CN113501555A - 一种洗车污水循环利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种洗车污水循环利用系统，由污水收集池、污水泵、在线除砂装置、固液混和罐、中水罐、清水罐、增压泵、电控系统等构成，固液混和罐、中水罐、清水罐各有出口接入进水管，并通过进水管接入增压泵，再由出水管接入喷头。基于该系统清洗汽车时，以固相物料和水的混合物为工作介质，从喷头喷射到车身表面来剥离污垢，其中固相物料与水的混和是在固液混和罐内完成的，固液混和罐的容量大于单次洗车所需的固‑液混合物容积，每次洗车前完成对前次洗车产生的污水的抽吸处理。其优点在于：解决了轻质固相物料的回收利用问题，而且固‑液混合物的浓度稳定可控，设备构成简单，能连续、自动化运行，维护简单，具有很强的工程实用性。

Description

一种洗车污水循环利用系统

技术领域

本发明涉及车辆清洗中的污水处理技术领域，尤其是指有关固-液两相清洗介质的洗车污水循环利用系统。

背景技术

随着我国汽车保有量的快速增长，洗车行业的节水问题越来越受关注。现实中，洗车时循环利用中水的还不多。如果按自来水的水质标准对污水做现场处理和利用，则成本高、维护复杂，难于推广。特别是，在采用固液两相流进行除垢清洗的工艺条件下，要同时对污水及其中的固相物料实现回收利用，就更具挑战性。现有本发明人提出的专利号为ZL201920856706.6的中国发明专利“一种能将洗车废水循环再利用的洗车水供水装置”，提出了含固相物料的洗车废水的一种处理方案。该技术结合汽车清洗工艺进行污水的处理、利用，成本较低，维护也较为简单可行。但是，现实中也发现该技术方案存在严重不足：1)如果采用的是湿密度较低、在水中漂浮或悬浮的轻质固相物料，则物料无法快速沉降到底部，会造成固相物料推送失败，更无法控制固-液混合物的浓度，直接导致清洗失败；2)对于高密度固相物料，依靠伸入出料口的螺旋杆推送物料，电机负荷很大，容易卡死或电机堵转烧毁。此外，该系统的固液混和必须有中水罐配合，浓度不稳定，设备可靠性也待提高。所以，亟待探索新的污水处理和固液混和技术。

为了解决上述问题，本案由此而生。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种洗车污水循环利用系统，解决含轻质固相物料的污水的回收、混和等问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种洗车污水循环利用系统，包括污水收集池、污水泵、在线除砂装置、固液混和罐、中水罐、清水罐、增压泵、电控系统，其中固液混和罐、中水罐、清水罐均有出口接入进水管，并通过进水管接入增压泵，再由出水管接入喷头，所述固液混和罐的上部设有与在线除砂装置的溢流口连通的加料口、与中水罐连通的溢流口，下部设有连通进水管的出料口，基于该系统清洗汽车时，以固相物料和水的混合物为工作介质，从喷头喷射到车身表面来剥离污垢，固相物料与水的混和是在固液混和罐内完成的，在设计、使用该装置时，遵循如下工艺方法：

一、固液混和罐的容量大于单次洗车所需的固-液混合物的体积；

二、每次洗车前，完成对前次洗车产生的污水的抽吸处理。

优选的，所述中水罐的内部安装有隔油板，中水罐的进水口与出水口分设于隔油板的两侧，隔油板的两侧经过隔油板的下部而相互贯通，所述中水罐的上部设有溢流孔，溢流孔与进水口位于同一侧。

优选的，所述固液混和罐的内部设有电动搅拌器，借助电动搅拌器实现固相物料与水在固液混和罐内部的混和过程。

优选的，所述增压泵的出水端有一分支管路与固液混和罐相连通，该管路的出水口位于固液混和罐腔体的下部。

优选的，所述污水收集池中设置有水位传感器，当液面超过提前设定的某个水位时，水位传感器将触发、启动污水泵抽走污水，直至液位回落至指定的低水位。

基于该系统的车辆清洗方法依次执行三个独立的步骤：

一、高压冲洗：开启固液混和罐的出料口的阀门，以固-液混合物为工作介质，通过喷头冲洗车辆外表面，破坏车身上附着的污垢层；

二、中水漂洗：关闭阀门，开启中水罐的出水口的阀门及增压泵，以中水为工作介质，通过喷头冲洗车辆外表面，去除高压冲洗后的车身残留物；

三、清水漂洗：开启清水罐的出水口的阀门及增压泵，以清水为工作介质，通过喷头进一步漂洗车身外表面，使得车身只留下清水水渍。

优选的，基于该系统的车辆清洗工艺方法所选用的固相物料的湿密度在0.8-1.2之间，最优的是湿密度小于1.0。

(三)有益效果

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具备以下优点：本发明一种洗车污水循环利用系统，结合清洗工艺确定了污水回收系统配置及工艺控制的关键环节，提出了一种固-液混合物的浓度稳定可控的技术方案，解决了轻质的固相物料的回用问题，而且设备构成简单、成本低、工艺稳定，具有很强的工程实用性。

附图说明

图1是本发明的基本组成结构示意图；

图2是本发明的带电动搅拌器的固相物料混和罐的示意图；

图3是本发明的以高压水分流搅拌的固相物料混和罐的示意图；

图4时本发明的带隔油板的中水罐的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1到图3所示，一种洗车污水循环利用系统，由污水收集池1、污水泵2、在线除砂装置3、固液混和罐4、中水罐5、清水罐6、增压泵8、电控系统等构成，固液混和罐4、中水罐5、清水罐6各有出口接入进水管23，并通过进水管23接入增压泵8，再由出水管22接入喷头21。固液混和罐4的上部设有与在线除砂装置3的溢流口33连通的加料口41、与中水罐5连通的溢流口43，下部设有连通进水管23的出料口42。基于该系统清洗汽车时，以固相物料和水的混合物为工作介质，从喷头21喷射到车身表面来剥离污垢。固相物料与水的混和是在固液混和罐4内完成的。而且，设计、使用该装置时，遵循如下工艺方法：一、固液混和罐4的容量大于单次洗车所需的固-液混合物的体积；二、每次洗车前，完成对前次洗车产生的污水的抽吸处理。

中水罐5的内部安装有隔油板54，中水罐5的进水口51与出水口52分设于隔油板54的两侧，隔油板54的两侧经过隔油板54的下部而贯通。中水罐5的上部设有溢流孔53，溢流孔53与进水口51位于同一侧。

固液混和罐4的内部设有电动搅拌器44，借助电动搅拌器44实现固相物料与水在固液混和罐4内部的混和过程。或者，在增压泵8的出水端接一分支管路与固液混和罐4相连通，该管路的出水口位于固液混和罐4腔体的下部。

污水收集池1中设置有水位传感器。当液面超过提前设定的某个高水位时，水位传感器将触发、启动污水泵2抽走污水，直至液位回落至指定的低水位。

基于该系统的车辆清洗方法依次执行三个独立的步骤：

一、高压冲洗：开启固液混和罐4的出料口42的阀门421，以固-液混合物为工作介质，通过喷头21冲洗车辆外表面，破坏车身上附着的污垢层；

二、中水漂洗：关闭阀门421，开启中水罐5的出水口52的阀门521及增压泵8，以中水为工作介质，通过喷头21冲洗车辆外表面，去除高压冲洗后的车身残留物；

三、清水漂洗：开启清水罐6的出水口62的阀门621及增压泵8，以清水为工作介质，通过喷头21进一步漂洗车身外表面，使得车身只留下清水水渍。

基于该系统的车辆清洗方法所选用的固相物料的湿密度在0.8-1.2之间，最优的是湿密度小于1.0。

以下，对本发明实施例的使用作进一步说明：

本发明的目的在于提供一种能简单有效地利用洗车废水的装置和方法，特别是利用固相物料和水的混合物作为工作介质进行清洗时，能够回收、利用其中的轻质固相物料的技术，达到循环利用固相物料、减少水资源消耗的目的。

本发明中所称的“固相物料”是指用于增进洗车效果而人为添加的细小的固相介质，如：植物粉末、各类纤维、泡沫颗粒、橡胶颗粒等，通常其硬度低于车辆表面的油漆，密度远低于车身附着的泥砂，颗粒大小根据清洗需要而设定。

本发明中所称的“湿密度”是指固相物料充分吸水后的比重。湿密度的物理含义是：湿密度小于1的固相物料可浮于水面，湿密度大于1则在水中最终会下沉。

本实施例中的在线除砂装置3使用水力旋流器。水力旋流器是常用的工业分级设备，污水从设备上部以一定的初速度，从其进料口31沿切线方向进入腔体，在设备内腔中回转流动，液流中比重较大的砂砾类固相物料在离心力及壁面阻力作用下将加速沉降到水力旋流器的底部，而含有细小粒径、低密度的固相颗粒的液流则从水力旋流器上部中心位置的溢流口33溢出。水力旋流器有各种规格，可以去除小至5微米的砂砾，且设备成本低、工作可靠、效率高，适合完成本技术的除砂需求。具体使用时，水力旋流器底部的废水沉砂口32可保持一定的开度，随时排出含沙颗粒。也可以间歇性地人工开启沉砂口32，清理其中收集的砂砾等杂物。

抽取污水收集池1中的含固相物料的污水时，从在线除砂装置3的底部排污口31排出的水是完全废弃不再回用的。两次洗车间隔内，排污口31排出的水量应小于前次汽车清洗时在清水漂洗等环节新增投入的清水，以保证每次清洗都有足够的水量。实际设计时，不只是固液混和罐4的容量须大于单次清洗所需的消耗量，中水罐5、清水罐6的容量也最好大于单次消耗量。否则，就需要边清洗边补充，难以保证可靠的运行状态。

现实中，使用固相物料、按固液两相流原理进行清洗的洗车作业，都是在封闭的洗车房内完成，每次洗车产生的污水都有效地汇集到污水收集池中。由于每次开始新的车辆清洗流程之前，都已完成前次洗车产生的污水的收集、抽吸和处理，而且固液混和罐4液位达到溢出程度才开始向中水罐5输出，所以固液混和罐4的液位的固相物料和水的质量在每次洗车之前都是相同的，从而保证了固液混和罐4内的固-液混合物在每次洗车开始前都保持相同的浓度水平。

污水收集池1中的水位传感器可以用浮球开关。当污水水位达到预先指定的高位时，水泵启动，浮球随着水位下降到低水位时，污水泵2将自动断电。污水收集池1中可以设置搅拌装置，或者污水泵2本身选用带搅拌叶片的型号。

固液混和罐4的出料口42与进水管23相连通，连接位置在进水管23内的液流进入增压泵8之前。

以下，重点就固液混和罐4内的混和方式提出2个实施例，并在此基础上说明汽车清洗的工艺流程。

实施例1：借助电动搅拌器44实现固液混和

如图2所示，此种情况下，固液混和罐4内安装有电动搅拌器44，搅拌器44的杆身中下部设有叶片441，搅拌器44的上端安装有驱动电机442。电动搅拌器作为常用的机械搅拌方式，根据其叶片差异，有桨式、推进式、板框式、涡轮式、螺带式等各种类型。本发明中优选螺旋桨式搅拌器，使得搅拌过程有较强的轴向循环能力，适用于低粘度的固-液两相介质在罐体小空间内，以高速小直径的叶轮实现快速搅匀。具体的，可以采用一层或两层叶片，以满足汽车清洗过程中液面高低变化影响下的搅拌要求。

实施例2：通过高压水流反冲实现固液混和

如图3所示，本实施例中固液混和罐4内无电动搅拌器，增压泵8的出水有一部分回流到固液混和罐4。该回流管路45的出水口451位于固液混和罐4腔体内的下部，出流将对罐体内的固-液混合物产生强烈扰动。只要出水口流速、流量与罐体容积匹配良好，在不同的罐体液位下都能起到均匀混和的效果。本方案的优点是省去了一套电动搅拌器，提高了可靠性。缺点是不能提前启动罐内的固-液混和操作，可能导致初始液流浓度偏低。

当然，如果固相物料呈悬浮状态，比如其湿密度接近于1或水中添加了悬浮剂，则上述两个实施例的搅拌设计均可取消不用。

本发明相应的清洗工艺所采用的工作介质不是单一的水，而是在水中掺入了固相物料后混和而成的一定浓度的固-液混合物。

一套带有电动搅拌功能的系统的车辆清洗及污水循环过程如下：

首先，加满固液混和罐4、中水罐5、清水罐6，做好洗车准备。

然后，开启电动搅拌器44，将罐内物料的充分混和均匀，再开启固液混和罐4的出口阀门421，启动增压泵8，以固相物料和水的混合物为工作介质，对车辆外部做高压冲洗，以破坏车身附着的污垢层。该阶段水压最大，使用的是固液混和罐4内的此前洗车产生的污水。

接下来，关闭阀门421，开启中水罐5的出水口阀门521，以中水为工作介质，对车身外表进行冲洗，旨在去除残留污垢及固相物料。

中水冲洗完毕后，开启清水罐6的出水口阀门621，以清水漂洗方式彻底去除车身外表上的污水。如果不用电动搅拌器44，则在开启增压泵8后利用其回流水同步实现搅拌。

汽车清洗过程中形成的污水，连同固相物料进入污水收集池1，再由污水泵2抽取，输入到水力旋流器3中，水力旋流器3除砂后的上部溢流经过溢流口33、加料口41进入固液混和罐4的腔体内。在固液混和罐4的水达到溢流口43的水位后，因溢流口43与内腔之间有滤网隔开，所以固相物料被截留在罐内，而经过滤的污水将通过进水口51流到中水罐5，其中的大颗粒油滴以气浮方式漂在进水口51一侧的液面，随着中水罐5达到溢出液位时从溢流孔53排出，达到隔油、除油的处理效果，其余污水通过隔油板54下部的通水孔道可以到达出水口52。

隔油板54可以是悬空挂在中水罐4的腔体内，使得污水在其下方实现两侧间流动，也可以是整体固定在罐体底部但下部设有通孔，以通孔作为两侧间污水流动的通道。

由于洗车过程不断有清水加入，在线除砂装置3的底部排污口31排出的废水水量又小于前次汽车清洗时漂洗所用的清水量，所以这个污水处理过程可以稳定进行，在下一次洗车开始之前完成固相物料、污水的收集处理，足量补充固液混和罐4、中水罐5的消耗，达到每次洗车前相同的初始状态。

本发明适用于湿密度大于1的固相物料。不过，以上清洗方法所选用的固相物料的湿密度过大的话，固相物料可能会在水中快速沉降，严重影响固-液两相混和的效果，更不适合远距离传输，故从实际出发选择0.8-1.2的湿密度。对于湿密度<1.0的轻质物料，水力旋流器3的分离效果更突出，固液混和罐4内的固-液混合物浓度更不容易受到罐体内固相物料总量的影响更稳定。

可见，按照上述的“固-液混合物冲洗--中水漂洗--清水漂洗”的三步洗车法，则上一辆车洗后形成的废水在后续工艺中大部分被循环使用，可以起到很好的节水效果。每次洗车，只是在清水漂洗环节需要补充少量的水，因此大大减少了水资源消耗量。

以上实施例，主要为利于表述本发明所需而设。具体设计时，污水收集池1的入水口可设立拦污格栅，拦截树叶、地面垃圾等大尺寸污染物；污水泵2、增压泵8的选型可根据工作压力、流量、介质而合理选用；以固液两相流进行冲洗及后续的中水漂洗、清水漂洗三道工序，可以接入不同的增压泵，采用不同的水压，或者各时段共用增压泵8，以变频器调控流量；更可以使用不同的喷头、不同的流量，但都不脱离本发明的本质，等等。这些都与本发明的实质不相冲突，可以根据实际情况进一步优化装置的功能。实施例中各个电动阀/电磁阀及泵的开闭、污水收集池水位的监控，都可以通过相连的电控系统来实现。电气控制系统可使用成熟的公知技术，在此不再细述。

为进一步节约用水，可以在中水罐5之后增加深度水处理装置(比如：膜处理装置、过滤装置、电絮凝装置、气浮装置等)，该装置将中水罐5的中水经过深度的净化处理，分离其中的阴离子洗涤剂、超细颗粒、絮状物等污染物成分，进一步提高水的浊度、SOD等污染控制指标，使中水达到高标准的污水排放要求，甚至作为清水水源输入清水罐。固液混和罐4、中水罐5、清水罐6也可以安装水位传感器，当其存量达到预警值时，或者强制启动污水泵2，或者从其它水源输水补充。

此外，本发明的技术也可以用在高压水清洗汽车之外的其它类似领域，比如：高铁动车/火车车厢的清洗作业，实现清洗工艺目标和节水目的。与现有技术相比，本发明的优点在于：解决了在水中悬浮或漂浮的轻质固相物料的回收利用问题，而且固相物料的浓度稳定可控，设备构成简单，整个污水处理与汽车清洗工艺有机结合，能实现连续、自动化运行，实施、维护也很简单，具有很强的工程实用性。

以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项使用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。

Claims (7)

1.一种洗车污水循环利用系统，包括污水收集池(1)、污水泵(2)、在线除砂装置(3)、固液混和罐(4)、中水罐(5)、清水罐(6)、增压泵(8)、电控系统，其中固液混和罐(4)、中水罐(5)、清水罐(6)均有出口接入一侧设置的进水管(23)，并通过进水管(23)接入增压泵(8)，增压泵(8)的出水侧通过出水管(22)接有喷头(21)，所述固液混和罐(4)的上部设有与在线除砂装置(3)的溢流口(33)连通的加料口(41)、与中水罐(5)连通的溢流口(43)，下部设有连通进水管(23)的出料口(42)，基于该系统清洗汽车时，以固相物料和水的混合物为工作介质，从喷头(21)喷射到车身表面来剥离污垢，其特征在于：固相物料与水的混和是在固液混和罐(4)内完成的，在设计、使用该装置时，遵循如下工艺方法：

一、固液混和罐(4)的容量大于单次洗车所需的固-液混合物的体积；

二、每次洗车前，完成对前次洗车产生的污水的抽吸处理。

2.根据权利要求1所述的洗车污水循环利用系统，其特征在于：所述中水罐(5)的内部安装有隔油板(54)，中水罐(5)的进水口(51)与出水口(52)分设于隔油板(54)的两侧，隔油板(54)的两侧经过隔油板(54)的下部而相互贯通，所述中水罐(5)的上部设有溢流孔(53)，溢流孔(53)与进水口(51)位于同一侧。

3.根据权利要求1所述的洗车污水循环利用系统，其特征在于：所述固液混和罐(4)的内部设有电动搅拌器(44)，借助电动搅拌器(44)实现固相物料与水在固液混和罐(4)内部的混和过程。

4.根据权利要求1所述的洗车污水循环利用系统，其特征在于：所述增压泵(8)的出水端有一分支管路(45)与固液混和罐(4)相连通，该管路的出水口(451)位于固液混和罐(4)腔体的下部。

5.根据权利要求1所述的洗车污水循环利用系统，其特征在于：所述污水收集池(1)中设置有水位传感器，当液面超过提前设定的某个水位时，水位传感器将触发、启动污水泵(2)抽走污水，直至液位回落至指定的低水位。

6.根据权利要求1所述的洗车污水循环利用系统，其特征在于：基于该系统的车辆清洗方法依次执行三个独立的步骤：

一、高压冲洗：开启固液混和罐(4)的出料口(42)的阀门(421)，以固-液混合物为工作介质，通过喷头(21)冲洗车辆外表面，破坏车身上附着的污垢层；

二、中水漂洗：关闭阀门(421)，开启中水罐(5)的出水口(52)的阀门(521)及增压泵(8)，以中水为工作介质，通过喷头(21)冲洗车辆外表面，去除高压冲洗后的车身残留物；

三、清水漂洗：开启清水罐(6)的出水口(62)的阀门(621)及增压泵(8)，以清水为工作介质，通过喷头(21)进一步漂洗车身外表面，使得车身只留下清水水渍。

7.根据权利要求1所述的洗车污水循环利用系统，其特征在于：基于该系统的车辆清洗工艺方法所选用的固相物料的湿密度在0.8-1.2之间。

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