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1、居民住宅生活排水的多级利用与发电设计摘要：我们的生活离不开水，但水资源却是有限的。我们通过调查城市居民的生活用水情况，了解到生活废水的“浪费”。因此，我们设计了居民生活废水再利用系统，实现居民住宅生活排水的多级利用与发电，以达到节能减排的作用。关键词：城市居民 生活废水 再利用 节能减排1. 调研背景：水是生命之源,和土地一起构成地球上十大自然资源中的基础性资源,是人类赖以生存和发展的基本物质之一,也是人类生息不可替代和不可缺少的自然资源但水资源的开发利用受经济技术、社会和环境条件的制约。在世界许多地方，对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度，同时有许多地区也濒临水资源利用的不平衡。随着人口的
2、快速增长、经济的腾飞和社会的进步，加剧了能源的消耗和枯竭，导致环境的污染和破坏，地球上的淡水资源日益短缺。我国水资源总量为28000亿m3，占全球水资源总量的6，仅次于巴西俄罗斯和加拿大，居世界第四位。随着经济的发展和人民生活水平的提高,我国城市居民生活用水需求量逐年递增,而水资源短缺和水污染程度加重使得可利用的水资源越来越少,用水供给难以满足不断增长的需求。水污染是导致水资源短缺的重要原因，尤其在城市地区，浪费严重，污水回用率低。2003年，全国废水排放总量460亿吨，其中生活污水排放量248亿吨，比2002年增加153亿吨，增长了66。生活污水以每年18亿吨的速度增加。生活废水来自多方面，
3、但最主要还是来自家庭。家庭生活废水一般指洗菜、洗碗、洗脸、洗澡、洗衣等用过的水，这些水占生活用水量的绝大部分。而生活废水通常不加利用直接排入污水管道。我国南部地区夏季雨量大时，常有积水情况出现，而雨水作为可利用的自然资源，也直接流入污水管道，造成了一定的浪费。 城市居民由于对水价的了解程度不够,对自身用水行为也未能充分重视。在节水方面,居民节水意识不强,同时居民对节水宣传的感知程度和对节水活动的参与程度都比较低 ,居民的主动节水行为没有形成普遍现象。生活废水再利用是居民可以切实在生活中实行的节水方法，对于建设节水型城市、提高水资源利用率起到了极为重要的作用，在社会方面，应推进节水技术的发展。在
4、个人生活方面，应尽可能贯彻“一水多用”。2. 调研目的及意义：通过对当前城市居民生活用水现状的研究,进而提出有效节水的具体对策和措施设计出城市居民生活废水再利用的方案，利用生活废水进行发电，并提供部分消防用水，真正实现居民住宅生活排水的多级利用与发电。并通过简易雨水收集器实现雨水的收集利用，推进节水技术的发展,有助于缓解城市居民生活用水供需矛盾问题，实现城市水资源的可持续发展。本次调研在一定程度上提高了节水宣传力度和效果,让城市居民认识到了水资源的紧缺，增强自身的节水意识，有利于节水技术的推进实施。3. 调研的主要问题：本次调查的主题对象为高楼住宅居民，通过走访南京市部分住宅区江宁区部分居民住
5、宅、在地铁口、小区等人群密集点蹲点发放调查问卷、网上发布问卷、在超市等休闲场所进行现场采访等调查方式来了解城市居民生活用水、用电情况，废水的产生与利用情况，从节能减排角度出发，统筹各个方面，提出科学、可行的废水多级利用系统。为了得到全面、充足的信息，得到更为完善的废水多级利用系统，我们针对城市高楼住宅居民进行了如下几个方面的调查：a) 所在家庭的月用水、用电量；b) 所在家庭的用水高峰期；c) 日常生活中是否有节约用水、一水多用的习惯；d) 一年四季之中，各季度的洗浴频率与大概时间；e) 是否接受利用高楼废水发电、消防这一措施。4. 调研形式：在本次调研中，我们采用走访南京市部分住宅区江宁区部
6、分居民住宅、在地铁口、小区等人群密集点蹲点发放调查问卷、发布网上电子问卷、在超市等休闲场所进行现场采访等调查方式，尽量保证调查对象的随机性。收集数据的过程中，我们针对受访者反馈的信息，对居民用水、用电情况进行客观分析，并进一步完善调查问题。5. 调研计划：时间：2015年10月至2015年12月地点：南京市江宁区调研计划：a) 明确调研主题：城市居民用水、用电情况（以此为基础设计废水多级利用体系）b) 查阅资料、文献，了解调研的背景、目的及现实意义，判断设想的高楼废水发电系统的可行性；c) 制定调查方案：确定调查方式，设计调查问卷，确定受访群体；d) 通过走访、采访、发放纸质、电子版调查问卷等
7、方法展开调查；e) 整理采集到的数据：通过Excel等工具处理分析数据，并以清晰、直观的形式（饼图、折线图等）展现出来。f) 分析数据，并针对分析结果提出优化方案，力争节能减排；g) 对方案进行可行性分析，总结此次调研。6. 调查结果与分析您家庭月平均用水量大概为？您家庭月平均用电量大概为？（单位为度）您的家庭日常有哪些用水量大的活动？（多选）夏季，您洗澡的频率一般为？冬季，您洗澡的频率一般为?您晚上一般选择在哪个时间段洗澡？您是否有一水多用的习惯？（如洗漱用水冲厕所）您对利用生活废水发电的看法为？通过调查分析发现，1. 许多受访者表示在日常生活中并不会过多的在意家庭的用电量、用水量，但是面对
8、月底高额水电费，仍会觉得有所负担，希望可以在不影响正常生活的基础上，做到最大程度上的节能。因此，如果将生活废水用于发电，将会产生较大效益，同时达到节能减排的作用。2. 大多数居民在洗澡和洗衣服时大量用水，而居民主要在9:0011：00洗澡。我们可以主要在此时间段内利用高楼发电系统，为居民楼的用电器供电。3. 不同季节，居民的洗澡频率不同，用水量也不同，我们可以根据不同季节的差异，调节发电系统的工作频率。4. 多数居民有一水多用的意识，却很少在生活中落实。他们希望所居住的地方可以有一套良好的处理废水的系统，能够做到节能，因此，他们对利用废水发电、消防体系表示支持。7. 方案设计根据调查数据分析及
9、实际情况，我们了解到生活废水再利用是居民可以切实在生活中实行的节水方法，对于建设节水型城市、提高水资源利用率起到了极为重要的作用。针对城市居民用水的实际情况，我们设计了一套高楼住宅生活废水多级利用系统，将一部分生活废水用于发电，为居民楼用电器供电，一部分流入消防水箱。本着节能减排的理念，针对我国南方地区多雨的情况，我们设计了雨水收集器，实现雨水的利用。设计如下：1、利用高层生活排水的落差，水的势能将带动底下转轮从而带动在磁场中的线圈为居民的一些用电器供电。2、由于高层建筑水管底部压力过大，则一部分生活排水流入设计好的消防水箱，以供临时紧急的消防措施。3、在每栋住宅底部设一个雨水收集装置，收集后
10、的雨水流入浇灌水箱，处理后的水可用于小区绿化的浇灌。住宅楼布局总图：用水器排出的废水在重力作用下经排水管从高层向底层流下，在排水管末端设两个出口，排出的水一部分流入发电系统，一部分流入消防水箱，其上都安装有减压手轮控制水压，水的流速和流量。由于马桶和其他用水器的排水管是分开的，我们只研究其他用水器的那根排水管，再有管口设有滤网，所以就不需要考虑粪便等杂物进入水箱。发电系统：生活排水从排水管写出，打在安有水斗的转轮上并带动转轮转动，从而带动前面的电磁线圈转动，因为电磁线圈置于一个巨大的磁场里，由于线圈切割磁感线的电磁感应作用，其上会产生电动势随即产生电能，由于是不稳定的交流电，则应让产生的电流通
11、过整流器和电能储备箱，使其能提供稳定并持续的电能。最后通过导线将各楼层用户的电灯及一些简单的用电器并联起来，配上开关，就能使用电器正常工作了。而且发电与市电并网，在发电不足时，转入市电，在发电余量充足的时候可考虑反馈市网，但是需要市网接收，除上网接驳可行外，还有政策的支持，所以本设计现行考虑发电并网不上网，见发电运行市电切换运行接线图。发电运行市电切换运行接线图消防水箱：一部分生活排水流入该栋楼的消防水箱，水箱设有消火栓接口，每层楼的楼梯口都配有消火栓，遇到小火灾可用该消防水箱的水做一些简单的消防措施。为保证水箱内气压正常和水从管口顺利流下，水箱上部设有通气管。为控制水箱内的水在一定的水位范围
12、，我们在其中安设了浮球阀和溢流管，一旦水位漫过溢流管，多余的水就从溢流管沿着最终排水管排出。现代住宅楼很重视安全隐患的防范，其中最重要的就是消防问题，这个设计很好地实现了生活排水的多级利用。雨水利用设计：该设计分为两个部分，一个是雨水收集装置，另一个是浇灌水箱。雨水收集装置由一个连通漏斗，一个圆柱形多空过滤器（其底部无盖）组成，雨水降落下来沿着漏斗壁再透过过滤器流下，一些废物和杂质颗粒无法进入水管，雨水经水管流入浇灌水箱并贮存在浇灌水箱里（水箱的设计类似消防水箱），用于定期浇灌小区里的绿化设施。雨水也可以和生活污水通过一条立管汇合，雨水收集在屋顶上，通过落差冲刷到位于底层的发电系统。雨水收集装
13、置可行性及潜在问题：1、水重力势差的能量大小不好控制。2、生活排水不能形成稳定的流量。3、装置和水管需要定期检查和清洗，且不易操作。4、由于马桶和其他用水器的排水管是分开的，我们只研究其他用水器的那根排水管，再有管口设有滤网，所以就不需要考虑粪便等杂物进入水箱。5、由于这三套系统是根据现有小区住宅设计进行创新改造，其所需成本不算很高，时间久了，如此节约的水资源能远远覆盖建造的成本。创新点及应用：近年来，随着城市化进程的进一步加快，房地产业也迎来了繁荣时期。节能环保问题，已经成了建筑行业可持续发展的关键性问题。建筑给水排水设备作为建筑内部结构的重要组成部分，设计人员在设计时除了要满足人们可居住性
14、和舒适性的要求外，更应该从节能环保角度予以考虑。该作品能很好的实现生活水的多级利用，节约性能好，符合可持续性。排水管底部设有减压手轮，能防止压力和能量过大损坏装置，各住户用电器与发电系统并联，并设有开关，能根据所需自由控制。增设消防水箱，既能分压，又能保证应急消防供水，符合安全性。利用雨水资源，能大大节约能源，提高能源利用率，还能保护环境。城市居民生活用水、用电状况调查问卷水是生命之源，生活中离不开水，因此也产生了大量的废水而造成资源浪费。为了更好的利用废水，提出优质的节能方案，我们设计此问卷来进一步了解居民的生活用水、用电情况。感谢您在百忙之中填写我们的问卷！1、您的性别为？ (单选题 *必答) A.男 B.女 2、您的年龄？ (单选题 *必答) A.18岁以下 B.1823 C.2329 D.3039 E.4049 F.5059 G.60以上 3、您目前的文化程度？ (单选题 *必答) A.小学 B.中学 C.大专 D.本科 E.研究生及以上 4、您目前居住地的家庭结构？_ 人户（例:3人户） (填空题 *必答)_5、您所在的家庭月收入情况？(单位：元) (单选题 *必答) A.4000以下 B.40005999 C.60009999 D.1000019999 E.20
