CN113354011A - 一种高楼落差负压蒸发环保净水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，包括污水箱、净水箱、管道系统以及冷凝池，管道系统包括回水管、蒸发管和螺旋冷凝管，污水箱以及冷凝池设置在高楼楼顶，净水箱设置在高度低于污水箱的地面，污水箱、蒸发管、螺旋冷凝管、回水管以及冷凝池依次连接，初始状态下，回水管和净水箱中充满净水，当开启净水箱的出水龙头时，回水管内的水位下降，下降时的重力使污水箱内形成负压，使污水的沸点降低，从而在太阳照射下，污水可以蒸发产生水蒸气，水蒸气进入到螺旋冷凝管中时，在冷凝池的冷却下变成液态水，并通过回水管输送到净水箱中，实现污水的蒸发式净化，由于采用负压蒸发方式，无需使用额外的加热器，可以降低使用成本。

Description

一种高楼落差负压蒸发环保净水装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种高楼落差负压蒸发环保净水装置。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，家庭日常生活产生的污水也在不断的增多，为了合理的利用水资源，实现中水回用，一般会将日常产生的生活污水进行收集，然后统一进行净化后重新投入使用，目前常见的净化方式是蒸馏法，蒸馏法是对污水进行高温加热到100°后，使其蒸发成水蒸气以后，将水蒸气冷凝液化成液态水以进行回收利用。

为了使污水加热到100°，基本都会设置相应的加热器进行加热，对于城市污水处理设备而言，基本采用太阳能集热器来进行加热，然而太阳能集热器需要耗费较长时间才能将污水加热到100°，污水处理效率较差。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，将污水池设置在高楼上，在负压条件下使水的沸点降低，从而可以提高污水净化的效率，实现污水的净化回用。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，包括：

污水箱，设置在高楼楼顶，其外表透光，用于存放生活污水；

净水箱，设置在地面，用于输送净水；

管道系统，连接污水箱以及净水箱；

冷凝池，设置在高楼楼顶，用于对污水箱中蒸发处的水蒸气进行冷却；

所述管道系统包括回水管以及设置在高楼楼顶的蒸发管和螺旋冷凝管，所述螺旋冷凝管包括依次连接的进气端、螺旋管道以及出水端，所述螺旋管道设置在冷凝池中，所述蒸发管底端与污水箱顶部连接，顶端与进气端连接，所述出水端与回水管的顶端连接，所述回水管的底端向下延伸，并与净水箱顶部连接；所述回水管以及净水箱中充满净水，所述净水箱侧壁设置有出水龙头，所述出水龙头开启使净水箱以及回水管水位降低时，所述污水箱内形成负压。

优选的，还包括雨水收集机构，所述雨水收集机构设置在高楼楼顶，其包括收集箱以及对称设置在收集箱两个相对的侧壁上的弃流收集机构，所述收集箱通过补水管道与污水箱连接，所述弃流收集机构包括双轴电机、旋转圆盘以及挡水板，所述双轴电机设置在收集箱侧壁顶部，所述旋转圆盘对称设置在双轴电机两侧的收集箱侧壁顶部，所述双轴电机的输出轴与旋转圆盘侧壁连接，所述挡水板底面两侧中部与旋转圆盘的圆周面相切，且朝向收集箱中心倾斜，两个所述挡水板相互接触组成山脊结构。

优选的，所述弃流收集机构还包括密封板，所述密封板设置在收集箱未设置双轴电机的两个侧壁顶部，所述密封板与挡水板接触，所述雨水收集机构还包括主控单元以及雨滴传感器，所述主控单元设置在收集箱侧壁上，所述雨滴传感器设置在密封板顶部，所述主控单元分别与雨滴传感器以及双轴电机电连接。

优选的，所述补水管道上设置有第一水泵，所述污水箱以及收集箱中均设置有液位传感器，所述主控单元分别与第一水泵以及液位传感器电连接。

优选的，所述挡水板相互接触的一侧设置有空腔，所述空腔中设置有移动板以及电动推杆，所述电动推杆与移动板一侧连接，所述移动板另一侧伸出到空腔外部，所述主控单元与电动推杆电连接。

优选的，所述雨水收集机构还包括转轴以及冠齿轮，所述转轴一端与密封板的侧壁连接，所述冠齿轮套设在转轴上，所述旋转圆盘远离双轴电机的一侧中部设置有旋转杆，所述旋转杆上套设有主动齿轮，所述主动齿轮与冠齿轮啮合。

优选的，所述雨水收集机构还包括竖杆，所述竖杆固定在收集箱未设置双轴电机的侧壁顶部两端，所述转轴与竖杆转动连接。

优选的，所述雨水收集机构还包括轴承，所述轴承设置在竖杆侧壁上，所述转轴远离密封板的一端与轴承连接。

优选的，还包括蒸汽检测机构以及集污池，所述集污池设置在高楼楼顶，并通过集污管道与污水箱连接，所述集污管道上设置有第二水泵，所述蒸汽检测机构包括风车扇叶、第一转动杆、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、第二转动杆、凸轮以及固定板，所述风车扇叶、第一转动杆、第一锥形齿轮以及第二锥形齿轮设置在蒸发管内，所述第一转动杆的一端与风车扇叶连接，另一端与第一锥形齿轮连接，所述第一锥形齿轮与第二锥形齿轮啮合，所述第二转动杆一端伸入到蒸发管内与第二锥形齿轮连接，另一端与凸轮连接，所述固定板设置在蒸发管外表面，其侧壁设置有压电陶瓷片，所述压电陶瓷片位于凸轮的转动行程上，所述主控单元分别与第二水泵以及压电陶瓷片电连接。

优选的，所述蒸汽检测机构还包括支撑杆，所述支撑杆设置在蒸汽管内壁上，其上设置有轴承，所述第一转动杆穿过轴承。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，将污水箱设置在高楼的楼顶上，同时将净水箱设置在高度低于污水箱的地面上，并通过设置的管道系统将二者连接，初始状态下，净水箱以及回水管中注满净水，当开启出水龙头时，净水箱的水位下降，回水管中的净水落下到净水箱中，而回水管中的净水下落时的重力会让污水箱内产生负压，从而使水的沸点下降，由于污水箱外表透光，因此在太阳光的照射下，其内温度会达到负压状态下的水的沸点温度，使污水蒸发成蒸汽，蒸汽通过蒸汽管进入到螺旋冷凝管中，在冷凝池的作用下，蒸汽液化成净水，并通过回水管输送到净水箱中，实现污水的处理以及重复利用，由于采用负压降低沸点的方式，可以无需增添额外的加热器，可以大幅度降低使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置的结构示意图；

图2为本发明的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置的雨水收集机构的结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本发明的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置的挡水板的结构示意图；

图5为本发明的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置的蒸汽检测机构与蒸发管的连接结构示意图；

图中，1为污水箱，2为净水箱，3为冷凝池，4为回水管，5为蒸发管，6为进气端，7为螺旋管道，8为出水端，9为出水龙头，10为收集箱，11为补水管道，12为双轴电机，13为旋转圆盘，14为挡水板，15为密封板，16为主控单元，17为雨滴传感器，18为第一水泵，19为液位传感器，20为空腔，21为移动板，22为电动推杆，23为转轴，24为冠齿轮，25为旋转杆，26为主动齿轮，27为竖杆，28为集污池，29为集污管道，30为第二水泵，31为风车扇叶，32为第一转动杆，33为第一锥形齿轮，34为第二锥形齿轮，35为第二转动杆，36为凸轮，37为固定板，38为压电陶瓷片，39为支撑杆。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图5，本发明提供的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，包括：

污水箱1，设置在高楼楼顶，其外表透光，用于存放生活污水；

净水箱2，设置在地面，用于输送净水；

管道系统，连接污水箱1以及净水箱2；

冷凝池3，设置在高楼楼顶，用于对污水箱1中蒸发处的水蒸气进行冷却；

所述管道系统包括回水管4以及设置在高楼楼顶的蒸发管5和螺旋冷凝管，所述螺旋冷凝管包括依次连接的进气端6、螺旋管道7以及出水端8，所述螺旋管道7设置在冷凝池3中，所述蒸发管5底端与污水箱1顶部连接，顶端与进气端6连接，所述出水端8与回水管4的顶端连接，所述回水管4的底端向下延伸，并与净水箱2顶部连接；所述回水管4以及净水箱2中充满净水，所述净水箱2侧壁设置有出水龙头9，所述出水龙头9开启使净水箱2以及回水管4水位降低时，所述污水箱1内形成负压。

本发明的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，采用负压条件下水的沸点较低的原理来对污水进行蒸发式净水，通过将污水箱1设置成透光的形式，可以保证在太阳的照射下，污水箱1内的水温可以达到负压条件下的水的沸点，从而无需增添额外的加热器，结构简单，可以大幅度的降低使用成本，同时实现污水的重复利用，节约水资源。

将污水箱1设置在高楼的楼顶，同时将净水箱2设置在高度低于污水箱1的地面上，使污水箱1与净水箱2形成高度差，在污水箱1和净水箱2之间通过管道系统进行连接，污水箱1在负压条件下产生的蒸汽经过冷凝处理后变成液态水，然后输送到净水箱2中，实现水资源的循环利用，对于管道系统而言，其包括蒸发管5、螺旋冷凝管以及回水管4，蒸发管5用于污水箱1以及螺旋冷凝管的连接，回水管4用于与净水箱2以及螺旋冷凝管连接，其中螺旋冷凝管的螺旋管道7设置在冷凝池3中，初始状态下，回水管4以及净水箱2内注满净水，当开启净水箱2的出水龙头9时，会使净水箱2以及回水管4内的水位下降，回水管4内的水下落时产生的重力会在污水箱1中形成负压，因此污水箱1内的污水在太阳的照射下会蒸发，蒸发产生的水蒸气通过蒸发管5以及进气端6进入到螺旋管道7中，冷凝池3内的低温水可以对螺旋管道7内的水蒸气进行冷却，使水蒸气液化成液态水，并通过出水端8以及回水管4输送到净水箱2中，最终回水管4内重新注满净水，从而可以等待下一次的蒸发净水过程。

冷凝池3内的水温较低，通过对冷凝池3进行遮阳处理，可以保证水蒸气进入到螺旋管道7时可以被液化，为了应对在回水管4内注满净水后螺旋管道7中存在液化后的液态水的情况，本发明在高楼的楼顶还设置在暂存箱，暂存箱通过管道与出水端8连接，连接处设置三通阀，三通阀正常情况下连通出水端8与回水管4，当回水管4内注满净水后，三通阀可以连通出水端8与暂存箱，使螺旋管道7内的冷凝水可以暂时存放到暂存箱中，当螺旋管道7内的水全部流入到暂存箱中后，可以重新接通出水端8以及回水管4，等待下一次用水产生负压进行污水蒸发净化，而对于三通阀的控制选择，可以根据螺旋管道7内的水量以及回水管4内的液位高度来进行综合判断控制。

优选的，还包括雨水收集机构，所述雨水收集机构设置在高楼楼顶，其包括收集箱10以及对称设置在收集箱10两个相对的侧壁上的弃流收集机构，所述收集箱10通过补水管道11与污水箱1连接，所述弃流收集机构包括双轴电机12、旋转圆盘13以及挡水板14，所述双轴电机12设置在收集箱10侧壁顶部，所述旋转圆盘13对称设置在双轴电机12两侧的收集箱10侧壁顶部，所述双轴电机12的输出轴与旋转圆盘13侧壁连接，所述挡水板14底面两侧中部与旋转圆盘13的圆周面相切，且朝向收集箱10中心倾斜，两个所述挡水板14相互接触组成山脊结构。

污水箱1中污水的基本都是居民日常生活中产生的生活污水，例如洗菜水、洗米水等，而当生活污水量较少时，可以通过设置的雨水收集机构将雨水进行收集后，输送到污水箱1中进行污水的净化，对于雨水收集机构而言，其包括收集箱10和弃流收集机构，通过所设置的弃流收集机构可以对下雨初期的雨水进行弃流，在弃流持续一段时间后再对雨水进行收集，从而可以去除初期含有大量杂质以及污染物的雨水，保证进入到收集箱10中的雨水较为干净。

对于弃流收集机构而言，主要包括两个对称设置的挡水板14，未下雨以及下雨初期时，挡水板14倾斜且相互接触，组成山脊结构，防止杂质以及初期雨水进入到收集箱10中，在降雨持续一段时间后，通过设置的双轴电机12带动两侧的旋转圆盘13转动，旋转圆盘13可以带动挡水板14转动，使挡水板14变成向收集箱10中心下方倾斜的状态，由于旋转圆盘13是与挡水板14底面边缘中部连接的，因此挡水板14旋转成向下倾斜状态时，在两侧形成漏斗式的斜坡，增加雨水的收集面积。

当由弃流状态变为收集状态时，可以先驱动一侧的双轴电机12带动挡水板14转动，在挡水板14转动到向下倾斜的状态后，再驱动另一侧的双轴电机12的转动。

优选的，所述弃流收集机构还包括密封板15，所述密封板15设置在收集箱10未设置双轴电机12的两个侧壁顶部，所述密封板15与挡水板14接触，所述雨水收集机构还包括主控单元16以及雨滴传感器17，所述主控单元16设置在收集箱10侧壁上，所述雨滴传感器17设置在密封板15顶部，所述主控单元16分别与雨滴传感器17以及双轴电机12电连接。

所设置的密封板15可以对除挡水板14外的两侧进行密封，防止初期雨水以及灰尘、树叶等杂质落入到收集箱10中，通过在密封板15顶部设置雨滴传感器17来实现对降雨的检测，根据检测的雨量来进行弃流以及收集的替换。

优选的，所述补水管道11上设置有第一水泵18，所述污水箱1以及收集箱10中均设置有液位传感器19，所述主控单元16分别与第一水泵18以及液位传感器19电连接。

通过所设置的液位传感器19来检测污水箱1以及收集箱10中的液位，当污水箱1内液位较低时，主控单元16可以控制第一水泵18将收集箱10中的雨水通过补水管道11输送到污水箱1中，而当收集箱10内雨水较多时，主控单元16可以保持挡水板14处于相互接触的山脊状态。

优选的，所述挡水板14相互接触的一侧设置有空腔20，所述空腔20中设置有移动板21以及电动推杆22，所述电动推杆22与移动板21一侧连接，所述移动板21另一侧伸出到空腔20外部，所述主控单元16与电动推杆22电连接。

为保证雨水收集的效果，当挡水板14旋转到向下倾斜的状态时，主控单元16可以控制电动推杆22带动移动板21缩进到空腔20中，从而缩短挡水板14位于收集箱10内部的长度，提高雨水进入到收集箱10中的速度。

优选的，所述雨水收集机构还包括转轴23以及冠齿轮24，所述转轴23一端与密封板15的侧壁连接，所述冠齿轮24套设在转轴23上，所述旋转圆盘13远离双轴电机12的一侧中部设置有旋转杆25，所述旋转杆25上套设有主动齿轮26，所述主动齿轮26与冠齿轮24啮合，所述雨水收集机构还包括竖杆27，所述竖杆27固定在收集箱10未设置双轴电机12的侧壁顶部两端，所述转轴23与竖杆27转动连接，所述雨水收集机构还包括轴承(图中未示出)，所述轴承设置在竖杆27侧壁上，所述转轴23远离密封板15的一端与轴承连接。

为了进一步提高雨水的收集面积，本发明还将密封板15也设置成可转动的结构，当双轴电机12带动旋转圆盘13以及挡水板14转动时，挡水板14另一侧设置的旋转杆25可以带动主动齿轮26转动，主动齿轮26可以间歇的带动冠齿轮24旋转，从而转轴23可以带动密封板15转动，使密封板15向外转动成倾斜状态，提高雨水的收集面积，而所设置的竖杆27可以为转轴23提供旋转支撑点，由于挡水板14的转动幅度要大于密封板15的转动幅度，因此可以选择主动齿轮26为不完全齿轮，以实现挡水板14和密封板15转动幅度的不同。

优选的，还包括蒸汽检测机构以及集污池28，所述集污池28设置在高楼楼顶，并通过集污管道29与污水箱1连接，所述集污管道29上设置有第二水泵30，所述蒸汽检测机构包括风车扇叶31、第一转动杆32、第一锥形齿轮33、第二锥形齿轮34、第二转动杆35、凸轮36以及固定板37，所述风车扇叶31、第一转动杆32、第一锥形齿轮33以及第二锥形齿轮34设置在蒸发管5内，所述第一转动杆32的一端与风车扇叶31连接，另一端与第一锥形齿轮33连接，所述第一锥形齿轮33与第二锥形齿轮34啮合，所述第二转动杆35一端伸入到蒸发管5内与第二锥形齿轮34连接，另一端与凸轮36连接，所述固定板37设置在蒸发管5外表面，其侧壁设置有压电陶瓷片38，所述压电陶瓷片38位于凸轮36的转动行程上，所述主控单元16分别与第二水泵30以及压电陶瓷片38电连接。

当污水箱1中含有的待蒸发水较少时，此时需要向污水箱1中补充水源，而污水箱1内会留有较多难以蒸发的杂质混合液，此时需要对杂质混合液进行清除，首先通过所设置的蒸汽检测机构来检测进入到蒸发管5中的蒸汽量以及流速，若蒸汽量较少时，主控单元16可以控制第二水泵30开启，将污水箱1中的杂质混合液抽走后，再控制第一水泵18开启，使雨水补充到污水箱1中。

污水箱1中的水在负压条件下蒸发时，产生的水蒸气会进入到蒸发管5中，使风车扇叶31旋转，从而带动第一转动杆32转动，通过设置的第一锥形齿轮33以及第二锥形齿轮34可以将转动的方向改变，变成第二转动杆35的旋转，第二转动杆35带动凸轮36转动，凸轮36在旋转时会间歇的与固定板37上的压电陶瓷片38接触，使压电陶瓷片38间歇的产生电信号，当蒸汽流量较多、流速较快时，产生的电信号频率也较快，主控单元16根据压电陶瓷片38产生的电信号的频率来判断蒸汽的流速，以此来判断污水箱1中的污水所含有的待蒸发水的量，并与液位传感器19检测的数据进行综合判断，来实现补水的智能化控制。

优选的，所述蒸汽检测机构还包括支撑杆39，所述支撑杆39设置在蒸汽管内壁上，其上设置有轴承(图中未示出)，所述第一转动杆32穿过轴承。

所设置的支撑杆39可以为第一转动杆32提供支撑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，包括：

污水箱，设置在高楼楼顶，其外表透光，用于存放生活污水；

净水箱，设置在地面，用于输送净水；

管道系统，连接污水箱以及净水箱；

冷凝池，设置在高楼楼顶，用于对污水箱中蒸发处的水蒸气进行冷却；

所述管道系统包括回水管以及设置在高楼楼顶的蒸发管和螺旋冷凝管，所述螺旋冷凝管包括依次连接的进气端、螺旋管道以及出水端，所述螺旋管道设置在冷凝池中，所述蒸发管底端与污水箱顶部连接，顶端与进气端连接，所述出水端与回水管的顶端连接，所述回水管的底端向下延伸，并与净水箱顶部连接；所述回水管以及净水箱中充满净水，所述净水箱侧壁设置有出水龙头，所述出水龙头开启使净水箱以及回水管水位降低时，所述污水箱内形成负压。

2.根据权利要求1所述的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，还包括雨水收集机构，所述雨水收集机构设置在高楼楼顶，其包括收集箱以及对称设置在收集箱两个相对的侧壁上的弃流收集机构，所述收集箱通过补水管道与污水箱连接，所述弃流收集机构包括双轴电机、旋转圆盘以及挡水板，所述双轴电机设置在收集箱侧壁顶部，所述旋转圆盘对称设置在双轴电机两侧的收集箱侧壁顶部，所述双轴电机的输出轴与旋转圆盘侧壁连接，所述挡水板底面两侧中部与旋转圆盘的圆周面相切，且朝向收集箱中心倾斜，两个所述挡水板相互接触组成山脊结构。

3.根据权利要求2所述的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，所述弃流收集机构还包括密封板，所述密封板设置在收集箱未设置双轴电机的两个侧壁顶部，所述密封板与挡水板接触，所述雨水收集机构还包括主控单元以及雨滴传感器，所述主控单元设置在收集箱侧壁上，所述雨滴传感器设置在密封板顶部，所述主控单元分别与雨滴传感器以及双轴电机电连接。

4.根据权利要求3所述的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，所述补水管道上设置有第一水泵，所述污水箱以及收集箱中均设置有液位传感器，所述主控单元分别与第一水泵以及液位传感器电连接。

5.根据权利要求3所述的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，所述挡水板相互接触的一侧设置有空腔，所述空腔中设置有移动板以及电动推杆，所述电动推杆与移动板一侧连接，所述移动板另一侧伸出到空腔外部，所述主控单元与电动推杆电连接。

6.根据权利要求3所述的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，所述雨水收集机构还包括转轴以及冠齿轮，所述转轴一端与密封板的侧壁连接，所述冠齿轮套设在转轴上，所述旋转圆盘远离双轴电机的一侧中部设置有旋转杆，所述旋转杆上套设有主动齿轮，所述主动齿轮与冠齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，所述雨水收集机构还包括竖杆，所述竖杆固定在收集箱未设置双轴电机的侧壁顶部两端，所述转轴与竖杆转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，所述雨水收集机构还包括轴承，所述轴承设置在竖杆侧壁上，所述转轴远离密封板的一端与轴承连接。

9.根据权利要求3所述的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，还包括蒸汽检测机构以及集污池，所述集污池设置在高楼楼顶，并通过集污管道与污水箱连接，所述集污管道上设置有第二水泵，所述蒸汽检测机构包括风车扇叶、第一转动杆、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、第二转动杆、凸轮以及固定板，所述风车扇叶、第一转动杆、第一锥形齿轮以及第二锥形齿轮设置在蒸发管内，所述第一转动杆的一端与风车扇叶连接，另一端与第一锥形齿轮连接，所述第一锥形齿轮与第二锥形齿轮啮合，所述第二转动杆一端伸入到蒸发管内与第二锥形齿轮连接，另一端与凸轮连接，所述固定板设置在蒸发管外表面，其侧壁设置有压电陶瓷片，所述压电陶瓷片位于凸轮的转动行程上，所述主控单元分别与第二水泵以及压电陶瓷片电连接。

10.根据权利要求9所述的一种高楼落差负压蒸发环保净水装置，其特征在于，所述蒸汽检测机构还包括支撑杆，所述支撑杆设置在蒸汽管内壁上，其上设置有轴承，所述第一转动杆穿过轴承。

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