河海大学水工创新杯竞赛作品学生宿舍废水再利用系统设计.doc

第三届河海大学“水工创新杯”竞赛作品 PAGE PAGE 5 学生宿舍废水再利用系统 设计者： 安正韬1，谢升申1， 刘震2，艾合买提·热合曼1 河海大学农业工程学院1，水利水电工程学院2 关键字：水资源、创新、废水利用、学生宿舍。 1 概述 水资源是自然资源的重要组成部分。缺水，对环境和人的身心健康都有着严重的影响。淡水资源如此宝贵，而我们在学校宿舍中每人每天冲便池需要消耗大约24升自来水，那么河海大学全校28000余学生一年就要消耗冲便池用水大约20万吨。仅仅冲便池我们就需要消耗这么多宝贵的淡水资源，如果能够开发出一种可以节约我们学生宿舍中冲便池用水的装置，于环境、于社会、于经济建设都是非常必要的。 我们根据身边用水的状况，结合我校的实际情况，设计了一套学生宿舍废水利用系统。该系统对学生宿舍的给排水管道做了部分改造，在原有系统上增加了一个废水储水箱以及水管配件等，收集雨水及上层楼的洗澡、洗漱、洗衣用水等废水冲下层楼的便池，以节约宝贵的饮用水资源。以河海大学为例，采用该系统后，每年可为学校节省至少39万元水费。该系统制作安装简单、所需材料常见、成本低廉、占用洗手间空间小。并且水箱可拆卸，维护、检修大多可在水箱正常使用或者在水箱不排水的情况下进行。水箱内装有三重过滤措施，保证了水箱不会被淤塞。一系列的创新特色以及巨大的经济效益使该废水利用系统在学生宿舍中具有非常广泛的应用前景。 2 原理 由于节水效率低、投入成本过高或拘泥于节水就要消耗其他能源的思路，使得很多已有的节水设备没能得到推广应用。我们在经过调研分析后设计了一套完整的废水再利用系统，该系统相对于其他节水系统有了很大的创新，改变了节水效率低的状况，通过对现有的学生宿舍改造后，不仅可以节省大量水，而且投入改造的经费在几年内就可以收回。现以河海大学学生宿舍为例，详细说明该废水再利用系统的具体设计方案。 2.1 可行性分析 我们通过调查统计得知，在学生宿舍中，平均每人每天冲便池至少需要水量约24升。河海大学住宿生28552人，除去寒暑假，一年在校总天数按300天计，全校学生每年消耗在宿舍中冲便池水量大约为V= 24×28552×300/1000=20.6(万吨)。另据我们向学校有关部门调查,我校学生每人每月平均用水量为4.3吨,计算得全校学生一年的用水量为V=4.3×28552×300/30=123 (万吨)。由此计算结果表明，我们洗澡、洗衣服以及洗漱用的废水量约有100万吨左右，这些水完全可以用来冲便池。按理想情况计算，假如冲便池全部改为用废水，那么每年全校可节约至少20万吨水。按每吨水2.8元计算，则每年可节约至少56万元。 2.2 详细设计 1）整体思路 每间学生宿舍均配有一套蓄水设备，将上层楼洗澡、洗漱、洗衣废水蓄到下层楼水箱。下层冲便池用水都采用蓄水箱中的废水，同时把整幢宿舍楼的蓄水箱连接在一起，以达到调节和节水目的。 2）水箱使用功能及原理 图1 图1 水箱结构 1-大水箱，2-小水箱，3-小水箱出水口，4-浮球， 5-自来水进口，6-滤网，7-导流板，8-主体，9-副体，10-废水进口，11-盖子，12-水扇，13-手轮， 14-检修门，15-活塞。 3）大水箱的设计 以我校江宁校区4人间的宿舍为例，一间宿舍内4人每天用来冲便池的水量为100L左右，考虑到用水时段不均匀，同时结合卫生间空间情况，我们把大水箱有效容积设计为400L，这样既可调节用水情况，也便于安装，不影响整个空间环境。大水箱挂在天花板下面，宿舍楼每层净高2.9～3.2m，天花板下水管占用高度约为0.3m，至少要留有2.2m的过人空间，那么水箱高度不能超过0.5m。经过计算与比较，我们选用大水箱的高度为0.45m，其形状尺寸为1.50m×0.65m×0.45m。 4）水箱过滤装置 由于上层楼废水中可能含有泥沙、甚至小的污物等，大水箱内装有三重过滤措施。 首先，水箱内装有可拆卸的过滤网和导流板，过滤网和导流板把水箱分成了主体和副体两部分。废水由废水管进入水箱后，由副体经过滤网和导流板流到主体部分。废水中头发等污物会附到过滤网上，不会被带入水箱主体部分。当滤网被堵后，废水可以从滤网和导流板顶部流入水箱主体。同时，弧形的滤网装在滑道内，可以随时取出清洗。再者，又考虑到还会有一些固体物质不能附到滤网上而淤积在水箱副体底部，水箱副体底部设计成了斜面，并且斜面的最低处装有可打开的盖子。水箱放水后可以打开盖子把淤积的固体物清理出去。第三，一些泥沙、小污物会通过滤网被水带到水箱主体部分，用水不多、水流速度较慢的时候泥沙会沉积在水箱底部。所以，水箱主体部分还装有水扇，可人工控制水箱顶部的手轮转动水扇，把水