洗衣廢水儲存與再利用聯動系統的實際應用

頓鵬翔（華北電力大學北京102206）

洗衣廢水儲存與再利用聯動系統的實際應用

頓鵬翔
（華北電力大學北京102206）

我國是一個干旱缺水嚴重的國家，淡水資源人均占有量僅為全球人均占有量的1/ 4，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。因此，節約用水和廢水回收再利用具有極其重要的現實意義。為此，我們研制了洗衣廢水存儲與再利用聯動系統。本系統將通過檢測洗衣機排水次數，將洗衣廢水分為一次污水（重濁度）和二次污水（輕濁度）兩類，分別排入一次污水箱和二次污水箱，兩個污水箱同時接入馬桶水箱，并且二次污水箱配接一個出水龍頭；利用單片機系統檢測兩個污水箱的水位，控制閥門和水泵工作，優先使用一次污水箱的污水用于廁所沖水，二次污水箱還可隨時用于放水拖地等，從而實現廢水的簡單高效利用。

洗衣廢水；再利用；閥門；水泵

1 引言

現在我們的宿舍都裝上了洗衣機，這為同學們提供了極大的便利。但同時我們也發現了一個問題，這些洗衣機工作會排出大量廢水，而這些廢水被直接排入下水道廢棄了，浪費十分驚人。以華北電力大學北京校區的學生宿舍樓為例，經過調研，一天全校洗衣機排出污水就有306噸。除去每年兩個假期，每年全校洗衣機排出污水約8.57萬噸。

假如現在有大約1億個家庭使用全自動洗衣機，平均每次洗衣浪費的廢水在100L左右，僅我國全年浪費的洗衣廢水就達到7.2億噸。如果將其全部利用到沖水馬桶上，每年節水量至少能達到7.2億噸，換算成水費就是36億元。而國家斥資2103億元打造的南水北調工程平均年調水量僅為95億噸。從這大量的數據中，我們不難感受到我國水資源現狀的嚴峻，而排放量如此巨大的生活污水更是讓我們吃驚。

2 系統總體設計

2.1 系統功能規劃與描述

該系統主要由兩個子系統組成：廢水分流子系統和馬桶注水子系統。

對于馬桶注水子系統，當我們要使用儲水箱中的洗衣廢水時，利用單片機系統檢測兩個污水箱的水位，控制閥門和水泵工作，優先使用一次污水箱的污水用于馬桶沖水，二次污水箱的水還可隨時用于放水拖地等。若二次污水箱里也沒有水，則用電機控制馬桶浮球的位置由自來水管給馬桶注水。

2.2 系統的總體架構設計

系統下面放置兩個儲水箱，分別作為一次污水箱和二次污水箱，用來儲存洗衣機排出的廢水，并在其中放置液滴傳感器檢測水位。再用支架支起一個水箱模擬馬桶的儲水箱，馬桶儲水箱里面放置一個用電機控制的浮桿。馬桶儲水箱與一次污水箱、二次污水箱之間用水管連接起來，從而實現整個系統的運作。

2.3 系統的使用流程

2.3.1 利用全自動洗衣機的排水次數來區分一次污水和二次污水，即第一次排出的洗衣廢水為一次污水，爾后再排出的水為二次污水。由單片機控制并驅動電磁閥開關將污水分流到兩個儲水箱中。

2.3.2 利用水箱中的一組液滴傳感器檢測各個水箱的空滿狀態，當馬桶水箱不滿時，優先從一次污水箱抽水，一次污水箱無水時再從二次污水箱抽水；當兩個污水箱都無水時，主控單片機控制電機拉動馬桶浮桿，使自來水注水口開關打開，這樣既不改變馬桶的現有構造，又能確保馬桶隨時處于儲水待沖的狀態。

3 系統的運行過程與性能分析

對于馬桶儲水箱，我們進行了簡易的改造。用電機控制替換掉浮球閥開關，在箱子側面上端安裝一個電機，在電機與浮球桿之間系以一根細線，通過電機的正轉與反轉來控制浮球桿所處的狀態（即處于拉伸或是放松狀態），從而達到控制自來水開啟與關閉的目的。在箱底打一個孔，將浮桿下端的管子引出，連接自來水管。在箱子另一側面外部打孔安裝一個開關，連接箱子內部的沖水裝置。

經過測試，本裝置能將洗衣廢水完全再利用，基本上達到了設計要求，可以實現預期功能，即將洗衣機第一次排放的污水儲存在一次污水箱中，第二次（及以后）排放的污水儲存在二次污水箱中，并及時供給馬桶使用，或將二次污水單獨用于放水拖地等。

此種“洗衣廢水存儲與再利用聯動系統”不僅提高了自動化程度，而且結構簡單，廢水利用效率高，它的成本低廉，整套設備只需占用很小的空間，因此可方便地安裝在衛生間，安裝時只需對衛生間的馬桶進行小的改裝。

4 創新點及實際應用

4.1 本作品的一個突出技術亮點是污水分離技術。本系統通過檢測洗衣廢水的排放次數，將廢水分為一次污水和二次污水，避免了目前市場上使用較多的物理、化學和生物處理法，直接地將生活廢水循環利用，簡單方便。

4.2 系統利用水位傳感器實時監測一次和二次污水箱水位，實現了馬桶需水端與洗衣機排水端的信息交互，優先使用一次污水箱中的污水，再使用二次污水箱中的污水，自動化程度高。利用機電一體化技術，對生活中的廢水進行分離，增加水分離的自動化程度，提高了水的可重復利用性。

5 系統的經濟效益與應用前景分析

此設備體積小巧，耗電量低，配備小型無聲增壓泵即可工作，非常適合家庭用戶使用，能使居民更好地利用廢水，節省水費。本系統節水量多，自動化程度高，且不會增加用戶額外勞動。該設備的制造及安裝成本低，經濟效益和社會效益顯著。面對嚴峻的水資源短缺問題，家庭節水的潛力巨大，此設備具有非常廣闊的市場推廣應用前景。

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