汪可濤 劉建平 張忠華 揭林震

（1科斯特節(jié)水設(shè)備有限公司 福建 廈門 361100） （2華僑大學(xué) 福建 廈門 361021）

飲用水中水自動(dòng)切換技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用＊

汪可濤1，2劉建平1張忠華1揭林震1

（1科斯特節(jié)水設(shè)備有限公司 福建 廈門 361100） （2華僑大學(xué) 福建 廈門 361021）

筆者在總結(jié)分析國(guó)內(nèi)外中水切換技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了一款飲用水與中水同時(shí)在一個(gè)水箱中使用，可保證在中水給水正常情況下首先使用中水的自動(dòng)切換技術(shù)。該技術(shù)可以確保在任何給水情況下水箱中的中水不會(huì)污染飲用水；同時(shí)具備了克服中水中存留雜質(zhì)對(duì)給水閥的不利影響，確保中水給水閥的正常使用功能。該技術(shù)功能完善、結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、免維護(hù)，具有廣闊應(yīng)用前景。

中水 自動(dòng)切換 飲用水污染 止回閥 氣隔 水配

前言

為廣大中水用戶、衛(wèi)生潔具生產(chǎn)單位、中水設(shè)備及配件生產(chǎn)單位十分關(guān)注的問題。

水資源短缺已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。我國(guó)城市缺水非常嚴(yán)重，中水利用越來越受到人們的重視。以往許多城市在中水的利用中產(chǎn)生的許多問題，已開始引起人們的重視并尋求改進(jìn)。其主要原因是由于中水在使用中的水質(zhì)、水量具有較大的變化，一般的水箱配件不適合，需要在技術(shù)上和功能上加以創(chuàng)新。如何在同一水箱中同時(shí)使用中水與飲用水，并克服中水在不能正常給水的情況下切換使用飲用水作為補(bǔ)充，這是研究開發(fā)中需要解決的關(guān)鍵問題。該結(jié)構(gòu)要能夠保證在中水給水正常情況下首先使用中水。為實(shí)現(xiàn)此目的必須具有一切換機(jī)構(gòu)。據(jù)調(diào)查，中水能推廣利用的原因是中水水質(zhì)遠(yuǎn)比飲用水的水質(zhì)差，中水中含有許多懸浮物及微生物，直接影響中水給水閥的可靠性。所以如何使給水閥在自動(dòng)切換的同時(shí)不發(fā)生堵塞，不污染飲用水已成

1 國(guó)內(nèi)外中水切換技術(shù)現(xiàn)狀

為了防止飲用水被中水污染，國(guó)外一般是在可能產(chǎn)生污染的飲用水管道上安裝一個(gè)止回閥、雙止回閥、減壓止回閥、流量監(jiān)測(cè)雙止回閥，氣隔在一些場(chǎng)合也得到了較多的應(yīng)用。飲用水中水的切換一般通過安裝在管道上的電磁閥得以實(shí)現(xiàn)［1］。除氣隔外各種止回閥在使用時(shí)也會(huì)存在中水污染飲用水的可能。由于我國(guó)中水技術(shù)穩(wěn)定性較國(guó)外差，中水中存在的雜質(zhì)會(huì)對(duì)止回閥造成堵塞等現(xiàn)象，難以保證飲用水的安全，因此通過止回閥來控制中水對(duì)飲用水的污染是不太符合我國(guó)國(guó)情的。而電磁閥或手動(dòng)控制切換往往會(huì)加大故障概率和維護(hù)成本，操作失誤也可能帶來嚴(yán)重后果。所以需要研究符合我國(guó)國(guó)情的相關(guān)技術(shù)。

圖1 國(guó)外各種防止中水污染飲用水的技術(shù)

國(guó)內(nèi)有關(guān)飲用水中水切換技術(shù)的報(bào)道較少，國(guó)內(nèi)主要以氣隔方式防止中水對(duì)飲用水的污染，同時(shí)采用電磁閥或手動(dòng)閥門實(shí)現(xiàn)飲用水和中水的切換。建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范要求中水池（箱）內(nèi)的飲用水補(bǔ)水管應(yīng)該采取飲用水防止污染措施，補(bǔ)水管出水口應(yīng)高于中水貯存池（箱）內(nèi)溢流水位，其間距不得小于補(bǔ)水管徑的2.5倍。嚴(yán)禁采用淹沒式浮球閥補(bǔ)水［2］。由于管理疏忽等問題，國(guó)內(nèi)有些小區(qū)中水和飲用水之間仍然使用一般閥門連接并通過手動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)切換，導(dǎo)致中水污染飲用水的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。如何實(shí)現(xiàn)中水與飲用水之間安全自動(dòng)切換已經(jīng)成為中水推廣應(yīng)用中的重要環(huán)節(jié)。

2 全自動(dòng)飲用水中水切換技術(shù)

2.1 切換技術(shù)構(gòu)造圖

圖2為切換技術(shù)的構(gòu)造圖。在水箱內(nèi)設(shè)置中水進(jìn)水部件與飲用水進(jìn)水部件，一個(gè)與飲用水管道連接，另一個(gè)與中水管道連接。中水進(jìn)水部件與飲用水進(jìn)水部件分別由各自的浮筒水箱控制部件的開關(guān)。在中水進(jìn)水部件中應(yīng)該設(shè)置一個(gè)三通，一部分中水直接進(jìn)入水箱；另一部分中水進(jìn)入飲用水浮筒水箱，浮筒的底部都裝有單向限流閥。［3］

圖2 切換技術(shù)構(gòu)造圖

2.2 切換技術(shù)工作原理

圖3 中水進(jìn)水部件工作狀態(tài)圖

如圖3所示，當(dāng)采用中水給水時(shí)，中水浮筒水箱水位下降到中水進(jìn)水部件關(guān)閉水位以下，飲用水浮筒水箱內(nèi)的水位由于單向限流閥的作用使水位下降。由于飲用水浮筒內(nèi)單向限流閥的限流程度大于中水浮筒內(nèi)的單向限流閥，中水浮筒水箱內(nèi)的水位首先下降到關(guān)閉水位以下，中水進(jìn)水部件開啟，中水經(jīng)三通一部分進(jìn)入水箱，一部分進(jìn)入飲用水浮筒水箱使飲用水進(jìn)水部件一直處于關(guān)閉狀態(tài)。

如圖4所示，若中水停止供給時(shí)，該切換技術(shù)自動(dòng)將給水切換至飲用水部件進(jìn)水；當(dāng)中水供水停止時(shí)，中水浮筒水箱水位下降到關(guān)閉水位，中水進(jìn)水部件開啟。雖然此時(shí)中水進(jìn)水部件開啟，但沒有（或沒有足夠的）中水進(jìn)入飲用水浮筒來維持飲用水進(jìn)水部件的關(guān)閉狀態(tài)，所以飲用水進(jìn)水部件開啟并進(jìn)入飲用水部件工作狀態(tài)。當(dāng)中水恢復(fù)供水時(shí)，通過開啟狀態(tài)的中水進(jìn)水部件分流一部分進(jìn)入飲用水浮筒水箱重新維持飲用水進(jìn)水部件的關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)重新回到圖3所示工作狀態(tài)。為了防止中水污染飲用水，該切換技術(shù)設(shè)計(jì)飲用水進(jìn)水部件下端面與水箱溢流面的距離不小于飲用水進(jìn)水管直徑的5倍。

圖4 飲用水部件工作狀態(tài)圖

2.3 反沖洗

由于中水具有水質(zhì)及水量的不穩(wěn)定性，難免會(huì)存在雜質(zhì)對(duì)液壓進(jìn)水閥帶來不利影響。以往人們?yōu)榱讼s質(zhì)帶來的不利影響，通常在通往主閥上部的小管處安裝過濾網(wǎng)，防止水中雜質(zhì)堵塞主閥上部進(jìn)水小管［4］，這種方法隨著時(shí)間的推移容易堵塞過濾網(wǎng)。因此我們?cè)谥兴M(jìn)水部件中加裝了一套自動(dòng)反沖洗裝置。

如圖5所示，當(dāng)水箱內(nèi)水位達(dá)到浮筒箱關(guān)閉水位時(shí)，浮筒控制口關(guān)閉，此時(shí)主閥上端的壓力為靜壓，大于主閥下端的動(dòng)壓，主閥在壓力作用下關(guān)閉。此時(shí)水流通過過濾網(wǎng)凈化后進(jìn)入空氣壓縮包使包內(nèi)空氣壓縮，直到壓縮包內(nèi)壓強(qiáng)與給水靜壓平衡后壓縮包進(jìn)水停止。

當(dāng)浮筒低于開啟水位時(shí)，浮筒控制口開啟。隨著控制口的卸壓，主閥上部壓力小于主閥下部壓力，此時(shí)主閥被開啟。同時(shí)由于壓縮包內(nèi)靜壓轉(zhuǎn)化為動(dòng)壓的速度小于主閥下端靜壓轉(zhuǎn)化為動(dòng)壓的速度，因此壓縮包內(nèi)的水流經(jīng)過過濾網(wǎng)進(jìn)入主閥下部并對(duì)過濾網(wǎng)進(jìn)行反沖洗。沖洗出的雜質(zhì)隨著進(jìn)水水流被帶走。實(shí)行過濾及反沖洗后，主閥上部及浮筒控制口等易出現(xiàn)堵塞部位流過的水不含纖維、懸浮物等易引起堵塞的雜質(zhì)，從而保證了該切換技術(shù)在較惡劣的水質(zhì)環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。［5］

3 切換技術(shù)應(yīng)用分析

飲用水中水切換技術(shù)利用機(jī)械及流體力學(xué)原理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，可以有效的防止中水對(duì)飲用水的污染，有利于中水事業(yè)的發(fā)展，使中水更好地為社會(huì)所接受。該切換技術(shù)完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行期間不需耗費(fèi)人力。為適應(yīng)不同的水質(zhì)，擴(kuò)大該切換技術(shù)的應(yīng)用范圍，我們使該切換技術(shù)擁有反沖洗能力。該切換技術(shù)沒有耗電部件，不消耗電能、不易損壞、可靠性好，在火災(zāi)、地震等極端條件下仍可以有效地運(yùn)行。為了更好的適應(yīng)市場(chǎng)，該切換技術(shù)還有形式各異，組合化生產(chǎn)，體積小等特點(diǎn)。預(yù)計(jì)該切換技術(shù)將會(huì)在中水沖廁、海水沖廁、游泳池補(bǔ)水、農(nóng)業(yè)灌溉等分質(zhì)用水領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，促進(jìn)我國(guó)節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展。

圖5 反沖洗裝置圖

4 結(jié)論

飲用水中水切換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了中水與飲用水的自動(dòng)切換，有效的防止了中水對(duì)飲用水的污染。通過反沖洗裝置大大降低了閥門堵塞的概率，是一種高效、安全、可靠的節(jié)水配套技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 Takashi Asano，F(xiàn)ranklin L Burton，Harold L Leverenz.Water reuse：issues，technologies and applications.Metcalf&Eddy：INC AECOM，2006

2 中華人民共和國(guó)建設(shè)部，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50336－2002.建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005

3 劉建平.廢水和凈水兩用的便器水箱進(jìn)水部件.中國(guó)新型實(shí)用專利，ZL 200720002024.6，2008－10－29

4 劉建平，李正修.液壓閥門.中國(guó)新型實(shí)用專利，CN 02101930.0，2002－12－24

5 王峰，劉建平.氣壓式反沖洗過濾器.中國(guó)新型實(shí)用專利，ZL 201020116985.1，2010－11－03

TU991.57

B

1002－2872（2011）12－0019－03

汪可濤（1988－），在讀碩士研究生；主要從事中水回用及環(huán)境污染防治等研究工作。E－mail：w312678856＠126.com