城镇家庭住宅节水系统的研究与设计

摘要：家庭住宅节水能够有效地节约水资源和降低污水处理负担，本文从家庭住宅节水系统的构成入手来探讨其节水系统的设计问题，以期为优化城市污水处理系统提供重要参考。

关键词：住宅节水 节水系统 装置设计 污水处理

城镇化进程中，城镇居民的生活品质得到明显改善，其家庭用水量也明显上升，同时带来部分水资源的浪费和没有得到有效应用，增加了市政供水和污水处理的负担，推动着污水处理过程中药品、电力及场地的不断增加。为此，探讨家庭用水的处理及二次利用问题已成为减轻市政水处理负担和水资源节约的重要策略。也是响应习总书记的可持续发展理念。本文以家庭用水构成为切入点来探讨其节水系统的设计问题以及在城市家庭改造中的应用性。

一、城镇家庭用水的构成

城镇家庭用水主要存在两大类，一类是厨房用水和洗衣用水，这种用水对水质有较高的要求，其所产生的污染为轻污染用水，可以用来冲洗马桶、浇花及拖地等。另一类是清洗类用水，如清洗厨具、洗衣液及肥皂水等所产生的重污染水，这种用水应直接排入市政污水管。现在许多城镇居民的节水意识得到提高，轻污染用水的使用率不断提高，然而，由于轻污染用水常常是通过桶储和盆接的方式进行储存和使用，限制了轻污染用水的使用范围。城镇家庭用水的构成由自来水公司通过抽取河道或者湖庫等的水源，通过过滤净化消毒后，通过自来水主管网，送入小区（或者分水管），再通过小区增压（或者常压）进入每家每户，小区一般每年要清洗本系统的自来水管网，并送样到当地卫生检疫局检验合格继续使用。由此可见，提高城镇居民轻污染用水的效率是节约资源及降低市政污水处理、供水系统负担的重要途径，设计和优化家庭节水系统也将具有重要意义。同时如何综合利用污水处理及再次利用也是一项全新的课题。

二、城镇家庭住宅节水系统的设计

（一）设计原则

城镇家庭住宅节水系统设计原则是解决轻污染用水再利用和降低废水处理负担问题。解决轻污染用水存储问题能够提高其利用率和再利用范围，比如通过水箱、流阀设置及相关除污设备和管线相连装置等是提高其利用率的重要途径。轻污染水的低水位和低水压限制了其再利用范围，为此，必须提升其高度，但这种高度的提升需要耗费一定的能量。当前，城镇居民家庭用水多是利用市政供水系统的增压泵来确保供水系统运作的稳定性，这种加压使供水管道存在一定富余压力，且消耗在家庭使用自来水时水龙头口的节流损失上。由此发现，提升轻污染用水水位可以利用市政供水系统中该部分富余压力来实现。同时，设计家庭节水系统时，还应考虑使用轻污染水的便捷性，使其像使用自来水那样便捷，且占用空间小。也就是说，设计家庭住宅节水系统时首先应不影响自来水供、排水系统布置，其次应便捷、美观和占用空间小，并能一次投入而长期使用。在作者参与的一系列水资源调研和探讨中，设计了一款家庭用节水装置，该装置涉及节水装置领域，包括洗衣机、洗菜池、洗脸池、储水箱和马桶水箱，所述洗衣机、洗菜池和洗脸池下面均设置有粗滤网，并且通过水管、水泵以及活性炭过滤装置连接储水箱，所述储水箱内设置液位测控仪，所述储水箱内固定生物膜过滤装置，所述储水箱连接下水管道，所述储水箱通过水管和紫外线生成器连接马桶水箱，所述液位测控仪为带成套液位显示器的液位测控仪。该项设计思路新颖，创新力较高，尤其是出自在校的高中生，该家庭用节水装置获得国家专利，实属可贵。

（二）家庭节水装置系统的构成及运行原理

家庭节水系统主要由自来水系统、轻污染水出口、重污染水处理系统、自来水低位补偿、溢流管、自来水出口、轻污染水溢流管及中水综合利用系统等构成，主要用到叶轮泵、分流阀、轻污染水水箱（低位及高位两组）、减压阀、液压马达、抽水马桶及相应的水管等装置。

家庭节水装置系统设计原理：

本实用新型能够对家庭废水进行系统收集，并进行简单无害化处理，同时还可以根据实际情况手动调节，合理地利用了家庭废水，减少了水资源的浪费。更进一步的意义在于解决了城市生活污水重污染化的趋势，以及为资源的可持续性利用创造了新的思路——即在每一个资源使用的子系统上就可以进行循环和无害化处理。

该节水系统的核心主要是利用自来水管道的富余液压对液压马达进行驱动，并将其转换成机械能，而后驱动叶轮泵进而提升轻污染水水位，轻污染水高位水箱和低位水箱分别为辅助装置。在家庭用水出口管路设分流阀，按照不同水质，轻污染用水或重污染用水可经分流阀分别流向低位水箱或重污染处理系统，低位水箱为轻污染用水。利用自来水管路富余压力的驱动作用，液压马达驱动叶轮泵将低位水箱的轻污染水提升至高位水箱中，并利用此水位差使其向抽水马桶等用水装置供水。叶轮泵能力不足是低位水箱可对轻污染水进行缓存，并能给叶轮泵提供了良好的吸入条件，高位水箱主要用来储水，以解决其供需时差。然而，如果高位水箱内轻污染水不足，则会给此用水装置的运行带来不便，所以，应在高位水箱内设置浮球阀，当高位水箱内轻污染水不足时能够及时利用自来水来补充。若高位水箱内轻污染水过剩，则可利用水箱溢流管路而直接将其排入重污染水装置。如果设计系统中设置有综合利用装置，轻污染过剩岁可以直接排入综合利用装置。同时，低位水箱下单独设置排污阀，以便于清理污垢。此外，为避免因自来水压力过高而导致出水口压力异常，还应在管路装置中设置减压阀，并要处理好管路密封问题，以免管路气体泄漏而污染室内空气。

此项核心设计创新创造力十足，不仅仅解决了家庭生活污水的无害化处理和再次利用问题，还解决了由于家庭污水产生的异味污染问题。有效的提升了生活品质和生活环境。为小环境的改善提供了有效的思路和技术保障。

三、城镇家庭节水系统的作用

改善及美化环境是城镇发展的重要目标，但绿化和清洁城镇肯定会消耗大量水。当前，城市绿化绿化及清洁用水多应用地下水和市政管道的自来水，污水处理过的中水也有使用，尽管这些水的成本比自来水低，但其会消耗一定的电力，且会占用处理场地、药品及处理设备等，其再生成本较高。利用此节水系统能够优化和改造市政污水处理系统，设置家庭轻污染水管道能够充分利用佳通用水的剩余部分，由管道输送能够直接用于市政路面、水景等喷洒用水。这不仅能节约和利用了水资源，还能美好环境，降低了城市污水处理的负担，进而能够实现节能减排和提高经济效益，从而推进了城市的可持续发展。

四、结语

建设节约型社会、保护好生态环境已成为各方共识。节水，体现了水资源利用的智慧。我们要树立节水惠及民生的理念，坚持把节水摆在优先位置，进一步提高经济社会发展与水资源水环境承载能力的协调水平。本实用新型能够对家庭废水进行系统收集处理，并自动除垢。处理后的水通过便器冲走，避免了洗菜水、洗手水及洗澡水等清水白白浪费现象。城镇家庭节水的结构非常简单，投入小，极易实现，节能效果显著。若城镇居民普遍使用该系统，不但能节约用水，还能带来极大的经济效益。在降低居民生活开支的同时还能降低能耗，减轻市政污水处理的负担。

参考文献：

[1]王凤蕊，李小静，周霞.模块化排水及户内中水集成系统技术在北京市的推广与应用[J].住宅产业，2016，（03）.

[2]高龙龙.住宅小区生活给水系统的节水节能优化探讨[J].石油石化节能，2014，（06）.

（作者简介：郭新月，就读于河南省郑州市二中高中部，班长，校学生会主席。该生连续多年被评为“三好学生，优秀学生干部”获得过2016年中国中学生创新作文大赛河南赛区一等奖，全国决赛一等奖，小学起就参与希望小学支教活动和野外资源调研，多项业余研究获得国家专利，包括：家庭用节水装置，多功能便携饭盒消毒具等，在省部级期刊发表文学作品多篇。）