環(huán)境管理_家庭廢水回收利用裝置

摘要我國是一個極其缺水的國家，國家出臺了許多政策，要求生產(chǎn)節(jié)水產(chǎn)品，并要求增強居民節(jié)水意識。在國家大力號召下，許多生產(chǎn)廠家下大力度研發(fā)節(jié)水產(chǎn)品，來滿足人們的需要，給人們帶來更多的收益，節(jié)水產(chǎn)品在家庭生活中取得了良好的效果，人們從一系列的變化數(shù)字中領悟到節(jié)水減少了部分生活開支。實際生活中，我們有部分水是可以在再利用的。本設計基于中水回用的相關技術，通過集水箱收集家庭廢水并進行簡單處理，再輸送至蓄水箱，最終用于廁所沖水、家庭澆花拖地以及廚房消防。該設計主要解決家庭廢水回收利用的問題，意義旨在節(jié)約家庭用水，提高水的回收利用率，為環(huán)保節(jié)能獻力。關鍵詞：家庭廢水 回收利用AbstractOur country is a extremely water-short country. The country has issued a many policies, calling on the production water saving product requirements, and enhancing residents water saving consciousness. In countries under the call vigorously, many manufacturers of water supply products research and development, to meet the needs of the people, give people more earnings. Water saving products in family life has obtained good effect. People from a series of changes in the number of water saving awaken to reduce the costs of living. In real life, we have part of the water can be in recycled. This design based on the water reuse related technology, through the collection of water tank collection and simple family wastewater treatment and then transported to the water storage box, eventually used in toilet, family watering the flowers ，mopping the floor and kitchen fire. This design is mainly to solve the problem of waste water recycling family, meaning the family to save water and improve water recycling, environmental protection and energy saving for their power.Key words: Family wastewater Recycling目錄第一章 緒論11.1設計背景11.2家庭廢水情況11.2.1家庭廢水統(tǒng)計11.2.2家庭廢水特點21.2.3家庭污廢水的分類21.2.4家庭廢水的處理要求21.3家庭廢水的處理31.3.1中水回用的概念31.3.2中水水質要求31.3.3中水的分類31.3.4中水處理方法41.4家庭廢水處理中存在的問題51.5中水回用技術的現(xiàn)狀與發(fā)展51.6本文主要研究內(nèi)容及各章節(jié)安排6第二章家庭廢水回收利用裝置的總體設計說明82.1總體設計方案及定位82.1.1家庭廢水水質標準82.1.2中水回用水質標準92.2裝置設計方技術比較與選擇102.3家庭廢水回收利用裝置外觀及內(nèi)部詳細圖解112.4本章小結15第三章小型飲用水應急處理裝置各類材料的選擇及介紹163.1家庭廢水回收利用裝置材料的選擇163.1.1砂濾料的選擇163.1.2除油材料的選擇163.1.3活性炭的選擇173.1.4活性炭應用的安全問題183.1.5裝置結構材料的選擇183.1.6裝置管材的選擇183.1.7液位繼電器的選擇193.2家庭廢水回收利用裝置詳解203.3本章小結23第四章家庭廢水回收利用裝置計算書244.1裝置尺寸的設計計算244.1.1集水箱（處理箱）部分244.1.2提升水泵選擇254.1.3蓄水箱部分254.1.4消防泵的選擇264.1.5管徑的選擇26第五章造價估算275.1結構材料費275.2 組裝費用計算275.3 總價及水均價計算27第六章參考資料29第七章 結語307.1系統(tǒng)特點307.2本裝置的改進方向30第八章英文文獻318.1文獻原文318.2中文翻譯34努力了的才叫夢想，不努力的就是空想！如果你一直空想的話，無論看多少正能量語錄，也趕不走滿滿的負能量！你還是原地踏步的你，一直在看別人進步。第一章 緒論1.1設計背景我國是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一，淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的14、美國的15，在世界上名列121位，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一?？鄢y以利用的洪水涇流和散布在偏遠地區(qū)的地下水資源后，中國現(xiàn)實可利用的淡水資源量則更少，僅為11000億立方米左右，人均可利用水資源量約為900立方米，據(jù)監(jiān)測，目前全國多數(shù)城市地下水受到一定程度的點狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢。日趨嚴重的水污染不僅降低了水體的使用功能，進一步加劇了水資源短缺的矛盾，對中國正在實施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來了嚴重影響，而且還嚴重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。全國668座建制市中，約有400多座城市缺水，其中100多座城市嚴重缺水。在這種水資源極度缺乏，并且在不斷的浪費的情況下，需要采取節(jié)水措施1。我們每個家庭或者個人都應將節(jié)水當作分內(nèi)之事。家庭廢水的回收利用是很重要的節(jié)水手段。在日常生活中，重復利用廢水的方法很多。例如用洗漱用過的水來沖廁就是很好的節(jié)約方式。實際生活中人們早有這種意識并采取了這種方式，不少家庭已經(jīng)把洗漱用過的水用桶收集起來，以備沖廁用，這是最原始的收集利用的方式?，F(xiàn)在，人們在研制家庭廢水再利用產(chǎn)品來豐富節(jié)水市場，在眾多的廢水利用產(chǎn)品中，還未有更簡單、更實用、更好的產(chǎn)品來推向市場，滿足人們生活的需要。1.2家庭廢水情況1.2.1家庭廢水統(tǒng)計在調查顯示中，家庭衛(wèi)生間用水占生活用水60-70%，就用水沖廁這一塊，一人平均一個月用水約1立方米，如果家庭不是用節(jié)水坐便器，用水量會更多。一個人一年用水12立方米。如果水費為每噸3.7元（北京），一個三口之家所用費用133.2元，在調查顯示中，城市污水處理費用每噸0.9元（北京）左右。如果一個城市有200萬人口，那么一年有1920萬噸自來水被沖廁使用，同時有1920萬噸廢水產(chǎn)生，相關的污水處理費用為1728萬元，產(chǎn)生了雙向浪費，如果我們用可再利用的廢水來沖廁，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益是很可觀的2。1.2.2家庭廢水特點出去廁所排水外的家庭廢水都可稱為洗滌水。洗滌水的構成成分非常廣泛，這反映了居民的生活方式以及家庭洗衣服洗澡等所選用的化學藥品。洗滌水廣泛含有高濃度的易降解有機物，比如做飯產(chǎn)生的油脂類、肥皂或其他洗滌劑產(chǎn)生的表面活性劑和其他剩余物。理論上來說，只有當洗滌水被排泄物污染過菜可能造成洗滌水輕微含有病原體。盡管如此，洗滌水的自身環(huán)境是很有利于病原體的生長，也就是說，洗滌水在回收利用前是需要經(jīng)過處理的。此外，未處理的洗滌水會很容易變成厭氧（即含有的氧氣被耗光，），而因此產(chǎn)生臭味。洗滌水的養(yǎng)分含量通常比一般的混合污水要低。在某些情況下，其磷的含量可能會很高，但是氮的含量通常都很低。如果人們都使用無磷洗滌劑，那么洗滌水中的磷含量將會減至比經(jīng)過預處理過的污水中磷含量更低。因此也將會把洗滌水重復利用的步驟降到最少3。1.2.3家庭污廢水的分類空調系統(tǒng)排水、盥洗排水和沐浴排水等，其污染程度較輕，稱為優(yōu)質雜排水，在設計時應優(yōu)先選擇其作為中水水源；沖廁以外的生活排水組合，其污染程度中等，稱為雜排水；所有生活排水的總稱，其污染程度最重，稱為生活污水，由于其處理費用較高，且難處理，所以在設計時應盡量不采用其作為中水水源4。1.2.4家庭廢水的處理要求處理需求的預防在任何洗滌水管理中都應被看作一個重要的部分。這可以通過控制污染負荷或者使用的水量來實現(xiàn)。因此，所有的洗滌水系統(tǒng)應當提供用戶關于環(huán)境友好家用化學藥品和保護水技術的信息。將節(jié)水設備與經(jīng)濟獎勵政策相結合，比如消耗水的費用系統(tǒng)，洗滌水的產(chǎn)生量將在很大程度上得到減少。在規(guī)劃城市下水道設施時，目標是每個人每天不產(chǎn)生超過80升的洗滌水。要收集和輸送洗滌水，一個管道系統(tǒng)是必須的。和傳統(tǒng)混合污水系統(tǒng)不同的是，因為不用輸送廁所水此處我們可以用管徑較小的管道。為了方式被油脂堵塞，管道應當用不少于0.5%的坡度筆直安裝（沒有凸出或凹陷）3。1.3家庭廢水的處理1.3.1中水回用的概念將生活污水作為水源，經(jīng)過適當處理后作雜用水，其水質指標間于上水和下水之間，稱為中水，相應的技術稱為中水技術。經(jīng)處理后的中水可用到廁所沖洗、園林灌溉、道路保潔、城市噴泉等。對于淡水資源缺乏，城市供水嚴重不足的缺水地區(qū)，采用中水技術既能節(jié)約水源，又能使污水無害化，是防治水污染的重要途徑，也是我國目前及將來長時間內(nèi)重點推廣的新技術、新工藝5。本設計要求“家庭生活廢水包括洗碗洗菜等污水（廁所排水除外）。這些廢水通過該裝置的處理能夠用于廁所沖洗用水和家庭澆花拖地等，其意義可以節(jié)約用水充分利用水資源?！惫时敬卧O計回收利用廢水的方式與中水相類似，因此以中水為基礎來介紹一些工藝。1.3.2中水水質要求中水水質必須要滿足以下條件： 1、滿足衛(wèi)生要求。其指標主要有大腸菌群數(shù)、細菌總數(shù)、余氯量、懸浮韌、BOD5等；2、滿足人們感觀要求，即無不快的感覺。其衡量指標主要有濁度、色度、臭味等；3、滿足設備構造方面的要求，即水質不易引起設備、管道的嚴重腐蝕和結垢。 其衡量指標有pH值、硬度、蒸發(fā)殘渣、溶解性物質等。 近年來，我國對中水研究越來越深入，為保證中水作為生活雜用水的安全可靠和合理利用，于一九八九年正式頒布了生活雜用水水質標準6。1.3.3中水的分類中水因用途不同有三種處理方式1、將其處理到飲用水的標準而直接回用到日常生活中，即實現(xiàn)水資源直接循環(huán)利用，這種處理方式適用于水資源極度缺乏的地區(qū)，但投資高，工藝復雜；2、將其處理到非飲用水的標準，主要用于不與人體直接接觸的用水，如便器的沖洗，地面、汽車清洗，綠化澆灑，消防，工業(yè)普通用水等，這是通常的中水處理方式；3、工業(yè)上可以利用中水回用技術將達到外排標準的工業(yè)污水進行再處理，一般會加上混床等設備使其達到軟化水水平，可以進行工業(yè)循環(huán)再利用，達到節(jié)約資本，保護環(huán)境的目的6。本次設計可以歸為第二類當中，即通常的中水處理方式。1.3.4中水處理方法按處理方法，中水處理工藝一般分為 3 種類型：1、物理處理法： 膜濾法，適用于水質變化大的情況。采用這種流程的特點是：裝置緊湊，容易操作，以及受負荷變動的影響小。膜濾法是在外力的作用下，被分離的溶液以一定的流速沿著濾膜表面流動，溶液中溶劑和低分子量物質、無機離子從高壓側透過濾膜進入低壓側，并作為濾液而排出；而溶液中高分子物質、膠體微粒及微生物等被超濾膜截留，溶液被濃縮并以濃縮形式排出。2、物理化學法： 適用于污水水質變化較大的情況。一般采用的方法有：砂濾、活性炭吸附、浮選、混凝沉淀等。這種流程的特點是：采用中空纖維超濾器進行處理，技術先進，結構緊湊，占地少，系統(tǒng)間歇運行，管理簡單。3、生物處理法 適用于有機物含量較高的污水。一般采用活性污泥法、接觸氧化法(如圖所示)、生物轉盤等生物處理方法?；蚴菃为毷褂?，或是幾種生物處理方法組合使用，如接觸氧化 + 生物濾池；生物濾池 + 活性炭吸附；轉盤十砂濾等流程。這種流程具有適應水力負荷變動能力強、產(chǎn)生污泥量少、維護管理容易等優(yōu)點7。本設計以物理處理法為主。1.4家庭廢水處理中存在的問題建筑中水回用存在的問題較多，首先，中水系統(tǒng)運行往往不正常，水質水量不穩(wěn)定，用戶難以放心依賴，造成這種現(xiàn)象的主要原因是有些工藝、設備不過關，達不到預想效果，同時對系統(tǒng)的運行管理水平不高，出現(xiàn)問題不能及時解決，使水質水量常常發(fā)生較大的波動，甚至停產(chǎn)。其次，中水回用在實際工程中并不比使用城市給水更經(jīng)濟。對北京22個運行中的中水設施進行調研，通過分析發(fā)現(xiàn)普遍存在設施能力不能充分利用、運行成本過高的現(xiàn)象，其總運行成本有的甚至高達11.37元/m3，且平均總運行成本也為3.24元/m3，這主要是因為中水設施的設計規(guī)模得不到充分發(fā)揮。再次，中水回用水質標準太高。目前我國建筑中水回用執(zhí)行的水質標準是現(xiàn)行的生活雜用水水質標準，該標準中總大腸菌群的要求與生活飲用水衛(wèi)生標準相同，比發(fā)達國家的回用水水質標準及我國適用于游泳區(qū)的類水質標準還嚴格，這一方面使得許多現(xiàn)有中水工程不達標，另一方面，也限制了建筑中水工程的推廣和普及。很多人對中水的衛(wèi)生性、安全性等存有顧慮，在感情上無法接受中水，從而影響了其普及。當然當前的水價偏低也是造成中水回用成本較高從而難以推廣的重要原因之一8。1.5中水回用技術的現(xiàn)狀與發(fā)展中水回用設備開發(fā)與回用技術近期得到了迅速發(fā)展，在美國、日本、印度、英國等國家(尤以日本為突出)得到了廣泛的應用。這些國家均以本國度、區(qū)域的特點確定出適合其國情國力的中水回用技術，使中水回用技術越來越臻于完善。在中國，這一技術已受到各級政府及有關部門重視并對建筑中水回用做了大量理論研究和實踐工作，在全國許多城市如深圳、北京、青島、天津、太原等開展了中水工程的運行并取得了顯著的效果。目前，我國的國有工業(yè)企業(yè)和部分民企，比如污染嚴重和水資源利用較多的企業(yè)都建成了中水回用項目，為低碳生產(chǎn)和節(jié)能減排的國家級號召做出了貢獻9。1.6課題主要設計內(nèi)容及章節(jié)安排本次課題主要介紹了一種小型家庭廢水回收利用裝置的設計，本裝置采用以活性碳吸附為主要工藝進行處理，包含除油污手段。本裝置由幾部分組成，包括集水箱（處理箱）、儲水箱，小型水泵，液位控制器等（見圖1-1）。本裝置適用于家庭廢水回收利用。圖 1-1各章節(jié)主要內(nèi)容及具體安排如下：第一章 ：緒論。本章主要介紹家庭廢水收受利用裝置的設計背景及國內(nèi)外中水回用技術的現(xiàn)狀及發(fā)展。第二章 ：家庭廢水回收利用裝置的總體設計說明。本章主要介紹裝置總體設計方案，家庭廢水回收利用裝置整體視圖進行結構及管段布置詳解。第三章 ：家庭廢水回收利用裝置各管段的詳細介紹。本章主要對裝置中各管段及組成部分進行單個詳解，并闡述選擇各類材料的理由。第四章 ：家庭廢水回收利用裝置的設計計算。本章主要介紹家庭廢水回收利用裝置尺寸計算，確定裝置中各管段的詳細長度及管徑，從而確定裝置的詳細尺寸。第五章 ：家庭廢水回收利用裝置造價的計算。本章主要進行裝置造價的計算，造價包括管段材料，填充材料，組裝費用，以及內(nèi)部耗材更替時所需的各項費用。第六章 ：家庭廢水回收利用裝置的設計參考資料及附錄。第七章 ：家庭廢水回收利用裝置設計總結。第二章家庭廢水回收利用裝置的總體設計說明2.1總體設計方案及定位本次設計是基于家庭廢水回收利用的基礎上，使得除廁所排水外的其他廢水通過該裝置的處理能夠用于廁所沖洗用水和家庭澆花拖地等，其意義可以節(jié)約用水充分利用水資源。故本次設計對水質處理的要求并不很高，但是在可行性及成本方面有較高要求。2.1.1家庭廢水水質標準家庭廢水沒有明確的水質標準，本次設計家庭廢水水量水質參照戈蕾等 城市生活污水水量調查與水質分析。表2-1 城市家庭日用水量調查結果統(tǒng)計10（L/人d）對象各類型用水量洗澡水洗衣水淘米水洗漱水洗菜水洗碗水廁所用水其他排水量戶172.33.729.155.2142.489.5437.449.11122.41戶260.065.08.03.032.08.050.012.0220.0戶350.0050.04.05.020.05.0100.030.0225.0平均值60.839.577.054.4031.507.5162.4817.04189.2百分比/%26.417.23.11.913.73.327.17.4100根據(jù)表2-1顯示，3戶平均日總用水量為230.32L/人d。在各類型用水量中，洗澡水和廁所用水占的比例最大，分別為26.4%和27.1%；洗衣水和洗菜水次之，分別為17.2%和13.7%。而3戶的平均日排水量為189.2L/人d，這說明在城市家庭用水中，絕大部分用水質利用一次后便作為污水直接排出，并未進行循環(huán)利用。表2-2 城市家庭生活污水水質分析10項目洗澡水洗衣水淘米水洗漱水洗菜水洗碗水PH值7.027.436.147.007.436.57濁度（度）34.8183.4221.621.9513142.65總磷（mg/L）3.188.040.990.940.691.85COD（mg/L）81.4221.24368.8217.125.9889.72從表2-2中可以看出，各類型用水水質差別很大。綜合表2-1及表2-2的統(tǒng)計結果，本次設計的家庭廢水水質按照以下數(shù)值考慮（廁所排水不計算在內(nèi)）。PH值：7.20；濁度（NTU）：54.32；總磷（mg/L）：2.42；COD（mg/L）：107.50；BOD5以COD的0.57倍計算，則BOD5（mg/L）：61.28。2.1.2中水回用水質標準根據(jù)城市污水再生利用 城市雜用水水質（GB/T18920-2002）標準，中水回用水質要求如下：表2-3 中水回用水質要求11序號項目沖廁道路清掃、 消防城市綠化車輛沖洗建筑施工1pH6.0-9.02色度303嗅無不快感4濁度/NTU510105205溶解性總固體/（mg/L)1500150010001000-6（BOD5）/（mg/L)10152010157 氨氮/（mg/L)10102010208陰離子表面活性劑/（mg/L)1.01.01.00.51.09鐵/(mg/L)0.3-0.3-10錳/（mg/L)0.1-0.1-11溶解氧/（mg/L)1.012總余氯（mg/L)接觸30min后1.0，管網(wǎng)末端0.213總大腸菌群/（個/L) 3通過生活廢水水質及中水回用水質標準的比較，我們發(fā)現(xiàn)濁度以及BOD5超出指標，需進行相關處理。同時也要考慮到并未列出的色度以及嗅。2.2裝置設計方技術比較與選擇方案一：自然沉淀。此方案適用于多數(shù)家庭，但是沉淀時間長，且只能降低水的濁度，在有機物和色度等去除上沒有太大的作用。方案二： 投加氯，過濾消毒，此方案雷同于水廠出水消毒，通過對需要用的水體通入氯氣或者投加液氯的方法進行消毒。此方案出水水質一般能達到規(guī)范標準，但濁度可能不能得到有效地降低。且加氯在普通家庭中可行性不是很高，存在很多問題。方案三： 活性炭吸附，此方案適用范圍廣，并且效果顯著，能有效的去除水中的有色，有毒微生物和懸浮物質，同時成本非常低，使用簡潔方便，使用時間長，能去除本設計所需除去濁度、色度及氣味。方案四： 臭氧消毒，此方案雷同于方案二，出水水質一般能達到規(guī)范標準，但水中的懸浮物質并未能得到有效的去除，臭氧在普通家庭中使用并不實際，存在一定困難。方案五： 超濾膜分離，此方案安全高效，且能有效的去除水中的各類雜質，微生物等各類有害物質，達到凈化水體的目的，但缺點是單獨使用成本太高，且超濾膜的清洗不方便?？偨Y：經(jīng)過以上五種方案的可行性，經(jīng)濟性及操作性的技術類比，對一、二、四三種方案進行了排除，不適合本類設計。對于二、四兩種方案則進行比較，由于是家庭廢水回收利用裝置的設計，本身目的就是節(jié)能減排，因此不采用造價較高的超濾膜方案。初步確定采用石英砂過濾、活性炭吸附以及紫外線消毒工藝相結合的處理工藝?？紤]到家庭廢水含有大量油脂類污染物，而這類污染物極易堵塞管道，需通過一定工藝去除。2.3家庭廢水回收利用裝置外觀及內(nèi)部詳細圖解本設計主要處理工藝為活性炭吸附，并輔以除油脂及紫外線殺菌的方案。家庭廢水包括廚房洗滌水以及衛(wèi)生間洗漱水，通過排水管道收集匯合，由一根管送人該裝置中先經(jīng)紗布粗濾，砂過濾以排出大型固體物質。廢水在處理箱中通過紗布及活性炭粗濾后再經(jīng)過除油工藝進行除油，除油工藝完成后再經(jīng)過活性炭工藝進行最后的過濾程序。處理箱中的出水經(jīng)水泵加壓送至衛(wèi)生間頂部的蓄水箱，進入蓄水箱之前設有紫外線消毒燈進行消毒以完成凈水目的。蓄水箱中的水有三個用途，沖廁，消防自動噴淋以及放入盥洗盆用于拖地或澆花等等?；钚蕴抗に嚳梢杂行У亟档蛷U水的濁度，對水中色、嗅的去除也有很大作用，除油工藝則用于除油，而最后的紫外線消毒進行深度處理，完全能達到中水回用的相關標準。集水箱部分構造見圖2-1圖2-1集水箱本裝置主要由液位繼電器控制裝置的運行。圖2-1為集水箱部分，集水箱左壁設有溢水口與排渣口。集水箱（處理箱）的右側連接水泵，水泵和液位繼電器A、B、C相連，并受液位繼電器控制。水位達到A點，水位繼電器控制水泵抽水，上升到B點停止抽水。在水泵停止抽水且集水箱的溢出口被堵導致水位上升到C時繼電器C控制的報警裝置將報警。水泵與蓄水箱用直徑為25mm的PVC管相連。在集水箱部分，水流按照圖中水流方向前進，分別通過石英石過濾、除油吸附、活性炭吸附三個階段，并最終出水。蓄水箱部分構造見圖2-2圖2-2蓄水箱圖2-2為裝置的蓄水箱部分。蓄水箱中同樣設置了液位繼電器來控制水泵。蓄水箱左壁設有進水口，由一根直徑25mm的PVC管將集水箱中的水輸送進入蓄水箱。蓄水箱有效水位之上設置了直徑為50mm的溢水口，底部設置直徑50mm的放空口，溢水口與放空口通過同一根排水管排水。當蓄水箱中的水位下降到D處時，液位繼電器控制水泵從集水箱中抽水，優(yōu)先等級高于B處的液位繼電器；當蓄水箱中的水位上升到E處時，液位繼電器控制水泵停止從集水箱中抽水，優(yōu)先等級高于A點的液位繼電器。蓄水箱中的一部分出水通過蓄水箱中的潛水泵和管徑40mm的管進行廚房消防噴淋供水，另一部分通過管徑25mm的PVC管供給廁所用水及洗滌盆并用于拖地或澆花。消防水由于經(jīng)常不被調用，因此需要定期放空。圖2-3 集水箱俯視圖圖2-4 集水箱左視圖在裝置運行一定時間之后，需要對處理箱進行排渣排油。排渣排油的周期定為2周。如圖2-3所示，需要排渣排油時，先停止蓄水箱的進水并通過放空口將蓄水箱中的水放空，蓄水箱第一部分產(chǎn)生的雜質可以通過排渣口清理排出，第二部分產(chǎn)生的油脂可以通過排油口清理排出。石英石隔板、除油隔板以及活性炭隔板都是可以拆卸進行清洗或更換的。當集水箱中的水位超過50mm時，水便會通過溢水口溢出并排放。圖2-5 蓄水箱俯視圖圖2-6 蓄水箱左視圖蓄水箱中設置了兩根紫外線燈管對進入蓄水箱中的水進行最后一步處理。紫外線燈管的長度為800mm。集水箱設有放空口與溢水口。2.4本章小結經(jīng)過五種方案技術及經(jīng)濟比較，最終確定本裝置采用活性炭技術為核心，輔以過濾、除油以及紫外線消毒技術。能高效完成廢水處理的任務要求，同時能做到整個過程完全自動控制，安全性也有極大的保證。處理箱中的活性炭、過濾用的石英砂以及除油構件都可以拆卸進行維修或清洗。整個裝置無毒無害，經(jīng)濟合理，對環(huán)境沒有任何副產(chǎn)物及危害。第三章小型飲用水應急處理裝置各類材料的選擇及介紹3.1家庭廢水回收利用裝置材料的選擇3.1.1砂濾料的選擇凈水濾料是水處理行業(yè)中常用的凈水材料之一，它的范圍較為廣泛，包涵種類也很多，用途、功能、性能各不相同，較為常用的有：石英砂濾料、鵝卵石濾料、錳砂濾料、麥飯石濾料、沸石濾料、無煙煤濾料、磁鐵礦濾料、海綿鐵濾料、陶粒濾料、石榴石濾料、金剛砂濾料、火山巖濾料、泡沫濾料、果殼濾料、稀土瓷砂濾料.本次設計中本著經(jīng)濟合理的原則，選用石英砂濾料。石英砂濾料是采用天然石英礦為原料，經(jīng)破碎，水洗精篩等加工而成，目前是水處理行業(yè)中使用最廣泛、量最大的凈水材料，無雜質，抗壓耐磨，機械強度高，化學性能穩(wěn)定，截污能力強，效益高、使用周期長，適用于單層、雙層過濾池、過濾器和離子交換器中，各項指標均達到（CJ/T43-2005）標準。加工有精制石英砂，純白石英砂，酸處理劑，普通石英砂，可滿足不同用戶的使用需求。 常用規(guī)格：0.5-1.0mm 0.6-1.2mm 1-2mm 2-4mm 4-8mm 8-16mm 16-32mm。此處我們選擇10mm粒徑的石英砂。普通石英砂濾料主要用在污水處理中，用三五年都沒問題，只要防止石英砂流失就行，被污染了不要緊，因為污水處理中，污泥可以進行好氧或者厭氧呼吸，將污水中的污染物降解12。因為石英砂濾料主要用于截留廢水中的大顆粒雜質，需要進行定期清洗。根據(jù)使用情況，清洗周期應不長于兩周。3.1.2除油材料的選擇高效多功能有機吸附劑（SorpureTM SP1000系列）是采用國外最新高效吸附技術開發(fā)的新型環(huán)保吸附材料，它對水中不溶或低溶解度有機物，如芳香烴類或取代芳香烴類污染物具有極強的吸附能力，產(chǎn)水能夠滿足各種排放或膜法中水回用對進水要求。該產(chǎn)品可以廣泛應用于膜法預處理、高溫凝結水、電鍍、醫(yī)藥、化工污水等處理過程。高效多功能有機吸附劑（SorpureTM SP1000系列），是一種復合材料。其微觀晶體呈堆積模板狀結構，不同于活性炭的微孔表面吸附機理，有機吸附劑的吸附主要是分配原理和離子交換吸附原理，是一種多功能吸附材料。在水中有機吸附劑層狀結構表面上的長鏈分子會在水中伸展，形成如“濾網(wǎng)”狀結構。當含有有機污染物的水通過時，由長鏈有機分子構成的“濾網(wǎng)”與有機污染物顆?；蚰z束通過分子間強作用力相結合，將其俘獲并鎖定在它的分子構架中。另外，在有機吸附劑模板間存在有可交換的陽離子，水中重金屬離子或帶電有機污染物分子也可以通過離子交換被吸附去除。吸附材料微觀結構中的“濾網(wǎng)”是由模板上的長鏈有機分子構成，因此其過濾精度在納米級尺寸，可以截留微小的污染物顆粒，去除精度極高。同時，由于模板間存在有巨大的孔體積，所以其容納油類污染物的量也極大，具有極高的納污（油）量13。產(chǎn)品主要規(guī)格如下：項目指標外觀形態(tài)粉狀或顆粒顆粒大小，目數(shù)1230（或粉末）水含量，%10堆密度，kg/m3600800包裝，kg/袋25包裝，kg/桶50貯存涼爽干燥的地方3.1.3活性炭的選擇根據(jù)木質凈水用活性炭 GB/T 13803.2-1999標準中的規(guī)定，本裝置中選用的木質活性炭外觀為黑色無定形顆粒狀，本身無毒、無臭、無味。木質凈水用活性炭不能混入含有對人體健康有毒或有害的物質。本處活性炭應用于處理箱中最后一個流程，用于除色除嗅，同時也要去除廢水中的濁度及有機物等等。經(jīng)過技術經(jīng)濟比較，此處選用400m左右的果殼活性炭。果殼活性炭主要以果殼和木屑為原料，經(jīng)炭化、活化、精制加工而成。具有比表面積大、強度高、粒度均勻、孔隙節(jié)構發(fā)達、吸附性能強等特點。并能有效吸附水中的游離氯、酚、硫、油、膠質、農(nóng)藥殘留物和其他有機污染以及有機溶劑的回收等。適用于制藥、石油化工、制糖、飲料、酒類凈化行業(yè)，對有機物溶劑的脫色、精制、提純和污水處理等方面。經(jīng)此配置此裝置既可以去除水中的細菌，例如大腸桿菌，同樣也可以去除一些化學物質和金屬，如水中的鐵等。當顆?；钚蕴康奈侥芰︼柡蜁r，顆粒活性炭就會喪失吸附能力，這時就需要進行顆粒活性炭的更換。而顆粒活性炭的更換周期需根據(jù)裝置的使用情況，使用頻率及所過濾水源的水質等實際情況而定，建議至少3個月更換一次顆?；钚蕴?，也可根據(jù)需要及時更換。這樣才能保證過濾筒中的顆?；钚蕴急３至己玫奈叫阅埽寡b置過濾后的水質符合飲用要求14。3.1.4活性炭應用的安全問題通常都認為應用活性炭沒有安全問題，但實際沒有絕對的安全，對活性炭應用中的安全不能掉以輕心，對活性炭的性質和不安全的可能性要有所認識。 關于著火 1)活性炭不列入危險品類，但是可燃的。著火后不會發(fā)生有焰燃燒，只是陰燃。 2)活性炭不會自燃，在空氣中可能會著火，與汽油、柴油等混合，可引起燃燒。 3)活性炭燃燒時如果通風不足，會生成有毒的一氧化碳。 關于貯存 1)活性炭必須存放在盡可能防火的建筑內(nèi)。 2)活性炭不可與氧化劑混放 。3)貯放處禁止明火，火花和吸煙14。3.1.5裝置結構材料的選擇由于家庭廢水存在一定腐蝕氧化能力，故處理箱及蓄水箱均采用鍍鋅鐵皮材料。鍍鋅鐵皮俗稱白鐵皮。鍍鋅的低碳鋼薄板，厚度為0.441.22mm，鍍鋅層厚度不小于0.02mm。不易生銹腐蝕，有平板和瓦楞形(波形)兩種。常用于制造屋面、卷管和各種容器等。未鍍鋅的薄板俗稱黑鐵皮。鍍鋅鐵皮的價格并不很高，符合本次設計技能環(huán)保的思路15。3.1.6裝置管材的選擇PP-R（Poly Propylene Random）即無規(guī)共聚聚丙烯，是當今發(fā)達國家普遍采用的新型水管材料， 由于水中含有很多不同種類的化學物質、礦物質和雜質，與金屬管壁接觸會產(chǎn)生化學作用，令管壁出現(xiàn)氧化和脫落而造成二次污染。而PP-R管道的原料是采用可循環(huán)再用的環(huán)保物料加強聚丙稀，它不會釋放出重金屬或其它損害健康的物質；管壁不結垢，合乎衛(wèi)生和健康標準，PP-R管是最適合作為飲用水及食品工業(yè)的衛(wèi)生環(huán)保水管。該管材重量輕，比強度高，使用壽命長，產(chǎn)品內(nèi)外壁光滑，流水阻力小，低噪音 ，物料可回收利用，保溫節(jié)能，無毒、衛(wèi)生16。3.1.7液位繼電器的選擇繼電器是根據(jù)某種輸入信號來接通或斷開小電流控制電路，實現(xiàn)遠距離控和保護的自動控制電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時間、速度、壓力等非電量，而輸出則是觸頭的動作或者是電路參數(shù)的變化。液位繼電器是控制液面的繼電器。這是一個繼電器內(nèi)部有電子線路。利用液體的導電性。當液面達到一定高度時繼電器就會動作切斷電源。液面低于一定位置時接通電源使水泵工作。達到自動控制的作用。自動控制由傳感器和控制執(zhí)行機構組成。液位控制器的傳感器一般是導線。利用水的導電性。水的導電性較差，不能直接驅動繼電器。所以要有電子線路將電流放大，以推動繼電器工作。繼電器就是執(zhí)行機構17。本設計處理系統(tǒng)采用安良AFS-1型液位繼電器。其引腳的定義如圖3-1所示：圖3-1 安良AFS-1型液位繼電器具體安裝方式本次設計不作論述。3.2家庭廢水回收利用裝置詳解集水箱進水部分：集水箱收集除廁所排水外的其余生活廢水。生活廢水通過一根直徑為50mm的塑料管進入集水箱，水流方向如圖3-2所示。圖3-2集水箱處理部分：家庭廢水進入集水箱后，依次會經(jīng)過石英砂過濾Sorpure-TM SP1000系列高效多功能有機吸附段以及活性炭吸附段，具體過程見圖3-3。圖3-3集水箱出水部分：家庭廢水在經(jīng)過集水箱的處理后經(jīng)過一根直徑為25mm的塑料管輸送至蓄水箱，期間會經(jīng)過一臺水泵加壓。出水部分見圖3-4。圖3-4集水箱的控制措施：集水箱中設有三個液位繼電器A、B、C（見圖3-5），當水位到B處時，B處的液位繼電器控制水泵開始抽水；當水位降至A處時，A處的水泵控制水泵停止抽水；當水泵不在抽水而集水箱溢水口堵塞導致液位上升到C處時，C處的液位繼電器會接通報警裝置發(fā)出警報。圖3-5蓄水箱進水部分：集水箱中的水通過水泵及一根直徑為25mm的塑料管輸送進入到蓄水箱中（見圖3-6）。圖中的藍色部分為紫外線燈管。圖3-6蓄水箱消防出水部分：蓄水箱中一部分水用于廚房消防噴淋系統(tǒng)，通過一臺潛水泵以及直徑為20mm的塑料管將水送至廚房（見圖3-7）。圖3-7蓄水箱的控制措施：蓄水箱中設有兩個液位繼電器D、E（如圖3-8所示），由于消防水量需要得到保障，因此當蓄水箱中的水位下降至D處時，D處的液位繼電器將控制水泵開始從集水箱抽水，此時不受集水箱中水位高低影響；當蓄水箱中的水位上升至E處時，E處的液位繼電器控制水泵停止抽水，此時同樣不受集水箱中水位高低控制。圖3-83.3本章小結本章詳細的列出了裝置選取濾料、活性炭、除油材料、結構材料、管材以及液位繼電器的選擇依據(jù)，并對處理箱中的石英石過濾、除油以及過濾過程進行了圖示，對各管段的管徑及管長作出了標示。蓄水箱以及蓄水箱出水的各個去向也作了詳盡的圖示說明。第四章家庭廢水回收利用裝置計算書4.1裝置尺寸的設計計算本裝置主要由兩個大構件即集水箱（處理箱）和蓄水箱以及一些小構件包括水管、水泵、紫外線消毒燈等組成。分別對這些部分進行計算。4.1.1集水箱（處理箱）部分處理量 ： 根據(jù)第二章中的表1，由于本次設計不考慮廁所水，因此每人每天的排水為q=189.2（1-0.271）=137.93L/人d。假設一個普通家庭以三個人考慮，則日排水總量為Q=3q=413.79L/d。時變化系數(shù)為1.3-1.6，此處取1.5，則Qh=Q/241.5=25.86L/h。進水管段：收集廢水的管道原則上使用家庭本身設置的排水管道。由于集水箱設置在衛(wèi)生間樓層下，因此廚房排水需要通過管道匯合至衛(wèi)生間。廚房排水量Qc=189.2（0.031+0.137+0.033+0.074）/241.5=3.25L/h，選用一根20mm的塑料管接至衛(wèi)生間。衛(wèi)生間排水管段則采用原有的排水管段，最終匯入50mm的立管。立管再以90度的彎頭與一根50mm的橫管相連，并接入集水箱18。集水箱 ： 集水箱（處理箱）用來收集家庭廢水并進行處理，分成四個主要階段，包括進水-石英石段、石英砂-除油段、除油-活性炭段以及活性炭-出水段。收集到的廢水首先進入第一部分，以最大小時排水量兩小時來計算，則Q1=25.862=51.72L。集水箱寬設50cm，有效水深50cm，安全高度取10cm，則第一部分長L1=51.72/25dm，取22cm。集水箱左壁最高液位上方5cm設置溢水口，規(guī)格為直徑50mm的圓；左壁底部設置排渣口，規(guī)格為10cm5cm。石英砂的厚度取30mm。 第二部分為除油階段，容量設計與第一部分相同，停留時間以兩個小時計算，則Q2=51.72L。這部分寬與之前相同，也是50cm，有效水深50cm，安全高度10cm，則第二部分的長L2=22cm，除油材料的厚度取30mm。第二部分底部設置排油口，規(guī)格為5cm5cm。 第三部分為活性炭吸附階段，該部分同樣取2h的停留時間，則規(guī)格與前兩部分相同。即LBH=50cm50cm22cm。活性炭層寬度定為50mm。 最后一部分為出水部分。停留時間取4h，則Q4=51.722=103.44L。集水箱寬設50cm，有效水深50cm，安全高度取10cm，則第四部分長L4=103.44/25dm，取44cm。底部設有直徑50mm的放空口第四部分設置三個水位繼電器，一個安裝在有效水面高度以下20mm處，用于控制水泵停水；第二個安裝在箱底上部5mm處，用于控制水泵抽水；最后一個安裝在有效水位高度以上5mm處，用于在溢水口堵塞后報警19。通過以上計算可知，整個集水箱（處理箱）的長L=22+3+22+3+22+5+44=121cm，寬B=50cm，總高H=50+10=60cm。鍍鋅鐵皮集水箱壁厚為5mm。4.1.2提升水泵選擇水泵的作用是將集水箱中處理完的水提升至蓄水箱中，此處考慮水泵30分鐘將集水箱第四部分中的水抽完。由于水泵由兩個水位繼電器控制，則水泵需要抽水量為Q5=54.444=88L。水泵流量Qs=Q/0.5/3600=0.049L/s揚程按樓層高度3.5m計算。參照給水排水設計手冊 材料設備 續(xù)冊2，此處選擇型號為WB40-40-70的微型水泵，轉速n=2800r/min，流量Q=2.78L/s，揚程H=4m，吸上高度5.5m，功率250w。4.1.3蓄水箱部分蓄水箱中的水有三個方面用途，沖廁，消防自動噴淋以及放入洗滌盆用于拖地或澆花等等。分別就三個方面進行計算。沖廁：以節(jié)水型馬桶計算，一次性沖水的量大約為5-6L，由于家庭廢水處理后的主要用途就是沖廁，我們此處設計蓄水箱存十次沖廁的水量，每次以6L記，則該部分的水量為Q=610=60L。消防：本次設計中只考慮對家庭的廚房進行噴淋系統(tǒng)布置，廚房面積初定為20m2，一般家庭的建筑物危險等級定為中危等級，設計噴水強度為6.0L/minm2，噴頭工作壓力為0.1Mpa，即十米水頭，每只噴頭最大保護面積為12.5m2，此處設置兩個噴頭。由于蓄水箱中設有液位繼電器，在水位過低時會自動打開水泵抽水，水量有一定保障，此處只考慮水箱留有2分鐘的消防水量，Q2=6.0202=240L20。雜用：雜用這部分包括拖地，澆花等，從蓄水箱先將水放至盥洗盆中，再加以使用。這部分水量定為Q3=100L。以上三部分的總水量Q=Q1+Q2+Q3=60+240+100=400L，即蓄水箱的總蓄水量。蓄水箱的長定為1.0m，寬定為0.8m，則有效水深h=0.4/1.0/0.8=0.5m，保護高度取10cm。消防蓄水的高度H=0.24/1.0/0.8=0.3m，即水箱底以上0.3m高度的水是受保護的。有效水深液面以上5cm處設有溢水口，用于蓄水箱水量過大時排水；有效水深液面設有一個液位繼電器，用于控制水泵停水，優(yōu)先等級高于集水箱中的液位繼電器；有效水深液面以下0.2m處設有一個液位繼電器，用于控制水泵停水，優(yōu)先等級高于集水箱中的液位繼電器；蓄水箱底部設有排水口，用于消防水長期不使用后放空，排水口與溢水口同用一根排水管。4.1.4消防泵的選擇消防用水量Q=120L/min=2L/s，水壓H取12m。此處選用型號為QX3-14-075的潛水泵。流量為10m3/h，揚程為14m，轉速2800r/min，功率0.3kw。4.1.5管徑的選擇進水管取DN50mm，集水箱至蓄水箱間的管段取DN25mm，蓄水箱溢水口及放空口管徑取DN50mm，消防管段管徑取DN20mm，蓄水箱出水馬桶及洗滌盆的管徑取DN25mm。第五章造價估算5.1結構材料費該裝置的材料消耗主要用以下幾個方面：鍍鋅鐵皮材料，PP-R水管材料，以果殼為原料的細粒徑顆?；钚蕴?，石英砂、SorpureTM SP1000系列高效多功能有機吸附劑，兩臺水泵，紫外線燈。鍍鋅鐵皮主要用于制成集水箱與蓄水箱。集水箱用材體積：V1=（1.21+0.005）（0.5+0.005）（0.6+0.005）-1.210.50.6=0.0082m3；蓄水箱用材體積：V2=（1+0.005）（0.8+0.005）（0.6+0.005）-10.80.6=0.0095m3。則鍍鋅鐵皮總體積V=V1+V2=0.0177m3。鍍鋅鐵皮密度為7.85t/m3，則質量為M=0.01777.85=0.14t。鍍鋅鐵皮價格為5200元/t，則總價為728元。PP-R水管報價約為35元/米,彎頭價格約為30元每個，折算水管造價約為3530+307=1260元。果殼活性炭一次費用約為80元。集水箱供水至蓄水箱的水泵為型號WB40-40-70的微型水泵，價格約為466元。消防水泵為型號QX3-14-075的潛水泵，價格約為550元。紫外線等共兩根，造價約為200元。石英砂價格較低，且可以定期清洗，造價忽略不計。SorpureTM SP1000系列高效多功能有機吸附劑價格約為80元。5.2 組裝費用計算按照現(xiàn)在的勞務費估算，組裝費用約為400元。5.3 總價及水均價計算本裝置總造價為以上造價的和728+1260+80+466+550+200+80+400=3764。這套裝置的壽命以十年計算，活性炭與SorpureTM SP1000系列高效多功能有機吸附劑以每年更換1次計，電費記為1元每度，輸水泵每天工作時間記為1小時。那么十年這些費用合計8021+8021+365010.25=4272.5?？傎M用為3764+4272.5=8036.5元。十年的總處理水量為5400m3。故以裝置運行十年計算，每m3家庭廢水處理成本約為8036.5/540