導讀:：通過實驗設計了地下水節能汲取及廢水循環利用系統，地下水節能汲取裝置主要有潛水泵、變頻器、控制器、管網中的壓力傳感器、止回閥等組成。本系統能根據管網中用水量的大小，變頻電機自動調節轉速高低，控制水泵流量大小，以節約電能。

關鍵詞：地下水節能汲取，廢水循環利用系統，設計

1 研制背景

 根據聯合國關于一個國家如果每人每年供水不足1000立方即為缺水國家的標準來看，中國人口占世界總人口的22%，而淡水占有量僅占世界的8%，人均淡水占有量只有世界人均值的1/3，是眾所周知的貧水國家。

 水資源短缺造成的最為嚴重的后果便是一些國家的人民身體健康狀況惡化。世界衛生組織調查發現，現在發展中國家有10億人喝不上淡水，全世界每年有1000萬人死于因飲用臟水或污染水引起的疾病。而更令人不安的是，在世界許多地區，隱伏著國與國之間為爭奪水資源而發生沖突的危機。

 2010年云南遭遇百年一遇的全省性特大旱災，干旱范圍之廣、時間之長、程度之深、損失之大，均為云南省歷史少有。嚴重干旱已經造成全省742萬人、459萬頭大牲畜飲水困難。云南各災區采取憑票供水、筑壩蓄水、組織運水等措施保障災區民眾用水。目前山東省正在遭受500年一遇的大旱，不能水澆的麥苗

 沒有水，一切生命都將枯萎。為了生存，有人往返遠方艱難背水，為了生存，有人向地下執著地掘進，……就讓你我從眼前的節水開始吧。千萬別讓人類的眼淚，成為地球上的最后一顆水滴!

 近年來，伴隨著經濟的飛速發展，中國開始面臨能源短缺的嚴峻考驗。在北京、上海、廣州等大城市，加油站經常人滿為患，車主苦等幾個小時仍加不上油的例子經常見諸報端;最近幾年，全國各地夏季用電高峰時段的拉閘限電措施每每使人們不得不沉浸在滾滾熱浪之中;煤、電、油的短缺已成為制約國家和地方經濟發展的瓶頸——建設節約型社會已刻不容緩。

 從我做起,從現在做起是我們每一個公民應該做的，為此，我們設計了地下水節能汲取系統及廢水循環利用系統，以節約能源，節省水源。

2 設計方案

本方案包括地下水節能汲取和廢水循環利用兩個部分、系統結構簡圖如圖1所示。

圖1 地下水節能汲取及廢水循環利用系統示意圖

2.1 地下水節能汲取系統

 地下水節能汲取裝置主要有潛水泵、變頻器、控制器、管網中的壓力傳感器、止回閥等組成。系統根據管網中壓力傳感器的反饋信號由控制器控制變頻器改變潛水泵電機的轉速，從而改變水泵流量，保持管網中水壓的恒定。

2.2 廢水循環利用系統

 改變傳統的廢水直接進入下水道模式，增設廢水接收裝置，廢水接收裝置設計成兩個出水口，將洗澡、洗手、洗菜、洗衣服等的污染較輕用水儲存，利用這些廢水沖刷廁所等。而污染較重或者不適宜再利用的水經過污水處理裝置后直接進入下水道。

3 理論設計計算

水泵是按工頻運行設計的環境保護，同步轉速為

 ，其中磁極對數P在廠家制造出來時已經是固定的，只有通過改變頻率f來改變轉速n。通過變頻技術來改變補水泵的流量。水泵的特點是其負載轉矩與轉速的平方成正比，其軸功率與轉速的立方成正比：

(1)

(2)

(3)

 式中n0為基準(額定)轉速;n為運行轉速;Q0為n0時的流量;H0為n0時的揚程;H為n時的揚程;P0為n0時的功率;P為n時的功率。

但是對于實際的泵負載，通常存在一個與高低差有關的實際揚程，在進行變頻調速運行時必須注意。

 (1)使用變頻器以后，水泵電機工作電流從30A下降到15—25A，電機溫升明顯下降，同時減少了機械磨損，維修量工作量也大大減少。

 (2)保護功能可靠，可實現循環變頻電機軟啟動，具有短路保護、過流保護功能，工作穩定可靠，大大延長了水泵電機設備的使用壽命，確保安全生產。

 (3)節能效果明顯，節能效益可觀。以一臺10KW 的電機為例，一年可節電2.5萬Kwh，節省電費(以0.6元/Kwh計)可達1.5萬元。

 (4)按照每人每月生活用水3立方米，其中50%的生活用水可以循環利用計算，每人每年可以節約用水18立方米，數以億計的城市人口可以節約的水資源將是多么巨大的一個數字。

4 工作原理及性能分析

 地下水節能汲取系統管網上裝設壓力傳感器隨時檢測壓力的變化，并將檢測到的模擬信號送入汲水系統與給定壓力比較、處理。當管網中用水量大環境保護，管網壓力降低時，水壓信號傳給控制器，變頻器立即將頻率提高，潛水泵電機轉速加快，水泵流量增大，管網中壓力隨即升高;用水量較小時電機低速運轉，水泵流量較小;當管網中沒有用水時或者用水量很小，管網中水的壓力沒有變換或者變化較小時，變頻電機停止運轉網。也就是說本系統能根據管網中用水量的大小，變頻電機自動調節轉速高低，控制水泵流量大小，以節約電能。

廢水循環利用系統主要增加了一個廢水接收裝置，廢水接受裝置剖視圖如圖4所示。

圖4 廢水接收裝置剖視圖

 廢水接收裝置主要有兩部分組成。廢水接收裝置的主體部分由兩個出水口：一個出水口接廢水儲水箱，用于儲存污染較輕的生活用水，然后接入到沖廁系統;另一個出水口是污染較重的生活用水的出口，廢水經該接口流到污水處理系統，經處理后流入下水道。廢水接收裝置的另一部分是調節裝置，根據廢水污染程度，人工可以旋轉該調節裝置，使生活用水流向不同的接口。這樣污染較輕的生活用水，可以進行二次應用，從而達到節水的目的。

5 結論

 將變頻調速技術應用到汲水裝置中環境保護，節約電能。在汲水系統中采用變頻調速技術，系統可根據實際設定水壓自動調節水泵電機的轉速，使供水管網中壓力保持在給定值，并最大限度的節約能源，并且該系統的運行狀態很可靠，所以在當今社會是很適用的，應極力推廣。

將廢水進行分類，將污染較輕的水進行二次應用，節省水源。

 地下水的汲取在很多工廠企業都有應用，通過利用變頻器控制潛水泵，可以節約不少的電能，具有很大的推廣價值。廢水的循環利用，可以應用到千家萬戶，應用前景廣闊。

參考文獻

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