生活废水再利用装置的结题报告

生活废水再利用装置的结题报告

1、课题提出的背景

我国是一个干旱严重缺水的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。

扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。

据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。

水利部预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米。在充分考虑节水情况下，预计用水总量为7000亿至8000亿立方米，要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿立方米，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。

2、课题研究的意义

水循环利用，根本途径是将污水作为宝贵的资源，利用自然资源和城市资源，强化水的自然循环，低投入、低成本、高效益、大规模地再生水资源。循环一吨水就减少一吨污水排放，节省一吨优质水资源，水循环利用不仅可以大大减轻水资源短缺的压力，也是最积极主动地保护水环境，还是解决生态用水和环境用水的最佳途径。大规模开发污水资源，实现水资源再生利用可以从源头上解决水环境污染问题，可以大大增加可利用水资源量，可以发挥水资源更大的作用，一举多得。

3、课题研究的理论依据

我国的“水”存在两大主要问题：一是水资源短缺，二是水污染严重。有资料显示，我国是一个干旱严重缺水的国家。人均可利用水资源量极少，仅为900立方米，并且分布极不均衡。20世纪末，全国600多座城市中有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。

据监测，全国废污水排放量由1980年的315亿吨增加到2002年的631亿吨。多数城市地下水受到一定程度污染，并且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和健康。

另一方面，雨水作为一种极有价值的水资源，具有年降水量稳定、污染性较少等特征，其ph 值、色、臭度、bod、cod、细菌总量基本接近日杂用水标准。开展雨水收集与开发应用，将可使经济、社会、环境三者同时受益。

4、课题研究的目标

⑴实现宿舍废水的再利用；

⑵校园雨水资源的回收利用；

⑶建设环保型校园。

5、课题研究的主要内容

以学校为大环境，进行环保型校园的建设。主要分为生活区、教学区、浴室区三个区域。宿舍区主要研究废水再利用装置，教学区包括屋顶雨水收集装置和附近路面雨水收集装置，并将收集的雨水储存到景观水体下方的储水池以方便日常的使用。浴室区主要研究的是热水的再利用，包括洗浴废水的处理利用和余热的循环利用。

6、课题研究的方法

本课题研究方法主要涉及到文案调查法和分析法。在网上搜寻各种废水利用的资料进行整合分析，结合我们学校的实际情况进行研究并设计方案。

7、课题研究的步骤和过程

⑴准备阶段①每个人负责不同网站的文献搜索收集

②分析可以借鉴的观点，思考本课题的新颖点

③多次进行讨论，确定方案的最初研究方向为新型校园节水系统

⑵实施研究阶段

①分任务，每个人负责不同的区域进行研究

张明月和刘彬负责教学区雨水再利用的研究，陈小波负责宿舍区生活废水再利用装置的研究，陈欣光和余通川负责浴室区热水再利用的研究。

②不断讨论和修改方案

在中期报告以前，主要是进行了宿舍区和教学区的研究分析，浴室区由于材料不齐全所以推迟了方案确定的时间。在讨论的过程中对彼此的方案提出自己的想法和建议，使得方案更加新颖和完善。在讨论和修改的过程中也遇到一些困难，比如数据不齐全、想法已经被别人采用等，但是通过长期的修改完善，我们最终完成了课题的研究任务。

③将每个方案用图形表示出来

这一阶段主要是利用autocad 绘图软件绘制每一区的装置或管道布置图。

⑶总结阶段

将每个部分联系起来，形成一个节水系统。整理项目研究中所用到的资料，由项目负责人编写论文和结题报告等需要上交的所有材料。

8、课题研究成果

8.1宿舍区废水再利用装置研究

8.1.1 水源的选择

宿舍生活用水可以分为洗簌间用水和卫生间用水两大类，废水通常主要有洗脸水、沐浴水、洗衣水，水质比较稳定，杂质主要为泥污和残留的洗衣粉，水质能够满足冲洗便器的要求。

8.1.2 废水的收集

由于面盆、洗浴、洗衣排水点低，很难自流收集用于本户冲便，所以本层废水只能用于下层冲洗马桶。如图1所示，本部分包括一级储水箱、导水软管、过滤筛、除污剂四部分。一级储水箱上方有进水口，通过与盥洗池、浴盆等出水口管道连接，且处导水软管里装有与一致的除污剂。开关与澡盆连接处安装有过滤铁网及滤膜（100目筛孔）可以对收集的废水进行初步过滤，去除杂质。导水软管内壁固定有盐酸、明胶、六甲基四按、乙二醛等组成的去污剂，对流经的废水进行去污处理。经过筛滤、去污的废水通过软管流入二级储水池。顶层可以利用收集来的雨水。利用现有的下水管道，将雨水通入蓄水桶，经过沉淀后，送到顶层的马桶中。

8.1.3 废水的处理

分别通过可以防臭的“s”型软管（直径1.5厘米）和软塑料管，“s”管与盆的接口处装有富含滤膜的铁网，在浴盆水龙头与盆的接口处也装有富含滤膜的铁网，起到一次过滤作用，两管的管壁上都装有盐酸，明胶，六次甲基四胺，乙二醛组成的除污剂，这样做防止杂污质将管堵塞，也防止杂污质流入到下一个环节中，既对器材（装置）环境造成污染，也造成操作不便。经一次过滤，且除杂的水分别通过“s”管及软塑料管经过集水箱盖子上的两空流入集水箱中，经集水箱滤膜后，杂污质留在了铁网上，清水经铁网顺利流下，起到了二次过滤作用，为使装置布局美观，且为使排水达到很有效利用（利用大气原理），集水箱要用支架支起，且支架要足够高，集水箱底部放有沸石，氯化镁，安息香酸配成的除臭剂，防止

臭味污染。

8.1.4 再利用

集水箱侧部安有一个水龙头，经二次过滤后的清水，经水龙头流出，再通过一根接往马桶集水箱的出水管，形成改造水，这样收集到的水循环利用，与自来水箱即可冲马桶。

8.1.5 水量不足时的补给措施

由于二级集水箱的收集受到上部用水量的制约，所以为了提高二级集水箱水位的稳定性应将马桶的水箱适当加大、以便存储适量的水，提高二级集水箱水量的稳定性。但无论如何都很难使二级集水箱的水量随时得到保证，所以应在马桶水箱处安装自来水管以确保水量的可靠性。

根据以上措施，自流式系统设计如下：将本层卫生间用水器具的下水管连接集中于二级集水箱干管，将此管接入下层马桶水箱，为了保证水箱水位不至过高溢出，在中水管上做溢流管，溢流管与下层二级集水箱干管相连，为了保证二级集水箱的水量，水箱宜采用大容量水箱，并接一根自来水管备用。水箱冲水方式应选择能够人工控制水量的冲水水箱。这种中水利用系统有以下特点：

（1）投资少。只比普通给排水系统多一根中水管，不需要水池及水泵系统。

（2）日常维护费用低。由于本系统为重力自流，基本不需日常维护。

（3）节约能源。由于本系统为重力自流，不需要消耗电力等能源。

（4）建筑层数越多，中水水量保证率越高。

（5）越是下层用户，中水水量越可靠。由于下层用户可以收集到其上部所有楼层的过量中水，所以越是下层中水水量越可靠。

图1.宿舍废水利用装置

8.2教学区雨水收集回用系统

8.2.1 雨水再利用综述

考虑到教学区主要用水处是卫生间冲厕用水，而可再回收利用水源较少，所以这一部分主要采用建筑物屋顶雨水和教学楼附近硬地面雨水收集回用系统，即将屋顶和附近地面收集的雨水储存再利用到卫生间冲厕用水和湖泊。

雨水收集回用系统包括雨水收集和雨水回用两个方面,若在校园内实现雨水资源化,必须在校内建立起雨水收集和雨水回用相互配套的完备系统。

8.2.2 屋顶雨水收集系统

我校教学区主要是博学楼，此教学楼人流量最大，屋顶面积也最大，而且其他几个教学楼相对分散，废水回收利用率低，因此设计的方案仅适用于博学楼。此楼处于学校的中心，其屋面雨水资源量约占校园雨水资源量的10%左右，而建筑物屋顶受到学生活动和环境的影响比较小, 水质比路面径流要好，雨水量主要受屋顶形状、屋面材料和地理位置的影响，因此需要在现有的教学楼顶的基础上稍作改造，使之更有利于收集雨水。此系统要求教学楼屋顶保持一定的坡度以防止雨水的滞留降低雨水利用率，这样也有利于雨水对污染物的冲刷和减少污染物的沉积，可使靠近汇流槽的一侧低于另一侧，另外汇流槽也要有适当的坡度以利于及时排水。经过调查取证，我校主教学楼的楼顶采用的是水泥屋顶，并未使用沥青、焦油或石棉类含有化学和有毒物质的材料, 这样可以降低雨水污染, 又可减少细菌的滋生, 提高雨水的可利用程度。另外需要定期检查屋顶汇流槽的过滤网和雨水管，清除杂物。现设计的屋顶雨水收集系统包括屋顶表面、过滤装置、汇流槽、雨水管、弃流池、景观式储水池以及其他管道和处理设施。过滤装置包括一个过滤网和雨水管处的球形过滤网，采用双层过滤装置可以有效地过滤和阻拦在干季落在屋顶上的树叶、鸟粪, 羽毛等杂物。屋面雨水污染物主要来源为屋面材料分解、大气中的沉积物和天然降水。由于屋面径流雨水经常表现出初

期冲刷效应, 初期径流雨水中污染物浓度较高, 水质混浊, 随着降雨的持续, 一旦冲刷效应完成, 径流雨水的水质将明显提高。所以要对初期雨水采用弃流措施。

如图2所示, 初期雨水经雨水管进入弃流池, 弃流池中的浮球随着弃流池中的水位提升而逐渐上升, 当弃流池中的水位到达设计水位时, 浮球也上升至弃流器顶部, 堵住了雨水管的进水口, 之后产生的径流雨水便改道流入储水池,从而完成初期弃流过程。弃流池设在教学楼下的下水道旁边，便于弃流池中的水通过地面直排下水道直接排到河流中，构成一个校园节水系统。体积用下列公式计算：

式 1 公

式中：q——弃流水量(l)， h弃——弃流雨水高度（mm），s——屋顶集水面积（㎡），其中弃流雨水高度可以取2～3mm。设计水位高度

式 2

式中：s1——弃流池底面积（㎡），h1——设计水位高度（mm）。每次连续降水过后要打开弃流池阀门将其中的水排放到地面直排下水管道中，循环利用。

公

图2.弃流池装置

8.2.3 附近硬地面雨水收集系统

由于楼顶收集的雨水远小于用水量，所以考虑将教学楼附近硬地面的雨水也收集储存在贮水池中一同利用。硬地面雨水比楼顶雨水含杂质更多，所以需要过滤沉淀消毒等处理。根据学校地形和地质条件, 考虑雨水收集的方式和途径, 决定采用暗渠收集地面雨水。暗渠可直接利用学校内现有的雨水管道, 并在进入前设置滤网以便将路面落叶石子等杂物过滤掉，然后将雨水收集后输送到景观水体下方的储水池中。

8.2.4 雨水储存装置

从屋顶和硬地面收集的雨水首先储存到储水池中，再利用水泵抽水供教学楼冲厕用，以实现雨水的节约利用。与雨水收集系统配套的雨水储存装置的设计会受到当地最大降水量、材料、地理位置等因素的制约，为了经济实用，可以选用混凝土、水泥和聚乙烯。将其建造在博学楼附近的景观喷泉水池的下方，这样既能节省空间，美化环境，还可以与地表收集系统联系起来构成雨水再利用系统，增加雨水利用率。要注意的是要避免池中滋生藻类和菌类，影响水的再利用。在屋顶面积和附近硬路面面积确定的情况下，可用以下公式计算雨水收集量：

式 3 公

式中: v——收集的雨水量(l) ; k ——利用系数( 根据实际情况取值在0. 8~ 0.

85) ; r ——降水量( mm) ; h——屋面滞水量( mm) ; q ——弃流水量（mm) ; s屋——屋顶集水面积( ㎡) ,s路——附近硬路面面积（㎡）。

雨水储水池的容量在雨水收集量的基础上按照以下公式计算:

式 4 公

式中: vt ——本月储水容量( l) ;vl——上月余水( l) ; c——本月用水量( l) 。vt 应取多年平均降水量最大的月为基准, 降水量 r 应根据盐城地区多年降雨统计资料和雨水利用工程投资规模、水量平衡等多重因素来合理确定。在实际设计时, 可根据多年平均降雨量以及相应的场次, 计算出雨水储水池平均每年可以灌满的次数、可收集雨水总量、建造费

用等, 再进行技术经济比较后加以确定。

8.2.5 雨水回用系统

教学区收集的屋顶雨水主要用作冲厕，由于雨水本身较洁净，所以在消毒处理时只需沉淀和过滤并加入少量明矾作简单消毒处理即可。每栋楼需要一个水泵将水送到卫生间以供使用。考虑到夏季降水过多，故将储水池设计成与校园湖泊相连通的装置，利用溢流管即可实现，这样不仅能保证储水池的水源充足，还使整个校园水体相连，形成一个节水系统。

8.3 浴室热水再利用

8.3.1 浴室热水再利用方式

针对校园而言，浴室用水量占有很大一部分比例，建设节水型校园就必须考虑好浴室废水的回收和利用。浴室废水中有水和热能两种资源。回收后的资源可以用在我校新校区第一宿舍区近20栋宿舍楼和博学楼内。将浴室废水利用分为两部分，

（1）用于宿舍区卫生清洁。（无需化学处理）（2）经过沉淀与中水池（化学处理），将处理后的废水排入校园湖泊，进入整个学校水系统。由于盐城当地降雨量不均，根据季节不同，对水资源进行分配。

8.3.2 浴室废水处理方案

洗浴废水净化处理流程：

⑴在学校浴池室外地下建立洗浴废水处理系统,对洗浴废水进行回收、净化处理、储存；

⑵在校内铺设供水管道，将净化后的水运送至三栋教学楼的厕所及动力供应中心或其它用水目标；

⑶在用水地点与蓄水池之间铺设一回流管道，使用不完的净化水能回流至蓄水池内；

洗浴废水水质污染程度较轻，所含的污染物主要有人体皮肤分泌物、毛发、污垢、合成洗涤剂和香料，以及细菌、真菌、大肠杆菌等。洗浴废水的浊度一般可达到几十ntu，但色度不高，且溶解性总固体和总硬度指标比标准值略高，嗅味主要为强烈的洗浴用品的芳香。经处理后可以达到一定的物理性指标（固体物质、浑浊度和颜色）和化学性指标（化学需氧量）,不会引起铁、锰、铜、砷、镉、铬、铅、汞、硒和硼等物质的超标变化。

由于洗浴用水对水质要求很高，需要满足生活饮用水卫生标准，若想要洗浴废水经处理成为可以再次利用的洗浴用水，势必要引起处理成本的大量增加，经济效益低下，因此洗浴废水经处理后主要用于对水质要求不高的地点，比如冲厕、拖地水，工业水的补给、浇洒绿地或作为清洗汽车等杂用水。

本套水处理系统主要通过物理化学方法对洗浴废水进行处理，利用学校已修建的小型的沉淀池，通过对沉淀池的改造并在地下放置“静电式沉淀池”等设备进行洗浴废水的处理，并建造蓄水池，起到储存部分净化水的作用，最后经由水泵输送至目的地。

处理流程:

（1）由于洗浴废水中混有毛发等不易沉淀物，故先将其通过静电式沉淀池，去除其中毛发，并去除其中残留的微小沉淀物和异味；

（2）在沉淀池中加入混凝剂（碱式氯化铝），沉淀洗浴废水中含有的有机物等，药剂用量为20g/t，使其达到用水地点的标准；

（3）处理后的水进入蓄水池，同时在水中投放漂白粉对净化水进行消毒，使水中游离氯量为0.4~0.6g/t,并在水池旁安置一水泵，以增大输水压力。

图3.浴室周围管道连接布置图

8.3.3 余热处理

该系统主要由余热回收器组成，实现了浴室热水在排走之前将其中的一部分能量回收，

通过多次余热回收，将废水中的热量提取出来，用于浴室用水预热. 余热资源的回收利用办法有很多，其基本方法是将一种较高温度的流体余热经过传热装置传给另一种温度较低的流体。

人们在洗浴过程中大量的废水余热得不到充分回收，尤其是在公共建筑中，余热利用措施尚不完善。实验采用的快速高效余热回收器简便易用，余热回收效果明显，可以回收超过50%的淋浴余热，其社会效益和经济效益明显。尽管如此，仍有大量的余热可供回收，因此可以通过改进系统设计使得系统的余热回收性能更进一步提高。另一方面，需要考虑如何减小回收器对水压造成的损失。

图4.余热处理示意图

9、课题研究存在的主要问题及今后的设想

由于学校的实际情况和经济效益的分析，此次研究的校园节水系统，只能涉及到一些经常用水和用水量大的区域，而没能将所有区域覆盖到，所以无法绘制出整个校园的节水系统图。我们希望通过这个课题的研究，能够唤醒大家的节水意识和信念，并且希望能够将我们的研究成果真正运用到校园中。