[摘 要]介绍了一种新型的带污水处理再利用装置的洗扫车。洗扫车是一种高效的道路清扫设备，在我国有着极其广泛的应用。加装污水处理装置后，可节约珍贵的水资源，同时增加洗扫车的连续工作时间，提高洗扫车的工作效率。

[关键词]洗扫车 污水处理 过滤膜组件

随着城市规模的不断扩大，机械类道路清扫设备在道路清扫工作中所占的比重越来越大。而在众多道路清扫设备中洗扫车使用频率最高。洗扫车是一种具有路面清洗、路面清扫、路缘清洗、路缘和路缘石立面洗刷、低压冲洗、喷雾降尘等多种功能一体的专用清扫车辆，由于其具备高压冲洗与洗扫、吸收相结合的操作模式，故有着其他车辆无法比拟的高清洁度、作业无扬尘等独特优势。但同时也带来了耗水量大，污水无处排放等技术难题。若能将收集的污水过滤，重复利用，不仅可以节约用水，还可以提高洗扫车的工作效率。

洗扫车主要由汽车二类底盘、副发动机及其传动装置、风机、高压水清洗系统、低压冲洗系统、扫盘降尘系统、清水箱、垃圾箱、左右清扫装置、吸嘴、液压系统、气动系统、电控系统等部件组成。此次研发的洗扫车除具备上述基础部件外，还增加了污水处理再利用系统。如图1所示：

2.污水处理再利用系统

2.1 污水处理再利用系统简介

以市面上常见的7吨底盘改装的洗扫车为例，单次作业过程中用水量为4.5吨，且绝大多数的水都来自于城市自来水厂，回收水量为2.8吨左右（路面干湿情况不同而不同），且其中含有大量的垃圾、泥沙等物，这些回收水大多是未经处理直接排入城市污水管道中，这样既造成了大量水资源的浪费，又增加了城市污水处理系统的负荷。

水资源的珍贵性越来越受到人们的重视，节约用水已经成为了大家的共识，各个行业均迫切需要污水处理再利用系统。

车载式污水处理再利用装置基中空帘式膜-生物反应器（MBR）技术，膜-生物反应器（MBR）是一种通过中空纤维膜组件对含泥污水进行分离过滤，将膜分离技术与活性污泥法生物技术相结合的新型污水处理技术，如图2所示。该项技术已经广泛应用在处理生活、医药、化工、印染、食品等领域的污水处理设备中。

2.2 污水处理再利用系统原理介绍

水处理再利用原理如图3所示：

洗扫车开始工作后，洗刷地面的残余水连同垃圾会通过吸嘴吸入垃圾箱内，当垃圾箱内的垃圾和水的混合液液位到一定高度时（由传感器检测），安装在箱体内的三级筒开始工作，进入滤筒的污水经过三级粗滤，过滤掉大部分的大垃圾颗粒，通过出水口，由污水泵传输至过滤膜所在腔体。此时球阀K1、K5、K6打开，其余球阀关闭。当过滤膜组件腔体内的污水水位高于膜最低点时（完全将膜组件浸泡），再生水泵启动，通过污水泵的自吸能力，将污水经过过滤膜过滤。过滤的、干净的水流入清水箱，作为洗扫车的补充用水，以延长洗扫车的使用时间，减轻洗扫车补水压力，这样就完成了污水处理再利用的过程。

污水过滤进行一段时间后，部分污泥、垃圾等物会附着在过滤膜组件及三级滤筒之上，影响污水处理的效率。此时打开球阀K8、K2，利用底盘气包内的压缩空气，通过脉冲气阀对三级滤筒及过滤膜组件快速气体脉冲，以打散附着垃圾，掉落的垃圾在洗扫车倾倒垃圾时一同排出。

当洗扫车一天工作完成，需要对过滤膜组件进行气水反洗，此时打开球阀K4、K7、K8，其余关闭，启动再生水泵，则清水箱内的清水在再生泵的作用下对过滤膜组件进行反冲，在反向水流的作用下，一些附着在过滤膜组件上的微小颗粒物也会掉落。同时底盘气包内的压缩空气对过滤膜组件进行短时间间隔的气体脉冲，达到彻底洗净过滤膜的作用。

当整个系统工作一段时间后，尤其是在清扫有机物较多的路面一段时间后，需要对膜组件进行化学清洗，K3作为化学清洗液加入口备用。

2.3 膜组件相关参数设计

要想达到污水处理再利用系统的理想工作状态，膜过滤组件的过滤能力与洗扫车的污水回收能力必须达到平衡状态，才能最大限度的过滤回收污水，同时不会出现膜面积浪费现象。

本次以底盘总质量7吨不带污水再生系统洗扫车作为设计基础，其清水箱容积为5m3，考虑到使用过程中达到清水水位低报警时，清水箱及管路中还残留着一部分清水，故实际的单次用水量按4.5m3计算。实际单次清水有效洗扫时间为45min，可以得出洗扫车的单位时间（每分钟）用水量：

在实际的使用过程中，加满清水作业至清水用完需进行两次的污水排放，第一次污水排放后大约有30%的污水剩余在污水箱内。

通过对污水箱体积进行计算可得，整个污水箱可盛放污水为 1.63m3，则两次共排放的污水为：

考虑到污水箱内水位监测装置会存在一定的余量，故整个再生系统污水总量按2.5m3计算。

则洗扫车单位时间（每分钟）内吸收污水的体积为：

按理想的工作状态，即过滤水量与收集污水速度保持一致，膜的过滤速度为每平方米0.0005m3/min，则所需要的过滤膜的面积为（平方米）：

经过排布，最终膜组件的体积为500×500×1200，单件组件膜面积58㎡，每台洗扫车安装两件，箱体后部左右两侧设计相应的安装空间安装。

加装污水处理再利用装置的洗扫车连续工作时间为（分钟）：

通过上述计算可得，安装污水处理再利用系统后，洗扫车连续工作时间从45分钟提高到100分钟，单次作业节约用水5.5m3，较传统洗扫车连续工作时间提高了55分钟，无论从环保和经济的角度出发，较未加装该装置之前都有了很大的提升。

污水处理再利用不仅可以大大减轻水资源短缺的压力，也是最积极主动地保护水环境，还是解决生态用水和环境用水的最佳途径。所以污水循环利用装置在洗扫上的应用必将引发洗扫车的一次重要变革，是未来洗扫的重要发展方向。

中国科技博览 2016年14期

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