CN104395245A - 灰水回收和再利用的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灰水回收和再利用系统，其包括用于收集，调整和排放灰水的主体。所述主体具有灰水源的入口连接，用于过滤灰水的过滤器，用于接收过滤灰水的水箱，用于消毒过滤灰水的消毒器，用于将调节灰水从所述水箱排放到需要冲水的厕所的泵，生活污水系统的排放连接，淡水连接和用于控制操作灰水回收的再利用系统的控制系统。所述系统包括控制器，用于操作系统并处理某些警报和状态情况。还包括系统的操作方法。

Description

灰水回收和再利用的系统和方法

技术领域

本发明通常涉及灰水回收和再利用领域，且特别涉及一种系统和允许例如住宅灰水回收和再利用的灰水系统的操作方法，以减少对饮用水的需求和消耗，并降低下游废水处理设施的水处理荷载。

背景技术

淡水被视作一种宝贵的资源。对于许多工业化国家来说，淡水在中央净水处理厂进行处理使其适于饮用(即达到足以让人安全饮用且不会受到水传染疾病威胁的清洁程度)，随后进入淡水分配系统。然而，不断增长的人口给水资源带来了越来越多的压力。农业用水需求与人类用水一样，且已有多领域供水不足的担忧。因此，普遍认为需要节约用水。

在世界的许多地方，干旱可影响可用水量。在严重干旱或即使某些区域存在干旱期的情况下，当地居民的用水可受到限制。例如，可能对草坪的浇灌等进行限制。在严重的情况下，甚至可能没有足够的饮用水满足人类的基本需求，如淋浴和沐浴。因此，迫切需要减少水消耗和浪费的方法。

水常用于家庭。灰水，也称为“灰水(gray water)”、“灰水(graywater)”或“灰水(grey water)”，被定义为使用过的水，例如用于清洗目的。例如，家庭中灰水源可能为淋浴，沐浴，和可能洗衣机和卫生间水槽。另一方面，黑水，包含污水，且通常产生于厕所且被排放到卫生间下水道。在现代住宅中比较典型的是，所有进到地漏中的任何来源的水，都直接排到下水道中，送到污水处理厂进行处理后排放至环境中。所有在废水处理厂中进行处理的水，需先在所述水取出环境的净水厂进行处理，然后净化，并达到饮用水平。

目前，家庭住宅有两大耗水源，即人们淋浴和沐浴的清洗用水和人体废物排放的厕所冲水。而每户具体的耗水量各不相同，一般的用水统计数据显示，平均约有25％-40％的水用于淋浴和沐浴，且约20％-30％的水用于冲厕。

在现有技术中，有建议使用回收灰水代替饮用水冲洗厕所的系统。这有希望减少约30％甚至更多的需水量，同时可减少废水处理厂的负荷。因此，这非常可取。使用回收灰水冲厕非常合理，因为厕所用水主要将有害废物从家里冲走，因此厕所冲水没必要是饮用水，尽管目前多数情况均如此。

然而，需要一个能够收集灰水并将其转化为适于厕所用水的系统。因此，所述灰水不能含有这么多有机物质，在使用它的厕所里积聚浮渣、细菌垫等。所需要的是一个能有效捕获、支配和再循环的并可以用于冲厕目的的灰水回收系统。所述系统不允许产生恶臭，必须可靠，且具有某些内置的故障保护措施来确保系统操作的稳定性、清洁性和连续性。所述系统必须针对混乱和中断状况进行精心设计，以避免系统的调整，从而危及依赖于此系统的冲厕行为。

灰水回收系统在过去已经提出。然而，这些系统存在某些问题，例如，一些现有技术的系统试图回收包括洗衣用水和黑水在内的所有水。然而，这使更多的污染物进入水回收系统中，并使调节灰水更加困难。在其他情况下，此系统仅尝试收集淋浴和沐浴用水。这种系统的实例参见美国专利申请No.US20080314457。然而，在实践中，现有技术的系统有很多限制，包括每个卫生间需要配置一个单元，不杀菌，每个单元需要彼此间配置虹吸系统的两个罐子，因此只能管理很小的体积。

其他现有系统的实例包括：

美国专利No.524,827，发行于1894年8月21日；

美国专利No.621,803，发行于1899年3月28日；

美国专利No.626,244，发行于1899年6月6日；

美国专利No.628,987，发行于1899年7月18日；

美国专利No.800,113，发行于1905年9月19日；

美国专利No.2,992,986，发行于1961年7月18日；

美国专利No.3,126,333，发行于1964年3月24日；

美国专利No.3,335,868，发行于1967年8月15日；

美国专利No.3,680,701，发行于1972年8月1日；

美国专利No.3,956,128，发行于1976年5月11日；

美国专利No.4,009,098，发行于1977年2月22日；

美国专利No.4,025,426，发行于1977年5月24日；

美国专利No.4,334,990，发行于1982年6月15日；

美国专利No.5,006,240，发行于1991年4月9日；

美国专利No.5,009,776，发行于1991年4月23日；

美国专利No.5,472,610，发行于1995年12月5日；

美国专利No.5,980,748，发行于1999年11月9日；

美国专利No.6,123,840，发行于2000年9月26日；

美国专利No.6,423,216，发行于2002年7月23日；

美国专利No.7,300,570，发行于2007年11月27日；

美国专利No.7,785,469，发行于2010年8月31日。

发明内容

所期望的是一个单个的自容式灰水系统，所述系统能够恢复状态并实现整个住宅的灰水回用。最优选地，该系统将是简单的，并能为灰水的临时储存提供可靠的场所，以用于冲厕。该储存器需要在某种程度上实现隔绝细菌或其他污染物，以避免产生恶臭等。此外，最优选地，所述系统被容纳在一个自容单元中，其能够轻松放置在，例如，与现有家庭系统如热水器、火炉等毗邻的地下室等。可以提供与自容单元相关联的控制系统，以保证单元按照一定的设计原则和报警序列平稳运行。

根据本发明的第一方面，提供了一种灰水回收和再利用系统，其包括：

用于收集、调节和排放灰水的主体，所述主体具有：

a.灰水源的入口连接；

b.用于过滤所述灰水的过滤器；

c.用于接收所述过滤水的水箱；

d.用于消毒所述过滤灰水的消毒器；

e.用于从所述水箱中排放所述调节灰水的泵；

f.生活污水系统的排放连接；

g.与淡水源的连接；

h.用于控制操作所述灰水回收和再利用系统的控制系统。

根据本发明的第二方面，为灰水回收和再利用系统提供一种控制系统，所述灰水系统具有水箱，所述水箱上游的过滤器，淡水的连接出口，所述控制系统包括：

a.控制器；

b.连接到所述控制器的所述水箱的水位传感器；

c.所述控制器的动力源；

d.至少一个电磁阀，由所述控制器进行制动；

e.与所述控制器连接的泵开关，其用于控制所述泵的开闭，和定时装置。

根据本发明的另一方面，提供一种收集和调整灰水用于冲厕，所述方法包括以下步骤：

a.在建筑物中安装灰水收集和调整系统，通过:

b.连接所述系统的水箱到建筑物内的灰水收集管网，淡水源、排水管和回输管路连接到至少一个厕所；

c.通过往水箱中添加至少一次冲洗体积的淡水来启动系统；

d.将所述收集管网灰水接收至所述系统，在灰水进入所述水箱前过滤所述灰水；

e.消毒所述灰水；

f.感应到需要灰水进行厕所冲洗；和

g.按照所述厕所需要抽取所述灰水。

附图说明

现在将参考作为本发明的优选实施方案，仅通过实例的方式，考虑到以下附图：

图1显示的是根据本发明的灰水回收和再利用系统外侧的正视图；

图2显示的是图1灰水回收和再利用系统外侧的后视图；

图3与图2是相同的视角图，为了说明移除了后面板；

图4a显示的是图1系统的俯视图，为了说明移除了顶板；

图4b显示的是图4a的细节透视图；

图4c与图4b是相同的视角图，显示了根据本发明另一个实方案中的灰水回收和再利用系统；

图5是图1系统上部的横截面正视图；

图6是图1系统的底部侧视图，为了说明移除了下边缘；

图7与图6相同，但是从前方看；

图8与图6相同，但是从下方看；

图9是根据本发明的一个实施方案的控制系统流程图的部分视图；

图10是图9控制系统流程图的更多部分；

图11示出了根据本发明的另一个实施方案，与图10类似的流程图；

图12显示的是图9和图10控制系统流程图的更多部分；

图13是本发明中控制系统各种警报序列的流程图；

图14显示了图13控制系统中额外的警报序列的流程图，根据本发明的另一个实施方案；

图15显示了根据本发明的另一个实施方案加入到图9流程图中的测试菜单序列。

具体实施方式

图1显示的是根据本发明的灰水回收和再利用系统10。系统10包括具有基座14和顶部机架16的主体12。优选的，基座采用了金属以支撑主体12的重量，并且顶部机架是单个模制的塑料部件，以便于装配和降低成本。

位于所述基座和顶部机架之间的是水箱，用来构成主体12的大部分，在下面进行详细解释。

还显示出废水连接18和灰水再循环管线20。显示面板22在顶部机架16中示出。控制器(未示出)与显示面板和泵相连，电磁开关等包含在系统10中。本领域技术人员将明白，利用管路将控制面板与各种部件连接起来，并依次将控制面板连接到动力源，比如通过插入墙上的插座。主体12的整体尺寸优选约5英尺高，且直径大约为2至3英尺，但总体尺寸并不起关键作用。

图2显示了系统10的后视图。从这个角度可以看到更多的管道连接。位于顶部机架16的是灰水入口连接24。正如本领域技术人员将理解的，本发明针对回收和使用从淋浴，浴缸，浴室水槽等收集的灰水。本发明排除其他可具有较高的生物负荷的废水来源，例如来自厕所的黑水和来自厨房水槽，洗衣机，洗碗机等的废水。所收集用于回收的灰水，通过建筑物和住宅中独立的灰水回收管网排到灰水进水管连接24。其他液体是通过连接到房屋中水源的淡水入口管线输入到系统10的，并在下面进行更详细的讨论。

图2还示出了水箱26的底部，包括出口废水连接28和排气筒30。图中也显示了紧急手动释放出口阀32。虽然未显示出，本领域技术人员能将理解，该排水管28将以常规方式连接到建筑物的生活污水系统中。

图2也显示出了下边缘36，它围绕着基架38，其是基座14的一部分。所述基架38支撑着地板上的水箱40。所述水箱40可以由任何合适的塑料材料进行模制，也可由金属制成，然而由于成本和重量的原因优选塑料。反过来，该基架38优选由金属制成，但也可以由塑料和金属如铝组合而成，如果强度足以承担装有再生和回收灰水的水箱40的重量。保护罩42被设置在所述系统10的背面。保护罩42覆盖着多个管道和电气连接，进一步描述如下。最优选地，所述保护罩42是可拆卸的，因紧固件43需要满足管道连接的服务需求。

图3显示了图2的系统，移除了保护罩42。

在系统10的上面能够看到灰水再循环管线20的延伸。从系统10中延伸出来的管线是为了满足需求，例如，用于冲水马桶中灰水的调整。

还显示了过滤器清洗管线44，加氯再循环或消毒管线46，清洗管线48和染料管线49。各管线44，46和48分别配置相应的电磁阀50，52和54。染料管线49有一个与之连接的小泵52。最优选地，管线44和49由塑料制成，并用传统的弯头等与电磁阀相连。电磁阀连接到控制器上，根据本发明的控制系统，所述电磁阀的操作在下面进行更详细地描述。

水箱26下面是主泵60，其具有在系统中输送液体的功能。泵60由管线压力开关或传感器来控制，其可以检测所述主灰水回流管线内的管线压力。管线压力开关可操作地连接到泵的闭合开关上，由此当压力下降时，泵开始启动，直到管线传感器重新感应到压力为止。优选地，控制器包括继电器开关或关闭泵60电源的装置。此外，泵可操作地连接到控制系统的控制器上，从而可以测得泵运行的时长。采用这种方式可以确定泵送体积。本领域技术人员将理解，所述的可操作连接是指，所需信息和信号能够在元件之间通过电子的或其他方式进行连接。如下所述，通过使用所计算出的体积，或者基于一个或多个计时器测量的运行时间，控制器可以打开和关闭电磁阀阀门，以控制管线压力，并反过来控制泵的开关状态，从而可以在任何给定情况下控制泵出调节灰水的体积。通过这种方式，控制系统通过对电磁阀50，52和54的操作控制泵60的活动状态。所述泵与灰水循环管线20相连，反过来管线44-48与循环管线20相连。

图4a显示出将顶盖去掉的系统10的俯视图，以详细显示顶部机架16的情况。灰水入口连接24包含管62的较短部分。所述管62的该部分通向溢水道64。所述溢水道64包括溢流边66，其在过滤器68的上方。溢流边能够使从边缘溢出的水流变得平稳，使之流向过滤器从而使过滤器更好地收集灰水。所述过滤器用于除去从灰水中较大的固体，如毛发，污垢和其它颗粒等目的。最优选地，过滤器68与水平线呈15-30度角，更优选的是呈20-25度角。这个角度可以促进灰水过滤运行过程中固体物从过滤器上脱落，也可称之为固体脱落角度。所述过滤器开口介于50-200μm间，最优选为80-100μm。

与过滤器68的边缘相邻的是溢流槽72中的排水口70。所述排水口70与建筑物的废水系统相连。也显示出了挡板阀74，其是水箱26(下方)的溢流阀。现在可以看出，在水箱26出现意外满溢的情况下，挡板阀74会打开，使溢流通过槽72进入排水口70。所述挡板阀74是本发明的安全功能，使溢流直接连接到废水系统，以避免由于任何此类溢出发生泄露。

如图4a还显示出了淡水填充管线76，具有相连的电磁阀77。排水口79的前方设有气隙78，使所述淡水进入水箱26。以下将详细说明，淡水管线使水箱开始填充或加满，如果需要随时保持家庭厕所一次冲水的最小量。设置所述气隙使在与系统10中灰水不接触的情况下添加淡水，且不影响电磁阀上方的淡水，排水口79包括水封，以防止水箱26的气味通过排水口79散出。

图4a还显示出可拆卸的顶盖80，其提供下面的水箱26的入口。同时图中显示了消毒器82，其由容器86上的顶盖84构成，容器86的大小和形状能够容纳氯球88。所述顶盖80是可移动的，以便替换插入容器86中的氯球。所述容器86设有进口，使灰水流入容器86并包围并淹没球88。底部设有凹槽，使水流通过容器86循环，从而较好的接触氯球的底面达到更好氯化。根据本发明的优选实施方案，氯球88持续淹没在灰水并使氯球88溶解在水中。根据优选的实施方案，氯冰球88不持续淹没，以防止容器86中的水超氯化。因此，所述容器86进行配置，使灰水流经容器86中的氯球88，并在流经氯球88时使之部分溶解。

图4b显示的是顶部机架16的细节透视图。在这个图中，可以清楚地看到上述管线62、溢水道64和溢流边66及其与过滤器68的连接。图4c显示了根据本发明的另一个实施方案的顶部机架16的细节透视图。在这个实施方案中，溢水道64经过改良，移除了溢流边66，用挡板67代替，并在所述溢水道64的底部增加了喷射口65。优选地，喷射口65是圆柱形的，并配置为准确地将灰水传送至过滤器68，与图4a和4b中实施方案相比，可以更好地收集水箱26中的水。

图5示出了系统10的剖视图。也显示出了过滤器68的侧视图。过滤器68的正上方是喷嘴90(图4b中可清楚看到)。喷嘴90的目的是从上方喷洒过滤器68，使尚未从过滤器脱落的固体碎片从过滤器上剥落，进入槽72，通过排水口70排出。优选地，喷嘴90是多孔管道(未显示)，配置为直接喷在过滤器68上。最优选地，根据本发明，通过给泵60施加正压力，实现从上方往过滤器上喷洒调节灰水，通过优化序列防止过滤器堵塞，例如通过灰水灌装操作的停止而立即中止进程。过滤器68的下方是过滤箱92。所述过滤箱92同时在合适位置以优选角度支撑过滤器，并收集流经过滤器68的水。过滤箱92下方是滑槽94。所述滑槽94引导水流流经过滤器进入所述过滤箱92，然后进入滑槽94的旁边，以便使下落水汽撞击在水箱26的侧面。这种结果比较理想，因为能够在水箱填充阶段降低流水的噪音。

在图4c所示实施方案中，喷射喷嘴90’代替了管状喷嘴90，所述喷嘴90’被间隔装置63支撑在了溢水道64的挡板67上。所述喷嘴90’在过滤器68的正上方，配置为从上方喷洒过滤器68，使尚未从过滤器脱落的固体碎片从过滤器68上剥落，进入槽72，通过排水口70排出，这与前面提及的实施方案图4a和4b描述的方式类似。

图6显示的是移除下边缘36的系统10的底部近视图。如图所示，支架38支撑着水箱26，立于支撑面如地板100的水平线以上。所述支架38也包括调平脚102，其高度可调，以使系统10保持水平。现在能够理解，通过地板100的支撑，上面的水箱26有足够的空间容纳各种管道元件，例如泵60和显示的各种连接件。

根据本发明，水箱40包括倾斜的底面104，终止于圆形收集渠106。所述圆形收集渠106的一侧延长出去是废水排放管108，所述废水排放管108与住宅下水管道的连接方式与前面介绍的相同。也显示了排气筒30和手动应急释放阀32。

所述收集渠106的另一侧延伸出去是流入泵60的泵进料管110。图中显示，泵60位于水箱26的下方，因此当其活动时可以完全排空水箱26。所述泵的若干功能在下面进行详细介绍，根据优先操作顺序，由压力传感器控制并由控制器进行监控。一般说来，所述泵为与压力传感器相连的电动力泵，，所述压力传感器位于泵60的下游，在主排出管20或其他部件中用于灰水需求的检测。在需要从水箱移出水或其他方式流经系统时，上述压力传感器会将泵打开。例如，当厕所冲水时，所述主排水管20将检测到压力变化，泵60将会接通，往已经冲厕后的厕所水箱中回灌调节灰水或在必要时提供冲洗水。

优选所述水箱26的倾斜底板104，因为它使已通过过滤器的悬浮细颗粒沉积在密闭区域以有效去除或清除。此外，因生长、累积和沉淀造成的生物材料的堆积也将能通过倾斜底板104进行聚集至收集渠106，通过控制器操控的简短或超短的清洗过程，从而更容易并更快速地从水箱中去除。除了简短清洗操作外，本发明也包含周期性对水箱26的完整清洗。

图7显示了水箱倾斜底板104部分的侧视图，现在可以理解，所述倾斜底板是如何方便地使沉积碎片或其他材料进入收集渠106的。图8是正下方视图，显示了连接管114通过连接部件116将染料供应给小染料泵(未显示)。

如上所述，系统10的操作由连接到显示器22的控制器200进行控制。图9-15中，显示了在控制器200的控制和监控下，系统10操作的步骤序列的流程。所述流程图显示了系统10操作的优选实施方案，但本领域技术人员将理解，在本发明的广泛范围内包括操作系统的其他方式，并且优选流程图仅代表其中的一个实施方案。

在步骤210中，控制器200被初始化，并且在主体12的视图上提示用户进行输入。显示了一系列初始化步骤，包括在212用户设置当前时间，在214用户设置首选语言，在216用户设置显示器上的选择单元，在218用户设置净化时间，在220用户设置氯化水平，在222用户可以选择是否包括染料添加步骤。本发明包括添加染料到调节灰水中，以使厕所中的供应灰水呈现更加赏心悦目的外观，还帮助用户从视觉上确认其与饮用水系统并无交叉连接，并且系统运行正常。

下一步为224，由往水箱中添加初始淡水构成。值得注意的是，系统优选包括经由电磁阀77连接到淡水源的直接入口(图4a)。淡水从226开始进行依次添加，也显示了控制器打开淡水电磁阀116的开关步骤。在步骤228中，压力传感器将检测到水的预留量，优选情况下约为20升，然后在步骤230中，控制器关闭淡水电磁阀。这个水量为系统事先提供足够的初始水量以运行至少一次的典型冲厕。

232图框表示的是所述系统10处在空闲模式上。空闲状态下可发生各种情况。各种情况将在下面进行阐述，且包括从源头进入的灰水，冲洗厕所从而产生对再回收和调节灰水的需求，由于蒸发等导致的控制器对低水条件的感应，或一个或多个警报和服务条件等，下面进行更详细的解释。

图框234显示了当灰水从房屋或住宅的源头进入系统时会发生的情况，例如，居住者洗澡、淋浴或使用浴缸等。在本实施方式的236中，水箱压力传感器检测到水源的加入，所述压力传感器检测水箱中水位的升高和水箱中水体积的增加。这通过水箱中压力传感器对水体积的校准完成。优选地，水箱压力传感器配置为在足以防止过度氯化的一段时间后检测水箱水位的增加。例如，通过检测最少80秒后的水位增加量，已获得较好的结果。在某些点，如图框237所示，水位增长稳定。一旦发生这种情况，如步骤238所示，计时器开始启动。

在图框240中，交替序列开始于住所中厕所的冲洗。与表示从灰水源往系统10中加水不同，这表示从系统10中回收灰水的需求。这种需求是由所述第二传感器感应到的压力的变化而被检测到的，其为管线压力传感器。如图框242中显示，通过压力传感器组检测到的低于20psi的压力降而获得了良好的结果。在图框244这一点中，如果染料泵设置为“开”，那么染料泵将在冲洗循环期间开始工作。这只是意味着染料将被添加到调节灰水中。如图框246所示，控制器持续用泵来抽取灰水直到厕所阀门关闭。在图框248中，控制器通过泵的运行时间和预先对泵送体积的运行时间的校准来控制泵水的体积。在图框250中，控制器使用计算出的体积加到显示在控制器的显示单元上的保存水总量上。一旦管线压力升到20psi以上，泵将在251处停止运行。

在252，下一个步骤显示是所述控制器对每次冲水测量体积的平均值，所述平均值被用来作为水箱46中维持最低水位的基准。换言之，本发明确保水箱中一直有足够的回收和调节灰水以补给厕所，所以出于这种目的这种做法可以保证现有量有足够的储备。

平均容积计算只是确定这一数量的一种方式，但它已经得到了适合的结果。如现在可以理解本发明的一个方面，是在水箱中保持足够的储备来满足至少一个单元体积的需求，例如，相当于一次冲厕的量。从这个意义上说，与淡水系统相连的电磁阀与压力传感器组合起来，能够测量水箱中的液体体积，使系统满足该最小阈值。

现在可以理解从图框254开始概述的步骤。在254中，控制器通过水位指示器检测到低水条件。在256中开始响应，控制器打开淡水电磁阀。随后，在258中水箱再填充到最低水平，例如，此水平线通过控制器调整到最适状态，并由上述校准的第一压力传感器确定。

图10开始于图框260，是按顺序图9中图框238的下一个。根据本实施方案，图框238的计时器开始30秒后，如图框260所示，一个加氯周期开始运行。这涉及到控制器在262打开加氯电磁阀，第二传感器检测到管线压力降至低于20psi时，在264中打开泵压开关，并在266中的给定时间内使泵通过加氯循环灰水。步骤264是通过控制器利用表格计算基于灰水添加量的氯化周期泵送量以及267中氯水平的设置来实现的。

随后，在268中，所述控制器关闭了加氯循环电磁阀，使管路压力的增加并使泵关闭。

接着根据本发明，在图框270中，过滤器的净化周期立即启动。在这种情况下，在272中控制器打开所述过滤器清洁电磁阀，管线压力降低于20psi时，反过来在274中激活泵压力开关，随后泵通过喷嘴循环灰水，以冲洗276过滤器上的固体。如上所述，通过倾斜过滤器上喷嘴将未通过过滤器的固体物质从过滤器上清洗下来，使之进入凹槽，然后从排污口排出。此后，控制器关闭电磁阀，管线压力增加，泵在278处关闭。

根据本发明的优选实施方案，加氯周期包括打开加氯器调至每八小时“补足”氯，如表11中图框269显示的那样。根据本实施方案，如果在268处控制器关闭了加氯循环电磁阀，8小时的时间间隔已过期，在269处控制器将打开加氯到“补足”氯，同时在270处启动过滤器的净化周期，如上所述。不难理解其他的时间间隔，如也可根据设计要求设置4-12小时的间隔等。由于随着时间推移，在水中发生氧化反应导致氯水平下降，需进行加氯补足，这保证自由氯的水平在0.5-2.5ppm(可接受范围)。随后，控制器在图框260处重新启动加氯周期，在图框62处打开加氯电磁阀等，如图11中的顺序所示。

返回参照图10，本发明的另一特征从图框280开始显示。在此情况下，在预订时间段后，像系统添加灰水后一个小时，例如，因居住者洗澡，控制器启动了超短净化循环。超短净化的目的是，在固体沉降到收集渠并造成问题前，相对快速地移除固体物质。在282中，控制器打开净化电磁阀。在284中，管线压力降至20psi以下，泵压力开关被打开。在286中，约2升或相对少量的灰水直接排放到卫生排水。约10秒后，控制器关闭净化电磁阀管线，重新加压且关闭泵，如288所示。现在将理解，这一步只是移除了水箱中很小的体积，且最优选的是所述体积足以将收集的沉淀物从收集渠中排空并进入废水排放口。这能使系统保持清洁运行，并能使用已经将有机材料从收集的沉淀物中去除的问题较少的灰水。

图12示出了本发明的其它特征。特别是，显示出一个完整的清洗周期。本领域技术人员将理解，虽然本发明中包括消毒器，且优选形式为加氯器，即便如此，由于生物负载，处理后的灰水随时间推移可能会变臭。为了减轻这种影响，在没有其他活动且系统已经闲置了相当长的一段时间的情况下，本发明提出对水箱进行定期充分清洗。虽然充分清洗需要一定时间，虽然清洗时间随着条件的不同可以更长或更短，但48小时后开始净化达到了较好的效果，所述条件包括收集灰水的质量和氯的用量。

在图12的顶部，图框300显示了正在启动倒计时的清洗计时器。在301处，以压力传感器是否在清洗计时器停止前检测到水箱已经放空，来作出决定。如果的确如此，那么清洗计时器在302处重新设定。如果不是，那么在304处控制器打开清洗电磁阀，在48小时的时候开始清洗。随后在306处，管线压力降至20psi以下，然后泵压力开关被打开。接着压力传感器在308处显示出低水位线，控制器在310处打开淡水电磁阀10秒钟。随后，控制器在312处关闭清洗电磁阀。紧接着在314处作出决定。水位在短时间内，例如30秒，是否会继续升高？如果不是，那么316处不需要采取任何措施；如果是，那么在317处，因淡水电磁阀在打开位置的失败而启动其声音和显示警报。

在步骤312后，当控制器关闭清洗电磁阀时，如步骤318所示，管线压力增加，且泵关闭，且在320处做出了另一个决定。在这种情况下，问题是是否该系统已经接收灰水或在过去的48小时内测量了冲厕用水，或优选任何全净化的时间设置。如果是，在322处全48小时全部净化时间需要被重新设置。如果不是，在324处该系统处于休息模式，直到厕所冲洗或灰水收集前，系统将不会重复清洗。在这种情况下，休息模式意味着居住者可以进行选择设置，同时控制器会延长空闲时间以避免无谓的定期清洗，因为此时无人使用建筑物或它的水系统。即便休息模式也最好包括定期清洗功能，然而清洗的间隔相当远，因为水箱中仅有的水为淡水，来自于清洗后重新填充的淡水，在不用的情况下很难变质。

如图13所示，在330标题警报下系统10中内置多项报警检测安全功能。从图13的左侧开始，显示出了泵超限报警332。如果泵持续运行20分钟的时间或其他被认为合适的时间，将会在334处启动声音报警和显示报警。在此情况下，控制器将通过一个继电器开关终止泵的操作，该显示器还将优选要求在336进行手动复位。

在340处，在关闭位置检测到阀门故障。当泵不能循环时加氯清洁或过滤器清洁电磁阀打开时，会引发342处的声音和显示报警。例如，可以蜂鸣的形式作为声音警报，在344和优选再次在346显示提示手动复位。

350显示的是高水位警报。在这种情况下，压力传感器在352处检测到高水位。在此情况下，所有系统功能在354处暂停，且警报状况在356处以蜂鸣声和显示功能进行表示。在358处再次显示提示手动复位。

360显示的是紧急清洗警报。压力传感器在362处检测到水位的迅速降低。所有系统功能在364处暂停，警报在366处以蜂鸣声和显示功能进行表示。在368处再次优选显示提示手动复位。

370显示的是一个添加染料检测周期。在这种情况下，从372显示的上次添加染料事件开始，控制器根据多个冲洗周期激活添加染料警报系统。然后，优选包括在374处再次显示提示手动复位。

最后，380显示的是添加氯条件。在此情况下，控制器根据自上次加氯事件经历的时间和用户在382选择的氯含量来激活添加氯信息警报。再一次优选在384处显示提示手动复位。

图14显示的是根据本发明的另一个实施方案，在330标题警报下系统10中内置多项报警检测安全功能。从图14的左侧开始，显示出了泵超限报警386。如果泵在厕所冲洗周期内持续运行5分钟的时间，将会在388处启动声音报警和显示报警。声音警报可指示在显示器上或以蜂鸣声的形式进行提示，例如，在390处，并优选在392处显示提示手动复位。

在394处，检测到高/低压力传感器的校准偏离。当压力传感器在操作参数外降低时会引发396处的声音和显示警报。声音警报可指示在显示器上或以蜂鸣声的形式进行提示，例如，在398处，并再次优选于400处显示提示手动复位。

图15显示出了根据本发明实施方案的另一特征。特别是，402显示的测试菜单允许用户测试系统10的一个或多个组件。优选地，所述控制器被设置为允许用户在系统初始化后输入测试菜单序列402，并在图框200处提示用户输入。当测试菜单序列启动后，控制器将在图框404处打开和关闭CWS(冷水供应)。随后，控制器将在406处打开和关闭加氯器。接下来，控制器将在408处打开和关闭净化循环功能。接着控制器将在410处打开和关闭该过滤器的清洁操作功能。随后，控制器将在412处打开和关闭染料泵。在414处，会提示用户对压力传感器的校准进行测试或退出测试菜单序列。如果用户选择“是”来校准压力传感器，控制器将在416处自动将压力传感器校正为“0”。如果用户选择“否”，测试菜单序列将从418处退出。

应当理解，上面提到的是关于本发明优选实施方案的说明，且在所附权利要求的宽泛范围内，本发明的多种变化和改动是可能的。例如，虽然水箱优选材料为塑料时，也可使用其他材料。同时，虽然设备操作的优选顺序如上文所述，在不脱离本发明精神实质的基础上，每个步骤的时序可发生变化。

Claims (66)

1.一种灰水回收和再利用系统，其包括:

用于收集、调节和排放灰水的主体，所述主体具有：

a.灰水源的入口连接；

b.用于过滤所述灰水的过滤器；

c.用于接收所述过滤灰水的水箱；

d.用于消毒所述过滤灰水的消毒器；

e.用于从所述水箱中排放所述调节灰水的泵；

f.生活污水系统的排放连接；

g.与淡水源的连接，和；

h.用于控制操作所述灰水回收和再利用系统的控制系统。

2.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，其中所述主体包括接地架，用于接收所述灰水的所述水箱被支撑在所述接地架上，和在所述水箱上面的用于容纳所述过滤器和消毒系统的头部组件。

3.如权利要求2所述灰水回收和再利用系统，其中所述头部组件包括带溢流边的灰水接收槽，所述溢流边置于所述过滤器上方，用来控制所述灰水流向所述过滤器。

4.如权利要求2所述灰水回收和再利用系统，其中所述头部组件包括带喷嘴的灰水接收槽，所述喷嘴置于所述槽的底部，在所述过滤器的上方以控制所述灰水进流向所述过滤器。

5.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，其中所述过滤器被固定在与水平面相对的固体脱落角度，以促进固体从所述过滤器上脱落。

6.如权利要求5所述灰水回收和再利用系统，进一步包括与所述过滤器相邻的废液出口，以允许任何没有穿过所述过滤器的物体排放到生活污水管道。

7.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，其中所述过滤器是筛网过滤器，具有介于50-200μm间的开口。

8.如权利要求7所述灰水回收和再利用系统，其中所述过滤器的角度介于35-15°间。

9.如权利要求8所述灰水回收和再利用系统，其中流过所述过滤器的灰水被引导至所述水箱的侧面以降低噪音。

10.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，进一步包括过滤器喷淋系统，用于利用调节灰水定期清洗所述过滤器。

11.如权利要求10所述灰水回收和再利用系统，其中所述过滤器喷淋系统包括位于所述过滤器的上方的喷嘴，以将调节灰水喷到所述过滤器上，以有助于松动和移除留在所述过滤器上的碎片。

12.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，进一步包括手动安全阀，用于排空所述水箱到所述生活污水管道系统。

13.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，其中所述控制系统进一步包括水箱水位传感器，以检测所述水箱中的灰水水位。

14.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，其中所述水箱包括倾斜底板，以使已通过所述过滤器的悬浮固体在所述水箱的底部沉积下来。

15.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，其中所述控制系统进一步包括计时器，以在所述调节灰水尚未在预定时间内再利用的情况下，使所述水箱直接排空至生活污水管道。

16.如权利要求15所述灰水回收和再利用系统，其中所述水箱包括至少一个所设的排水管，以在所述水箱排空时，使所述沉积固体从所述水箱中移除。

17.如权利要求16所述灰水回收和再利用系统，其中所述排水管在所述水箱中置于足够低的位置，以使所述水箱排空调节灰水。

18.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，进一步包括管线传感器，以检测调节灰水的需求，所述传感器启动所述泵以供应灰水来满足所述需求。

19.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，其中所述水箱由模压塑料制成。

20.如权利要求19所述灰水回收和再利用系统，其中所述水箱包括溢流口，与所述废液出口相连。

21.如权利要求20所述灰水回收和再利用系统，其中所述溢流口包括常闭插板阀，在有溢流情况时打开。

22.如权利要求20所述灰水回收和再利用系统，其中所述水箱包括位于所述水箱底部的连接件，以使调节灰水流入所述泵。

23.如权利要求18所述灰水回收和再利用系统，进一步包括水箱水位传感器，其包含位于所述水箱底部并与排水口相邻的压力传感器，所述水箱水位传感器可操作地连接到所述控制器上。

24.如权利要求18所述灰水回收和再利用系统，其中所述管线传感器检测所述泵下游的压力，并与泵的启闭开关相连。

25.如权利要求2所述灰水回收和再利用系统，其中所述头部组件包括可拆卸的顶盖和组件承载机架。

26.如权利要求22所述灰水回收和再利用系统，其中通过移除可拆卸的顶盖进入所述滤网，以维护所述过滤器。

27.如权利要求2所述灰水回收和再利用系统，其中所述接地架包括至少一些金属组件。

28.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，其中所述消毒器是加氯器。

29.如权利要求26所述灰水回收和再利用系统，其中所述加氯器包括固体氯球和灰水循环系统，由此，所述灰水通过所述氯球进行循环以达到消毒的目的。

30.如权利要求29所述灰水回收和再利用系统，其中所述循环步骤开始于所述水箱中水位升高后，且其量与所述水位变化成比例。

31.如权利要求30所述灰水回收和再利用系统，其中所述氯球不断浸入所述灰水中以将所述氯球溶解为溶液。

32.如权利要求30所述灰水回收和再利用系统，其中所述灰水流经所述氯球，以将部分所述氯球溶解为溶液。

33.如权利要求30所述灰水回收和再利用系统，其中所述控制系统每8-12小时启动深度消毒循环。

34.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，进一步包括染料系统，用于往所述调节灰水中添加颜色。

35.如权利要求1所述灰水回收和再利用系统，进一步包括在所述淡水连接处的气隙和气味密封。

36.如权利要求35所述灰水回收和再利用系统，其中所述控制系统定期启动所述调节灰水的完全净化，并用所述淡水填充水箱至预定最小量。

37.如权利要求35所述灰水回收和再利用系统，其中所述调节灰水与至少一个厕所相连，且所述淡水的预定最小量基本上足够所述厕所的至少一次冲洗。

38.一种用于灰水回收和再利用系统的控制系统，所述灰水回收和再利用系统具有水箱，所述水箱上游的过滤器，淡水连接和废水出口，所述控制系统包括：

a.控制器；

b.连接到所述控制器的所述水箱的水位传感器；

c.所述控制器的动力源；

d.至少一个电磁阀，由所述控制器进行制动；

e.泵，可操作地连接到所述控制器上，和；

f.定时装置。

39.如权利要求38所述控制系统，其中所述水位传感器是水头压力传感器，用于监测所述水箱中的水位。

40.如权利要求39所述控制系统，其中所述控制器包括检测往水箱中添加所述灰水的装置。

41.如权利要求40所述控制系统，其中在所述灰水添加到所述水箱中30分钟到1个小时后，所述控制器启动所述灰水的超短净化(0.5-5L)，以移除任何沉积颗粒。

42.如权利要求38所述控制系统，其中所述控制器包括检测至少一个电磁阀的故障的装置。

43.如权利要求38所述控制系统，其中所述控制器包括记录灰水回用总量的装置，并包括显示灰水回用总量的显示装置。

44.如权利要求43所述控制系统，其中所述显示装置示出保存水体积中灰水回用总量。

45.如权利要求38所述控制系统，进一步包括休息设置，其中所述控制器在未使用的预定周期后，将自动清洗所述水箱一次。

46.如权利要求45所述控制系统，其中所述预定周期为48-96小时。

47.如权利要求46所述控制系统，其中所述控制系统进一步包括在所述淡水连接上的淡水电磁阀，并且在所述清洗完成时，所述控制器打开所述电磁阀以使预定量的淡水通过气隙和气味密封进入所述水箱。

48.如权利要求46所述控制系统，其中所述控制系统a)在所述清洁完成前，打开所述电磁阀以使所述水箱完全排空调节灰水，和b)停用泵。

49.如权利要求38所述控制系统，其中控制器能够通过所述水箱中水位的快速下降检测到紧急清洗，并在检测到所述紧急清洗时，所述控制器阻止淡水添加到所述水箱中，并阻止加氯器的循环以及过滤器清洁电磁阀。

50.如权利要求38所述控制系统，其中所述灰水回收和再利用系统进一步包括消毒系统，并且所述控制器记录消毒系统的使用程度以为所述消毒系统提供及时服务。

51.如权利要求50所述控制系统，其中所述控制器能够检测到所述泵的故障并停止所述泵的供电，同时启动声音警报，并在所述显示器上进行显示。

52.如权利要求44所述控制系统，其中所述控制器使所述消毒系统的服务需求在所述显示器上显示，同时在服务期间有手动暂停系统功能的装置。

53.如权利要求38所述控制系统，进一步包括传感器，在所述泵打开的情况下用以检测对调节灰水的需求。

54.如权利要求38所述控制系统，其中所述控制器系统包括染料输送系统，用于将染料输送至调节灰水中，并且其中一旦检测到厕所冲水，所述控制器启动所述染料输送系统。

55.如权利要求54所述控制系统，其中所述控制器监控所述染料的使用，并在所述染料输送系统需要服务时向所述显示装置提供消息显示。

56.如权利要求54所述灰水再利用系统，其中所述染料通过所述控制器控制的泵进行输送。

57.如权利要求56所述灰水再利用系统，其中所述染料被所述泵注入所述水箱泵出口和所述泵之间的连接管线中，以使所述调节灰水在所述厕所排水的过程中染色。

58.一种用于冲厕的灰水收集和调节方法，所述方法包括步骤：

a.在建筑物中安装灰水收集和调节系统，通过：

b.将所述系统的水箱连接到建筑物中的灰水收集管网中，淡水源、排水管和回输管路到至少一个厕所；

c.通过往水箱中添加至少一次冲水体积的淡水来启动系统；

d.接收所述收集管网的灰水到所述系统，在灰水进入所述水箱前过滤灰水；

e.消毒所述灰水；

f.感应到厕所冲水对灰水的需求，和；

g.按照需求泵出所述灰水至所述厕所。

59.如权利要求58所述的方法，进一步包括往所述水箱的所述灰水中添加染料的步骤，有助于同类识别。

60.如权利要求58所述的方法，进一步包括以与水平面呈碎片脱落角度放置过滤器的步骤，以便于固体从所述过滤器上清洗掉。

61.如权利要求60所述的方法，进一步包括喷洒所述过滤器的步骤，其在所述过滤器已被用来将残留固体清洗至排水管后。

62.如权利要求58所述的方法，进一步包括在所述水箱中放置水箱传感器的步骤，以监测所述水箱中冲洗水的体积。

63.如权利要求58所述的方法，进一步包括在所述回输管路内放置压力传感器的步骤，所述压力传感器可操作地与泵相连，用来通过所述管路中泵送所述灰水。

64.如权利要求58所述的方法，进一步包括清洗所述水箱的步骤，用水量足以移除所述水箱底部的任何沉积物。

65.如权利要求58所述的方法，进一步包括定期完全清洗所述水箱的步骤。

66.如权利要求58所述的方法，进一步包括在所述水箱和所述淡水供应间包含气隙的步骤。