废水回收利用系统

吴梦圆 孙渊 李慧敏 孙瑜骏

本文主要针对现在水资源的重复利用方面设计欠缺。目前，大多数废水处理装置存在水量要求高、净水率低等种种困难，并且市面上对于废水回收利用的再分配步骤均需要人为每次进行选择，对于废水再分配无法做到全自动化。本发明有利于日常用水的重复使用，所占空间灵活，且安装完成后不需要人力投入，实现了各类废水不同方向的全自动再分配。有效解决各类场景水量不同时的废水利用、净水效率过低、废水再分配的去向需每次抉择等问题，做到同时满足家用、工厂的废水回收需求，不但有利于节约日益减少的淡水资源，更符合绿色生活的消费观念，满足了人们为建设绿色家园贡献力量的情感需要。

1、总体方案设计

本发明属于废水回收利用技术领域，利用废水收集过滤装置对部分废水进行净化，小浮球实时监测蓄水装置内的水量，当水量达到排放值时，浮球控制开关，开关信号经过单片机程序使继电器控制电磁阀开关及增压泵增压取水，对收集处理后的废水排出管道进行分类控制，实现对废水的全自动收集处理及再分配的功能。

2、机械结构设计

本废水回收利用系统结构如图2-1与图2-2所示，该装置包括：（1）取水部分;（2）控制中心;（3）排水部分;（4）硅胶软管;（5）过滤器;（6）电磁阀;（7）单片机;（8）继电器;（9）小浮球;（10）压力泵;（11）电磁阀;（12）硅胶软管;（13）蓄水桶;（14）水管接头;（15）开关等部分。

本装置是将各个地方不同浑浊程度、不同化学成分的废水流入进水管后，首先在运输过程中如遇可能会堵塞管道的有大块杂质的污水，则选择在取水部分的输水管道运输路径上连接粗管与细管的位置安装过滤器，过滤可能会导致细管堵塞的垃圾;而后将废水储存到蓄水桶中，蓄水桶中的浮球将分别置于桶底和排水水位处。桶底放置的为常闭浮球，当水桶中无水时，常闭浮球打开开关，控制进水，其余状态浮球常闭不控制开关。排水水位处放置的为常开浮球，当水桶中的水位到达排水水位时，常开浮球关闭开关，停止进水，其余状态浮球常开不控制开关。

3、控制系统设计

常开浮球关闭开关和常闭浮球打开开关时，开关信号都将传至由单片机和继电器组成的“程序控制”部分。当接收打开开关的信号时，单片机程序将控制继电器自动打开程序中对该水桶预设再分配方向的排水管的电磁阀。当接收关闭开关的信号时，单片机程序将控制继电器关闭相应电磁阀。“控制中心”内将收集到的开关信号输入单片机程序，若浮球水位高于设定“排水水位”，即常开浮球关闭开关，则由继电器来实现单片机中已经设定好的程序从而控制来源不同的废水自动分配到各再分配方向的排水管中。

具体控制方式为：发出指令打开对应排水管电磁阀和该排水管上连接的压力泵，将废水通过排水管运输到设定好的再分配用水处。待到蓄水桶中废水被排出至“开始蓄水水位”，即常闭浮球打开开关后系统继续运作，关闭排水管电磁阀和压力泵，重新开始向水桶中蓄水，如此重复运作以达到最大限度废水回收利用。

单片机预先设定的程序自动处理常开浮球的关闭信号和常闭浮球的打开信号。若发现蓄满现象，程序即发送指令给继电器，使其控制该蓄水桶对应排水管的电磁阀和压力泵的打开，将废水运输到排水管中，直至水位下降至“开始蓄水水位”。若蓄水桶水位未蓄满则正常工作，那么这就完成了一次废水回收，且全自动调动废水使用。在整个系统中电磁阀运作调控废水流量速度，由单片机和继电器组成的“程序控制”部分在废水流入到水桶后根据常开浮球和常闭浮球的开关信号实时监测水位并控制蓄水量防止储存废水超出容量。

4、现有技术和实用性创新

现有的废水处理多以独立设备的形式完成，有较大限制：以手动分流的方式回收废水，需要人工每次对废水的水质水量进行观察选择再分配，须耗费较多劳动力，不够自动化;以净化的方式回收废水，对待处理废水量有较大要求，单位时间可处理的水量有限，净水率低，过滤装置损耗较快维护成本较高，且再分配仍然需要人为每次进行选择运输。无论用于家庭还是工业林业，实际应用时都存在较大缺陷。这些问题使得大多数家庭和工厂在实际应用过程中遇到重重阻碍，废水利用仍然不能普及。

该发明设计对生活和工业的废水再利用都是有意义的，整个发明实现了“废水收集——蓄水——再分配”的全自动化过程。因市面上的传统的废水回收利用装置在对净水分配过程中多采用人工分配，故再利用过程效率低。通过结构上的优化，设备采用单片机程序控制对废水的收集、蓄水水位高度和廢水再利用去向做好了预先的程序设定，无需利用人力投入。同时，设备中装有的电磁阀和压力泵与“程序控制”部分结合，当废水蓄满会立即取用，使得可处理废水量得以灵活储存，不会出现滞留现象浪费循环时间，保证了废水和所占空间的有效利用。在家庭和工业林业中都能发挥较大的优势，储水量的多少可根据实际场合灵活应用。造价低也是本发明的一大优点，省去了成本高且效率低的的过滤过程，使本发明更利于实际应用。

5、结束语

在本发明中配置由继电器和单片机编写的储程序组成“程序控制中心”控制线路，实现自动监测蓄水桶中的废水水位，并且装有电磁阀调控废水方向流量速度，从而实现真正的机械化、自动化。此发明使用便捷、成本较低，略去了过滤净化的低效过程，使废水回收效率得到了巨大的提升。同时本套发明适用于家庭、工业、林业等各种需求情形，打破了废水回收利用的场景局限。