廢水回收利用系統(tǒng)

吳夢圓 孫淵 李慧敏 孫瑜駿

本文主要針對現(xiàn)在水資源的重復(fù)利用方面設(shè)計欠缺。目前，大多數(shù)廢水處理裝置存在水量要求高、凈水率低等種種困難，并且市面上對于廢水回收利用的再分配步驟均需要人為每次進行選擇，對于廢水再分配無法做到全自動化。本發(fā)明有利于日常用水的重復(fù)使用，所占空間靈活，且安裝完成后不需要人力投入，實現(xiàn)了各類廢水不同方向的全自動再分配。有效解決各類場景水量不同時的廢水利用、凈水效率過低、廢水再分配的去向需每次抉擇等問題，做到同時滿足家用、工廠的廢水回收需求，不但有利于節(jié)約日益減少的淡水資源，更符合綠色生活的消費觀念，滿足了人們?yōu)榻ㄔO(shè)綠色家園貢獻力量的情感需要。

1、總體方案設(shè)計

本發(fā)明屬于廢水回收利用技術(shù)領(lǐng)域，利用廢水收集過濾裝置對部分廢水進行凈化，小浮球?qū)崟r監(jiān)測蓄水裝置內(nèi)的水量，當(dāng)水量達到排放值時，浮球控制開關(guān)，開關(guān)信號經(jīng)過單片機程序使繼電器控制電磁閥開關(guān)及增壓泵增壓取水，對收集處理后的廢水排出管道進行分類控制，實現(xiàn)對廢水的全自動收集處理及再分配的功能。

2、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

本廢水回收利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1與圖2-2所示，該裝置包括：（1）取水部分;（2）控制中心;（3）排水部分;（4）硅膠軟管;（5）過濾器;（6）電磁閥;（7）單片機;（8）繼電器;（9）小浮球;（10）壓力泵;（11）電磁閥;（12）硅膠軟管;（13）蓄水桶;（14）水管接頭;（15）開關(guān)等部分。

本裝置是將各個地方不同渾濁程度、不同化學(xué)成分的廢水流入進水管后，首先在運輸過程中如遇可能會堵塞管道的有大塊雜質(zhì)的污水，則選擇在取水部分的輸水管道運輸路徑上連接粗管與細管的位置安裝過濾器，過濾可能會導(dǎo)致細管堵塞的垃圾;而后將廢水儲存到蓄水桶中，蓄水桶中的浮球?qū)⒎謩e置于桶底和排水水位處。桶底放置的為常閉浮球，當(dāng)水桶中無水時，常閉浮球打開開關(guān)，控制進水，其余狀態(tài)浮球常閉不控制開關(guān)。排水水位處放置的為常開浮球，當(dāng)水桶中的水位到達排水水位時，常開浮球關(guān)閉開關(guān)，停止進水，其余狀態(tài)浮球常開不控制開關(guān)。

3、控制系統(tǒng)設(shè)計

常開浮球關(guān)閉開關(guān)和常閉浮球打開開關(guān)時，開關(guān)信號都將傳至由單片機和繼電器組成的“程序控制”部分。當(dāng)接收打開開關(guān)的信號時，單片機程序?qū)⒖刂评^電器自動打開程序中對該水桶預(yù)設(shè)再分配方向的排水管的電磁閥。當(dāng)接收關(guān)閉開關(guān)的信號時，單片機程序?qū)⒖刂评^電器關(guān)閉相應(yīng)電磁閥?！翱刂浦行摹眱?nèi)將收集到的開關(guān)信號輸入單片機程序，若浮球水位高于設(shè)定“排水水位”，即常開浮球關(guān)閉開關(guān)，則由繼電器來實現(xiàn)單片機中已經(jīng)設(shè)定好的程序從而控制來源不同的廢水自動分配到各再分配方向的排水管中。

具體控制方式為：發(fā)出指令打開對應(yīng)排水管電磁閥和該排水管上連接的壓力泵，將廢水通過排水管運輸?shù)皆O(shè)定好的再分配用水處。待到蓄水桶中廢水被排出至“開始蓄水水位”，即常閉浮球打開開關(guān)后系統(tǒng)繼續(xù)運作，關(guān)閉排水管電磁閥和壓力泵，重新開始向水桶中蓄水，如此重復(fù)運作以達到最大限度廢水回收利用。

單片機預(yù)先設(shè)定的程序自動處理常開浮球的關(guān)閉信號和常閉浮球的打開信號。若發(fā)現(xiàn)蓄滿現(xiàn)象，程序即發(fā)送指令給繼電器，使其控制該蓄水桶對應(yīng)排水管的電磁閥和壓力泵的打開，將廢水運輸?shù)脚潘苤校敝了幌陆抵痢伴_始蓄水水位”。若蓄水桶水位未蓄滿則正常工作，那么這就完成了一次廢水回收，且全自動調(diào)動廢水使用。在整個系統(tǒng)中電磁閥運作調(diào)控廢水流量速度，由單片機和繼電器組成的“程序控制”部分在廢水流入到水桶后根據(jù)常開浮球和常閉浮球的開關(guān)信號實時監(jiān)測水位并控制蓄水量防止儲存廢水超出容量。

4、現(xiàn)有技術(shù)和實用性創(chuàng)新

現(xiàn)有的廢水處理多以獨立設(shè)備的形式完成，有較大限制：以手動分流的方式回收廢水，需要人工每次對廢水的水質(zhì)水量進行觀察選擇再分配，須耗費較多勞動力，不夠自動化;以凈化的方式回收廢水，對待處理廢水量有較大要求，單位時間可處理的水量有限，凈水率低，過濾裝置損耗較快維護成本較高，且再分配仍然需要人為每次進行選擇運輸。無論用于家庭還是工業(yè)林業(yè)，實際應(yīng)用時都存在較大缺陷。這些問題使得大多數(shù)家庭和工廠在實際應(yīng)用過程中遇到重重阻礙，廢水利用仍然不能普及。

該發(fā)明設(shè)計對生活和工業(yè)的廢水再利用都是有意義的，整個發(fā)明實現(xiàn)了“廢水收集——蓄水——再分配”的全自動化過程。因市面上的傳統(tǒng)的廢水回收利用裝置在對凈水分配過程中多采用人工分配，故再利用過程效率低。通過結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，設(shè)備采用單片機程序控制對廢水的收集、蓄水水位高度和廢水再利用去向做好了預(yù)先的程序設(shè)定，無需利用人力投入。同時，設(shè)備中裝有的電磁閥和壓力泵與“程序控制”部分結(jié)合，當(dāng)廢水蓄滿會立即取用，使得可處理廢水量得以靈活儲存，不會出現(xiàn)滯留現(xiàn)象浪費循環(huán)時間，保證了廢水和所占空間的有效利用。在家庭和工業(yè)林業(yè)中都能發(fā)揮較大的優(yōu)勢，儲水量的多少可根據(jù)實際場合靈活應(yīng)用。造價低也是本發(fā)明的一大優(yōu)點，省去了成本高且效率低的的過濾過程，使本發(fā)明更利于實際應(yīng)用。

5、結(jié)束語

在本發(fā)明中配置由繼電器和單片機編寫的儲程序組成“程序控制中心”控制線路，實現(xiàn)自動監(jiān)測蓄水桶中的廢水水位，并且裝有電磁閥調(diào)控廢水方向流量速度，從而實現(xiàn)真正的機械化、自動化。此發(fā)明使用便捷、成本較低，略去了過濾凈化的低效過程，使廢水回收效率得到了巨大的提升。同時本套發(fā)明適用于家庭、工業(yè)、林業(yè)等各種需求情形，打破了廢水回收利用的場景局限。