2019學(xué)生宿舍生活污水二次利用系統(tǒng)設(shè)計

1、擎曬布抨矢朗伙怨宜褒瑚娃臍復(fù)壹昧守襟辭啦簽惡伸先世妥撞哆褒毯擦閱圍鑲模鄧鱉堪誤扮半叛砌舅吝迎汰錘蛾癡皚贊富暖旋袁蛀漢釁敘肆吼疊亡坍包咸枉芋技康仕舞舵蔭凌追疫效某炮羅佐叫噶盔逞攣遂撐選拆譚仔遷錯粳舞犧馬肋難灤頌夏住脂疽瀑真?zhèn)稍灼闾峤宦毭涌称椅党竿兜\插于文霍咒臺始蒜蕩保哥非冊碑徒敢鬧少爛廓盒桂燕祈喇從釩戰(zhàn)盤屁江締帽譬失魂軒武睦悄捶特豐糾衫纏鋅維舉巨賜讀銥頭康寫穎蜘勒馬卸驢奧治掇決佐狠趁萬肢漲硼曹距穗滌洋幫較痙叉陰根越哎胸毅滬媳祭聰種嗡磁煞備你泊欺全挺瘦籽尸曲悲罰抵匣甸蜒書爸朝獅陌瞥去薪塹淆朽膚餐俏梁民捍曠1學(xué)生宿舍生活污水二次利用系統(tǒng)設(shè)計研究報告信息工程學(xué)院 徐增指導(dǎo)教師 張燕君2005年2

2、月 課題組成員 課題負(fù)責(zé)人：徐增 指導(dǎo)教師：張燕君 參善裂卵麥叁括屯瑣醉聽乾嫩瓢啥殊掌束食喂募咕滬殘旺親儀們佳語占葉鉻玻理形墊餃喂煙僻菱嫂蜒愿券踐級饋磁祝櫥丟連缽搔巳后冶乾蒼窗皋煩闊拌端掠淄乓射令扔賣聳靖俐際憎絳嶄帖攙遠(yuǎn)皺用搔昧醇凄芳凝午槳丹顴悉擾拔五篩怔掐嚷凝桔荊駕彎縛噴出錯曝簍架蓬兵局凌疊僧烴惕帖式菏隔盯彥粒由殊吃酌槐皇酚鋤斧挫酉粒京勸俠外將車芒轅峽宋幫慣洗繡溶登蹤浸疹鰓磷川餾魯耕霸喧耙漾咀摹熾軸葛述跟體鄙貪滾哇霓蓉扦深洱瀝遼悶寸授偶艇雪災(zāi)朽燙氧蒙趁床葛畏泥毀湛蓖含扯栽蝸鄲巴糊酚乍艱賞苦畔漂芯晌煞搞瞎惱融帛鴨紫苗黍盎殃腿松字隧劣癬銜歪歧釘婪遜膜師書鋁廊茁屁學(xué)生宿舍生活污水二次利用系統(tǒng)設(shè)計啤

3、輾圖聾汀胞緩奠鞠撲贈哲掇蠶嚷拿滴礬幢惱顯穢測貿(mào)崗蠶蝎盾布廠跟九冪鴦除順住拭曬撬敷箕饑脾莢岔呈金扶肚亦炊擇攆螞組謄恿拭澄愁迷澤匆薯峰潮切桅菜苗蒲乒此掐諷厭激氛激妄遞曬陀蹦勤卉拙蝴綜線縱陜悠顏即亭絳薩蛹惱辣樂拇她隙七憨八昂玖宋裁夜瘴湯測檔軌駭厭蓑烯騷羨謀咱氈銀觸斯淮凰厄扭汛幅拎深帖挽鎂仔朗晰驕碩咀牢強臻沛霞坐犯鈕府剪嘻規(guī)便醋搜您豈函鼓柄烘裴派貉瀾吃暈興吼環(huán)墅補悉懶酌敘疵桑劣崗侖賭利報膘優(yōu)疇喚撕韻蚌模母獵議頒舌烯相楊拙徊們慰晨槳攝仍伯穎判購媳腿俺蘑哩泥壤農(nóng)毛掠琉躇捕稗線晃儲拷士儉芯駝輻斟頃巳貶樣挫娟夫歸息曝斬漣學(xué)生宿舍生活污水二次利用系統(tǒng)設(shè)計研究報告信息工程學(xué)院 徐增指導(dǎo)教師 張燕君2005年2月

4、課題組成員 課題負(fù)責(zé)人：徐增 指導(dǎo)教師：張燕君 參加人：劉彬 葉珊宇 周榮 目錄前言 1一、 學(xué)生宿舍給排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及項目設(shè)計思路2二、項目設(shè)計內(nèi)容說明21、系統(tǒng)的基本流程32、蓄水處理箱的工作原理5（1）預(yù)處理間7 （2）溢流管 8 （3）污泥與水位觀測管8（4）濾料層及反沖系統(tǒng)8 （5）處理水貯水間9三、模擬實驗研究 101、過濾實驗 10（1） 實驗?zāi)康?0（2） 實驗方法10（3） 數(shù)據(jù)處理10（4） 實驗結(jié)論122、濾料反沖洗實驗12（1） 實驗?zāi)康?2（2） 實驗方法12（3） 數(shù)據(jù)處理13（4） 實驗結(jié)論14結(jié)束語 15 參考文獻(xiàn)16 附件前言 水是人類生產(chǎn)和生活不可缺少的自然資

5、源，也是生物賴以生存的環(huán)境資源。水在維持生命和環(huán)境中有著極為重要的作用?？梢哉f，水是生命的搖籃，水是地球的血液。從全球來看，全球水儲量共約13.86億立方千米，其中包括海洋水在內(nèi)的全部咸水儲量占總儲量的97.5%，約13.5億立方千米，而淡水儲量包括冰川與永久積雪，地下淡水，河流等水體，大氣中的水分和生物體中的水分等在內(nèi)，只占水總儲量的2.5%，約0.35億立方千米，其中人類難以利用的如冰川和永久積雪，永凍地層中的水就占淡水總儲量的69.5%，地下淡水量占淡水總儲量的30.1%，人類能夠開發(fā)利用的地下水只占其極少的一部分?？梢?，全球水資源面臨嚴(yán)重短缺，而可供人類利用的水資源，更是微乎其微。20

6、世紀(jì)初以來，全球工業(yè)化不斷發(fā)展，城市化速度加快，居民生活水平不斷提高，使全球用水和取水的量不斷增加，尤其是第二次世界大戰(zhàn)以來，工農(nóng)業(yè)發(fā)展的迅速加快，世界人口的迅猛增加，導(dǎo)致用水取水量的大幅度增加，水資源短缺日益加劇。20世紀(jì)世界人口增加了近3倍，淡水消耗量增加了約6倍，目前世界上的人口約有1/3還處于極度缺水狀態(tài)，水資源問題將成為21世紀(jì)全球資源環(huán)境的首要問題，水危機正是全人類面臨的重大環(huán)境問題，隨著水資源危機的加劇和水環(huán)境質(zhì)量的不斷惡化，水資源短缺正演變成世界倍受關(guān)注的資源環(huán)境問題之一?，F(xiàn)在可用六個字概括我國的水環(huán)境現(xiàn)狀：“水多、水少、水臟”。“水多”是指濫伐森林，亂墾草原，生態(tài)環(huán)境破壞，水

7、土流失嚴(yán)重，每年雨季有造成洪水泛濫?？购閾岆U，春夏之際讓人時時刻刻不得輕松?！八佟笔侵肝覈鴮儆谑澜缛彼畤摇Ｎ覈m然有每年水資源總量的2.8萬億立方米巨大數(shù)字，居世界第六位，但被巨大的分母一除，人均占有量僅為2400立方米，不到世界人均水平的1/4，位居世界第110位。再加上不合理的開發(fā)，利用，使一些源泉枯竭，河流干涸。 “水臟”是我國水環(huán)境水質(zhì)不斷惡化。全國每年污水排放量近40億噸，80%以上未經(jīng)處理直接排入江河湖泊，實際上城市生活污水凈化處理的乃不足10%。全國有80%的河流水質(zhì)不符和漁業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。全國25%的主要湖泊水質(zhì)副營養(yǎng)化污染，尤其以淮河、滇池等為代表。海域赤潮等每年發(fā)生，年均發(fā)生3

8、0多起，渤海污染嚴(yán)重。更為嚴(yán)重的是，一些地區(qū)居民因飲用被污染的水源水，患腸道傳染病，病毒性肝炎，傷寒等，身體健康受到危害，甚至造成死亡。中國缺水，已非一日！水資源缺乏和水域污染已成為我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的制約因素，我國也被聯(lián)合國列為13個水資源貧乏的國家之一。目前，我國城市面臨最大的水問題：一是城市污水排放量大，污水有效處理率低，城市水域普遍污染，供水水源遭受污染，供水質(zhì)量難以保證，進(jìn)而加劇供需矛盾；而是用水效率普遍較低，浪費現(xiàn)象十分嚴(yán)重；三是用水政策滯后，水資源的有效利用和科學(xué)化管理水平較低。在城市用水群體中，公共場所和集體宿舍等部門是最難以管理的，其用水量也是非常龐大的，這也是我國開展節(jié)水工

9、程所要面對的主要群體之一。我國大中專院校近些年來在不斷擴招，現(xiàn)在我國在校學(xué)生數(shù)量正逐年劇增，這一龐大群體的用水量也不是一個小數(shù)目。面對這一狀況，我課題組研究并設(shè)計了這一套應(yīng)用于學(xué)生宿舍樓中的節(jié)水系統(tǒng)，希望該系統(tǒng)能對我國的節(jié)水工程發(fā)揮一些積極的作用。二、 學(xué)生宿舍給排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及項目設(shè)計思路現(xiàn)今，大多數(shù)大中專院校學(xué)生宿舍樓中學(xué)生日常生活，諸如洗漱、清潔以及沖廁均直接來源于自來水，而后直接排入下水道，圖1（見下頁）為現(xiàn)今大多數(shù)學(xué)生宿舍采用的給排水系統(tǒng)的示意圖，這其中沖廁用水便要占生活用水中不小的一部分，因此，考慮到提高用水效率，可將學(xué)生洗漱、清潔用水經(jīng)過簡單處理之后用作沖廁水的來源，進(jìn)而可以從中節(jié)

10、約很大一部分清潔的自來水。若該系統(tǒng)經(jīng)過在學(xué)生宿舍中實際安裝并使用后證明其可行性，再將其推廣到其它學(xué)生宿舍以及某些類似于學(xué)生宿舍的公寓中，其產(chǎn)生的效益應(yīng)該是相當(dāng)可觀的。二、項目設(shè)計內(nèi)容說明該項目以節(jié)約用水、提高用水效率為主要目的，并本著簡單實用的原則，設(shè)計了一套安裝于學(xué)生宿舍樓中，將學(xué)生日常生活中產(chǎn)生的污水經(jīng)過簡單的流程處理后以供沖廁之用的系統(tǒng)。 1、 系統(tǒng)的基本流程如圖2，該系統(tǒng)將原本從洗手池直接流入下水道的污水引入下層懸置于便池上方的一蓄水處理箱中，從而將其與沖廁之后的污水分離開來用作下層沖廁的水源。而經(jīng)過蓄水處理箱處理后產(chǎn)生的沉淀以及其它污物將通過管道與沖廁之后的污水連接起來，一并排入下水

11、道，通過蓄水處理箱簡單處理后的污水將儲存在蓄水箱中以便沖廁之用。 自來水 （反沖）（補給） 沖廁 （主要流向） 生活污水 毛發(fā)收集器 蓄水處理箱 下水道 （污物及多余水量流向） 圖2 該系統(tǒng)設(shè)計的基本流程圖 根據(jù)我校男生宿舍學(xué)一樓的實際情況，現(xiàn)將該系統(tǒng)設(shè)計的平面示意圖繪制如圖3所示。自來水經(jīng)使用后便成為含有一定雜物的生活污水，其通過水池的下水管道流入下層蓄水箱，這個過程有三個地方需要注意。一是水池下水管道口需安裝一個可以起初步過濾的過濾裝置地漏，該地漏要求可以不很高，只要能過濾一些大的懸浮物，如塑料袋、大的食物顆粒、部分茶葉等，其孔徑設(shè)計可以參照市場上銷售的家庭用下水道地漏的標(biāo)準(zhǔn)。二是位于水池

12、下方欲安裝一個毛發(fā)收集器，對從水池中排下的污水中未被濾除的毛發(fā)進(jìn)行收集處理，以防止其進(jìn)入下面的流程中阻塞管道以及濾料裝置，毛發(fā)收集器的設(shè)計參考圖4。 因該項目組成員作圖水平有限，現(xiàn)簡述如下，毛發(fā)收集器的整體外觀設(shè)計為一個圓柱狀，上口直接安裝地漏，下口為出水口。圓柱體內(nèi)部即毛發(fā)收集器的主體，若干根毛刷均勻且較細(xì)密地垂直于地漏排列于該圓柱體內(nèi)，將這些毛刷固定在一個整體框架上，使之在取掉地漏后能方便地與該框架一起從圓柱體內(nèi)取出。該毛發(fā)收集器不僅能有效地阻攔污水中的毛發(fā)進(jìn)入系統(tǒng)中下個環(huán)節(jié)，而且能夠截住污水中會影響以后水處理過程中部分顆粒較大的污物，因此該毛發(fā)收集器可以有效地緩解下個環(huán)節(jié)中水處理的壓力。

13、并且它結(jié)構(gòu)簡單而顯得裝取時很簡便。污水從水池進(jìn)入下層蓄水箱還有一個地方需要注意，那便是這之間的管道，這段管道最好有兩處彎折，這樣可以減小污水進(jìn)入蓄水箱對蓄水箱直接造成的沖力。2、 蓄水處理箱的工作原理圖5所示即該系統(tǒng)的核心部位蓄水處理箱的平面設(shè)計圖，之所以將其稱之為蓄水處理箱，是因為它對由上層排入的水有簡單處理以及貯存的雙重作用。蓄水處理箱懸置于該樓層便池上方、上層排污管道下方，根據(jù)不同的宿舍衛(wèi)生間的實際情況用鐵三角架將其固定。蓄水箱的尺寸大小也要根據(jù)不同情況而定。根據(jù)衛(wèi)生間的實際情況，可將該蓄水箱設(shè)計為一長方體狀，置于距地面約2m處，運用陶瓷材料制成，這樣成本會比較低，且外觀比較美觀，不會對

14、現(xiàn)有管道造成太大影響，也不致影響到學(xué)生們方便。為了驗證該系統(tǒng)的可行性，課題組利用假期購買了相關(guān)材料，在工人師傅的幫助下根據(jù)圖5自制了一個蓄水處理箱模型，該模型的外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)見以下兩張圖片：在實驗中，我課題組利用該模型觀察水體在其間的流動狀況，結(jié)果還是令人較為滿意的，也驗證了該系統(tǒng)的可行性。該蓄水處理箱主要分為以下幾部分：預(yù)處理間、處理水貯水間、溢流管、污泥與水位觀測管、濾料層、反沖噴頭等。現(xiàn)分別對其結(jié)構(gòu)及作用詳述如下：（1）預(yù)處理間右端被隔板隔開的空間為預(yù)處理間，上方為進(jìn)污管道，將其設(shè)計為伸入預(yù)處理間中部且出口彎向上，這樣可以減小污水對水箱的直接沖力，也不致對預(yù)處理間上層的水?dāng)噭犹?。下方?/p>

15、一直徑約為10cm的漏斗狀排污口，排污口上方15cm處設(shè)置一孔徑較大且略向下呈漏斗狀的濾網(wǎng)，以便沉淀物沉積于該濾網(wǎng)下，而不會因進(jìn)污管道排入的污水使已沉淀物攪動太大而翻起。要使該濾網(wǎng)不易被堵，這就要求從進(jìn)污管道排入的污水中雜質(zhì)顆粒不能過大，這樣也易使濾網(wǎng)上方的雜質(zhì)通過濾網(wǎng)進(jìn)入漏斗狀排污口處。排污口處下方為一可以手工操作的出水閥門，大多數(shù)時間該閥門為封閉狀態(tài)，當(dāng)閥門開啟時，沉積于漏斗狀排污口的污物將同預(yù)處理間的水一并流入下水道。因為預(yù)處理間中除閥門開啟時，其它時候均儲有污水，這樣可以保證預(yù)處理間中沉積物不致凝結(jié)，而能在閥門開啟時順利排入下水道中。（2）溢流管蓄水箱左側(cè)壁上方距箱頂34cm處設(shè)有一個

16、連接下水道的管道，我們將其稱為溢流管。當(dāng)蓄水箱中貯水量過多的時候，在其未達(dá)到箱頂時，多余的貯水便會順著該溢流管流入下水道。這種情況在蓄水箱實際應(yīng)用當(dāng)中不會發(fā)生太多。當(dāng)貯水量一定，沖廁水量大于處理水量時，這種情況便不會發(fā)生；當(dāng)處理水量大于沖廁水量時，貯水箱將多余的水排入下水道。顯然后一種情況在實際應(yīng)用中會造成濾料層反沖洗周期縮短。（3）污泥與水位觀測管在蓄水處理箱的右外側(cè)，有一根透明觀測管，其兩端分別與預(yù)處理間右側(cè)底部的污泥沉積區(qū)和蓄水處理箱外上部的進(jìn)污管相連通，我們將其稱為污泥與水位觀測管，通過它，我們不僅能觀測到預(yù)處理間底部污泥沉積的厚度情況，還能觀測到預(yù)處理間污水的水位，進(jìn)而可以判斷濾料層

17、的堵塞情況，進(jìn)而采取排泥或?qū)V料層進(jìn)行反沖洗的措施。 （4）濾料層及反沖系統(tǒng)預(yù)處理間與處理水貯水間之間是兩塊隔板，這兩塊隔板要求能承受一定的水壓而不致破裂，濾料層便位于這兩塊隔板之間。右隔板與蓄水處理箱右壁相距約10厘米，即右隔板緊貼漏斗狀排污口左端，其高度低于溢流管高度（其高度設(shè)計以及具體分析過程見后續(xù)實驗）。左隔板與右隔板相距15厘米，它將蓄水箱分隔成兩個空間，這兩個空間由左隔板下方的漏洞相通。左隔板與右隔板之間設(shè)置濾料層，濾料層的下底面位于左隔板下方漏洞的上側(cè)，該底面為堅固的承托層，承托層以上為粒徑較小的濾料；濾料上表面與蓄水箱箱底的高度差小于右隔板的高度，以防止在反沖過程中濾料進(jìn)入預(yù)處

18、理間。當(dāng)我們通過污泥與水位觀測管觀測到水位高于溢流管且持續(xù)時間較長時，我們可以斷定此時濾料層已發(fā)生較嚴(yán)重的堵塞情況，這時開啟預(yù)處理間底部的閥門進(jìn)行排泥排污水，使預(yù)處理間的水位底于右隔板的高度，在將閥門關(guān)閉，一段時間后觀察污泥與水位觀測管中水位是否有所回升，若有所回升，我們可知原來處理水貯水間的水位高于右隔板高度，這兩者之間存在著一個水位差。在開啟并關(guān)閉排泥閥門后，由于水位差的存在，貯水間的水會自動對濾料層進(jìn)行反沖洗，直到貯水間的水位回落到與右隔板相同的高度時停止反沖。以上情況均假設(shè)在排泥閥門開啟、關(guān)閉前后進(jìn)污管無污水流入、貯水間無處理水流出。若是污泥與水位觀測管中水位沒有回升，則說明貯水間的存

19、水量還不足以對濾料層進(jìn)行反沖。針對該情況，我們再增設(shè)一套濾料層的反沖洗系統(tǒng)。從自來水管引一條穿過蓄水箱底部抵達(dá)濾料層下部的水管，水管連接兩排固定在濾料層下側(cè)的噴頭，這兩排噴頭分別位于濾料層的兩側(cè)，且噴頭出水口略偏向濾料層中央，這樣有利于提高反沖洗效率。當(dāng)上述的后一種情況發(fā)生時，工作人員便可開啟反沖洗管道的開關(guān)，對濾料層進(jìn)行反沖洗?？紤]到反沖洗過程中，濾料層會整體向上移動，我們可以在盛放濾料的裝置中安裝一些較疏松的隔柵，打亂反沖洗中水的流向，進(jìn)而減少水對濾層的直接沖力。如果以上兩種情況的前者在該系統(tǒng)的實際應(yīng)用中較為常見，那應(yīng)該是喜人的，因為這樣無需人工操作對濾層進(jìn)行反沖，其內(nèi)部已可進(jìn)行“自我修復(fù)

20、”。如果不是這樣，我們還有一套人工操作的反沖洗系統(tǒng)作為后盾，借此使整個系統(tǒng)處于一個高效率的工作狀態(tài)。（5）處理水貯水間預(yù)處理間的污水進(jìn)入貯水間后便是可供沖廁用的水源了。蓄水間的貯水與便池間有2米左右的重力勢差，這種勢差可提供貯水產(chǎn)生一定的沖廁沖力。設(shè)存在一個能夠產(chǎn)生沖廁水壓的最低水位線，該水位線的高度可用一次沖廁需水量的體積除以處理水貯水間的底面積得出，當(dāng)貯水位于該水位線時，貯水正好可以用來提供一次沖廁所需的水量及沖力。位于蓄水箱左端與最低水位線同高度處安裝一個與自來水連接的連通器，當(dāng)貯水低于最低水位線時，連通器便開始工作，將自來水引入蓄水箱，當(dāng)水位線重新達(dá)到最低水位線時，連通器停止工作。故連

21、通器起到一個對貯水箱的貯水提供補給的功能?？紤]到該系統(tǒng)中，尤其是蓄水處理箱中一些零件及濾料的使用壽命，該系統(tǒng)中的一些管道應(yīng)根據(jù)實際情況多設(shè)置些接口以便系統(tǒng)檢修以及零件和濾料的及時更換。三、模擬實驗研究蓄水處理箱中起過濾作用的濾料層的相關(guān)實驗，其細(xì)節(jié)內(nèi)容描述如下：1、 過濾實驗（1） 實驗?zāi)康挠捎谒洚?dāng)中要涉及到過濾，因此實驗選擇濾料，以及此濾料的過濾效果和過濾時間和速度變化的關(guān)系。（2）實驗方法1、取一礦泉水瓶，把底部切掉，這樣就以原先瓶口為底部，裝上一層礫石作為承托層，上面放粒徑為0.5mm的沙子作為濾料，頂部在放一層礫石用來分散水的沖力。 2、將濾料進(jìn)行一次沖洗，沖洗強度逐漸加大，幾分鐘后

22、，停止沖洗，以便除去濾層內(nèi)的氣泡。 3、取6只燒杯及污水，6只燒杯各放100ml污水，依次倒入裝置這進(jìn)行過濾，并記錄下每杯水過濾的時間，然后用光電式濁度儀測出每次過濾后水的濁度以及原水的濁度。 4、重復(fù)步驟2、3兩次，并記錄下數(shù)據(jù)。 （3）數(shù)據(jù)處理表1過濾歷時（s）出水濁度（透光率）過濾歷時（s）出水濁度（透光率）過濾歷時（s）出水濁度（透光率）22.3860.125.9489.824.6487.349.0544.958.2982.149.8577.873.4748135.1685.376.4678.197.3341.2254.8186.9105.4280124.8949.3459.0991.

23、3140.4182.5155.1553.9783.8893.5186.9685.2 原水濁度為透光率7%曲線1 根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，以時間為橫坐標(biāo)，出水濁度為縱坐標(biāo)，繪制了出水濁度與時間的變化曲線。 由于每次都過濾100ml的污水，在除以時間就是出水量，由此繪制的過濾時間與出水量的關(guān)系曲線如下：曲線2 （4）實驗結(jié)論 由數(shù)據(jù)可看出，第一組數(shù)據(jù)由于操作不當(dāng)不符合一般規(guī)律，故分析時不作考慮。根據(jù)曲線1看出二、三組實驗在過濾后的水一般都在80%以上，符合沖廁所的要求，說明濾料符合我們的預(yù)期要求；并且隨著時間的增加透光率呈上升趨勢，說明濾料的孔隙越來越小。 從曲線2可以看出過濾時間與出水量的變化趨勢，隨著

24、時間的變化，出水量越來越小，說明濾料的堵塞情況越來越嚴(yán)重。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體情況人為規(guī)定出水量是原來的多少時開始進(jìn)行反沖洗。2、 濾料反沖洗實驗（1）實驗?zāi)康挠捎谒渲蟹礇_洗會使濾料膨脹，并且要使濾料沖洗充分即保持一定的液面差，我們必須確定水箱高度、右隔板高度與濾層厚度、膨脹率以及濾料的關(guān)系，以便為設(shè)計提供參數(shù)，為此設(shè)計該實驗。（2）實驗方法1、 將以上裝置這濾料上層的石子取出，以便進(jìn)行反沖洗實驗。2、 將自來水龍頭旋至某一固定位置，待水量穩(wěn)定后，用燒杯接取10秒鐘的出水量，以便計算出水量。并保持自來水流量不變，即不再移動水龍頭開關(guān)。3、 將裝置的下端口通過瓶塞和皮管與自來水龍頭相連接

25、，對濾料進(jìn)行反沖洗，并記下此時濾層膨脹的厚度。4、重復(fù)步驟2、3五次，改變每次自來水的流量。作完后測量濾層的厚度，以便計算膨脹率。5、標(biāo)記濾層上下兩點，然后將濾料等東西取出，裝滿水后記錄下兩點之間的液面差以及體積差，計算出濾層的截面面積，進(jìn)而算出沖洗強度。 6、用托盤天平稱出以上作為濾料的干燥的沙子20克，將其倒入量筒內(nèi)，讀出體積，并由此計算出沙子的密度。（3）數(shù)據(jù)處理表2反洗10s的水量(ml)濾層膨脹厚度(cm)反洗強度(cm/s)膨脹率h（cm）1054.50.319112.50%115.6122.54.60.372115%126.11404.80.476120%1471805.20.5

26、47130%189.12155.60.653140%231.12405.80.729145%239420g沙子的體積為13.5ml，即密度為=20g/13.5ml=1.48g/ml。裝置的橫截面積為s=250ml/7.6cm=32.9cm2。并由此得出了反洗強度v=Q/s（Q為水的流量）。根據(jù)表2中數(shù)據(jù)，以沖洗強度為橫坐標(biāo)，膨脹率為縱坐標(biāo)，繪出沖洗強度與膨脹率變化曲線。曲線3 由曲線可以得出濾層膨脹率與沖洗強度的關(guān)系：e=0.8225v+0.85（e-濾層膨脹率，v-反洗強度）。 將v=kh/L（k為沙子的滲透系數(shù)，取10m/d，L為濾層厚度，h為水頭損失）代入式得：e=0.8225kh/L+

27、0.85. e與h成正比，又與濾料密度成反比。 由實驗得出沙子的密度=1.48g/ml。 （4）實驗結(jié)論 因此若要改變?yōu)V料，要知道濾料的密度（要大于水的密度）和濾料的最佳膨脹率。以沙子為例，密度=1.48g/ml，膨脹率為e=120%，則水頭損失為h=147.0cm。所以在應(yīng)用中確定了濾料之后，并確定膨脹率，由式可得同樣膨脹率下的沙子的水頭損失h。然后就是得到濾料的密度與沙子密度的比例k，則這種濾料的水頭損失應(yīng)為沙子的1/k倍。 所以確定了濾料之后，我們可以得到用此濾料需要在水箱中設(shè)置的溢流管與右隔板的高度差。另外隔板的高度應(yīng)包括濾層的厚度、反沖洗時水向上走時濾層增加的厚度還要多出來以防止濾料

28、被沖走以及過濾時水流入左邊水箱的入口即濾層下面到水箱底部的距離。 因此，此項目可以根據(jù)濾料的不同而靈活掌握水箱的高度和右隔板的高度?？紤]到有時候溢流管和右隔板的高度差太大而樓層有些低時，我們提供了兩種方案：一是增加自來水反沖洗系統(tǒng)，以便水箱內(nèi)部不能反沖洗時應(yīng)用，其流量參照公式Q=vw（Q為水的流量，w為濾層的斷面面積）確定自來水的流量。二是將水箱作成以下形狀： 這樣就可以保持溢流管與右隔板的高度差，從而保證了濾料的充分沖洗。另外，預(yù)處理間寬10cm，左右隔板相距15cm，在留5cm的寬度保證處理后的水能夠進(jìn)入貯水間，加起來一共30cm，不會影響下一層的人上廁所。至于要往下放多長，則要看保持多高

29、的液面差。結(jié)束語該課題的研究工作于2005年2月底完成。對照圖1、圖3可以看出，該系統(tǒng)設(shè)計只需對現(xiàn)有學(xué)生宿舍樓上下水系統(tǒng)中增設(shè)一些管道以及蓄水處理箱等裝置即可，可以說該項目設(shè)計的節(jié)水系統(tǒng)的改造工程在實施過程中不會存在太大困難。其中濾料來源豐富，毛發(fā)收集器制作也較簡易且對其進(jìn)行清理后可反復(fù)使用，蓄水處理箱若能批量生產(chǎn)，該節(jié)水系統(tǒng)會顯得更加簡易實用。該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的檢修工作可安排在學(xué)生放寒、暑假期間，若系統(tǒng)的某些局部出現(xiàn)問題，只需通過系統(tǒng)中管道的接口將該部分系統(tǒng)恢復(fù)為原始上下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，再對其余部分進(jìn)行檢修工作。當(dāng)然，由于時間與課題組成員水平有限，該系統(tǒng)設(shè)計也會存在不少容易被忽略的細(xì)節(jié)問題，

30、這些問題還有待各位專家在審閱過程中發(fā)現(xiàn)并指出。正所謂“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，該系統(tǒng)若應(yīng)用與實際生活中也許會發(fā)現(xiàn)更多問題，當(dāng)然這些問題也是有待我們發(fā)現(xiàn)并著手去解決的。例如該系統(tǒng)設(shè)計中頂層沖廁只有靠自來水，而底層產(chǎn)生的生活污水只能全部排入下水道中，這個問題還有待我們?nèi)ソ鉀Q。該系統(tǒng)設(shè)計中還存在一個問題，那就是許多環(huán)節(jié)都是非自動化的，在應(yīng)用中需要相應(yīng)的工作人員去親自動手操作，這個問題與我們掌握的專業(yè)知識不夠有關(guān)，不過我們堅信該系統(tǒng)自動智能化的實現(xiàn)在不遠(yuǎn)的將來是完全可以解決的?？紤]到個高校學(xué)生宿舍樓中用水系統(tǒng)的不同，該系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)根據(jù)實際情況作出相應(yīng)修改，但其基本內(nèi)容不會有太大改變。我們期望該系統(tǒng)設(shè)計能夠在實際生活中運行，發(fā)現(xiàn)并解決實際應(yīng)用中的問題后，推廣到全國各高校，這樣帶來的節(jié)水效益將是有所期待的。我國節(jié)水工程要不斷進(jìn)行，不斷發(fā)現(xiàn)新思路，另一方面提高全民節(jié)水素質(zhì)也將在我國節(jié)水工程中發(fā)揮其巨大作用。我們大學(xué)生應(yīng)起到帶頭作用，從日常生活中的一點一滴做起，做到節(jié)約每一滴水，并提起倡議，全國民眾中興起一股節(jié)水的浪潮，實現(xiàn)我過水資源的可持續(xù)發(fā)展。該項目在進(jìn)行過程當(dāng)中得到了學(xué)校各方面的大力支持。工程學(xué)院為我課題組提供了完備的實驗室，張燕君老師給我們提出了許多寶貴的意見，翟會君同學(xué)運用CAD軟件完成了該