洗掃車污水循環(huán)系統(tǒng)的研究

李長城

摘 要：本文介紹了一種可以進行車內(nèi)污水循環(huán)的洗掃車，該車具有連續(xù)工作時間長，用水量小，洗掃效果好等特點，能夠滿足城市道路保潔和減少資源消耗的雙重要求。使用污水過濾系統(tǒng)，理論上具有了使用中水或工業(yè)污水作為介質(zhì)的能力，符合我國水資源匱乏的國情和可持續(xù)發(fā)展的基本國策。

關(guān)鍵詞：洗掃車；再生水；污水循環(huán)

中圖分類號：P618 文獻標志碼：A

進入21世紀以來，隨著中國國內(nèi)城鎮(zhèn)過程的加快，城鎮(zhèn)道路及高速公路的覆蓋越來越廣，依靠人力保潔路面已不能滿足社會需求。在社會公眾需求的不斷推動下，道路保潔車輛包括路面清潔、欄桿尤其是路面清潔車輛稱為國內(nèi)各環(huán)衛(wèi)車生產(chǎn)廠商競爭的重點，其中以洗掃車用處最為廣泛。傳統(tǒng)意義上的洗掃車用水量大，污水箱有效垃圾收集率低，且水資源浪費嚴重。在我國水資源匱乏的國情下，車載污水循環(huán)再利用的系統(tǒng)應(yīng)運而生，該車能夠有效地延長工作時間，提高有效垃圾收集率。

1 洗掃車簡介

洗掃車為使用二類底盤搭載動力單元和執(zhí)行機構(gòu)，使用水作為介質(zhì)對路面進行清潔和灑水的車輛，具有路面潔凈度高、揚塵小的特點，滿足客戶一車多用的需求。

洗掃車除二類底盤外，還包括了副發(fā)動機及風(fēng)機、清掃裝置及掃盤降塵系統(tǒng)、清水箱、吸嘴和垃圾箱。以該車為例，車輛在工作過程中，通過清掃裝置在清掃過程中沖洗用水，經(jīng)吸嘴吸入垃圾箱，待垃圾箱內(nèi)污水滿后停止工作。若在該車上搭載污水循環(huán)系統(tǒng)，便可以實現(xiàn)將污水箱內(nèi)的水進行過濾，將過濾后的水通過清掃裝置再用于沖洗如此循環(huán)反復(fù)，相同的水量能夠使車輛工作時間更長，垃圾箱內(nèi)垃圾的凈收集率也更高。

2 污水循環(huán)系統(tǒng)

2.1 污水循環(huán)系統(tǒng)簡介

車載式污水循環(huán)再利用裝置基于中空簾式膜—生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)，膜—生物反應(yīng)器（MBR）是一種通過中空纖維膜組件對含泥污水進行分離過濾，將膜分離技術(shù)與活性污泥法生物技術(shù)相結(jié)合的新型污水處理技術(shù)。該項技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在處理生活、醫(yī)藥、化工、印染、食品等領(lǐng)域的污水處理設(shè)備中。

膜—生物反應(yīng)器（MBR）組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機負荷，從而減少污水處理設(shè)施占地面積，并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。工業(yè)污水通過膜生物反應(yīng)器等設(shè)備處理之后，將其用于綠化、沖洗、補充觀賞水體等非飲用目的，而將清潔水用于飲用等高水質(zhì)要求的用途。城市污水、工業(yè)污水就近可得，可免去長距離輸水，而實現(xiàn)就近處理實現(xiàn)水資源的充分利用，同時污水經(jīng)過就近處理，也可防止污水在長距離輸送過程中造成污水滲漏，導(dǎo)致污染地下水源。經(jīng)過膜—生物反應(yīng)器（MBR）過濾后的水中，懸浮物及濁度幾乎為零，很適合洗掃車這種依靠噴嘴輔助清掃的環(huán)衛(wèi)車輛，能夠有效地降低因水質(zhì)問題帶來吸嘴的堵塞。

2.2 污水循環(huán)原理

洗掃車開始工作后，地面上的垃圾會同殘留的沖洗水因負壓的吸力而經(jīng)過吸嘴進入垃圾箱，垃圾箱內(nèi)安裝有污水水位監(jiān)測裝置，當(dāng)污水量達到一定量時，安裝在箱體內(nèi)的三級筒開始工作，如圖1所示。進入濾筒的污水經(jīng)過三級粗濾，能夠?qū)⒋蟛糠执箢w粒垃圾濾出，再經(jīng)出水口，由污水泵傳輸至過濾膜所在腔體。此時球閥K1、K5、K6打開，其余球閥關(guān)閉。當(dāng)過濾膜組件腔體內(nèi)的污水水位高于膜最低點時（此狀態(tài)下完膜組件浸泡在污水中），再生水泵會自動啟動，通過污水泵的自吸能力，將污水強制通過過濾膜從而起到凈化作用。經(jīng)過過濾后的清潔水流入清水箱，作為洗掃車的補充用水，此過程為一個污水循環(huán)的過程。使用循環(huán)水在一定程度上減少補充水的頻率，對補水不便的地區(qū)能夠顯著的提高工作效率。

污水過濾進行一段時間后，部分污泥、垃圾等雜物會吸附在過濾膜組件及三級濾筒之上，嚴重時會影響污水處理的效率。此時開啟球閥K8、K2，使用底盤氣包內(nèi)的壓縮空氣，通過脈沖氣閥對三級濾筒及過濾膜組件快速氣體脈沖，以清理周邊附著物，掉落的雜物在洗掃車傾倒垃圾時一同排出，完成對三級濾筒的自潔工作。

當(dāng)洗掃車完成一天的工作后，應(yīng)當(dāng)及時對組件進行汽水反洗，此時開啟球閥K4、K7、K8，其余關(guān)閉，啟動再生水泵，再生水泵能夠利用清水箱的水過濾膜組件進行反沖，在反向水流的作用下，將附著在濾膜組件上的微小顆粒物同時沖掉。若此時附加底盤氣包內(nèi)的壓縮空氣對過濾膜組件進行短時間間隔的氣體脈沖，則可以實現(xiàn)對過濾膜的完全清潔。

2.3 膜組件相關(guān)參數(shù)設(shè)計

根據(jù)實際使用情況可以知道，若希望達到污水循環(huán)系統(tǒng)的理想工作狀態(tài)，膜過濾組件的過濾能力勢必要同同洗掃車的污水回收能力維持在一個平衡狀態(tài)，只有如此才能最大限度地過濾污水，同時還不造成膜面積的浪費，合理地壓縮成本。

本次以底盤總質(zhì)量7t不帶污水再生系統(tǒng)洗掃車作為設(shè)計基礎(chǔ)，其清水箱有效容積為5m?，考慮到使用過程在水位較低時會停止作業(yè)，在清水箱及管路中會殘留著少量清水，故實際的單次用水量按4.5m?計算。實際單次清水有效洗掃時間為45min，能夠計算出洗掃車單位時間（每分鐘）用水量：

L用=4.5/45=0.1m? /min

在實際使用中，自清水箱水滿加滿到清水用完需進行排放兩次污水，第一次排放約70%污水，剩余30%的污水在污水箱內(nèi)。

通過對污水箱容積進行計算，整個污水箱可盛放污水 1.63m?，則兩次共排放的污水為：

V污水 =1.63×（1+0.7） =2.8m?

考慮到污水箱內(nèi)水位監(jiān)測裝置會存在一定的余量，故一個完整的循環(huán)系統(tǒng)污水排放總量約為2.5m?。

則洗掃車單位時間（每分鐘）內(nèi)吸收污水的體積為：

L吸=2.5/45=0.055m?/min

按理想的工作狀態(tài)，即過濾水量與收集污水速度保持一致，膜的過濾速度為每平方米0.0005m?/min，則所需要的過濾膜的面積為（m2）：

S膜=0.055/0.0005=110

經(jīng)過排布，最終膜組件的體積為0.5m×0.5m×1.2m，單件組件膜面積58㎡，每臺洗掃車安裝兩件，在箱體內(nèi)設(shè)計相應(yīng)的安裝空間。

加裝污水處理再利用裝置的洗掃車連續(xù)工作時間為（分鐘）：

T=4.5/（0.1-0.055）=100

經(jīng)上述計算可得，使用污水循環(huán)系統(tǒng)后，洗掃車單次連續(xù)工作時間從45分鐘提高到100分鐘，單次作業(yè)節(jié)約用水5.5m?，較傳統(tǒng)洗掃車連續(xù)工作時間提高了一倍以上，同時節(jié)省了從工作處往返加水處的燃油消耗和人工耗時，無論在工作效率，節(jié)約成本還是環(huán)保上都有著明顯而且實際的意義。

結(jié)語

隨著科技的發(fā)展和國內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)力的提高，新型的、效果比中空MBR膜組件更好的平板式MBR膜正在涌入市場，其具有的拆裝方便、抗污染性能更好、清潔周期更長等優(yōu)勢在洗掃車這一領(lǐng)域得到進一步的發(fā)揮。作為環(huán)衛(wèi)車生產(chǎn)企業(yè)，我們有義務(wù)也有能力生產(chǎn)出讓社會和公眾滿意的產(chǎn)品，在美好國家的建設(shè)征程上不斷進步。

參考文獻

[1]崔少晨，柴立.環(huán)衛(wèi)洗掃車高壓水路系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理，2015（9）：84-86.

[2]喬春光.幾種污水深度處理常用過濾工藝介紹[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2013（11）：86-87.endprint