一种灰水及雨水联合再生利用系统

张虎 杨毅 许伟文 王楚源

摘要：本文主要对该系统进行介绍并列举出了系统在具体实施工作阶段所面临的主要问题与解决办法，该系统主要包括：楼顶雨水收集管道、楼内蓄水池、粗滤循环装置、发电机、叶轮、电机保护壳，动力传送皮带、防倒转卡死装置、整流稳压装置、蓄电池、地下蓄水池、地下处理池。该系统的主要目的是充分的利用高楼下水道中流出物所具备的势能进行发电以及对生活污水中的灰水和收集到的雨水进行较为简单的处理后进行充分利用，从而达到节能、节水、环保的目的。

关键词：节能;环保;可持续管理;灰水;雨水

引言

在现如今社会中，虽说发电的形式多种多样，但随着社会的不断发展，常规的能源已经无法满足需求，而且常规能源的开采会对生态环境造成不可逆转的破坏。我们除了开发新绿色能源，并在生活中节约能源之外，还可以开发一些未被充分利用或者说是根本没有得到利用的能源。近些年来，各地的高楼拔地而起，在这些高楼中的住户生活用水被利用完后，排放出来其所具备的势能是非常巨大的，所以本系统在基于充分利用高楼下水道流出物的势能进行发电的同时，开发出来对生活污水中较为洁净的灰水和在屋顶收集到的雨水的处理系统，从而实现节能环保，节水减污的多重效果。

1 背景调查

目前，我国城镇污水存增量需求，再生水的发展刚刚起步，根据中国统计局数据显示，我国总用水量自2000年至2017年是在持续上升的，而其中的生活用水量的上升幅度是较为明显的，这也意味着在城镇居民的生活用水的二次利用是存在巨大的前景与利益的。同时通过这样的环保绿色的手段也能实现可持续发展，提高对水资源的利用。2017年我国总生活用水量为838.1亿立方米，产生的生活污水量为用水量的80%左右，则污水总量为670.48亿立方米，按中国2017年城乡比例，城镇人口约占49.68%，则污水总量为333.09亿立方米。通过这样粗略的计算，就可以很直观的感受到居民的生活污水的二次利用所带来的效益和前景是巨大的。

2 系统简介

本系统主要主要分为四个部分：

第一部分是收集部分主要有雨水收集管道部分和灰水收集部分。

第二部分是粗滤装置 雨水收集后需进行粗滤 同时生活污水经楼内蓄水池收集后也要进行粗滤。

第三部分是发电部分 设置在下水管道中处在特殊高度的叶轮式发电机。

第四部分是地面的配套设施 包括第二级过滤装置、地下处理池及蓄水池。

3 工作原理分析

首先在楼顶的雨水收集装置将收集的雨水通过管道进入楼内蓄水池进行粗滤处理，其次楼内每个住户的灰水经管道也收集于楼内蓄水池进行与雨水的混合和粗滤处理。蓄水池中的水经过混合和粗滤处理过后，杂质含量达到了一定的要求后，蓄水池内水位达到设定水位后，蓄水池排水口自动打开排放水对管道内的发电叶轮进行冲击，使其带动发电机转动产生电流。电流经过整压稳流装置后所得到的电能储存于蓄电池当中。同时蓄水池内水位降低到一定程度后，排水口自动关闭，再次进行蓄水。

初次处理过的水对叶轮进行冲击过后，落入地下的蓄水池当中，接下来对水进行灰水的处理流程，依次经过腐化池、调节池、水解池、好氧池、二沉池、中间池、纤维过滤、再加入消毒剂与絮凝剂后能够得到较为洁净的四类或五类水质的水，这样的水可用于消防用水，街道喷洒，浇灌城市绿化设施等等。通过这样的手段达到了对灰水和雨水进行就地处理的目的，同时也能够实现节能、节水、绿色、环保的效果。

4 问题分析及解决办法

本系统虽能够充分的利用下水道中的流出物的势能进行发电以及对灰水和雨水进行处理，但是由于现实因素还是会存在一些问题，具体问题和解决办法如下：

4.1 发电机在下水道中很容易与水接触造成电机的损坏

在系统设计初期，就很充分的考虑到这个问题，系统中发电部分可以说是分为两个部分，第一个部分是处在下水道中的叶轮，第二部分是发电机部分，水对叶轮产生的冲击使得叶轮产生转动，动力由叶轮的轴所连接的皮带带动发电机转动产生电能，同时在发电机的部分设置放水涂料以及保护壳，通过这样的设计就可以使得发电机部分与水完全隔离开来，从而达到保护电机目的。

4.2 发电部分的叶轮设置在狭小的下水道中很容易造成堵塞

在系统中楼内蓄水池部分设置有粗滤装置，提前对一些较大颗粒的杂质进行过滤，防止造成发电机部分损坏以及堵塞。同时发电机叶轮部分，其叶轮轴是在管道之外，相当于叶轮的1/2是是处于下水管道中，另一部分是在管道之外。这样就能够有效的避免杂物对叶轮的转轴的损害及堵塞。

5 效果分析

此产品主要是通过自身发电和净水系统做到将生活用水二次利用于住户卫生间马桶用水。通过“高层住宅楼生活用水二次循环利用系统”，将生活中各方面生活污水进行集中处理再利用于各个住户中马桶清洁，使得生活污水在楼体内进行循环。目前市面上常用规格马桶的容量为6L，一般使用一次的用水量为2-3L，这造成了极大的生活用水的浪费。可以做一个估算，按冲一次马桶的用水量为3L，每人每天使用马桶数量为5次，假设居住在高层住宅中的人口总数为5000万，一年当中高层住宅住户用于清洁马桶的总用水量=3*5*5000万*365/1000=273750000m3。而利用“高层住宅楼生活用水二次循环利用系统”进行生活污水的二次循环利用，每年用于清洁马桶的水资源将会减少80%-90%，约占总生活用水的1/10，这对于水资源将会是极大的保护。同时此系统中未曾利用过的净化后的生活废水可以利用于住宅小区的花园养护与公路养护。所有通过循环再利用系统二次使用过的水将会排放到城市污水处理厂进行处理，处理过的水资源将会用于工厂进行工业生产，做到水资源利用最大化。

6 总结

该系统对于一些缺水较为严重的地区，生活污水中的灰水以及雨水的就地处理综合利用是有很大的开发潜力的，通过这样的系统不仅可以使灰水与其他的生活污水进行分离，也可以使得水资源得到更加充分的利用，同时就地对灰水和雨水进行处理回收利用在一定程度上减轻了城市污水处理厂的压力，减轻工厂的负荷。我国目前大多数城市的市政管网中均采用自来水对城市园林绿化、道路、消防、厕所冲洗进行供水。

为了能达到水资源二次利用的效果，我们采用了一系列过滤处理手段，并且在最下端的蓄水池也进行了动态处理，使二次利用的水中微量元素处于一个动态平衡的状态。我们希望通过我们的“高层住宅楼生活用水二次循环利用系统“能真正做到将生活用水二次循环利用，通过这种方式将每栋高層住宅楼中的生活废水再次集中处理，循环到每家清洁马桶用水当中去，减少清洁马桶时不必要的过于洁净的水资源，将有限的水资源能真正用于有需要的地方。

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作者简介：

张虎，出生年月：1998.11.13，性别：男，民族：汉族，籍贯（精确到市）：陕西省西安市，学历：本科，研究方向：灰水及雨水联合再生利用.