洗漱水如何更好利用.doc

洗漱水如何更好利用-集体公寓厕所洗漱水再利用方案 小组成员：彭培龙200948440221师冠英200948440222薛寒星200948440223 闫玉召200948440224摘要中国是一个干旱缺水严重的国家，淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6。长期以来，人们普遍认为水是“取之不尽，用之不竭”的，不知道爱惜，而浪费挥霍。事实上，水资源日益紧缺，而我市的城市供水工作更是在严重缺水的边缘艰难度日，水来之不易。所以我们更应该重视，更应该珍惜。现在淡水资源不外是用于工业、农业、生活三方面。在生活用水中厕所用水量也是不可忽视的。业余发明家吴汉平研制了一套生活用水回用装置，并获得了国家专利。他将厨房的洗涤槽、卫生间的面盆和坐便器水箱连接到一个储水箱上。洗涤槽、面盆流出来的比较干净的水进入储水箱，供冲厕使用。但这套装置只适用于家庭使用，我们发现集体场所的厕所用水量更是惊人，而这方面却没有相对应的节约用水的好方法。于是我小组提出针对集体公寓厕所洗漱水再利用的新方案：把楼房中上层的洗漱用水集中收集储存，由节流控制阀和红外线感应开关相结合间歇性对下层楼的厕所进行冲洗（例如四楼的洗漱的用水冲三楼的厕所，三楼的洗漱用水冲二楼的厕所）。现在厕所中通用的净水冲厕装置依然保留（稍加改动），目的是为了确保储水池中无洗漱用水时厕所仍然有水可冲。从而减少冲厕所净水使用量，达到节约用水的目的。简单概括此装置的作用就是：有洗漱水时用洗漱水冲厕所，无洗漱水时用净水冲。整个系统在运作过程中不需要人工干预，完全实现了冲厕自动化。关键词：水资源 节约 节流控制阀 红外线感应开关 再利用 - 14 -目录1.问题的提出- 2 -1.1研究背景- 2 -1.1.1水资源枯竭使人类面临前所未有的挑战- 2 -1.1.2面对此挑战人们应该如何应对- 3 -1.2结合国内现状确定研究方向- 3 -2集体公寓厕所洗漱水再利用系统的具体方案- 5 -3设施投入使用所面临的困难- 8 -3.1传统观念和现代技术之间的博弈- 8 -3.2是否更换设施的艰难选择- 9 -4.理论模型的构建- 10 -4.1模型所用的材料和构造方法- 10 -4.2理论模型与真实系统的相关度- 11 -5该节水系统大范围投入使用所带来的经济效益和社会效益- 12 -6.人们对节约用水的认识及政府在节水方面的行为规范- 12 -6.1简单调查后的分析- 12 -6.2对政府（以上海市为例）在节约用水方面的行为分析- 13 -7.参考文献- 14 -1. 问题的提出1.1研究背景 中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的14、美国的15，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。 扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，中国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。 城市人均生活用水总的水平不算高，目前平均每人每日生活用水大约100升左右，但高的达到400升，生活用水的浪费也很普遍。比如大量的洗漱用水都白白的浪费掉了，中国是一个人口庞大的国家加入我们每个人都能利用到我们平时洗漱用谁的话，长年累月下来节省下来的水将是一个让人膛目结舌的数字。鉴于此，我们小组成员设计并制作了一个厕所节水系统，我们遵循的思路就是把平常的洗簌用水回收利用，集中一起进行冲刷厕所。1.1.1水资源枯竭使人类面临前所未有的挑战解放以来，我国全社会用水总量和人均用水量都迅速扩张，从19491998年，总用水量增长了43倍，人均用水量增长了13倍。在各行业中，工业用水量的增长速度最快，农业用水量的增长速度最慢。由于各业用水量的增长速度不同，用水结构也在不断发生变化。农业虽然始终是用水大户，但农业用水的比例已从1949年的97降低到了1998年的69，而工业用水所占的比例却从1949年的2提高到1998年的21，生活和其它用水所占的比例也从1提高到10。由此可见，工业和生活用水变得越来越重要。我们要在节约农业用水的前提下不能忽视对工业和生活用水的节约。1.1.2面对此挑战人们应该如何应对水是生命之源，生命之本，人类的健康是先从水来的。人可以几天不进食，但不可以几天不喝水。而现在，全球有20亿人口正处于严重缺水状况，也就是说水是20亿人生命之所系。而全世界每年因喝了不干净的水而死亡的儿童就有5000万人。这数字是多么令人怵目惊心。水的危机，已经向人类敲响了警钟。节约用水，保护水资源是现在的重中之重！ 水对于我们是多么的重要！如果人人都注意节约用水，不知会有多少人从中受益；反之，如果每个人都不在意地浪费水资源，那么就可能有很多人遭受饮水困难！ 长期以来，人们普遍认为水是“取之不尽，用之不竭”的，不知道爱惜，而浪费挥霍。事实上，水资源日益紧缺，而我市的城市供水工作更是在严重缺水的边缘艰难度日，水来之不易。所以我们更应该重视，更应该珍惜。1.2结合国内现状确定研究方向现在淡水资源不外是用于工业、农业、生活三方面。在生活用水中厕所用水量也是不可忽视的。如今厕所节水系统研发是层出不穷，各家的技术更是各有千秋。但是现在很多企业，公司只是把净水用量尽量减到最少，很少甚至没有公司在废水回收方面做相关技术研发例如：兴邦科技公司研发的沟槽厕所感应自动冲水节水器就是在原自动水箱的进水管上加装一个电磁阀，在公厕的入口处安装红外传感器和控制箱，红外传感器对现场进行自动探测，当有人进入公厕后，红外传感器将探测到的信号送到控制箱，控制箱内的微电脑在进行预定的程序处理后发出指令，控制电磁阀往自动水箱里注水进行冲洗，如果没有人进入公厕，整个系统将“按兵不动”，始终不会冲洗。这样就实现了“无人值守，自动管理，有人则冲，无人则停”的卫生、节水的使用效果。但是该公司只是在减少净水使用量方面做出了相关研发成果，而我们小组的节水系统最大的特点就是利用废水来冲厕所。这是该公司所没有做到的，不止是该公司，很多企业公司都没有注意到这一点，所以我们小团队从提高洗漱水利用率方面着手。该公司的、1000水节水器 之前也有类似的发明比如平潭的一位退休工程师发明的“家居废水回收冲厕所”装置，此装置需要安装两个电机，两个大型的罐，需要电机工作把废水抽到两个大罐中，然后储存以便利用。我们发现此装置有很多不足之处。首先：此装置体积庞大只能安装在一层或两层高的居民住宅中，如果楼房更高的话则会存在安全隐患不利于推广使用。并且操作麻烦。其次：该装置需要安装两个电机，两个大型的罐，可以初步计算一下，两个电机2*250=500，两个大罐100*2=200，采用保守的估算方法安装一套这样的装置亦花费700元，并且使用不方便。相比之下业余发明家吴汉平研制了一套生活用水回用装置就好多了，并获得了国家专利。他将厨房的洗涤槽、卫生间的面盆和坐便器水箱连接到一个储水箱上。洗涤槽、面盆流出来的比较干净的水进入储水箱，供冲厕使用。但这套装置只适用于家庭使用，我们发现集体场所的厕所用水量更是惊人，而这方面却没有相对应的节约用水的好方法。 于是我小组针对公用厕所设计一套节水系统，既可以把洗漱水回收再利用，而且在原来的冲厕设施的基础上不增加过多元素，尽可能减少成本以利于此系统的推广使用。下面是我小组经过努力做出的节水方案。2集体公寓厕所洗漱水再利用系统的具体方案 系统的主题：把最高层的洗漱用水集中收集，由红外线感性开关和机械浮球阀装置控制对下一层楼的厕所进行冲洗。从而减少冲厕所所用净水的使用量，达到节约用水的目的。 具体方案： （1）储水池的位置可放在洗漱池的下方，储水池砌成一个中空储水池，储水池的大小可根据公寓每层人数和人均高峰期（即每天早晨为当天使用水的最大值）用水量做适当调整。（2）系统的介绍：图（1）储水池未充满时剖面图 如图（1）所示，系统图由上至下分别是：净水储水管，洗漱池，储水池，净水管，机械浮球阀装置，红外线人体感应开关，红外接收器，电磁阀，普通冲厕水箱。一般情况下，洗漱水从洗漱池流入储水池，在储水池中累积，在储水池的左侧，也有净水管向储水池中续净水当水量达到水池水位的五分之一时，浮球阀受浮力作用，净水停止流下（如上图所示），相当于利用净水和洗漱水共同冲厕，达到用洗漱水充当净水冲厕，从而达到节约净水的目的。当系统在用水高峰期时（如早晨），大量洗漱水进入储水池中，储水池中水充足，此时净水不会流下。当用水量太大洗漱水将要漫出洗漱池时，洗漱水从“放水管”快速流下防止洗漱水漫出水池（如图2），直接用洗漱水冲厕，此时净水使用值为零。图（2） 储水池满水时剖面图 （3）系统的储水池里采用两个放水管，一个放水管的一端位于储水池的中上方，目的为当储水池中水位达到该水平量时，可直接流入冲厕水箱中（防止洗漱水漫出水箱），另一个放水管的上端位于储水池底部，该放水管受红外线感应开关控制，当有人进入时，红外线接收器以电信号发送给感应开关，然后电磁阀打开，有水进入冲厕水箱，无人时该开关则处于关闭状态。两个放水管为并联关系，相互配合工作，能使储水池中的水既可以充分利用，又解决了储水池中洗漱水过量时的封池问题。从而构成一个便捷的自动智能化的冲厕系统。（4）储水池可能出现的问题及解决方案：由于洗漱用水中含有大量杂质，可能导致储水池下水管阻塞。解决方案：在储水池的进水口处安装过滤细网。并在洗漱池的上方开两个矩形清洗口可用水管伸进水 图（3）打开两个清洗口后的俯视图 池内进行清洗，清洗后的水从右侧的手动阀门（清洗时打开，平时关闭）流出。洗漱用水中还含有细菌微生物会导致污染和疾病。解决方案：定期对储水池消毒。随着个各项方案和装置在工业、生活等领域的推广运用，相信我们的水资源会被高效的利用，水资源，危机也定会有所减缓。3设施投入使用所面临的困难3.1传统观念和现代技术之间的博弈 很多年形成的净水冲厕观念是不容易改变的，有的人嫌洗漱水脏，有的人节水意识不高，根本没有对洗漱水回收再利用的想法，也有部分人有节水意识，并且在实际生活中叶付出了行动。例如：把洗菜的水，洗衣服的最后一遍水用于冲厕所，但比较麻烦。最重要的是只有少数人这么做，节约淡水量相当有限。现代科技飞速发展，人们发明了各种各样的节水器具和节水方式。例如代表当代冲厕最高科技含量的红外线遥感自动冲厕装置，就节约了大量冲厕净水。淡水资源的二次利用率也不断提高，人们正在逐渐想法设法减少冲厕净水使用量，但一直没人提出一个具体实用的洗漱水再利用方案。人们的生活在正常进行，没有因人如何再利用洗漱水而困扰，于是人们就默认为净水冲厕（尤其是集体公寓之类的厕所），也没有太多人关心每天的冲厕净水使用量是多少。但科技引领时代进步，有漏洞就会有发明，生活是需要全人类共同努力来完善的。这也正是节能灯、节能坐便器、各种节流阀逐渐出现在生活中的原因。所以对大流量的洗漱水收集充当净水冲厕的想法是绝对现符合实际的。各种对洗漱水再利用的装置也会逐渐出现在生活中。3.2是否更换设施的艰难选择 绝大多数人都喜欢“偏安一隅”，只要不是特别明显的利益吸引人们是不太愿意尝试改变的。所以，该系统推广使用的过程是有一定难度的。再者可能因为此节水系统还有我们所没发现的漏洞，大家都不愿意去改变设施。任何发明刚开始都不是完美的，只要出现在生活中就可以慢慢改善。值得强调的一点是此系统在原有冲厕基础上增加成本仅300元左右，尝试的风险还是很小的，这一点是利于此系统的推广使用的。该洗漱水再利用方案是经过我小组和指导老师的详细论证，理论上完全可行，实际中亦不存在施工难度。从浮球阀根据水池中水量控制净水续放，到红外线控制厕所冲水都有一定科学依据。只要我们敢于尝试新的产品，只要大家都选择了该节水系统，大量净水资源就会被节省下来。4.理论模型的构建4.1模型所用的材料和构造方法 图（4）模型主视图 经过试验最终我们选用PPC模型板作为模型的主要材料，木,条作为整体框架的支撑，缝隙用玻璃胶密封，人体红外线感应开关合小型电磁阀代表现代厕所节水的最高科技水平。（1），白色墙体比较接近，并且利于粘合，质量较轻，便于模型制作过程中的各种操作。 图（5）模型俯视图 图（6）浮球阀装置 （2），PPC板墙体和楼板隔层，大小水池全部用PPC板制作。白色的模型板与真实的的缺点是强度和刚度较差，加水演示的过程中出现摇晃，所以我们用木条加固整个模型的承重部分。（3），PPC板制作的水池经玻璃胶灌缝后可达到密封的效果（4），红外和电磁阀的功能。在公厕的入口处安装红外传感器，红外传感器对现场进行自动探测，当有人进入公厕后，红外传感器将探测到的信号送到电磁阀，电磁阀在进行预定的程序处理后发出指令，往自动水箱里注水进行冲洗，如果没有人进入公厕，整个系统将“按兵不动”，始终不会冲洗。这样就实现了“无人值守，自动管理，有人则冲，无人则停”的卫生、节水的使用效果。4.2理论模型与真实系统的相关度将真实节水系统按照适当比例的缩小后，选择合适的模型材料制作而成。上方的水管口加水后产生一定水压代表净水的出水管，水池上方的镂空部分代表真实系统中的过滤装置可防止水中的杂质进入水池中，水池中的浮球阀是现实中的实用版（小型号），该系统模型仿真度较高，密封性、红外线控制放水原理和细节都与真实节水系统完全一致。5该节水系统大范围投入使用所带来的经济效益和社会效益经济效益的预测：按每层住一百人的公寓楼计算，若水箱（50厘米*60厘米*300厘米）按砖砌的，并用水泥灌缝，另加一个浮球阀，每个节水系统在原有冲厕装置基础上增加成本约300元，而每个此节水系统每天可节水约1.5吨，按每吨2元计算每年可节省水费1095元，每层楼四个这样的节水系统每年可节约4000多元。若在全国范围内大面积投入使用经济效益将十分可观，市场潜力很大。社会效益：在水资源紧缺的环境下，该项目可节约水资源，使水资源的利用价值更高， 符合低碳、减排的社会理念。6.人们对节约用水的认识及政府在节水方面的行为规范6.1简单调查后的分析经过我小组的简单走访调查发现，人们普遍对我小组的洗漱水再利用方案表示赞同，但也有很多人提出问题。例如：部分人认为节水量相当有限，更改原来的设施太麻烦。还有人认为水池的清洗是个问题，可能会有健康隐患。但实际上我小组设计的节水系统增加的成本是很小的，清洗方面也不存在难度，只是需要人工清洗（前面系统详细方案中有清楚讲述）。下一步我们所做的就是观念的转变，只要人们早思想上接真正受了洗漱水冲厕所的功能，相信较为完善的冲厕设施就会出现在生活中。教育是国家的重点，国家一直重视教育，我国的大中小学很多，集体公寓中大多是这样的公用厕所，显然如果我们能在学校采用节水系统那么不仅能大量节约水资源还能提高广大青少年的节水意识。6.2对政府（以上海市为例）在节约用水方面的行为分析关于上海市加强节约用水工作创建全国节水型城市的实施意见的通知：（第四条部分内容如下）四、大力推广使用节水型器具，不断提高用水效益。(一)严格执行国家经贸委颁布的限制高耗水项目目录及淘汰落后的高耗水工艺和高耗水设备目录。市有关部门要加强协调，尽快制定上海市节水产品推荐目录，结合产业结构调整，进一步加大推广节水新技术、新工艺、新设备的力度。各工业企业要不断加大节水技术改造资金的投入，与科研部门联手，通过科技攻关，加快节水技术和节水设备、器具以及污水处