第一篇：改 合肥工業(yè)大學--學生公寓廢水回收利用系統(tǒng)--設(shè)計說明書(報送版本)

學生公寓廢水回收利用系統(tǒng)

設(shè)計者：岳

峰，高志鴻，王元立，張

璐

指導教師：魏

松

（合肥工業(yè)大學

土木與水利工程學院

安徽

合肥

230009）

作品內(nèi)容簡介

本創(chuàng)新設(shè)計是一種廢水回收利用裝置，針對學生公寓收集上一樓層盥洗間廢水來沖下一樓層廁所，包括廢水回收利用系統(tǒng)和語音提示系統(tǒng)。演示作品以盥洗間和衛(wèi)生間左右隔壁相鄰為背景，采用木工板作為墻體、樓板材料，水箱、水池用有機玻璃板制作，各管道、閥為常規(guī)材料和規(guī)格，局部采用金屬材料支撐和連接件加固，主要包括供水水箱、盥洗水池、廢水收集水箱、連接管道、蹲便器和語音提示設(shè)備等。供水水箱位于最上方，提供演示用水。盥洗水池上方演示用水龍頭從供水水箱取水，水池底板設(shè)成可活動蓋板，板上有漏水口A和B，用于分離向集水箱和下水主管排放可回收水和不再回收廢水，打開活動蓋板可進行集水箱內(nèi)設(shè)施的安裝、維修和養(yǎng)護。集水箱位于水池下部，盥洗水池底板兼為其頂蓋，漏水口A通過塑料漏水口為其集水。箱體一側(cè)設(shè)溢流管口，連接下水主管，用于排泄多余集水；另一側(cè)設(shè)能實現(xiàn)水位控制的浮球閥，與供水水箱相連，為集水箱補水，保證一定蓄水量以免水量過少影響正常使用；箱內(nèi)底面為一斜面，箱底中部設(shè)豎向取水管口，與下層沖廁管道相連，管口高出箱底避免較大沉淀物流入沖廁管道；低處設(shè)排污口，用于排放沉淀物和清洗污水。沖廁管道包括彎頭、直管、沖水閥等，末端與蹲便器相連，打開沖水閥即可將集水箱內(nèi)水沖入蹲便器，演示水采用水盆收集。為增強節(jié)水意識、提醒自覺分水，后墻上安裝感應(yīng)語音提示設(shè)備。該創(chuàng)新設(shè)計能很好地實現(xiàn)學生公寓水資源回收利用，具有綠色、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：學生公寓，廢水回收利用，節(jié)水 1.研究背景，水資源是人類生產(chǎn)和生活不可缺少的自然資源，也是生物賴以生存的環(huán)境資源。隨著水資源危機的加劇和水環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，水資源短缺已演變成世界倍受關(guān)注的資源環(huán)境問題之一。我國屬于世界上最缺水的13個國家之一，很多水域受到不同程度的污染，水資源時空分布也很不均衡，水資源短缺已成為制約我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。我國目前的600多個城市中，400多個是缺水城市。缺水迫使我們要高效地和重復地利用水資源，實現(xiàn)污水的資源化是有效解決水危機的重要措施。

面對水資源短缺的問題，水的循環(huán)利用受到越來越多的關(guān)注，很多國家在這方面投入了大量的資金和技術(shù)。早在1918年，美國加利福尼亞州就頒布了水回用的第一個標準，在1920年亞利桑納州和加利福尼亞州實現(xiàn)了回用水的農(nóng)田灌溉。1965年，以色列衛(wèi)生部頒布了允許用二級處理出水來灌溉農(nóng)作物的法規(guī)，現(xiàn)在，以色列的污水再利用量占污水總量的70%以上。日本從1968年開始大規(guī)模地回收和再利用城市污水，目前已經(jīng)形成了分布于城市、小區(qū)及建筑內(nèi)的中水道系統(tǒng)，水的回收利用率近80%。法國、德國、俄羅斯、印度和沙特阿拉伯等國家污水回用也很普遍。

我國自20世紀50年代開始采用污水灌溉的方式來回用污水，20世紀80年代，某些缺水大城市相繼開展了污水回收和再利用于工業(yè)和民用的試點研究。1985年北京環(huán)科院建成了我國第一座中水回用試點工程。目前，北京、深圳、大連和天津等城市已陸續(xù)頒布了相關(guān)的法規(guī)和文件，以推廣應(yīng)用中水回用技術(shù)。另外，青島、太原、鄭州和沈陽等城市也建成了一系列中水工程。

盡管每個國家都在不斷改進自身污水回收利用處理的技術(shù)，也都取得了相當?shù)某删停鬯幕厥绽萌杂邢喈敶蟮臐摿?，開展污水的回收利用技術(shù)和回收裝置的研究十分必要。

針對廢水回收再利用，學生公寓是一個值得首先實施的對象。這是因為，學生公寓是一個用水集中、量大又浪費嚴重的場所，學生公寓生活用水主要為日常洗刷和洗衣，其廢水水質(zhì)相對工業(yè)用水和家庭用水要好的多，大多情況下上述學生公寓生活用水滿足沖廁用水水質(zhì)部分要求，不需再采取物理或化學的方法進行水處理。若能實施學生公寓廢水回收再利用，將會節(jié)省相當可觀的水資源和教育費用，減少廢水再處理費用，符合社會經(jīng)濟的綠色、可持續(xù)發(fā)展的基本要求。

目前已建學生公寓，在設(shè)計施工時大多沒有考慮其廢水自身特殊性，很少有從水資源的合理開發(fā)與利用的角度進行設(shè)計，因此造成了目前大部分較潔凈廢水和水質(zhì)較差廢水一起不加區(qū)分的一次性排入下水管道的局面，最終進入城市污水管道，若想再利用則需進行專門水處理。

基于以上，本創(chuàng)新設(shè)計小組提出了學生公寓廢水回收再利用的構(gòu)想，依據(jù)力學、電學等基本原理，設(shè)計了相應(yīng)的利用裝置，結(jié)合實際情況制作了演示作品。初步實驗表明，該裝置能夠很好地實現(xiàn)學生宿舍水資源回收再利用的目的，具有綠色、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點，是一個值得推廣的創(chuàng)新設(shè)計，若得到推廣，相信將取得較大的經(jīng)濟和社會效益。2.設(shè)計原理

2.1 設(shè)計思路

利用勢能和動能相互轉(zhuǎn)化的基本原理進行裝置的設(shè)計。設(shè)計該裝置時即利用廢水本身的勢能轉(zhuǎn)化成沖廁所需的動能，將上一層樓的洗涮、洗衣等用水通過集水箱的收集來沖下一樓層的廁所，在上一樓層的公共盥洗水池下設(shè)置一集水箱，將較干凈的水收集起來，利用樓層之間高差，上層水箱內(nèi)廢水所具有的勢能直接轉(zhuǎn)化成動能沖下層廁所，因而不需再增加動力設(shè)備。比如，一棟六層的公寓，六樓層設(shè)置集水箱沖五層的廁所，五層設(shè)集水箱沖四層，依次類推。

2.2 演示裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

該裝置主要包括廢水回收利用收集系統(tǒng)和語音提示系統(tǒng)，演示設(shè)置設(shè)計圖見圖1。為實現(xiàn)本設(shè)計目的，設(shè)計中主要關(guān)鍵設(shè)計有以下幾點。

（1）廢水收集裝置設(shè)計

廢水收集裝置應(yīng)具有合理收集、儲存并作為供水源的功能。廢水收集裝置主要是集水箱，為內(nèi)底面向兩側(cè)傾斜的長方體，直接設(shè)置在盥洗水池下閑置空間處，其集水口即為盥洗水池的漏水口A，將水池中較潔凈的水直接收集到水箱。根據(jù)調(diào)查，集水箱實際尺寸大約可為長×寬×高＝(3.0~4.0m)×(0.35~0.55m)×(0.4~0.6m)，本次演示作品尺寸為長×寬×高＝0.5m×0.3m×0.3m。

（2）廢水分離裝置設(shè)計

為了將盥洗水池較潔凈可回收水和不再回收廢水分離開，設(shè)計中采用了兩個漏水口A、B通過人工控制的方法進行分離。漏水口位于盥洗水池較低的底板上，用于收集較潔凈水的漏水口A位于上游側(cè)，其下部為集水箱，B漏水口通過內(nèi)徑50mm的P型彎管與排污管相連，主要為防止主排污管中污水氣味漏出。

（3）集水箱供水能力保證措施設(shè)計

考慮到學生用水時段集中和集水箱容量大小等因素，完全依賴收集廢水可能很難保證所有時段都有充足的沖廁水量，為此需要適當補充來水以保證該設(shè)施正常運行。設(shè)計中采用自來水補給、利用浮球閥在一定低水位時進行灌水，達到一定高水位時連接閥門自動關(guān)閉。

（4）集水箱多余集水處理措施設(shè)計

學生高峰用水時段，集水量大，受集水箱容量限制，需要適當棄水。為此，在適當高程處設(shè)置溢流口通過彎管與漏水口B的P彎相連，以排泄多余集水。

（5）集水箱內(nèi)設(shè)備安裝、維修養(yǎng)護措施設(shè)計

為了對集水箱內(nèi)的浮球閥、排污口及活塞等設(shè)備進行安裝和維修，同時定期清除集水箱內(nèi)污物以保證沖廁一定水質(zhì)，需能打開集水箱，為此盥洗水池底板設(shè)置成可活動蓋板，打開活動板可進行設(shè)備維護和水箱內(nèi)部清洗。

（6）語音提示系統(tǒng)設(shè)計

為增強節(jié)水意識、提醒自覺分水，在盥洗水池較上側(cè)對應(yīng)的后墻上設(shè)感應(yīng)語音提示設(shè)備，包括光感應(yīng)和語音提示功能，當有人用水時自動發(fā)聲以宣傳節(jié)水和提示分水。3.創(chuàng)新特色

本創(chuàng)新設(shè)計裝置旨在收集學生公寓集中利用的生活廢水再集中利用到公共衛(wèi)生間，裝置布置簡單，設(shè)備投入少，不需分散設(shè)置多個設(shè)備，只需在每層公寓樓單一布置即可，占用空間小。其創(chuàng)新特色主要有以下幾方面：

（1）利用上一樓層廢水沖下樓層廁所，不需額外增加動力裝置，節(jié)能；

（2）利用原沖廁管道，對于原來管路的改造和管道的增設(shè)都較少，投資較??；

（3）盥洗水池設(shè)置分水孔，將不同水質(zhì)的水分開，保證了沖廁水質(zhì)，減少了集水箱清洗維護費用；

（4）設(shè)置浮球閥，用自來水來補給集水箱水量，防止廢水收集不足影響使用；（5）設(shè)計語音提示裝置，用水時提示同學們培養(yǎng)節(jié)水意識、注意分水、自覺節(jié)水。

4、應(yīng)用前景

水資源回收利用的觀念越來越深入人心，關(guān)于家庭水循環(huán)利用的發(fā)明、裝置亦很多，但家庭各種用水的污染程度有差異，收集利用量少，節(jié)約水量有限，而且設(shè)備安裝多，費用多。目前學生公寓水資源的集中收集利用的例子很少。鑒于以上情況，本創(chuàng)新設(shè)計學生公寓廢水回收利用裝置一次性設(shè)置，一次性安裝，投資小，經(jīng)濟方便，具有較高的實用性和普遍的意義，將對節(jié)約學校用水、城市用水，減少學校污水排放量做出重要貢獻，具有廣闊的前景。

（1）經(jīng)濟分析

?

經(jīng)濟因素：經(jīng)實際調(diào)查，高校學生每次刷牙用水約為0.6升；洗臉用水約2.5升；洗頭發(fā)用水約6.4升；洗澡用水約32升；洗衣服用水約29升。按每人每天洗臉刷牙三次；洗澡一次；洗頭發(fā)兩天一次；洗衣服三天一次算，每人平均每天用水54.17升（家庭生活用水定額為85升，大學為120升），而根據(jù)有關(guān)規(guī)范和實驗每人每天平均如廁用水為20升，因此在我們設(shè)計大小合理的集水箱后，只要取每人每天所用廢水中較干凈的水就能滿足沖洗下層廁所要求，即每人每天可節(jié)約20升水資源并減少20升廢水排放。按合肥市2.15元的水價，每人每年節(jié)約12.9元。以我們學校為例，三萬學生每年可節(jié)約38.7萬元。更重要的是節(jié)約了180升寶貴水資源。

?

經(jīng)濟效益：以我們學校宿舍為例，每層樓有兩個公共衛(wèi)生間，平均66人

用一個，每年可節(jié)約851.4元。而每個節(jié)水系統(tǒng)改造費約為800元，即第一年可收回成本并有23364元收益，以后每年除去150元的維修費用外有318818.18元收益。節(jié)水系統(tǒng)主要為水泥集水池和管路組成，故維護方便，使用壽命長，經(jīng)濟效益也高，有很高推廣利用價值。

（2）應(yīng)用范圍：該裝置可以改造舊學生公寓，也適合在新建公寓安裝使用，經(jīng)濟效益更顯著。該裝置簡單易用，改造費用少，不僅能在公寓利用，在教學樓和辦公樓以及其他公共場所也可使用。

（3）自動化、智能化：由于時間關(guān)系，分水自動控制系統(tǒng)沒有設(shè)計，若能達到根據(jù)水質(zhì)自動感應(yīng)分離較潔凈水和不再利用污水，將會進一步提高水的利用率，系統(tǒng)能更好更廣泛的得到使用。

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第二篇：關(guān)于雨水回收利用系統(tǒng)的設(shè)計分析論文

摘要：我國是水資源嚴重短缺的國家，水資源的匱乏和水環(huán)境的嚴重污染，已成為制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要因素，對我國的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了直接的危脅。城市雨水作為一種長期被忽視的經(jīng)濟而寶貴的水資源，一直未得到很好地利用，如果將雨水利用思想融入到城市的建設(shè)中，對未來城市健康、可持續(xù)的發(fā)展具有重要意義。下面介紹雨水收集利用工程的設(shè)計思路，具有一定指導作用。

關(guān)鍵詞：雨水收集；雨水利用；方案；雨水量計算；處理工藝；效益

1雨水回收利用的必要性

1.1應(yīng)用背景。水是人類生存必不可少的能源，也是制約當今社會經(jīng)濟發(fā)展的重要資源。我國是一個較為缺水的國家，人均水資源量僅占世界人均的1/4。干旱缺水、洪澇災(zāi)害和水環(huán)境惡化一起成為了我國面臨的三大水問題并在一定程度上制約了經(jīng)濟增長和社會的可持續(xù)發(fā)展。雨水是地表水的主要來源，對生態(tài)系統(tǒng)具有極其重要的意義，如何對其進行有效利用已成為人們近幾年不斷關(guān)注的問題。我國具有豐富的雨水資源，年平均降水總量為6.2×104億m3，可利用水資源量巨大。隨著我國工業(yè)化、城市化的進程不斷加快，人們對水資源的需求量不斷加大。通過對雨水的回用，不僅可以在一定程度上避免旱澇災(zāi)害，減輕市政管網(wǎng)壓力，也可以在一定程度上解決雨水中所摻雜的雜質(zhì)造成污染與堵塞的問題。

1.2應(yīng)用優(yōu)勢。雨水的收集與處理會增加設(shè)備的建設(shè)費用，但隨著人口的增加、社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展、水資源的短缺，水價上漲已成為必然趨勢。因此，將回用的雨水作為低質(zhì)水以代替生活用水，它所創(chuàng)造的長期效益是無法估量的。雨水的回用更加有利于提高人們珍惜水資源、節(jié)約水資源的意識，有著巨大的社會效益。雨水的回用可以減少水土流失，緩解城市化進程中用水與排水之間的矛盾，并且雨水在收集與滯留的過程中，通過蒸發(fā)、下滲等作用，可以進一步改善小范圍內(nèi)的氣候狀況，減少城市中的熱島效應(yīng)，從而進一步創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境。

1.3國內(nèi)外雨水回收利用現(xiàn)狀。人類對于雨水的利用已經(jīng)有了很長的歷史。雨水集流系統(tǒng)的研究可以追溯到公元前8世紀古羅馬時期。在歐洲德國還成立了專門的雨水回用組織，頒布了一系列法律法規(guī)。日本是亞洲最早實行雨水回收利用的國家，從1982年開始就逐步將雨水回用納入國家發(fā)展日程。我國對于雨水的回用起步較晚，直至20世紀90年代，我國才將雨水的回用作為一門單獨的學科展開研究。然而，雨水回用在部分地區(qū)得到較快的發(fā)展并產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益，近幾年我國在各城市均舉辦了相關(guān)的雨水回收利用研討會。隨著國際間日益頻繁的交流，我國從西方先進國家不斷地進行技術(shù)上的學習，并根據(jù)各地的實際情況建立了符合不同地區(qū)的示范性工程。

筆者在多年的工作實踐中，一直在不斷學習、關(guān)注相關(guān)雨水回收利用的研究，并決心用自己的所學知識為國家在該方向上的發(fā)展出一份自己的力量。

2雨水收集利用系統(tǒng)設(shè)計

2.1雨水收集系統(tǒng)。在住宅小區(qū)的雨水收集系統(tǒng)設(shè)計中，需要對雨水設(shè)計流量、雨水收集管、格柵和整流井進行詳細的分析，確保符合要求。在進行雨水設(shè)計流量的設(shè)計時，應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范對雨水的流量進行計算，通過仔細的計算，將雨水的設(shè)計流量準確的算出來。在進行雨水收集管的設(shè)計過程中，應(yīng)該根據(jù)計算出的雨水流量進行收集管管徑的選擇，確保所選取的收集管能夠適用于住宅小區(qū)的雨水收集利用系統(tǒng)。雨水收集利用系統(tǒng)中的格柵設(shè)置能夠有效的阻擋雨水中漂浮的雜物，避免收集管的堵塞。一般采用的格柵為不銹鋼提籃格柵。整流井的設(shè)計在雨水收集利用系統(tǒng)中是非常重要的，能夠?qū)⒘魅氲秸骶械挠晁M行截留和雜志的沉淀，避免后面的雨水提升泵的堵塞。一般采用的整流井為全地下式鋼混結(jié)構(gòu)。

2.2雨水積蓄系統(tǒng)。在雨水收集利用系統(tǒng)中，由于來水的水量是不確定的，并且伴隨著時間的改變而改變，所以為了能夠確保后續(xù)的雨水收集利用系統(tǒng)能夠正常的對雨水進行處理操作，減輕系統(tǒng)的運行負荷，就需要有效的調(diào)控雨水的水量，因此在雨水收集利用系統(tǒng)前設(shè)置調(diào)蓄池。設(shè)置的調(diào)蓄池的目的就是有效的控制雨水水量，并且該設(shè)計也應(yīng)該符合相關(guān)的要求，一般設(shè)計的有效儲水容積不能夠小于集水面日雨水徑流總量扣除設(shè)計初期徑流棄流量。在雨水積蓄系統(tǒng)中，應(yīng)該考慮雨水積蓄系統(tǒng)的有效儲水容積和調(diào)蓄池這兩方面。在進行雨水積蓄系統(tǒng)的有效儲水容積的設(shè)計時，應(yīng)該對日雨水徑流總量、設(shè)計初期徑流棄流量以及有效儲水容積進行詳細的分析。根據(jù)相關(guān)的規(guī)范對日雨水徑流總量進行計算，確保數(shù)值的準確性。對于設(shè)計初期徑流棄流量而言，它比較的難控制，這是因為初期雨水徑流水質(zhì)受到許多方面因素的干擾。有效儲水容積是雨水積蓄系統(tǒng)中非常重要的，必須根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范對其進行準確的計算。該系統(tǒng)中的調(diào)蓄池應(yīng)該選擇全地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并且在調(diào)蓄池內(nèi)部設(shè)置提升水泵吸水管、通氣管以及溢流管等。

2.3雨水處理系統(tǒng)。在住宅小區(qū)的雨水收集利用系統(tǒng)中，雨水處理系統(tǒng)是非常重要的，對系統(tǒng)的運行有著很大的影響。設(shè)計雨水處理系統(tǒng)時，應(yīng)該根據(jù)小區(qū)的實際工程情況選擇雨水處理系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模，確定好系統(tǒng)的設(shè)計工作時間，并且選用良好的過濾工藝對雨水進行處理。在雨水處理系統(tǒng)中，需要將調(diào)蓄池中收集的雨水運送到相應(yīng)的雨水處理裝置中進行處理，一般是利用一級提升泵來完成雨水的運送。運送到處理裝置中的雨水需要經(jīng)過比較精密的過濾處理，將雨水水質(zhì)進行改善，達到相關(guān)的標準后就能夠?qū)⑵淞鞣诺角逅刂校瑫r還要利用反沖洗水泵對雨水處理裝置進行定期的清洗，用于沖洗雨水需要就近排放到住宅小區(qū)的污水井中。通常情況下，在住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)設(shè)計中需要將雨水處理裝置置于建筑的單獨地下室中，根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇設(shè)備的數(shù)量和類型。

2.4雨水回用系統(tǒng)。在雨水的回用系統(tǒng)設(shè)計中，需要考慮好清水池和雨水回用設(shè)施的設(shè)計。在進行清水池的設(shè)計時，應(yīng)該根據(jù)雨水回用系統(tǒng)的最高設(shè)計用水量確定清水池的容積，并且準確的計算出最高日設(shè)計用水量。在系統(tǒng)設(shè)計時，還要考慮雨季的情況，出現(xiàn)無雨或者是少雨的情況時，應(yīng)該適當?shù)臄U大清水池的容積，儲存更多的雨水為住宅小區(qū)的提高用水量。清水池一般采用的是鋼制成品水池，并且放置在建筑的單獨地下室中，根據(jù)具體情況確定清水池的尺寸。雨水回用設(shè)施的組成包括變頻供水系統(tǒng)、二級提升泵和回用管線三部分。雨水回用系統(tǒng)是住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)設(shè)計非常關(guān)鍵的一部分，必須加強對該系統(tǒng)的設(shè)計分析，確保住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)能夠正常的運行，提高雨水的利用率。

3結(jié)語

雨水的收集利用系統(tǒng)能夠有效的節(jié)約水資源、改善生活環(huán)境。雨水的收集和利用是一項非常重要的工程，所以在住宅小區(qū)的雨水收集利用系統(tǒng)設(shè)計中，必須深入的對設(shè)計方案進行分析，了解系統(tǒng)設(shè)計中的要點。該系統(tǒng)設(shè)計需要分析雨水收集利用方案、雨水收集利用的工藝流程和雨水收集利用系統(tǒng)設(shè)計這幾方面的設(shè)計內(nèi)容，確保雨水的收集利用系統(tǒng)能夠正常的運行。

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