CN114775226A - 一种基于微纳米气泡水的洗涤装置及其洗涤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，阀门系统、管路系统、水泵系统交错互连构成水输送网络，微纳米气泡水发生器、电解系统、臭氧发生系统、储水槽、洗涤排放水处理系统、洗涤系统均接入水输送网络中，使得外界清水、电解系统、臭氧发生系统分别与微纳米气泡水发生器的入口连通，储水槽、洗涤系统分别与微纳米气泡水发生器的出口连通，储水槽、洗涤排放水处理系统、洗涤系统三者两两互通，储水槽与电解系统连通，氢气处理系统、洗涤水传感器系统分别安装于储水槽上。并提供了其洗涤方法。本发明提供不同参数的预洗水、主洗水和漂洗水，并处理洗涤排放水循环使用，不使用洗涤剂，减少洗涤和漂洗时间，减少洗涤污水的排放。

Description

一种基于微纳米气泡水的洗涤装置及其洗涤方法

技术领域

本发明涉及洗涤技术领域，尤其是涉及一种基于微纳米气泡水的洗涤装置及其洗涤方法。

背景技术

隧道式洗衣机系列简称为“洗衣龙”，与传统洗衣机相比，采用了水循环和过滤技术，极大降低了水消耗和蒸汽消耗；可节水50％、节电40％以上，节省人力60％。

但由于布草洗涤量大，“洗衣龙”仍采用“机械搅拌+化学洗涤剂”的洗涤方式，洗涤过程需要使用大量的清水和洗涤剂来对草布进行清洗，清洗后产生大量的废水，存在用水量大、洗涤剂用量大、能耗高、环境污染严重等问题。

此外，洗衣龙把漂洗水和中和水混在一起回用，在水不足的时候才补清水，这样的水循环使用不能保证在中和过程中有完全干净、新鲜的水，污染物依然难以降低，导致布草发黄、发灰，减少了布草使用寿命。

专利“一种臭氧杀菌及爆气污水处理的洗衣龙装置及其控制方法”(ZL201510657626.4)公开了爆气污水处理新技术，提升了洗衣龙的洗净能力，节约了洗涤用水，减少了化料的投入量，同时采用臭氧杀菌方法，实现智能杀菌。但该方法仍需添加化学洗涤剂洗涤，增加了洗涤污水处理成本。

随着洗涤技术的不断革新，微纳米气泡洗涤、离子水洗涤、微粒子洗涤等无化学洗涤剂的洗涤模式逐渐代替传统洗涤模式。

专利“一种基于微纳米气泡的洗涤方法及洗涤设备”(CN202010308015.X)通过咋门封处设置的微纳米气泡发生器，通过该气泡发生器产生的含有微纳米气泡的气泡水，可以对洗涤设备中的待洗涤物如衣物、织物、餐具等进行高效的清洗和消毒。该方法产生的微纳米空气泡，其洗涤、杀菌等效果无法与微纳米氢气泡相比，同时，该方法仍需要添加化学洗涤剂进行洗涤，环境污染问题依然存在。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，使用不同洗涤功能(参数)的微纳米洗涤气泡水进行洗涤，实现洗涤设备节水减污，环保高效。并提供了其洗涤方法。

技术方案：一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，包括微纳米氢气泡水生产机构、洗涤排放水处理系统、洗涤系统、控制系统，微纳米氢气泡水生产机构包括微纳米气泡水发生器、电解系统、臭氧发生系统、氢气处理系统、储水槽、洗涤水传感器系统、阀门系统、管路系统、水泵系统，阀门系统、管路系统、水泵系统交错互连构成水输送网络，微纳米气泡水发生器、电解系统、臭氧发生系统、储水槽、洗涤排放水处理系统、洗涤系统均接入水输送网络中，使得外界清水、电解系统、臭氧发生系统分别与微纳米气泡水发生器的入口连通，储水槽、洗涤系统分别与微纳米气泡水发生器的出口连通，储水槽、洗涤排放水处理系统、洗涤系统三者两两互通，储水槽与电解系统连通，氢气处理系统、洗涤水传感器系统分别安装于储水槽上，洗涤水传感器系统、阀门系统、水泵系统、洗涤系统分别与控制系统信号连接。

进一步的，洗涤系统为洗涤龙，洗涤龙包括排水组件以及依次连接的预洗组件、主洗组件、漂洗组件，预洗组件、主洗组件、漂洗组件分别与排水组件连接并分别与管路系统连接，排水组件通过管路系统与洗涤排放水处理系统连接。

进一步的，预洗组件包括预洗舱、预洗水箱、预洗供水阀门、预洗水泵、预洗排水阀门；

主洗组件包括主洗舱、主洗水箱、主洗供水阀门、主洗水泵、主洗排水阀门；

漂洗组件包括漂洗舱、漂洗水箱、漂洗供水阀门、漂洗水泵、漂洗排水阀门；

排水组件包括排水箱、排水泵；

预洗舱、主洗舱、漂洗舱三者依次连接，预洗舱通过预洗水泵与预洗水箱连接并通过预洗排水阀门与排水箱连接，预洗水箱通过预洗供水阀门与管路系统连接；主洗舱通过主洗水泵与主洗水箱连接并通过主洗排水阀门与排水箱连接，主洗水箱通过主洗供水阀门与管路系统连接；漂洗舱通过漂洗水泵与漂洗水箱连接并通过漂洗排水阀门与排水箱连接，漂洗水箱通过漂洗供水阀门与管路系统连接；排水箱通过排水泵连接管路系统。

进一步的，微纳米气泡水发生器包括一个A段管以及至少一个B段管和/或至少一个C段管，A段管为微纳米气泡水发生器的首段，其尾端依次连接B段管和/或C段管，使微纳米气泡水发生器构成分段连接的管状结构。

最佳的，A段管的两端为A入水口和A出水口，A入水口和A出水口分别设有A入水口法兰和A出水口法兰，A入水口法兰和A出水口法兰上均设有一个密封槽一，密封槽一内均设有密封圈一，A段管的管壁上设有进气口，进气口一端上设有进气口法兰，另一端垂直穿入A段管内，此端的外周面上均布有细微孔洞；

B段管包括B外壳，其两端的B入水口和B出水口分别设有B入水口法兰和B出水口法兰，B入水口法兰和B出水口法兰上均设有一个密封槽二，B段管内部设有螺旋导流片，其外周面与B外壳的内周面固定，螺旋导流片中间沿其轴向设有支撑杆，螺旋导流片、支撑杆和外壳三者形成导流通道，导流通道的通道壁上螺旋均布有多个水流切割片；

C段管包括C外壳，其两端的C入水口和C出水口分别设有C入水口法兰和C出水口法兰，C入水口法兰和C出水口法兰上均设有密封槽三，C外壳内部设有导流通道，导流通道内沿其流向依次间隔设有斜导流片以及多个水流切割片，斜导流片靠近C导流通道入口，多个水流切割片呈螺旋均布。

最佳的，C导流通道内径为B外壳内径的0.3～0.5倍，螺旋导流片的螺距为B外壳内径的0.6～0.8倍，螺旋导流片的倾斜角度为10～20°，斜导流片倾角为10～20°；

B外壳内径D为20～25mm，此时，接入微纳米气泡水发生器中水流的供水压力为0.3～0.5Mpa，水流速大于0.85m/min。

进一步的，阀门系统包括清水阀门、电解水阀门、臭氧阀门、洗涤水储水阀门、洗涤水注入阀门、储水槽注水阀门、洗涤排放水阀门、储水槽排水阀门、外排阀门；

管路系统包括清水管、电解水出水管、进水管、臭氧经臭氧进气管、电解水进水管、洗涤水储水管、洗涤水注水管、储水槽注水管、洗涤水外注管、洗涤水排放管、处理水循环管、储水槽排水管；

水泵系统包括清水泵、电解水出水泵、电解水进水泵、储水槽注水泵、处理水循环泵；

清水管一端通过清水泵与外界清水连通，另一端通过清水阀门与进水管一端连接，进水管另一端与微纳米气泡水发生器的入口连接；电解水进水管一端通过电解水进水泵与储水槽连接，另一端与电解系统连接，电解系统通过电解水出水泵与电解水出水管一端连接，电解水出水泵与电解水出水管之间设有电解水阀门，电解水出水管另一端与进水管连接；洗涤水储水管一端通过洗涤水储水阀门与微纳米气泡水发生器连接，另一端与储水槽连接，储水槽接有储水槽排水管，储水槽排水管上设有储水槽排水阀门；

臭氧经臭氧进气管一端与臭氧发生系统连接，另一端通过臭氧阀门与微纳米气泡水发生器连接，洗涤水注水管一端与洗涤水外注管连接，洗涤水注水管的另一端通过洗涤水注入阀门与微纳米气泡水发生器连接，洗涤水外注管的另一端与洗涤模块连接，储水槽注水管一端通过储水槽注水泵与储水槽连接，另一端通过储水槽注水阀门与洗涤水外注管连接，洗涤水排放管一端与洗涤模块连接，另一端通过洗涤排放水阀门与洗涤排放水处理系统连接，处理水循环管一端通过处理水循环泵与洗涤排放水处理系统连接，另一端与储水槽连接，洗涤排放水处理系统上还设有外排阀门，清水阀门、电解水阀门、臭氧阀门、洗涤水储水阀门、洗涤水注入阀门、储水槽注水阀门、洗涤排放水阀门、储水槽排水阀门、外排阀门、清水泵、电解水进水泵、储水槽注水泵分别与控制系统信号连接。

进一步的，洗涤水传感器系统包括温度传感器、ORP传感器、pH传感器和液位传感器，四者分别安装于储水槽上并分别与控制系统信号连接。

一种上述的基于微纳米气泡水的洗涤装置的洗涤方法，包括以下步骤：

步骤1：初始洗涤水制备；

微纳米氢气泡水生产机构依次制备预洗水、主洗水和漂洗水，并分别通过控制系统将预洗水、主洗水和漂洗水存储至预洗组件、主洗组件、漂洗组件直至供满后停止，之后，微纳米氢气泡水生产机构继续循环产生微纳米氢气泡主洗水，直至储水槽内装满达标的主洗水后停止；

步骤2：洗涤龙预洗；

将第一批布草置入预洗组件内，启动洗涤龙，预洗组件开始预洗布草，同时，微纳米氢气泡水生产机构开始运行，制备预洗水补充至预洗组件内进行补给，预洗完成后，预洗组件通过控制系统将其内的洗涤废水排放至排水组件暂存；

步骤3：预洗组件补水；

控制系统控制微纳米氢气泡水生产机构制备预洗水，预洗水补充至预洗组件内，直至预洗组件内液位达标；

步骤4：洗涤龙主洗；

洗涤龙将第一批预洗完成的布草从预洗组件转送至主洗组件，之后再将第二批布草加入预洗组件，控制系统同时启动预洗组件和主洗组件，洗涤龙同时进行主洗和预洗，洗涤完成后，排放主洗废水和预洗废水至排水组件内暂存；

步骤5：主洗组件补水；

首先执行步骤3将预洗组件内预洗水补充到位后，控制系统将制备达标的主洗水补充至主洗组件，直至主洗组件内液位达标；

步骤6：洗涤龙漂洗；

洗涤龙将第一批主洗完成的布草送至漂洗组件，再将第二批预洗完成的布草送至主洗组件，之后将第三批布草加入预洗组件，洗涤龙同时进行主洗、预洗和漂洗；洗涤完成后，排放预洗水、主洗水和漂洗水至排水组件内暂存；

步骤7：漂洗组件补水；

控制系统优先执行步骤3为预洗组件补水，其次为漂洗组件补水，直至漂洗水组件液位达标，最后执行步骤5为主洗组件补水；

步骤8：洗涤龙循环洗涤；

第一批漂洗完成后的布草送出洗涤龙，第二批主洗完成的布草送至漂洗组件，第三批预洗完成的布草送至主洗组件，同时将第四批布草加入预洗组件，洗涤龙同时进行主洗、预洗和漂洗；洗涤完成后，排放预洗水、主洗水和漂洗水至排水组件内暂存，按批次进行循环洗涤；

步骤9：洗涤水循环补充；

洗涤龙循环洗涤过程中，微纳米氢气泡水生产机构优先制备预洗水补充至预洗组件，其次制备漂洗水补充至漂洗组件，再次循环持续制备主洗水补充至主洗组件；

步骤10：洗涤排放水处理；

排水组件内的液位达到设定值时，控制系统将排水组件内的废水送至洗涤排放水处理系统，洗涤排放水处理系统进行废水处理，将废水重新转换为洁净水，当储水槽内的液位已达最大液位，则处理后的洁净水直接向外排出至清水箱内储存，若储水槽内液位未达最大液位，则将处理后的洁净水输送至储水槽内，直至储水槽内液位到达最大液位，再将处理后的洁净水向外排出至清水箱内，循环执行。

进一步的，制备主洗水包括以下步骤：

步骤Ⅰ：注入清水；

控制系统通过控制阀门系统和水泵系统，使得外界清水流入微纳米气泡水发生器中，微纳米气泡水发生器将清水转化为含有微纳米气泡的气泡水，通过管路系统储水槽中，直至储水槽注满后，传感器系统发出信号给控制系统，控制系统停止外界清水流入；

步骤Ⅱ：单相电解水；

控制系统通过控制阀门系统，使得水输送网络中的储水槽、电解系统形成通路，其余水输送网络中的路径均关闭，储水槽中的气泡水通过水泵系统和管路系统流入电解系统，电解系统将气泡水进行电解，产生含有微纳米氢气泡的纯碱性离子水；

步骤Ⅲ：微纳米氢气泡水转化；

控制系统通过控制阀门系统，使得水输送网络中的储水槽、电解系统、微纳米气泡水发生器三者形成闭环通路，其余水输送网络中的路径均关闭，电解系统中的纯碱性离子水通过水泵系统泵入微纳米气泡水发生器中，微纳米气泡水发生器将纯碱性离子进一步切割转化为微纳米氢气泡含量进一步增多的微纳米氢气泡水，然后再次流入储水槽中，与此同时，氢气处理系统运行，将储水槽内逸出的氢气通过空气稀释后排出；

步骤Ⅳ：重复步骤Ⅱ和步骤Ⅲ，直至传感器系统测得的储水槽中水的参数达到设定值后停止；

步骤Ⅴ：注入主洗水；

控制系统通过控制阀门系统和水泵系统，将储水槽中达标的纯碱性微纳米氢气泡离子水通过管路系统注入到外接的洗涤设备中进行主洗去污；

制备预洗水、漂洗水包括以下步骤：

步骤一：控制系统通过控制阀门系统和水泵系统，使得外界清水流入微纳米气泡水发生器中，与此同时，臭氧发生系统启动，通过管路系统为微纳米气泡水发生器提供臭氧；

步骤二：清水和臭氧在微纳米气泡水发生器中结合，并通过微纳米气泡水发生器转化为含有微纳米臭氧气泡的预洗水，通过管路系统注入到外接的洗涤设备中进行预洗或漂洗。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本装置采用的微纳米气泡水发生器，可内嵌于洗涤设备中，也可以外置形式作为单独设备，为洗涤设备提供不同参数的预洗水、主洗水和漂洗水，并处理洗涤排放水循环使用，不使用洗涤剂，减少洗涤和漂洗时间，减少洗涤污水的排放。

(2)本装置发明的多级导流切割方式产生的微纳米氢气泡水，具有效率高、纳米级气泡含量高、洗涤效果佳等特点。

(3)本装置通过控制水参数和供气参数，可产生不同洗涤能力的洗涤水，包括微纳米氢气泡主洗水，微纳米臭氧泡的预洗水和漂洗水，满足不同洗涤用水需求；采用微纳米臭氧气泡水作为预洗或漂洗水，可起到消毒杀菌作用，与传统臭氧杀菌相比，采用较少的臭氧用量即可达到消毒杀菌效果，避免臭氧污染环境。

(5)本装置能够实时检测洗涤水参数，洗涤过程可以根据设定值自动控制微纳米氢气泡洗涤水发生装置运行参数，以控制洗涤水参数范围，获得最佳洗涤效果的微纳米氢气泡洗涤水，包括ORP值(-500～-900mV)、pH(10～13)、温度(20～70℃)、电导率(可测5～10ms/cm)。

(6)针对不同应用场景的布草洗涤需求，可选择不同的洗涤设备，在本装置基础上，可通过增加微纳米气泡水发生机构、预洗水箱、主洗水箱、漂洗水箱和排水箱等，以扩展本装置的使用范围，并通过控制系统控制微纳米气泡水发生机构交错产生预洗水、主洗水和漂洗水，可快速补充预洗水、主洗水和漂洗水，避免洗涤龙预洗、主洗和漂洗同时运行情况下洗涤水制备能力不足问题，提高洗涤水制备和洗涤的效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为微纳米气泡水发生器的结构示意图；

图3为本发明安装洗涤龙的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，如图1～3所示，微纳米氢气泡水生产机构15、洗涤排放水处理系统10、洗涤系统14、控制系统11，微纳米氢气泡水生产机构15包括微纳米气泡水发生器1、电解系统2、臭氧发生系统3、氢气处理系统4、储水槽5、洗涤水传感器系统6、阀门系统7、管路系统8、水泵系统9，储水槽5上部设有氢气处理系统4，可将储水槽5内逸出的氢气通过稀释500～1000倍，使氢气浓度达到安全水平(<0.1％)后排出，避免储水槽5中氢气含量过高而产生爆炸；储水槽5底部设有传感器系统6，传感器系统6包括分别与控制系统11信号连接的温度传感器、ORP传感器、pH传感器和液位传感器，分别测量储水槽5中水的温度、ORP、pH和液位信息，并将测得的数据发送至控制系统11。

阀门系统7与管路系统8互通构成水输送网络，阀门系统7包括清水阀门71、电解水阀门72、臭氧阀门73、洗涤水储水阀门75、洗涤水注入阀门76、储水槽注水阀门77、洗涤排放水阀门78和储水槽排水阀门79、外排阀门710；管路系统8包括清水管801、电解水出水管802、进水管803、进气管804、臭氧进气管805、电解水进水管806、洗涤水储水管807、洗涤水注水管808、储水槽注水管809、洗涤水外注管810、洗涤水排放管811、处理水循环管812和储水槽排水管813；水泵系统9包括清水泵91、电解水出水泵92、电解水进水泵93、储水槽注水泵94和处理水循环泵95。

控制系统11与洗涤水传感器系统6、阀门系统7和水泵系统9通过电源线和信号线连接；控制系统11可控制阀门的开闭，控制水泵的运行或停止，同时采集洗涤水传感器系统6的数据。

外界清水可以置于清水箱16中，外界清水与微纳米气泡水发生器1的入口连接，清水管801一端通过清水泵91与外界清水连通，另一端通过清水阀门71与进水管803一端连接，进水管803另一端与微纳米气泡水发生器1的入口连接，清水泵91将清水通过清水管801和进水管803泵至微纳米气泡水发生器1中，清水管801上设有清水阀门71，控制系统11控制清水泵91的启停和清水阀门71的开闭，可控制是否供应清水至微纳米气泡水发生器1。

臭氧进气管805一端与臭氧发生系统3连接，另一端通过臭氧阀门73与微纳米气泡水发生器1连接，臭氧发生系统3产生的臭氧经臭氧进气管805进入微纳米气泡水发生器1中，臭氧进气管805上设有臭氧阀门73，控制系统11控制臭氧阀门73的开闭进而控制是否供应臭氧至微纳米气泡水发生器1。臭氧发生系统3为现有的可以产生臭氧的设备。

洗涤水储水管807一端通过洗涤水储水阀门75与微纳米气泡水发生器1连接，另一端与储水槽5连接，储水槽5接有储水槽排水管813，储水槽排水管813上设有储水槽排水阀门79，控制系统11控制储水槽排水阀门79开闭，控制是否排放储水槽5中的水，本装置长期不用情况下，可将储水槽5中的水排净。洗涤水注水管808一端与洗涤水外注管810连接，洗涤水注水管808的另一端通过洗涤水注入阀门76与微纳米气泡水发生器1连接，洗涤水外注管810的另一端与洗涤系统14连接。外界清水经过微纳米气泡水发生器1后可转化为微纳米气泡水，可通过洗涤水储水管807流向储水槽5中，也可通过洗涤水注水管808和洗涤水外注管810流向洗涤系统14。洗涤水储水管807上设有洗涤水储水阀门75，洗涤水注水管808上设有洗涤水注入阀门76，控制系统11控制洗涤水储水阀门75和洗涤水注入阀门76的开闭状态，进而控制微纳米气泡水发生器1出水的流向。

电解水进水管806一端通过电解水进水泵93与储水槽5连接，另一端与电解系统2连接，电解系统2通过电解水出水泵92与电解水出水管802一端连接，电解水出水泵92与电解水出水管802之间设有电解水阀门72，电解水出水管802另一端与进水管803连接，电解水进水泵93将储水槽5中的水通过电解水进水管806泵至电解系统2，电解后产生含有微米级氢气泡的水，电解水出水泵92将含有微米级气泡的水通过电解水出水管802和进水管803泵至微纳米气泡水发生器1，电解水出水管802上设有电解水阀门72，控制系统11控制电解水进水泵93启停和电解水阀门72开闭，进而控制是否供应含有微米级氢气泡水至微纳米气泡水发生器1。

储水槽注水泵94将储水槽5中的水通过储水槽注水管809和洗涤水外注管810泵至洗涤设备，储水槽注水管809上设有储水槽注水阀门77，控制系统11通过控制储水槽注水泵94启停以及储水槽注水阀门77开闭，进而控制是否供应储水槽5中的水至洗涤设备。

储水槽注水管809一端通过储水槽注水泵94与储水槽5连接，另一端通过储水槽注水阀门77与洗涤水外注管810连接，洗涤水排放管811一端与洗涤系统14连接，另一端通过洗涤排放水阀门78与洗涤排放水处理系统10连接，处理水循环管812一端通过处理水循环泵95与洗涤排放水处理系统10连接，另一端与储水槽5连接，洗涤排放水处理系统10上还设有外排阀门710。洗涤设备排放水经洗涤水排放管811进入洗涤排放水处理装置10，洗涤水排放管811上设有洗涤排放水阀门78，控制系统11控制洗涤排放水阀门78开闭，进而控制洗涤排放水是否流入洗涤排放水处理装置10，洗涤排放水处理装置10将洗涤排放水处理后，形成可重复使用的洁净水，处理水循环泵95将处理后的洁净水通过处理水循环管812泵至储水槽5中，控制系统11也可打开外排阀门，将洗涤排放水处理装置10处理后的水直接向外排出。

洗涤系统14为洗涤龙，洗涤龙包括排水组件以及依次连接的预洗组件、主洗组件、漂洗组件，预洗组件、主洗组件、漂洗组件分别与排水组件连接并分别与管路系统连接，排水组件通过管路系统与洗涤排放水处理系统10连接。

预洗组件包括预洗舱201、预洗水箱181、预洗供水阀门191、预洗水泵171、预洗排水阀门194；主洗组件包括主洗舱202、主洗水箱182、主洗供水阀门192、主洗水泵172、主洗排水阀门195；漂洗组件包括漂洗舱203、漂洗水箱183、漂洗供水阀门193、漂洗水泵173、漂洗排水阀门196；排水组件包括排水箱184、排水泵174。

预洗舱201、主洗舱202、漂洗舱203三者依次连接，预洗舱201通过预洗水泵171与预洗水箱181连接并通过预洗排水阀门194与排水箱184连接，预洗水箱181通过预洗供水阀门191与洗涤水外注管810连接；主洗舱202通过主洗水泵172与主洗水箱182连接并通过主洗排水阀门195与排水箱184连接，主洗水箱182通过主洗供水阀门192与洗涤水外注管810连接；漂洗舱203通过漂洗水泵173与漂洗水箱183连接并通过漂洗排水阀门196与排水箱184连接，漂洗水箱183通过漂洗供水阀门193与洗涤水外注管810连接；排水箱184通过排水泵174连接洗涤水排放管811。

微纳米气泡水发生器1包括一个A段管以及至少一个B段管和/或至少一个C段管，A段管为微纳米气泡水发生器1的首段，其尾端依次连接B段管和/或C段管，使微纳米气泡水发生器1构成分段连接的管状结构。各段管状结构中，A段管为入水段，B段管为螺旋导流片切割段，C段管为斜导流切片割段。微纳米气泡水发生器1最简结构为一个A段管+一个B段管或一个A段管+一个C段管，其后可任意组合增加B段管和/或C段管，可有效提高微纳米气泡水发生效率。

如图2所示，微纳米气泡水发生器1的结构为A段管+B段管+C段管+C段管+B段管的五段式结构，相邻两管之间通过法兰连接。

A段管的两端为A入水口102和A出水口108，A入水口102和A出水口108分别设有A入水口法兰103和A出水口法兰107，A入水口法兰103和A出水口法兰107上均设有一个密封槽一101，密封槽一101内均设有密封圈一，A段管的管壁上设有进气口104，进气口104一端上设有进气口法兰106，另一端垂直穿入A段管内，此端的外周面上均布有细微孔洞131。A入水口法兰103与外部供水管通过快速卡扣锁紧连接，并在密封槽一101内设密封圈一起密封效果。

当外部供水时，若供水为含有气泡的水，则水流直接经A出水口108流出，若供水为不含气泡的水，则通过进气口104和细微孔洞131将气体补充进水中，细微孔洞131可降低气泡直径，有利于后续产生微纳米气泡水，此时产生的含有气泡的水经A出水口108流出。进气口104还可用于输入臭氧。

B段管包括B外壳114，其两端的B入水口110和B出水口116分别设有B入水口法兰109和B出水口法兰115，B入水口法兰109和B出水口法兰115上均设有一个密封槽二130，B段管内部设有螺旋导流片111，其外周面与B外壳114的内周面固定，螺旋导流片111中间沿其轴向设有支撑杆112，螺旋导流片111、支撑杆112和外壳114三者形成导流通道，导流通道的通道壁上螺旋均布有多个水流切割片113。

当含有气泡的水流从B入水口110进入后，经螺旋导流片111导流，经过螺旋导流片111与支撑杆112和外壳114形成的横截面积较小的导流通道，水流会高速通过导流通道，此时，含有气泡的水流被水流切割片113切割，形成微纳米级气泡水经B出水口116流出；B段管的螺旋导流结构可在不改变B外壳114内径的情况下，缩小水流的导流通道横截面积，进而提高水流通过的速度，提高微纳米气泡水发生质量和效率。

C段管包括C外壳121，其两端的C入水口119和C出水口124分别设有C入水口法兰118和C出水口法兰125，C入水口法兰118和C出水口法兰125上均设有密封槽三130，C外壳121内部设有导流通道120，导流通道120内沿其流向依次间隔设有斜导流片122以及多个水流切割片123，斜导流片122靠近C导流通道120入口，多个水流切割片123呈螺旋均布。

当含有气泡的水流从C入水口119进入后，经斜导流片122导流，以螺旋形式流向横截面积较小的C导流通道120，水流会高速通过C导流通道120，此时，含有气泡的水流被水流切割片123切割，形成微纳米级气泡水，经C出水口124流出；C段管通过缩小C导流通道120直径，减小C导流通道120横截面积，进而提高水流通过的速度，提高微纳米气泡水发生质量和效率；C段管内部直径变化处设有圆角，可减少水流通过的阻力。

本实施例中，微纳米气泡发生器1由A段管和B段管组成基础结构，其后延长增加2个C段管和1个B段管；各段之间通过快速卡扣将各段法兰部分连接，便于安装或更换各段，同时各段法兰贴合部分的密封槽内装有密封圈，起密封效果；由A段管进入的含有气泡的水，经后续B段管、C段管、C段管和B段管切割后，形成微纳米气泡水流出。设B外壳114内径为D，则C导流通道120内径为0.3～0.5D；螺旋导流片111的螺距为0.6～0.8D，倾斜角度为10～20°；斜导流片122倾角为10～20°；当D取20～25mm时，外部供水压力为0.3～0.5Mpa，以保证水流速>0.85m/min。

控制系统为PLC等现有控制器，通过控制系统控制各水泵启停和各阀门开闭，微纳米气泡水发生机构可将注入的清水转化为具有不同功能的洗涤水，包括含有微纳米氢气泡的主洗水、含有微纳米臭氧气泡的预洗水和漂洗水；同时，微纳米气泡水发生机构可将洗涤排放水净化处理后循环使用。

上述的微纳米气泡水发生机构的气泡水制备方法，其中，制备微纳米氢气泡水(主洗水)包括以下步骤：

步骤1：注入清水；

控制系统11打开清水阀门71和洗涤水储水阀门75，关闭其余阀门；启动清水泵91将清水通过清水管801和进水管803注入微纳米气泡水发生器1中，此时微纳米气泡水发生器1将清水转化为含有少量微纳米气泡的水，通过洗涤水储水管807注入储水槽5，直至储水槽注满后关闭清水泵91。

步骤2：单相电解水；

控制系统11打开电解水阀门72和洗涤水储水阀门75，关闭其余阀门；启动电解水进水泵93将储水槽5中的水通过电解水进水管806注入电解系统2，电解系统2包括正、负极电解槽，正负极电解槽中间设有离子交换膜，离子交换膜具有隔水作用，只允许正离子通过；注入的水进入负极电解槽中，正极电解槽含有清水和电解质，通过电解在负极电解槽中产生含有微纳米氢气泡的纯碱性离子水，而正极电解槽产生氧气、二氧化碳，可持续使用，不产生酸水。

步骤3：微纳米氢气泡水转化；

阀门系统7的开关状态不变，启动电解水出水泵92将电解系统2中负极电解槽中产生的微米氢气泡的纯碱性离子水通过电解水出水管802和进水管803进入微纳米气泡水发生器1，其中，电解水出水泵92为增压水泵，将水压增加至0.3Mpa左右，随后产生的含有微纳米氢气泡水通过洗涤水储水管807进入储水槽5；同时，洗涤水传感器系统6实时采集水温、ORP和pH发送至控制系统11，循环运行步骤2和3，直至储水槽5中水的参数达到设定值后，关闭电解水进水泵93和电解水出水泵92；微纳米氢气泡水转化过程中，氢气处理系统4运行，将储水槽5内逸出的氢气通过空气稀释后排出。

其中，主洗水参数设定值包括：ORP设定值范围为-500～-900mV，pH设定值范围为10～13，洗涤水温度设定范围为20～70℃，用户根据不同洗涤对象设定不同的主洗水参数。

步骤4：注入主洗水；

控制系统11打开储水槽注水阀门77，关闭其余阀门，启动储水槽注水泵94将达标的主洗水通过储水槽注水管809和洗涤水外注管810注入外接的洗涤设备中进行主洗去污。

制备微纳米臭氧气泡水(预洗水和漂洗水)包括以下步骤：

步骤一：控制系统11打开清水阀门71、臭氧阀门73和洗涤水注入阀门76，关闭其余阀门，启动清水泵91将清水通过清水管801和进水管803注入微纳米气泡水发生器1中；控制系统11打开臭氧阀门73，启动臭氧发生系统7，为微纳米气泡水发生器1供应臭氧。

步骤二：清水和臭氧在微纳米气泡水发生器1中结合，微纳米气泡水发生器1产生含有微纳米臭氧气泡的预洗水或漂洗水，含有微纳米臭氧气泡的预洗水或漂洗水通过洗涤水注水管808和洗涤水外注管810注入洗涤设备，洗涤水量达标后，关闭清水泵91、臭氧发生系统3和所有阀门，外接的洗涤设备开始进行预洗或漂洗。

微纳米气泡水发生机构可独立于洗涤设备之外，配合洗涤设备的运行阶段，为洗涤设备提供预洗水、主洗水和漂洗水，并回收处理洗涤排放水循环使用，若洗涤设备洗涤用水量较大，微纳米气泡水发生机构供水能力不足，可外置多台微纳米气泡水发生机构；微纳米气泡水发生机构也可内嵌于洗涤设备中，配合洗涤设备的运行阶段，为洗涤设备提供预洗水、主洗水和漂洗水，并回收处理洗涤排放水循环使用。

洗涤系统14的排放水进入洗涤排放水处理系统10，洗涤排放水处理系统10包括过滤装置，可有效过滤排放中的大量固体杂质，再经排放水处理装置进行处理，从而使处理完毕的水可再次循环利用于洗涤，排放水处理装置同样使用与微纳米气泡发生器相同的第一结构进行一级处理，然后接着进入电解杯进行二级处理，最后流回水箱，与此同时，第一结构还外接一个臭氧发生器使臭氧进入其中，起氧化脱色作用，再经电解杯一电解处理后，可有效净化主洗水，循环处理一定时间后，可使水质达标重复使用标准。

Claims (10)

1.一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，其特征在于：包括微纳米氢气泡水生产机构、洗涤排放水处理系统、洗涤系统、控制系统，微纳米氢气泡水生产机构包括微纳米气泡水发生器、电解系统、臭氧发生系统、氢气处理系统、储水槽、洗涤水传感器系统、阀门系统、管路系统、水泵系统，阀门系统、管路系统、水泵系统交错互连构成水输送网络，微纳米气泡水发生器、电解系统、臭氧发生系统、储水槽、洗涤排放水处理系统、洗涤系统均接入水输送网络中，使得外界清水、电解系统、臭氧发生系统分别与微纳米气泡水发生器的入口连通，储水槽、洗涤系统分别与微纳米气泡水发生器的出口连通，储水槽、洗涤排放水处理系统、洗涤系统三者两两互通，储水槽与电解系统连通，氢气处理系统、洗涤水传感器系统分别安装于储水槽上，洗涤水传感器系统、阀门系统、水泵系统、洗涤系统分别与控制系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，其特征在于：洗涤系统为洗涤龙，洗涤龙包括排水组件以及依次连接的预洗组件、主洗组件、漂洗组件，预洗组件、主洗组件、漂洗组件分别与排水组件连接并分别与管路系统连接，排水组件通过管路系统与洗涤排放水处理系统连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，其特征在于：预洗组件包括预洗舱、预洗水箱、预洗供水阀门、预洗水泵、预洗排水阀门；

主洗组件包括主洗舱、主洗水箱、主洗供水阀门、主洗水泵、主洗排水阀门；

漂洗组件包括漂洗舱、漂洗水箱、漂洗供水阀门、漂洗水泵、漂洗排水阀门；

排水组件包括排水箱、排水泵；

预洗舱、主洗舱、漂洗舱三者依次连接，预洗舱通过预洗水泵与预洗水箱连接并通过预洗排水阀门与排水箱连接，预洗水箱通过预洗供水阀门与管路系统连接；主洗舱通过主洗水泵与主洗水箱连接并通过主洗排水阀门与排水箱连接，主洗水箱通过主洗供水阀门与管路系统连接；漂洗舱通过漂洗水泵与漂洗水箱连接并通过漂洗排水阀门与排水箱连接，漂洗水箱通过漂洗供水阀门与管路系统连接；排水箱通过排水泵连接管路系统。

4.根据权利要求1所述的一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，其特征在于：微纳米气泡水发生器包括一个A段管以及至少一个B段管和/或至少一个C段管，A段管为微纳米气泡水发生器的首段，其尾端依次连接B段管和/或C段管，使微纳米气泡水发生器构成分段连接的管状结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，其特征在于：A段管的两端为A入水口和A出水口，A入水口和A出水口分别设有A入水口法兰和A出水口法兰，A入水口法兰和A出水口法兰上均设有一个密封槽一，密封槽一内均设有密封圈一，A段管的管壁上设有进气口，进气口一端上设有进气口法兰，另一端垂直穿入A段管内，此端的外周面上均布有细微孔洞；

B段管包括B外壳，其两端的B入水口和B出水口分别设有B入水口法兰和B出水口法兰，B入水口法兰和B出水口法兰上均设有一个密封槽二，B段管内部设有螺旋导流片，其外周面与B外壳的内周面固定，螺旋导流片中间沿其轴向设有支撑杆，螺旋导流片、支撑杆和外壳三者形成导流通道，导流通道的通道壁上螺旋均布有多个水流切割片；

C段管包括C外壳，其两端的C入水口和C出水口分别设有C入水口法兰和C出水口法兰，C入水口法兰和C出水口法兰上均设有密封槽三，C外壳内部设有导流通道，导流通道内沿其流向依次间隔设有斜导流片以及多个水流切割片，斜导流片靠近C导流通道入口，多个水流切割片呈螺旋均布。

6.根据权利要求5所述的一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，其特征在于：C导流通道内径为B外壳内径的0.3～0.5倍，螺旋导流片的螺距为B外壳内径的0.6～0.8倍，螺旋导流片的倾斜角度为10～20°，斜导流片倾角为10～20°；

B外壳内径D为20～25mm，此时，接入微纳米气泡水发生器中水流的供水压力为0.3～0.5Mpa，水流速大于0.85m/min。

7.根据权利要求1所述的一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，其特征在于：阀门系统包括清水阀门、电解水阀门、臭氧阀门、洗涤水储水阀门、洗涤水注入阀门、储水槽注水阀门、洗涤排放水阀门、储水槽排水阀门、外排阀门；

管路系统包括清水管、电解水出水管、进水管、臭氧经臭氧进气管、电解水进水管、洗涤水储水管、洗涤水注水管、储水槽注水管、洗涤水外注管、洗涤水排放管、处理水循环管、储水槽排水管；

水泵系统包括清水泵、电解水出水泵、电解水进水泵、储水槽注水泵、处理水循环泵；

清水管一端通过清水泵与外界清水连通，另一端通过清水阀门与进水管一端连接，进水管另一端与微纳米气泡水发生器的入口连接；电解水进水管一端通过电解水进水泵与储水槽连接，另一端与电解系统连接，电解系统通过电解水出水泵与电解水出水管一端连接，电解水出水泵与电解水出水管之间设有电解水阀门，电解水出水管另一端与进水管连接；洗涤水储水管一端通过洗涤水储水阀门与微纳米气泡水发生器连接，另一端与储水槽连接，储水槽接有储水槽排水管，储水槽排水管上设有储水槽排水阀门；

臭氧经臭氧进气管一端与臭氧发生系统连接，另一端通过臭氧阀门与微纳米气泡水发生器连接，洗涤水注水管一端与洗涤水外注管连接，洗涤水注水管的另一端通过洗涤水注入阀门与微纳米气泡水发生器连接，洗涤水外注管的另一端与洗涤模块连接，储水槽注水管一端通过储水槽注水泵与储水槽连接，另一端通过储水槽注水阀门与洗涤水外注管连接，洗涤水排放管一端与洗涤模块连接，另一端通过洗涤排放水阀门与洗涤排放水处理系统连接，处理水循环管一端通过处理水循环泵与洗涤排放水处理系统连接，另一端与储水槽连接，洗涤排放水处理系统上还设有外排阀门，清水阀门、电解水阀门、臭氧阀门、洗涤水储水阀门、洗涤水注入阀门、储水槽注水阀门、洗涤排放水阀门、储水槽排水阀门、外排阀门、清水泵、电解水进水泵、储水槽注水泵分别与控制系统信号连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于微纳米气泡水的洗涤装置，其特征在于：洗涤水传感器系统包括温度传感器、ORP传感器、pH传感器和液位传感器，四者分别安装于储水槽上并分别与控制系统信号连接。

9.一种权利要求2或3所述的基于微纳米气泡水的洗涤装置的洗涤方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：初始洗涤水制备；

微纳米氢气泡水生产机构依次制备预洗水、主洗水和漂洗水，并分别通过控制系统将预洗水、主洗水和漂洗水存储至预洗组件、主洗组件、漂洗组件直至供满后停止，之后，微纳米氢气泡水生产机构继续循环产生微纳米氢气泡主洗水，直至储水槽内装满达标的主洗水后停止；

步骤2：洗涤龙预洗；

将第一批布草置入预洗组件内，启动洗涤龙，预洗组件开始预洗布草，同时，微纳米氢气泡水生产机构开始运行，制备预洗水补充至预洗组件内进行补给，预洗完成后，预洗组件通过控制系统将其内的洗涤废水排放至排水组件暂存；

步骤3：预洗组件补水；

控制系统控制微纳米氢气泡水生产机构制备预洗水，预洗水补充至预洗组件内，直至预洗组件内液位达标；

步骤4：洗涤龙主洗；

洗涤龙将第一批预洗完成的布草从预洗组件转送至主洗组件，之后再将第二批布草加入预洗组件，控制系统同时启动预洗组件和主洗组件，洗涤龙同时进行主洗和预洗，洗涤完成后，排放主洗废水和预洗废水至排水组件内暂存；

步骤5：主洗组件补水；

首先执行步骤3将预洗组件内预洗水补充到位后，控制系统将制备达标的主洗水补充至主洗组件，直至主洗组件内液位达标；

步骤6：洗涤龙漂洗；

洗涤龙将第一批主洗完成的布草送至漂洗组件，再将第二批预洗完成的布草送至主洗组件，之后将第三批布草加入预洗组件，洗涤龙同时进行主洗、预洗和漂洗；洗涤完成后，排放预洗水、主洗水和漂洗水至排水组件内暂存；

步骤7：漂洗组件补水；

控制系统优先执行步骤3为预洗组件补水，其次为漂洗组件补水，直至漂洗水组件液位达标，最后执行步骤5为主洗组件补水；

步骤8：洗涤龙循环洗涤；

第一批漂洗完成后的布草送出洗涤龙，第二批主洗完成的布草送至漂洗组件，第三批预洗完成的布草送至主洗组件，同时将第四批布草加入预洗组件，洗涤龙同时进行主洗、预洗和漂洗；洗涤完成后，排放预洗水、主洗水和漂洗水至排水组件内暂存，按批次进行循环洗涤；

步骤9：洗涤水循环补充；

洗涤龙循环洗涤过程中，微纳米氢气泡水生产机构优先制备预洗水补充至预洗组件，其次制备漂洗水补充至漂洗组件，再次循环持续制备主洗水补充至主洗组件；

步骤10：洗涤排放水处理；

排水组件内的液位达到设定值时，控制系统将排水组件内的废水送至洗涤排放水处理系统，洗涤排放水处理系统进行废水处理，将废水重新转换为洁净水，当储水槽内的液位已达最大液位，则处理后的洁净水直接向外排出至清水箱内储存，若储水槽内液位未达最大液位，则将处理后的洁净水输送至储水槽内，直至储水槽内液位到达最大液位，再将处理后的洁净水向外排出至清水箱内，循环执行。

10.根据权利要求9所述的一种基于微纳米气泡水的洗涤装置的洗涤方法，其特征在于：

制备主洗水包括以下步骤：

步骤Ⅰ：注入清水；

控制系统通过控制阀门系统和水泵系统，使得外界清水流入微纳米气泡水发生器中，微纳米气泡水发生器将清水转化为含有微纳米气泡的气泡水，通过管路系统储水槽中，直至储水槽注满后，传感器系统发出信号给控制系统，控制系统停止外界清水流入；

步骤Ⅱ：单相电解水；

控制系统通过控制阀门系统，使得水输送网络中的储水槽、电解系统形成通路，其余水输送网络中的路径均关闭，储水槽中的气泡水通过水泵系统和管路系统流入电解系统，电解系统将气泡水进行电解，产生含有微纳米氢气泡的纯碱性离子水；

步骤Ⅲ：微纳米氢气泡水转化；

控制系统通过控制阀门系统，使得水输送网络中的储水槽、电解系统、微纳米气泡水发生器三者形成闭环通路，其余水输送网络中的路径均关闭，电解系统中的纯碱性离子水通过水泵系统泵入微纳米气泡水发生器中，微纳米气泡水发生器将纯碱性离子进一步切割转化为微纳米氢气泡含量进一步增多的微纳米氢气泡水，然后再次流入储水槽中，与此同时，氢气处理系统运行，将储水槽内逸出的氢气通过空气稀释后排出；

步骤Ⅳ：重复步骤Ⅱ和步骤Ⅲ，直至传感器系统测得的储水槽中水的参数达到设定值后停止；

步骤Ⅴ：注入主洗水；

控制系统通过控制阀门系统和水泵系统，将储水槽中达标的纯碱性微纳米氢气泡离子水通过管路系统注入到外接的洗涤设备中进行主洗去污；

制备预洗水、漂洗水包括以下步骤：

步骤一：控制系统通过控制阀门系统和水泵系统，使得外界清水流入微纳米气泡水发生器中，与此同时，臭氧发生系统启动，通过管路系统为微纳米气泡水发生器提供臭氧；

步骤二：清水和臭氧在微纳米气泡水发生器中结合，并通过微纳米气泡水发生器转化为含有微纳米臭氧气泡的预洗水，通过管路系统注入到外接的洗涤设备中进行预洗或漂洗。

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