利用健身车发电处理生活废水装置的研究★

赵致瑶 罗卫东 刘晶茹* 王 晶

(大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁 大连 116023)

利用健身车发电处理生活废水装置的研究★

赵致瑶 罗卫东 刘晶茹* 王 晶

(大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁 大连 116023)

以节约用水为切入点，根据健身器材的发电、蓄电原理，对家庭生活用水环节中的污水处理中水回用系统进行了研究探讨，以更好的实现生活用水的有效安全的循环再利用。

健身器材，发电装置，中水回收，节能

0 引言

节约用水是一个亘古不变的话题，现如今缺水问题更是越来越严重，解决缺水问题就成了世界性的普遍问题。说到节约用水，在日常生活中，人们普遍的想法就是少用水，不浪费，例如节水型水龙头,淋浴器等节水技术在日常家庭生活中的普遍应用，但是却忽略了一个节约水的重要途径——污水回用。随着科技的发展，中水回用被广泛的运用于农业、景观、水处理厂的回用，但家庭中污水的回收利用却没有得到广泛的推广，尤其是在国内，其原因主要为：国民的节水和利用中水的观念还不强；国内水价低；小型中水回用技术还不成熟等。近年来，国家和地方政府也开始高度重视并相继出台了一系列政策如适当提高水价、阶梯式收费、兴建污水处理场等措施。

随着生活节奏的提高，人们的健身场所逐渐由户外转移到户内，利用健身中人体消耗的能量发电以供水泵提升家庭中水冲厕这一创意是对节能环保这一时代主题的探索，是普通民众从点滴做起，通过能源的二次利用变废为宝的典范。

1 健身器材的发电、蓄电原理

根据相关电磁学原理，由于健身器材的运动特点，发电机发出的电能还是会不可避免的出现波动，为了能给用电设备提供高质量的电能，发电机发出的电能还要经过电力电子控制后才向用电设备供电。发电机这里选择永磁发电机，因为电励磁发电机需要通入励磁电流来产生磁场，而健身器械发电机是单独运行的，要想得到初始励磁电流只能通过蓄电池，蓄电池具有不可靠性。永磁发电机本身自带磁场，从而可以自行切割磁感线进行发电。运动健身车与发电、蓄电装置工作原理图见图1。

健身车的大齿轮带动小齿轮转动，小齿轮与永磁发电机同轴转动。根据电磁学原理，发电机速度达到约180 r/min时，就发出100 W的交流电，通过三相全波整流滤波，转变输出电压为14 V的直流电，逆变电源可以用电子显示器将所产生的电能显示出来，并用容量为36 Ah,电压12 V的蓄电池储存电量，供用电器使用。当使用蓄电池中的电时，再次利用逆变电源，将直流电转换成交流电，逆变电源也可以直接接用电器。这样，在健身的过程中就可以发电蓄电，为水泵提供电能。

2 中水收集处理

此装置最基础也是最关键的就是中水收集处理工作了，先了解一些规范，中水回用水质按国家CJ/T 4899生活杂用水水质标准要求其浊度≤10；色度≤3.0；pH值≤6.4～9.0；BOD≤10 ppm;COD≤50 ppm;总大肠菌群≤3个，生活杂用水，水质及其稳定性要求高，要对回收到的污水做一系列简单的处理才能重新使用。将淋浴、洗涤、盥洗等轻度污染的污水，经处理后回用于冲洗厕所，有效地实现能源的二次利用。因此，此装置主要就用来收集普通居民住宅内部的淋浴、洗涤、盥洗等轻度污染的污水，根据给排水管道的特点，可通过重力自流的方式来收集中水，不需要耗费其他的电能。为节约空间，可将收集容器即储水箱置于卫生间沉降层。在储水箱一侧的底部设有排空管(阀)，是为防止储水箱底部淤积堵塞加压水泵进口而设置的，而其顶部的溢流口则是为防止回收水溢流、变臭而设置的。为防止大的颗粒杂质沉淀到集水箱的底部变臭、堵塞出水口，要进行简单的过滤，可在进水口设置一层过滤棉来过滤较大颗粒杂质。为防止储水箱底部淤积，要定期打开排空阀来清除底部淤积物。

3 一体化自动控制设备

装置中占用空间最大的集水箱设于卫生间地面下(参照同层排水的优点，集水箱设在沉降层内)，此装置由微型泵、集水箱(收集洗浴废水)、进水管道、过滤装置、溢流管和排空管(阀)等部分组成。首先装置通过水的重力自流作用收集普通居民住宅内部淋浴废水和洗涤废水于集水箱内，经过简单过滤(过滤棉，其优点是便于更换)处理后贮存，当人们健身时，使用健身器械时，通过健身器械(运动健身车)的电机提供的电能带动水泵抽吸至地面小水箱内，再通过液位控制器自动抽吸至马桶水箱内作为马桶的冲洗用水。实现中水回用、节约用水和减少污水的排放的目的。

4 前景展望

有关节约用水技术创新层出不穷，但大体都是类似于节水型淋浴器，小水量大便器，采用陶瓷阀芯的节水型水龙头这样的产品，污水回用这一领域在家庭用水方面潜力还很大，尤其是随着人们节水意识的进一步提高。此装置从节约用水出发，利用被人们忽视的家庭污水回收再利用的思路，巧妙地结合了家庭健身这项越来越广泛的运动，通过能量转换原理，加上建筑给排水知识原理而设计，所需的全部电能由健身器械运动后提供给水泵，无需额外花费，简单方便，可实现自动控制，同时能够降低污、废水的排放，将节水融合到健身的过程中，收获健康的同时收获节约与环保，真正做到节能减排的目的。

Research on the devices treatment of wastewater using fitness car power★

Zhao Zhiyao Luo Weidong Liu Jingru* Wang Jing

(CivilEngineeringCollege,DalianOceanUniversity,Dalian116023,China)

Taking the water conservation as the breakthrough point, according to the power generation, power storage principle of health equipments, system researched and discussed the sewage treatment water recycling in family life water using link, in order to better achieve the living water effective and safe recycling.

health equipment, power equipment, water recycling, energy saving

2015-01-19★:大学生创新创业训练资助项目

赵致瑶(1992- )，女，在读本科生； 罗卫东(1963- )，男，副教授； 王 晶(1982- )，女，讲师

刘晶茹(1976- )，女，讲师

1009-6825(2015)09-0109-02

X703

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