饮用水中水自动切换技术的研发与应用＊

汪可涛 刘建平 张忠华 揭林震

（1科斯特节水设备有限公司 福建 厦门 361100） （2华侨大学 福建 厦门 361021）

饮用水中水自动切换技术的研发与应用＊

汪可涛1，2刘建平1张忠华1揭林震1

（1科斯特节水设备有限公司 福建 厦门 361100） （2华侨大学 福建 厦门 361021）

笔者在总结分析国内外中水切换技术的基础上，介绍了一款饮用水与中水同时在一个水箱中使用，可保证在中水给水正常情况下首先使用中水的自动切换技术。该技术可以确保在任何给水情况下水箱中的中水不会污染饮用水；同时具备了克服中水中存留杂质对给水阀的不利影响，确保中水给水阀的正常使用功能。该技术功能完善、结构合理、安全可靠、免维护，具有广阔应用前景。

中水 自动切换 饮用水污染 止回阀 气隔 水配

前言

为广大中水用户、卫生洁具生产单位、中水设备及配件生产单位十分关注的问题。

水资源短缺已经成为制约我国经济发展的重要因素。我国城市缺水非常严重，中水利用越来越受到人们的重视。以往许多城市在中水的利用中产生的许多问题，已开始引起人们的重视并寻求改进。其主要原因是由于中水在使用中的水质、水量具有较大的变化，一般的水箱配件不适合，需要在技术上和功能上加以创新。如何在同一水箱中同时使用中水与饮用水，并克服中水在不能正常给水的情况下切换使用饮用水作为补充，这是研究开发中需要解决的关键问题。该结构要能够保证在中水给水正常情况下首先使用中水。为实现此目的必须具有一切换机构。据调查，中水能推广利用的原因是中水水质远比饮用水的水质差，中水中含有许多悬浮物及微生物，直接影响中水给水阀的可靠性。所以如何使给水阀在自动切换的同时不发生堵塞，不污染饮用水已成

1 国内外中水切换技术现状

为了防止饮用水被中水污染，国外一般是在可能产生污染的饮用水管道上安装一个止回阀、双止回阀、减压止回阀、流量监测双止回阀，气隔在一些场合也得到了较多的应用。饮用水中水的切换一般通过安装在管道上的电磁阀得以实现［1］。除气隔外各种止回阀在使用时也会存在中水污染饮用水的可能。由于我国中水技术稳定性较国外差，中水中存在的杂质会对止回阀造成堵塞等现象，难以保证饮用水的安全，因此通过止回阀来控制中水对饮用水的污染是不太符合我国国情的。而电磁阀或手动控制切换往往会加大故障概率和维护成本，操作失误也可能带来严重后果。所以需要研究符合我国国情的相关技术。

图1 国外各种防止中水污染饮用水的技术

国内有关饮用水中水切换技术的报道较少，国内主要以气隔方式防止中水对饮用水的污染，同时采用电磁阀或手动阀门实现饮用水和中水的切换。建筑中水设计规范要求中水池（箱）内的饮用水补水管应该采取饮用水防止污染措施，补水管出水口应高于中水贮存池（箱）内溢流水位，其间距不得小于补水管径的2.5倍。严禁采用淹没式浮球阀补水［2］。由于管理疏忽等问题，国内有些小区中水和饮用水之间仍然使用一般阀门连接并通过手动开关实现切换，导致中水污染饮用水的现象时有发生。如何实现中水与饮用水之间安全自动切换已经成为中水推广应用中的重要环节。

2 全自动饮用水中水切换技术

2.1 切换技术构造图

图2为切换技术的构造图。在水箱内设置中水进水部件与饮用水进水部件，一个与饮用水管道连接，另一个与中水管道连接。中水进水部件与饮用水进水部件分别由各自的浮筒水箱控制部件的开关。在中水进水部件中应该设置一个三通，一部分中水直接进入水箱；另一部分中水进入饮用水浮筒水箱，浮筒的底部都装有单向限流阀。［3］

图2 切换技术构造图

2.2 切换技术工作原理

图3 中水进水部件工作状态图

如图3所示，当采用中水给水时，中水浮筒水箱水位下降到中水进水部件关闭水位以下，饮用水浮筒水箱内的水位由于单向限流阀的作用使水位下降。由于饮用水浮筒内单向限流阀的限流程度大于中水浮筒内的单向限流阀，中水浮筒水箱内的水位首先下降到关闭水位以下，中水进水部件开启，中水经三通一部分进入水箱，一部分进入饮用水浮筒水箱使饮用水进水部件一直处于关闭状态。

如图4所示，若中水停止供给时，该切换技术自动将给水切换至饮用水部件进水；当中水供水停止时，中水浮筒水箱水位下降到关闭水位，中水进水部件开启。虽然此时中水进水部件开启，但没有（或没有足够的）中水进入饮用水浮筒来维持饮用水进水部件的关闭状态，所以饮用水进水部件开启并进入饮用水部件工作状态。当中水恢复供水时，通过开启状态的中水进水部件分流一部分进入饮用水浮筒水箱重新维持饮用水进水部件的关闭状态，系统重新回到图3所示工作状态。为了防止中水污染饮用水，该切换技术设计饮用水进水部件下端面与水箱溢流面的距离不小于饮用水进水管直径的5倍。

图4 饮用水部件工作状态图

2.3 反冲洗

由于中水具有水质及水量的不稳定性，难免会存在杂质对液压进水阀带来不利影响。以往人们为了消除杂质带来的不利影响，通常在通往主阀上部的小管处安装过滤网，防止水中杂质堵塞主阀上部进水小管［4］，这种方法随着时间的推移容易堵塞过滤网。因此我们在中水进水部件中加装了一套自动反冲洗装置。

如图5所示，当水箱内水位达到浮筒箱关闭水位时，浮筒控制口关闭，此时主阀上端的压力为静压，大于主阀下端的动压，主阀在压力作用下关闭。此时水流通过过滤网净化后进入空气压缩包使包内空气压缩，直到压缩包内压强与给水静压平衡后压缩包进水停止。

当浮筒低于开启水位时，浮筒控制口开启。随着控制口的卸压，主阀上部压力小于主阀下部压力，此时主阀被开启。同时由于压缩包内静压转化为动压的速度小于主阀下端静压转化为动压的速度，因此压缩包内的水流经过过滤网进入主阀下部并对过滤网进行反冲洗。冲洗出的杂质随着进水水流被带走。实行过滤及反冲洗后，主阀上部及浮筒控制口等易出现堵塞部位流过的水不含纤维、悬浮物等易引起堵塞的杂质，从而保证了该切换技术在较恶劣的水质环境下稳定运行。［5］

3 切换技术应用分析

饮用水中水切换技术利用机械及流体力学原理实现自动切换，可以有效的防止中水对饮用水的污染，有利于中水事业的发展，使中水更好地为社会所接受。该切换技术完全实现了自动运行，运行期间不需耗费人力。为适应不同的水质，扩大该切换技术的应用范围，我们使该切换技术拥有反冲洗能力。该切换技术没有耗电部件，不消耗电能、不易损坏、可靠性好，在火灾、地震等极端条件下仍可以有效地运行。为了更好的适应市场，该切换技术还有形式各异，组合化生产，体积小等特点。预计该切换技术将会在中水冲厕、海水冲厕、游泳池补水、农业灌溉等分质用水领域发挥更大作用，促进我国节能减排技术的发展。

图5 反冲洗装置图

4 结论

饮用水中水切换技术实现了中水与饮用水的自动切换，有效的防止了中水对饮用水的污染。通过反冲洗装置大大降低了阀门堵塞的概率，是一种高效、安全、可靠的节水配套技术，具有广阔的应用前景。

1 Takashi Asano，Franklin L Burton，Harold L Leverenz.Water reuse：issues，technologies and applications.Metcalf&Eddy：INC AECOM，2006

2 中华人民共和国建设部，国家质量监督检验检疫总局.GB 50336－2002.建筑中水设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2005

3 刘建平.废水和净水两用的便器水箱进水部件.中国新型实用专利，ZL 200720002024.6，2008－10－29

4 刘建平，李正修.液压阀门.中国新型实用专利，CN 02101930.0，2002－12－24

5 王峰，刘建平.气压式反冲洗过滤器.中国新型实用专利，ZL 201020116985.1，2010－11－03

TU991.57

B

1002－2872（2011）12－0019－03

汪可涛（1988－），在读硕士研究生；主要从事中水回用及环境污染防治等研究工作。E－mail：w312678856＠126.com