一种太阳能及势能废水回收再利用系统的制作方法

本发明属于废水处理技术领域，具体是涉及到一种太阳能及势能废水回收再利用系统。

背景技术：

淡水资源是十分有限的资源。我国淡水资源总量仅为世界平均水平的1/4。现实可利用的淡水资源量则更是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。城镇居民的用水量占我国水资源消耗的总量的1/10，学校、公寓等公共场所洗手池人流量大，流出的废水大都是直接排放到下水管道中，没有被充分的利用，不仅给污水处理单位增加了工作量，加大了一次投资成本，还增加了能源消耗，更为重要的是浪费了宝贵的水资源。为了提高水资源的利用率，将使用过后的、污染程度不高的废水如洗手水、换洗水，进行净收集，将其作为相邻层或本层冲厕用水使用，从而节约水资源。

现有的生活废水回收再利用系统，比如cnio8086415a，该系统具有结构简单，使用方便的优点，将生活废水回收再利用系统经过层层过滤处理以后，把水中难以除去得的毛发也过滤出去，且系统中用到的滤网和网兜均为活动可拆卸结构，便于清理和更换；缺点是主要针对家庭式的废水进行处理，直接使用电力资源，导致其运行成本上升，并未让整栋建筑成为一个水循环利用的系统；另外cnio8086415a的系统由于是针对家庭式的生活废水进行处理，需要额外的水泵装置将处理好的废水输送到马桶进水管与拖布进水管，增加了电力成本。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种太阳能及势能废水回收再利用系统。该系统是用于学校宿舍或集体公寓或其它人流比较集中的场所，通过收集建筑中的上一层废水，经过处理后，冲洗下层卫生间。该系统先对上一层收集的废水进行过滤，再将过滤后的水引流至发电机，流经发电装置推动发电涡轮旋转产生电能，产生的电能储存在蓄电池中备用，冲水时，废水进入厕所冲水管道与自来水交汇，冲洗厕所。该装置实用性强、运行成本低，不仅实现了对生活污水的再利用，而且充分利用能源，如太阳能、电能，这对改善我国水资源现状有很大意义。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种太阳能及势能废水回收再利用系统，其特征在于，该系统在原有水路管道上进行改装，包括进水管道、一号u型管道、二号u型管道、排污管道、汲水管道、水箱、废水进水管、水泵、废水上水管道、上水总管道、自来水进入厕所冲水管道、单向阀、厕所冲水管道，所述进水管道上接洗手水池排水管道，其另一端连接一号u型管道的一端，一号u型管道的另一端连接排污管道；在二号u型管道中部的下侧设置有与汲水管道的一端相连的接口，汲水管道的另一端与水箱的内部连通；一号u型管道可以对废水中的大型颗粒物进行过滤；

水箱包括水箱主体、浮子、浮子限位桶、水箱顶板、超声波测距传感器，浮子限位桶设置在水箱主体内部的中部，浮子限位桶的顶部与水箱主体的顶部平齐，浮子限位桶的侧边上设置有与水箱主体内部连通的通孔，浮子设置在浮子限位桶的内部；超声波测距传感器的探头固定安装在水箱顶板的下表面上，且超声波测距传感器的探头垂直正对水箱主体的底部；在水箱顶板的与浮子限位桶正对的位置上设置有通孔用于将汲水管道的一端衔接到浮子限位桶内，且浮子的上表面与该通孔的尺寸相匹配，当水箱主体内部汲水到一定水位时，浮子在浮力作用下堵塞通孔，停止汲水；

水箱主体靠近上水总管道一侧的下部设置有与废水进水管的一端连通的接口，废水进水管的另一端穿过本楼层的地板接入到楼下的厕所冲水管道中，废水进水管的位于本楼层的部分设置有导水管与本楼层水泵连接，本楼层水泵的另一端连接本楼层的废水上水管道，本楼层的废水上水管道的另一端与由楼上延伸到本楼层的废水进水管连通；本楼层的上水总管道引出有自来水进入厕所冲水管道，自来水进入厕所冲水管道的另一端接入到本楼层的厕所冲水管道中；在自来水进入厕所冲水管道与本楼层的厕所冲水管道之间的竖直管道上设置有单向阀，使得水流只能由高处流向低处，保证了废水不会进入自来水管道；所述本楼层的厕所冲水管道由楼上的废水进水管与自来水进入厕所冲水管道交汇引出，其末端与本楼层的厕所冲洗点连通。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、该系统通过将公共建筑中的上层使用过的废水进行收集，将其作为相邻层或下层冲厕用水使用，实现再利用，从而提高水资源的利用率，达到了很好的节水效果，

2、该系统电源是利用水力发电部分和太阳能电池板部分，将势能和太阳能转换为电能为水泵供电，节约了能源，

3、浮子配合超声波传感器监测液位，防止其超过水箱的最高水位，在浮子限位筒上打孔，污水首先进入孔中，之后再通过孔进入水箱中，实现了对水的进一步净化；可实时监测水位，可输水到下层，避免了因设备负载过大导致的设备损坏现象。

4、单向阀的设置避免出现污水回流，保证了该装置的实用性和可持续使用。

附图说明

图1为本发明一种太阳能及势能废水回收再利用系统一种实施例的安装示意图。

图2为本发明一种太阳能及势能废水回收再利用系统一种实施例的水箱结构示意图(剖视)。

图3为本发明一种太阳能及势能废水回收再利用系统一种实施例的电路连接示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种太阳能及势能废水回收再利用系统,该系统适用于共用用水环境，如公共厕所，该系统在原有水路管道上进行改装，包括进水管道1、一号u型管道2、二号u型管道3、排污管道4、汲水管道5、水箱6、废水进水管7、水力发电装置8、水泵9、废水上水管道10、上水总管道11、自来水进入厕所冲水管道12、单向阀13、厕所冲水管道14，所述进水管道1上接洗手水池排水管道，其另一端连接一号u型管道2的一端，一号u型管道2的另一端连接排污管道4；在二号u型管道3中部的下侧设置有与汲水管道5的一端相连的接口，汲水管道5的另一端与水箱6的内部连通；一号u型管道2可以对废水中的大型颗粒物进行过滤。

水箱6包括水箱主体、浮子61、浮子限位桶62、水箱顶板63、超声波测距传感器64，浮子限位桶62设置在水箱主体内部的中部，浮子限位桶62的顶部与水箱主体的顶部平齐，浮子限位桶62的侧边上设置有与水箱主体内部连通的通孔，浮子61设置在浮子限位桶62的内部；超声波测距传感器64的探头固定安装在水箱顶板63的下表面上，且超声波测距传感器64的探头垂直正对水箱主体的底部；在水箱顶板63的与浮子限位桶62正对的位置上设置有通孔用于将汲水管道5的一端衔接到浮子限位桶62内，且浮子61的上表面与该通孔的尺寸相匹配，当水箱主体内部汲水到一定水位时，浮子61在浮力作用下堵塞通孔，停止汲水；

洗手水池的废水通过汲水管道5先流入水箱6的浮子限位桶62内，浮子限位桶62是四周开孔的结构，大型颗粒物留在限位桶62中，经过滤的水从浮子限位桶62的四周流入水箱主体内部。由于有浮子61的存在，可以使水箱顶板63始终高于水箱主体内部的液面高度，有效的保护了安装在水箱顶板63的下表面上用于测量液位的超声波传感器64。所述超声波测距传感器的型号为hc-sr-04。

水箱主体靠近上水总管道11一侧的下部设置有与废水进水管7的一端连通的接口，废水进水管7的另一端穿过本楼层的地板接入到楼下的厕所冲水管道14中，废水进水管7的位于本楼层的部分设置有导水管与本楼层水泵9连接，本楼层水泵9的另一端连接本楼层的废水上水管道10，本楼层的废水上水管道10的另一端与由楼上延伸到本楼层的废水进水管7连通；本楼层的上水总管道11引出有自来水进入厕所冲水管道12，自来水进入厕所冲水管道12的另一端接入到本楼层的厕所冲水管道14中；在自来水进入厕所冲水管道12与本楼层的厕所冲水管道14之间的竖直管道上设置有单向阀13，使得水流只能由高处流向低处，保证了废水不会进入自来水管道；所述本楼层的厕所冲水管道14由楼上的废水进水管7与自来水进入厕所冲水管道12交汇引出，其末端与本楼层的厕所冲洗点连通；所述水泵9的型号为wqd5-5-0.37。

所述水力发电装置8的水力发电涡轮位于本楼层的废水进水管7的中间，安装架固定在本楼层地面上；水流由楼上流入，流经水力发电装置8，推动发电涡轮旋转产生电能，其电能储存在蓄电池162中备用；所述太阳能电池板15安装在学校宿舍楼或建筑楼顶，且其输出端连接蓄电池162，产生的电能储存在蓄电池162中；

所述蓄电池162为12v/7ah的ups蓄电池。水力发电装置8和太阳能电池板15的输出电压可直接通过导线存储于蓄电池中，也可通过导线中间加装变压线圈，通过调整输出电压后存储于蓄电池中；蓄电池的输入端与输出端是否加装变压装置，具体根据所选用的用电设备来确定，该技术属于本领域常规技术手段。

该系统还包括控制模块，所述控制模块由arduino单片机161、蓄电池162、wifi通讯模块163、上位机164四部分组成；每楼层的超声波测距传感器64、水泵9均通过wifi通讯模块163与arduino单片机161连接，arduino单片机161实时采集超声波测距传感器64的数据，并将数据发送到上位机164，上位机164进行数据处理并实时显示各层水箱6的液位。当由于人员分布不均匀造成两楼层间液位差长时间(如四小时)大于水箱高度的三分之一时，arduino单片机161则控制水泵9工作，从低楼层往高楼层抽水，整个过程，由蓄电池162为水泵9以及单片机161提供能源。

所述单片机161的型号为arduinor3，所述wifi通讯模块163的型号为usr-gprs232-734。

本发明系统的工作原理与工作过程：洗手池废水经进入一号u型管道2对水中的大型颗粒物进行过滤，经浮子限位桶62再次过滤后流入水箱6中，实现对废水的收集。水箱6通过浮子61控制液位，下层开始用水时，水箱6中收集好的水通过废水进水管7进入水力发电装置8，推动水力发电涡轮旋转产生电能，储存在蓄电池162中，实现势能向电能的转化；流出的水经过下层管道7进入下一层的厕所进水管冲洗厕所。同时楼顶的太阳能板15也产生电能，储存在蓄电池162中。超声波测距传感器64可以测量液位距离，通过wifi通讯模块163将数据传送至arduino单片机161，arduino单片机161将数据发送给上位机164，经过上位机164处理可得水箱中的实际体积，通过体积对比判断是否需要向高楼层调水。

实施例1

本实施例提供一种太阳能及势能废水回收再利用系统，该系统适用于家庭或学校，每层楼大概高度为3.4米，采用扬程为5米的水泵(可以选用型号为wqd5-5-0.37的水泵)，如表1所示。

表1水泵的型号参数

用水量估算：一个人一天洗手池的用水：刷牙1升，刮脸1升，洗手2升，洗衣服29升+其他≈40升；冲一次厕所的用水量：小便3升，大便5升，约等于大概4升；洗手水经过两次过滤变成冲厕所水的比例大概为1:1。

选取150w单晶太阳能板发电系统，具体参数见2。

表2太阳能电池板参数

单纯污水密度按1g/cm^3，即1000kg/m^3。设：水槽长：水箱长＝2：1，水槽宽：水箱宽＝1：0.8，水槽高：水箱高＝2：1。

下面对家庭住宅小区和学校使用本发明系统的经济效益进行预估，参见表3和表4。

表3家庭住宅小区成本计算

表4学校成本计算

本发明一种太阳能及势能废水回收再利用系统可以有效的利用废水和太阳能，节省生活成本；以上实施例仅为单楼层为例进行计算，在人群密集的居住区采用本发明系统，其综合经济效益优势显著，易于推广应用。

本发明未述及之处适用于现有技术。