一种多级沉降废水循环洗车系统及洗车废水处理方法与流程

本发明涉及洗车废水循环利用技术领域，更具体地说，涉及一种多级沉降废水循环洗车系统及洗车废水处理方法。

背景技术：

随着社会经济的不断发展，汽车已经成为人们外出常用的交通工具，中国国民汽车的保有量也在迅猛地增长，而洗车也就成为了有车一族必须要做的事情，一部分的汽车用户选择自己动手清洗车辆，但是这种洗车方式费时费力；另外还有很多汽车用户选择将汽车放到洗车店中进行清洗；而近年来随着智能自动化技术的不断发展完善，很多城市中出现了像自动洗车机的自助洗车设备，该种洗车方式洗车方便、效率高、费用低，受到广大汽车用户的喜爱。

而不管是在洗车店中进行清洗还是自动洗车机进行清洗，在洗车过程中都需要耗费大量的水资源，尤其是在自动洗车机进行清洗的时候，由于采用机械化清洗，为了使得车辆清洗地更为干净，就需要保证足够的水量对汽车进行清洗；另外自动洗车机多设置于室外，水源就较为宝贵，所以如何节水就成为洗车过程中需要考虑的问题。目前在很多的洗车店和自动洗车机中都有废水回收系统，车辆清洗完成后的废水可以通过废水回收系统进行处理再利用。虽然目前废水回收系统虽然通过传统的重力沉降以及过滤等方式可以对废水进行初步的净化，但是其也存在较多的问题，一方面传统的处理方式需要消耗较长的时间，而每在洗车高峰期，洗车店或者自动洗车机工作频率快，其废水回收系统对废水无法进行及时有效的处理，此时还需要额外加入大量的补充水，其节水效果十分有限。

基于上述问题，申请人针对现有的洗车废水循环装置进行了改进，并且申请了相关专利(专利名称：一种循环用水洗车系统，申请号：201920361696.9，申请日：2019-03-20)，该申请案利用漩涡促进杂质在水体中央快速沉降，进而提高废水中杂质的沉降速度，从而提高废水处理装置的处理速度，进而加快废水的循环利用速度，实现真正意义上的节水，并且其除杂效果相比较于传统的重力沉降具有较大的改善。但是申请人后来发现，经该种处理方式处理后的水中小颗粒杂质仍然没有得到较好的去除。

洗车废水在沉降过程中，一些密度和体积较小的杂质由于受力较小，不容易沉积到底部，所以沉降处理后的水中仍然会残留大量的细小杂质颗粒，含有这些细小杂质颗粒的水长时间经过过滤装置会导致过滤装置的堵塞，不仅会影响到过滤装置单位时间的过滤效率，而且会影响到过滤装置的过滤效果；导致部分细小颗粒杂质仍然残留在处理后的水中，这种水再进行返回利用会对洗车管道、喷头等装置产生损坏；并且在清洗过程中也容易对车子的漆面造成损伤。

经检索，专利名称为：洗车废水循环系统(申请号：201510905890.5，申请日：2015-12-07)，该申请案依次包括车道导流装置、汇集静置系统、初级净水过滤系统、中级净水过滤系统、终极纯净水生产系统和回水循环系统；通过沉降和三级过滤的处理，使得废水得到净化和再利用；该申请案一定程度上可以提高废水的处理效果，但是上述申请案的技术方案对废水的处理过程中经历的环节较多，在一定程度上限制了废水的处理效率。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，针对现有洗车废水循环处理过程中杂质去除尤其是小颗粒杂质去除效果较差的问题，提供了一种多级沉降废水循环洗车系统及洗车废水处理方法，上述多级沉降废水循环洗车系统通过设置两级可产生漩涡的沉降水箱，可以对废水进行深度沉降，经过该循环洗车系统处理的废水杂质含量较少；上述洗车废水处理方法通过将废水在两级不同的漩涡中进行沉降处理，使得处理后水中杂质大大较少。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种多级沉降废水循环洗车系统，包括洗车台、集水箱、沉降单元、储水箱和喷嘴，洗车台下方设置有集水箱，集水箱通过管道连通至沉降单元；沉降单元包括一级沉降水箱和二级沉降水箱；一级沉降水箱底部中央设置有第一涡流叶片，一级沉降水箱内偏心可升降地设置有第一取水器；二级沉降水箱底部中央设置有第二涡流叶片，二级沉降水箱内偏心可升降地设置有第二取水器，一级沉降水箱的进水口与集水箱相连，二级沉降水箱的进水口通过管道与第一取水器相连；一级沉降水箱的内径大于二级沉降水箱的内径；第二取水器通过过滤器与储水箱进水口相连，储水箱出水口通过管道与喷嘴相连。

优选地，一级沉降水箱和二级沉降水箱为圆桶，一级沉降水箱的桶内半径为r1，二级沉降水箱的桶内半径为r2，r1＝k1r2，其中1.5≤k1≤3。

优选地，一级沉降水箱为圆桶，一级沉降水箱的桶内半径为r1，第一取水器到一级沉降水箱中轴线的距离为d1，d1＝k2r1，其中0.50≤k2≤0.70。

优选地，二级沉降水箱为圆桶，二级沉降水箱的桶内半径为r2，第二取水器到二级沉降水箱中轴线的距离为d2，d2＝k3r2，其中0.65≤k3≤0.90。

优选地，第一取水器和第二取水器上设置有取水升降杆，取水升降杆用于调节第一取水器和第二取水器的高度。

优选地，一级沉降水箱和二级沉降水箱上设置有液位计，液位计用于检测一级沉降水箱和二级沉降水箱内的水位高度；液位计与取水升降杆之间通过控制器电连接。

本发明的洗车废水处理方法，处理方法使用的洗车系统为上述的一种多级沉降废水循环洗车系统；将收集后的洗车废水先在低速漩涡中进行一级沉降；再将一级沉降后的洗车废水在高速漩涡中进行二级沉降；将二级沉降后的废水进行过滤、回收利用。

优选地，具体步骤为：

步骤一、一级沉降

将收集到的洗车废水置于一级沉降水箱中，通过第一涡流叶片旋转产生漩涡进行一级沉降；一级沉降后通过第一取水器在一级沉降水箱的偏心位置取水；

步骤二、二级沉降

将一级沉降后的废水置于内径小于一级沉降水箱的二级沉降水箱中，通过第二涡流叶片旋转产生漩涡进行二级沉降，并且第二涡流叶片转速大于第一涡流叶片转速；二级沉降后通过第二取水器在二级沉降水箱的偏心位置取水；

步骤三、过滤、回收使用

将二级沉降后的废水通入至过滤器进行过滤，过滤后进行回收使用。

优选地，一级沉降水箱内废水的液面高度为h1，第一取水器取水位置到一级沉降水箱中废水液面高度为h1，h1＝k4h1，一级沉降时控制0.2≤k4≤0.4；二级沉降水箱内废水的液面高度为h2，第二取水器取水位置到二级沉降水箱中废水液面高度为h2，h2＝k5h2，二级沉降时控制0.3≤k5≤0.6。

优选地，第一涡流叶片旋转的转速为n1，第二涡流叶片旋转的转速为n2，n2＝k6n1，二级沉降时控制2≤k6＜3.5。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种多级沉降废水循环洗车系统，包括洗车台、集水箱、沉降单元、储水箱和喷嘴，洗车台下方设置有集水箱，集水箱通过管道连通至沉降单元；沉降单元包括一级沉降水箱和二级沉降水箱，两个沉降水箱内均设置有涡流叶片和涡流叶片，并且两个沉降水箱内部均偏心可升降地设置有取水器；一级沉降水箱的进水口与集水箱相连，二级沉降水箱的进水口通过管道与一级沉降水箱的取水器相连；一级沉降水箱的内径大于二级沉降水箱的内径；第二取水器通过过滤器与储水箱进水口相连，储水箱出水口通过管道与喷嘴相连；一级沉降水箱对废水中的大颗粒杂质进行去除，二级沉降水箱再对废水中的细小颗粒杂质进行针对性去除，提高洗车废水杂质的去除效果。

(2)本发明的洗车废水处理方法，处理方法使用的洗车系统为上述的一种多级沉降废水循环洗车系统；将收集后的洗车废水先在低速漩涡中进行一级沉降；再将一级沉降后的洗车废水在高速漩涡中进行二级沉降；将二级沉降后的废水进行过滤、回收利用；通过一级沉降的低速漩涡对洗车废水中的大颗粒杂质进行去除，再通过二级沉降的高速漩涡对洗车废水中的小颗粒杂质进行针对性去除，提高洗车废水杂质的去除效果。

附图说明

图1为本发明的一种多级沉降废水循环洗车系统的结构示意图；

图2为本发明的一种多级沉降废水循环洗车系统中沉降单元结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、洗车台；200、集水箱；

300、沉降单元；331、取水升降杆；340、液位计；350、泥沙抽除器；351、泥沙抽除升降杆；352、抽除管；353、泥沙抽除泵；

311、一级沉降水箱；312、二级沉降水箱；321、第一涡流叶片；322、第二涡流叶片；332、第一取水器；333、第二取水器；

400、过滤器；500、储水箱；510、加热器；600、喷嘴；700、汽车。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴；除此之外，本发明的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。

实施例1

如图1～2所示，本实施例的一种多级沉降废水循环洗车系统，包括洗车台100、集水箱200、沉降单元300、储水箱500和喷嘴600；汽车700放置于洗车台100上方进行清洗，清洗过程中会产生大量的废水。洗车台100下方设置有集水箱200，洗车过程中产生的废水会落入至集水箱200中进行聚集。集水箱200通过管道连通至沉降单元300，集水箱200中聚集的废水在重力作用下通过管道流入至沉降单元300中，或者在集水箱200与沉降单元300之间的管道上设置抽水泵，直接将集水箱200中聚集的废水抽入沉降单元300中。

沉降单元300包括一级沉降水箱311和二级沉降水箱312，一级沉降水箱311的进水口与集水箱200相连；本实施例中一级沉降水箱311的进水口设置于一级沉降水箱311的底部，集水箱200通过管道与一级沉降水箱311底部的进水口相连，这样集水箱200中的废水就可以从一级沉降水箱311的底部通入一级沉降水箱311中；如果将废水从一级沉降水箱311的上部或中部通入沉降水箱310中，废水在水中会有一个漫长的沉降过程，不利于后续净水的抽取。

一级沉降水箱311和二级沉降水箱312的底部中央分别设置有第一涡流叶片321和第二涡流叶片322，第一涡流叶片321和第二涡流叶片322分别由不同的电机驱动，电机驱动涡流叶片转动后，就会带动沉降水箱中的废水进行旋转，从而快速地在沉降水箱中产生一个漩涡，由于漩涡中央压力较小，废水中的杂质会向漩涡中央聚集，此时沉降水箱远离漩涡中央区域的水会变得较为干净；另外水面的泡沫会集中到中央区域，便于后续的取水。通过涡流叶片在沉降水箱内产生漩涡，可以快速实现废水中杂质的局部聚集，提高废水沉降处理的速率，避免因废水沉降缓慢导致洗车时间的耽误，从而进一步促进了废水的回收利用。

另外一级沉降水箱311的内径大于二级沉降水箱312的内径；一级沉降水箱311和二级沉降水箱312均为圆桶，一级沉降水箱311的桶内半径为r1，二级沉降水箱312的桶内半径为r2，r1＝k1r2，其中k1的取值范围为1.5≤k1≤3，本实施例中k1＝2。申请人在早先已经将漩涡沉降的方式运用于洗车废水的处理循环过程中，虽然处理效率高，处理后的废水杂质含量相比较于传统重力沉降也大大降低，但是申请人发现处理后的水中仍然存在一些杂质，尤其是小颗粒杂质，这些小颗粒杂质无论在废水处理循环过程中还是洗车过程中都具有较大的危害。申请人之后对于沉降单元300做了进一步的改进，在原有沉降水箱的基础上再加一个相同的沉降水箱，试验发现，通过该种方式处理后的废水中杂质含量在一定程度上进一步减少，但是减少的幅度很小，而且基本上是对废水中大颗粒杂质的进一步清除，处理后的废水中仍然残留一些小颗粒杂质，这让申请人感到十分的困惑。后来，在一次试验过程中，申请人无意在一个的沉降水箱的基础上加了一个内径较小的沉降水箱，此时申请人意外地发现上述装置处理所得到的水中杂质明显减少，尤其是小颗粒杂质的数量大大减少。

对于上述的发现，申请人基于此进行了进一步的改进设计，并且通过多次研讨认为，不同颗粒大小的杂质在漩涡中所表现出的沉降行为也有所差异，比如在内径较大的一级沉降水箱311中，大颗粒的杂质在一级沉降水箱311漩涡的中央部位进行较好的沉降，靠近一级沉降水箱311边缘位置的水体中大颗粒的杂质含量较少；但是一级沉降水箱311边缘位置水体中的小颗粒杂质到漩涡中央的距离较远，导致边缘位置水体中的小颗粒杂质不容易被吸引至漩涡中央，所以边缘位置的水体中小颗粒的杂质含量较多。而一级沉降水箱311处理后的废水再置入内径较小的二级沉降水箱312后，由于二级沉降水箱312内径较小，水体中的小颗粒杂质更容易被吸引至漩涡中央进行沉降，所以在二级沉降水箱312内可以对小颗粒杂质进行有效的去除。

而除了一级沉降水箱311和二级沉降水箱312大小关系的合理设置外，申请人发现在一级沉降水箱311和二级沉降水箱312内合理的取水位置也十分重要。一级沉降水箱311和二级沉降水箱312内分别偏心可升降地设置有第一取水器332和第二取水器333，二级沉降水箱312的进水口通过管道与第一取水器332相连，该管道上设置有抽水泵，二级沉降水箱312的进水口设置于二级沉降水箱312的底部，经第一取水器332将一级沉降水箱311沉降的废水通过管道抽入二级沉降水箱312进行再次的沉降。

一级沉降水箱311内第一取水器332的具体的偏心位置为：一级沉降水箱311的桶内半径为r1，第一取水器332到一级沉降水箱311中轴线的距离为d1，d1＝k2r1，其中0.50≤k2≤0.70；一方面第一取水器332可以在该范围内取到杂质含量尽可能少的水，另一方面该范围内取到的小颗粒杂质含量的水便于后续在二级沉降水箱312中进行沉降。

二级沉降水箱312内第二取水器333的具体的偏心位置为：二级沉降水箱312的桶内半径为r2，第二取水器333到二级沉降水箱312中轴线的距离为d2，d2＝k3r2，其中0.65≤k3≤0.90；二级沉降水箱312中在该位置范围内小颗粒杂质的数量较少，所取到的水杂质较少。

本实施例中，第一取水器332和第二取水器333上还设置有取水升降杆331，取水升降杆331用于调节第一取水器332和第二取水器333的高度。取水器的高度调节方式为：取水升降杆331沿竖直方向上下运动，取水升降杆331上设置有步进电机，步进电机驱动取水升降杆331进行升降，同时取水升降杆331带动取水器330上下运动；需要说明的是，驱动取水升降杆331的装置不仅仅只有步进电机一种，只要基本能够实现取水升降杆331的上下位置可调移动的装置均可，如驱动气缸等。

另外，一级沉降水箱311和二级沉降水箱312上设置有液位计340，液位计340用于检测一级沉降水箱311和二级沉降水箱312内的水位高度；使得取水升降杆331根据水位高度对取水器的高度进行调节，使得取水器可以在沉降水箱内保持设定高度。另外，液位计340与取水升降杆331之间通过控制器电连接，液位计340将测量数据传输至控制器，控制器控制步进电机工作，最终使得取水器保持在设定高度，保证取水器可以一直抽取固定深度的水进行进一步处理或使用。

值得说明的是，一级沉降水箱311和/或二级沉降水箱312内，沿沉降水箱中轴线上竖直设置有泥沙抽除器350，泥沙抽除器350为管状，泥沙抽除器350的顶端连通有抽除管352，抽除管352上设置有泥沙抽除泵353；通过泥沙抽除泵353工作，泥沙抽除器350将沉降水箱中漩涡中央聚集的泥沙等杂质进行抽除，避免沉降水箱内积存过多的杂质；并且泥沙抽除器350上方设置有泥沙抽除升降杆351，泥沙抽除升降杆351带动泥沙抽除器350上下运动，当沉降水箱中的废水产生漩涡并且泥沙等杂质聚集到中央后，泥沙抽除升降杆351带动泥沙抽除器350向下运动，泥沙抽除泵353将中央部位的泥沙抽除，再通过泥沙抽除升降杆351带动泥沙抽除器350上升离开水中。泥沙抽除升降杆351的驱动方式与取水升降杆331的驱动方式类似，可以与步进电机对应设置；但需要说明的是，驱动泥沙抽除升降杆351的装置不仅仅只有步进电机一种，只要基本能够实现泥沙抽除升降杆351的位置上下移动的装置均可，如气缸驱动装置。

第二取水器333通过管道与过滤器400相连，过滤器400再通过管道与储水箱500相连；取水器330取水后，水通过抽水泵抽入至过滤器400中进行进一步过滤；过滤后的水再通过抽水泵抽入至储水箱500中进行储存；储水箱500再通过管道与喷嘴600相连，喷嘴600可以对汽车700进行清洗。本实施例中，储水箱500上设置有加热器510，加热器510用于对储水箱500内的水进行加热，加热后的水洗车不仅利于车辆表面污渍的去除，还有利于对车辆漆面的保护。

实施例2

本实施例基本同实施例1，不同之处在于，一级沉降水箱311的桶内半径为r1，二级沉降水箱312的桶内半径为r2，r1＝k1r2，其中k1的取值范围为1.5≤k1≤3，本实施例中k1＝2。

实施例3

本实施例基本同实施例1，不同之处在于，一级沉降水箱311的桶内半径为r1，二级沉降水箱312的桶内半径为r2，r1＝k1r2，其中k1的取值范围为1.5≤k1≤3，本实施例中k1＝3。

实施例4

本实施例基本同实施例1，不同之处在于，二级沉降水箱312的桶内半径为r2，第二取水器333到二级沉降水箱312中轴线的距离为d2，d2＝k3r2，其中0.65≤k3≤0.90，本实施例中0.80＜k3≤0.90。

实施例5

本实施例的洗车废水处理方法，该处理方法使用的洗车系统为实施例1～5所述的一种多级沉降废水循环洗车系统；具体步骤为：

步骤一、一级沉降

将收集到的洗车废水置于一级沉降水箱311中，通过第一涡流叶片321旋转产生低速漩涡进行一级沉降，第一涡流叶片321的转速为n1，由于产生漩涡过程中第一涡流叶片321的转速大部分的时间处于峰值转速状态，其他时间段的转速对漩涡产生的影响较小，所以此处转速n1指的是峰值转速，n1取值范围为100～160r/min，本实施例中n1＝140r/min。通过一级沉降水箱311内第一涡流叶片321的低速转动，使得洗车废水中的杂质，尤其是大颗粒杂质在一级沉降水箱311中漩涡的中央处得到有效沉积。

一级沉降后通过第一取水器332在一级沉降水箱311的偏心位置取水，具体偏心位置参见实施例1～5多级沉降废水循环洗车系统中第一取水器332的位置设置。

步骤二、二级沉降

将一级沉降后的废水置于内径小于一级沉降水箱311的二级沉降水箱312中，具体一级沉降水箱311和二级沉降水箱312内径大小关系参见实施例1～5多级沉降废水循环洗车系统中一级沉降水箱311和二级沉降水箱312内径关系。通过第二涡流叶片322旋转产生高速漩涡进行二级沉降，并且第二涡流叶片322转速大于第一涡流叶片321转速；第二涡流叶片322的转速为n2，由于产生漩涡过程中第二涡流叶片322的转速大部分的时间处于峰值转速状态，其他时间段的转速对漩涡产生的影响较小，所以此处转速n2指的是峰值转速，n2取值范围为200～560r/min，另外，n2＝k6n1，二级沉降时控制2≤k6＜3.5，本实施例中k6＝2.5，n1＝350r/min。通过将第二涡流叶片322的转速与第一涡流叶片321转速关系的设置，使得二级沉降水箱312所产生的漩涡使得更多的小颗粒杂质沉积到二级沉降水箱312中央，进一步改善二级沉降水箱312的处理效果。

二级沉降后通过第二取水器333在二级沉降水箱312的偏心位置取水；具体偏心位置参见实施例1～5多级沉降废水循环洗车系统中第二取水器333的位置设置。

步骤三、过滤、回收使用

将二级沉降后的废水通入至过滤器400进行过滤，过滤后进行回收使用。

实施例6

本实施例基本同实施例5，不同之处在于，本实施例的洗车废水处理方法在处理过程中对取水器的取水位置进一步合理设置，具体设置为：

一级沉降水箱311内废水的液面高度为h1，第一取水器332取水位置到一级沉降水箱311中废水液面高度为h1，h1＝k4h1，一级沉降时控制0.2≤k4≤0.4；在一级沉降水箱311内产生漩涡进行一级沉降的过程中，第一涡流叶片321的转动可能会使得一级沉降水箱311底部水体中的一部分杂质产生离心力，使得该部分杂质向一级沉降水箱311边缘处运动，遇到一级沉降水箱311内壁后向上运动，而后在漩涡作用下部分杂质尤其大颗粒杂质又向漩涡中央运动。而此现象导致水体中杂质分布发生局部变化，而在上述高度位置进行取水有利于取到杂质较少的水，有利于后续二次沉降的进行。

二级沉降水箱312内废水的液面高度为h2，第二取水器333取水位置到二级沉降水箱312中废水液面高度为h2，h2＝k5h2，二级沉降时控制0.3≤k5≤0.6；二级沉降水箱312内所发生的现象与一级沉降水箱311类似，而第二取水器333在上述的高度位置取水有利于取到小颗粒杂质较少的水进行循环利用。

实施例7

本实施例基本同实施例6，不同之处在于，一级沉降水箱311内废水的液面高度为h1，第一取水器332取水位置到一级沉降水箱311中废水液面高度为h1，h1＝k4h1；二级沉降水箱312内废水的液面高度为h2，第二取水器333取水位置到二级沉降水箱312中废水液面高度为h2，h2＝k5h2。本实施例中当0.2≤k4≤0.3时，0.5≤k5≤0.6；当0.3＜k4≤0.4时，0.3≤k5＜0.5；第一取水器332不同取水位置取到水体中的小颗粒杂质含量会发生变化，第二取水器333根据第一取水器332所取水中杂质含量的差异进行针对性设置，可以进一步改善二级沉降水箱312的水处理效果。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。