改 合肥工业大学--学生公寓废水回收利用系统--设计说明书(报送版本)

第一篇：改 合肥工业大学--学生公寓废水回收利用系统--设计说明书(报送版本)

学生公寓废水回收利用系统

设计者：岳

峰，高志鸿，王元立，张

璐

指导教师：魏

松

（合肥工业大学

土木与水利工程学院

安徽

合肥

230009）

作品内容简介

本创新设计是一种废水回收利用装置，针对学生公寓收集上一楼层盥洗间废水来冲下一楼层厕所，包括废水回收利用系统和语音提示系统。演示作品以盥洗间和卫生间左右隔壁相邻为背景，采用木工板作为墙体、楼板材料，水箱、水池用有机玻璃板制作，各管道、阀为常规材料和规格，局部采用金属材料支撑和连接件加固，主要包括供水水箱、盥洗水池、废水收集水箱、连接管道、蹲便器和语音提示设备等。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龙头从供水水箱取水，水池底板设成可活动盖板，板上有漏水口A和B，用于分离向集水箱和下水主管排放可回收水和不再回收废水，打开活动盖板可进行集水箱内设施的安装、维修和养护。集水箱位于水池下部，盥洗水池底板兼为其顶盖，漏水口A通过塑料漏水口为其集水。箱体一侧设溢流管口，连接下水主管，用于排泄多余集水；另一侧设能实现水位控制的浮球阀，与供水水箱相连，为集水箱补水，保证一定蓄水量以免水量过少影响正常使用；箱内底面为一斜面，箱底中部设竖向取水管口，与下层冲厕管道相连，管口高出箱底避免较大沉淀物流入冲厕管道；低处设排污口，用于排放沉淀物和清洗污水。冲厕管道包括弯头、直管、冲水阀等，末端与蹲便器相连，打开冲水阀即可将集水箱内水冲入蹲便器，演示水采用水盆收集。为增强节水意识、提醒自觉分水，后墙上安装感应语音提示设备。该创新设计能很好地实现学生公寓水资源回收利用，具有绿色、环保、节能等优点。

关键词：学生公寓，废水回收利用，节水 1.研究背景，水资源是人类生产和生活不可缺少的自然资源，也是生物赖以生存的环境资源。随着水资源危机的加剧和水环境质量不断恶化，水资源短缺已演变成世界倍受关注的资源环境问题之一。我国属于世界上最缺水的13个国家之一，很多水域受到不同程度的污染，水资源时空分布也很不均衡，水资源短缺已成为制约我国社会经济可持续发展的重要因素。我国目前的600多个城市中，400多个是缺水城市。缺水迫使我们要高效地和重复地利用水资源，实现污水的资源化是有效解决水危机的重要措施。

面对水资源短缺的问题，水的循环利用受到越来越多的关注，很多国家在这方面投入了大量的资金和技术。早在1918年，美国加利福尼亚州就颁布了水回用的第一个标准，在1920年亚利桑纳州和加利福尼亚州实现了回用水的农田灌溉。1965年，以色列卫生部颁布了允许用二级处理出水来灌溉农作物的法规，现在，以色列的污水再利用量占污水总量的70%以上。日本从1968年开始大规模地回收和再利用城市污水，目前已经形成了分布于城市、小区及建筑内的中水道系统，水的回收利用率近80%。法国、德国、俄罗斯、印度和沙特阿拉伯等国家污水回用也很普遍。

我国自20世纪50年代开始采用污水灌溉的方式来回用污水，20世纪80年代，某些缺水大城市相继开展了污水回收和再利用于工业和民用的试点研究。1985年北京环科院建成了我国第一座中水回用试点工程。目前，北京、深圳、大连和天津等城市已陆续颁布了相关的法规和文件，以推广应用中水回用技术。另外，青岛、太原、郑州和沈阳等城市也建成了一系列中水工程。

尽管每个国家都在不断改进自身污水回收利用处理的技术，也都取得了相当的成就，但污水的回收利用仍有相当大的潜力，开展污水的回收利用技术和回收装置的研究十分必要。

针对废水回收再利用，学生公寓是一个值得首先实施的对象。这是因为，学生公寓是一个用水集中、量大又浪费严重的场所，学生公寓生活用水主要为日常洗刷和洗衣，其废水水质相对工业用水和家庭用水要好的多，大多情况下上述学生公寓生活用水满足冲厕用水水质部分要求，不需再采取物理或化学的方法进行水处理。若能实施学生公寓废水回收再利用，将会节省相当可观的水资源和教育费用，减少废水再处理费用，符合社会经济的绿色、可持续发展的基本要求。

目前已建学生公寓，在设计施工时大多没有考虑其废水自身特殊性，很少有从水资源的合理开发与利用的角度进行设计，因此造成了目前大部分较洁净废水和水质较差废水一起不加区分的一次性排入下水管道的局面，最终进入城市污水管道，若想再利用则需进行专门水处理。

基于以上，本创新设计小组提出了学生公寓废水回收再利用的构想，依据力学、电学等基本原理，设计了相应的利用装置，结合实际情况制作了演示作品。初步实验表明，该装置能够很好地实现学生宿舍水资源回收再利用的目的，具有绿色、环保、节能等优点，是一个值得推广的创新设计，若得到推广，相信将取得较大的经济和社会效益。2.设计原理

2.1 设计思路

利用势能和动能相互转化的基本原理进行装置的设计。设计该装置时即利用废水本身的势能转化成冲厕所需的动能，将上一层楼的洗涮、洗衣等用水通过集水箱的收集来冲下一楼层的厕所，在上一楼层的公共盥洗水池下设置一集水箱，将较干净的水收集起来，利用楼层之间高差，上层水箱内废水所具有的势能直接转化成动能冲下层厕所，因而不需再增加动力设备。比如，一栋六层的公寓，六楼层设置集水箱冲五层的厕所，五层设集水箱冲四层，依次类推。

2.2 演示装置结构设计

该装置主要包括废水回收利用收集系统和语音提示系统，演示设置设计图见图1。为实现本设计目的，设计中主要关键设计有以下几点。

（1）废水收集装置设计

废水收集装置应具有合理收集、储存并作为供水源的功能。废水收集装置主要是集水箱，为内底面向两侧倾斜的长方体，直接设置在盥洗水池下闲置空间处，其集水口即为盥洗水池的漏水口A，将水池中较洁净的水直接收集到水箱。根据调查，集水箱实际尺寸大约可为长×宽×高＝(3.0~4.0m)×(0.35~0.55m)×(0.4~0.6m)，本次演示作品尺寸为长×宽×高＝0.5m×0.3m×0.3m。

（2）废水分离装置设计

为了将盥洗水池较洁净可回收水和不再回收废水分离开，设计中采用了两个漏水口A、B通过人工控制的方法进行分离。漏水口位于盥洗水池较低的底板上，用于收集较洁净水的漏水口A位于上游侧，其下部为集水箱，B漏水口通过内径50mm的P型弯管与排污管相连，主要为防止主排污管中污水气味漏出。

（3）集水箱供水能力保证措施设计

考虑到学生用水时段集中和集水箱容量大小等因素，完全依赖收集废水可能很难保证所有时段都有充足的冲厕水量，为此需要适当补充来水以保证该设施正常运行。设计中采用自来水补给、利用浮球阀在一定低水位时进行灌水，达到一定高水位时连接阀门自动关闭。

（4）集水箱多余集水处理措施设计

学生高峰用水时段，集水量大，受集水箱容量限制，需要适当弃水。为此，在适当高程处设置溢流口通过弯管与漏水口B的P弯相连，以排泄多余集水。

（5）集水箱内设备安装、维修养护措施设计

为了对集水箱内的浮球阀、排污口及活塞等设备进行安装和维修，同时定期清除集水箱内污物以保证冲厕一定水质，需能打开集水箱，为此盥洗水池底板设置成可活动盖板，打开活动板可进行设备维护和水箱内部清洗。

（6）语音提示系统设计

为增强节水意识、提醒自觉分水，在盥洗水池较上侧对应的后墙上设感应语音提示设备，包括光感应和语音提示功能，当有人用水时自动发声以宣传节水和提示分水。3.创新特色

本创新设计装置旨在收集学生公寓集中利用的生活废水再集中利用到公共卫生间，装置布置简单，设备投入少，不需分散设置多个设备，只需在每层公寓楼单一布置即可，占用空间小。其创新特色主要有以下几方面：

（1）利用上一楼层废水冲下楼层厕所，不需额外增加动力装置，节能；

（2）利用原冲厕管道，对于原来管路的改造和管道的增设都较少，投资较小；

（3）盥洗水池设置分水孔，将不同水质的水分开，保证了冲厕水质，减少了集水箱清洗维护费用；

（4）设置浮球阀，用自来水来补给集水箱水量，防止废水收集不足影响使用；（5）设计语音提示装置，用水时提示同学们培养节水意识、注意分水、自觉节水。

4、应用前景

水资源回收利用的观念越来越深入人心，关于家庭水循环利用的发明、装置亦很多，但家庭各种用水的污染程度有差异，收集利用量少，节约水量有限，而且设备安装多，费用多。目前学生公寓水资源的集中收集利用的例子很少。鉴于以上情况，本创新设计学生公寓废水回收利用装置一次性设置，一次性安装，投资小，经济方便，具有较高的实用性和普遍的意义，将对节约学校用水、城市用水，减少学校污水排放量做出重要贡献，具有广阔的前景。

（1）经济分析



经济因素：经实际调查，高校学生每次刷牙用水约为0.6升；洗脸用水约2.5升；洗头发用水约6.4升；洗澡用水约32升；洗衣服用水约29升。按每人每天洗脸刷牙三次；洗澡一次；洗头发两天一次；洗衣服三天一次算，每人平均每天用水54.17升（家庭生活用水定额为85升，大学为120升），而根据有关规范和实验每人每天平均如厕用水为20升，因此在我们设计大小合理的集水箱后，只要取每人每天所用废水中较干净的水就能满足冲洗下层厕所要求，即每人每天可节约20升水资源并减少20升废水排放。按合肥市2.15元的水价，每人每年节约12.9元。以我们学校为例，三万学生每年可节约38.7万元。更重要的是节约了180升宝贵水资源。



经济效益：以我们学校宿舍为例，每层楼有两个公共卫生间，平均66人

用一个，每年可节约851.4元。而每个节水系统改造费约为800元，即第一年可收回成本并有23364元收益，以后每年除去150元的维修费用外有318818.18元收益。节水系统主要为水泥集水池和管路组成，故维护方便，使用寿命长，经济效益也高，有很高推广利用价值。

（2）应用范围：该装置可以改造旧学生公寓，也适合在新建公寓安装使用，经济效益更显著。该装置简单易用，改造费用少，不仅能在公寓利用，在教学楼和办公楼以及其他公共场所也可使用。

（3）自动化、智能化：由于时间关系，分水自动控制系统没有设计，若能达到根据水质自动感应分离较洁净水和不再利用污水，将会进一步提高水的利用率，系统能更好更广泛的得到使用。

参考文献

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第二篇：关于雨水回收利用系统的设计分析论文

摘要：我国是水资源严重短缺的国家，水资源的匮乏和水环境的严重污染，已成为制约我国经济社会发展的重要因素，对我国的可持续发展构成了直接的危胁。城市雨水作为一种长期被忽视的经济而宝贵的水资源，一直未得到很好地利用，如果将雨水利用思想融入到城市的建设中，对未来城市健康、可持续的发展具有重要意义。下面介绍雨水收集利用工程的设计思路，具有一定指导作用。

关键词：雨水收集；雨水利用；方案；雨水量计算；处理工艺；效益

1雨水回收利用的必要性

1.1应用背景。水是人类生存必不可少的能源，也是制约当今社会经济发展的重要资源。我国是一个较为缺水的国家，人均水资源量仅占世界人均的1/4。干旱缺水、洪涝灾害和水环境恶化一起成为了我国面临的三大水问题并在一定程度上制约了经济增长和社会的可持续发展。雨水是地表水的主要来源，对生态系统具有极其重要的意义，如何对其进行有效利用已成为人们近几年不断关注的问题。我国具有丰富的雨水资源，年平均降水总量为6.2×104亿m3，可利用水资源量巨大。随着我国工业化、城市化的进程不断加快，人们对水资源的需求量不断加大。通过对雨水的回用，不仅可以在一定程度上避免旱涝灾害，减轻市政管网压力，也可以在一定程度上解决雨水中所掺杂的杂质造成污染与堵塞的问题。

1.2应用优势。雨水的收集与处理会增加设备的建设费用，但随着人口的增加、社会经济的不断发展、水资源的短缺，水价上涨已成为必然趋势。因此，将回用的雨水作为低质水以代替生活用水，它所创造的长期效益是无法估量的。雨水的回用更加有利于提高人们珍惜水资源、节约水资源的意识，有着巨大的社会效益。雨水的回用可以减少水土流失，缓解城市化进程中用水与排水之間的矛盾，并且雨水在收集与滞留的过程中，通过蒸发、下渗等作用，可以进一步改善小范围内的气候状况，减少城市中的热岛效应，从而进一步创造良好的生态环境。

1.3国内外雨水回收利用现状。人类对于雨水的利用已经有了很长的历史。雨水集流系统的研究可以追溯到公元前8世纪古罗马时期。在欧洲德国还成立了专门的雨水回用组织，颁布了一系列法律法规。日本是亚洲最早实行雨水回收利用的国家，从1982年开始就逐步将雨水回用纳入国家发展日程。我国对于雨水的回用起步较晚，直至20世纪90年代，我国才将雨水的回用作为一门单独的学科展开研究。然而，雨水回用在部分地区得到较快的发展并产生了可观的经济效益与生态效益，近几年我国在各城市均举办了相关的雨水回收利用研讨会。随着国际间日益频繁的交流，我国从西方先进国家不断地进行技术上的学习，并根据各地的实际情况建立了符合不同地区的示范性工程。

笔者在多年的工作实践中，一直在不断学习、关注相关雨水回收利用的研究，并决心用自己的所学知识为国家在该方向上的发展出一份自己的力量。

2雨水收集利用系统设计

2.1雨水收集系统。在住宅小区的雨水收集系统设计中，需要对雨水设计流量、雨水收集管、格栅和整流井进行详细的分析，确保符合要求。在进行雨水设计流量的设计时，应该根据相应的规范对雨水的流量进行计算，通过仔细的计算，将雨水的设计流量准确的算出来。在进行雨水收集管的设计过程中，应该根据计算出的雨水流量进行收集管管径的选择，确保所选取的收集管能够适用于住宅小区的雨水收集利用系统。雨水收集利用系统中的格栅设置能够有效的阻挡雨水中漂浮的杂物，避免收集管的堵塞。一般采用的格栅为不锈钢提篮格栅。整流井的设计在雨水收集利用系统中是非常重要的，能够将流入到整流井中的雨水进行截留和杂志的沉淀，避免后面的雨水提升泵的堵塞。一般采用的整流井为全地下式钢混结构。

2.2雨水积蓄系统。在雨水收集利用系统中，由于来水的水量是不确定的，并且伴随着时间的改变而改变，所以为了能够确保后续的雨水收集利用系统能够正常的对雨水进行处理操作，减轻系统的运行负荷，就需要有效的调控雨水的水量，因此在雨水收集利用系统前设置调蓄池。设置的调蓄池的目的就是有效的控制雨水水量，并且该设计也应该符合相关的要求，一般设计的有效储水容积不能够小于集水面日雨水径流总量扣除设计初期径流弃流量。在雨水积蓄系统中，应该考虑雨水积蓄系统的有效储水容积和调蓄池这两方面。在进行雨水积蓄系统的有效储水容积的设计时，应该对日雨水径流总量、设计初期径流弃流量以及有效储水容积进行详细的分析。根据相关的规范对日雨水径流总量进行计算，确保数值的准确性。对于设计初期径流弃流量而言，它比较的难控制，这是因为初期雨水径流水质受到许多方面因素的干扰。有效储水容积是雨水积蓄系统中非常重要的，必须根据相应的规范对其进行准确的计算。该系统中的调蓄池应该选择全地下式钢筋混凝土结构，并且在调蓄池内部设置提升水泵吸水管、通气管以及溢流管等。

2.3雨水处理系统。在住宅小区的雨水收集利用系统中，雨水处理系统是非常重要的，对系统的运行有着很大的影响。设计雨水处理系统时，应该根据小区的实际工程情况选择雨水处理系统的设计规模，确定好系统的设计工作时间，并且选用良好的过滤工艺对雨水进行处理。在雨水处理系统中，需要将调蓄池中收集的雨水运送到相应的雨水处理装置中进行处理，一般是利用一级提升泵来完成雨水的运送。运送到处理装置中的雨水需要经过比较精密的过滤处理，将雨水水质进行改善，达到相关的标准后就能够将其流放到清水池中，同时还要利用反冲洗水泵对雨水处理装置进行定期的清洗，用于冲洗雨水需要就近排放到住宅小区的污水井中。通常情况下，在住宅小区雨水收集利用系统设计中需要将雨水处理装置置于建筑的单独地下室中，根据系统的具体情况选择设备的数量和类型。

2.4雨水回用系统。在雨水的回用系统设计中，需要考虑好清水池和雨水回用设施的设计。在进行清水池的设计时，应该根据雨水回用系统的最高设计用水量确定清水池的容积，并且准确的计算出最高日设计用水量。在系统设计时，还要考虑雨季的情况，出现无雨或者是少雨的情况时，应该适当的扩大清水池的容积，储存更多的雨水为住宅小区的提高用水量。清水池一般采用的是钢制成品水池，并且放置在建筑的单独地下室中，根据具体情况确定清水池的尺寸。雨水回用设施的组成包括变频供水系统、二级提升泵和回用管线三部分。雨水回用系统是住宅小区雨水收集利用系统设计非常关键的一部分，必须加强对该系统的设计分析，确保住宅小区雨水收集利用系统能够正常的运行，提高雨水的利用率。

3结语

雨水的收集利用系统能够有效的节约水资源、改善生活环境。雨水的收集和利用是一项非常重要的工程，所以在住宅小区的雨水收集利用系统设计中，必须深入的对设计方案进行分析，了解系统设计中的要点。该系统设计需要分析雨水收集利用方案、雨水收集利用的工艺流程和雨水收集利用系统设计这几方面的设计内容，确保雨水的收集利用系统能够正常的运行。

参考文献

[1]李俊奇，车物.德国城市雨水利用技术考察分析[J].城市环境与城市生态，2014（15）：47-49.[2]孙雨石.有关市政道路雨水收集利用方法分析[J].城市道桥与防洪，2013（05）：118-120.