基本信息
- 项目名称：
- 基于水压马达的中水回用系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 随着城市用水量和废水量不断增加，水资源的供需矛盾愈来愈尖锐，已成为影响社会安定和经济发展的制约因素。为了缓解这一矛盾，水资源的利用也必须走可持续发展的道路，针对这一情况，研制了“水压马达及其中水回用冲厕系统”，该系统能够合理的转化和利用自来水本身的压力能，为中水输送泵提供动力能源，将中水提升到厕所的储水箱，并对储水箱进行适当改动和调整，使其达到即可以实现中水冲洗完毕自动清水补偿，又可实现在无中水时直接采用清水冲洗的冲洗方式。
- 详细介绍：
- 目前，大型的中水回用系统大致可分为以下三类：一是城市污水处理厂污水处理回用的城市中水系统；二是若干建筑群生活污水集中处理回用的小区中水系统；三是单栋建筑物生活污水处理回用的建筑中水系统。但由于以上中水回用系统的设备体积庞大，占地面积大，一次性资金投入大，一般只适用于新建的小区供排水系统。因此，推广使用受到一定的限制。 我们研究的“水压马达及其中水回用冲厕系统”，提出了一种全新的生活中水回用系统。主要对小区、学校、商场、车站、写字间、办公楼等家庭和公共设施的现有的进排水管道进行适当改造，通过在自来水管道上安装隔离式水压马达将自来水本身所具有的压力能进行合理的转化和利用，用以作为中水输送泵的动力能源，将中水提升到厕所的储水箱，并对储水箱进行适当改动和调整，实现先大量中水冲厕，后小量清水冲洗的冲厕方式，在保证最大限度地提高中水利用率的前提下，又考虑到人们感观要求。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 我国是一个淡水资源严重匮乏的国家，为解决水资源短缺矛盾，必须采用可持续的水资源利用模式——节约型模式。除了提倡节约用水，开辟新水源外，污水废水的再生利用也是一条重要途径。 “基于水压马达的中水回用系统”，提出了一种新的生活中水利用系统。主要以普通家庭、住宅小区为对象，通过水压马达将自来水本身所具有的压力能转换为机械能输出出来，用以作为污水提升泵的动力能源，将污水提升到厕所的储水箱，实现先大量中水冲厕，后小量清水冲涮的冲厕方式，在保证最大限度地提高中水利用率的前提下，同时兼顾使用者感观要求。 创新点： 1)提出了基于水压马达的能量转换方式，有效地将自来水的压力能转换成输送泵所需的机械能； 2)提出了两相流式冲厕装置，实现了中水和清水复用冲厕的目的。 技术关键： 1)水压马达的方案设计； 2)两相流冲厕装置的结构设计。 技术指标： 1)冲厕水箱的容积：12L（中水箱和清水箱各6L）； 2)装满水箱所用时间：30s； 3)冲厕水箱距地面高度：2m； 4)系统采用水泵输水方式。
科学性、先进性
- “基于水压马达的中水回用系统”提出与讨论的是通过像自来水液压能一样的低压能驱动来实现将中水泵到高处的问题，它是基于“包裹”驱动设计的，并且对其作了详细的理论分析和实验验证，可以实现： （1）将自来水压力能转换为输出轴的动能； （2）系统驱动形式保证了马达与自来水无直接接触，可避免饮用水被污染。 （3）冲厕水量可调，并能实现中水与清水两相流冲厕。 水压马达的工作效率比相同条件的水轮机要高，因为它将能量集中在包裹软管上，以一个合力来驱动转子，防止了能量损失。 以上结论说明，我们所设计的系统基本达到了工程实践的要求，在实际应用中将会发挥巨大的作用。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年11月，该项目被评为“国家大学生创新性实验计划”项目 2009年6月12日，在第十一届“挑战杯”吉林省课外科技作品竞赛中获得二等奖。
作品所处阶段
- 实验生产阶段
技术转让方式
- 1）一次性技术转让；2）技术入股
作品可展示的形式
- 1、实物展示；2、录像动画展示；3、图片展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 中水回用是解决水资源不足和水环境污染两大难题的有效途径，有助于实现经济效益、环境效益和社会效益的有机统一。中水的利用可以节省水资源，缓解城市缺水，保护环境，防治污染，保持社会、经济可持续发展。我国城市污水年排放量已达到414亿m3 ，全国污水回用率如果平均达到10%，年回用量可达40亿m3 ，是正常年份缺水(60亿m3 )的67%。通过污水回用，可解决全国城市缺水的一多半，回用规模、回用潜力之大，足可以缓解一大批缺水城市的供水紧张。
同类课题研究水平概述
- 日本早在1962年就开始了中水回用的研究，70年代已初见规模。90年代初，日本在全国范围内进行了废水再生回用的调查研究与工艺设计，对污水回用在日本的可行性进行了深入的研究和示范工程，在严重缺水的地区广泛推广污水回用技术，使日本近年来的取水量逐年减少，节水初见成效。濑户内海地区污水回用量已经达到该地区所用淡水总量的2/3，新鲜水取水量仅为淡水量的1/3，大大缓解了濑户内海地区水资源严重短缺的问题。 美国也是世界上采用污水再生利用最早的国家之一。美国利用回收水始于1962年，70年代初开始大规模建设污水处理厂，随后即开始回用污水。80年代开始有近30家工厂连续使用处理后的城市污水，年用量约3亿 。加利福尼亚每年利用净化污水2.7亿 ，相当100万人口一年的用水量，净化污水主要用于灌溉、浇灌公园花木。1992 年美国国家环保局制定的“水再生利用导则”中列举了大量的示范工程，并制定相应的政策、法规和标准，以便更好的推广此项节水措施。目前，有357个城市回用污水，再生回用点536个。尽管在20世纪70年代初以来的30余年中，总用水量增加了1.4倍，但总取水量反而减少了，中水利用使美国这一工业和农业大国的水资源利用取得了骄人的成绩。 我国对城市污水处理与利用的研究，早在1958年就开始列入国家科研[12]。20世纪60年代关于污水灌溉的研究已达到一定的水平。70年代中期进行了城市污水以回用为目的的污水深度处理小试。80年代初，我国青岛、大连、太原、北京、天津、西安等缺水的大城市相继建设了一些中水利用的示范工程，目前已经投产的城市污水利用工程约有30个，利用工程规模在1.5×105 m3/d左右，约为全国城市污水设计处理水量的1%以上，主要利用于工业及市政等方面。市政杂用水包括公园绿化及河湖用水、城市绿化用水、道路路面喷洒用水等，每平方米绿地可按每天用水2升计算，道路喷洒水量与每天喷洒次数有关，每立方米回用水可喷洒2500 m2道路面积(以喷洒一次计)。工业用户重点是回用至热电厂与化工厂等冷却用水以及城市污水处理厂内部杂用水(如可用于污泥脱水冲洗滤布、喷灌绿地、冲洗路面及洗车用水等)。在“十五”计划初步安排中，国家要求城市污水处理量的10%作进一步处理后回用，建立中水道。从全国来讲，每天有几百万吨中水要回用，这是一个很大的数目，需要统筹安排。
