趙致瑤 羅衛(wèi)東 劉晶茹* 王 晶

(大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院，遼寧 大連 116023)

利用健身車發(fā)電處理生活廢水裝置的研究★

趙致瑤 羅衛(wèi)東 劉晶茹* 王 晶

(大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院，遼寧 大連 116023)

以節(jié)約用水為切入點(diǎn)，根據(jù)健身器材的發(fā)電、蓄電原理，對家庭生活用水環(huán)節(jié)中的污水處理中水回用系統(tǒng)進(jìn)行了研究探討，以更好的實(shí)現(xiàn)生活用水的有效安全的循環(huán)再利用。

健身器材，發(fā)電裝置，中水回收，節(jié)能

0 引言

節(jié)約用水是一個(gè)亙古不變的話題，現(xiàn)如今缺水問題更是越來越嚴(yán)重，解決缺水問題就成了世界性的普遍問題。說到節(jié)約用水，在日常生活中，人們普遍的想法就是少用水，不浪費(fèi)，例如節(jié)水型水龍頭,淋浴器等節(jié)水技術(shù)在日常家庭生活中的普遍應(yīng)用，但是卻忽略了一個(gè)節(jié)約水的重要途徑——污水回用。隨著科技的發(fā)展，中水回用被廣泛的運(yùn)用于農(nóng)業(yè)、景觀、水處理廠的回用，但家庭中污水的回收利用卻沒有得到廣泛的推廣，尤其是在國內(nèi)，其原因主要為：國民的節(jié)水和利用中水的觀念還不強(qiáng)；國內(nèi)水價(jià)低；小型中水回用技術(shù)還不成熟等。近年來，國家和地方政府也開始高度重視并相繼出臺(tái)了一系列政策如適當(dāng)提高水價(jià)、階梯式收費(fèi)、興建污水處理場等措施。

隨著生活節(jié)奏的提高，人們的健身場所逐漸由戶外轉(zhuǎn)移到戶內(nèi)，利用健身中人體消耗的能量發(fā)電以供水泵提升家庭中水沖廁這一創(chuàng)意是對節(jié)能環(huán)保這一時(shí)代主題的探索，是普通民眾從點(diǎn)滴做起，通過能源的二次利用變廢為寶的典范。

1 健身器材的發(fā)電、蓄電原理

根據(jù)相關(guān)電磁學(xué)原理，由于健身器材的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能還是會(huì)不可避免的出現(xiàn)波動(dòng)，為了能給用電設(shè)備提供高質(zhì)量的電能，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能還要經(jīng)過電力電子控制后才向用電設(shè)備供電。發(fā)電機(jī)這里選擇永磁發(fā)電機(jī)，因?yàn)殡妱?lì)磁發(fā)電機(jī)需要通入勵(lì)磁電流來產(chǎn)生磁場，而健身器械發(fā)電機(jī)是單獨(dú)運(yùn)行的，要想得到初始勵(lì)磁電流只能通過蓄電池，蓄電池具有不可靠性。永磁發(fā)電機(jī)本身自帶磁場，從而可以自行切割磁感線進(jìn)行發(fā)電。運(yùn)動(dòng)健身車與發(fā)電、蓄電裝置工作原理圖見圖1。

健身車的大齒輪帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪與永磁發(fā)電機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)電磁學(xué)原理，發(fā)電機(jī)速度達(dá)到約180 r/min時(shí)，就發(fā)出100 W的交流電，通過三相全波整流濾波，轉(zhuǎn)變輸出電壓為14 V的直流電，逆變電源可以用電子顯示器將所產(chǎn)生的電能顯示出來，并用容量為36 Ah,電壓12 V的蓄電池儲(chǔ)存電量，供用電器使用。當(dāng)使用蓄電池中的電時(shí)，再次利用逆變電源，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，逆變電源也可以直接接用電器。這樣，在健身的過程中就可以發(fā)電蓄電，為水泵提供電能。

2 中水收集處理

此裝置最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的就是中水收集處理工作了，先了解一些規(guī)范，中水回用水質(zhì)按國家CJ/T 4899生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求其濁度≤10；色度≤3.0；pH值≤6.4～9.0；BOD≤10 ppm;COD≤50 ppm;總大腸菌群≤3個(gè)，生活雜用水，水質(zhì)及其穩(wěn)定性要求高，要對回收到的污水做一系列簡單的處理才能重新使用。將淋浴、洗滌、盥洗等輕度污染的污水，經(jīng)處理后回用于沖洗廁所，有效地實(shí)現(xiàn)能源的二次利用。因此，此裝置主要就用來收集普通居民住宅內(nèi)部的淋浴、洗滌、盥洗等輕度污染的污水，根據(jù)給排水管道的特點(diǎn)，可通過重力自流的方式來收集中水，不需要耗費(fèi)其他的電能。為節(jié)約空間，可將收集容器即儲(chǔ)水箱置于衛(wèi)生間沉降層。在儲(chǔ)水箱一側(cè)的底部設(shè)有排空管(閥)，是為防止儲(chǔ)水箱底部淤積堵塞加壓水泵進(jìn)口而設(shè)置的，而其頂部的溢流口則是為防止回收水溢流、變臭而設(shè)置的。為防止大的顆粒雜質(zhì)沉淀到集水箱的底部變臭、堵塞出水口，要進(jìn)行簡單的過濾，可在進(jìn)水口設(shè)置一層過濾棉來過濾較大顆粒雜質(zhì)。為防止儲(chǔ)水箱底部淤積，要定期打開排空閥來清除底部淤積物。

3 一體化自動(dòng)控制設(shè)備

裝置中占用空間最大的集水箱設(shè)于衛(wèi)生間地面下(參照同層排水的優(yōu)點(diǎn)，集水箱設(shè)在沉降層內(nèi))，此裝置由微型泵、集水箱(收集洗浴廢水)、進(jìn)水管道、過濾裝置、溢流管和排空管(閥)等部分組成。首先裝置通過水的重力自流作用收集普通居民住宅內(nèi)部淋浴廢水和洗滌廢水于集水箱內(nèi)，經(jīng)過簡單過濾(過濾棉，其優(yōu)點(diǎn)是便于更換)處理后貯存，當(dāng)人們健身時(shí)，使用健身器械時(shí)，通過健身器械(運(yùn)動(dòng)健身車)的電機(jī)提供的電能帶動(dòng)水泵抽吸至地面小水箱內(nèi)，再通過液位控制器自動(dòng)抽吸至馬桶水箱內(nèi)作為馬桶的沖洗用水。實(shí)現(xiàn)中水回用、節(jié)約用水和減少污水的排放的目的。

4 前景展望

有關(guān)節(jié)約用水技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，但大體都是類似于節(jié)水型淋浴器，小水量大便器，采用陶瓷閥芯的節(jié)水型水龍頭這樣的產(chǎn)品，污水回用這一領(lǐng)域在家庭用水方面潛力還很大，尤其是隨著人們節(jié)水意識(shí)的進(jìn)一步提高。此裝置從節(jié)約用水出發(fā)，利用被人們忽視的家庭污水回收再利用的思路，巧妙地結(jié)合了家庭健身這項(xiàng)越來越廣泛的運(yùn)動(dòng)，通過能量轉(zhuǎn)換原理，加上建筑給排水知識(shí)原理而設(shè)計(jì)，所需的全部電能由健身器械運(yùn)動(dòng)后提供給水泵，無需額外花費(fèi)，簡單方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，同時(shí)能夠降低污、廢水的排放，將節(jié)水融合到健身的過程中，收獲健康的同時(shí)收獲節(jié)約與環(huán)保，真正做到節(jié)能減排的目的。

Research on the devices treatment of wastewater using fitness car power★

Zhao Zhiyao Luo Weidong Liu Jingru* Wang Jing

(CivilEngineeringCollege,DalianOceanUniversity,Dalian116023,China)

Taking the water conservation as the breakthrough point, according to the power generation, power storage principle of health equipments, system researched and discussed the sewage treatment water recycling in family life water using link, in order to better achieve the living water effective and safe recycling.

health equipment, power equipment, water recycling, energy saving

2015-01-19★:大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練資助項(xiàng)目

趙致瑤(1992- )，女，在讀本科生； 羅衛(wèi)東(1963- )，男，副教授； 王 晶(1982- )，女，講師

劉晶茹(1976- )，女，講師

1009-6825(2015)09-0109-02

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