环保型真空厕所设计过程.doc

目录前言1一、设计任务书1二、项目背景11、厕所的发展历程12、环保厕所的概念13.环保厕所的分类24、环保厕所的发展及趋势25、环保型真空厕所的优势36、真空厕所收运系统的经济性分析3三、设计方案的分析拟定41、设备工艺布置设计42、确定男女蹲位数43 、真空罐主要参数的确定43.1 罐体壁厚及长度43.2 支座的选择53.3 附件和接管53. 4 吸烟室的设置5四、罐体端盖法兰连接选择计算64.1 关于法兰连接64.2螺栓数量的确定7五、设计小结7六、参考文献8一、设计任务书1 题目：真空厕所设备设计 2 已知： 真空厕所没人每次产生固液废弃物1升，冲厕消耗 清水2升。 3 任务： （1）确定男女蹲位数量；（2）设计工艺系统图，1张A3；（3）确定真空罐容积，设计真空站总图（含罐体、支座、地基），1张A3；（4）设计真空罐体端盖和支座制造图， 各1张A3； （5）根据蹲位数量和真空罐体积，设计真空厕所平面工艺设备布置图， 1张A3。 图纸要求：采用标准图框，标题栏和明细表以教材P213页的为准。 二、项目背景一、 厕所的发展历程天然厕 旱厕水冲厕环保厕所天然厕始于人类出现甚至更早，旱厕始于何时何地无据可考；水冲厕发明于英国19世纪中叶的1852年；环保厕所的打包厕所开始于中国北京20世纪末的1997年。二、 环保厕所的概念节水、减排、节能、科技、文明、生态环保厕所是运用现代科技手段解决如厕问题，达到节水、减排、节能、文明、生态之目的设施或设备。三、 环保厕所的分类可按厕所的核心技术可分为两类：节水型和生态型节水型有：机械打包、小便冲、泡沫覆盖、气压水冲、真空吸附。生态型有：干湿微生物、湿式微生物、烘烤蒸发。四、 环保厕所的发展及趋势目前，环保厕所的发展趋势比较强劲，前景也比较广阔，但环保厕所还存在着诸多的不足和问题。在技术上，各型生态厕所中最有发展前景的免水生物降解型生态厕所的专用菌种目前还依赖进口，所以，我们还需投入大量的研发力量和资金选育具有自主知识产权的菌种。不掌握这一核心技术，该型生态厕所的建设投资和使用成本就难以下降；无水打包型厕所使用的塑料袋在后处理中会引起二次污染。所以应使用可降解包装袋。在向社会推广中，由于造价过高，一个环保厕所的市场售价达到几十万人民币，这不是一般的城市所能够承受得起的。另一个就是如何使环保厕所家庭化的问题。现在市场上所能见到的环保厕所基本上都是面对公共场合的，没见到家用的环保厕所17。由于环保型厕所起步较晚，现在基本只在城市公厕及旅游业中使用，而农村卫生厕所普及率仅7.5，散落露天的旱厕粪缸导致环境污染。所以，农村地区要大力发展农村户用沼气，改造农户厕所，实现人畜粪便资源化利用，统一修建生活污水和粪便进行无害化处理，减少直接排放。综上所述，为了建立一个完善的环保厕所体系，就需要跨学科合作。不仅要求卫生系统，而且城市规划、农业、灌溉管理、经济学、社会学和公众健康等领域都需要密切配合，这也是下一阶段发展环保厕所体系所要完成工作的主要内容。根据发展现状，环保厕所粪污处理设施的进一步开发与研究应着重于以下几个方面：筛选高效廉价的生物菌种及配套的生物载体材料。研究适合优势菌的简易高效的短流程生物处理工艺。稳定可靠的电气系统及控制系统。虽然目前环保厕所的发展趋势比较强劲，前景也比较广阔，但是环保厕所还存在着诸多的不足和问题。比如说造价过高，一个环保厕所的市场售价达到几十万人民币，这不是一般的城市能够承受得起的。另外一个就是如何使环保厕所家庭化的问题。现在市场上所能见到的环保厕所基本上都是面对公共场合的，记者在采访中走过几个厂家几乎没见到家用的环保厕所。此外个别产品在节水或冲洗技术上还存在一些问题。但是随着社会的不断发展进步，通过科研人员的不断努力，我们认为在不久的将来，环保厕所将走进每一个家庭，为资源节约和生态保护作出自己应有的贡献。五、环保型真空厕所的优势与现有公厕相比，真空公厕具有以下优点：1、可以大大减少冲厕用水量：国家规定的传统节水马桶为6L/次，而采用真空公厕后，每次冲厕2L/次；2、彻底解决臭味问题：传统的洁具是水冲式，臭味仍有部分会滞留在空气中，而负压是由外向里吸，臭气不会扩散到空气中。彻底解决小空间、空气不流畅的卫生间的臭味问题。3、安装程序简单，减少成本：因负压是动力源，管路安装过程可以随构筑物的外部、内部直线型、曲线型走向，甚至上、下走向都没问题，而这些，传统的重力流是比较困难做到的。另外，由于采用了负压源，输送管径可大大缩小，大约为原来的1/3。4、不易堵塞，运行稳定：采用0.0450.075的负压源可以保证有足够的动力来输送原水。六、真空厕所收运系统的经济性分析传统公共厕所与负压公共厕所每天耗水对本表如下： 项目 传统公共厕所真空公共厕所 备选一 真空公共厕所 备选二 真空公共厕所 备选三每天耗水15.20m3/天2.90m3/天 2.90m3/天 2.90m3/天 说 明 传统重力式排水 （有化粪池）负压站化粪池 市政管网负压站全地 埋式无能耗水 处理系统（出水可回用） 负压站直接接入市政污水 管网所以，很明显，单位负压公厕比传统公厕每天节约用水：15.20-2.90=12.30 m3每年节约用水：12.30365=4489.50m3运用真空公共厕所系统，将大大节约水资源，单位负压公厕一年可节约用水4489.5m3，按一个城市区域500个公厕计，则一个城市年节约用水为：4489.5500=2,244,750m3 相当于6000个三口之家一年的用水量，可见其节水意义是巨大的。 除此之外，如运用了负压厕所后水处理系统，特别是地埋式无能耗水处理系统，大大提高污水处理效率，可彻底解决目前公共厕所污水，污泥无法有效利用等问题，即减轻了城市污水处理厂的压力，又开辟了N、P、K等营养成分回收大自然的途径。 从以上分析可知，真空厕所技术若在公共厕所，居民小区等广泛运用后，其经济效益、环境效益以及生态意义的作用是不容低估的。 三、设计方案的分析拟定1、设备工艺布置设计设备工艺由三个部分组成：真空站（包括真空罐、真空泵、排污泵和控制柜等）、真空管网（安装真空表和检查孔的管路系统）和用户终端（蹲便器、坐便器、小便抽吸器和厨房垃圾破碎器等）。2、确定男女蹲位数由于男女生理上的区别，男性上厕所小便的时候既可以在小便池也可以在蹲便器解决，而女性只能在蹲便器解决，根据科学调查显示，女性上厕所的频率大于男性，因此在设计时男女厕所的蹲位数量是不相同的，按照城市厕所设计标准以及各种类型厕所标准的综合考虑，拟定男女蹲位为2：3。故在本次设计中，设计男厕的蹲位数量为4个，小便池2个，女厕的蹲位数量为6个，同时考虑到行动不便的人，在男女厕所中各有一个坐便器，另外考虑到“肠易激”等特殊人群，男女再各自增设一个蹲位，男女厕所各增设2个洗手盆，高矮不一，厕所旁各自另设吸烟室，另为“肠易激”人群安设木质沙发。按照相关规定，一个蹲位的平面尺寸约为800mm500mm，一个站位小便池平面尺寸约为400mm400mm，一个洗手盆平面尺寸约为500mm400mm，一个坐便器平面尺寸约为700mm500mm，两人座位的木质沙发平面尺寸约为1000mm500mm。经查阅相关标准，每一个蹲位占地面积800mm600mm，每一个小便池占地面积700mm500mm，每一个洗手盆占地面积800mm600mm，每一个坐便器占地面积800mm600mm。3、设计真空收集罐由于所收集的污水具有腐蚀性，真空罐在常温下工作，工作压力较低，属于常压容器，所以选用玻璃钢作为材料。玻璃钢是以合成树脂为黏结剂，玻璃纤维及其制品作增强材料而制成的复合材料。其力学性能的突出特点是相对密度小、比强度高。机械性能能达到或超过普通钢材的水品。且玻璃钢为各向异性非均质材料，可满足不同的方向受力要求。玻璃钢因含有纤维、树脂、固化剂和表面处理剂，耐化学腐蚀性较好。特别是在强的非氧化酸和pH值变化范围广的介质中有良好的适应性。另外玻璃钢制备比较方便，施工组装也容易，耐老化性好。因为真空厕所每人每次产生固液废弃物1升，冲厕消耗清水2升，每天用厕所人数为510人，所以可得真空收收集罐的容积为1.53m3 。（1）罐体壁厚及长度真空收集罐为卧式容器，直径R=1010mm，设计压力为p=0.1Mpa，安全系数K=10，玻璃钢的环向拉伸强度y =140Mpa。壁厚计算公式为：所以mm由于计算壁厚为t=3.61mm5mm，过薄，易漏，所以需要附加壁厚，查玻璃钢容器设计手册知：附加厚度为3mm。即壁厚为3.61+3=6.61mm。考虑到安全性及加工要求，设计时壁厚取20mm。采用标准椭圆形封头，已知R=1010mm，椭圆封头长轴a=505mm，短轴b=280mm，c=505mm真空罐容积VV1+V2其中，V1为圆柱体部分体积，V2为椭圆封头体积。V1Hr2H3.14（0.505）20.80 H m3取H1600 mm,得V11.28m3VV1+V21.28+0.3=1.58m3理论设计要求值1.53m3，故以上所设计真空罐符合要求。（2）支座的选择真空罐为卧式容器，故选用鞍式支座。鞍座由横向筋板、若干轴向筋板和地板焊接而成。（3）附件和接管根据工艺设计，确定正空罐设有以下接管：污水进料管、污水排出管、真空表接管、料位计接管。（4）吸烟室的设置由于公共场所不允许吸烟，对于在办公楼、商场等建筑内的公共厕所可以设置一个吸烟室，不仅可以为解决烟民的需要，而且还可以充分利用因男女厕所蹲位数不一样引起的空间差。四、罐体端盖法兰连接选择计算（1）法兰连接法兰是一种盘状零件，在管道工程中最为常见，法兰都是成对使用的。不同压力的法兰有不同的厚度和使用不同的螺栓。水泵和阀门，在和管道连接时，这些器材设备的局部，也制成相对应的法兰形状，也称为法兰连接。凡是在两个平面在周边使用螺栓连接同时封闭的连接零件，一般都称为“法兰”，如通风管道的连接，这一类零件可以称为“法兰类零件”。法兰连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。根据压力的不同等级，法兰垫也有不同材料，从低压石棉垫、高压石棉垫到金属垫都有。法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。（2）螺栓数量的确定 法兰盘的周长：C=2r=20.505=3.17m设螺栓之间的间距不得大于170mm，则螺栓的数量为：n=C/0.17=18.6520个b：螺栓直径的确定每个螺栓的工作压力根据相关密封性等要求，使得，取，得：由前面已知材料的许用应力【】=140Mpa所以确定螺栓M16五、 设计小结这次课程设计是一次很锻炼人综合能力的经历。它以生活中一个很实际的厕所设计，为我大学四年所学的工科课程做了一个系统又彻底的复习,甚至还有自己动手画草图的经历。这一次设计经历势必成为接下来即将到来的毕业设计的有力帮手。这次设计的主题大致是公共厕所的布置以及当中一个真空罐大小的设计，说起来内容不多，但是真的自己算起来却是别样的复杂。设计的初期有在网上找过相关的资料，但是真正涉及到计算过程的以及比较贴近于环保真空管这个主题的资料寥寥无几。通过和寝室室友的讨论以及多方面的查找资料，总算软磨硬泡地把设计过程给挤出来了。设计计算的过程中存在的问题是椭圆部分的体积计算公式，这个原来印象不深了，通过翻阅以往的课本才得出计算公式。而螺栓直径和数量的计算公式源于上个学期学习的课程机械设计，印象还是有的。和以往一样，一次课程设计无论前面的设计计算做得如何的尽善尽美，它始终需要一个元素去支撑它，那就是实际。说到实际，设计的实际性在于计算与图形的结合上。再说得具体点，那就是autocad这个老大难问题了。本人的cad经历比较浅，一些简单的图形可能还能画，但是如果线条一多，计算的元素一复杂，就会看着计算过程和图纸手足无措。依稀记得前几次的cad经历，困难而且麻烦，但是每一次的cad经历对我来说都是一种成长和进步，这次也一样。这次算上流程图和平面图，一共有5张cad图纸要去画，所幸自己的一些亲戚以及同学都有cad的功底，也向他们请教了很多操作上的问题。可以说，这次是一点一点地把图纸像挤牙膏一样给挤出来了，对我来说是一种很完美的事情，但是唯一的缺憾是图形画的比较靠谱了，可能一些数据上没能考虑的十分周全。但是不论怎么说，这