城鎮(zhèn)家庭住宅節(jié)水系統(tǒng)的研究與設計

摘要：家庭住宅節(jié)水能夠有效地節(jié)約水資源和降低污水處理負擔，本文從家庭住宅節(jié)水系統(tǒng)的構成入手來探討其節(jié)水系統(tǒng)的設計問題，以期為優(yōu)化城市污水處理系統(tǒng)提供重要參考。

關鍵詞：住宅節(jié)水 節(jié)水系統(tǒng) 裝置設計 污水處理

城鎮(zhèn)化進程中，城鎮(zhèn)居民的生活品質得到明顯改善，其家庭用水量也明顯上升，同時帶來部分水資源的浪費和沒有得到有效應用，增加了市政供水和污水處理的負擔，推動著污水處理過程中藥品、電力及場地的不斷增加。為此，探討家庭用水的處理及二次利用問題已成為減輕市政水處理負擔和水資源節(jié)約的重要策略。也是響應習總書記的可持續(xù)發(fā)展理念。本文以家庭用水構成為切入點來探討其節(jié)水系統(tǒng)的設計問題以及在城市家庭改造中的應用性。

一、城鎮(zhèn)家庭用水的構成

城鎮(zhèn)家庭用水主要存在兩大類，一類是廚房用水和洗衣用水，這種用水對水質有較高的要求，其所產生的污染為輕污染用水，可以用來沖洗馬桶、澆花及拖地等。另一類是清洗類用水，如清洗廚具、洗衣液及肥皂水等所產生的重污染水，這種用水應直接排入市政污水管。現(xiàn)在許多城鎮(zhèn)居民的節(jié)水意識得到提高，輕污染用水的使用率不斷提高，然而，由于輕污染用水常常是通過桶儲和盆接的方式進行儲存和使用，限制了輕污染用水的使用范圍。城鎮(zhèn)家庭用水的構成由自來水公司通過抽取河道或者湖庫等的水源，通過過濾凈化消毒后，通過自來水主管網，送入小區(qū)（或者分水管），再通過小區(qū)增壓（或者常壓）進入每家每戶，小區(qū)一般每年要清洗本系統(tǒng)的自來水管網，并送樣到當?shù)匦l(wèi)生檢疫局檢驗合格繼續(xù)使用。由此可見，提高城鎮(zhèn)居民輕污染用水的效率是節(jié)約資源及降低市政污水處理、供水系統(tǒng)負擔的重要途徑，設計和優(yōu)化家庭節(jié)水系統(tǒng)也將具有重要意義。同時如何綜合利用污水處理及再次利用也是一項全新的課題。

二、城鎮(zhèn)家庭住宅節(jié)水系統(tǒng)的設計

（一）設計原則

城鎮(zhèn)家庭住宅節(jié)水系統(tǒng)設計原則是解決輕污染用水再利用和降低廢水處理負擔問題。解決輕污染用水存儲問題能夠提高其利用率和再利用范圍，比如通過水箱、流閥設置及相關除污設備和管線相連裝置等是提高其利用率的重要途徑。輕污染水的低水位和低水壓限制了其再利用范圍，為此，必須提升其高度，但這種高度的提升需要耗費一定的能量。當前，城鎮(zhèn)居民家庭用水多是利用市政供水系統(tǒng)的增壓泵來確保供水系統(tǒng)運作的穩(wěn)定性，這種加壓使供水管道存在一定富余壓力，且消耗在家庭使用自來水時水龍頭口的節(jié)流損失上。由此發(fā)現(xiàn)，提升輕污染用水水位可以利用市政供水系統(tǒng)中該部分富余壓力來實現(xiàn)。同時，設計家庭節(jié)水系統(tǒng)時，還應考慮使用輕污染水的便捷性，使其像使用自來水那樣便捷，且占用空間小。也就是說，設計家庭住宅節(jié)水系統(tǒng)時首先應不影響自來水供、排水系統(tǒng)布置，其次應便捷、美觀和占用空間小，并能一次投入而長期使用。在作者參與的一系列水資源調研和探討中，設計了一款家庭用節(jié)水裝置，該裝置涉及節(jié)水裝置領域，包括洗衣機、洗菜池、洗臉池、儲水箱和馬桶水箱，所述洗衣機、洗菜池和洗臉池下面均設置有粗濾網，并且通過水管、水泵以及活性炭過濾裝置連接儲水箱，所述儲水箱內設置液位測控儀，所述儲水箱內固定生物膜過濾裝置，所述儲水箱連接下水管道，所述儲水箱通過水管和紫外線生成器連接馬桶水箱，所述液位測控儀為帶成套液位顯示器的液位測控儀。該項設計思路新穎，創(chuàng)新力較高，尤其是出自在校的高中生，該家庭用節(jié)水裝置獲得國家專利，實屬可貴。

（二）家庭節(jié)水裝置系統(tǒng)的構成及運行原理

家庭節(jié)水系統(tǒng)主要由自來水系統(tǒng)、輕污染水出口、重污染水處理系統(tǒng)、自來水低位補償、溢流管、自來水出口、輕污染水溢流管及中水綜合利用系統(tǒng)等構成，主要用到葉輪泵、分流閥、輕污染水水箱（低位及高位兩組）、減壓閥、液壓馬達、抽水馬桶及相應的水管等裝置。

家庭節(jié)水裝置系統(tǒng)設計原理：

本實用新型能夠對家庭廢水進行系統(tǒng)收集，并進行簡單無害化處理，同時還可以根據實際情況手動調節(jié)，合理地利用了家庭廢水，減少了水資源的浪費。更進一步的意義在于解決了城市生活污水重污染化的趨勢，以及為資源的可持續(xù)性利用創(chuàng)造了新的思路——即在每一個資源使用的子系統(tǒng)上就可以進行循環(huán)和無害化處理。

該節(jié)水系統(tǒng)的核心主要是利用自來水管道的富余液壓對液壓馬達進行驅動，并將其轉換成機械能，而后驅動葉輪泵進而提升輕污染水水位，輕污染水高位水箱和低位水箱分別為輔助裝置。在家庭用水出口管路設分流閥，按照不同水質，輕污染用水或重污染用水可經分流閥分別流向低位水箱或重污染處理系統(tǒng)，低位水箱為輕污染用水。利用自來水管路富余壓力的驅動作用，液壓馬達驅動葉輪泵將低位水箱的輕污染水提升至高位水箱中，并利用此水位差使其向抽水馬桶等用水裝置供水。葉輪泵能力不足是低位水箱可對輕污染水進行緩存，并能給葉輪泵提供了良好的吸入條件，高位水箱主要用來儲水，以解決其供需時差。然而，如果高位水箱內輕污染水不足，則會給此用水裝置的運行帶來不便，所以，應在高位水箱內設置浮球閥，當高位水箱內輕污染水不足時能夠及時利用自來水來補充。若高位水箱內輕污染水過剩，則可利用水箱溢流管路而直接將其排入重污染水裝置。如果設計系統(tǒng)中設置有綜合利用裝置，輕污染過剩歲可以直接排入綜合利用裝置。同時，低位水箱下單獨設置排污閥，以便于清理污垢。此外，為避免因自來水壓力過高而導致出水口壓力異常，還應在管路裝置中設置減壓閥，并要處理好管路密封問題，以免管路氣體泄漏而污染室內空氣。

此項核心設計創(chuàng)新創(chuàng)造力十足，不僅僅解決了家庭生活污水的無害化處理和再次利用問題，還解決了由于家庭污水產生的異味污染問題。有效的提升了生活品質和生活環(huán)境。為小環(huán)境的改善提供了有效的思路和技術保障。

三、城鎮(zhèn)家庭節(jié)水系統(tǒng)的作用

改善及美化環(huán)境是城鎮(zhèn)發(fā)展的重要目標，但綠化和清潔城鎮(zhèn)肯定會消耗大量水。當前，城市綠化綠化及清潔用水多應用地下水和市政管道的自來水，污水處理過的中水也有使用，盡管這些水的成本比自來水低，但其會消耗一定的電力，且會占用處理場地、藥品及處理設備等，其再生成本較高。利用此節(jié)水系統(tǒng)能夠優(yōu)化和改造市政污水處理系統(tǒng)，設置家庭輕污染水管道能夠充分利用佳通用水的剩余部分，由管道輸送能夠直接用于市政路面、水景等噴灑用水。這不僅能節(jié)約和利用了水資源，還能美好環(huán)境，降低了城市污水處理的負擔，進而能夠實現(xiàn)節(jié)能減排和提高經濟效益，從而推進了城市的可持續(xù)發(fā)展。

四、結語

建設節(jié)約型社會、保護好生態(tài)環(huán)境已成為各方共識。節(jié)水，體現(xiàn)了水資源利用的智慧。我們要樹立節(jié)水惠及民生的理念，堅持把節(jié)水擺在優(yōu)先位置，進一步提高經濟社會發(fā)展與水資源水環(huán)境承載能力的協(xié)調水平。本實用新型能夠對家庭廢水進行系統(tǒng)收集處理，并自動除垢。處理后的水通過便器沖走，避免了洗菜水、洗手水及洗澡水等清水白白浪費現(xiàn)象。城鎮(zhèn)家庭節(jié)水的結構非常簡單，投入小，極易實現(xiàn)，節(jié)能效果顯著。若城鎮(zhèn)居民普遍使用該系統(tǒng)，不但能節(jié)約用水，還能帶來極大的經濟效益。在降低居民生活開支的同時還能降低能耗，減輕市政污水處理的負擔。

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（作者簡介：郭新月，就讀于河南省鄭州市二中高中部，班長，校學生會主席。該生連續(xù)多年被評為“三好學生，優(yōu)秀學生干部”獲得過2016年中國中學生創(chuàng)新作文大賽河南賽區(qū)一等獎，全國決賽一等獎，小學起就參與希望小學支教活動和野外資源調研，多項業(yè)余研究獲得國家專利，包括：家庭用節(jié)水裝置，多功能便攜飯盒消毒具等，在省部級期刊發(fā)表文學作品多篇。）