具有流管理的分离器的制作方法

本发明涉及防止微塑料进入环境中。具体地，本发明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。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。阻止微纤维所需的过滤小于50微米(um)，这大约是人的毛发的宽度。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。这会导致压力下降和流速降低，从而导致泵和系统中的其他元件损坏以及溢流。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1-5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3-8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。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2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2所示的筛结构将变得很快被过滤的碎屑堵住，使得其压力消耗将增加。图3中的曲线1是对图2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3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。为了使过滤器以其最佳水平运行，在需要时需要使压力再生。本发明的一个目的是解决压力再生过程优化的问题。

背景技术：

技术实现思路

1、在一个实施方案中，提供了一种用于从流体中分离固体材料的分离器，该分离器包括：具有入口和出口的室，在该入口和该出口之间形成可渗透屏障以过滤流体的筛结构，因此该筛结构具有用于未过滤的流体的入口侧和用于已过滤流体的出口侧，该分离器还包括洗涤水源，该洗涤水源可以是再循环已过滤水或干线压力供给的水的泵，其中洗涤水被致动以从网格上清洗掉已过滤流体。该逻辑可由时间、通过网格的压力或流体传感器来控制。本文的描述涉及从流出物中过滤微塑料，但该分离器可用于从任何流体中分离任何固体材料。

2、流体检测器可位于入口处或出口处。

3、压力传感器可检测从入口到出口的压力以确定通过分离器的压力。

4、贮存器可设置在室的下方，并且流体检测器可位于该贮存器中。流体检测器还可位于向过滤器的入口、向过滤器的出口馈送的管道处，或者可位于旁路管道可能位于的地方。诸如压力差传感器的一些检测器类型可使用多个位置来提供差异测量，而其他检测器类型可只需要单个位置。

5、贮存器可具有主出口和用于在该主出口下方使该贮存器排空的排水出口，并且其中流体检测器位于该排水出口附近。

6、流体检测器可以是浮子开关或电容传感器。流体检测器可以是用于感测筛结构的未过滤侧和过滤侧之间的压力差的压力传感器。

7、可提供过滤器压力再生装置，其包括管道和喷嘴组件，该喷嘴组件具有引导流体朝向筛结构的出口侧的至少一个清洁喷嘴。

8、室可以是圆柱形的，并且筛结构可以是在该室内的同轴圆柱体，并且其中壁可设置到入口的一侧，使得流体被引导围绕筛结构通过通道，这样由洗涤水从清洁喷嘴移除的已过滤固体积聚在壁的远离入口的一侧上。过滤的固体材料沿着通道前进的这种布置的优点在于更好地利用空间、增加固体材料收集能力以及易于处理过滤的固体。

9、可提供捕集器，该捕集器包括在通道的基部中至子室的开口，积聚的已过滤的固体可被收集在该子室。

10、喷嘴组件可包括多个清洁喷嘴，该多个清洁喷嘴可围绕筛结构的中心轴线旋转。

11、喷嘴组件可由被布置成引导水流的推进喷嘴旋转。喷嘴可被布置成偏离中心轴线以提供推进，或者具有偏离中心轴线或与筛结构的圆周相切的矢量。

12、室可具有封闭的顶部和底部。

13、筛结构可在顶部具有开口以释放压力。

14、泵可以是被布置成使分离器排空的水泵。

15、泵可被布置成将已过滤流体再循环到过滤器压力再生装置的管道以及/或者排空分离器。

16、第二泵可被布置成将过滤的流体再循环到过滤器压力再生装置的管道。

17、该分离器还可包括位于泵与过滤器压力再生装置之间的空气泵，用以将空气引入到管道中并且排空分离器。

18、旁路管道可设置在入口与出口之间，以在流体的流动被阻碍的情况下为流体提供另选路线。旁路系统可包括电子操作阀。

19、分流阀可被设置成将已过滤流体再循环到过滤器压力再生装置的管道以及/或者排空分离器。

20、喷嘴组件可包括喷嘴，该喷嘴被布置成引导流体流朝向可旋转板，其中该板被布置成在流体流的力下旋转并且朝向筛结构向外喷射流体。

21、在一个实施方案中，提供了一种操作上述类型的分离器的方法，该方法包括以下步骤：通过筛结构过滤流体，检测分离器的至少一种状态，以及根据所检测到的分离器的状态执行操作。

22、分离器的状态可包括分离器中流体的存在或液位。

23、分离器的状态可包括筛结构的过滤侧和未过滤侧之间的压力差。

24、操作可包括操作排出泵。

25、操作可包括操作压力再生装置，该压力再生装置被布置成用洗涤流体喷射筛结构的过滤侧以从筛结构的未过滤侧移除碎屑。

26、操作可包括操作再循环泵以将已过滤流体的一部分再循环到压力再生装置。

27、操作可包括操作具有电子阀的旁路系统。

28、操作可包括操作分流阀以将已过滤流体再循环到压力再生装置或引导水排出。