恒压家庭废水再利用系统

颉虹麟

我国虽是一个水资源丰富的国家，但淡水资源匮乏，人均占有量更少，城市水资源短缺造成的水危机已经成为制约社会经济发展的重要因素。

要想为人们树立提高水资源的利用率、减少水资源浪费的观念，就必须运用科技手段实现有效节水。

一、设计目的

城市家庭排水可分为污水和废水两种。污水是指由卫生洁具排放的有色、有味及严重污浊的水体，如抽水马桶的排水和厨房洗涤油污后的排水等。废水是指清洁器具、瓜果等排放的无色、无味但卫生指数超标的水体，如初洗水果、蔬菜的排水和净水设备的排水等。

如果在废水流入排水系统之前，以家庭为单位对其进行回收再利用，将是一项简单有效的节水措施。

通过调查发现，相比以往，绝大部分家庭对用水安全有了更高的标准，很多家庭在厨房安装了两个洗涤盆。一个用于清洁带油污的餐具、对带泥土的蔬菜进行粗洗，这部分排水如果要实现再利用，需用多种设备进行多项处理，目前在家庭中很难实现。另一个洗涤盆则用于对瓜果、蔬菜等的再清洗，这部分废水可用来冲洗便池、马桶或拖布。

另外，很多家庭为改善水质，还在洗涤盆下安装了净水设备，净水设备在净化水的同时会排放废水，这些水同样可以收集后再利用。图1为恒压家庭废水再利用系统的流程图。

二、设计原理

恒压家庭废水再利用系统以家庭废水为源水，通过水泵加压向用水器具提供恒压水，可在节水模式与常规模式之间自由切换。图2为恒压家庭废水再利用系统的设计图。

该系统由若干个阀门、常压储水罐、水泵、过滤器、压力传感器、控制单元、给水管和排水管组成。常压储水罐是废水收集器，设计容积为25升，由不锈钢材料制成。它包括罐体和可拆卸的盖子，罐体底部设有放空管，废水可通过阀门15被放空，罐体底部的出水管与水泵入口连接，罐体上部接清洗盆排水管道和净水机排水管道。水位过高时，废水通过溢流管流入排水管道。

水泵由控制单元决定何时启、闭，是废水再利用的动力源，向洁具提供足够压力的废水。图3是主要部件图。

图2中虚线框内的设备、阀门、管道及控制单元等可以集成后藏入厨柜中，不影响家居美观。

三、工作方式

该系统有两种运行模式：常规供水模式和节水模式，节水模式即废水再利用模式。

当断开水泵电源，开启阀门4后，系统在常规供水模式下运行。经家庭主供水管道分流的给水通过阀门1和阀门4向拖布池、便池及抽水马桶等正常供水，此时，洗涤盆和净水机产生的废水经储水罐的溢流管道全部排放出去。在这种模式下，由于止回阀12通水的单向性，自来水不会流入储水罐。

常规供水模式主要用于保障在废水再利用系统的维护和检修期间，卫生器具可正常使用。

相反，当接通电源，关闭阀门4，系统在废水再利用模式下运行。使用洁具时，连接洁具的给水管道内的压力迅速降低，且通过压力传感器把压力传递给控制单元。当压力降低到设定的下限值时，控制单元自动启动水泵，把储水罐内的废水输送到给水管道，为管道内的水流加压，以保证正常压力供水。

停止使用洁具时，由于连接洁具的阀门6、7、8、9均关闭，管道内的压力迅速升高，当压力超过设定上限值时，控制单元停止水泵工作。此时，水泵出口处的止回阀12阻止管道内的带压水回流到储水罐，使管道内的水维持在一定压力下，提供下次使用洁具所需水的压力。

当储水罐内的水位不断降低至液位下限时，液位传感器19把信号传递给控制单元，由控制单元停止水泵運行。同时打开电磁阀17接入自来水，此时，废水再利用模式自动转换为常规用水模式。卫生器具由自来水供水，直到储水罐被再次灌满废水。此种情况下止回阀12也将起到阻止自来水流向储水罐的作用。

当罐体内水位达到水位上限时，液位传感器18把信号传递给控制单元，由控制单元关闭电磁阀切断自来水，同时向水泵发送启动的信号。此时如果不使用洁具，管道内的水会维持一定的压力，水泵在压力传感器的作用下不会启动。否则，压力减小，水泵启动。

系统还在过滤器16的前、后端分别装有安全阀。安全阀13会在过滤器堵塞时自动起跳泄压，保护水泵。安全阀14则在常规运行模式压力过高时自动起跳，保护阀门和管道。两个安全阀在压力减小后均可自动关闭。安全阀的排水直接流入排水管道。

四、结论

经计算，恒压家庭废水再利用系统一个月可为一个家庭节水9.63%。系统出水与自来水完全分开，互不影响，水质满足洁具的卫生要求。由于可利用的家庭废水基本无色无味，因此不会在视觉上给人带来不快的感觉。

系统组件选用不锈钢材质和卫生级别的管道，不会锈蚀设备和管道，且不易结垢。系统内设置了安全阀和传感器，满足使用的安全要求。

今后我还将不断改进设计以提高废水利用率，使其更安全、节能。