基本信息
- 项目名称：
- 高层宿舍生活废水差层利用系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本系统是针对我国学校现有学生宿舍供水系统，开发的一种节水装置。其基本设计思路是利用高一层的生活废水来冲洗低一层宿舍的马桶。利用其存在高度差完成废水的收集与冲洗工作，所以系统操作过程中不需要额外的能量，达到节水节能双重效果。系统设计完成后腰能够实现：废水的自动收集与过滤，多余废水的自动排出和水箱水质的简单净化以及两个冲水系统间的智能切换。
- 详细介绍：
- 本系统是针对我国学校现有学生宿舍供水系统，开发的一种节水装置。其基本设计思路是利用高一层的生活废水来冲洗低一层宿舍的马桶。利用其存在高度差完成废水的收集与冲洗工作，所以系统操作过程中不需要额外的能量，达到节水节能双重效果。系统保留原来的冲水系统，设计的废水冲洗系统与原来的冲水系统间实现智能切换，具有非常好的实用性和经济性。系统设计完成后腰能够实现：废水的自动收集与过滤，多余废水的自动排出和水箱水质的简单净化以及两个冲水系统间的智能切换。 高一层宿舍洗脸盆（浴池和地漏）和该层宿舍马桶之间的高度差给生活废水的自动收集提供了势能差，利用这一能源使系统相比于现在市场上的同类产品节约了能源，同时减少了设备数量，提高了系统的安全性。系统分为管路系统和控制系统两个子系统。管路系统是整个系统的主体部分。在原已安装的洗脸池下U型储水弯后加装取水口（有独立浴室的也在其地漏和浴缸下水口安装取水口），在取水口处设立过滤装置，将流经取水口处的生活废水作简单的过滤后引入安装于下层宿舍卫生间内的密闭蓄水箱，在储水箱内还可以进行一系列的净化消毒处理，处理后的水通过管路导入阀门作为冲刷马桶的常用水源，原来使用的自来水则作为备用水源，两路水源在智能阀处汇合，导入原来的冲水管道进行冲洗。控制系统是用来控制不同水源间的调配，实现冲水过程的智能化和节水效果的最优化，确保系统在正常时刻利用收集的废水对马桶进行有效的冲洗，在每次废水冲洗过后使用自来水对马桶进行第二次冲洗，第一次冲洗是为了冲走马桶内的粪便，用水量较大，而第二次冲洗只是为了将废水冲洗过程中残留在马桶表面的杂物冲走，所以用水量很小，而当水箱内收集的废水达不到冲洗用水量时，仍使用原来的冲水系统进行冲洗。 本系统结合已有的废水收集与再利用系统和蹲便器式马桶冲水系统两类技术，进行合理的规划、设计与改进，并加入了废水差层利用的创造性思维。系统在满足马桶冲水基本需求的同时，提高了使用的方便性，节约宿舍用水总量的45%以上。系统设计理念新颖、设计思路合理，技术上可行，投入成本较低，节水效率高，使用环境好，市场需求广泛，可靠性、实用性强，所以对该系统的开发与利用将获得很高的经济与社会效益。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本系统是针对我国学校现有学生宿舍供水系统，开发的一种节水装置。其基本设计思路是利用高一层的生活废水来冲洗低一层宿舍的马桶。 因为存在高度差，所以在废水的收集和冲洗过程中不需要给装置提供额外的能量，达到节水节能双重效果；保留原来的冲水系统，实现两个冲水系统间的智能切换，具有非常好的实用性和经济性。 该系统能够实现：废水的自动收集与过滤；多余废水的自动排出和水箱水质的简单净化以及两个冲水系统间的智能切换。 技术关键是要实现两个冲水系统间的智能切换。在每次冲洗时先使用收集的废水对马桶进行第一次冲洗，接着使用自来水对马桶进行第二次冲洗。第一次冲洗是为了冲走马桶内的粪便，用水量较大，而第二次冲洗只是为了将废水冲洗过程中残留在马桶表面的杂物冲走，所以用水量很小。当水箱内收集的废水达不到冲洗用水量时，仍使用原来的冲水系统进行冲洗。
科学性、先进性
- 现有的生活废水收集与再利用系统，都是基于同一个楼层进行设计的，在本质上都需要水泵或其它设备提供能量来完成废水的收集与冲洗。而本系统在设计理念上引入废水差层利用的概念，利用废水本身具有的势能来完成废水收集与冲洗，无需水泵提供额外的动力，在节水的同时节约了电能。本系统在使用废水冲洗后，使用少量的自来水自动进行二次冲洗，避免了废水中残留的杂质会残留在马桶表面结污对马桶的冲洗效果的影响。并且保留原来的冲水系统作为废水不足时的备用系统，确保其具有较高的使用性。在系统的选择上提供了高效型、基本型、经济型和简易型四种不同的安装模块，在价格上和使用性能上满足人们的不同要求。简易型的生产及安装费用与原有系统基本相当，可是在宿舍安装之后却能够节约45%左右的生活用水，并减少相同吨位的污水排放。高效型在使用红外控制电磁阀时可以分清马桶的具体使用情况，以更加合理、精确的控制冲水量（即：依据使用时间来判断具体的使用情况，小便时使用少量的水冲洗，大便时用大量的水冲洗）。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年通过淮海工学院校级创新实验项目验收
作品所处阶段
- 完成理论验证进入系统初步试用阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片和系统模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 配合蹲便器使用，在使用时与原有的系统没有太多的区别。系统设计理念新颖、设计思路合理，技术上可行，投入成本较低，节水节电效率高，使用环境好，市场需求广泛，可靠性、实用性强，所以对该系统的开发与利用将获得很高的经济与社会效益。 系统，特别适合在我国大、中、小学校的学生宿舍楼内安装使用。基于我国水资源紧缺与拥有庞大学生群体的现状，如果本系统能够在学校中得到推广，将在一定程度上缓解我国的城市缺水问题。 本系统主要针对现在高层集体式宿舍设计的，针对性和实用性很强，预计安装后基本不再需要使用自来水冲洗，完全依靠收集的废水即可满足使用，可节约原宿舍用水总量的45%以上。
同类课题研究水平概述
- 现有的生活废水收集与再利用系统，都是基于同一个楼层进行设计的，如现在已经有一定使用量的家庭用节水装置（已有相关专利可查）。其基本原理是在水池下面安装一个储水箱，利用重力自由的将倒入水池的废水收集起来，再使用泵将水抽到一定的高度用来冲洗马桶。存在的缺点是需要泵提供动力抽水消耗额外的电能，在使用过程中需要频繁的启动关闭水泵，容易造成泵体的损坏，而且造价相对较高。这样的装置虽有很多的版本和相对成熟的技术理念，但是因为在设计思路上的缺陷，至今也没有得到有效的推广。 在水源选择上，现有的同类装置一般都只使用收集的废水进行冲洗，废水中残留的细小杂质会残留在马桶表面，当杂物变质腐化后会固化在马桶表面，既影响了马桶的美观又增加了马桶表面的粗糙度，影响马桶的冲洗效果。 现有的红外控制马桶，在使用红外控制电磁阀时可以分清马桶的具体使用情况，以更加合理、精确的控制冲水量（即：依据使用时间来判断具体的使用情况，小便时使用少量的水冲洗，大便时用大量的水冲洗）。 在中国大部分的学生宿舍楼中宿舍使用的一般都是冲水式或冲落式两种蹲便器，在控制技术上采用水箱浮球拉杆式、按压式延时冲水阀控制。浮球拉杆式控制又分为：一段式、二段式和手持控制式三种控制方式。一段式控制，只有一根拉线（或者一个手柄）开关，用于控制阀门的开启，使用时只需用力拉就可以冲洗，之后等水箱内水流尽后阀门自动关闭，每次冲洗用水为21~14L，有些节水型为9L每次；二段式控制，冲水把手由二根拉线（或者两个手柄），并可接不同的颜色用于分辨，拉大号冲水拉线时冲大水量，拉小号冲水拉线时冲小号水量（其落水器由大小二组落水皮组合而成，小号冲水具有冲水量调整功能），相比与一段式控制可以省水50%~70%；手持控制式，只有一根拉线（或者手柄）用于控制阀门，与一段式不同的是，需要一直拉着阀门才打开，受松开时阀门即关闭，依靠拉的时间控制冲洗时间，相比与一段式控制也可以节水60%以上。延时冲水阀控制，使用延时水阀将冲水管直接与自来水管相接，使用时候只需要按下即可，阀门在设计的时间内一直保持开启状态，其可分为小便用和大便用两种规格，但是宿舍一般只安装大便用的冲水阀，造成严重的浪费现象。
