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1、学生宿舍生活污水二次利用系统设计研究报告信息工程学院 徐增指导教师 张燕君2005年2月 课题组成员 课题负责人：徐增 指导教师：张燕君 参加人：刘彬 叶珊宇 周荣 目录前言 1一、 学生宿舍给排水系统现状及项目设计思路2二、项目设计内容说明21、系统的基本流程32、蓄水处理箱的工作原理5（1）预处理间7 （2）溢流管 8 （3）污泥与水位观测管8（4）滤料层及反冲系统8 （5）处理水贮水间9三、模拟实验研究 101、过滤实验 10（1） 实验目的10（2） 实验方法10（3） 数据处理10（4） 实验结论122、滤料反冲洗实验12（1） 实验目的12（2） 实验方法12（3） 数据处理13（
2、4） 实验结论14结束语 15 参考文献16 附件前言 水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。水在维持生命和环境中有着极为重要的作用。可以说，水是生命的摇篮，水是地球的血液。从全球来看，全球水储量共约13.86亿立方千米，其中包括海洋水在内的全部咸水储量占总储量的97.5%，约13.5亿立方千米，而淡水储量包括冰川与永久积雪，地下淡水，河流等水体，大气中的水分和生物体中的水分等在内，只占水总储量的2.5%，约0.35亿立方千米，其中人类难以利用的如冰川和永久积雪，永冻地层中的水就占淡水总储量的69.5%，地下淡水量占淡水总储量的30.1%，人类能够开发利用的地下水只
3、占其极少的一部分。可见，全球水资源面临严重短缺，而可供人类利用的水资源，更是微乎其微。20世纪初以来，全球工业化不断发展，城市化速度加快，居民生活水平不断提高，使全球用水和取水的量不断增加，尤其是第二次世界大战以来，工农业发展的迅速加快，世界人口的迅猛增加，导致用水取水量的大幅度增加，水资源短缺日益加剧。20世纪世界人口增加了近3倍，淡水消耗量增加了约6倍，目前世界上的人口约有1/3还处于极度缺水状态，水资源问题将成为21世纪全球资源环境的首要问题，水危机正是全人类面临的重大环境问题，随着水资源危机的加剧和水环境质量的不断恶化，水资源短缺正演变成世界倍受关注的资源环境问题之一。现在可用六个字概
4、括我国的水环境现状：“水多、水少、水脏”。“水多”是指滥伐森林，乱垦草原，生态环境破坏，水土流失严重，每年雨季有造成洪水泛滥。抗洪抢险，春夏之际让人时时刻刻不得轻松。“水少”是指我国属于世界缺水国家。我国虽然有每年水资源总量的2.8万亿立方米巨大数字，居世界第六位，但被巨大的分母一除，人均占有量仅为2400立方米，不到世界人均水平的1/4，位居世界第110位。再加上不合理的开发，利用，使一些源泉枯竭，河流干涸。 “水脏”是我国水环境水质不断恶化。全国每年污水排放量近40亿吨，80%以上未经处理直接排入江河湖泊，实际上城市生活污水净化处理的乃不足10%。全国有80%的河流水质不符和渔业标准。全国
5、25%的主要湖泊水质副营养化污染，尤其以淮河、滇池等为代表。海域赤潮等每年发生，年均发生30多起，渤海污染严重。更为严重的是，一些地区居民因饮用被污染的水源水，患肠道传染病，病毒性肝炎，伤寒等，身体健康受到危害，甚至造成死亡。中国缺水，已非一日！水资源缺乏和水域污染已成为我国经济和社会发展的制约因素，我国也被联合国列为13个水资源贫乏的国家之一。目前，我国城市面临最大的水问题：一是城市污水排放量大，污水有效处理率低，城市水域普遍污染，供水水源遭受污染，供水质量难以保证，进而加剧供需矛盾；而是用水效率普遍较低，浪费现象十分严重；三是用水政策滞后，水资源的有效利用和科学化管理水平较低。在城市用水群
6、体中，公共场所和集体宿舍等部门是最难以管理的，其用水量也是非常庞大的，这也是我国开展节水工程所要面对的主要群体之一。我国大中专院校近些年来在不断扩招，现在我国在校学生数量正逐年剧增，这一庞大群体的用水量也不是一个小数目。面对这一状况，我课题组研究并设计了这一套应用于学生宿舍楼中的节水系统，希望该系统能对我国的节水工程发挥一些积极的作用。二、 学生宿舍给排水系统现状及项目设计思路现今，大多数大中专院校学生宿舍楼中学生日常生活，诸如洗漱、清洁以及冲厕均直接来源于自来水，而后直接排入下水道，图1（见下页）为现今大多数学生宿舍采用的给排水系统的示意图，这其中冲厕用水便要占生活用水中不小的一部分，因此，
7、考虑到提高用水效率，可将学生洗漱、清洁用水经过简单处理之后用作冲厕水的来源，进而可以从中节约很大一部分清洁的自来水。若该系统经过在学生宿舍中实际安装并使用后证明其可行性，再将其推广到其它学生宿舍以及某些类似于学生宿舍的公寓中，其产生的效益应该是相当可观的。二、项目设计内容说明该项目以节约用水、提高用水效率为主要目的，并本着简单实用的原则，设计了一套安装于学生宿舍楼中，将学生日常生活中产生的污水经过简单的流程处理后以供冲厕之用的系统。 1、 系统的基本流程如图2，该系统将原本从洗手池直接流入下水道的污水引入下层悬置于便池上方的一蓄水处理箱中，从而将其与冲厕之后的污水分离开来用作下层冲厕的水源。而
8、经过蓄水处理箱处理后产生的沉淀以及其它污物将通过管道与冲厕之后的污水连接起来，一并排入下水道，通过蓄水处理箱简单处理后的污水将储存在蓄水箱中以便冲厕之用。 自来水 （反冲）（补给） 冲厕 （主要流向） 生活污水 毛发收集器 蓄水处理箱 下水道 （污物及多余水量流向） 图2 该系统设计的基本流程图 根据我校男生宿舍学一楼的实际情况，现将该系统设计的平面示意图绘制如图3所示。自来水经使用后便成为含有一定杂物的生活污水，其通过水池的下水管道流入下层蓄水箱，这个过程有三个地方需要注意。一是水池下水管道口需安装一个可以起初步过滤的过滤装置地漏，该地漏要求可以不很高，只要能过滤一些大的悬浮物，如塑料袋、大
9、的食物颗粒、部分茶叶等，其孔径设计可以参照市场上销售的家庭用下水道地漏的标准。二是位于水池下方欲安装一个毛发收集器，对从水池中排下的污水中未被滤除的毛发进行收集处理，以防止其进入下面的流程中阻塞管道以及滤料装置，毛发收集器的设计参考图4。 因该项目组成员作图水平有限，现简述如下，毛发收集器的整体外观设计为一个圆柱状，上口直接安装地漏，下口为出水口。圆柱体内部即毛发收集器的主体，若干根毛刷均匀且较细密地垂直于地漏排列于该圆柱体内，将这些毛刷固定在一个整体框架上，使之在取掉地漏后能方便地与该框架一起从圆柱体内取出。该毛发收集器不仅能有效地阻拦污水中的毛发进入系统中下个环节，而且能够截住污水中会影响
10、以后水处理过程中部分颗粒较大的污物，因此该毛发收集器可以有效地缓解下个环节中水处理的压力。并且它结构简单而显得装取时很简便。污水从水池进入下层蓄水箱还有一个地方需要注意，那便是这之间的管道，这段管道最好有两处弯折，这样可以减小污水进入蓄水箱对蓄水箱直接造成的冲力。2、 蓄水处理箱的工作原理图5所示即该系统的核心部位蓄水处理箱的平面设计图，之所以将其称之为蓄水处理箱，是因为它对由上层排入的水有简单处理以及贮存的双重作用。蓄水处理箱悬置于该楼层便池上方、上层排污管道下方，根据不同的宿舍卫生间的实际情况用铁三角架将其固定。蓄水箱的尺寸大小也要根据不同情况而定。根据卫生间的实际情况，可将该蓄水箱设计为
11、一长方体状，置于距地面约2m处，运用陶瓷材料制成，这样成本会比较低，且外观比较美观，不会对现有管道造成太大影响，也不致影响到学生们方便。为了验证该系统的可行性，课题组利用假期购买了相关材料，在工人师傅的帮助下根据图5自制了一个蓄水处理箱模型，该模型的外观及内部结构见以下两张图片：在实验中，我课题组利用该模型观察水体在其间的流动状况，结果还是令人较为满意的，也验证了该系统的可行性。该蓄水处理箱主要分为以下几部分：预处理间、处理水贮水间、溢流管、污泥与水位观测管、滤料层、反冲喷头等。现分别对其结构及作用详述如下：（1）预处理间右端被隔板隔开的空间为预处理间，上方为进污管道，将其设计为伸入预处理间中
12、部且出口弯向上，这样可以减小污水对水箱的直接冲力，也不致对预处理间上层的水搅动太大。下方为一直径约为10cm的漏斗状排污口，排污口上方15cm处设置一孔径较大且略向下呈漏斗状的滤网，以便沉淀物沉积于该滤网下，而不会因进污管道排入的污水使已沉淀物搅动太大而翻起。要使该滤网不易被堵，这就要求从进污管道排入的污水中杂质颗粒不能过大，这样也易使滤网上方的杂质通过滤网进入漏斗状排污口处。排污口处下方为一可以手工操作的出水阀门，大多数时间该阀门为封闭状态，当阀门开启时，沉积于漏斗状排污口的污物将同预处理间的水一并流入下水道。因为预处理间中除阀门开启时，其它时候均储有污水，这样可以保证预处理间中沉积物不致凝
13、结，而能在阀门开启时顺利排入下水道中。（2）溢流管蓄水箱左侧壁上方距箱顶34cm处设有一个连接下水道的管道，我们将其称为溢流管。当蓄水箱中贮水量过多的时候，在其未达到箱顶时，多余的贮水便会顺着该溢流管流入下水道。这种情况在蓄水箱实际应用当中不会发生太多。当贮水量一定，冲厕水量大于处理水量时，这种情况便不会发生；当处理水量大于冲厕水量时，贮水箱将多余的水排入下水道。显然后一种情况在实际应用中会造成滤料层反冲洗周期缩短。（3）污泥与水位观测管在蓄水处理箱的右外侧，有一根透明观测管，其两端分别与预处理间右侧底部的污泥沉积区和蓄水处理箱外上部的进污管相连通，我们将其称为污泥与水位观测管，通过它，我们不仅能观测到预
