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摘要:家庭污水回收與清潔一體化系統為一種自動化程度較高的裝置，在體現高效節水理念的同時，把智能自動化理念帶進家庭，特別是降低了中高層建筑家庭清潔室外玻璃的危險性。本系統主要分為兩大模塊：①家庭室內水源收集及蓄水裝置。家庭污水通過室內水源收集模塊經物理沉降、過濾進入蓄水池存儲。利用水泵將蓄水池的存水從下往上送入過濾裝置，實現反沖洗。②中高層家庭室外玻璃自動清潔裝置。通過手機APP打開控制器開關，在定時模塊控制下真空泵和升降機配合工作帶動清洗工作臺面上下移動。同時微型水泵將蓄水池存水提供給清潔刷頭，兩者配合工作實現清潔玻璃的目的。

關鍵詞:家庭污水;回收與清潔;智能控制

1研究背景

全球現有超過12億人面臨嚴重缺水的壓力，80個國家水源不足，20億人的飲水得不到保證。預計到2025年，形勢將會進一步惡化，缺水人口將達到28億～33億。世界銀行的官員預測，在未來的5年內“水將像石油一樣在全世界運轉”。我國是一個干旱缺水嚴重的國家，淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6%，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我國的人均水資源量只有2300立方米，僅為世界平均水平的1/4，是全球人均水資源最貧乏的國家之一。然而，中國又是世界上用水量最多的國家。僅2002年，全國淡水取用量達到5497億立方米，大約占世界年取用量的13%。統計資料表明，在我國家庭用水中，有相當部分的污水資源可以回收、處理，用于家庭清潔方面，如廚房、衛生間用水等。因此，以家庭為單元充分利用可回收污水不僅有利于減少家庭生活成本，而且有利于整個社會有效節約水資源，真正實現高效節水、環保節能的可持續發展的目標，所以家庭污水的回收與再利用不可忽視。

2設計原理

基于高效節水、環保節能的可持續發展理念，以家庭清潔為目的，對其中可再回收利用的污水資源進行二次回收、凈化處理以及清潔利用。通過模型試驗設計出一套家庭污水回收與清潔一體化系統，主要用于家庭特別是中高層建筑家庭室外玻璃的自動清潔。

2.1設計思路

1）基于高效利用水資源的理念，開展可再利用家庭污水的回收與處理裝置的研究。2）基于智能化家居理念，開展可再回收利用的污水用于中高層家庭清潔裝置的研究。

2.1.1系統模塊設計

基于集水與清潔的需要，本系統設計分為兩大模塊：家庭室內水源收集及蓄水裝置與中高層家庭室外玻璃自動清潔裝置。如圖1所示。①家庭室內水源收集及蓄水裝置。該裝置由水體收集管道、室內過濾裝置、蓄水池等組成。室內過濾裝置設計巧妙，內置紗網、石英砂。利用石英砂硬度大、抗腐蝕性強、載污能力強、使用周期長等特點，有效過濾掉污水中的固體雜物。采用反沖洗設計，增長濾料使用壽命，同時也防止長時間使用細菌滋生，經濟環保高效。過濾裝置設計思路新穎便利，過濾充分，便于拆卸檢修。②中高層家庭室外玻璃自動清潔裝置。接通電源，系統處于預工作狀態，通過手機APP打開遠程控制器開關，系統處于正常工作狀態，真空泵工作，通過調節吸盤內外壓強，調控工作臺面跟玻璃表面的距離。蓄水池存水由微型水泵提供給工作臺面下端處兩個清潔刷頭，四個清潔刷頭干濕結合，共同配合工作實現自動清潔玻璃的目的。此系統在體現高效節水理念的同時，減少了清潔中高層家庭室外玻璃的安全隱患。

2.1.2系統工作流程

家庭污水經室內過濾裝置進入蓄水池。通過手機APP打開控制器開關，系統處于工作狀態，真空泵工作，吸走吸盤內空氣，利用吸盤內外壓差使工作臺面緊密貼合在玻璃表面，蓄水池存水由微型水泵提供給工作臺面下端處兩個清潔刷頭，四個清潔刷頭干濕結合，共同配合工作達到清潔玻璃的目的。一次清潔完成后，微型水泵和清潔刷頭電機暫停工作，調節減壓閥，吸盤內壓強回升，吸盤松動，升降電機工作帶動工作臺面運動，到達下一清洗區反復以上過程。周期循環以達到清潔整面玻璃的目的（如圖2）。

2.2結構設計

2.2.1家庭室內水源收集及蓄水裝置

家庭污水通過污水進水口流入，經物理沉降、過濾后通過②管進入蓄水池，利用水質檢測筆檢測經過濾后的水體質量達到可二次利用的標準。過濾后雜質通過①管排入污水管道。利用水泵將蓄水池的存水通過④管送入過濾裝置底部，向上浸過濾料漫入右側溢流堰，流經③管進入污水管道，實現反沖洗。此過程延長了濾料的使用壽命，而且可以防止長時間使用細菌滋生。

2.2.2中高層建筑家庭室外玻璃自動清潔裝置

該裝置由遠程控制裝置、定時裝置、機械裝置與供水管路裝置等組成。中高層家庭室外玻璃清潔部分采用定時控制裝置實現周期性自動清潔。手機遠程控制方便快捷，保證蓄水箱有水的情況下實現真正的自動智能化。

3系統優勢

家庭污水回收與清潔一體化系統設計秉承高效利用水資源的理念，通過對家庭污水回收利用現狀的調研，對家庭中可利用污水回收的可行性分析提出新的設計構想。通過模型試驗設計出一套家庭污水回收與清潔一體化系統，主要用于家庭特別是中高層建筑家庭室外玻璃的自動清潔。其優勢在于：（1）家庭污水收集、處理再利用緊扣當今社會節能環保的主題，符合綠色可持續發展觀。（2）有效解決了中高層建筑家庭室外玻璃清潔困難的問題，降低了人工清潔的安全隱患。（3）該系統采用智能化遠程控制設計，依靠定時裝置控制電路進行周期性自動清潔，方便快捷。家庭污水回收與清潔一體化系統實現了家庭污水收集、處理、存儲與再利用，系統設計將智能化家居理念引入家庭，為家庭生活帶來便利的同時也美化了家居環境。本系統具有較好的應用前景，值得推廣利用。

參考文獻

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[4]付艷清.高層建筑墻壁與玻璃清潔機的研制方向[J].科技傳播,2011,8(下):30.

作者:王福平 李長星 王晶 張輝 苗世玉 張錦程 劉歡 單位:大連海洋大學海洋與土木工程學院