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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于水壓馬達(dá)的中水回用系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 隨著城市用水量和廢水量不斷增加，水資源的供需矛盾愈來(lái)愈尖銳，已成為影響社會(huì)安定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。為了緩解這一矛盾，水資源的利用也必須走可持續(xù)發(fā)展的道路，針對(duì)這一情況，研制了“水壓馬達(dá)及其中水回用沖廁系統(tǒng)”，該系統(tǒng)能夠合理的轉(zhuǎn)化和利用自來(lái)水本身的壓力能，為中水輸送泵提供動(dòng)力能源，將中水提升到廁所的儲(chǔ)水箱，并對(duì)儲(chǔ)水箱進(jìn)行適當(dāng)改動(dòng)和調(diào)整，使其達(dá)到即可以實(shí)現(xiàn)中水沖洗完畢自動(dòng)清水補(bǔ)償，又可實(shí)現(xiàn)在無(wú)中水時(shí)直接采用清水沖洗的沖洗方式。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前，大型的中水回用系統(tǒng)大致可分為以下三類：一是城市污水處理廠污水處理回用的城市中水系統(tǒng)；二是若干建筑群生活污水集中處理回用的小區(qū)中水系統(tǒng)；三是單棟建筑物生活污水處理回用的建筑中水系統(tǒng)。但由于以上中水回用系統(tǒng)的設(shè)備體積龐大，占地面積大，一次性資金投入大，一般只適用于新建的小區(qū)供排水系統(tǒng)。因此，推廣使用受到一定的限制。 我們研究的“水壓馬達(dá)及其中水回用沖廁系統(tǒng)”，提出了一種全新的生活中水回用系統(tǒng)。主要對(duì)小區(qū)、學(xué)校、商場(chǎng)、車站、寫(xiě)字間、辦公樓等家庭和公共設(shè)施的現(xiàn)有的進(jìn)排水管道進(jìn)行適當(dāng)改造，通過(guò)在自來(lái)水管道上安裝隔離式水壓馬達(dá)將自來(lái)水本身所具有的壓力能進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)化和利用，用以作為中水輸送泵的動(dòng)力能源，將中水提升到廁所的儲(chǔ)水箱，并對(duì)儲(chǔ)水箱進(jìn)行適當(dāng)改動(dòng)和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)先大量中水沖廁，后小量清水沖洗的沖廁方式，在保證最大限度地提高中水利用率的前提下，又考慮到人們感觀要求。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 我國(guó)是一個(gè)淡水資源嚴(yán)重匱乏的國(guó)家，為解決水資源短缺矛盾，必須采用可持續(xù)的水資源利用模式——節(jié)約型模式。除了提倡節(jié)約用水，開(kāi)辟新水源外，污水廢水的再生利用也是一條重要途徑。 “基于水壓馬達(dá)的中水回用系統(tǒng)”，提出了一種新的生活中水利用系統(tǒng)。主要以普通家庭、住宅小區(qū)為對(duì)象，通過(guò)水壓馬達(dá)將自來(lái)水本身所具有的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出出來(lái)，用以作為污水提升泵的動(dòng)力能源，將污水提升到廁所的儲(chǔ)水箱，實(shí)現(xiàn)先大量中水沖廁，后小量清水沖涮的沖廁方式，在保證最大限度地提高中水利用率的前提下，同時(shí)兼顧使用者感觀要求。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1)提出了基于水壓馬達(dá)的能量轉(zhuǎn)換方式，有效地將自來(lái)水的壓力能轉(zhuǎn)換成輸送泵所需的機(jī)械能； 2)提出了兩相流式?jīng)_廁裝置，實(shí)現(xiàn)了中水和清水復(fù)用沖廁的目的。 技術(shù)關(guān)鍵： 1)水壓馬達(dá)的方案設(shè)計(jì)； 2)兩相流沖廁裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 技術(shù)指標(biāo)： 1)沖廁水箱的容積：12L（中水箱和清水箱各6L）； 2)裝滿水箱所用時(shí)間：30s； 3)沖廁水箱距地面高度：2m； 4)系統(tǒng)采用水泵輸水方式。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- “基于水壓馬達(dá)的中水回用系統(tǒng)”提出與討論的是通過(guò)像自來(lái)水液壓能一樣的低壓能驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)將中水泵到高處的問(wèn)題，它是基于“包裹”驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的，并且對(duì)其作了詳細(xì)的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以實(shí)現(xiàn)： （1）將自來(lái)水壓力能轉(zhuǎn)換為輸出軸的動(dòng)能； （2）系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)形式保證了馬達(dá)與自來(lái)水無(wú)直接接觸，可避免飲用水被污染。 （3）沖廁水量可調(diào)，并能實(shí)現(xiàn)中水與清水兩相流沖廁。 水壓馬達(dá)的工作效率比相同條件的水輪機(jī)要高，因?yàn)樗鼘⒛芰考性诎浌苌?，以一個(gè)合力來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，防止了能量損失。 以上結(jié)論說(shuō)明，我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)基本達(dá)到了工程實(shí)踐的要求，在實(shí)際應(yīng)用中將會(huì)發(fā)揮巨大的作用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2008年11月，該項(xiàng)目被評(píng)為“國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”項(xiàng)目 2009年6月12日，在第十一屆“挑戰(zhàn)杯”吉林省課外科技作品競(jìng)賽中獲得二等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 1）一次性技術(shù)轉(zhuǎn)讓；2）技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 1、實(shí)物展示；2、錄像動(dòng)畫(huà)展示；3、圖片展示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 中水回用是解決水資源不足和水環(huán)境污染兩大難題的有效途徑，有助于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的有機(jī)統(tǒng)一。中水的利用可以節(jié)省水資源，緩解城市缺水，保護(hù)環(huán)境，防治污染，保持社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)城市污水年排放量已達(dá)到414億m3 ，全國(guó)污水回用率如果平均達(dá)到10%，年回用量可達(dá)40億m3 ，是正常年份缺水(60億m3 )的67%。通過(guò)污水回用，可解決全國(guó)城市缺水的一多半，回用規(guī)模、回用潛力之大，足可以緩解一大批缺水城市的供水緊張。
同類課題研究水平概述
- 日本早在1962年就開(kāi)始了中水回用的研究，70年代已初見(jiàn)規(guī)模。90年代初，日本在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行了廢水再生回用的調(diào)查研究與工藝設(shè)計(jì)，對(duì)污水回用在日本的可行性進(jìn)行了深入的研究和示范工程，在嚴(yán)重缺水的地區(qū)廣泛推廣污水回用技術(shù)，使日本近年來(lái)的取水量逐年減少，節(jié)水初見(jiàn)成效。瀨戶內(nèi)海地區(qū)污水回用量已經(jīng)達(dá)到該地區(qū)所用淡水總量的2/3，新鮮水取水量?jī)H為淡水量的1/3，大大緩解了瀨戶內(nèi)海地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。 美國(guó)也是世界上采用污水再生利用最早的國(guó)家之一。美國(guó)利用回收水始于1962年，70年代初開(kāi)始大規(guī)模建設(shè)污水處理廠，隨后即開(kāi)始回用污水。80年代開(kāi)始有近30家工廠連續(xù)使用處理后的城市污水，年用量約3億 。加利福尼亞每年利用凈化污水2.7億 ，相當(dāng)100萬(wàn)人口一年的用水量，凈化污水主要用于灌溉、澆灌公園花木。1992 年美國(guó)國(guó)家環(huán)保局制定的“水再生利用導(dǎo)則”中列舉了大量的示范工程，并制定相應(yīng)的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，以便更好的推廣此項(xiàng)節(jié)水措施。目前，有357個(gè)城市回用污水，再生回用點(diǎn)536個(gè)。盡管在20世紀(jì)70年代初以來(lái)的30余年中，總用水量增加了1.4倍，但總?cè)∷糠炊鴾p少了，中水利用使美國(guó)這一工業(yè)和農(nóng)業(yè)大國(guó)的水資源利用取得了驕人的成績(jī)。 我國(guó)對(duì)城市污水處理與利用的研究，早在1958年就開(kāi)始列入國(guó)家科研[12]。20世紀(jì)60年代關(guān)于污水灌溉的研究已達(dá)到一定的水平。70年代中期進(jìn)行了城市污水以回用為目的的污水深度處理小試。80年代初，我國(guó)青島、大連、太原、北京、天津、西安等缺水的大城市相繼建設(shè)了一些中水利用的示范工程，目前已經(jīng)投產(chǎn)的城市污水利用工程約有30個(gè)，利用工程規(guī)模在1.5×105 m3/d左右，約為全國(guó)城市污水設(shè)計(jì)處理水量的1%以上，主要利用于工業(yè)及市政等方面。市政雜用水包括公園綠化及河湖用水、城市綠化用水、道路路面噴灑用水等，每平方米綠地可按每天用水2升計(jì)算，道路噴灑水量與每天噴灑次數(shù)有關(guān)，每立方米回用水可噴灑2500 m2道路面積(以噴灑一次計(jì))。工業(yè)用戶重點(diǎn)是回用至熱電廠與化工廠等冷卻用水以及城市污水處理廠內(nèi)部雜用水(如可用于污泥脫水沖洗濾布、噴灌綠地、沖洗路面及洗車用水等)。在“十五”計(jì)劃初步安排中，國(guó)家要求城市污水處理量的10%作進(jìn)一步處理后回用，建立中水道。從全國(guó)來(lái)講，每天有幾百萬(wàn)噸中水要回用，這是一個(gè)很大的數(shù)目，需要統(tǒng)籌安排。
