洗扫车污水循环系统的研究

李长城

摘 要：本文介绍了一种可以进行车内污水循环的洗扫车，该车具有连续工作时间长，用水量小，洗扫效果好等特点，能够满足城市道路保洁和减少资源消耗的双重要求。使用污水过滤系统，理论上具有了使用中水或工业污水作为介质的能力，符合我国水资源匮乏的国情和可持续发展的基本国策。

关键词：洗扫车；再生水；污水循环

中图分类号：P618 文献标志码：A

进入21世纪以来，随着中国国内城镇过程的加快，城镇道路及高速公路的覆盖越来越广，依靠人力保洁路面已不能满足社会需求。在社会公众需求的不断推动下，道路保洁车辆包括路面清洁、栏杆尤其是路面清洁车辆称为国内各环卫车生产厂商竞争的重点，其中以洗扫车用处最为广泛。传统意义上的洗扫车用水量大，污水箱有效垃圾收集率低，且水资源浪费严重。在我国水资源匮乏的国情下，车载污水循环再利用的系统应运而生，该车能够有效地延长工作时间，提高有效垃圾收集率。

1 洗扫车简介

洗扫车为使用二类底盘搭载动力单元和执行机构，使用水作为介质对路面进行清洁和洒水的车辆，具有路面洁净度高、扬尘小的特点，满足客户一车多用的需求。

洗扫车除二类底盘外，还包括了副发动机及风机、清扫装置及扫盘降尘系统、清水箱、吸嘴和垃圾箱。以该车为例，车辆在工作过程中，通过清扫装置在清扫过程中冲洗用水，经吸嘴吸入垃圾箱，待垃圾箱内污水满后停止工作。若在该车上搭载污水循环系统，便可以实现将污水箱内的水进行过滤，将过滤后的水通过清扫装置再用于冲洗如此循环反复，相同的水量能够使车辆工作时间更长，垃圾箱内垃圾的净收集率也更高。

2 污水循环系统

2.1 污水循环系统简介

车载式污水循环再利用装置基于中空帘式膜—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。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。

膜—生物反应器（MBR）组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。工业污水通过膜生物反应器等设备处理之后，将其用于绿化、冲洗、补充观赏水体等非饮用目的，而将清洁水用于饮用等高水质要求的用途。城市污水、工业污水就近可得，可免去长距离输水，而实现就近处理实现水资源的充分利用，同时污水经过就近处理，也可防止污水在长距离输送过程中造成污水渗漏，导致污染地下水源。经过膜—生物反应器（MBR）过滤后的水中，悬浮物及浊度几乎为零，很适合洗扫车这种依靠喷嘴辅助清扫的环卫车辆，能够有效地降低因水质问题带来吸嘴的堵塞。

2.2 污水循环原理

洗扫车开始工作后，地面上的垃圾会同残留的冲洗水因负压的吸力而经过吸嘴进入垃圾箱，垃圾箱内安装有污水水位监测装置，当污水量达到一定量时，安装在箱体内的三级筒开始工作，如图1所示。进入滤筒的污水经过三级粗滤，能够将大部分大颗粒垃圾滤出，再经出水口，由污水泵传输至过滤膜所在腔体。此時球阀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（此状态下完膜组件浸泡在污水中），再生水泵会自动启动，通过污水泵的自吸能力，将污水强制通过过滤膜从而起到净化作用。经过过滤后的清洁水流入清水箱，作为洗扫车的补充用水，此过程为一个污水循环的过程。使用循环水在一定程度上减少补充水的频率，对补水不便的地区能够显著的提高工作效率。

污水过滤进行一段时间后，部分污泥、垃圾等杂物会吸附在过滤膜组件及三级滤筒之上，严重时会影响污水处理的效率。此时开启球阀K8、K2，使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，以清理周边附着物，掉落的杂物在洗扫车倾倒垃圾时一同排出，完成对三级滤筒的自洁工作。

当洗扫车完成一天的工作后，应当及时对组件进行汽水反洗，此时开启球阀K4、K7、K8，其余关闭，启动再生水泵，再生水泵能够利用清水箱的水过滤膜组件进行反冲，在反向水流的作用下，将附着在滤膜组件上的微小颗粒物同时冲掉。若此时附加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，则可以实现对过滤膜的完全清洁。

2.3 膜组件相关参数设计

根据实际使用情况可以知道，若希望达到污水循环系统的理想工作状态，膜过滤组件的过滤能力势必要同同洗扫车的污水回收能力维持在一个平衡状态，只有如此才能最大限度地过滤污水，同时还不造成膜面积的浪费，合理地压缩成本。

本次以底盘总质量7t不带污水再生系统洗扫车作为设计基础，其清水箱有效容积为5m?，考虑到使用过程在水位较低时会停止作业，在清水箱及管路中会残留着少量清水，故实际的单次用水量按4.5m?计算。实际单次清水有效洗扫时间为45min，能够计算出洗扫车单位时间（每分钟）用水量：

L用=4.5/45=0.1m? /min

在实际使用中，自清水箱水满加满到清水用完需进行排放两次污水，第一次排放约70%污水，剩余30%的污水在污水箱内。

通过对污水箱容积进行计算，整个污水箱可盛放污水 1.63m?，则两次共排放的污水为：

V污水 =1.63×（1+0.7） =2.8m?

考虑到污水箱内水位监测装置会存在一定的余量，故一个完整的循环系统污水排放总量约为2.5m?。

则洗扫车单位时间（每分钟）内吸收污水的体积为：

L吸=2.5/45=0.055m?/min

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0.0005m?/min，则所需要的过滤膜的面积为（m2）：

S膜=0.055/0.0005=110

经过排布，最终膜组件的体积为0.5m×0.5m×1.2m，单件组件膜面积58㎡，每台洗扫车安装两件，在箱体内设计相应的安装空间。

加装污水处理再利用装置的洗扫车连续工作时间为（分钟）：

T=4.5/（0.1-0.055）=100

经上述计算可得，使用污水循环系统后，洗扫车单次连续工作时间从45分钟提高到100分钟，单次作业节约用水5.5m?，较传统洗扫车连续工作时间提高了一倍以上，同时节省了从工作处往返加水处的燃油消耗和人工耗时，无论在工作效率，节约成本还是环保上都有着明显而且实际的意义。

结语

随着科技的发展和国内产品生产力的提高，新型的、效果比中空MBR膜组件更好的平板式MBR膜正在涌入市场，其具有的拆装方便、抗污染性能更好、清洁周期更长等优势在洗扫车这一领域得到进一步的发挥。作为环卫车生产企业，我们有义务也有能力生产出让社会和公众满意的产品，在美好国家的建设征程上不断进步。

参考文献

[1]崔少晨，柴立.环卫洗扫车高压水路系统的研究与设计[J].建设机械技术与管理，2015（9）：84-86.

[2]乔春光.几种污水深度处理常用过滤工艺介绍[J].资源节约与环保，2013（11）：86-87.endprint