飲用水中水自動切換技術的研發與應用＊

汪可濤 劉建平 張忠華 揭林震

（1科斯特節水設備有限公司 福建 廈門 361100） （2華僑大學 福建 廈門 361021）

飲用水中水自動切換技術的研發與應用＊

汪可濤1，2劉建平1張忠華1揭林震1

（1科斯特節水設備有限公司 福建 廈門 361100） （2華僑大學 福建 廈門 361021）

筆者在總結分析國內外中水切換技術的基礎上，介紹了一款飲用水與中水同時在一個水箱中使用，可保證在中水給水正常情況下首先使用中水的自動切換技術。該技術可以確保在任何給水情況下水箱中的中水不會污染飲用水；同時具備了克服中水中存留雜質對給水閥的不利影響，確保中水給水閥的正常使用功能。該技術功能完善、結構合理、安全可靠、免維護，具有廣闊應用前景。

中水 自動切換 飲用水污染 止回閥 氣隔 水配

前言

為廣大中水用戶、衛生潔具生產單位、中水設備及配件生產單位十分關注的問題。

水資源短缺已經成為制約我國經濟發展的重要因素。我國城市缺水非常嚴重，中水利用越來越受到人們的重視。以往許多城市在中水的利用中產生的許多問題，已開始引起人們的重視并尋求改進。其主要原因是由于中水在使用中的水質、水量具有較大的變化，一般的水箱配件不適合，需要在技術上和功能上加以創新。如何在同一水箱中同時使用中水與飲用水，并克服中水在不能正常給水的情況下切換使用飲用水作為補充，這是研究開發中需要解決的關鍵問題。該結構要能夠保證在中水給水正常情況下首先使用中水。為實現此目的必須具有一切換機構。據調查，中水能推廣利用的原因是中水水質遠比飲用水的水質差，中水中含有許多懸浮物及微生物，直接影響中水給水閥的可靠性。所以如何使給水閥在自動切換的同時不發生堵塞，不污染飲用水已成

1 國內外中水切換技術現狀

為了防止飲用水被中水污染，國外一般是在可能產生污染的飲用水管道上安裝一個止回閥、雙止回閥、減壓止回閥、流量監測雙止回閥，氣隔在一些場合也得到了較多的應用。飲用水中水的切換一般通過安裝在管道上的電磁閥得以實現［1］。除氣隔外各種止回閥在使用時也會存在中水污染飲用水的可能。由于我國中水技術穩定性較國外差，中水中存在的雜質會對止回閥造成堵塞等現象，難以保證飲用水的安全，因此通過止回閥來控制中水對飲用水的污染是不太符合我國國情的。而電磁閥或手動控制切換往往會加大故障概率和維護成本，操作失誤也可能帶來嚴重后果。所以需要研究符合我國國情的相關技術。

圖1 國外各種防止中水污染飲用水的技術

國內有關飲用水中水切換技術的報道較少，國內主要以氣隔方式防止中水對飲用水的污染，同時采用電磁閥或手動閥門實現飲用水和中水的切換。建筑中水設計規范要求中水池（箱）內的飲用水補水管應該采取飲用水防止污染措施，補水管出水口應高于中水貯存池（箱）內溢流水位，其間距不得小于補水管徑的2.5倍。嚴禁采用淹沒式浮球閥補水［2］。由于管理疏忽等問題，國內有些小區中水和飲用水之間仍然使用一般閥門連接并通過手動開關實現切換，導致中水污染飲用水的現象時有發生。如何實現中水與飲用水之間安全自動切換已經成為中水推廣應用中的重要環節。

2 全自動飲用水中水切換技術

2.1 切換技術構造圖

圖2為切換技術的構造圖。在水箱內設置中水進水部件與飲用水進水部件，一個與飲用水管道連接，另一個與中水管道連接。中水進水部件與飲用水進水部件分別由各自的浮筒水箱控制部件的開關。在中水進水部件中應該設置一個三通，一部分中水直接進入水箱；另一部分中水進入飲用水浮筒水箱，浮筒的底部都裝有單向限流閥。［3］

圖2 切換技術構造圖

2.2 切換技術工作原理

圖3 中水進水部件工作狀態圖

如圖3所示，當采用中水給水時，中水浮筒水箱水位下降到中水進水部件關閉水位以下，飲用水浮筒水箱內的水位由于單向限流閥的作用使水位下降。由于飲用水浮筒內單向限流閥的限流程度大于中水浮筒內的單向限流閥，中水浮筒水箱內的水位首先下降到關閉水位以下，中水進水部件開啟，中水經三通一部分進入水箱，一部分進入飲用水浮筒水箱使飲用水進水部件一直處于關閉狀態。

如圖4所示，若中水停止供給時，該切換技術自動將給水切換至飲用水部件進水；當中水供水停止時，中水浮筒水箱水位下降到關閉水位，中水進水部件開啟。雖然此時中水進水部件開啟，但沒有（或沒有足夠的）中水進入飲用水浮筒來維持飲用水進水部件的關閉狀態，所以飲用水進水部件開啟并進入飲用水部件工作狀態。當中水恢復供水時，通過開啟狀態的中水進水部件分流一部分進入飲用水浮筒水箱重新維持飲用水進水部件的關閉狀態，系統重新回到圖3所示工作狀態。為了防止中水污染飲用水，該切換技術設計飲用水進水部件下端面與水箱溢流面的距離不小于飲用水進水管直徑的5倍。

圖4 飲用水部件工作狀態圖

2.3 反沖洗

由于中水具有水質及水量的不穩定性，難免會存在雜質對液壓進水閥帶來不利影響。以往人們為了消除雜質帶來的不利影響，通常在通往主閥上部的小管處安裝過濾網，防止水中雜質堵塞主閥上部進水小管［4］，這種方法隨著時間的推移容易堵塞過濾網。因此我們在中水進水部件中加裝了一套自動反沖洗裝置。

如圖5所示，當水箱內水位達到浮筒箱關閉水位時，浮筒控制口關閉，此時主閥上端的壓力為靜壓，大于主閥下端的動壓，主閥在壓力作用下關閉。此時水流通過過濾網凈化后進入空氣壓縮包使包內空氣壓縮，直到壓縮包內壓強與給水靜壓平衡后壓縮包進水停止。

當浮筒低于開啟水位時，浮筒控制口開啟。隨著控制口的卸壓，主閥上部壓力小于主閥下部壓力，此時主閥被開啟。同時由于壓縮包內靜壓轉化為動壓的速度小于主閥下端靜壓轉化為動壓的速度，因此壓縮包內的水流經過過濾網進入主閥下部并對過濾網進行反沖洗。沖洗出的雜質隨著進水水流被帶走。實行過濾及反沖洗后，主閥上部及浮筒控制口等易出現堵塞部位流過的水不含纖維、懸浮物等易引起堵塞的雜質，從而保證了該切換技術在較惡劣的水質環境下穩定運行。［5］

3 切換技術應用分析

飲用水中水切換技術利用機械及流體力學原理實現自動切換，可以有效的防止中水對飲用水的污染，有利于中水事業的發展，使中水更好地為社會所接受。該切換技術完全實現了自動運行，運行期間不需耗費人力。為適應不同的水質，擴大該切換技術的應用范圍，我們使該切換技術擁有反沖洗能力。該切換技術沒有耗電部件，不消耗電能、不易損壞、可靠性好，在火災、地震等極端條件下仍可以有效地運行。為了更好的適應市場，該切換技術還有形式各異，組合化生產，體積小等特點。預計該切換技術將會在中水沖廁、海水沖廁、游泳池補水、農業灌溉等分質用水領域發揮更大作用，促進我國節能減排技術的發展。

圖5 反沖洗裝置圖

4 結論

飲用水中水切換技術實現了中水與飲用水的自動切換，有效的防止了中水對飲用水的污染。通過反沖洗裝置大大降低了閥門堵塞的概率，是一種高效、安全、可靠的節水配套技術，具有廣闊的應用前景。

1 Takashi Asano，Franklin L Burton，Harold L Leverenz.Water reuse：issues，technologies and applications.Metcalf&Eddy：INC AECOM，2006

2 中華人民共和國建設部，國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 50336－2002.建筑中水設計規范.北京：中國建筑工業出版社，2005

3 劉建平.廢水和凈水兩用的便器水箱進水部件.中國新型實用專利，ZL 200720002024.6，2008－10－29

4 劉建平，李正修.液壓閥門.中國新型實用專利，CN 02101930.0，2002－12－24

5 王峰，劉建平.氣壓式反沖洗過濾器.中國新型實用專利，ZL 201020116985.1，2010－11－03

TU991.57

B

1002－2872（2011）12－0019－03

汪可濤（1988－），在讀碩士研究生；主要從事中水回用及環境污染防治等研究工作。E－mail：w312678856＠126.com