居民楼废水高效再利用（待续） 2 - 图文

1 第六届河海大学“水工创新杯”竞赛作品

城镇居民楼废水高效再利用

作者： 周培勇（1202010423），刘冲（1206030117），孙屹（1218010124）

学院及专业：水电院水利水电工程专业（3人均为）

关键字：高效节水、城镇居民楼、废水收集、处理、循环再利用、自动控制、定量用水、一水多用

一、概述

水是生命之源，我们每一个人的日常生活都离不开水。在新一届国家领导

人提出城镇化的国家战略后，我国的城镇化速度也越来越快。但因我国水资源的空间和时间分配不均，加之我国的人口基数大，导致我国是世界上的13个贫水国家之一。全国600多个大中城市中有半数以上缺水，其中108个城市严重缺水，可见我国的城市供水问题变得越来越突出。基于城镇化的国家战略和我国的城市缺水问题，我们小组从城市居民楼废水回收再利用的角度出发，设计了一套简易装置来节约用水，从而达高效节水的目的。 1.1可行性分析和适用条件

洗澡用水：每人每天洗一次澡计，7升/分钟?12分钟=84升。

洗衣用水:按一家三口一周洗两次衣服记，一般洗衣机用水是每洗一次进水50升，洗一次 ，漂洗两次共计三次，则一周洗衣用水总量为：3?50?2=300升，则平均分摊后每一天每一人的洗衣用水为：300/（3?7）=14升。

洗菜做饭产生的废水：早餐：6升；午餐和晚餐：2?10=20升，每人每天共计产生废水26/3=12升。 早晨洗漱用水：4升。

卫生间用水：假设每人每天大小便共使用5次，每一次用水5升，则一天用水5?5=25升。假设在废水回收利用过程中每一部分有1/3不能回收利用，则一天中一人产生的废水量为76L,而每个人每一天卫生间冲洗仅需25L水，可见，在居民楼内进行废水回收再利用是可行的，满足马桶冲洗需水量要求。

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表一：废水及用水统计

洗澡L 84 洗衣L 14 洗菜做饭L 12 洗漱L 4 扣除L 38 余总计L 卫生间L 76 25 由以上分析计算可知，扣除卫生间洗漱用水后，每一个人每一天产生的废水还余51L,在这剩余的废水中还有洗衣第二次漂洗约5L较干净的水可用来拖地。从而知每人每天可节水30L，一家三口一天可节约用水90L,则每一个家庭一年可

V?90?365?32850L。节约用水量：即每一个家庭每一年可节水将近33吨，

我国的中小城市常住城市人口约为70万人口，约有16万户人口，那么一座中小城市一年可节约用水:V?33?16?528万吨，由国家发布的《中小城市绿皮书》知我国又有2160座中小城市，如果这些中小城市都装配了我们这种成本低，安装简单的家庭节水设备，那么每一年可节约水V?528?2160?1.14?106万吨，即每一年我国的中小城市可节约用水11.4亿立方米，节约的水大于一座大（一)型水库的库容（10亿立方米），可见这小小的居民楼废水再利用装置可用来缓解我国城镇化过程中的用水问题，促进我国城镇化和谐发展。 1.2场合

这一简易的家庭废水回收再利用装置适宜于因我国的水资源时空分布不均导致缺水的中小城市居民楼和我国正在推进的城镇化国家战略中正在发展中的中小城市。回收再利用的家庭生活废水不仅可用于家庭马桶的冲洗用水，并且，在首先充分保证马桶冲洗用水的前提下，居民楼中每一家马桶冲洗用不完的水还可以通过三级储水箱顶部的出水口和一根引水管引到已建好的居民楼小区蓄水池，用于小区的绿化用水和卫生用水。 1.3创新点

（1）结合国家城镇化大战略以及城市缺水问题设计这一套简单、易于安装、成本低的城镇居民楼废水收集、净化再利用装置。

（2）对城镇居民产生的生活废水进行了收集净化再利用，净化后的废水不仅可以用于单个家庭的马桶冲洗用水，而且将整栋居民楼冲洗马桶后多余的净化水用小区储水池收集起来，经适当处理用于小区绿化和公共卫生用水，做到了“一水多用”的节水目的。

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（3）在优先利用净化后的废水的前提下，利用浮球在水中产生的浮力和杠杆原理自动控制自来水的适量进入，充分保证了马桶冲洗所需水量，做到了“优先使用净化废水，不够定量用自来水”的节水目的。

（4）不改变居民楼马桶的功能和使用方式，且该装置制作材料普通，成本低廉，不会有使用上的不习惯。

（5）可利用由水箱结构形式产生的水流条件来自动排除油污和有机污染物，节省了财力和物力。

（6）可结合居民楼中原有的管道系统进行安装，直接将系统的废水进口与卫生间和厨房的下水道相连，便于施工，工程量少。 二、原理 2.1功能

结合居民楼的用水器布置情况，设计废水收集、处理、储存装置来收集、处理和储存上一楼的废水当作下一楼的卫生间冲洗用水。并将收集储存的废水通过一个自动控制水闸与原有居民楼自来水管结合，每一次卫生间用水先用废水，当废水不够用时再通过自动控制水闸放自来水冲洗，进而达到废水再利用，高效节水的目的。同时，将居民楼中每一家马桶冲洗用不完的回收净水收集到已建好的小区蓄水池，用于小区绿化用水和卫生用水。

图一：室外废水收集效果图

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图二：原理图

2.2操作程序

（1）居民楼上一层楼的洗澡，洗漱，洗菜做饭等产生的生活废水首先通过居民楼中的排污下水道进入两个一级净水箱。废水进入一级净水箱后的从净水箱的底部从下往上流动。流量Q一定的情况下，利用废水箱比进水管大十多倍的过流面积迅速降低过流流速，进而使一些粒径和质量较大的污物,如米粒等沉积在一级净水箱。同时一些质量轻，易于漂浮的污物可通过一级净水箱中部，由鹅卵石组成的反虑层的反虑作用留在净水箱中，使得除去废水中质量大和体积大的初步净化水从一级净水箱的顶部出水口进入二级净水箱。

(2）经一级净水箱净化后的初步净化水从二级净水箱背面的底部进水口进入

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二级净水箱。二级净水箱由两块刚性隔板和活性炭过滤层分为左中右三部分，其中左边部分顶部是密封死的，利用油污及洗漱用的有机溶剂的密度比水小，漂浮在水的表面的物理特性，经刚性隔板的阻挡作用使油污及洗漱用的有机溶剂等密度比水小的污物停留在二级净水箱的左边部分，进而达到除去油污和部分有机污染物的目的。

（3）接着，经过近一步净化除去油污和部分有机污染物的净化水经两刚性隔板间的间隙进入二级净水箱的中间部分，由连通器原理知：水流缓慢通过活性炭过滤层，进而进一步更彻底的除去水中大多数有机污染物和一些有毒的无机污染物。这样，经过净化的家庭生活废水便流入二级净水箱的右边部分。二级净水箱的右边部分有两个出水口，侧板上的出水口流出的水可用于家庭拖地时洗拖把所用的水。底板上接马桶储水箱的出水口流出的水可直接流入三级储水箱。 （4）三级储水箱有两个进水口和两个出水口，并且储水箱的顶部是密封的。两个进水口中有一个进水口与二级净水箱的出水口相连通，另一个进水口在储水箱的底板和自来水管相连，并利用水对浮球产生的浮力和杠杆原理来自动控制和自来水管相连通的进水口的开关。当家庭生活废水在某一时段产生过多时，如洗衣服和洗澡时，三级储水箱中的水量便很充足，储水箱中的水位便高于浮球，将浮球淹没，浮球产生的浮力通过杠杆原理将与自来水管相连的进水口自动关闭，进而首先利用净化干净的废水进入马桶来冲洗马桶。当家庭生活废水在某一时段产生过少或不产生时，储水箱中的水位便下降，随着储水箱水位的下降，在杆件和浮球的自重作用下，浮球控制的自动控制阀门便自动打开，使得自来水管中的水进入水箱，随着能满足一次冲洗马桶量的自来水进入，储水箱中的水位又高于浮球，此时闸门又自动关闭，进而达到“优先使用净化废水，不够定量用自来水”的高效节水目的。

（5）三级储水箱的两个出水口，水箱侧面的出水口接马桶，用于向马桶提供冲洗用水。位于储水箱顶部的出水口有两个功能。大部分时间该出水口的开关是打开的，由于三级储水箱是封闭的，并且通过一根输水管直接与二级净水箱的出水口相连，因此到达二级净水箱后净化干净的水可源源不断的流入储水箱，当储水箱中的水储存满，足够5次马桶冲洗用水后，每一层楼中每一个家庭中多余净化干净的水便可通过储水箱顶部的出水口和一根输水管流入小区已建好的蓄

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