利用同层排水卫生间地面下结构贮水系统的研究★

卢亚雄 罗卫东 刘晶茹* 高平 王晶 依艳静

(1.大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁大连 116023;2.大连渔轮公司，辽宁大连 116001)

1 装置研制背景及意义

中国是一个缺水严重的国家，而水资源是与人类生存和国民经济发展密切相关的自然资源。因此，水的再生利用对于促进社会经济的发展具有深远的历史和现实意义。中水回用技术正是符合这一目标的技术。

2 国内外家庭小型中水回用现状

当今世界各国解决缺水问题时，城市污水被选为可靠且可以重复利用的第二水源。随着科技的发展，在家庭中自行收集污水回用也不失为一个很好的选择。但是，现今国内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还得不到很大的推广。

3 家庭中水回用的可行性

家庭中洗漱和洗澡等用水，使用之后比较清洁，直接排放会造成浪费，而冲洗马桶并不一定需要指标很高的自来水。

洗手水经过简单的过滤就可储存备用，据此可以在洗手盆下设置一个储水箱，容积在12 L～15 L即可满足2次马桶冲洗使用，在马桶水箱需要用水时，通过加压水泵将水输送至水箱即可，水泵选用微型水泵。水泵的电源采用收集在蓄电池内的太阳能供电，另外备用一套市电系统，以备不时之需。该中水系统受控于设于马桶内的液位计和储水桶内的液位计。另外，马桶原有的自来水系统可以与中水系统转换，保证用水稳定。

4 家庭小型太阳能自动控制中水回用装置

家庭小型太阳能自动控制中水回用装置见图1。

1)工作原理。本装置按节能减排的思路进行设计，定位于普通住宅的家庭洗浴用水回用，整个装置可实现自动控制。本装置由洗浴水收集装置(集水箱)、加压水泵、溢流管和排空管(阀)等部分组成。其工作流程为:中水收集→简单过滤→经加压微型水泵提升→中水被提升至马桶水箱→冲厕所。

图1 原理图

中水收集:本装置主要收集普通居民住宅内部洗漱淋浴废水等，通过重力自流方式收集到一特定的储水箱内，该储水箱置于卫生间沉降层内以节省空间。

简单过滤:是通过在进水口处设置一层过滤棉过滤掉较大颗粒的固体杂质。

自动微型泵提升装置:该装置由太阳能电板供电，并由连接储水箱液位计的控制箱控制，可实现自动停启水泵。

2)储水箱容积。水箱体积计算:按建筑物中水水源中给出的住宅冲厕用水量为(30～60)L/(人·d)，而淋浴和盥洗用水为(50～100)L/(人·d)，因此，减去损耗，淋浴和盥洗用水完全足够用来冲洗马桶。每户家庭按4人计算，即每户家庭一天冲厕用水量Q=4×35 L=140 L。因此，结合卫生间的大小和用水量综合考虑来确定水箱的尺寸。

地面小水箱:洗手盆的安装高度为800，则可将水箱的高度设置为400，长宽各为300。在水箱距底部50处开口设置加压水泵，另一侧底部开口设置排空阀。水箱的有效储水体积为3×3×2=18 L，满足至少两次冲厕用水。

沉降层内大集水箱:一个4人家庭一天收集的淋浴洗漱用水最多为400 L，因此可以设集水箱的高为350(地板沉降一般为400)，长宽均设为1 000，这样集水箱的容积为350 L。

3)微型泵的选择。根据实际用水量以及提升中水的高度可以选择流量30 L/min～60 L/min，扬程不超过10 m的微型泵。

4)装置附件。

地漏:采用较细网格的地漏。

管件:采用PVC塑料管。连接微型泵装置和溢流管的管径为DN20，连接洗脸盆等的进水管管径为DN32，排空管径为DN40。

水箱:采用塑料材质，价格成本较低，抗腐蚀能力强。

排空阀:排出水箱内的沉淀物，清空水箱中的水，防止水箱中水过久而发臭。

防水措施:正常的卫生间防水措施，即防水砂浆层、沥青防水层。

控制箱:含蓄电池的控制箱，电力来源是太阳能电池板和家庭电路电源。

5 家庭小型中水回用装置设计制作中的问题及解决方案

1)污水的回收。经过计算，一般家庭中用于淋浴的水量较大(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满足用于冲洗马桶的用水量。我们在卫生间里设置一个专门用于收集淋浴废水的地漏，卫生间地面坡向地漏，使淋浴用水沿地面流向地漏，依靠重力作用进入集水箱，达到收集中水的目的。

2)微型泵提升装置的设计。主要由前面提到的泵的流量，扬程等参数来选择微型泵。

3)储水箱及微型泵装置的安装位置。整个装置最大部分安装在卫生间的填充层(即卫生间楼板下沉区域)内，而自动提升水的小水箱，只需要将其安装在洗脸盆的下面，其空间大小完全够用。

4)管阀泵的连接。注意整个装置的水密封性，在管件的连接口应当用特殊的防水胶加固密封。

6 创新特色

1)本装置集水箱设于卫生间下沉区域内，解决了占用地面空间大的问题。2)实现了淋浴废水的自动回收过滤和储存，将收集到的洗浴废水进行再利用(冲洗马桶)，解决了水资源浪费的问题。3)本作品把排空阀、溢流口结合到一个简单h形装置上，在防虹吸的同时，使平时溢流出去的是水箱底部的沉渣水，就可以对水箱底部进行清洗。4)装置为太阳能供电的自动控制水泵提升系统，比其他装置更加环保和节能。5)本装置是集自动集水、过滤、储存、微型泵提升冲洗于一体的环保节能装置。

7 家庭中水回用装置的应用前景

家庭中水利用是一个潜力巨大的广阔领域，具有良好的发展前景。家庭生活废水回用将成为未来家庭节水设备建设的目标，也必将成为一种趋势。1)社会效益:本装置可有效节约宝贵的自来水资源，缓和城市自来水的供需矛盾，减少城市污水排放，降低城市给、排水系统以及污水处理厂运行的负担。2)经济效益:目前，住宅居民每户按4口人计算，每人每天冲厕用水合计在30 L～60 L，每户每天冲厕用水在120 L～240 L。假设每天收集到的中水全部用来冲厕，一个月可节约大约6 000 L水(按每户每天冲厕用水200 L计算)，那么一年可节约72 000 L水。

8 结语

若收集洗漱淋浴用水来代替冲洗马桶的水，仅此一项即可节约一定比例的室内供水，实现污水资源再利用。家庭小型太阳能中水回用装置能实现这一功能，这一技术的广泛推进，可以节约宝贵的水资源和能源，减少城市排水系统的负担，控制水污染，保护生态环境，具有良好的社会效益、环境效益和显著的经济效益。