利用同層排水衛生間地面下結構貯水系統的研究★

盧亞雄 羅衛東 劉晶茹* 高平 王晶 依艷靜

(1.大連海洋大學海洋與土木工程學院，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

中國是一個缺水嚴重的國家，而水資源是與人類生存和國民經濟發展密切相關的自然資源。因此，水的再生利用對于促進社會經濟的發展具有深遠的歷史和現實意義。中水回用技術正是符合這一目標的技術。

2 國內外家庭小型中水回用現狀

當今世界各國解決缺水問題時，城市污水被選為可靠且可以重復利用的第二水源。隨著科技的發展，在家庭中自行收集污水回用也不失為一個很好的選擇。但是，現今國內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，直接排放會造成浪費，而沖洗馬桶并不一定需要指標很高的自來水。

洗手水經過簡單的過濾就可儲存備用，據此可以在洗手盆下設置一個儲水箱，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，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的太陽能供電，另外備用一套市電系統，以備不時之需。該中水系統受控于設于馬桶內的液位計和儲水桶內的液位計。另外，馬桶原有的自來水系統可以與中水系統轉換，保證用水穩定。

4 家庭小型太陽能自動控制中水回用裝置

家庭小型太陽能自動控制中水回用裝置見圖1。

1)工作原理。本裝置按節能減排的思路進行設計，定位于普通住宅的家庭洗浴用水回用，整個裝置可實現自動控制。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部洗漱淋浴廢水等，通過重力自流方式收集到一特定的儲水箱內，該儲水箱置于衛生間沉降層內以節省空間。

簡單過濾:是通過在進水口處設置一層過濾棉過濾掉較大顆粒的固體雜質。

自動微型泵提升裝置:該裝置由太陽能電板供電，并由連接儲水箱液位計的控制箱控制，可實現自動停啟水泵。

2)儲水箱容積。水箱體積計算: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人計算，即每戶家庭一天沖廁用水量Q=4×35 L=140 L。因此，結合衛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置為400，長寬各為300。在水箱距底部50處開口設置加壓水泵，另一側底部開口設置排空閥。水箱的有效儲水體積為3×3×2=18 L，滿足至少兩次沖廁用水。

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

3)微型泵的選擇。根據實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，揚程不超過10 m的微型泵。

4)裝置附件。

地漏:采用較細網格的地漏。

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

水箱:采用塑料材質，價格成本較低，抗腐蝕能力強。

排空閥:排出水箱內的沉淀物，清空水箱中的水，防止水箱中水過久而發臭。

防水措施:正常的衛生間防水措施，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計制作中的問題及解決方案

1)污水的回收。經過計算，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。我們在衛生間里設置一個專門用于收集淋浴廢水的地漏，衛生間地面坡向地漏，使淋浴用水沿地面流向地漏，依靠重力作用進入集水箱，達到收集中水的目的。

2)微型泵提升裝置的設計。主要由前面提到的泵的流量，揚程等參數來選擇微型泵。

3)儲水箱及微型泵裝置的安裝位置。整個裝置最大部分安裝在衛生間的填充層(即衛生間樓板下沉區域)內，而自動提升水的小水箱，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。注意整個裝置的水密封性，在管件的連接口應當用特殊的防水膠加固密封。

6 創新特色

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

7 家庭中水回用裝置的應用前景

家庭中水利用是一個潛力巨大的廣闊領域，具有良好的發展前景。家庭生活廢水回用將成為未來家庭節水設備建設的目標，也必將成為一種趨勢。1)社會效益:本裝置可有效節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、排水系統以及污水處理廠運行的負擔。2)經濟效益:目前，住宅居民每戶按4口人計算，每人每天沖廁用水合計在30 L～60 L，每戶每天沖廁用水在120 L～240 L。假設每天收集到的中水全部用來沖廁，一個月可節約大約6 000 L水(按每戶每天沖廁用水200 L計算)，那么一年可節約72 000 L水。

8 結語

若收集洗漱淋浴用水來代替沖洗馬桶的水，僅此一項即可節約一定比例的室內供水，實現污水資源再利用。家庭小型太陽能中水回用裝置能實現這一功能，這一技術的廣泛推進，可以節約寶貴的水資源和能源，減少城市排水系統的負擔，控制水污染，保護生態環境，具有良好的社會效益、環境效益和顯著的經濟效益。