流出物来捕获在这些机器中产生的微纤维的解决方案。典型的前装式家用洗衣机在图1中以示意性形式示出。机器100包括可旋转的密封鼓轮单元101,该可旋转的密封鼓轮单元用于接收待洗涤的衣物。鼓轮单元101具有安装在静态防水罩内部的穿孔式圆柱形可旋转鼓轮。干净的水经由连接到干线的冷水或热水入口102并且在通常为1巴至5巴的干线压力下被馈送到鼓轮101中。在cpu 104的控制下,进入鼓轮101的水由电子阀管理。入口102连接到抽屉105,液体或粉末状洗涤剂可由使用者添加到该抽屉中。抽屉具有通向鼓轮单元101的出口。鼓轮单元可包括在cpu的控制下的加热器,以将水加热到期望的洗涤温度,通常高达90摄氏度。鼓轮可在cpu 104的控制下通过电动机106以通常为5至1600rpm的速度旋转。鼓轮单元可经由受cpu控制的排出泵108排空。排出泵额定有给定功率以在其输出处产生已知压力。排出泵馈送到出口109中,该出口连接到家用或工业排出管并且最终连接到废水网。典型的顶装式机器将具有竖直的鼓轮轴线,但将以其他方式共享前装式机器的特征中的许多特征。在使用中,将脏的衣物放置在鼓轮中,并且由使用者启动洗涤循环。cpu允许冷水经由抽屉流动以与洗涤剂混合,然后进入水在其中被加热的鼓轮。通过旋转鼓轮来搅动组合的水、洗涤剂和衣物。在该过程中,灰尘和油脂被释放到水中,并且纤维也从衣物中释放出来。如果该衣物是合成的,则微纤维通常在衣物相互摩擦时释放。在洗涤循环结束时产生的流出物是碎屑、灰尘、油脂和微纤维以及潜在地大的物体(诸如,留在衣物中的硬币或指甲)的混合物。然后将该流出物排出并且以3加仑/分钟至8加仑/分钟的典型速率泵出鼓轮。可执行利用干净的水的第二或第三漂洗循环,从而产生具有较低浓度污染物的流出物。洗衣机的排出速率受鼓轮中的水位、出口点的高度以及过滤器是否连接到出口的影响。当前的洗衣机过滤器被设计成阻止硬币和纽扣破坏洗衣机泵。这些过滤器通常具有7mm至14mm的开孔,该开孔太大而不能有效地捕获大量微纤维。阻止微纤维所需的过滤通常小于400微米(um)。减小孔尺寸将去除水中更大比例的纤维。已知的是,提供了阻止源头处的问题的网格过滤器。然而,网格过滤器很快堵塞,并且当这种情况发生时,它们的效果显著下降。这导致压力升高和流速降低,这可能导致泵的损害和洗涤循环的延迟。在典型的洗涤中,微纤维的最高浓度在5mm至50um的范围内,但存在更短的微纤维,其仍然对环境有害。如果需要去除长度低至50um的所有尺寸的微纤维的99%,则具有25um的孔的网格将理论上能够实现这一点。然而,在实践中,直接放置在流出物的流中的此类网格将几乎立即堵塞并且过滤器将变得不可操作。这将导致出口中的压力消耗的升高,并且潜在地损害泵。图2a示出了常规的分离器或过滤器布置。入口201将流出物导入到过滤器壳体202中,在该过滤器壳体内支撑筛结构203。筛结构可以是网格或其他穿孔式材料,其中网格开口尺寸被选择以捕获所需尺寸的颗粒。过滤后的流出物通过筛结构203到达出口204。过滤的废物积聚在筛结构的所谓未过滤侧上,而筛结构的出口侧被称为过滤侧。过滤器功效是其在维持可接受的流速的同时去除给定尺寸范围的碎屑的有效性,并且该功效与过滤器的压力消耗密切相关。图2a所示的筛结构将变得很快被已过滤的碎屑堵住,使得其压力消耗将增加。在使用中,当流出物填充室时,颗粒被滤出并保持粘附于网格的外侧,当网开始堵塞时会增加过滤器的功率消耗。图2b中的曲线1是对图2a所示的布置的有效性的测量,给定恒定的脏水流量,具有一致的污染水平。y轴表示在入口201处的流体压力p,并且可看到其逐渐升高,然后随着网格变得被滤液堵住而指数地升高。在实践中,由于在每个洗涤循环中使用了有限量的水,因此来自洗衣机的流出物的流量不是随时间恒定的。图2b中的曲线2示出了入口压力如何随时间变化,其中流出物的流动停止,通过设备排出,然后再次开始。可看到压力的降低,因为流动停止并且先前通过流动的压力而抵靠网格保持的碎屑落下,露出允许流体再次流过的孔,直到它们在下一次循环中被重新阻塞。曲线2表明常规设备所需的压力消耗通过使用而增加,因此过滤流出物所需的入口压力最终变得大于泵能够提供的压力。有必要打开该设备并且手动清洁网格,使其压力消耗恢复到能有效运行的水平,即再生其压力消耗。这是一个冗长乏味的过程。对于一些类型的过滤器,无法进行再生,例如刀片架式过滤器。这些过滤器需要使用者定期移除和更换,这不仅降低了使用者体验,并且导致耗材部件的浪费。因此,本专利技术寻求克服使用于从流出物流中分离微塑料的网格过滤器的压力消耗有效再生的问题。图3示出了另选布置,其中流出物入口301位于通道302的一端,其中筛结构303形成通道302的壁。以这种方式,进入流出物将促使过滤的废物朝向通道的另一端。筛结构将不会如图2a所示那样快地堵塞,但压力消耗将增加直到过滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种适用于从流体中分离固体材料的分离器,所述分离器包括:

2.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中提供了捕集器,所述捕集器包括在所述通道的基部中通向子室的开口,所积聚的已过滤材料能够被收集在所述子室。

3.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述喷嘴组件包括多个清洁喷嘴,所述多个清洁喷嘴能够围绕所述筛结构的中心轴线旋转。

4.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述清洁喷嘴彼此相对地布置并且安装在中心进料管上。

5.根据从属于权利要求3时的任一前述权利要求所述的分离器,其中所述喷嘴组件由马达旋转。

6.根据从属于权利要求3时的任一前述权利要求所述的分离器,其中所述喷嘴组件由推进喷嘴旋转,所述推进喷嘴被布置成引导具有与所述筛结构的圆周相切的矢量的水流。

7.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述清洁喷嘴被布置成引导洗涤流体垂直地抵靠所述筛结构。

8.根据从属于权利要求4时的任一前述权利要求所述的分离器,其中所述清洁喷嘴围绕所述中心进料管螺旋地布置。

9.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述室具有封闭的顶部和底部。

10.根据任一前述权利要求所述的分离器,所述分离器具有与所述室的所述出口流体连通的泵。

11.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述泵是被布置成排空所述分离器的水泵。

12.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述泵被布置成将所述已过滤流体再循环到所述过滤器压力再生装置的所述管道。

13.根据权利要求7至9所述的分离器,其中第二泵被布置成将所述已过滤流体再循环到所述过滤器压力再生装置的所述管道。

14.根据权利要求7至10所述的分离器,其中所述分离器还包括位于所述泵与所述过滤器压力再生装置之间的空气泵,以将空气引入到所述管道中并且排空所述分离器。

15.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中提供了流体检测器,并且其中所述过滤器压力再生装置被布置成根据来自所述流体检测器的输出致动。

16.根据权利要求14所述的分离器,其中贮存器设置在所述室的下方,并且所述流体检测器位于所述贮存器中。

17.根据权利要求15所述的分离器,其中所述流体检测器是浮子开关、或电容传感器或压力传感器。

18.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中旁路管道设置在所述入口与所述出口之间,以在流体的流动被阻碍的情况下为所述流体提供另选路线。

19.根据权利要求17所述的分离器,其中所述旁路管道包括压力致动阀。

20.根据权利要求1所述的分离器,其中所述喷嘴组件包括喷嘴,所述喷嘴被布置成引导流体流朝向可旋转板,其中所述板被布置成在所述流体流的力下旋转并且朝向所述筛结构向外喷射所述流体。

21.一种具有根据权利要求1至20所述的分离器的洗衣机。

22.一种操作根据权利要求1至20所述的分离器的方法,所述方法包括以下步骤:

23.根据权利要求22所述的方法,还包括使所述一个或多个喷嘴扫过所述筛结构的所述过滤侧的步骤。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种适用于从流体中分离固体材料的分离器,所述分离器包括:

2.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中提供了捕集器,所述捕集器包括在所述通道的基部中通向子室的开口,所积聚的已过滤材料能够被收集在所述子室。

3.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述喷嘴组件包括多个清洁喷嘴,所述多个清洁喷嘴能够围绕所述筛结构的中心轴线旋转。

4.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述清洁喷嘴彼此相对地布置并且安装在中心进料管上。

5.根据从属于权利要求3时的任一前述权利要求所述的分离器,其中所述喷嘴组件由马达旋转。

6.根据从属于权利要求3时的任一前述权利要求所述的分离器,其中所述喷嘴组件由推进喷嘴旋转,所述推进喷嘴被布置成引导具有与所述筛结构的圆周相切的矢量的水流。

7.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述清洁喷嘴被布置成引导洗涤流体垂直地抵靠所述筛结构。

8.根据从属于权利要求4时的任一前述权利要求所述的分离器,其中所述清洁喷嘴围绕所述中心进料管螺旋地布置。

9.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述室具有封闭的顶部和底部。

10.根据任一前述权利要求所述的分离器,所述分离器具有与所述室的所述出口流体连通的泵。

11.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述泵是被布置成排空所述分离器的水泵。

12.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中所述泵被布置成将所述已过滤流体再循环到所述过滤器压力再生装置的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:M·劳伦斯欧文R·德奥顿吉布森R·凯特尔艾尔斯F·菲尼A·鲁特
申请(专利权)人:传承大地有限公司
类型:发明
国别省市:

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