FR3120237A1 - Systeme et procede regenerable de filtration de microfibres d'un liquide de vidange - Google Patents
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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. Figure 2a à publier.
Description
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 1erjanvier 2025. La France est le premier pays au monde à prendre une telle mesure.
On connait 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 connait 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 100µm étant de seulement 26%.
On connait 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 µm, préférentiellement 50 µm. 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 µm 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 œuvre 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.
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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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.
[Fig 1a ]
La illustre un premier mode de réalisation de la cartouche de filtration du système de filtration selon l’invention.
[Fig 1b]
La illustre une variante du premier mode de réalisation de la cartouche de filtration du système de filtration selon l’invention présenté en .
[Fig 2a]
La illustre un premier mode de réalisation du système de filtration selon l’invention.
[Fig 2b]
La illustre une variante du premier mode de réalisation du système de filtration selon l’invention présenté en .
[Fig 3a] [Fig 3b]
Les figures 3a et 3b présentent des agrandissements de la partie supérieure du carter supérieur du système selon l'invention.
[Fig 4]
La présente une configuration possible du système selon l'invention pour réaliser une phase de régénération par aspiration gazeuse.
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 entrainées 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, Ie procédé peut être mis en œuvre 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 œuvre 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’enchainement 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 œuvre 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 œuvre 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, 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 entrainées avec le courant gazeux. Les fibres plus petites que les particules constituant le lit de filtration sont entrainées 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 œuvre 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. 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre, 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 œuvre 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 œuvre, 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 œuvre, 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 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 présente une variante du mode de réalisation de la , 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 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 présente une variante du mode de réalisation de la , 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 , 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 , 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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/m2adaptées 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 œuvre 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 œuvre 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. Series, 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 100l/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 œuvre 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 œuvre, 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 œuvre 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 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 (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 . 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 entraine 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 entrainements excessifs de liquide vers les moyens d’aspiration gazeuse, ces entrainements 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre, 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 œuvre 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 œuvre 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.
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 50l. 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 15l, 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 1g 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 est raccordé à une conduite de vidange du lave-linge. Les références citées ci-dessous correspondent donc à celles de la . 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 l 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 (15)
- 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. - 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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 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. - 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).
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
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Also Published As
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