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摘要：现有的废水回用系统不能对废水进行分流，而且利用单一，为了家庭污水智能处理循环利用系统充分利用闲置空间，安装在家庭洗手间的沉箱中，对现有供排水系统影响小，不影响家庭的装修，本系统实现了废水的再利用，达到节约水资源，节能环保的目的，是利国利民具有巨大的经济价值和社会价值的研究。本文就污水智能处理循环利用系统进行研究。
关键词：家庭污水;智能控制;循环工艺
水是生命之源，随着社会经济的不断发展，水资源短缺、水资源分布不均、水环境被严重污染等等是当今社会急需解决的一系列问题。如何解决好水多、水少、水脏和水污染等问题直接关系到水资源的可持续利用、粮食生产的安全、经济增长方式、国民经济的可持续发展、维持生态环境的安全以及国内国际环境的安定。应思考如何降低对水资源的浪费，二次利用水资源，缓解水资源短缺困境。家庭作为社会的重要单元，做好家庭节水尤为重要，家庭废水的回用不仅可以缓解城市给水管网的供水压力、减少污水的排放量，从而减轻污水处理厂处理污水的负担。
1研究的目的及应用价值
本项目创新设计与制造一种家庭污水智能处理循环利用系统。本项目在洗手间沉箱内安装一个废水回收与净化装置，该装置可以对排水进行充分的沉淀、净化、消毒和除臭，得到的二次用水循环利用給冲水马桶[1]。该系统可以智能判断回收装置内的储水量，与常规供水相互配合，保证了马桶的正常供水。本系统采用低压直流电源作为动力源，并采取防水防电措施，安全可靠。该项目具有投资小、见效快、易实施的特点，能够实现家家户户节水省钱的效果。经测算，可节约大量水资源。这是一项利国利民的实用性项目，具有巨大的经济价值和社会价值[2]。
2研究的可行性分析
①目前现以广东省中山市常住人口350万为例，按平均每户家庭3口人计算，共有120万户家庭。平均每户家庭按每月最少估算节约3吨水，每月中山市节约350万吨水，每吨水按现价2.86元计算，每月合计约1001万元，合计每年可节约12012万元。
②技术上可行：研制家庭污水智能处理循环利用系统所应用的技术主要有电气技术、PLC控制技术及机械设计及制造技术[3]。
③市场需要：当前每天每个家庭都有洗手脸、洗衣物、洗澡等产生的大量污水直接流入下水道，及不环保又造成水资源巨大浪费，目前市场上还没有一家做此家庭污水智能处理循环利用系统，用较低的成本带来巨大的效益，每个家庭都需要，即环保又节约资源，市场需求大。
3国内外研究现状和发展趋势分析
目前国内主要是耗资巨大的污水处理厂，通过集中处理后流入河流，这种方法处理后没有进行循环利用，没有起到水资源的节约的效果。利用家庭沉箱收集家庭污水，并进行处理和再利用，目前国内还没有此项技术，它的出现将极大节约水资源，带来巨大的社会效益、经济效益。
4污水智能处理循环工艺流程
优化后的污水处理控制系统，拥有三级污水处理工艺流程，如下所述：
4.1一级处理工艺流程
首先家庭会将污水排放到集水沉箱中，在经过粗格栅、活性炭的简单过滤和处理后，使污水内部的悬浮有机物脱离，完成对一次污水的预处理。
4.2二级处理工艺流程
在经过粗细格栅、活性炭的精过滤和处理后，使污水内部的残余悬浮有机物脱离，完成对二次污水的预处理。
4.3三级处理工艺流程
在经过细细格栅、活性炭的精过滤和处理后由提水泵智能控给马桶备用。在这个工艺流程中，控制系统发挥了重要的作用，使污水处理设备运行的稳定性得到了保证。
5污水处理PLC控制系统硬件设计和结构
通过上述分析可知，家庭污水控制系统拥有多道污水过滤处理控制工序，因此，对PLC控制器的要求十分严格，由于本控制系统拥有多个输出点，且较为复杂，因此，保证硬件系统的设计效果尤为关键。PLC控制器通信设计可以分为多个部分，主要包括上层管路和下层管理。按照应用范围，则可以分为室内控制和设备控制。硬件控制器。将污水处理工艺流程作为依据，对系统控制要求加以明确，并在此基础上，获得I/O点数，并完成PLC的选择，目前，常用的PLC形式有两种，分别为结构式和整体式。
在PLC的I/O点分配完成后进行图纸设计，同时分配输出地址，最后设计与之相匹配的程序本文所设计的PLC控制系统，所采用的控制器为S7-300，究其原因，主要是这种控制器的逻辑指令和功能质量较为完整，控制器的应用范围也随之扩大，这一优势在编程时得到了体现，主要表现在以下方面：拥有非常快的指令处理速度，所需的指令执行时间不超过0.5μ;能够对浮点运算和复数运算方法进行有效的使用;拥有多种不同的通信接口;能够为使用者提供合理的参数，有利于降低模块参数化工作的难度;可以提供良好的人机交互界面;具有可拓展性。PLC控制器可以与多种模块和扩展装置相连接，据了解得知，这种控制器最大拓展机架为4个，单个机架内包括8个模块，故一个PLC控制器可以拓展的模块高达32个;自动诊断功能。PLC控制器可以对控制系统的功能进行诊断，并分析和记录故障的成因，为人制定解决方法，提供了数据上的支持;口令保护功能。传统污水控制系统容易受到木马病毒的威胁，而PLC控制器具有多级口令保护功能，将这项功能应用于控制系统中，可以保证数据和技术的安全。选择合适的通信卡。本系统将CP5613通信卡作为了主要选择，通信卡的作用是将计算机和的编程设备与MPI相连接。据了解得知，该通信卡可以连接多台设备，并在此基础上，完成一个网段的建立。接口模块选择。本系统选择了西门子公司生产的IM系列接口模块，提供多种形式的总线接口是接口模块的基本功能。
6拟解决的关键问题、拟突破的重点和主要创新之处
本研究设计制造的家庭污水智能处理循环利用系统，填补了现有技术存在的不足，提供一种结构完善的污水智能处理循环利用系统。
创新设计与制造一种家庭污水智能处理循环利用系统。该系统的工作原理是：洗手间在装修前，对其沉箱进行稍许改造，在沉箱内安装一个净水装置，以净化和收集洗手脸、洗衣机排水、洗澡间排水（家庭这几方面用水量最大），并加以循环利用。本净水装置共分三层沉池，第一层沉池对收集的排水进行粗过滤和沉淀，第二层沉池对上一层来水进行细过滤和除臭，第三层沉池对上一层来水进行再净化及储蓄，以待循环利用。
该智能系统通过感应装制将净化过的清水供应给冲水马桶，自动控制感应器优先将净化过的二次水供应给冲水马桶。当第三层沉池清水不足或过低时，自动感应器会自动打开常规家用自来水，以供给冲水马桶使用。当沉池水位过高，感应器会自动打开排水阀溢流到下水管道内。该装置，每月通过自动清洗装置清洗一次，以清除尘垢，尘垢则通过串联通道流入下水管道内。
结论
本系统采用低压直流电源驱动及控制，并安装防水防漏电装置，安全可靠。该系统利用沉箱的位置，不额外占用用户的空间，并具有结构简单、易量化生产、投资小、见效快的特点，可实现家家户户节约用水的效果。
参考文献
[1]罗锦芳，陈广海.城市化地区生活污水处理措施初探[J].广东水利水电，2021（02）：21-25.
[2]张吉库，孙冕.空气提升式A～（2）/O处理农村生活污水的试验研究[J/OL].环境工程：1-10.
[3]陶丹.浅谈西北地区农村生活污水处理工程管网设计[J/OL].环境工程：1-3.
景津环保股份有限公司 山东 德州 253000
关键词：家庭污水;智能控制;循环工艺
水是生命之源，随着社会经济的不断发展，水资源短缺、水资源分布不均、水环境被严重污染等等是当今社会急需解决的一系列问题。如何解决好水多、水少、水脏和水污染等问题直接关系到水资源的可持续利用、粮食生产的安全、经济增长方式、国民经济的可持续发展、维持生态环境的安全以及国内国际环境的安定。应思考如何降低对水资源的浪费，二次利用水资源，缓解水资源短缺困境。家庭作为社会的重要单元，做好家庭节水尤为重要，家庭废水的回用不仅可以缓解城市给水管网的供水压力、减少污水的排放量，从而减轻污水处理厂处理污水的负担。
1研究的目的及应用价值
本项目创新设计与制造一种家庭污水智能处理循环利用系统。本项目在洗手间沉箱内安装一个废水回收与净化装置，该装置可以对排水进行充分的沉淀、净化、消毒和除臭，得到的二次用水循环利用給冲水马桶[1]。该系统可以智能判断回收装置内的储水量，与常规供水相互配合，保证了马桶的正常供水。本系统采用低压直流电源作为动力源，并采取防水防电措施，安全可靠。该项目具有投资小、见效快、易实施的特点，能够实现家家户户节水省钱的效果。经测算，可节约大量水资源。这是一项利国利民的实用性项目，具有巨大的经济价值和社会价值[2]。
2研究的可行性分析
①目前现以广东省中山市常住人口350万为例，按平均每户家庭3口人计算，共有120万户家庭。平均每户家庭按每月最少估算节约3吨水，每月中山市节约350万吨水，每吨水按现价2.86元计算，每月合计约1001万元，合计每年可节约12012万元。
②技术上可行：研制家庭污水智能处理循环利用系统所应用的技术主要有电气技术、PLC控制技术及机械设计及制造技术[3]。
③市场需要：当前每天每个家庭都有洗手脸、洗衣物、洗澡等产生的大量污水直接流入下水道，及不环保又造成水资源巨大浪费，目前市场上还没有一家做此家庭污水智能处理循环利用系统，用较低的成本带来巨大的效益，每个家庭都需要，即环保又节约资源，市场需求大。
3国内外研究现状和发展趋势分析
目前国内主要是耗资巨大的污水处理厂，通过集中处理后流入河流，这种方法处理后没有进行循环利用，没有起到水资源的节约的效果。利用家庭沉箱收集家庭污水，并进行处理和再利用，目前国内还没有此项技术，它的出现将极大节约水资源，带来巨大的社会效益、经济效益。
4污水智能处理循环工艺流程
优化后的污水处理控制系统，拥有三级污水处理工艺流程，如下所述：
4.1一级处理工艺流程
首先家庭会将污水排放到集水沉箱中，在经过粗格栅、活性炭的简单过滤和处理后，使污水内部的悬浮有机物脱离，完成对一次污水的预处理。
4.2二级处理工艺流程
在经过粗细格栅、活性炭的精过滤和处理后，使污水内部的残余悬浮有机物脱离，完成对二次污水的预处理。
4.3三级处理工艺流程
在经过细细格栅、活性炭的精过滤和处理后由提水泵智能控给马桶备用。在这个工艺流程中，控制系统发挥了重要的作用，使污水处理设备运行的稳定性得到了保证。
5污水处理PLC控制系统硬件设计和结构
通过上述分析可知，家庭污水控制系统拥有多道污水过滤处理控制工序，因此，对PLC控制器的要求十分严格，由于本控制系统拥有多个输出点，且较为复杂，因此，保证硬件系统的设计效果尤为关键。PLC控制器通信设计可以分为多个部分，主要包括上层管路和下层管理。按照应用范围，则可以分为室内控制和设备控制。硬件控制器。将污水处理工艺流程作为依据，对系统控制要求加以明确，并在此基础上，获得I/O点数，并完成PLC的选择，目前，常用的PLC形式有两种，分别为结构式和整体式。
在PLC的I/O点分配完成后进行图纸设计，同时分配输出地址，最后设计与之相匹配的程序本文所设计的PLC控制系统，所采用的控制器为S7-300，究其原因，主要是这种控制器的逻辑指令和功能质量较为完整，控制器的应用范围也随之扩大，这一优势在编程时得到了体现，主要表现在以下方面：拥有非常快的指令处理速度，所需的指令执行时间不超过0.5μ;能够对浮点运算和复数运算方法进行有效的使用;拥有多种不同的通信接口;能够为使用者提供合理的参数，有利于降低模块参数化工作的难度;可以提供良好的人机交互界面;具有可拓展性。PLC控制器可以与多种模块和扩展装置相连接，据了解得知，这种控制器最大拓展机架为4个，单个机架内包括8个模块，故一个PLC控制器可以拓展的模块高达32个;自动诊断功能。PLC控制器可以对控制系统的功能进行诊断，并分析和记录故障的成因，为人制定解决方法，提供了数据上的支持;口令保护功能。传统污水控制系统容易受到木马病毒的威胁，而PLC控制器具有多级口令保护功能，将这项功能应用于控制系统中，可以保证数据和技术的安全。选择合适的通信卡。本系统将CP5613通信卡作为了主要选择，通信卡的作用是将计算机和的编程设备与MPI相连接。据了解得知，该通信卡可以连接多台设备，并在此基础上，完成一个网段的建立。接口模块选择。本系统选择了西门子公司生产的IM系列接口模块，提供多种形式的总线接口是接口模块的基本功能。
6拟解决的关键问题、拟突破的重点和主要创新之处
本研究设计制造的家庭污水智能处理循环利用系统，填补了现有技术存在的不足，提供一种结构完善的污水智能处理循环利用系统。
创新设计与制造一种家庭污水智能处理循环利用系统。该系统的工作原理是：洗手间在装修前，对其沉箱进行稍许改造，在沉箱内安装一个净水装置，以净化和收集洗手脸、洗衣机排水、洗澡间排水（家庭这几方面用水量最大），并加以循环利用。本净水装置共分三层沉池，第一层沉池对收集的排水进行粗过滤和沉淀，第二层沉池对上一层来水进行细过滤和除臭，第三层沉池对上一层来水进行再净化及储蓄，以待循环利用。
该智能系统通过感应装制将净化过的清水供应给冲水马桶，自动控制感应器优先将净化过的二次水供应给冲水马桶。当第三层沉池清水不足或过低时，自动感应器会自动打开常规家用自来水，以供给冲水马桶使用。当沉池水位过高，感应器会自动打开排水阀溢流到下水管道内。该装置，每月通过自动清洗装置清洗一次，以清除尘垢，尘垢则通过串联通道流入下水管道内。
结论
本系统采用低压直流电源驱动及控制，并安装防水防漏电装置，安全可靠。该系统利用沉箱的位置，不额外占用用户的空间，并具有结构简单、易量化生产、投资小、见效快的特点，可实现家家户户节约用水的效果。
参考文献
[1]罗锦芳，陈广海.城市化地区生活污水处理措施初探[J].广东水利水电，2021（02）：21-25.
[2]张吉库，孙冕.空气提升式A～（2）/O处理农村生活污水的试验研究[J/OL].环境工程：1-10.
[3]陶丹.浅谈西北地区农村生活污水处理工程管网设计[J/OL].环境工程：1-3.
景津环保股份有限公司 山东 德州 253000