吳夢(mèng)圓 孫淵 李慧敏 孫瑜駿

本文主要針對(duì)現(xiàn)在水資源的重復(fù)利用方面設(shè)計(jì)欠缺。目前，大多數(shù)廢水處理裝置存在水量要求高、凈水率低等種種困難，并且市面上對(duì)于廢水回收利用的再分配步驟均需要人為每次進(jìn)行選擇，對(duì)于廢水再分配無(wú)法做到全自動(dòng)化。本發(fā)明有利于日常用水的重復(fù)使用，所占空間靈活，且安裝完成后不需要人力投入，實(shí)現(xiàn)了各類廢水不同方向的全自動(dòng)再分配。有效解決各類場(chǎng)景水量不同時(shí)的廢水利用、凈水效率過(guò)低、廢水再分配的去向需每次抉擇等問(wèn)題，做到同時(shí)滿足家用、工廠的廢水回收需求，不但有利于節(jié)約日益減少的淡水資源，更符合綠色生活的消費(fèi)觀念，滿足了人們?yōu)榻ㄔO(shè)綠色家園貢獻(xiàn)力量的情感需要。

1、總體方案設(shè)計(jì)

本發(fā)明屬于廢水回收利用技術(shù)領(lǐng)域，利用廢水收集過(guò)濾裝置對(duì)部分廢水進(jìn)行凈化，小浮球?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)蓄水裝置內(nèi)的水量，當(dāng)水量達(dá)到排放值時(shí)，浮球控制開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)程序使繼電器控制電磁閥開(kāi)關(guān)及增壓泵增壓取水，對(duì)收集處理后的廢水排出管道進(jìn)行分類控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的全自動(dòng)收集處理及再分配的功能。

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本廢水回收利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1與圖2-2所示，該裝置包括：（1）取水部分;（2）控制中心;（3）排水部分;（4）硅膠軟管;（5）過(guò)濾器;（6）電磁閥;（7）單片機(jī);（8）繼電器;（9）小浮球;（10）壓力泵;（11）電磁閥;（12）硅膠軟管;（13）蓄水桶;（14）水管接頭;（15）開(kāi)關(guān)等部分。

本裝置是將各個(gè)地方不同渾濁程度、不同化學(xué)成分的廢水流入進(jìn)水管后，首先在運(yùn)輸過(guò)程中如遇可能會(huì)堵塞管道的有大塊雜質(zhì)的污水，則選擇在取水部分的輸水管道運(yùn)輸路徑上連接粗管與細(xì)管的位置安裝過(guò)濾器，過(guò)濾可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)管堵塞的垃圾;而后將廢水儲(chǔ)存到蓄水桶中，蓄水桶中的浮球?qū)⒎謩e置于桶底和排水水位處。桶底放置的為常閉浮球，當(dāng)水桶中無(wú)水時(shí)，常閉浮球打開(kāi)開(kāi)關(guān)，控制進(jìn)水，其余狀態(tài)浮球常閉不控制開(kāi)關(guān)。排水水位處放置的為常開(kāi)浮球，當(dāng)水桶中的水位到達(dá)排水水位時(shí)，常開(kāi)浮球關(guān)閉開(kāi)關(guān)，停止進(jìn)水，其余狀態(tài)浮球常開(kāi)不控制開(kāi)關(guān)。

3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

常開(kāi)浮球關(guān)閉開(kāi)關(guān)和常閉浮球打開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào)都將傳至由單片機(jī)和繼電器組成的“程序控制”部分。當(dāng)接收打開(kāi)開(kāi)關(guān)的信號(hào)時(shí)，單片機(jī)程序?qū)⒖刂评^電器自動(dòng)打開(kāi)程序中對(duì)該水桶預(yù)設(shè)再分配方向的排水管的電磁閥。當(dāng)接收關(guān)閉開(kāi)關(guān)的信號(hào)時(shí)，單片機(jī)程序?qū)⒖刂评^電器關(guān)閉相應(yīng)電磁閥。“控制中心”內(nèi)將收集到的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入單片機(jī)程序，若浮球水位高于設(shè)定“排水水位”，即常開(kāi)浮球關(guān)閉開(kāi)關(guān)，則由繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)中已經(jīng)設(shè)定好的程序從而控制來(lái)源不同的廢水自動(dòng)分配到各再分配方向的排水管中。

具體控制方式為：發(fā)出指令打開(kāi)對(duì)應(yīng)排水管電磁閥和該排水管上連接的壓力泵，將廢水通過(guò)排水管運(yùn)輸?shù)皆O(shè)定好的再分配用水處。待到蓄水桶中廢水被排出至“開(kāi)始蓄水水位”，即常閉浮球打開(kāi)開(kāi)關(guān)后系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)作，關(guān)閉排水管電磁閥和壓力泵，重新開(kāi)始向水桶中蓄水，如此重復(fù)運(yùn)作以達(dá)到最大限度廢水回收利用。

單片機(jī)預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)處理常開(kāi)浮球的關(guān)閉信號(hào)和常閉浮球的打開(kāi)信號(hào)。若發(fā)現(xiàn)蓄滿現(xiàn)象，程序即發(fā)送指令給繼電器，使其控制該蓄水桶對(duì)應(yīng)排水管的電磁閥和壓力泵的打開(kāi)，將廢水運(yùn)輸?shù)脚潘苤?，直至水位下降至“開(kāi)始蓄水水位”。若蓄水桶水位未蓄滿則正常工作，那么這就完成了一次廢水回收，且全自動(dòng)調(diào)動(dòng)廢水使用。在整個(gè)系統(tǒng)中電磁閥運(yùn)作調(diào)控廢水流量速度，由單片機(jī)和繼電器組成的“程序控制”部分在廢水流入到水桶后根據(jù)常開(kāi)浮球和常閉浮球的開(kāi)關(guān)信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位并控制蓄水量防止儲(chǔ)存廢水超出容量。

4、現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)用性創(chuàng)新

現(xiàn)有的廢水處理多以獨(dú)立設(shè)備的形式完成，有較大限制：以手動(dòng)分流的方式回收廢水，需要人工每次對(duì)廢水的水質(zhì)水量進(jìn)行觀察選擇再分配，須耗費(fèi)較多勞動(dòng)力，不夠自動(dòng)化;以凈化的方式回收廢水，對(duì)待處理廢水量有較大要求，單位時(shí)間可處理的水量有限，凈水率低，過(guò)濾裝置損耗較快維護(hù)成本較高，且再分配仍然需要人為每次進(jìn)行選擇運(yùn)輸。無(wú)論用于家庭還是工業(yè)林業(yè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)都存在較大缺陷。這些問(wèn)題使得大多數(shù)家庭和工廠在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中遇到重重阻礙，廢水利用仍然不能普及。

該發(fā)明設(shè)計(jì)對(duì)生活和工業(yè)的廢水再利用都是有意義的，整個(gè)發(fā)明實(shí)現(xiàn)了“廢水收集——蓄水——再分配”的全自動(dòng)化過(guò)程。因市面上的傳統(tǒng)的廢水回收利用裝置在對(duì)凈水分配過(guò)程中多采用人工分配，故再利用過(guò)程效率低。通過(guò)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，設(shè)備采用單片機(jī)程序控制對(duì)廢水的收集、蓄水水位高度和廢水再利用去向做好了預(yù)先的程序設(shè)定，無(wú)需利用人力投入。同時(shí)，設(shè)備中裝有的電磁閥和壓力泵與“程序控制”部分結(jié)合，當(dāng)廢水蓄滿會(huì)立即取用，使得可處理廢水量得以靈活儲(chǔ)存，不會(huì)出現(xiàn)滯留現(xiàn)象浪費(fèi)循環(huán)時(shí)間，保證了廢水和所占空間的有效利用。在家庭和工業(yè)林業(yè)中都能發(fā)揮較大的優(yōu)勢(shì)，儲(chǔ)水量的多少可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)合靈活應(yīng)用。造價(jià)低也是本發(fā)明的一大優(yōu)點(diǎn)，省去了成本高且效率低的的過(guò)濾過(guò)程，使本發(fā)明更利于實(shí)際應(yīng)用。

5、結(jié)束語(yǔ)

在本發(fā)明中配置由繼電器和單片機(jī)編寫的儲(chǔ)程序組成“程序控制中心”控制線路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)蓄水桶中的廢水水位，并且裝有電磁閥調(diào)控廢水方向流量速度，從而實(shí)現(xiàn)真正的機(jī)械化、自動(dòng)化。此發(fā)明使用便捷、成本較低，略去了過(guò)濾凈化的低效過(guò)程，使廢水回收效率得到了巨大的提升。同時(shí)本套發(fā)明適用于家庭、工業(yè)、林業(yè)等各種需求情形，打破了廢水回收利用的場(chǎng)景局限。