盧亞雄 羅衛(wèi)東 劉晶茹* 高平 王晶 依艷靜

(1.大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院，遼寧大連 116023;2.大連漁輪公司，遼寧大連 116001)

1 裝置研制背景及意義

中國是一個(gè)缺水嚴(yán)重的國家，而水資源是與人類生存和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)的自然資源。因此，水的再生利用對于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的歷史和現(xiàn)實(shí)意義。中水回用技術(shù)正是符合這一目標(biāo)的技術(shù)。

2 國內(nèi)外家庭小型中水回用現(xiàn)狀

當(dāng)今世界各國解決缺水問題時(shí)，城市污水被選為可靠且可以重復(fù)利用的第二水源。隨著科技的發(fā)展，在家庭中自行收集污水回用也不失為一個(gè)很好的選擇。但是，現(xiàn)今國內(nèi)外污水的回用主要集中于大型的污水回用，家庭小型污水的回收利用還得不到很大的推廣。

3 家庭中水回用的可行性

家庭中洗漱和洗澡等用水，使用之后比較清潔，直接排放會(huì)造成浪費(fèi)，而沖洗馬桶并不一定需要指標(biāo)很高的自來水。

洗手水經(jīng)過簡單的過濾就可儲(chǔ)存?zhèn)溆茫瑩?jù)此可以在洗手盆下設(shè)置一個(gè)儲(chǔ)水箱，容積在12 L～15 L即可滿足2次馬桶沖洗使用，在馬桶水箱需要用水時(shí)，通過加壓水泵將水輸送至水箱即可，水泵選用微型水泵。水泵的電源采用收集在蓄電池內(nèi)的太陽能供電，另外備用一套市電系統(tǒng)，以備不時(shí)之需。該中水系統(tǒng)受控于設(shè)于馬桶內(nèi)的液位計(jì)和儲(chǔ)水桶內(nèi)的液位計(jì)。另外，馬桶原有的自來水系統(tǒng)可以與中水系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，保證用水穩(wěn)定。

4 家庭小型太陽能自動(dòng)控制中水回用裝置

家庭小型太陽能自動(dòng)控制中水回用裝置見圖1。

1)工作原理。本裝置按節(jié)能減排的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，定位于普通住宅的家庭洗浴用水回用，整個(gè)裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。本裝置由洗浴水收集裝置(集水箱)、加壓水泵、溢流管和排空管(閥)等部分組成。其工作流程為:中水收集→簡單過濾→經(jīng)加壓微型水泵提升→中水被提升至馬桶水箱→沖廁所。

圖1 原理圖

中水收集:本裝置主要收集普通居民住宅內(nèi)部洗漱淋浴廢水等，通過重力自流方式收集到一特定的儲(chǔ)水箱內(nèi)，該儲(chǔ)水箱置于衛(wèi)生間沉降層內(nèi)以節(jié)省空間。

簡單過濾:是通過在進(jìn)水口處設(shè)置一層過濾棉過濾掉較大顆粒的固體雜質(zhì)。

自動(dòng)微型泵提升裝置:該裝置由太陽能電板供電，并由連接儲(chǔ)水箱液位計(jì)的控制箱控制，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停啟水泵。

2)儲(chǔ)水箱容積。水箱體積計(jì)算:按建筑物中水水源中給出的住宅沖廁用水量為(30～60)L/(人·d)，而淋浴和盥洗用水為(50～100)L/(人·d)，因此，減去損耗，淋浴和盥洗用水完全足夠用來沖洗馬桶。每戶家庭按4人計(jì)算，即每戶家庭一天沖廁用水量Q=4×35 L=140 L。因此，結(jié)合衛(wèi)生間的大小和用水量綜合考慮來確定水箱的尺寸。

地面小水箱:洗手盆的安裝高度為800，則可將水箱的高度設(shè)置為400，長寬各為300。在水箱距底部50處開口設(shè)置加壓水泵，另一側(cè)底部開口設(shè)置排空閥。水箱的有效儲(chǔ)水體積為3×3×2=18 L，滿足至少兩次沖廁用水。

沉降層內(nèi)大集水箱:一個(gè)4人家庭一天收集的淋浴洗漱用水最多為400 L，因此可以設(shè)集水箱的高為350(地板沉降一般為400)，長寬均設(shè)為1 000，這樣集水箱的容積為350 L。

3)微型泵的選擇。根據(jù)實(shí)際用水量以及提升中水的高度可以選擇流量30 L/min～60 L/min，揚(yáng)程不超過10 m的微型泵。

4)裝置附件。

地漏:采用較細(xì)網(wǎng)格的地漏。

管件:采用PVC塑料管。連接微型泵裝置和溢流管的管徑為DN20，連接洗臉盆等的進(jìn)水管管徑為DN32，排空管徑為DN40。

水箱:采用塑料材質(zhì)，價(jià)格成本較低，抗腐蝕能力強(qiáng)。

排空閥:排出水箱內(nèi)的沉淀物，清空水箱中的水，防止水箱中水過久而發(fā)臭。

防水措施:正常的衛(wèi)生間防水措施，即防水砂漿層、瀝青防水層。

控制箱:含蓄電池的控制箱，電力來源是太陽能電池板和家庭電路電源。

5 家庭小型中水回用裝置設(shè)計(jì)制作中的問題及解決方案

1)污水的回收。經(jīng)過計(jì)算，一般家庭中用于淋浴的水量較大(每人每次淋浴用水量80 L～120 L)，只要收集到淋浴水的一部分即可滿足用于沖洗馬桶的用水量。我們在衛(wèi)生間里設(shè)置一個(gè)專門用于收集淋浴廢水的地漏，衛(wèi)生間地面坡向地漏，使淋浴用水沿地面流向地漏，依靠重力作用進(jìn)入集水箱，達(dá)到收集中水的目的。

2)微型泵提升裝置的設(shè)計(jì)。主要由前面提到的泵的流量，揚(yáng)程等參數(shù)來選擇微型泵。

3)儲(chǔ)水箱及微型泵裝置的安裝位置。整個(gè)裝置最大部分安裝在衛(wèi)生間的填充層(即衛(wèi)生間樓板下沉區(qū)域)內(nèi)，而自動(dòng)提升水的小水箱，只需要將其安裝在洗臉盆的下面，其空間大小完全夠用。

4)管閥泵的連接。注意整個(gè)裝置的水密封性，在管件的連接口應(yīng)當(dāng)用特殊的防水膠加固密封。

6 創(chuàng)新特色

1)本裝置集水箱設(shè)于衛(wèi)生間下沉區(qū)域內(nèi)，解決了占用地面空間大的問題。2)實(shí)現(xiàn)了淋浴廢水的自動(dòng)回收過濾和儲(chǔ)存，將收集到的洗浴廢水進(jìn)行再利用(沖洗馬桶)，解決了水資源浪費(fèi)的問題。3)本作品把排空閥、溢流口結(jié)合到一個(gè)簡單h形裝置上，在防虹吸的同時(shí)，使平時(shí)溢流出去的是水箱底部的沉渣水，就可以對水箱底部進(jìn)行清洗。4)裝置為太陽能供電的自動(dòng)控制水泵提升系統(tǒng)，比其他裝置更加環(huán)保和節(jié)能。5)本裝置是集自動(dòng)集水、過濾、儲(chǔ)存、微型泵提升沖洗于一體的環(huán)保節(jié)能裝置。

7 家庭中水回用裝置的應(yīng)用前景

家庭中水利用是一個(gè)潛力巨大的廣闊領(lǐng)域，具有良好的發(fā)展前景。家庭生活廢水回用將成為未來家庭節(jié)水設(shè)備建設(shè)的目標(biāo)，也必將成為一種趨勢。1)社會(huì)效益:本裝置可有效節(jié)約寶貴的自來水資源，緩和城市自來水的供需矛盾，減少城市污水排放，降低城市給、排水系統(tǒng)以及污水處理廠運(yùn)行的負(fù)擔(dān)。2)經(jīng)濟(jì)效益:目前，住宅居民每戶按4口人計(jì)算，每人每天沖廁用水合計(jì)在30 L～60 L，每戶每天沖廁用水在120 L～240 L。假設(shè)每天收集到的中水全部用來沖廁，一個(gè)月可節(jié)約大約6 000 L水(按每戶每天沖廁用水200 L計(jì)算)，那么一年可節(jié)約72 000 L水。

8 結(jié)語

若收集洗漱淋浴用水來代替沖洗馬桶的水，僅此一項(xiàng)即可節(jié)約一定比例的室內(nèi)供水，實(shí)現(xiàn)污水資源再利用。家庭小型太陽能中水回用裝置能實(shí)現(xiàn)這一功能，這一技術(shù)的廣泛推進(jìn)，可以節(jié)約寶貴的水資源和能源，減少城市排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，控制水污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。