EP4301487A1 - Systeme et procede regenerable de filtration de microfibres d'un liquide de vidange - Google Patents

Systeme et procede regenerable de filtration de microfibres d'un liquide de vidange

Info

Publication number
EP4301487A1
EP4301487A1 EP22705804.7A EP22705804A EP4301487A1 EP 4301487 A1 EP4301487 A1 EP 4301487A1 EP 22705804 A EP22705804 A EP 22705804A EP 4301487 A1 EP4301487 A1 EP 4301487A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
granular medium
liquid effluent
filtration
regeneration
enclosure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22705804.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Thierry Gauthier
Matthieu DREILLARD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of EP4301487A1 publication Critical patent/EP4301487A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/46—Regenerating the filtering material in the filter
    • B01D24/4631—Counter-current flushing, e.g. by air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/02—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration
    • B01D24/10—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration the filtering material being held in a closed container
    • B01D24/12—Downward filtration, the filtering material being supported by pervious surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/46—Regenerating the filtering material in the filter
    • B01D24/4694—Regenerating the filtering material in the filter containing filter material retaining means (e.g. screens, balls) placed on the surface of the filter material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2101/00—Types of filters having loose filtering material
    • B01D2101/04—Sand or gravel filters

Definitions

  • the present invention relates to the field of the elimination of microfibers contained in an emptying liquid of a device for treating textiles, such as a washing machine.
  • microfibers from synthetic clothing are microfibers from synthetic clothing. These microplastics are mainly released during the washing of synthetic textiles in the form of microfibers, due to the abrasion of the fabrics during the washing cycle. More than 700,000 microscopic fibers can thus be released into wastewater each time a household washing machine is used, with many likely to pass through wastewater treatment and thus end up in the environment.
  • the quantity of fibers released during the washing of textiles would correspond to a quantity varying from 0.005 to 0.02% of the weight of the washed textiles depending on the nature of the textile.
  • Other studies consider that the release of fibers during the washing of textiles would even correspond to a quantity varying from 0.02 to 0.1% of the weight of the washed textiles depending on the nature of the textile.
  • France passed a law relating to the fight against waste and the circular economy in which article 10 bis AAB provides that new washing machines must be equipped with a plastic microfibers from January 1 , 2025. France is the first country in the world to take such a step.
  • Application WO 2017/121862 is also known, which describes a woven filter plastic bag in which the clothes to be washed are introduced and capable of retaining some of the textile microfibers.
  • the bag has perforations whose diameter is between 5 and 200 ⁇ m, preferably 50 ⁇ m. If the problem of microfibers is addressed here, one can wonder if putting clothes in a bag will not harm the washing of these. In particular, dirt particles larger than microfibers will not be able to be evacuated properly. The mechanical action of the drum may also be less effective if the clothes are in a bag. The document does not detail how certain microfibers will not escape again when the clothes are removed from the bag.
  • Patent application WO 2019/017848 describes a system for retaining microfibers, comprising a filter cartridge in a removable enclosure, to be positioned at the outlet of a washing machine, based on microfiltration membranes made of polyethylene nanofibers .
  • the membrane has a preferential pore diameter around 50 ⁇ m and is optionally doped with aluminum oxide nanoparticles to improve the adsorption of the microfibers.
  • the filter membrane described in this document has a certain mobility, which allows it to have an anti-clogging function. However, despite this anti-clogging function, the filter cartridge containing the microfiltration membrane marketed to date has a lifetime of 20 washing cycles.
  • the system for filtering microfibers according to the invention comprises a filter cartridge comprising a granular medium, which can be inserted into a removable enclosure.
  • the system according to the invention is provided with only two openings and does not require valves. Indeed, the opening connected to a drain line of a washing machine for the supply of the liquid effluent can be temporarily disconnected for regeneration by gas suction of the granular medium of the filter cartridge.
  • the modular and removable design of the system according to the invention makes it possible to easily replace the filter cartridge, for example if the clogging is too great to be eliminated by simple regeneration, without having to change the entire filtration system.
  • the filtration system according to the invention is designed to be cleaned simply, using a commercial device such as a vacuum cleaner, to recover the microfibers deposited in the granular filter.
  • the invention relates to a regenerable system for the filtration of microfibers contained in a liquid effluent from a textile treatment device, comprising at least: an enclosure formed by, in the operating position, at least an upper casing and a lower casing , a filtration cartridge disposed inside said enclosure, means for supplying said liquid effluent into the enclosure comprising at least one opening arranged in said upper casing of said enclosure and above said filtration cartridge, means for discharging said liquid effluent comprising at least one opening provided in said lower casing of said enclosure and below said filtration cartridge, means for assembling between them in a removable manner at least said upper and lower casings.
  • system according to the invention is such that:
  • said filtration cartridge comprises a granular medium occupying a portion of the volume of said filtration cartridge, said granular medium being surmounted by a free volume;
  • said enclosure comprises means for connection to means for regeneration by gas suction of said granular medium, comprising at least said opening arranged in said upper casing of said enclosure;
  • said means for supplying said liquid effluent and said means for connecting to means for regenerating said granular medium by gas suction are configured to alternately allow connection to a drain pipe of said textile treatment device and connection to said means for regeneration by gas suction of said granular medium.
  • said filtration cartridge may comprise a pipe arranged to short-circuit said granular medium in the event of an accumulation of said liquid effluent above said granular medium, said pipe of said filtration cartridge being preferably provided with a deflector in its upper part and/or with a non-return valve in its lower part.
  • said conduit of said filtration cartridge may further comprise a liquid detector, preferably connected to an alarm.
  • said free volume above said granular medium may represent at least 20% of the volume of said granular medium, preferably between 30 to 50% of the volume of said granular medium, and is preferably 40% the volume of said granular medium.
  • said granular medium may comprise particles of sand, crushed glass beads or raw glass beads, particles formed based on natural or synthetic zeolite, based on alumina, or still based on resins or plastic.
  • said granular medium may comprise particles of size between 0.1 mm and 2 cm for at least 80% by weight of said particles, preferably between 0.3 and 2.5 mm for at least 90% by weight of said particles.
  • a liquid distributor can be arranged between said filtration cartridge and said opening arranged in said upper casing of said enclosure and/or a gas distributor can be arranged between said filtration cartridge and said opening of said means for discharging said liquid effluent.
  • At least said opening arranged in said upper casing of said enclosure of said means for supplying said liquid effluent and of said means of connection to means of regeneration by gas suction of said granular medium can have a internal diameter of at least 30 mm, preferably between 30 mm and 35 mm.
  • said means for supplying said liquid effluent and said means for connecting to means for regeneration by gas suction of said granular medium may comprise fittings.
  • the invention further relates to a process for the filtration of microfibers contained in a liquid effluent from a textile treatment device, said process being implemented by means of a regenerable system for the filtration of microfibers as described above. - above.
  • Said method comprises at least the following steps:
  • At least one phase of filtration of said microfibers is carried out comprising at least the passage of said liquid effluent through said granular medium by means of at least said means for supplying said liquid effluent, and said filtered liquid effluent is evacuated from said microfibers by means of said means for discharging said liquid effluent;
  • a regeneration phase is carried out by gas aspiration of said granular medium.
  • step B) can be repeated between 50 and 150 times, preferably about 100 times, before performing steps C) and D).
  • the method may comprise, prior to step B), a step of pretreating said liquid effluent, said step of pretreating said liquid effluent comprising at least one injection of at least one flocculant in said liquid effluent and/or at least one settling of said liquid effluent and/or at least one cyclonic separation of said liquid effluent.
  • the method may comprise, prior to step C), a phase of draining said granular medium, carried out by connecting said gas suction means at least to the opening of said means of evacuation of said liquid effluent, and/or a drying phase of said granular medium, carried out by means of means for heating said granular medium.
  • the invention further relates to a filtration cartridge comprising a granular medium occupying a portion of the volume of said filtration cartridge and being surmounted by a free volume, said filtration cartridge being configured to be inserted and removably fixed to the regenerable system for the filtration of microfibers contained in a liquid effluent as described above.
  • the invention further relates to a device for treating textiles, comprising at least one regenerable system for the filtration of microfibers contained in a liquid effluent as described above.
  • Figure 1a illustrates a first embodiment of the filtration cartridge of the filtration system according to the invention.
  • Figure 1b illustrates a variant of the first embodiment of the filtration cartridge of the filtration system according to the invention shown in Figure 1a.
  • Figure 2a illustrates a first embodiment of the filtration system according to the invention.
  • Figure 2b illustrates a variant of the first embodiment of the filtration system according to the invention shown in Figure 2a.
  • Figures 3a and 3b show enlargements of the upper part of the upper casing of the system according to the invention.
  • FIG. 4 presents a possible configuration of the system according to the invention for carrying out a regeneration phase by gas aspiration.
  • the invention relates to a regenerable system and method for the filtration of microfibers contained in a liquid effluent from a textile treatment device.
  • microfibers we mean particles from woven or knitted materials, composed of natural (cotton, wool, etc.) or synthetic (polyester, polyamide, acrylic, etc.) fibers such as clothing or fabrics used in the clothing or for any other application (for example sheets, curtains, etc.) in private individuals or in industry.
  • the microfibers normally entrained in the drain water of a washing machine, are generally elongated in shape, with diameters generally between 0.1 and 50 microns. The length of the fibers can range from a few fiber diameters up to several mm depending on the nature and condition of the materials that are washed upstream.
  • a textile treatment device in particular a device for washing textiles, for example an individual washing machine (or even a washing machine), for domestic or commercial use, a set of washing machines laundry (e.g. in laundries), industrial laundry (e.g. laundry), etc.
  • a textile treatment device according to the invention generally comprises any device bringing a textile into contact with a liquid, the liquid then being separated from the textile, such as a device for dyeing a textile, or even a device for waterproofing a textile.
  • Liquid effluent from at least one textile treatment device means the liquid from emptying the textile treatment device, for example the liquid after washing and/or rinsing and/or spinning in the case of 'a washing machine.
  • drainage liquid Conventionally, the microfiber load of the liquid effluents leaving textile treatment devices is generally limited, with contents of between 0.1 and 1000 ppm by weight, generally between 1 and 100 ppm by weight.
  • the system according to the invention is intended to be connected to a pipe for emptying a textile treatment device, for example at the end of the pipe for emptying the textile treatment device.
  • the connection of the system to a pipe for draining a textile treatment device is made in such a way as to allow, in the operating position, an essentially vertical flow of liquid effluent through the filtration system.
  • the general principle of the filtration system according to the invention consists of the filtration of the microfibers contained in a liquid effluent from a textile treatment device, by percolation of this liquid effluent through a granular medium contained in a filtration cartridge. An essentially vertical flow, from top to bottom, through the granular medium, is therefore advantageous.
  • the system according to the invention is also intended to be connected to means for regenerating the granular medium by gas suction, for example to a conduit of a commercial or industrial vacuum cleaner.
  • the filtration system according to the invention is regenerable.
  • the connection of the system to means of regeneration by gas suction is carried out in such a way as to allow a gas flow from the bottom upwards (relative to the service position in filtration) through the filtration system.
  • the system according to the invention is preferably installed outside the washing machine, for example at the end of the pipe for emptying the textile treatment device.
  • An external positioning allows easy access to intervene on the filtration system, for example to extract the filtration cartridge, or to connect the system to means of regeneration by gas suction of the granular medium as will be described below.
  • the system according to the invention comprises at least:
  • An enclosure formed by, in the operating position (that is to say in a position suitable for filtration), at least one upper casing and one lower casing;
  • the filtration cartridge comprises the filter medium consisting of a granular medium to capture the microfibers in the granular stack, using the principle of depth filtration;
  • Means for supplying the liquid effluent to the enclosure comprising at least one opening arranged in the upper casing of the enclosure, above the filter cartridge.
  • this opening allows the liquid effluent to pass through the granular medium contained in the filtration cartridge from top to bottom, or else in other words, this opening allows percolation of the liquid effluent through the granular medium;
  • Means for discharging the liquid effluent comprising at least one opening arranged in the lower casing of the enclosure, below the filtration cartridge: and located under the filtration cartridge.
  • these removable assembly means allow in particular access to the filtration cartridge arranged inside the enclosure formed by the assembly of the upper casings and lower;
  • the opening of the means for supplying the liquid effluent in the enclosure is the same opening as that of the means for regenerating said granular medium by gas suction;
  • the means for supplying the liquid and the means for connection to means for regeneration by gas suction of the granular medium are configured to alternately allow connection to a drain pipe of the textile treatment device and a connection to means for regeneration by gas suction of the granular medium.
  • the general principle of the filtration system according to the invention consists of the filtration of the microfibers contained in a liquid effluent from a treatment device textiles, by percolation of this liquid effluent through a granular medium.
  • the system according to the invention comprises an enclosure, formed by the removable assembly of an upper casing and a lower casing, and inside which is arranged a filtration cartridge comprising the granular medium .
  • the system according to the invention is moreover configured to be connected to means of regeneration by gas suction of the granular medium, so as to eliminate in particular the microfibers having deposited in the granular medium.
  • the fact that the granular medium is contained in a filtration cartridge allows the replacement of the filtration cartridge, when the latter is defective or if, due to use under abnormal conditions such as water loaded with microparticles other than textile microfibers, the granular medium of the filter cartridge is too dirty to be regenerated. Under normal conditions of use, that is to say for a liquid effluent essentially loaded with textile microfibers, the process can be implemented with the same filtration cartridge which can be regenerated.
  • the means for supplying the liquid and the means for connection to means for regeneration by gas suction of the granular medium are configured to alternately allow connection to a drain pipe and connection to means regeneration by gas suction of the granular medium, which allows simplified operation of the system according to the invention.
  • the free volume above the granular medium makes it possible on the one hand to avoid the risk of backflow of the liquid effluent in the event of accumulation above the granular medium (which can occur in the event of clogging of the granular medium), and on the other to allow the expansion of the particles during the regeneration by gas suction of the granular medium as will be described below.
  • the free volume above the granular medium represents at least 20% of the volume of the granular medium, preferably between 30 to 50% of the granular medium, and is preferably 40%.
  • Such free volumes are necessary to allow the expansion of the particles during the regeneration phase by gas suction of the granular medium.
  • a free volume between 30 to 50% allows optimum efficiency of the regeneration phase while limiting the dimensions of the filtration cartridge, and thus the size of the system according to the invention.
  • the granular medium according to the invention comprises at least one bed of particles as will be described below.
  • the method according to the invention generally comprises at least one step of filtering the microfibers contained in a liquid effluent from a treatment device textiles, by percolation of this liquid effluent through a granular medium, followed by a step of regeneration by gas suction of the granular medium.
  • the filter cartridge gradually becomes loaded with microfibers and microparticles contained in the liquid effluents.
  • the system according to the invention can then be disconnected from the drain line of the textile treatment device to be connected to gas suction means.
  • the regeneration phase is carried out by means of an ascending flow of a gas corresponding to air.
  • the enclosure resulting from the assembly of the upper and lower casings, can be of cylindrical or parallelepipedic shape, and can preferably be elongated along the axis of the flow of the liquid effluent. crossing the enclosure (that is to say along a vertical axis).
  • the enclosure and the filtration cartridge have corresponding shapes, so as to allow the insertion of the filtration cartridge into the enclosure.
  • the sections of the enclosure and of the cartridge are dimensioned so as to allow the filtration cartridge to be inserted with a small clearance inside the enclosure.
  • the filter cartridge has a substantially cylindrical shape
  • the upper and lower casings forming the enclosure also have a substantially cylindrical shape
  • the internal diameter of the casing has substantially the same dimension as the external diameter of the filter cartridge, to the nearest clearance determined according to the mechanical tolerance enabling the filter cartridge to be assembled inside the casings.
  • the filtration cartridge is fixed in a removable manner to the enclosure, for example by means of bolting, screwing by clipping (snap-fitting), or even a bayonet assembly.
  • the filtration cartridge is sized and arranged in the enclosure so that a free volume in the enclosure is formed at least above the filtration cartridge, and preferably also below the filter cartridge. filtration.
  • This or these free volumes above and below the filter cartridge make it possible to avoid the risk of backflow of the liquid effluent in the event of accumulation, due for example to clogging of the granular medium of the filter cartridge. Clogging of the granular medium can occur due to the deposition of microfibers in the granular medium, but generally by any type of solid material, including limestone deposits.
  • the filtration cartridge comprises upper and lower walls at least permeable to the liquid effluent, so as to allow the flow of this effluent through the filter cartridge.
  • the upper and lower walls are therefore in fact permeable to gases in general (that is to say to all gases), in particular to gas which can be used for regeneration by gas suction of the granular medium as will be described. lower.
  • the granular medium rests on the lower wall of the filtration cartridge.
  • the filtration cartridge can be cylindrical or parallelepipedic in shape, and is preferably elongated along the axis of the flow of the liquid effluent passing through the enclosure (that is to say along a vertical axis).
  • the upper and lower walls of the cartridge can be fixed integrally to the side walls of the filtration cartridge by removable fixing means (for example by screwing, clipping, etc.), in order to allow their maintenance.
  • the opening of the means for supplying the liquid effluent can be arranged in the upper wall of the upper casing according to the invention, preferably in a central part of this upper wall (for example located in a zone centered on the barycenter of the upper wall, and whose radius can correspond to 30% of the smallest dimension of the upper wall).
  • An opening arranged in a central part of the upper wall of the enclosure allows a laterally more homogeneous distribution of the liquid effluent compared to an eccentric opening.
  • the opening of the means for discharging the liquid effluent can be arranged in the lower wall of the lower casing according to the invention, to avoid an accumulation of the filtered liquid effluent in the bottom of the enclosure.
  • this opening can be connected to a waste water evacuation system, such as a siphon upstream of a sewage device.
  • a lifting pump can be implemented to ensure the evacuation of the filtered effluent.
  • the system according to the invention also comprises means for connection to means for regeneration by gas suction of the granular medium (that is to say means capable of being connected to means for regeneration by gas suction), thanks to a gas suction operated through the opening located in the upper part of the enclosure, above the filter cartridge.
  • means for regeneration by gas suction of the granular medium that is to say means capable of being connected to means for regeneration by gas suction
  • a gas suction operated through the opening located in the upper part of the enclosure, above the filter cartridge under the effect of the suction flow, an upward convective gaseous movement is generated in the bed of particles.
  • the particles of the filtration bed are set in motion and fluidized, without being entrained with the gas stream.
  • the fibers smaller than the particles constituting the filtration bed are entrained with the ascending flow.
  • the means of regeneration by gas suction of the granular medium aim to prevent clogging of the granular medium which may result from the accumulation in particular of filtered microfibers in the granular medium.
  • the means for regenerating the medium granular can be a vacuum cleaner for domestic or industrial use.
  • the gas of the gas suction means is air, which avoids means for storing the gas or gas admission means other than a vent line. Indeed, in this case, the air can be sucked either through the opening of the liquid effluent evacuation means arranged in the lower casing if the enclosure has not been disassembled, or through the base filter cartridge if the enclosure has been disassembled to remove the bottom cover.
  • the opening of the means for regeneration by gas suction of the granular medium therefore corresponds to the opening of the means for supplying the liquid effluent into the enclosure.
  • the opening provided in the upper casing of the enclosure can be used both for the supply of the liquid effluent and for the regeneration by gas suction of the granular medium. This allows a simplified manufacture and use of the upper casing of the enclosure by a user (single connection point, no valves to handle).
  • the means for regeneration by gas suction of the granular medium can be configured to eliminate the microfibers from the granular medium when the accumulated volume of microfibers represents 0.1 to 10% of the porosity of the granular medium, preferably 0.5 to 5% of the porosity of the medium granular. In this way, it is possible to carry out a hundred filtration phases before regenerating the granular medium of the system according to the invention.
  • the means for supplying the liquid effluent to the enclosure and the means for connection to the means of regeneration by gas suction are configured so as to alternately allow connection to a drain pipe of a device treatment of textiles and means of regeneration by gas aspiration.
  • the means for supplying the liquid effluent to the enclosure and the means for connection to the gas suction regeneration means are configured to meet the operating constraints of both the textile treatment devices and the means regeneration by gas suction, in particular to minimize both a pressure drop when the liquid effluent passes through the enclosure and a pressure drop when the gas passes from the gas suction means into the enclosure and/or to guarantee tightness to the liquid effluent and to the gas of the gas suction regeneration means.
  • the duct for draining a washing machine generally consists of a hose whose internal diameter is less than or equal to 25 mm, which makes it possible to ensure the evacuation of washing water without generating a loss. heavy load.
  • the ducts of the means gas suction, and at least the ducts of commercial vacuum cleaners generally have an internal diameter greater than 30 mm.
  • the gas velocity is more important than the liquid effluent velocity and these dimensions are necessary to minimize the pressure drop of the flow.
  • the common opening of the means for supplying the liquid effluent into the enclosure and of the means of connection to the means of regeneration by gas suction can have an internal diameter at least equal to the internal diameter of the gas suction regeneration means.
  • the common opening of the means for supplying the liquid effluent and of the means for regeneration by gas suction has an internal diameter of at least 30 mm, preferably between 30 and 35 mm.
  • Such diameters make it possible to avoid limiting the flow during the regeneration phase with gas suction regeneration means at least of the commercial vacuum cleaner type.
  • the outer diameter of the drain pipe of the washing machine is less than or equal to the inner diameter of the common opening of the means for supplying the liquid effluent and the means for regeneration by gas suction, the drain pipe of the washing machine can be inserted into the common opening of the means for supplying the liquid effluent and the means of connection to the means for regenerating said granular medium.
  • the means for connecting the means of regeneration by gas suction and/or the means for supplying the liquid effluent may comprise a connector (such as for example a ring), in particular to overcome to the differences in diameter between the common opening of the means of connection to the means of regeneration by gas suction and of the means for supplying the liquid effluent and the emptying ducts and/or of the gas suction means, but also for guarantee the tightness of the connection between these different elements.
  • a connector such as for example a ring
  • the upper wall and/or the lower wall of the filtration cartridge permeable to the liquid effluent can consist of a grid, or a porous support open to the passage of fluids, the size of the openings of the grid or of the porous support being however less than the particle size of the granular medium.
  • This grid or porous support open to the passage of fluids makes it possible to retain the particles of the granular medium inside the filtration cartridge, during handling of the cartridge and during regeneration by gas suction.
  • such a grid or porous support open to the passage of fluids can also allow a more homogeneous distribution of the liquid effluent on the granular medium, thus improving the filtration quality of the system according to the invention.
  • this porous grid or support open to the passage of fluids can serve as a pre-filter and retain objects of a size comparable to the size of the particles of the granular bed or larger outside the filtration cartridge.
  • a grid or porous support open to the passage of fluids can also allow a more homogeneous distribution of fluids during the regeneration phase of the granular medium.
  • the upper wall and/or the lower wall of the filtration cartridge can consist, for example, of two superimposed plates with holes between which a sieve grid will have been placed, the holes of the plates having a size greater than the average size of the particles while the sieve grid has a mesh smaller than the average size of the particles constituting the granular medium.
  • the upper wall and/or the lower wall of the filtration cartridge can be made of a simple rigid or supported sieve grid, the mesh size of which has a mesh smaller than the average size of the particles constituting the granular medium.
  • the upper wall and/or the lower wall of the filtration cartridge can consist of a plate of sintered material allowing the passage of fluids inside the sintered material.
  • the porosity of the upper wall can be sized according to a gas flow pressure drop of between 10 and 2000 Pa for a gas flow of 1 m/s at atmospheric pressure and at 25° C., and preferably between 5 and 1000 Pa.
  • the lower wall of the filter cartridge can be sized to provide some resistance to gas flow during regeneration, while providing low resistance to liquid passage during filtration.
  • the porosity of the lower wall can be dimensioned according to a pressure drop of between 100 and 10,000 Pa for a gas flow of 1 m/s at atmospheric pressure and at 25° C., preferably between 500 and 5,000 Pa and very preferably between 1000 and 3000 Pa.
  • a jet aerator can also be arranged in the enclosure, above the upper wall of the filtration cartridge, and under the opening for the supply of the liquid effluent, allowing the introduction of the liquid effluent from the washing machine located in the upper casing so as to disperse the latter and thus prevent an excessively powerful jet of liquid effluent from impacting the permeable medium of the upper wall of the filtration cartridge or the granular medium .
  • the jet aerator can for example have the shape of a solid or hollow cone, a double cone or a disc, or any other shape making it possible to disperse a fluid.
  • a liquid distributor can also be arranged in the enclosure, above the upper wall of the filtration cartridge, and under the opening for supplying the liquid effluent.
  • a liquid dispenser allows a homogeneous distribution of a liquid.
  • the liquid distributor can be a perforated plate with liquid retention.
  • a gas distributor can be placed between the filtration cartridge and the opening allowing the gas to be admitted from the gas suction means, that is to say at least the opening of the gas evacuation means. liquid effluent.
  • a gas distributor allows a homogeneous distribution of a gas.
  • the gas distributor can be a perforated plate.
  • the orifices of the perforated plate are dimensioned so that the pressure drop generated during the passage of the gas through the orifices leads to a uniform distribution of the gas at the outlet of the distributor.
  • the means for removably assembling together at least the upper and lower casings of the enclosure can be screwing, clipping (snap-fitting), bolting, bayonet assembly, or any other means. known means for mounting and dismounting the lower and upper casings.
  • the means for removably assembling together at least the upper and lower casings may comprise flat flanges assembled together by means of bolted connections.
  • these means for assembling between them in a removable manner at least the upper and lower casings also make it possible to seal against the liquid effluent of the assembly, and preferably also against the gas of the regeneration means. by gas aspiration. In this way, the fluids flow entirely within the enclosure.
  • sealing can for example be ensured by grooves dug in the flanges of the casings, making it possible to place an O-ring which will then be crushed when the flanges are tightened.
  • the means for removably assembling together at least the upper and lower casings can make it possible to removably assemble the filtration cartridge, the lower casing and the upper casing.
  • the filtration cartridge is firmly attached to the enclosure, which makes it possible to guarantee that the filtration cartridge is maintained in the service position in the enclosure.
  • the means for removably assembling together the upper and lower casings as well as the filtration cartridge can comprise flat flanges or flanges assembled together by means of bolted connections.
  • the means for removably assembling together the filtration cartridge, the lower casing and the upper casing may consist of screwing means, for example for screwing the filtration cartridge inside the upper casing and inside the upper case.
  • the means for removably assembling together the filtration cartridge, the upper casing and the lower casing may comprise means for guaranteeing the tightness of the assembly, at least against the liquid effluent and preferably also gas means of regeneration by aspiration carbonated.
  • these means may consist, for example, of flanges located at the base of the two casings and resting on a flange of the filtration cartridge.
  • sealing can for example be ensured by grooves dug in the flanges of the casings making it possible to place an O-ring which will then be crushed when the three flanges are tightened.
  • a thread on the outer wall of the filter cartridge and the inner wall of the upper casing can make it possible to assemble the cartridge in the upper casing by screwing, until reaching a stop corresponding to the flange of the filter cartridge.
  • the side walls of the filtration cartridge can be formed in a transparent material, which is a possible property with materials such as PVC, polycarbonates, or even PMMA (poly methyl acrylic methacrylate).
  • Transparency allows the user, when the lower casing is disassembled or when the filtration cartridge is detached from the enclosure, to check the state of the granular medium and in particular its clogging, as well as to check the correct progress of the phase. regeneration of the granular medium.
  • the filtration cartridge may comprise a granular medium short-circuit pipe, arranged in such a way as to allow the evacuation of an accumulation of the liquid effluent in the free volume of the filtration cartridge above the granular medium.
  • part of the liquid effluent which may have accumulated above the granular medium enters through an opening in this pipe located above the granular medium and is evacuated through an opening in this pipe located below the granular medium.
  • This pipe which acts as a short-circuit, makes it possible to avoid a backflow of the liquid effluent via the upper face of the filtration cartridge which could lead to clogging of the drainage system of the textile treatment device.
  • the pipe according to this design can preferably be provided with a deflector in its upper part, to prevent the liquid effluent entering via the upper part of the filtration cartridge from penetrating directly into this pipe.
  • this internal short-circuit pipe can also be equipped with a non-return valve, making it possible to prevent gas rising in the short-circuit in the upward vertical direction during a regeneration phase of the granular medium by gas suction. .
  • the internal short-circuit of the filtration cartridge can comprise a liquid detector, preferably connected to an alarm.
  • a liquid detector makes it possible to detect the presence of water circulating in the short circuit, which can be an indicator that it is recommended to carry out a regeneration phase of the medium granular since at least part of the liquid effluent is no longer filtered by the system according to the invention.
  • This liquid detector can for example consist of two metal branches separated by a few millimeters, positioned inside the conduct of the short-circuit, and supplied with electricity (for example by means of a battery, a or a connection to an electrical network). When the water passes between the two branches, the electric current is established and can trigger an alarm, for example light and/or sound.
  • the light signal can advantageously be maintained over time, that is to say even after the passage of water in the short-circuit pipe, in order to alert the user if he was not present at the when the alarm is triggered.
  • FIG. 1 a illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a first embodiment of the filtration cartridge of the system according to the invention.
  • the filtration cartridge 10 is delimited by side walls 11, and lower 13 and upper 14 walls.
  • the lower 13 and upper 14 walls are in the form of a grid whose mesh size allows the passage of the liquid effluent while retaining the particles of the granular medium 1 inside the filter cartridge 10.
  • the granular medium is surmounted by a free volume 40.
  • the filtration cartridge 10 is provided with a flange 12 allowing its integral assembly with the upper casing (not shown) of the enclosure.
  • the position of the collar is located above the granular bed, which then makes it possible to observe the state of the granular medium by simple dismantling of the lower casing.
  • FIG. 1b presents a variant of the embodiment of FIG. 1a, identical in all respects to this first embodiment (thus, the common elements will not be described again), and in which the filtration cartridge 10 is equipped of a short-circuit system formed by a pipe 15 and a deflector 16.
  • the pipe 15 comprises an opening located above the granular medium 1 and an opening located below the granular medium, making it possible to evacuate the excess full of accumulated liquid above the granular medium 1.
  • the deflector 16 arranged above the upper opening of the pipe 15 makes it possible to prevent the liquid effluent entering via the upper part of the filtration cartridge 10 from penetrating directly in line 15.
  • the internal short-circuit is also provided with a non-return valve 57 preventing gas rising in line 140 in the upward vertical direction during a regeneration phase of the granular medium.
  • FIG. 2a illustrates, schematically and without limitation, a first embodiment of the filtration system according to the invention, comprising an enclosure formed by the assembly of an upper casing 20 and a lower casing 30, and a filter cartridge.
  • filtration 10 assembled integrally with the upper 20 and lower 30 casings.
  • the lower casing 30 and the upper casing 20 have sections which allow the insertion, with a small clearance, of the filtration cartridge 10 inside the casings 20, 30.
  • the upper housing 20 and bottom 30 are provided with means making it possible to be fixed together integrally and in a removable manner to the filter cartridge 10. These means consist of two flat flanges 25, 35 resting on the flat flange 12 of the filter cartridge.
  • a stop 24 (respectively a stop 34) is arranged on the internal side wall of the upper casing 20 (respectively of the lower casing 30), over the entire periphery of the upper casing 20 (respectively of the lower casing 30).
  • the upper face of the upper casing 20 comprises an opening 21, 22, formed by an orifice at the end of a tube 22 integral with the upper casing 20, this opening 21, 22 being intended to be connected alternately either to the evacuation pipe of the liquid effluents from a textile treatment device (not shown), or to means for regenerating the granular medium 1 by gas suction (not shown).
  • This opening 21, 22 is positioned in the center of the upper face of the housing 20, which allows axial introduction of the liquid effluents from the washing machine and axial withdrawal of the gas drawn in, and thus better distribution of the fluids in the filtration cartridge 10
  • the underside of the lower casing 30 comprises an opening 31, 32, formed by an orifice at the end of a tube 32 integral with the lower casing 30, and allowing a connection to a waste water evacuation system, such as a siphon upstream of a sewage system (not shown).
  • the opening 31, 32 is positioned in the center of the underside of the lower casing 30, which facilitates the collection and evacuation of the liquid effluent filtered under the filter cartridge 10 and an axial admission of the sucked gas.
  • this configuration of the openings 21, 22, 31, 32 of the upper 20 and lower 30 casings allows a better distribution of the fluids in the granular medium 1 .
  • FIG. 2b presents a variant of the embodiment of FIG. 2a, identical in all respects to this first embodiment (thus, the common elements will not be described again), and in which a jet aerator 27 is arranged between the opening 21, 22 for the supply of the liquid effluent and the filtration cartridge 10.
  • this jet aerator is arranged in the axis of the opening 21, 22 for the supply of the liquid effluent, which makes it possible to disperse the liquid effluent evenly over the section of the granular medium 1.
  • the jet aerator 27 is fixed to the upper casing 20 by rigid rods 28, and has the shape of a cone.
  • Figures 3a and 3b show enlargements of the upper part of the upper casing of the system according to the invention, so as to detail the means for connecting the opening of the upper casing of the system of the invention to a drain pipe of a washing machine laundry machine and a commercial vacuum cleaner.
  • the upper face of the upper casing 20 comprises an opening 21, 22 (formed by an orifice at the end of a tube 22 integral with the upper casing 20) of internal diameter 30 mm.
  • the outer diameter of the drain line 21 of the washing machine is 32 mm, and is therefore greater than the inner diameter of the opening 21, 22.
  • a ring 40 adjusted to the internal diameter of the drain pipe 41 is inserted into the opening 21, 22 and the drain pipe 41 is inserted on this ring.
  • the inside diameter of the commercial vacuum cleaner pipe 43 is larger than the inside diameter of the opening 21, 22 but is smaller than the outside diameter of the opening 21, 22. In this case, the connection between the pipe of the commercial vacuum cleaner 43 and the opening 21, 22 is ensured by the ring 42.
  • the granular medium according to the invention comprises at least one bed of particles, hereinafter equivalently called “filtering bed” or “filtration bed”.
  • the granular medium may comprise a plurality of layered beds of particles, each held by a support that is not impermeable at least to the liquid effluent.
  • the support is therefore in fact also not impermeable to gases in general, and in particular to the gas used for the regeneration of the granular medium by gaseous fluidization.
  • the support for the granular medium for each stepped bed (possibly with the exception of the last bed which can rest directly on the underside of the filtration cartridge) can be a grid, whose meshes are sized to retain the granular medium while allowing the passage of at least the liquid effluent.
  • the liquid effluent can flow by percolation through each of the stepped beds, from the top downwards.
  • the material constituting the particles of a bed can be defined by its composition, but also by its particle size and its density. Different types of particles can be envisaged to constitute a bed of particles, as described below.
  • the particles of a bed can be particles of sand, or alternatively crushed glass balls or raw glass balls, particles formed from natural or synthetic zeolite, based alumina, or based on resins or plastic.
  • the materials mentioned above in fact have the advantages of being easily accessible commercially and have properties (in particular of density as will be discussed below) adapted to the intended application.
  • the particles of a bed can be made of a material whose surface properties have been modified to promote the retention of the microfibers, by phenomena of physico-chemical affinity with the textile microfibers (by modifying the electrostatic properties particles in particular), or even to limit the affinity of these particles with water (via a hydrophobic treatment, for example by covering the particles such as glass beads with a Teflon film), which makes it possible to facilitate the drying of the bed before regeneration.
  • the particle size of the particles influences the filtration and regeneration capacity of the granular medium vis-à-vis the microfibers, by acting on the resistance to flow to fluids.
  • the size of the particles can be comprised, for at least 80% by weight of the particles, between 0.1 mm and 2 cm, preferentially comprised, for at least 90% by weight of the particles, between 0.3 and 2.5mm.
  • the mean equivalent diameter of the particles of the granular medium (defined with respect to the size distribution by weight of the particles) of the particles can be between 0.3 and 1.5 mm, and preferably between 0.4 and 1. 2mm.
  • the quantity of particles having a size of less than 0.1 mm can be less than 5% by weight.
  • the beds can be made up of particles having decreasing particle sizes along the direction of the flow of the liquid effluent (that is to say from the top downwards), so as to allow a filtration first of the largest fibers, then of increasingly fine fibers.
  • the density of the particles constituting a bed of particles affects the fluidization of the particles during regeneration (minimum speed making it possible to fluidize the bed and pressure drop across the bed).
  • the materials described above to form particles generally have grain densities of between 1100 and 2800 kg/m 2 suitable for regeneration, for example by gas suction, even when the suction rate is moderate (for example with a domestic vacuum cleaner).
  • hollow materials such as hollow glass or plastic balls, the grain density of which can be lower, which then makes it possible to regenerate the bed with lower fluid flow rates.
  • the speed of passage of the liquid effluent in a bed of particles influences, on the one hand, the quality with which the retention of the fibers is achieved and, on the other hand, the pressure drop of the liquid effluent at through the particle bed.
  • the system according to the invention can be sized so that the speed of filtration (superficial speed of the liquid effluent in the bed of particles) is between 1 and 100 m/h, preferably between 5 and 50 m/h.
  • the system according to the invention can be sized so that the pressure drop offered by the bed of clean particles (that is to say before any filtration or after regeneration) is between 500 and 100,000 Pa, preferably between 1000 and 10000 Pa.
  • a filtration rate of the liquid effluent and an appropriate pressure drop by means of a dimensioning well known to the specialist, carried out at least according to the quantity of effluent liquid to be filtered for a given time, the pressure at the discharge of the emptying of the textile treatment device and the positioning of the system according to the invention on the portion of the pipe for the emptying of the textile treatment device (in particular the positioning of the filtration system according to the invention in relation to the discharge of the drain from the textile treatment device and in relation to the waste water evacuation system to which the filtration system according to the invention is connected when it is in service) .
  • the flow rate of the liquid effluent to be filtered depends on the capacity of the washing machine.
  • the system according to the invention can be dimensioned so as to have filtration flow rates of between 1 and 25 l/min, preferably between 3 and 15 l/min.
  • the filtration rate is a function of the filtration surface and the filtration rate described above.
  • the diameter of the filtration cartridge can vary between 5 and 50 cm inside diameter, preferably between 10 and 30 cm inside diameter to have optimal filtration speeds as defined above.
  • the height of a bed of particles can be between 0.5 and 5 times the equivalent diameter of the passage section of the bed of particles, preferably between 0.7 and 2 times the equivalent diameter of the passage section of the bed of particles , which allows time for the microfibers to settle in the porosity of the bed.
  • the gas suction means can be supplemented by a particle separation system, arranged downstream of the gas suction means, such as a cyclonic chamber or a membrane filter, to collect the microfiber particles.
  • a particle separation system arranged downstream of the gas suction means, such as a cyclonic chamber or a membrane filter, to collect the microfiber particles.
  • vacuum cleaners for domestic use generally include such particle separation systems.
  • the free volume above the granular medium in the filtration cartridge which serves as an accumulation zone during the filtration phase, makes it possible, during a regeneration phase of the bed, to contain the expansion of the bed associated with the fluidization of the bed. At the end of the bed regeneration phase, the suction flow is stopped and the particles sediment to again reform a filtering bed free of the fibers deposited during the prior filtration phases.
  • the fibers collected during a regeneration phase can either be used as recycling material or disposed of as non-hazardous waste in appropriate collection systems.
  • the speed of the rising gas during the regeneration of the bed of particles determines the stirring of the granular medium. It is well known to those skilled in the art that to set a bed of particles in motion, the gas must rise through the granular bed with a flow velocity greater than a speed called "minimum fluidization speed", which can be calculated using correlations well known to those skilled in the art (for example, as described in the document (Wen C.H. & Yu Y.H., Chem. Eng. Prog. Symp.
  • the bed of particles can be fluidized by an upward movement of air, at a speed crossing the corresponding bed preferentially at a speed of between 2 and 20 times the value of the minimum fluidization speed, in order to promote the agitation of the particles of the bed, and thus to cause the flight of the collected microfibers which come out of the bed.
  • the air rose nt through the bed can be between 3 and 10 times the minimum fluidization rate.
  • this range of ascending gas speeds makes it possible to ensure fluidization, without requiring specific suction means.
  • this range of rising gas velocities is generally compatible with the characteristics of the majority of commercial vacuum cleaners available for home use.
  • the suction rate through the filter medium depends on the washing capacity of the washing machine.
  • the system can be sized so as to have suction flow rates close to 10 to 1001/s, preferably between 20 and 40 l/s. s, making it possible to generate a suction vacuum of between 5 and 50 kPa, preferably between 20 and 40 kPa.
  • the invention further relates to a method for the filtration of microfibers contained in a liquid effluent, which can be advantageously implemented by means of the regenerable system for the filtration of microfibers contained in a liquid effluent according to any one of the embodiments or any of the combinations of the embodiments described above.
  • the method according to the invention comprises at least the following steps:
  • A) the means for supplying the liquid effluent described above are connected to a pipe of a textile treatment device;
  • At least one filtration phase is carried out comprising at least the passage of the liquid effluent through the granular medium by means of at least the means for supplying the liquid effluent described above, and the liquid effluent thus filtered by means of the liquid effluent discharge means described above;
  • a regeneration phase is carried out by gas suction of the granular medium.
  • step B) is repeated between 20 to 150 times, preferably about 100 times before carrying out steps C) and D).
  • it is important to proceed regularly to the regeneration of the filter medium in order to avoid clogging, but it may not be necessary to carry out a regeneration phase systematically after each filtration phase, depending on the microfiber load of the liquid effluent. It is for example possible to estimate a frequency of triggering of the regeneration phase, by estimating a clogging speed of the porosity of the filter bed by accumulation of microfibers, from the concentration of microfibers in the liquid effluent at each wash. This embodiment, by avoiding systematic regeneration phases, notably allows energy savings.
  • a regeneration phase is carried out by gas suction of the granular medium, after a plurality of filtration phases, when it is detected that the percolation rate of the liquid effluent slows down.
  • a regeneration phase of the granular medium can be triggered as follows: for each filtration phase, the variation in the level of the liquid effluent in the free volume above the granular medium is measured as a function time; this measurement is compared with a reference value of the percolation rate, obtained for example by measurement when the granular medium is free of microfibers; when the measurement is less than at least 100% below the reference value, or preferably at least 50% below the reference value, a regeneration phase by gas suction of the granular medium at the end of the current filtration phase.
  • the regeneration phase can only be triggered by gas suction of the granular medium after a predetermined period, taken from the end of the last filtration phase, allowing at least the drainage of the liquid effluent and preferably also the drying of the granular medium, in order to evacuate all the humidity contained in the granular medium.
  • This predetermined duration can be between 3 and 7 hours, preferably 5 hours.
  • to promote drying it is also possible to establish a natural or forced convection of gas through the granular medium, by keeping open the openings of the means for discharging the liquid effluent and the means of connection to the means of regeneration by gas suction of the granular medium.
  • the predetermined duration will advantageously be limited when hydrophobic particles are used and/or the filter is constructed with a hydrophobic material.
  • Figure 4 presents a possible configuration of the system according to the invention for carrying out the regeneration phase, configuration which is identical in all respects to that of Figure 2a (thus, the common elements will not be described again), at the except that the lower casing (not shown) has been disassembled from the upper casing 20 and the filter cartridge 10.
  • the means for regeneration by gas suction of the granular medium can be connected to the opening 21, 22 which is a common opening serving both for the connection to the gas suction regeneration means (not shown) and to a drain line of a textile treatment device (not shown).
  • the air intake is made at the level of the grid 13 constituting the underside of the filtration cartridge 10.
  • the method according to the invention may comprise, prior to step C), a drainage phase of the granular medium, carried out by means of gas suction means connected to the system according to the invention so as to generate a downward flow gas through the granular medium.
  • the gas suction means are connected this time at least to the opening of the liquid effluent discharge means.
  • the suction of gas through an opening located in the lower casing allows forced convection of gas through the granular medium from top to bottom. This forced convection of gas entrains a large part of the residual liquid present in the interstices of the granular medium, thus facilitating its gravity flow and reducing the residual humidity of the bed.
  • the system according to the invention can comprise means for collecting (such as water traps) the drained liquid effluent, located upstream of the opening connected to the gas suction means, to avoid excessive entrainment of liquid towards the gas suction means, these liquid entrainments possibly being harmful to the proper functioning of the gas suction means.
  • the method according to the invention may comprise, after step B) and preferably after a drainage phase as described above, a phase of drying the granular medium, carried out by means of means for heating the granular medium .
  • This drying phase allows accelerated drying compared to a drainage phase as described above which would be carried out over a sufficiently long time to result in the drying of the granular medium.
  • this phase of drying the granular medium can be carried out by placing the filtration cartridge, which will have been removed beforehand from the enclosure of the system according to the invention, in a heating enclosure, such as for example a microwave oven or a conventional oven.
  • this phase of drying the granular medium can be carried out by connecting gas blowing means to the system according to the invention so as to generate an ascending or descending flow of gas through the medium. granular, and by heating the gas beforehand before it enters the enclosure.
  • the gas can for example be heated by means of a heat source (for example a heating resistor, a heat exchanger) located between the gas blowing means and the opening to which the gas blowing means are connected.
  • the gas blowing means can be connected to the system according to the invention at the level of the opening of the means for regeneration by gas suction of the granular medium located above the granular medium, or at the level of the opening of the liquid effluent discharge means.
  • the gas used is a gas with a low water vapor content.
  • the gas blowing means may consist of a hair dryer.
  • this phase of drying the granular medium can be carried out by causing a hot liquid to percolate through the granular medium, or by heating the walls of the granular medium.
  • the heating of the wall of the granular medium can be achieved for example by placing a heating resistor in contact with the wall of the filtration cartridge, or in the very wall of the filter cartridge.
  • the granular medium is heated to temperatures between 30 and 90°C, preferably between at least 50 and 70°C. Such temperatures are capable of allowing the evacuation of more than 95% of the residual humidity, present in the granular medium at the start of drying, within a period of less than 30 minutes, or even less than 10 minutes.
  • the process according to the invention can comprise at least one stage of pretreatment of the liquid effluent, before its arrival on the granular medium (and therefore before stage B).
  • this preliminary step of pretreatment of the liquid effluent can comprise a sub-step of injecting at least one flocculant into the liquid effluent, for example by means of the means of injection of a flocculant as described above.
  • a flocculant promotes the agglomeration of fibers, or other particles contained in the drain liquid, the smallest, which facilitates their separation from the liquid effluent when passing through the granular medium.
  • a flocculant in the form of mineral salts with polyvalent cations such as aluminum sulphate or ferric chloride, activated silica, or natural organic polyelectrolytes (starches, alginate) or synthesis (polymers of molecular mass high such as polycrylamides or polyvinylamines).
  • the injection of a flocculant will preferably be carried out at a low content, generally between 1 and 20 ppm of the drainage liquid, and a device will preferably be used which promotes the mixing of said flocculant in the liquid effluent.
  • Flocculation is particularly interesting in the case where the microfibers or particles present have dimensions of the order of a micron or less than a micron.
  • the flocculant can also be injected at the same time as the detergent intended for washing textiles, and possibly be combined with the detergent.
  • the preliminary step of pre-treatment of the liquid effluent can comprise a sub-step of decantation of the liquid effluent, carried out for example by means of a decantation chamber arranged upstream of the enclosure of the system according to the invention as described above.
  • a settling chamber allows the largest fibers to settle by gravity.
  • Such a preliminary settling sub-step can make it possible to capture the largest fibers and limit excessively rapid clogging of the granular medium, which can then more effectively capture the majority of the smallest fibers.
  • the preliminary step of pretreatment of the liquid effluent can comprise a sub-step of passing the liquid effluent into a cyclonic separation chamber (such as a hydrocyclone) arranged upstream of the enclosure of the system according to the invention as described above.
  • a cyclonic separation chamber such as a hydrocyclone
  • Such a preliminary sub-step can make it possible to capture the largest fibers and to limit too rapid clogging of the granular medium, which can then more effectively capture the majority of the smallest fibers.
  • the preliminary step of pre-treatment of the liquid effluent can comprise a sub-step of injecting at least one flocculant into the liquid effluent, followed by a sub-step of settling the effluent liquid and/or a cyclonic separation sub-step.
  • the flocculant makes it possible to promote the agglomeration of the smallest fibers, which will increase the efficiency of the settling and/or cyclonic separation sub-step, before the passage of the liquid effluent, already discharged from the largest coarse fibers and/or fiber agglomerates, in the granular medium.
  • the method according to the invention may also comprise at least one step subsequent to the regeneration step, consisting of collecting the microfibers from the regeneration phase, for example by means of a cyclonic chamber or a filter (eg membrane) placed downstream of the regeneration means by gas suction of said granular medium described above.
  • a filter eg membrane
  • the system and the method according to the invention make it possible to filter the microfibers of a liquid effluent, resulting from the washing, rinsing and/or spin-drying phases of a textile treatment device, with a capture efficiency microfibers greater than 50 microns greater than at least 80%.
  • the system and the method according to the invention can be used over a long period, thanks to the possibility of regenerating the granular medium in which the microfibers can accumulate over time.
  • the filter cartridge is easily regenerated thanks to easy-to-manage connection means for the user. Regeneration also makes it possible to recover the microfibers for later use.
  • the modular and removable aspect of the system according to the invention makes it possible to change the filtration cartridge in the event of deterioration, for example when regeneration becomes inefficient (granular medium with scale for example), without having to change the entire filtration system. .
  • the invention also relates to a filtration cartridge comprising a granular medium occupying a portion of the volume of the filtration cartridge as described according to any one of the above embodiments; the filtration cartridge being configured to be inserted and fixed in a removable manner to the regenerable system for the filtration of microfibers contained in a liquid effluent according to any one of the embodiments described above.
  • the invention also relates to a device for treating textiles, such as a washing machine, comprising at least one regenerable system for the filtration of microfibers contained in a liquid effluent according to any one of the embodiments described above.
  • the application example described below relates to an application of the system and of the method for filtering microfibers according to the invention to an individual washing machine and to a commercial vacuum cleaner.
  • the washing machine in this example has a washing capacity of 5 kg of laundry, and uses a maximum total quantity of water of 501 for each wash. are variable according to the choices of the user but the washing machine is characterized by the fact that the largest quantity that it is possible to evacuate during a phase during the wash is 151, the evacuation of the liquid being carried out in 3 mn. Between two washing machine evacuation cycles, the time is approximately 15 minutes minimum.
  • the average fiber content in the waste water is close to 0.02 g/l, corresponding to an average fiber release rate of 0.02% relative to the weight of washed laundry, and an average quantity of fibers to be collected by the filter with each wash of 1 g on average for 5 kg of washed laundry.
  • the washing machine drains liquids through a drain point located at the base of the washing machine 5 cm from the floor.
  • a connection point to the mains drainage is available at a height of 15 cm above the washing machine's drain point (therefore 20 cm from the floor on which the washing machine rests).
  • the filtration system according to the design described in Figure 2a is connected to a drain line of the washing machine.
  • the references cited below therefore correspond to those of FIG. 2a.
  • the enclosure is cylindrical, with an internal diameter of 25 cm and 70 cm high, and in which is inserted a filtration cartridge, also cylindrical, with an external diameter of 25 cm and 60 cm high.
  • the granular medium 1 is placed over a height of 25 cm in the filtration cartridge 10. It is surmounted by a free volume with a height of 30 cm, the volume of which allows the accumulation of 15 l of liquid effluent.
  • the underside of the filter cartridge is a grid with a mesh size of 0.15 mm.
  • the middle granular 1 consists of sand whose average diameter is 0.5mm, and such that 90% of the sand particles have a size between 0.3 and 0.7mm.
  • the average density of sand grains is estimated at 2550 kg/m3.
  • the porosity (interstitial space) of the granular medium 1 is estimated at 41% of the granular volume after regeneration.
  • the system according to this application example is connected to the drain pipe of the washing machine at the level of the opening 21, 22, located at a height of approximately 90 cm from the ground.
  • the opening 31, 32 of the lower casing is therefore still located above the outlet of the washing machine drain, which makes it possible to connect this assembly to the usual waste water drain system, with a siphon and drain the filtered rinsing liquid by gravity.
  • the characteristics of the bed allow filtration with a flow rate of 6 l/min by creating a pressure drop of less than 2000 Pa, corresponding to a hydrostatic height of 20 cm lower than the height free volume above the granular medium. As a result, filtration by percolation of the bed can be carried out in less than 4 minutes.
  • the pressure drop has doubled and corresponds to about 4000 Pa, i.e. a hydrostatic height of 40 cm always lower than the height of the free volume 30.
  • the inside diameter of the opening 21, 22 is 30 mm
  • the inside diameter of the pipe of the commercial vacuum cleaner used is 31 mm
  • the outside diameter of the drain pipe is 32mm.
  • the connection of the opening 21, 22 to the drain pipe of the washing machine alternatively to the pipe of the commercial vacuum cleaner is configured as described respectively in FIGS. 3a and 3b.
  • the drain line of the washing machine is disconnected from the opening 21, 22 and this opening 21, 22 is connected to a commercial vacuum cleaner (provided with a disposable filter bag), making it possible to create a convective current of ascending air through the granular medium 1, the air penetrating through the opening 31, 32.
  • the vacuum cleaner makes it possible to suck 30 l/s with a suction of 40 kPa.
  • the fluidization velocity of the particles is 19.5 cm/s. A minimum flow rate of 10 l/s is therefore required to fluidize the bed.
  • the use of the vacuum cleaner which sucks up 30 l/s therefore makes it possible to fluidize the bed at a speed therefore corresponding to 3 times the minimum fluidization speed.
  • the suction required to compensate for the pressure drop of the granular medium in the fluidized state is approximately 4000 Pa which is well below the suction capacity of the vacuum cleaner.
  • the bed is therefore well fluidized, which makes it possible to evacuate the microfibers towards the filter bag.
  • the suction is stopped and the sand particles sediment to reform the filtering medium.
  • the system and process for the filtration of microfibers according to this design made it possible to eliminate between 80 and 90% of the fibers of length greater than approximately 50 microns.
  • the dimensions of the filtration system described in the application example could be reduced by optimizing the operating conditions of the washing machine, for example by considering more frequent oil changes but with a smaller volume.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et un système régénérable pour la filtration de microfibres d'un effluent liquide issu d'un dispositif de traitement de textiles, le système comprenant au moins une enceinte démontable formée par des carters supérieur (20) et inférieur (30), une cartouche de filtration (10) comprenant un milieu granulaire (1) et un volume libre (40), des moyens pour l'amenée (21, 22) et des moyens d'évacuation (31,32) de l'effluent liquide, des moyens de connexion (21, 22) à des moyens de régénération par aspiration gazeuse, les moyens pour l'amenée (21, 22) de l'effluent liquide et les moyens de connexion (31, 32) aux moyens de régénération par aspiration gazeuse comprenant au moins une ouverture commune (21, 22) aménagée dans le carter supérieur (20) et étant configurés pour permettre alternativement une connexion à une conduite de vidange du dispositif de traitement de textiles et une connexion aux moyens de régénération par aspiration gazeuse.

Description

SYSTEME ET PROCEDE REGENERABLE DE FILTRATION DE MICROFIBRES D'UN LIQUIDE DE VIDANGE
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine de l'élimination des microfibres contenues dans un liquide de vidange d'un dispositif de traitement de textiles, tel qu'une machine à laver le linge.
Des études récentes indiquent qu’entre 20 et 35% des microplastiques retrouvés dans l’environnement marin sont des microfibres provenant de vêtements synthétiques. Ces microplastiques sont principalement libérés lors du lavage des textiles synthétiques sous forme de microfibres, du fait de l’abrasion des tissus pendant le cycle de lavage. Plus de 700 000 fibres microscopiques peuvent ainsi être rejetées dans les eaux usées lors de chaque utilisation d’une machine à laver domestique, avec un grand nombre qui risquent de passer à travers le traitement des eaux usées et donc de finir dans l’environnement.
De manière plus précise, selon certaines études, la quantité de fibres libérées pendant le lavage de textiles correspondrait à une quantité variant de 0.005 à 0.02% du poids des textiles lavés en fonction de la nature du textile. D'autres études considèrent que la libération des fibres pendant le lavage de textiles correspondrait même à une quantité variant de 0.02 à 0.1% du poids des textiles lavés en fonction de la nature du textile.
Il s'agit donc également d'un problème de santé publique majeur puisque ce microplastique se retrouve dans l'eau et les aliments que nous consommons. D'après les dernières estimations un être humain ingère en moyenne 5 grammes de plastique chaque semaine, soit l’équivalent du poids d’une carte de crédit.
Par ailleurs, le 30 janvier 2020, la France a voté une loi relative à la lutte contre le gaspillage et à l'économie circulaire dans lequel l’article 10 bis AAB dispose que les lave-linges neufs devront être dotés d’un filtre à microfibres plastiques à compter du 1er janvier 2025. La France est le premier pays au monde à prendre une telle mesure.
Technique antérieure
On connaît le document US 4906367 qui décrit un filtre tissé souple se positionnant au niveau du tuyau d’évacuation d’un lave-linge. Les principales impuretés comme les pelotes de cheveux sont retenues par ce filtre, qui doit être enlevé physiquement pour être nettoyé dès que celui-ci est colmaté. Le filtre décrit dans ce document a initialement été conçu pour protéger les canalisations d’eaux usées et non pour retenir des objets aussi petits que des microfibres. Les pores de ce filtre ne sont en effet pas assez fins pour permettre leur rétention de manière efficace. L’utilisation de pores plus petits pour ce type de filtre induirait un colmatage rapide et une durée de vie trop faible du filtre.
On connaît aussi la demande WO 2017/173215, qui décrit un objet sphérique en plastique s’introduisant dans le tambour d’un lave-linge avec les vêtements à nettoyer et permettant de capturer in situ les fibres libérées grâce à de nombreuses protubérances. La géométrie de ces protubérances n’est toutefois à ce jour pas conçue pour capturer les petits objets comme les microfibres, l'efficacité de rétention des microfibres dont la longueur est supérieure à 100pm étant de seulement 26%.
On connaît également la demande WO 2017/121862 qui décrit un sac en plastique filtrant tissé dans lequel on introduit les vêtements à laver et capable de retenir une partie des microfibres textiles. Le sac a des perforations dont le diamètre est compris entre 5 et 200 pm, préférentiellement 50 pm. Si le problème des microfibres est ici adressé, on peut se demander si le fait de mettre des vêtements dans un sac ne va pas nuire au lavage de ceux-ci. Notamment, les particules de salissures de plus grande taille que les microfibres ne vont pas pouvoir s’évacuer correctement. L’action mécanique du tambour risque également d’être moins efficace si les vêtements sont dans un sac. Le document ne détaille pas comment certaines microfibres ne vont pas s’échapper de nouveau lorsque l’on va retirer les vêtements du sac.
La demande de brevet WO 2019/017848 décrit quant à elle un système pour retenir les microfibres, comprenant une cartouche filtrante dans une enceinte démontable, à positionner en sortie d'un lave-linge, basé sur des membranes de microfiltration constituées de nanofibres de polyéthylène. La membrane présente un diamètre de pores préférentiel autour de 50 pm et est optionnellement dopée avec des nanoparticules d’oxyde d’aluminium permettant d’améliorer l’adsorption des microfibres. La membrane filtrante décrite dans ce document présente une certaine mobilité, ce qui lui permet d’avoir une fonction anti-colmatage. Toutefois, malgré cette fonction anti-colmatage, la cartouche filtrante contenant la membrane de micro filtration commercialisée à ce jour a une durée de vie de 20 cycles de lavage. L'utilisation d'un tel filtre requiert donc une quantité importante de consommables, et donc une consommation non-négligeable de matières plastiques pour les fabriquer. De plus, les nanofibres de plastique constituant la membrane peuvent présenter un risque de détérioration lors de l’utilisation, et donc de rejet dans les eaux usées. Enfin, lorsque le filtre est colmaté, le débit de percolation diminue fortement et conduit in fine à un engorgement du système, empêchant l’évacuation du liquide qui s’accumule alors progressivement en amont de la membrane, sans possibilité d’évacuation du liquide autre que par le démontage du filtre.
Dans la demande de brevet FR 20/03351 , un système et un procédé pour filtrer les microfibres (plastiques ou autres) en sortie de dispositifs de traitement de textiles sont proposés. Ce système permet la collecte d'au moins une partie des microfibres en sortie d'un dispositif de traitement de textiles grâce à la filtration en profondeur sur un lit granulaire, pour une éventuelle récupération ultérieure, grâce à la mise en oeuvre d'une fluidisation du milieu granulaire. Toutefois, ce système comporte plusieurs ouvertures ayant chacune leur fonction, ce qui pourrait rendre son utilisation complexe pour un utilisateur (ouverture et fermeture de vannes pour passer d'une phase de filtration à une phase de régénération). De plus, le système doit être entièrement remplacé si l'encrassement du filtre granulaire est trop important pour pouvoir être éliminé par une simple régénération.
Résumé de l’invention
La présente invention vise à une alternative modulaire et simplifiée des systèmes et procédés de filtration de microfibres selon l'art antérieur. Notamment, le système pour filtrer les microfibres selon l'invention comporte une cartouche filtrante comportant un milieu granulaire, insérable dans une enceinte démontable. De plus, le système selon l'invention n'est muni que de deux ouvertures et ne nécessite pas de vannes. En effet, l'ouverture connectée à une conduite de vidange d'un lave-linge pour l'amenée de l'effluent liquide peut être déconnectée temporairement pour une régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire de la cartouche filtrante. La conception modulaire et démontable du système selon l'invention permet de remplacer facilement la cartouche filtrante, par exemple si l'encrassement est trop important pour être éliminé par simple régénération, sans avoir à changer l'ensemble du système de filtration. Le système de filtration selon l'invention est conçu pour être nettoyé simplement, en utilisant un appareil commercial tel qu'un aspirateur, pour récupérer les microfibres déposées dans le filtre granulaire.
L'invention concerne un système régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide issu d'un dispositif de traitement de textiles, comprenant au moins : une enceinte formée par, en position de fonctionnement, au moins un carter supérieur et un carter inférieur, une cartouche de filtration disposée à l'intérieur de ladite enceinte, des moyens pour l'amenée dudit effluent liquide dans l'enceinte comprenant au moins une ouverture aménagée dans ledit carter supérieur de ladite enceinte et au-dessus de ladite cartouche de filtration, des moyens d'évacuation dudit effluent liquide comprenant au moins une ouverture aménagée dans ledit carter inférieur de ladite enceinte et en-dessous de ladite cartouche de filtration, des moyens pour assembler entre eux de manière démontable au moins lesdits carters supérieur et inférieur.
En outre, le système selon l'invention est tel que :
- ladite cartouche de filtration comprend un milieu granulaire occupant une portion du volume de ladite cartouche de filtration, ledit milieu granulaire étant surmonté par un volume libre ; - ladite enceinte comprend des moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire, comprenant au moins ladite ouverture aménagée dans ledit carter supérieur de ladite enceinte ;
- lesdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide et lesdits moyens de connexion à des moyens de régénération dudit milieu granulaire par aspiration gazeuse sont configurés pour permettre alternativement une connexion à une conduite de vidange dudit dispositif de traitement de textiles et une connexion auxdits moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, ladite cartouche de filtration peut comprendre une conduite disposée pour court-circuiter ledit milieu granulaire en cas d'une accumulation dudit effluent liquide au-dessus dudit milieu granulaire, ladite conduite de ladite cartouche de filtration étant préférentiellement munie d'un déflecteur dans sa partie supérieure et/ou d'un clapet anti-retour dans sa partie inférieure.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, ladite conduite de ladite cartouche de filtration peut comporter en outre un détecteur de liquide, de préférence relié à une alarme.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, ledit volume libre au-dessus dudit milieu granulaire peut représenter au moins 20% du volume dudit milieu granulaire, de préférence entre 30 à 50% du volume dudit milieu granulaire, et vaut de préférence 40% du volume dudit milieu granulaire.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, ledit milieu granulaire peut comprendre des particules de sable, des billes de verre concassé ou des billes de verre brutes, des particules formées à base de zéolithe naturelle ou synthétique, à base d'alumine, ou encore à base de résines ou de plastique.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, ledit milieu granulaire peut comprendre des particules de taille comprise entre 0.1 mm et 2 cm pour au moins 80% en poids desdites particules, préférentiellement comprise entre 0.3 et 2.5 mm pour au moins 90% en poids desdites particules.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, un distributeur de liquide peut être disposé entre ladite cartouche de filtration et ladite ouverture aménagée dans ledit carter supérieur de ladite enceinte et/ou un distributeur de gaz peut être disposé entre ladite cartouche de filtration et ladite ouverture desdits moyens d'évacuation dudit effluent liquide.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, au moins ladite ouverture aménagée dans ledit carter supérieur de ladite enceinte desdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide et desdits moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire peut avoir un diamètre intérieur d'au moins 30 mm, de préférence compris entre 30 mm et 35 mm. Selon une mise en œuvre de l'invention, lesdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide et desdits moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire peuvent comprendre des raccords.
L'invention concerne en outre un procédé pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide issu d'un dispositif de traitement de textiles, ledit procédé étant mis en œuvre au moyen d'un système régénérable pour la filtration de microfibres tel que décrit ci- dessus. Ledit procédé comprend au moins les étapes suivantes :
A) on connecte lesdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide à une conduite de vidange dudit dispositif de traitement de textiles ;
B) on réalise au moins une phase de filtration desdites microfibres comprenant au moins le passage dudit effluent liquide au travers dudit milieu granulaire au moyen au moins desdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide, et on évacue ledit effluent liquide filtré desdites microfibres au moyen desdits moyens d'évacuation dudit effluent liquide ;
C) on déconnecte lesdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide de ladite conduite de vidange dudit dispositif de traitement de textiles, et on connecte lesdits moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire à des moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire ;
D) on réalise une phase de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire.
Selon une mise en œuvre de l'invention, on peut répéter l'étape B) entre 50 et 150 fois, de préférence environ 100 fois, avant de réaliser les étapes C) et D).
Selon une mise en œuvre de l'invention, le procédé peut comprendre, préalablement à l'étape B), une étape de prétraitement dudit effluent liquide, ladite étape de prétraitement dudit effluent liquide comprenant au moins une injection d'au moins d'un agent floculant dans ledit effluent liquide et/ou au moins une décantation dudit effluent liquide et/ou au moins une séparation cyclonique dudit effluent liquide.
Selon une mise en œuvre de l'invention, le procédé peut comprendre, préalablement à l'étape C), une phase de drainage dudit milieu granulaire, réalisée en raccordant lesdits moyens d'aspiration gazeuse au moins à l'ouverture desdits moyens d'évacuation dudit effluent liquide, et/ou une phase de séchage dudit milieu granulaire, réalisée au moyen de moyens pour chauffer ledit milieu granulaire.
L'invention concerne en outre une cartouche de filtration comprenant un milieu granulaire occupant une portion du volume de ladite cartouche de filtration et étant surmonté par un volume libre, ladite cartouche de filtration étant configurée pour être insérée et fixée de manière démontable au système régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne en outre un dispositif de traitement de textiles, comprenant au moins un système régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide tel que décrit ci-dessus.
Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages du système selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
La figure 1 a illustre un premier mode de réalisation de la cartouche de filtration du système de filtration selon l’invention.
La figure 1b illustre une variante du premier mode de réalisation de la cartouche de filtration du système de filtration selon l’invention présenté en figure 1a.
La figure 2a illustre un premier mode de réalisation du système de filtration selon l’invention.
La figure 2b illustre une variante du premier mode de réalisation du système de filtration selon l’invention présenté en figure 2a.
Les figures 3a et 3b présentent des agrandissements de la partie supérieure du carter supérieur du système selon l'invention.
La figure 4 présente une configuration possible du système selon l'invention pour réaliser une phase de régénération par aspiration gazeuse.
Description des modes de réalisation
L'invention concerne un système et un procédé régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide issu d'un dispositif de traitement de textiles.
Par "microfibres", on entend des particules issues de matériaux tissés ou tricotés, composés de fibres naturelles (coton, laine...) ou synthétiques (polyester, polyamide, acrylique...) tels que des vêtements ou des tissus utilisés dans l’habillement ou pour tout autre application (par exemple draps, rideaux, etc.) chez les particuliers ou dans l’industrie. Les microfibres, normalement entraînées dans des eaux de vidange d'un lave-linge, sont en général de forme allongée, avec des diamètres généralement compris entre 0.1 et 50 microns. La longueur des fibres peut aller de quelques diamètres de fibres jusqu’à plusieurs mm en fonction de la nature et de l’état des matériaux qui sont lavés en amont. Par "dispositif de traitement de textiles", on entend en particulier un dispositif de lavage de textiles, par exemple une machine à laver le linge individuelle (ou encore un lave- linge), à usage domestique ou commercial, un ensemble de machines à laver le linge (par exemple dans des laveries), une laverie industrielle (par exemple une blanchisserie), etc. Mais un dispositif de traitement de textiles selon l'invention comprend de manière générale tout dispositif mettant en contact un textile avec un liquide, le liquide étant ensuite séparé du textile, tel qu'un dispositif pour teindre un textile, ou encore un dispositif pour imperméabiliser un textile.
Par "effluent liquide issu d'au moins un dispositif de traitement de textiles", on entend le liquide issu de la vidange du dispositif de traitement de textiles, par exemple le liquide après lavage et/ou rinçage et/ou essorage dans le cas d'un lave-linge. On parle par la suite de manière équivalente de "liquide de vidange". De manière classique, la charge en microfibres des effluents liquides en sortie de dispositifs de traitement de textiles est en général limitée, avec des teneurs comprises entre 0.1 et 1000 ppm poids, généralement comprise en 1 et 100 ppm poids.
Le système selon l'invention est destiné à être raccordé à une conduite pour la vidange d'un dispositif de traitement de textiles, par exemple à l'extrémité de la conduite pour la vidange du dispositif de traitement de textiles. Selon l'invention, le raccordement du système à une conduite pour la vidange d'un dispositif de traitement de textiles est réalisé de manière à permettre, en position de fonctionnement, un flux essentiellement vertical de effluent liquide au travers du système de filtration. En effet, comme cela sera décrit plus en détail ci-après, le principe général du système de filtration selon l'invention consiste en la filtration des microfibres contenues dans un effluent liquide issu d'un dispositif de traitement de textiles, par percolation de cet effluent liquide au travers d'un milieu granulaire contenu dans une cartouche de filtration. Un écoulement essentiellement vertical, du haut vers le bas, au travers du milieu granulaire, est donc avantageux.
Le système selon l'invention est également destiné à être raccordé à des moyens de régénération du milieu granulaire par aspiration gazeuse, par exemple à un conduit d'un aspirateur commercial ou industriel. En ce sens, le système de filtration selon l'invention est régénérable. Selon l'invention, le raccordement du système à des moyens de régénération par aspiration gazeuse est réalisé de manière à permettre un flux de gaz du bas vers le haut (par rapport à la position de service en filtration) au travers du système de filtration.
Le système selon l'invention est préférentiellement installé à l'extérieur du lave-linge, par exemple à l'extrémité de la conduite pour la vidange du dispositif de traitement de textiles. Un positionnement extérieur permet un accès facilité pour intervenir sur le système de filtration, par exemple pour extraire la cartouche de filtration, ou bien pour raccorder le système à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire comme cela sera décrit ci-après.
Le système selon l'invention comprend au moins :
- une enceinte formée par, en position de fonctionnement (c'est-à-dire en position adaptée pour la filtration), au moins un carter supérieur et un carter inférieur ;
- une cartouche de filtration disposée à l'intérieur l'enceinte, et comprenant un milieu granulaire occupant une portion du volume de la cartouche de filtration, et un volume libre au- dessus du milieu granulaire: ainsi la cartouche de filtration comprend le média filtrant constitué d’un milieu granulaire pour capter les microfibres dans l’empilement granulaire, en utilisant le principe de la filtration en profondeur ;
- des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide dans l'enceinte, comprenant au moins une ouverture aménagée dans le carter supérieur de l'enceinte, au-dessus de la cartouche de filtration. Ainsi, en position de fonctionnement (c'est-à-dire au moins pendant la phase de filtration), cette ouverture permet à l'effluent liquide de traverser le milieu granulaire contenu dans la cartouche de filtration du haut vers le bas, ou encore autrement dit, cette ouverture permet la percolation de l'effluent liquide au travers du milieu granulaire ;
- des moyens d'évacuation de l'effluent liquide comprenant au moins une ouverture aménagée dans le carter inférieur de l'enceinte, en-dessous de la cartouche de filtration : et située sous la cartouche de filtration. Ainsi, en position de fonctionnement (c'est-à-dire au moins pendant la phase de filtration), cette ouverture des moyens d'évacuation de l'effluent liquide permet une sortie de l'effluent liquide filtré par le milieu granulaire ;
- des moyens pour assembler entre eux de manière démontable au moins les carters supérieur et inférieur : ces moyens d'assemblage démontable permettent notamment un accès à la cartouche de filtration disposée à l'intérieur de l'enceinte formée par l'assemblage des carters supérieur et inférieur ;
- des moyens de connexion à des moyens de régénération dudit milieu granulaire par aspiration gazeuse, comprenant au moins l'ouverture aménagée dans ledit carter supérieur de l'enceinte : autrement dit, l'ouverture des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide dans l'enceinte est la même ouverture que celle des moyens de régénération dudit milieu granulaire par aspiration gazeuse ;
Par ailleurs, selon l'invention, les moyens pour l'amenée du liquide et les moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire sont configurés pour permettre alternativement une connexion à une conduite de vidange du dispositif de traitement de textiles et une connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire.
Ainsi, le principe général du système de filtration selon l'invention consiste en la filtration des microfibres contenues dans un effluent liquide issu d'un dispositif de traitement de textiles, par percolation de cet effluent liquide au travers d'un milieu granulaire. Selon l'invention, le système selon l'invention comprend une enceinte, formée par l'assemblage démontable d'un carter supérieur et d'un carter inférieur, et à l'intérieur de laquelle est disposée une cartouche de filtration comprenant le milieu granulaire. Le système selon l'invention est par ailleurs configuré pour être raccordé à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire, de manière à éliminer notamment les microfibres s'étant déposées dans le milieu granulaire. Le fait que le milieu granulaire soit contenu dans une cartouche de filtration permet le remplacement de la cartouche de filtration, lorsque celle-ci est défectueuse ou si, à cause d’une utilisation dans des conditions anormales telles que des eaux chargées avec des microparticules autres que des microfibres textiles, le milieu granulaire de la cartouche de filtration est trop encrassé pour être régénéré. Dans des conditions normales d’utilisation, c'est-à-dire pour un effluent liquide essentiellement chargé en microfibres textiles, le procédé peut être mis en oeuvre avec la même cartouche de filtration qui est régénérable.
De plus, cela évite que l’utilisateur ait à manipuler le milieu granulaire et soit exposé au contact direct des particules du milieu granulaire.
Par ailleurs, selon l'invention, les moyens pour l'amenée du liquide et les moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire sont configurés pour permettre alternativement une connexion à une conduite de vidange et une connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire, ce qui permet un fonctionnement simplifié du système selon l'invention.
Selon l'invention, une portion du volume de la cartouche de filtration est occupée par le milieu granulaire et le milieu granulaire est surmonté par un volume libre dans la cartouche de filtration. Le volume libre au-dessus du milieu granulaire permet d'une part d'éviter le risque de refoulement de l'effluent liquide en cas d'accumulation au-dessus du milieu granulaire (qui peut survenir en cas de colmatage du milieu granulaire), et d'autre de permettre l'expansion des particules lors de la régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire comme cela sera décrit ci-après. Selon une mise en oeuvre de l’invention, le volume libre au-dessus du milieu granulaire représente au moins 20% du volume du milieu granulaire, de préférence entre 30 à 50% du milieu granulaire, et vaut de préférence 40%. De tels volumes libres sont nécessaires pour permettre l'expansion des particules lors de la phase de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire. En particulier, un volume libre entre 30 à 50% permet une efficacité optimale de la phase de régénération tout en limitant les dimensions de la cartouche de filtration, et ainsi l’encombrement du système selon l’invention.
Le milieu granulaire selon l'invention comprend au moins un lit de particules comme cela sera décrit plus bas.
Le procédé selon l'invention comprend de manière générale au moins une étape de filtration des microfibres contenues dans un effluent liquide issu d'un dispositif de traitement de textiles, par percolation de cet effluent liquide au travers d'un milieu granulaire, suivie par une étape de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire. En effet, au fur et à mesure de l’enchaînement des lavages, la cartouche filtrante se charge progressivement en microfibres et en microparticules contenues dans les effluents liquides. Selon l'invention, le système selon l'invention peut alors être déconnecté de la conduite de vidange du dispositif de traitement de textiles pour être connecté à des moyens d'aspiration gazeuse. De manière préférée, la phase de régénération est réalisée au moyen d'un flux ascendant d'un gaz correspondant à de l'air.
Différents modes de réalisation de l'invention sont décrits ci-après.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, l'enceinte, résultant de l'assemblage des carters supérieur et inférieur, peut être de forme cylindrique ou parallélépipédique, et peut être de préférence allongée selon l'axe du flux de l'effluent liquide traversant l'enceinte (c'est-à-dire selon un axe vertical).
Avantageusement, l'enceinte et la cartouche de filtration ont des formes correspondantes, de manière à permettre l'insertion de la cartouche de filtration dans l'enceinte. Avantageusement, les sections de l'enceinte et de la cartouche sont dimensionnées de manière à permettre que la cartouche de filtration soit insérée avec un faible jeu à l’intérieur de l'enceinte. Ainsi, à titre d’exemple, si la cartouche filtrante a une forme sensiblement cylindrique, les carters supérieur et inférieur formant l'enceinte ont également une forme sensiblement cylindrique, et le diamètre interne du carter a sensiblement la même dimension que le diamètre externe de la cartouche filtrante, au jeu près déterminé en fonction de la tolérance mécanique permettant d’assembler la cartouche filtrante à l’intérieur des carters. Avantageusement, la cartouche de filtration est fixée de manière démontable à l'enceinte, par exemple par des moyens de boulonnage, de vissage par clipsage (encliquetage), ou encore un assemblage à baïonnette. Cela permet de maintenir en position de service la cartouche de filtration dans l'enceinte. Avantageusement, la cartouche de filtration est dimensionnée et disposée dans l'enceinte de manière à ce qu'un volume libre dans l'enceinte soit formé au moins au-dessus de la cartouche de filtration, et préférentiellement également en-dessous de la cartouche de filtration. Cet ou ces volumes libres au-dessus et en-dessous de la cartouche filtrante permettent d'éviter le risque de refoulement de l'effluent liquide en cas d'accumulation, due par exemple par un colmatage du milieu granulaire de la cartouche de filtration. Le colmatage du milieu granulaire peut survenir en raison du dépôt de microfibres dans le milieu granulaire, mais de manière générale par tout type de matière solide, y compris des dépôts calcaires.
De manière implicite, la cartouche de filtration comprend des parois supérieure et inférieure au moins perméables à l'effluent liquide, de manière à permettre l'écoulement de cet effluent au travers de la cartouche de filtration. Les parois supérieure et inférieure sont donc de fait perméables aux gaz de manière générale (c'est-à-dire à tous les gaz), en particulier au gaz qui peut être utilisé pour la régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire comme cela sera décrit plus bas. Avantageusement, le milieu granulaire repose sur la paroi inférieure de la cartouche de filtration. La cartouche de filtration peut être de forme cylindrique ou parallélépipédique, et est de préférence allongée selon l'axe du flux de l'effluent liquide traversant l'enceinte (c'est-à-dire selon un axe vertical). Avantageusement les parois supérieure et inférieure de la cartouche peuvent être fixées solidairement aux parois latérales de la cartouche de filtration par des moyens de fixation démontable (par exemple par vissage, clipsage, etc), afin de permettre leur entretien.
Avantageusement, l'ouverture des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide peut être aménagée dans la paroi supérieure du carter supérieur selon l'invention, de préférence dans une partie centrale de cette paroi supérieure (par exemple située dans une zone centrée sur le barycentre de la paroi supérieure, et dont le rayon peut correspondre à 30% de la plus petite dimension de la paroi supérieure). Une ouverture aménagée dans une partie centrale de la paroi supérieure de l'enceinte permet une distribution plus homogène latéralement de l'effluent liquide par rapport à une ouverture excentrée.
Avantageusement, l'ouverture des moyens d'évacuation de l'effluent liquide peut être aménagée dans la paroi inférieure du carter inférieur selon l'invention, pour éviter une accumulation de l'effluent liquide filtré dans le fond de l'enceinte. Selon une mise en oeuvre de l'invention, cette ouverture peut être connectée à un système d’évacuation des eaux usées, tel qu’un siphon en amont d’un dispositif de tout à l’égout. En fonction de la configuration géométrique, une pompe de relevage peut être implémentée afin d’assurer l’évacuation de l’effluent filtré.
Le système selon l'invention comprend également des moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire (c’est-à-dire des moyens aptes à être connectés à des moyens de régénération par aspiration gazeuse), grâce à une aspiration gazeuse opérée à travers l'ouverture située dans la partie supérieure de l'enceinte, au-dessus de la cartouche de filtration. Sous l’effet du débit d’aspiration, un mouvement gazeux de convection ascendant est généré dans le lit de particules. Les particules du lit de filtration sont mises en mouvement et fluidisées, sans être entraînées avec le courant gazeux. Les fibres plus petites que les particules constituant le lit de filtration sont entraînées avec le débit ascendant. Les moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire visent à prévenir le colmatage du milieu granulaire qui peut résulter de l'accumulation notamment des microfibres filtrées dans le milieu granulaire. Les moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire permettent d'allonger la durée de vie du système selon l'invention. Selon une mise en oeuvre de l'invention, les moyens de régénération du milieu granulaire peuvent être un aspirateur à usage domestique ou industriel. Avantageusement, le gaz des moyens d'aspiration gazeuse est de l'air, ce qui évite des moyens pour stocker le gaz ou de moyens d'admission du gaz autre qu'une ligne d'évent. En effet, dans ce cas, l'air peut être aspiré soit à travers l’ouverture des moyens d'évacuation de l'effluent liquide disposée dans le carter inférieur si l’enceinte n’a pas été désassemblée, soit à travers la base de la cartouche de filtration si l’enceinte a été désassemblée pour retirer le carter inférieur.
Selon l'invention, l'ouverture des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire correspond donc à l'ouverture des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide dans l'enceinte. Autrement dit, l'ouverture aménagée dans le carter supérieur de l'enceinte peut être utilisée à la fois pour l'amenée de l'effluent liquide et pour la régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire. Cela permet une fabrication et une utilisation simplifiée du carter supérieur de l'enceinte par un utilisateur (unique point de connexion, pas de vannes à manipuler). Cela peut permettre en outre qu'à la fois l'ouverture pour l'amenée de l'effluent liquide et l'ouverture pour la régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire soit disposée de manière centrale dans la paroi supérieure du carter supérieur, ce qui contribue à une distribution homogène à la fois de l'effluent liquide sur le milieu granulaire de la cartouche de filtration et du gaz lors de la régénération par aspiration gazeuse.
Avantageusement, les moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire peuvent être configurés pour éliminer les microfibres du milieu granulaire lorsque le volume accumulé de microfibres représente 0.1 à 10% de la porosité du milieu granulaire, préférentiellement 0.5 à 5% de la porosité du milieu granulaire. De cette manière, il est possible de réaliser une centaine de phases de filtration avant de régénérer le milieu granulaire du système selon l'invention.
Selon l'invention, les moyens pour l'amenée de l'effluent liquide dans l'enceinte et les moyens de connexion aux moyens de régénération par aspiration gazeuse sont configurés de manière à permettre alternativement une connexion à une conduite de vidange d'un dispositif de traitement de textiles et à des moyens de régénération par aspiration gazeuse. Autrement dit, les moyens pour l'amenée de l'effluent liquide dans l'enceinte et les moyens de connexion aux moyens de régénération par aspiration gazeuse sont configurés pour répondre aux contraintes de fonctionnement à la fois des dispositifs de traitement de textiles et des moyens de régénération par aspiration gazeuse, notamment pour minimiser à la fois une perte de charge lors du passage l’effluent liquide dans l’enceinte et une perte de charge lors du passage du gaz des moyens d’aspiration gazeuse dans l’enceinte et/ou pour garantir une étanchéité à l’effluent liquide et au gaz des moyens de régénération par aspiration gazeuse. Par exemple, le conduit pour la vidange d’un lave-linge est en général constitué d’un flexible dont le diamètre intérieur est inférieur ou égal à 25 mm, ce qui permet d'assurer une évacuation des eaux de lavage sans générer une perte de charge importante. Par ailleurs, les conduits des moyens d'aspiration gazeuse, et au moins les conduits des aspirateurs commerciaux ont en général un diamètre interne supérieur à 30 mm. En effet, la vitesse du gaz est plus importante que la vitesse de l'effluent liquide et ces dimensions sont nécessaires pour minimiser la perte de charge de l’écoulement. Selon une mise en oeuvre de l'invention, l'ouverture commune des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide dans l'enceinte et des moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse peut avoir un diamètre interne au moins égal au diamètre interne des moyens de régénération par aspiration gazeuse. De préférence, l'ouverture commune des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide et des moyens de régénération par aspiration gazeuse a un diamètre interne d'au moins 30 mm, de préférence compris entre 30 et 35 mm. De tels diamètres permettent d'éviter une limitation de l’écoulement pendant la phase de régénération avec des moyens de régénération par aspiration gazeuse au moins de type aspirateur commercial. Avantageusement, si le diamètre externe du conduit de vidange du lave-linge est inférieur ou égal au diamètre intérieur de l'ouverture commune des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide et des moyens de régénération par aspiration gazeuse, le conduit de vidange du lave-linge peut être inséré dans l'ouverture commune des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide et des moyens de connexion à des moyens de régénération dudit milieu granulaire. Selon une mise en oeuvre de l'invention, les moyens de connexion des moyens de régénération par aspiration gazeuse et/ou les moyens pour l'amenée de l'effluent liquide peuvent comprendre un raccord (comme par exemple une bague), notamment pour pallier aux différences de diamètre entre l'ouverture commune des moyens de connexion aux moyens de régénération par aspiration gazeuse et des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide et les conduits de vidange et/ou des moyens d'aspiration gazeuse, mais aussi pour garantir l'étanchéité de la liaison entre ces différents éléments.
Avantageusement, la paroi supérieure et/ou la paroi inférieure de la cartouche de filtration perméable à l'effluent liquide peuvent consister en une grille, ou un support poreux ouvert au passage des fluides, la taille des ouvertures de la grille ou du support poreux étant toutefois inférieure à la taille des particules du milieu granulaire. Cette grille ou support poreux ouvert au passage des fluides permet de retenir à l'intérieur de la cartouche de filtration les particules du milieu granulaire, lors des manipulations de la cartouche et lors de la régénération par aspiration gazeuse. Dans le cas de la paroi supérieure de la cartouche de filtration, une telle grille ou support poreux ouvert au passage des fluides peut aussi permettre une distribution plus homogène de l'effluent liquide sur le milieu granulaire, améliorant ainsi la qualité de filtration du système selon l'invention. De plus, cette grille ou support poreux ouvert au passage des fluides peut servir de préfiltre et retenir des objets de taille comparable à la taille des particules du lit granulaire ou plus gros à l’extérieur de la cartouche de filtration. Dans le cas de la paroi inférieure de la cartouche de filtration, une telle grille ou support poreux ouvert au passage des fluides peut aussi permettre une distribution plus homogène des fluides lors de la phase de régénération du milieu granulaire.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, la paroi supérieure et/ou la paroi inférieure de la cartouche de filtration peuvent être constituées par exemple de deux plaques à trou superposées entre lesquelles on aura disposé une grille de tamis, les trous des plaques ayant une taille supérieure à la taille moyenne des particules alors que la grille de tamis possède une maille inférieure à la taille moyenne des particules constituant le milieu granulaire. Alternativement, la paroi supérieure et/ou la paroi inférieure de la cartouche de filtration peuvent être constituée d’une grille de tamis simple rigide ou supportée, dont la taille des mailles possède une maille inférieure à la taille moyenne des particules constituant le milieu granulaire. De manière alternative, la paroi supérieure et/ou la paroi inférieure de la cartouche de filtration peuvent être constituée d’une plaque en matériau fritté permettant le passage des fluides à l’intérieur du matériau fritté. De manière préférée, pour bien distribuer l’air aspiré dans le milieu granulaire lors de la régénération, la porosité de la paroi supérieure peut être dimensionnée en fonction d'une perte de charge à l’écoulement gazeux comprise entre 10 et 2000 Pa pour un écoulement de gaz de 1 m/s à pression atmosphérique et à 25°C, et préférentiellement comprise entre 5 et 1000 Pa. De manière préférée, pour bien distribuer l’air aspiré dans le milieu granulaire lors de la régénération, la paroi inférieure de la cartouche de filtration peut être dimensionnée de manière à offrir une certaine résistance à l’écoulement du gaz pendant la régénération, tout offrant une faible résistance au passage du liquide pendant la filtration. Avantageusement, la porosité de la paroi inférieure peut être dimensionnée en fonction d'une perte de charge comprise entre 100 et 10000 Pa pour un écoulement de gaz de 1 m/s à pression atmosphérique et à 25°C, préférentiellement comprise entre 500 et 5000 Pa et très préférentiellement comprise entre 1000 et 3000 Pa.
Avantageusement, un brise jet peut être en outre disposé dans l'enceinte, au-dessus de la paroi supérieure de la cartouche de filtration, et sous l’ouverture pour l'amenée de l'effluent liquide, permettant l’introduction de l'effluent liquide du lave-linge située dans le carter supérieur de manière à disperser celui-ci et éviter ainsi qu’un jet d'effluent liquide trop puissant n'impacte le milieu perméable de la paroi supérieure de la cartouche de filtration ou le milieu granulaire. Le brise jet peut par exemple avoir la forme, d’un cône plein ou évidé, d’un double cône ou d’un disque, ou de toute autre forme permettant de disperser un fluide. Avantageusement, un distributeur de liquide peut être en outre disposé dans l'enceinte, au- dessus de la paroi supérieure de la cartouche de filtration, et sous l’ouverture pour l'amenée de l'effluent liquide. De manière générale, un distributeur de liquide permet une distribution homogène d'un liquide. Selon une mise en oeuvre de l'invention, le distributeur de liquide peut être une plaque perforée à rétention de liquide. Un tel distributeur permet de répartir uniformément le liquide sur la section du milieu granulaire. Avantageusement, un distributeur de gaz peut être disposé entre la cartouche de filtration et l’ouverture permettant l'admission du gaz des moyens d'aspiration gazeuse, c'est- à-dire au moins l'ouverture des moyens d'évacuation de l'effluent liquide. Un distributeur de gaz permet une distribution homogène d’un gaz. Selon une mise en oeuvre de l'invention, le distributeur de gaz peut être une plaque perforée. Avantageusement, les orifices de la plaque perforée sont dimensionnés de manière à ce que la perte de charge engendrée lors du passage du gaz au travers des orifices conduise à une répartition uniforme du gaz en sortie du distributeur.
Selon une mise en oeuvre, les moyens pour assembler entre eux de manière démontable au moins les carters supérieur et inférieur de l'enceinte peuvent être des moyens de vissage, de clipsage (encliquetage), de boulonnage, un assemblage à baïonnette, ou tout autre moyen connu permettant de monter et démonter les carters inférieur et supérieur. Selon une mise en oeuvre de l'invention, les moyens pour assembler entre eux de manière démontable au moins les carters supérieur et inférieur peuvent comprendre des brides planes assemblées entre elles par l'intermédiaire de liaisons boulonnées. De manière très préférée, ces moyens pour assembler entre eux de manière démontable au moins les carters supérieur et inférieur permettent en outre d'assurer l'étanchéité à l'effluent liquide de l'assemblage, et de préférence également au gaz des moyens de régénération par aspiration gazeuse. De cette manière, les fluides s'écoulent intégralement dans l'enceinte. Dans le cas de brides planes, l’étanchéité peut par exemple être assurée par des gorges creusées dans les brides des carters, permettant de disposer un joint torique qui sera ensuite écrasé au serrage des brides.
Très préférentiellement, les moyens pour assembler entre eux de manière démontable au moins les carters supérieur et inférieur peuvent permettre d'assembler de manière démontable la cartouche de filtration, le carter inférieur et le carter supérieur. De cette façon, la cartouche de filtration est fixée solidairement à l'enceinte, ce qui permet de garantir le maintien de la cartouche de filtration en positon de service dans l'enceinte. Selon une mise en oeuvre, les moyens pour assembler entre eux de manière démontable les carters supérieur et inférieur ainsi que la cartouche de filtration peuvent comprendre des brides planes ou collerettes assemblées entre elles par l'intermédiaire de liaisons boulonnées. Alternativement, les moyens pour assembler entre eux de manière démontable la cartouche de filtration, le carter inférieur et le carter supérieur peuvent consister en des moyens de vissage, par exemple pour le vissage de la cartouche de filtration à l’intérieur du carter supérieur et à l’intérieur du carter supérieur. De manière très préférée, les moyens pour assembler entre eux de manière démontable la cartouche de filtration, le carter supérieur et le carter inférieur peuvent comprendre des moyens pour garantir l’étanchéité de l'assemblage, au moins à l'effluent liquide et de préférence également au gaz des moyens de régénération par aspiration gazeuse. De cette manière, les fluides s'écoulent intégralement dans l'enceinte. Ces moyens peuvent consister par exemple en des brides situées à la base des deux carters et s’appuyant sur une bride de la cartouche de filtration. Dans le cas de brides planes, l’étanchéité peut par exemple être assurée par des gorges creusées dans les brides des carters permettant de disposer un joint torique qui sera ensuite écrasé au serrage des trois brides. Avantageusement, lorsque la cartouche filtrante et les carters sont de forme sensiblement cylindrique, un filetage sur la paroi externe de la cartouche filtrante et la paroi interne du carter supérieur peut permettre d'assembler la cartouche dans le carter supérieur par vissage, jusqu’à atteindre une butée correspondant à la bride de la cartouche filtrante.
Avantageusement, les parois latérales de la cartouche de filtration peuvent être formées dans un matériau transparent, ce qui est une propriété possible avec des matériaux tels que le pvc, les polycarbonates, ou encore les PMMA (poly méthacrylate de méthyle acrylique). La transparence permet à l’utilisateur, lorsque le carter inférieur est démonté ou lorsque la cartouche de filtration est désolidarisée de l'enceinte, de contrôler l'état du milieu granulaire et notamment son colmatage, ainsi que de contrôler le bon déroulement de la phase de régénération du milieu granulaire.
Avantageusement, la cartouche de filtration peut comprendre une conduite de court- circuit du milieu granulaire, disposée de manière à permettre l'évacuation d'une accumulation de l'effluent liquide dans le volume libre de la cartouche de filtration au-dessus du milieu granulaire. Autrement dit, selon cette conception, une partie de l'effluent liquide qui peut s'être accumulée au-dessus du milieu granulaire (en cas de trop fort débit de l'effluent liquide par rapport au débit de filtration du milieu granulaire et/ou en cas de colmatage du milieu granulaire) pénètre par une ouverture de cette conduite située au-dessus du milieu granulaire et est évacuée par une ouverture de cette conduite située en-dessous du milieu granulaire. Cette conduite, qui agit comme un court-circuit, permet d'éviter un refoulement de l'effluent liquide par la face supérieure de la cartouche de filtration qui pourrait conduire à un engorgement du système de vidange du dispositif de traitement de textiles. Préférentiellement, la conduite selon cette conception peut être préférentiellement munie d'un déflecteur dans sa partie supérieure, pour empêcher l'effluent liquide entrant par la partie supérieure de la cartouche de filtration de pénétrer directement dans cette conduite. Avantageusement, cette conduite de court-circuit interne peut être également équipée d’un clapet anti-retour, permettant d'éviter les remontées de gaz dans le court-circuit dans le sens vertical ascendant pendant une phase de régénération du milieu granulaire par aspiration gazeuse.
Selon une variante de cette mise oeuvre, le court-circuit interne de la cartouche de filtration peut comprendre un détecteur de liquide, de préférence relié à une alarme. Un tel détecteur permet de détecter la présence d’eau circulant dans le court-circuit, ce qui peut être un indicateur qu'il est recommandé de procéder à une phase de régénération du milieu granulaire puisqu’au moins une partie de l'effluent liquide n’est plus filtré par le système selon l'invention. Ce détecteur de liquide peut par exemple être constitué de deux branches en métal séparées de quelques millimètres, positionnées à l’intérieur de la conduite du court-circuit, et alimentées en électricité (par exemple au moyen d’une batterie, d’une pile ou d’une connexion à un réseau électrique). Lorsque l’eau passe entre les deux branches, le courant électrique s’établit et peut déclencher une alarme, par exemple lumineuse et/ou sonore. Le signal lumineux peut être avantageusement maintenu dans le temps, c'est-à-dire même après le passage de l’eau dans la conduite de court-circuit, afin d’alerter l’utilisateur s'il n'était pas présent au moment du déclenchement de l'alarme.
La figure 1 a illustre, de manière schématique et non limitative, un premier mode de réalisation de la cartouche de filtration du système selon l’invention. Selon cette conception, la cartouche de filtration 10 est délimitée par des parois latérales 11 , et des parois inférieure 13 et supérieure 14. Les parois inférieure 13 et supérieure 14 sont sous la forme d'une grille dont la taille des mailles permet le passage de l'effluent liquide tout en retenant les particules du milieu granulaire 1 à l’intérieur de la cartouche filtrante 10. Le milieu granulaire est surmonté par un volume libre 40. La cartouche de filtration 10 est munie d’une collerette 12 permettant son assemblage solidaire avec le carter supérieur (non représenté) de l'enceinte. Préférentiellement, dans le cas où la paroi 11 est transparente pour voir à l’intérieur de la cartouche de filtration, la position de la collerette est située au-dessus du lit granulaire ce qui permet alors d’observer l’état du milieu granulaire par simple démontage du carter inférieur.
La figure 1b présente une variante du mode de réalisation de la figure 1a, en tout point identique à ce premier mode de réalisation (ainsi, les éléments communs ne seront pas décrits à nouveau), et dans lequel, la cartouche de filtration 10 est munie d’un système de court-circuit formé par une conduite 15 et un déflecteur 16. La conduite 15 comporte une ouverture située au-dessus du milieu granulaire 1 et une ouverture située en-dessous du milieu granulaire, permettant d'évacuer le trop-plein de liquide accumulé au-dessus du milieu granulaire 1. Le déflecteur 16 disposé au-dessus de l'ouverture supérieure de la conduite 15 permet d'empêcher l'effluent liquide entrant par la partie supérieure de la cartouche de filtration 10 de pénétrer directement dans la conduite 15. Le court-circuit interne est en outre muni d’un clapet anti-retour 57 évitant les remontées de gaz dans la conduite 140 dans le sens vertical ascendant pendant une phase de régénération du milieu granulaire.
La figure 2a illustre, de manière schématique et non limitative, un premier mode de réalisation du système de filtration selon l’invention, comprenant une enceinte formée par l'assemblage d'un carter supérieur 20 et un carter inférieur 30, et une cartouche de filtration 10 assemblée de manière solidaire avec les carters supérieur 20 et inférieur 30. Le carter inferieur 30 et le carter supérieur 20 ont des sections qui permettent l'insertion, avec un faible jeu, de la cartouche de filtration 10 à l’intérieur des carters 20, 30. Les carter supérieur 20 et inférieur 30 sont munis de moyens permettant d'être fixés entre eux solidairement et de manière démontable à la cartouche filtrante 10. Ces moyens consistent en deux brides planes 25, 35 s’appuyant sur la bride plane 12 de la cartouche de filtration. L’étanchéité de l'assemblage est assurée par un joint torique 26 disposé dans des gorges creusées dans les brides planes 25, 35 des carters supérieur 20 et inférieur 30, qui est écrasé lors du serrage des brides planes 12, 25, 35. Afin de positionner la cartouche filtrante 10 dans le carter supérieur 20 et d'assurer l’étanchéité pour éviter tout passage de fluide entre la paroi externe latérale 11 de la cartouche filtrante 10 et la paroi interne latérale du carter supérieur 20 (respectivement du carter inférieur 30), une butée 24 (respectivement une butée 34) est disposée sur la paroi interne latérale du carter supérieur 20 (respectivement du carter inférieur 30), sur l’ensemble de la périphérie du carter supérieur 20 (respectivement du carter inférieur 30). La face supérieure du carter supérieur 20 comprend une ouverture 21 , 22, formée par un orifice au bout d'un tube 22 solidaire du carter supérieur 20, cette ouverture 21 , 22 étant destinée à être raccordée alternativement soit à la conduite d’évacuation des effluents liquides d'un dispositif de traitement de textiles (non représentée), soit à des moyens de régénération du milieu granulaire 1 par aspiration gazeuse (non représentés). Cette ouverture 21 , 22 est positionnée au centre de la face supérieure du carter 20 ce qui permet une introduction axiale des effluents liquides du lave-linge et un soutirage axial du gaz aspiré, et ainsi une meilleure distribution des fluides dans la cartouche de filtration 10. La face inférieure du carter inférieur 30 comprend une ouverture 31 , 32, formée par un orifice au bout d’un tube 32 solidaire du carter inférieur 30, et permettant un raccord à un système d’évacuation des eaux usées, tel qu’un siphon en amont d’un dispositif de tout à l’égout (non représenté). L'ouverture 31 , 32 est positionnée au centre de la face inférieure du carter inférieur 30, ce qui facilite la collecte et l'évacuation de l'effluent liquide filtré sous la cartouche de filtration 10 et une admission axiale du gaz aspiré. Ainsi, cette configuration des ouvertures 21 , 22, 31 , 32 des carters supérieur 20 et inférieur 30 permet une meilleure distribution des fluides dans le milieu granulaire 1 .
La figure 2b présente une variante du mode de réalisation de la figure 2a, en tout point identique à ce premier mode de réalisation (ainsi, les éléments communs ne seront pas décrits à nouveau), et dans lequel un brise jet 27 est disposé entre l'ouverture 21 , 22 pour l'amenée de l'effluent liquide et la cartouche de filtration 10. De plus, ce brise jet est disposé dans l’axe de l’ouverture 21 , 22 pour l'amenée de l'effluent liquide, ce qui permet de disperser de manière homogène l'effluent liquide sur la section du milieu granulaire 1. Dans cette conception, le brise jet 27 est fixé au carter supérieur 20 par des tiges rigides 28, et a la forme d'un cône.
Les figures 3a et 3b présentent des agrandissements de la partie supérieure du carter supérieur du système selon l'invention, de manière à détailler les moyens de connexion de l'ouverture du carter supérieur du système de l'invention à une conduite de vidange d'un lave- linge de textiles et à un aspirateur commercial. Dans cet exemple, la face supérieure du carter supérieur 20 comprend une ouverture 21 , 22 (formée par un orifice au bout d'un tube 22 solidaire du carter supérieur 20) de diamètre interne 30 mm. Dans la conception de la figure 3a, le diamètre extérieur de la conduite de vidange 21 du lave-linge est de 32 mm, et est donc supérieur au diamètre interne de l'ouverture 21 , 22. Pour permettre une connexion à la conduite de vidange, une bague 40 ajustée au diamètre interne du conduit de vidange 41 est insérée dans l'ouverture 21 , 22 et la conduite de vidange 41 est insérée sur cette bague. Dans la conception de la figure 3b, le diamètre interne de la conduite de l'aspirateur commercial 43 est supérieur au diamètre intérieur de l'ouverture 21 , 22 mais est inférieur au diamètre extérieur de l'ouverture 21 , 22. Dans ce cas, la connexion entre la conduite de l'aspirateur commercial 43 et l'ouverture 21 , 22 est assurée par la bague 42.
Le milieu granulaire selon l'invention comprend au moins un lit de particules, appelé par la suite de manière équivalente "lit filtrant" ou "lit de filtration". Selon une mise en oeuvre de l'invention, le milieu granulaire peut comprendre une pluralité de lits de particules étagés, maintenus chacun par un support non étanche au moins à l'effluent liquide. Le support est donc de fait également non étanche aux gaz en général, et en particulier au gaz utilisé pour la régénération du milieu granulaire par fluidisation gazeuse. Selon une mise en oeuvre de l'invention, le support du milieu granulaire pour chaque lit étagé (éventuellement à l'exception du dernier lit qui peut reposer directement sur la face inférieure de la cartouche de filtration) peut être une grille, dont les mailles sont dimensionnées pour retenir le milieu granulaire tout en permettant le passage au moins de l'effluent liquide. Ainsi, dans le système selon cette mise en oeuvre de l'invention, l'effluent liquide peut s'écouler par percolation au travers de chacun des lits étagés, depuis le haut vers le bas.
Le matériau constituant les particules d'un lit peut être défini par sa composition, mais aussi par sa granulométrie et sa masse volumique. Différents types de particules sont envisageables pour constituer un lit de particules, tel que décrit ci-dessous.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, les particules d'un lit peuvent être des particules de sable, ou encore des billes de verre concassé ou des billes de verre brutes, des particules formées à base de zéolithe naturelle ou synthétique, à base d'alumine, ou encore à base de résines ou de plastique. Les matériaux cités ci-dessus présentent en effet les avantages d'être facilement accessibles dans le commerce et ont des propriétés (notamment de masse volumique comme cela sera discuté ci-dessous) adaptées à l'application visée. Selon une alternative, les particules d'un lit peuvent être constituées dans un matériau dont les propriétés de surface ont été modifiées pour favoriser la rétention des microfibres, par des phénomènes d’affinité physico-chimique avec les microfibres textiles (en modifiant les propriétés électrostatiques des particules notamment), ou encore pour limiter l’affinité de ces particules avec l’eau (via un traitement hydrophobe, en recouvrant par exemple les particules telles que des billes de verre d’un film de téflon), ce qui permet de faciliter le séchage du lit avant la régénération. Selon une autre mise en oeuvre de l'invention, on peut utiliser un mélange de particules issues de matériaux de nature différente pour un même lit, ou bien utiliser des particules issues de matériaux de nature différente d'un lit à un autre dans le cas où le milieu granulaire est formé par une pluralité de lits étagés.
De manière générale, la granulométrie des particules influe sur la capacité de filtration et de régénération du milieu granulaire vis-à-vis des microfibres, en agissant sur la résistance à l’écoulement aux fluides. Selon une mise en oeuvre avantageuse de l'invention, la taille des particules peut être comprise, pour au moins 80% en poids des particules, entre 0.1 mm et 2 cm, préférentiellement comprise, pour au moins 90% en poids des particules, entre 0.3 et 2.5 mm. De manière alternative ou combinée, le diamètre équivalent moyen des particules du milieu granulaire (défini par rapport à la distribution de taille en poids des particules) des particules peut être compris entre 0.3 et 1 .5 mm, et préférentiellement compris entre 0.4 et 1 .2 mm. Avantageusement, la quantité de particules ayant une taille inférieure à 0.1 mm peut être inférieure à 5% poids. De manière avantageuse, on peut utiliser des particules ayant des granulométries différentes pour un même lit, ou bien utiliser des particules ayant des granulométries différentes d'un lit à un autre dans le cas où le milieu granulaire est formé par une pluralité de lits étagés. Avantageusement, dans le cas où le milieu granulaire est formé par une pluralité de lits étagés, les lits peuvent être constitués de particules ayant des granulométries décroissantes le long la direction du flux de l'effluent liquide (c'est-à-dire du haut vers le bas), de manière à permettre une filtration d'abord des plus grosses fibres, puis des fibres de plus en plus fines.
De manière générale, la masse volumique des particules constituant un lit de particules affecte la fluidisation des particules pendant la régénération (vitesse minimale permettant de fluidiser le lit et perte de charge à travers le lit). Les matériaux décrits ci-dessus pour constituer des particules (par exemple du sable, du verre, de la zéolithe) ont en général des masses volumiques de grain comprises entre 1100 et 2800 kg/m2 adaptées à une régénération par exemple par aspiration gazeuse, même lorsque le débit d'aspiration est modéré (par exemple avec un aspirateur domestique). Avantageusement, on peut utiliser des matériaux creux tels que les billes de verre ou de plastique creuses, dont la masse volumique de grain peut être plus faible, ce qui permet alors de régénérer le lit avec des débits de fluide plus faibles.
De manière générale, la vitesse de passage de l'effluent liquide dans un lit de particules influe d'une part sur la qualité avec laquelle la rétention des fibres est réalisée et d’autre part sur la perte de charge de l'effluent liquide à travers le lit de particules. Avantageusement, le système selon l'invention peut être dimensionné pour que la vitesse de filtration (vitesse superficielle de l'effluent liquide dans le lit de particules) soit comprise entre 1 et 100m/h, préférentiellement comprise entre 5 et 50 m/h. De préférence, le système selon l'invention peut être dimensionné pour que la perte de charge offerte par le lit de particules propre (c'est-à-dire avant toute filtration ou après régénération) soit comprise entre 500 et 100000 Pa, de préférence comprise entre 1000 et 10000 Pa. Il est possible de calculer la perte de charge à l’écoulement lors du passage de l'effluent liquide dans le lit de particules (lors du premier usage ou après régénération) en utilisant des corrélations décrites par exemple dans le document (S. Rhode, « Opération polyphasique en génie des procédés », Ellipses Edition, 2019).
Selon une mise en oeuvre de l'invention, on peut déterminer une vitesse de filtration de l'effluent liquide et une perte de charge appropriées au moyen d'un dimensionnement bien connu du spécialiste, réalisé au moins en fonction de la quantité d'effluent liquide à filtrer pendant un temps donné, de la pression au refoulement de la vidange du dispositif de traitement de textiles et du positionnement du système selon l'invention sur la portion de la conduite pour la vidange du dispositif de traitement de textiles (notamment le positionnement du système de filtration selon l'invention par rapport au refoulement de la vidange du dispositif de traitement de textiles et par rapport au système d’évacuation des eaux usées auquel le système de filtration selon l'invention est raccordé lorsqu'il est en service).
De manière générale, le débit de l'effluent liquide à filtrer dépend de la capacité du lave-linge. Pour une machine à laver à usage domestique, apte à laver entre 5 à 10 kg de linge, on peut dimensionner le système selon l'invention de manière à avoir des débits de filtration compris entre 1 et 25 l/min, préférentiellement compris entre 3 et 15 l/min. Le débit de filtration est fonction de la surface de filtration et de la vitesse de filtration décrite ci-dessus.
Selon une mise en oeuvre de l'invention selon laquelle un seul lit de particules est disposé dans la cartouche de filtration et pour une machine à laver lavant entre 5 à 10 kg de linge, le diamètre de la cartouche de filtration peut varier entre 5 et 50 cm de diamètre intérieur, préférentiellement entre 10 et 30 cm de diamètre intérieur pour avoir des vitesse de filtration optimales tel que défini ci-dessus. Avantageusement, la hauteur d'un lit de particules peut être comprise entre 0.5 et 5 fois le diamètre équivalent de la section de passage du lit de particules, préférentiellement comprise entre 0.7 et 2 fois le diamètre équivalent de la section de passage du lit de particules, ce qui permet laisser le temps au microfibres de se déposer dans la porosité du lit.
Avantageusement, les moyens d'aspiration gazeuse peuvent être complétés par un système de séparation de particules, disposé en aval des moyens d'aspiration gazeuse, tel qu’une chambre cyclonique ou un filtre à membrane, pour collecter les particules de microfibres. A noter que les aspirateurs à usage domestique comprennent généralement de tels systèmes de séparations de particules. Le volume libre au-dessus du milieu granulaire dans la cartouche de filtration, qui sert de zone d’accumulation pendant la phase de filtration, permet, pendant une phase de régénération du lit, de contenir l’expansion du lit associée à la fluidisation du lit. A l’issue de la phase de régénération du lit, le débit d’aspiration est stoppé et les particules sédimentent pour reformer à nouveau un lit filtrant exempt des fibres déposées pendant les phases de filtration préalables. Avantageusement, les fibres collectées pendant une phase de régénération peuvent être soit utilisées comme matériau de recyclage, soit disposées comme un déchet non dangereux dans des systèmes de collecte appropriés.
De manière générale, la vitesse du gaz ascendant pendant la régénération du lit de particules détermine la mise en agitation du milieu granulaire. Il est bien connu de l’homme du métier que pour mettre en mouvement un lit de particules, il faut que le gaz monte à travers le lit granulaire avec une vitesse d’écoulement supérieure à une vitesse appelée "vitesse minimum de fluidisation", qui peut être calculée grâce à des corrélations bien connues de l’homme du métier (par exemple, comme décrit dans le document (Wen C.H. & Yu Y.H., Chem. Eng. Prog. Symp. Sériés, 82, 100-111 (1966)) et dont la valeur dépend des propriétés du milieu granulaire (taille des particules, masse volumique). De manière préférée, pendant la régénération, le lit de particules peut être fluidisé par un mouvement d’air ascendant, à une vitesse traversant le lit correspondant préférentiellement à une vitesse comprise entre 2 et 20 fois la valeur de la vitesse minimum de fluidisation, afin de favoriser l’agitation des particules du lit, et de provoquer ainsi l’envol des microfibres collectées qui sortent du lit. Très préférentiellement, la vitesse de l'air ascendant au travers du lit peut être comprise entre 3 à 10 fois la vitesse minimum de fluidisation. Dans le cas d’un lave-linge à usage domestique lavant entre 5 à 10 kg de linge, cette gamme de vitesses du gaz ascendant permet en effet d'assurer la fluidisation, sans nécessiter de moyens d'aspiration spécifiques. Autrement dit, cette gamme de vitesses du gaz ascendant est en général compatible avec les caractéristiques de la majorité des aspirateurs commerciaux disponibles à un usage domestique.
De manière générale, le débit d’aspiration à travers le milieu filtrant dépend de la capacité de lavage du lave-linge. Pour une simple machine à laver domestique ayant une capacité de lavage de 5 à 10 kg de linge, on peut dimensionner le système de manière à avoir des débits d’aspiration voisins de 10 à 1001/s, préférentiellement compris entre 20 et 40 l/s, permettant de générer un vide à l’aspiration compris entre 5 et 50 kPa, préférentiellement compris entre 20 et 40 kPa. Ces caractéristiques sont compatibles avec les caractéristiques de la majorité des aspirateurs commerciaux disponibles à l'usage domestique. Dans le cas où le système selon l'invention est installé en aval de laveries industrielles ou en aval d’un ensemble de lave-linges, un système d’aspiration spécifique, caractérisé par des débits et une vitesse d'aspiration plus élevés, peut être préféré. L'invention concerne en outre un procédé pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide, qui peut être avantageusement mis en oeuvre au moyen du système régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide selon l'un quelconque des modes de réalisation ou l’une quelconque des combinaisons des modes de réalisation décrits ci-dessus.
Le procédé selon l'invention comprend au moins les étapes suivantes :
A) on connecte les moyens pour l'amenée de l'effluent liquide décrits ci-dessus à une conduite d'un dispositif de traitement de textiles ;
B) on réalise au moins une phase de filtration comprenant au moins le passage de l'effluent liquide au travers du milieu granulaire au moyen au moins des moyens pour l'amenée de l'effluent liquide décrits ci-dessus, et on évacue l'effluent liquide ainsi filtré au moyen des moyens d'évacuation de l'effluent liquide décrits ci-dessus ;
C) on déconnecte les moyens pour l'amenée de l'effluent liquide de la conduite du dispositif de traitement de textiles, et on connecte les moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire décrits ci-dessus à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire ;
D) on réalise une phase de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire.
Avantageusement, on répète l'étape B) entre 20 à 150 fois, de préférence environ 100 fois avant de réaliser les étapes C) et D). En effet, il est important de procéder régulièrement à la régénération du milieu filtrant afin d’éviter un colmatage, mais il peut ne pas être nécessaire de réaliser une phase de régénération systématiquement après chaque phase de filtration, en fonction de la charge en microfibres de l'effluent liquide. On peut par exemple estimer une fréquence de déclenchement de la phase de régénération, en estimant une vitesse de bouchage de la porosité du lit filtrant par accumulation des microfibres, à partir de la concentration en microfibres dans l'effluent liquide à chaque lavage. Ce mode de réalisation, en évitant des phases de régénération systématiques, permet notamment des économies d'énergie.
Préférentiellement, on réalise une phase de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire, après une pluralité de phases de filtration, lorsqu'on détecte que le débit de percolation de l'effluent liquide ralentit. Selon une mise en oeuvre, on peut déclencher une phase de régénération du milieu granulaire de la manière suivante : pour chaque phase de filtration, on mesure la variation du niveau de l'effluent liquide dans le volume libre au-dessus du milieu granulaire en fonction du temps; on compare cette mesure à une valeur de référence du débit de percolation, obtenue par exemple par mesure lorsque le milieu granulaire est exempt de microfibres ; lorsque la mesure est inférieure au moins de 100% à la valeur de référence, ou préférentiellement au moins de 50% à la valeur de référence, on réalise une phase de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire à la fin de la phase de filtration en cours.
Préférentiellement, on peut ne déclencher la phase de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire qu'après une durée prédéterminée, prise à partir de la fin de la dernière phase de filtration, permettant au moins le drainage de l'effluent liquide et de préférence également le séchage du milieu granulaire, et ce, afin d'évacuer toute l’humidité contenue dans le milieu granulaire. Cette durée prédéterminée peut être comprise entre 3 et 7h, de préférence 5h. Selon une mise en oeuvre de l'invention, pour favoriser le séchage, on peut en outre établir une convection naturelle ou forcée de gaz à travers le milieu granulaire, en maintenant ouvertes les ouvertures des moyens d'évacuation de l'effluent liquide et des moyens de connexion aux moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire. La durée prédéterminée sera avantageusement limitée lorsque des particules hydrophobes sont utilisées et/ou le filtre est construit avec un matériau hydrophobe.
La Figure 4 présente une configuration possible du système selon l'invention pour réaliser la phase de régénération, configuration qui est en tout point identique à celle de la figure 2a (ainsi, les éléments communs ne seront pas décrits à nouveau), à l'exception du fait que le carter inférieur (non représenté) a été désassemblé du carter supérieur 20 et de la cartouche de filtration 10. Dans cette configuration, les moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire peuvent être connectés à l'ouverture 21 , 22 qui est une ouverture commune servant à la fois pour la connexion aux moyens de régénération par aspiration gazeuse (non représentés) et à une conduite de vidange d'un dispositif de traitement de textiles (non représentée). Dans cette configuration, l'admission de l’air est réalisée au niveau de la grille 13 constituant la face inférieure de la cartouche de filtration 10. Cette configuration particulière permet à l'utilisateur, lorsque les parois de la cartouche de filtration sont transparentes (selon un mode de réalisation décrit ci-dessus), de contrôler le bon déroulement de la phase de régénération. Il est bien évidemment également possible de régénérer la cartouche de filtration sans démonter le carter inférieur, comme représenté sur la figure 2a. Dans ces conditions, le système est connecté à des moyens de régénération par aspiration gazeuse par l’ouverture 21 , 21 et l'admission du gaz est réalisée au niveau l’ouverture 31 , 32.
Avantageusement, le procédé selon l'invention peut comprendre, préalablement à l'étape C), une phase de drainage du milieu granulaire, réalisée au moyen de moyens d'aspiration gazeuse raccordés au système selon l'invention de manière à générer un flux descendant de gaz au travers du milieu granulaire. Autrement dit, les moyens d'aspiration gazeuse sont raccordés cette fois au moins à l'ouverture des moyens d'évacuation de l'effluent liquide. L’aspiration de gaz par une ouverture située dans le carter inférieur permet une convection forcée de gaz à travers le milieu granulaire du haut vers le bas. Cette convection forcée de gaz entraîne une grande partie du liquide résiduel présent dans les interstices du milieu granulaire, facilitant ainsi son écoulement gravitaire et permettant de réduire l’humidité résiduelle du lit. Dans ces conditions, avec l’aide de la circulation du gaz, il est ainsi possible de réduire la fraction volumique du liquide dans le lit à une teneur inférieure à 10%, voire de sécher intégralement le lit si le temps de cette étape est suffisamment long. Ainsi, cette circulation d'un gaz permet de faciliter l’écoulement gravitaire de l'effluent liquide piégé dans le milieu granulaire, avant de procéder à la régénération du milieu granulaire. Avantageusement, le système selon l'invention peut comprendre des moyens de collecte (comme des pièges à eaux) de l'effluent liquide drainé, situés en amont de l’ouverture connectée aux moyens d’aspiration gazeuse, pour éviter des entraînements excessifs de liquide vers les moyens d’aspiration gazeuse, ces entraînements liquides pouvant être dommageables au bon fonctionnement des moyens d’aspiration gazeuse.
Avantageusement, le procédé selon l'invention peut comprendre, postérieurement à l'étape B) et préférentiellement après une phase de drainage telle que décrite ci-dessus, une phase de séchage du milieu granulaire, réalisée au moyen de moyens de chauffage du milieu granulaire. Cette phase de séchage permet un séchage accéléré comparé à une phase de drainage telle que décrite ci-dessus qui serait réalisée sur un temps suffisamment long pour aboutir au séchage du milieu granulaire. Selon une mise en oeuvre de l'invention, on peut réaliser cette phase de séchage du milieu granulaire en plaçant la cartouche de filtration, qu'on aura préalablement retirée de l'enceinte du système selon l'invention, dans une enceinte chauffante, comme par exemple un four à micro-ondes ou un four classique. Selon une autre mise en oeuvre de l'invention, on peut réaliser cette phase de séchage du milieu granulaire en raccordant des moyens d'insufflation gazeuse au système selon l'invention de manière à engendrer un flux ascendant ou descendant de gaz au travers du milieu granulaire, et en chauffant préalablement le gaz avant son entrée dans l'enceinte. Le gaz peut par exemple être chauffé au moyen d'une source de chaleur (par exemple une résistance chauffante, un échangeur de chaleur) située entre les moyens d'insufflation gazeuse et l’ouverture à laquelle sont connectés les moyens d'insufflation gazeuse. Selon cette mise en oeuvre, les moyens d'insufflation gazeuse peuvent être connectés au système selon l'invention au niveau de l'ouverture des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire située au- dessus du milieu granulaire, ou bien au niveau de l'ouverture des moyens d’évacuation de l'effluent liquide. De préférence, le gaz utilisé est un gaz peu chargé en vapeur d’eau. Selon une conception de cette mise en oeuvre de l'invention, les moyens d'insufflation gazeuse peuvent consister en un sèche-cheveux. Selon une autre mode réalisation de l'invention, on peut réaliser cette phase de séchage du milieu granulaire en faisant percoler un liquide chaud au travers du milieu granulaire, ou en chauffant les parois du milieu granulaire. Le chauffage de la paroi du milieu granulaire peut être réalisé par exemple en disposant une résistance chauffante au contact de la paroi de la cartouche de filtration, ou dans la paroi même de la cartouche de filtration. Avantageusement, le milieu granulaire est chauffé à des températures comprises entre 30 et 90°C, préférentiellement comprises au moins entre 50 et 70°C. De telles températures sont aptes à permettre l'évacuation de plus de 95% de l’humidité résiduelle, présente dans le milieu granulaire au début du séchage, dans un délai inférieur à 30 minutes, voire inférieur à 10 minutes.
De manière avantageuse, le procédé selon l'invention peut comprendre au moins une étape de prétraitement de l'effluent liquide, avant son arrivée sur le milieu granulaire (et donc avant l'étape B).
Selon une mise en oeuvre de l'invention, cette étape préliminaire de prétraitement de l'effluent liquide peut comprendre une sous-étape d’injection d’au moins un agent floculant dans l'effluent liquide, par exemple au moyen des moyens d'injection d'un agent floculant tels que décrits ci-dessus. Un agent floculant permet de favoriser l’agglomération des fibres, ou autres particules contenues dans le liquide de vidange, les plus petites, ce qui facilite leur séparation de l'effluent liquide au passage dans le milieu granulaire. On peut par exemple utiliser un agent floculant sous la forme de sels minéraux à cations polyvalents comme le sulfate d’alumine ou le chlorure ferrique, la silice activée, ou des polyélectrolytes organiques naturels (amidons, alginate) ou de synthèse (polymères de masse moléculaire élevée comme les polycrylamides ou les polyvinylamines). L’injection d'un agent floculant sera préférentiellement réalisée à une faible teneur, comprise généralement entre 1 et 20 ppm du liquide de vidange, et on utilisera de préférence un dispositif favorisant le mélange dudit agent floculant dans l'effluent liquide. La floculation est particulièrement intéressante dans le cas où les microfibres ou particules présentes ont des dimensions de l’ordre du micron ou inférieures au micron. L'agent floculant peut également être injecté en même temps que la lessive destinée au lavage des textiles, et éventuellement être combiné à la lessive.
Alternativement ou cumulativement, l'étape préliminaire de prétraitement de l'effluent liquide peut comprendre une sous-étape de décantation de l'effluent liquide, réalisée par exemple au moyen d'une chambre de décantation disposée en amont de l'enceinte du système selon l'invention tel que décrit ci-dessus. Une chambre de décantation permet la sédimentation par gravité des fibres les plus grosses. Une telle sous-étape préliminaire de décantation peut permettre de capter les plus grosses fibres et de limiter le colmatage trop rapide du milieu granulaire, qui pourra alors capter plus efficacement la majorité des plus petites fibres.
Alternativement ou cumulativement, l'étape préliminaire de prétraitement de l'effluent liquide peut comprendre une sous-étape de passage de l'effluent liquide dans une chambre de séparation cyclonique (tel qu’un hydrocyclone) disposée en amont de l'enceinte du système selon l'invention tel que décrit ci-dessus. Une chambre de séparation cyclonique (tel qu’un hydrocyclone) permet de séparer les plus grosses fibres en induisant une vorticité et un champs de force centrifuge favorisant la séparation. Une telle sous-étape préliminaire peut permettre de capter les plus grosses fibres et de limiter le colmatage trop rapide du milieu granulaire, qui pourra alors capter plus efficacement la majorité des plus petites fibres.
De manière avantageuse, l'étape préliminaire de prétraitement de l'effluent liquide peut comprendre une sous-étape d’injection d’au moins un agent floculant dans l'effluent liquide, suivie d'une sous-étape de décantation de l'effluent liquide et/ou d'une sous-étape de séparation cyclonique. L'agent floculant permet de favoriser l’agglomération des fibres les plus petites, ce qui va augmenter l'efficacité de la sous-étape de décantation et/ou de séparation cyclonique, avant le passage de l'effluent liquide, déjà déchargé des plus grosses fibres et/ou d'agglomérats de fibres, dans le milieu granulaire.
Avantageusement, le procédé selon l'invention peut comprendre en outre au moins une étape postérieure à l'étape de régénération, consistant en la collecte des microfibres issues de la phase de régénération, par exemple au moyen d'une chambre cyclonique ou d'un filtre (par exemple à membrane) placés en aval des moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire décrits ci-dessus.
Ainsi, le système et le procédé selon l'invention permettent de filtrer les microfibres d'un effluent liquide, issu des phases de lavage, de rinçage et/ou d’essorage d'un dispositif de traitement de textiles, avec une efficacité de captation des microfibres supérieures à 50 microns supérieure au moins à 80%. Le système et le procédé selon l'invention peuvent être utilisés sur une longue durée, grâce à la possibilité de régénérer le milieu granulaire dans lequel les microfibres peuvent s'accumuler au cours du temps. De plus, la cartouche filtrante est facilement régénérable grâce à des moyens de connexion simples à gérer pour l’utilisateur. La régénération permet en outre de récupérer les microfibres pour une utilisation ultérieure. L'aspect modulaire et démontable du système selon l'invention permet de changer la cartouche de filtration en cas de détérioration, par exemple lorsque la régénération devient inefficace (milieu granulaire entartré par exemple), sans avoir à changer l'ensemble du système de filtration.
L'invention concerne également une cartouche de filtration comprenant un milieu granulaire occupant une portion du volume de la cartouche de filtration telle que décrite selon l'un quelconque des modes de réalisation ci-dessus; la cartouche de filtration étant configurée pour être insérée et fixée de manière démontable au système régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits ci-dessus. L'invention concerne également un dispositif de traitement de textiles, tel qu'un lave- linge, comprenant au moins un système régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits ci-dessus.
Comme il va de soi, l’invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation du système et du procédé, décrits et illustrés ci-dessus à titre d’exemple, elle embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation, ainsi que toutes les combinaisons, de ces formes de réalisation, de manière à combiner leurs effets.
Exemple
L'exemple d'application décrit ci-après concerne une application du système et du procédé de filtration de microfibres selon l'invention à un lave-linge individuel et à un aspirateur commercial.
Plus précisément, le lavage-linge de cet exemple a une capacité de lavage de 5kg de linge, et utilise pour chaque lavage une quantité d’eau totale maximum de 501. Les cycles d’évacuation des eaux de lavage pendant les différentes phases du programme sont variables en fonction des choix de l’utilisateur mais le lave-linge est caractérisé par le fait que la quantité la plus importante qu’il est possible d’évacuer au cours d’une phase pendant le lavage est de 151, l’évacuation du liquide s’effectuant en 3 mn. Entre deux cycles d’évacuation du lave-linge, le temps est d’environ 15 min au minimum. La teneur moyenne en fibres dans les eaux d’évacuation est voisine de 0.02 g/l, correspondant à un taux de libération moyen des fibres de 0.02% par rapport au poids de linge lavé, et à une quantité moyenne de fibres à collecter par le filtre à chaque lavage de 1 g en moyenne pour 5 kg de linge lavé.
Le lave-linge évacue les liquides de vidange à travers un point d’évacuation situé à la base du lave-linge à 5 cm du sol. Un point de raccordement au tout à l’égout est disponible à une hauteur située à 15 cm au-dessus du point d’évacuation du lave-linge (donc à 20 cm du sol sur lequel repose le lave-linge).
Pour cet exemple d'application, le système de filtration selon la conception décrite dans la figure 2a est raccordé à une conduite de vidange du lave-linge. Les références citées ci- dessous correspondent donc à celles de la figure 2a. Pour cet exemple d'application, l’enceinte est cylindrique, de diamètre interne 25 cm et de 70 cm de haut, et dans laquelle est insérée une cartouche de filtration également cylindrique, de diamètre externe 25 cm et de 60 cm de haut. Le milieu granulaire 1 est disposé sur une hauteur de 25 cm dans la cartouche de filtration 10. Il est surmonté par un volume libre d’une hauteur de 30 cm, dont le volume permet l’accumulation de 15 I d'effluent liquide. La face inférieure de la cartouche de filtration est une grille dont la taille des mailles est de 0.15 mm. Entre cette grille et la base du carter inférieur, un espace vide de 50 mm permet de collecter le liquide sous la cartouche filtrante. Le milieu granulaire 1 est constitué de sable dont le diamètre moyen est de 0.5mm, et tel que 90% des particules de sable ont une taille comprise entre 0.3 et 0.7mm. La masse volumique moyenne des grains de sable est estimée à 2550 kg/m3. La porosité (espace interstitiel) du milieu granulaire 1 est estimée à 41% du volume granulaire après régénération.
Le système selon cet exemple d'application est connecté à la conduite de vidange du lave- linge au niveau de l'ouverture 21 , 22, située à une hauteur d'environ 90 cm du sol. L'ouverture 31 , 32 du carter inférieur est donc encore située au-dessus de la sortie de l’évacuation du lave-linge, ce qui permet de connecter cet ensemble au système d’évacuation habituel des eaux usées, avec un siphon et d’évacuer le liquide de rinçage filtré par gravité.
Lorsque le milieu granulaire 1 est propre, juste après une régénération, les caractéristiques du lit permettent une filtration avec un débit de 6l/mn en créant une perte de charge inférieure à 2000 Pa, correspondant à une hauteur hydrostatique de 20 cm inférieure à la hauteur du volume libre au-dessus du milieu granulaire. De ce fait, la filtration par percolation du lit peut s’effectuer en moins de 4 mn. Lorsque le milieu granulaire 1 est encrassé après accumulation d’environ 100 g de microfibres, la perte de charge a doublé et correspond à environ 4000 Pa, soit une hauteur hydrostatique de 40 cm toujours inférieure à la hauteur du volume libre 30. Ces caractéristiques permettent d’assurer une filtration efficace du liquide de vidange pendant une centaine de lavages.
Pour cet exemple d'application, le diamètre intérieur de l'ouverture 21 , 22 est de 30 mm, le diamètre intérieur de la conduite de l'aspirateur commercial utilisé est de 31 mm, et le diamètre extérieur de la conduite de vidange est de 32 mm. De manière à pallier aux différences de diamètre, la connexion de l'ouverture 21 , 22 à la conduite de vidange du lave-linge alternativement à la conduite de l'aspirateur commercial est configurée comme décrit respectivement dans les figures 3a et 3b.
Au bout d’une centaine de lavages, on déconnecte la conduite de vidange du lave-linge de l'ouverture 21 ,22 et on connecte cette ouverture 21 , 22 à un aspirateur commercial (muni d’un sac filtrant jetable), permettant de créer un courant convectif d’air ascendant à travers le milieu granulaire 1 , l’air pénétrant par l’ouverture 31 , 32. L’aspirateur permet d’aspirer 30l/s avec une aspiration de 40 kPa. La vitesse de fluidisation des particules est de 19.5 cm/s. Il faut donc un débit minimum de 10 l/s pour fluidiser le lit. L’utilisation de l’aspirateur qui aspire 30 l/s permet donc de fluidiser le lit à une vitesse correspondant donc à 3 fois la vitesse minimale de fluidisation. L’aspiration nécessaire pour compenser la perte de charge du milieu granulaire à l’état fluidisé est d’environ 4000 Pa ce qui est bien inférieur à la capacité d’aspiration de l’aspirateur. Le lit est donc bien fluidisé, ce qui permet d’évacuer les microfibres vers le sac filtrant. A l’issue de la régénération, l’aspiration est arrêtée et les particules de sable sédimentent pour reformer le milieu filtrant. Le système et le procédé pour la filtration de microfibres selon cette conception a permis d'éliminer entre 80 et 90% des fibres de longueur supérieure à environ 50 microns.
Les dimensions du système de filtration décrit dans l’exemple d'application pourraient être réduites en optimisant les conditions opératoires du lave-linge, par exemple en considérant des vidanges plus fréquentes mais d’un volume moindre.

Claims

Revendications
1. Système régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide issu d'un dispositif de traitement de textiles, comprenant au moins : une enceinte formée par, en position de fonctionnement, au moins un carter supérieur (20) et un carter inférieur (30), une cartouche de filtration (10) disposée à l'intérieur de ladite enceinte, des moyens pour l'amenée (21 ,22) dudit effluent liquide dans l'enceinte comprenant au moins une ouverture (21 , 22) aménagée dans ledit carter supérieur (20) de ladite enceinte et au- dessus de ladite cartouche de filtration (10), des moyens d'évacuation (31 , 32) dudit effluent liquide comprenant au moins une ouverture (31 , 32) aménagée dans ledit carter inférieur (30) de ladite enceinte et en-dessous de ladite cartouche de filtration (10), des moyens pour assembler (25, 26, 35, 36) entre eux de manière démontable au moins lesdits carters supérieur (20) et inférieur (30), caractérisé en ce que :
- ladite cartouche de filtration (10) comprend un milieu granulaire (1) occupant une portion du volume de ladite cartouche de filtration, ledit milieu granulaire étant surmonté par un volume libre (40) ;
- ladite enceinte comprend des moyens de connexion (21 , 22) à des moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire (1), comprenant au moins ladite ouverture (21 , 22) aménagée dans ledit carter supérieur (20) de ladite enceinte ;
- lesdits moyens pour l'amenée (21 , 22) dudit effluent liquide et lesdits moyens de connexion (21 , 22) à des moyens de régénération dudit milieu granulaire (1) par aspiration gazeuse sont configurés pour permettre alternativement une connexion à une conduite de vidange dudit dispositif de traitement de textiles et une connexion auxdits moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire.
2. Système selon la revendication 1 , dans lequel ladite cartouche de filtration (10) comprend une conduite (15) disposée pour court-circuiter ledit milieu granulaire (1) en cas d'une accumulation dudit effluent liquide au-dessus dudit milieu granulaire, ladite conduite (15) de ladite cartouche de filtration (10) étant préférentiellement munie d'un déflecteur (16) dans sa partie supérieure et/ou d'un clapet anti-retour (57) dans sa partie inférieure.
3. Système selon la revendication 2, dans lequel ladite conduite (15) de ladite cartouche de filtration (10) comporte en outre un détecteur de liquide, de préférence relié à une alarme.
4. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit volume libre (40) au-dessus dudit milieu granulaire représente au moins 20% du volume dudit milieu granulaire, de préférence entre 30 à 50% du volume dudit milieu granulaire, et vaut de préférence 40% du volume dudit milieu granulaire.
5. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit milieu granulaire (1) comprend des particules de sable, des billes de verre concassé ou des billes de verre brutes, des particules formées à base de zéolithe naturelle ou synthétique, à base d'alumine, ou encore à base de résines ou de plastique.
6. Système selon l'une des revendications précédentes, ledit milieu granulaire (1 ) comprend des particules de taille comprise entre 0.1 mm et 2 cm pour au moins 80% en poids desdites particules, préférentiellement comprise entre 0.3 et 2.5 mm pour au moins 90% en poids desdites particules.
7. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un distributeur de liquide est disposé entre ladite cartouche de filtration (10) et ladite ouverture (21 , 22) aménagée dans ledit carter supérieur (20) de ladite enceinte et/ou un distributeur de gaz est disposé entre ladite cartouche de filtration (10) et ladite ouverture (31 , 32) desdits moyens d'évacuation dudit effluent liquide.
8. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins ladite ouverture (21 , 22) aménagée dans ledit carter supérieur (20) de ladite enceinte desdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide et desdits moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire (1) a un diamètre intérieur d'au moins 30 mm, de préférence compris entre 30 mm et 35 mm.
9. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide et desdits moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire comprennent des raccords.
10. Procédé pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide issu d'un dispositif de traitement de textiles, ledit procédé étant mis en oeuvre au moyen d'un système régénérable pour la filtration de microfibres selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit procédé comprend au moins les étapes suivantes :
A) on connecte lesdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide à une conduite de vidange dudit dispositif de traitement de textiles ;
B) on réalise au moins une phase de filtration desdites microfibres comprenant au moins le passage dudit effluent liquide au travers dudit milieu granulaire au moyen au moins desdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide, et on évacue ledit effluent liquide filtré desdites microfibres au moyen desdits moyens d'évacuation dudit effluent liquide ;
C) on déconnecte lesdits moyens pour l'amenée dudit effluent liquide de ladite conduite de vidange dudit dispositif de traitement de textiles, et on connecte lesdits moyens de connexion à des moyens de régénération par aspiration gazeuse du milieu granulaire à des moyens de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire ;
D) on réalise une phase de régénération par aspiration gazeuse dudit milieu granulaire.
11 . Procédé selon la revendication 10, dans lequel on répète l'étape B) entre 50 et 150 fois, de préférence environ 100 fois, avant de réaliser les étapes C) et D).
12. Procédé selon l'une des revendications 10 à 11 , comprenant, préalablement à l'étape B), une étape de prétraitement dudit effluent liquide, ladite étape de prétraitement dudit effluent liquide comprenant au moins une injection d'au moins d'un agent floculant dans ledit effluent liquide et/ou au moins une décantation dudit effluent liquide et/ou au moins une séparation cyclonique dudit effluent liquide.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, comprenant, préalablement à l'étape C), une phase de drainage dudit milieu granulaire, réalisée en raccordant lesdits moyens d'aspiration gazeuse au moins à l'ouverture desdits moyens d'évacuation dudit effluent liquide, et/ou une phase de séchage dudit milieu granulaire, réalisée au moyen de moyens pour chauffer ledit milieu granulaire.
14. Cartouche de filtration comprenant un milieu granulaire (1) occupant une portion du volume de ladite cartouche de filtration (10) et étant surmonté par un volume libre (40), ladite cartouche de filtration étant configurée pour être insérée et fixée de manière démontable au système régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
15. Dispositif de traitement de textiles, comprenant au moins un système régénérable pour la filtration de microfibres contenues dans un effluent liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
EP22705804.7A 2021-03-01 2022-02-15 Systeme et procede regenerable de filtration de microfibres d'un liquide de vidange Pending EP4301487A1 (fr)

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