污水二次利用马桶申报书

1、附件3序号： 编码： 第二届全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛作品申报书作品名称： 污水二次利用马桶 申报团队： 佳创团队1 所在院校： 佳 木 斯 大 学 类 别：发明制作类论文创意类 2013年“TRIZ”杯大学生创新设计大赛组委会制说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据项目报名情况填写A表，根据作品类别（科技发明制作、自然科学类学术论文）分别填写B1、B2表，根据TRIZ理论掌握情况自愿填写B3表。所有申报者需详细填写C表。3表内项目填写时一律打印，要求申报者一律按原表复制。4序号、编码由2013年“TRIZ”杯大学生创新设计大赛

2、组委会填写。5所有科技发明制作必须撰写研究报告，并将研究报告打印在表F处，研究报告字数在2000字左右。6学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文，用小四号仿宋体字（正文）打印在A4纸上，附于申报书后，论文字数8000字以内，（文章版面尺寸：上下2.5cm，左右2.5cm）。7作品申报书须按要求由各学校统一报送。8所有参赛作品必须按规定时间报送。9报送地址：哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学11号楼2039办公室 邮 编：150001 电子版发送到：trizjingsai(邮件题目中注明学校)联系电话18646593333（王），13644501

3、493（齐）联 系 人：王茜、齐云鹤A团队基本情况团队名称 佳创团队 1所在院校佳木斯大学通信地址黑龙江省佳木斯市学府街佳木斯大学创新方法导师颜兵兵邮政编码154007性 别男出生年月1976.03.28身份 称副教授联系电系人杜康E-mailyanbingbingQQ号码1072533990专业导师王树林邮政编码154007性 别男出生年月1969.03.06身份 称高级实验师联系电系人杜康E-mailQQ号码1072533990团队成员姓 名性别年龄专业联系电

4、话E-mail杜康男21机制13664520141072533990戴晶星男21包装15045411932834887604慕海鹏男21农机135126796421319717241 臧同乐男23工业设计187245471101066936056王天元男20152464735391213158527资格认定学籍负责部门意见是否为在2012年10月1日前正式注册的在校全日制非成人教育、非在职的各类学生（含专科生、本科生、研究生） 是 否若是，其学号是：杜康：11090140307戴晶星：11090640114穆海鹏：11090540301臧同乐：1008024114王天元：12099940313

5、负责人签名：部门盖章：年 月 日学校负责部门意见本作品是否为课外非教学学术科技活动成果 是 否 负责人签名： 部门盖章： 年 月 日B1申报作品情况（科技发明制作）作品全称 污水二次利用马桶作品分类（ 科技发明制作 ）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标设计、发明的目的和基本思路：装置从自家废水的再利用入手，收集生活用水用于自家冲洗马桶，能够有效地节约淡水资源，减少家庭用水费用，缓解用水压力，真正达到节能、节水、绿色、低碳的目的。 技术关键、技术指标和创新点：1优先利用污水冲洗马桶而非污水与清水混合2污水的利用与排泄作品发明过程中运用到的“TRIZ”理论（详细说明）污

6、水二次利用马桶应用到的TRIZ理论有变害为利原则：水是人类赖以生存发展的重要资源，在水资源短缺的今天，污水的二次利用显得尤为重要。马桶的用水量大并且对水质没有要求，恰恰能利用生活中产生的污水，使污水变害为利，节省宝贵的水资源，降低生活开支。分割原则：，污水二次利用马桶应用的污水来源于洗脸台，洗脸台本来是由一根管子接通下水道的，在这个系统中我们将这根管子一分为二，管一接通洗脸台与中介箱，使污水流入中介箱中，管二接通中介箱与下水道，使中介箱中的污水存满后自动流出。另外，我们将马桶的存水箱也一分为二，分为上下两层，上层为清水箱，下层为污水箱，清污分离，保证先用污水，后用清水，最大化利用污水，此外下层

7、的污水箱近似封闭，可以保证污水的异味不会飘散出来。另外，中介箱因为与污水箱联通，它也相当于储水箱的另外一部分。嵌套原则：上层的清水箱溢水管穿过下层的污水箱接通马桶，以保证储水箱中的水不会溢出来，清水箱的出水口由污水箱中的浮标装置控制，污水的水位控制清水是否进入污水箱中，整个储水箱的出水口在下层的污水箱地下，整个储水箱的出水开关在清水箱中。自我服务原则;整个污水二次利用马桶的用水都是自我满足的，当污水箱中的污水减少时，会从中介箱自动补充污水，当中介箱中的污水不能满足使用时，通过浮标装置控制活塞，使清水箱中的清水流进污水箱中，当清水中的水减少时，通过浮标开关控制清水的进入并在清水打到一定水位时自动

8、关闭。作品的科学性、先进性（应说明与现有技术相比，该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）和实用性 该作品从生活污水二次利用入手，将日常生活中产生的污水用于冲马桶。该作品是以利用洗脸台的污水为例，实际还可以联通洗菜池洗碗池等。中介箱将污水存储起来提供冲厕使用，当污水过多时也可自动排出。由于中介箱的存在，该作品较传统马桶和同类污水利用马桶来说存水量更大。由于该作品存水箱分上下两层，优先利用下层污水，当污水不够用时自动补充清水，所以和同类产品比较，上下分层的设计使污水利用率高，节水效果好，同时由于污水箱在下层，且近似于密封状态，与同类产品比较产生的异味更小

9、。作品所处阶段（ A ） A.实验室阶段 B.中试阶段 C.生产阶段 D. （自填）技术转让方式作品可展示的形式实物、产品 模型 图纸 磁盘现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，请提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测使用时，生活污水由洗脸盆等进入中介箱内，中介箱用管道接通马桶储水箱下层污水箱的侧面。当冲厕时按下储水箱顶部的开关便可以用污水冲厕。当污水过多时，污水可以从中介箱连接下水道的管道溢出。当污水不足时，下层污水箱内的浮标活塞下降，上层箱内的清水进行补充，清水不足时，上层箱内的浮标开关控制自来水进行补充，并在水满时自动关闭，上层清水箱内有

10、一溢出管穿过下层污水箱连接马桶，防止自来水开关损坏时水溢出。在中介箱与储水箱的连接管道上安有一开关，可以在维修储水箱时关闭开关，不影响洗脸台的正常使用。现在同类的利用污水的马桶皆是污水与清水混合使用，或者储水箱分为左右两个箱，污水清水各占50%，污水存储时间长，易产生异味，污水利用率低。而本产品则是分为上下两个储水箱，简单的机械结构可以保证下层污水优先利用，上层的清水还有水封的作用，即便下层污水箱产生异味也不会逸散出来，同时中介箱也相当于污水箱的外延部分，污水存储量大大提高。该产品的管道，中介箱，储水箱皆为廉价的PVC材料，储水箱内的浮标活塞，浮标开关等结构简单，原理清晰。整个装置储水量大，污

11、水利用率高节水效果好，适合家庭及宾馆等公共场所使用。水资源日益短缺，用净化好的自来水冲厕造成了不必要的浪费，而耗水量颇大的马桶用污水冲厕则是行之有效的节水手段。相对于普通马桶来说，虽然造价相对较高，但从长远来看，节省的水资源的价值要远远超过价格差。相对于同类的污水利用马桶，该产品储水量大，污水利用率高，无异味，具有很大的优势。如果该产品能够大规模推广，从小的角度说，节省了家庭开支，从大的角度说，污水再利用节省了宝贵的水资源，并能减轻用水高峰期供水系统的压力，节约了社会资源。专利申请情况提出专利申请 申请号：申请日期 年 月 日已获专利权批准 批准号：批准日期 年 月 日未提出专利申请B3申报作

12、品TRIZ理论应用情况项目名称污水二次利用马桶项目来源自主研发研究领域节能环保项目概述水是人类赖以生存发展的重要资源，在水资源短缺的今天，污水的二次利用显得尤为重要。马桶的用水量大并且对水质没有要求，恰恰能利用生活中产生的污水，使污水变害为利，节省宝贵的水资源，降低生活开支。现在市场上已经有了同类产品，在项目确定时，力求在功能上超越同类产品，但在成本上控制到最低。所以本产品应用易得的材料，简单的结构，实现了储水量大，污水优先利用，节水效果好，无异味的功能。由于本产品成本不高而节水效果好，符合建设节约型社会的历史潮流，如能推广必将受到市场的广泛欢迎。问题描述（要求应写清楚系统的工作原理；主要问题

13、；限制条件；类似产品的解决方法）污水二次利用马桶属于日常清洁系统，采用纯机械结构，由管道，中介箱，阀门，上层清水箱，下层污水箱，浮标活塞，浮标开关，清水进水管，溢水管，冲水开关，座便器组成。其特征在于：生活污水先进入中介箱中，然后再进入下层污水箱，当污水充满时自动从中介箱流入下水道内而不需要其它装置来实现；当污水不足，下层污水箱中的浮标活塞下降，上层清水下落补足冲厕所需用水；当上层清水箱中的水不足或充满是，浮标开关则会控制清水进水管的开或关。工作原理：生活污水先进入中介箱中，然后再进入下层污水箱，当污水充满时自动从中介箱流入下水道内；当污水不足，下层污水箱中的浮标活塞下降，上层清水下落补足冲厕

14、所需用水；当上层清水箱中的水不足或充满是，浮标开关则会控制清水进水管的开或关，而一旦进水开关出现毛病时，溢水管的存在怎防止水溢出储水箱。上下层组成的储水箱和中介箱便是整个马桶的存水容器，因此本产品比一般的产品存水量大。当需要冲厕时，直接按下储水箱上部的开关即可。问题描述：普通马桶用水量大且用的是清水，但是马桶对水质没有太大要求，而生活中产生的大量污水却直接排入下水道内，造成不必要的浪费；现有利用污水的马桶对污水的利用率低，节水效果不好且易产生异味。而本产品既要有效的利用污水，又要避免因使用污水而产生的异味。限制条件：因为是利用生活中产生的污水，污水产生源的垂直高度及卫生间的空间大小限制了中介箱

15、的大小及垂直高度，影响下层污水箱的高度；当不需要污水时污水不再进入储水箱中；为了污水在储水箱中存在时间短，产生的异味不会逸散出来，因此需要污水优先利用并最大化的节省清水，但必须的清水却限制了污水的优先利用。类似产品解决方案：一种产品是利用三通管来解决污水是否进入的问题，而在储水箱部分则分为左右两个箱体，冲厕时污水清各占50%，但该产品并未实现污水的优先利用问题。TRIZ解题流程系统分析（系统完备性法则、功能分析、九屏图、生命曲线）完备性法则：系统是为实现功能而建立的，履行功能是系统存在的目的，为了实现功能，系统必须具备最基本的要素，各要素之间必须存在必要的联系。一个完整的系统必须由四部分组成：

16、动力装置、执行装置、传动装置和控制装置。 动力装置-重力、压力传动装置-水控制装置-冲厕开关、浮标活塞、浮标开关执行装置-水污水二次利用马桶技术系统： 冲厕开关污水重力 浮标活塞浮标开关清水压力功能分析：建立产品的结构组成及其之间的相互作用关系。根据构件之间的作用关系有又分为有用功能、有害功能、不足功能和过剩功能。通过减少过剩功能，消除有害功能，改善不足功能就可以达到简化产品结构，提高产品效能，降低产品成本的目的。该产品的组成部件为：中介箱，连接管道，储水箱（上层为清水箱，下层为污水箱），马桶等，功能分析如图：储水箱清水进污水出污水进中介箱马桶清水箱污水箱管道 由功能分析可知： 有用功能：优先

17、利用污水冲厕，污水不足时可有清水补足 问题功能：没有污水时，清水要先进入污水箱才能使用应用九屏图分析该污水二次利用马桶，如下图所示：超系统的未来：利用所有的生活污水超系统的过去：清水与污水混合，有异味超系统：污水二次利用马桶当前系统：普通利用污水马桶当前系统的未来：提高节水效率，减少异味当前系统的过去：用其它容器状污水冲马桶子系统的过去：耗水量大，只有一个排水量子系统的未来：控制排水量，节水子系统： 普通马桶通过观察九屏图方案，得出污水二次利用马桶如果将所有的生活污水收集起来，节水效果会更好。利用生命曲线：生命曲线进法则指系统的主要参数或性能的变化是依赖发展时期呈曲线形式进化的。技术系统的进化

18、要经历婴儿期成长期成熟期和衰退期4个阶段。某一产品在该类产品进化过程中所处 的阶段就是该产品的技术成熟度 ，确定产品在曲线上的位置几位重要。婴儿期成长期成熟期衰退期S曲线 S曲线的各个阶段特征见表： S曲线的各个阶段特征序号 时期 特 点 1婴儿期效率低，可靠性差，缺乏人、物力的投入，系统发展缓慢 2成长期 价值和潜力显现，大量的人、物、财力的投入，效率和性能得到提高，吸引更多的投资，系统高速发展 3成熟期 系统日趋完善，性能水平达到最高，利润最大并有下降的趋势，研究成果水品较低 4衰退期 技术达极限，很难有新的突破，将被新的技术系统所代替，新的S曲线开始 S曲线的跃迁：当一个技术系统进化到一

19、定程度时，必然会出现一个新的技术系统来代替它，即现有技术代替了老技术，形成技术上的交替。运用罗吉斯曲线计算该系统的技术生命周期，其数学模型如下： P(t)=k/1 +e-(t-)其中,P(t)为专利累积个数;为S曲线斜率,也就是S曲线的成长率;为成长曲线中之 转折点的时间点。k 则代表成长的饱和水平 , 即饱和点 ,其定义为 k × 10% , k × 90% , 也是成长期与成熟期所需的时间长度t。通过计算、分析可知，该污水二次利用马桶系统处在S曲线的跃迁，即由简单的机械结构和储水箱划分代替了现在的一个箱体，节能环保。即处在又一个婴儿期，技术不太成熟，但是，它的实用性强，

20、制作成本低，可广泛用于家庭、宾馆等，推广前景乐观。资源分析（系统内部资源现有资源、派生资源；系统可引用的资源）资源就是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称 。在TRIZ中，资源通常指方案的某一组成部分，该部分使方案的实施成本更低。资源的分类如下表：序 号 类 型 意 义 1自然或环境资源 自然界中任何存在的材料或场 2时间资源 系统启动之前、工作之后、俩个循环之间的时间 3空间资源位置、次序、系统本身及超系统 4 系统资源 当改变子系统之间的连接、超系统引进新的独立技术时，所获得的有用功能或新技术 5物质资源任何用于有用功能的物质 6物质、场资源系统中存在的或能产生的场或能量流 7信

21、息资源系统中任何存在或能产生的信号 8功能资源系统或环境能够实现辅助功能的能力现有资源：指在当前存在状态下可被应用的资源，它包括：物质资源：污水、清水、中介箱、储水箱、管道、开关等 能量资源：重力势能，自来水管道压力 空间资源：整个系统所需空间 时间资源：污水的产生时间和存储时间派生资源：通过某种变换，使不能利用的资源成为可利用的资源。包括： 派生物质资源：通过将中介箱用管道与下水道相连，中介箱也成为下水管道的一部分；将中介箱与储水箱相连，它又成为储水箱的一部分 派生能量资源：通过开关将水的重力势能变为水的动能 派生空间资源：将中介箱的上表面做平，又可成为放物台 派生时间资源：中介箱的存在延长

22、了污水的存储时间 最终理想解所有技术系统进化的终极目标：最终理想解（IFR）指物理产品不存在，但保留并执行所需功能最终理想解(IFR)有四个特点：1、保持了原系统的优点；2、消除了原系统的不足；3、没有使系统变得更复杂；4、没有引入新的缺陷理想度公式：理想度=有用功能/（有害功能+成本）由上式可见，技术系统的理想化水平与有用功能之和成正比，与有害功能之和成反比。理想化水品越高，产品的竞争能力越强。 为了增加理想度，可有以下几个方向： 减少有害功能：根据实际空间的大小来选择中介箱的大小和管道的长短 减少成本：将该系统的存储箱，中介箱，管道等换成廉价材料制成的，节能环保，减少成本。 增加有用功能：

23、将中介箱的上表面做成放物台。 系统的问题功能：中介箱与管道占有一部分空间并破坏视觉美感。最终理想解：利用理想化解决方法和公式，中介箱的大小及管道的长短根据实际空间来选择，材料采用廉价的且具有足够强度的pvc材料，在管道上添加装饰性的物品。这些使系统成本低廉而不失功能，同时具有视觉美感。运用TRIZ工具（技术矛盾、物理矛盾、物-场分析）建立原问题的问题模型 物理矛盾分析 1储水箱因为宽度一定，高度越高存水量越大，污水利用越多，但洗脸台高度一定，储水箱越高，污水越不容易流进其中 2清水既要进入污水箱来保证储水量，又要与污水分离开来以保证优先利用污水 3污水需要防满溢的装置，清水也需要防满溢的装置，

24、如果用两套防满溢装置的话不仅占空间还增加成本。 技术矛盾分析 污水既要自动存储以供冲厕使用，又要在污水过多时自动从系统内流进下水道中物场分析是TRIZ理论中一种重要的问题描述和分析工具，用以建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型，根据物场模型所描述的问题，来查找TRIZ理论相对应的一般解法和标准解法。物场分析法将所有功能都看作是由二个物质和一个场组成的。 建立现有利用污水马桶的物场分析如图F2气味场F1重力场S2储水箱S3环境S1污水 由图可知 ，现有利用污水的马桶虽然利用了污水，同时对环境产生了有害的影响。解决方案（方案、方案评价）查阅矛盾矩阵表，对所有解决方法进行筛选，得到1、7、22、25号解决方案更具有价值。解决方案如下：1分割原则：，污水二次利用马桶应用的污水来源于洗脸台，洗脸台本来是由一根管子接通下水道的，在这个系统中我们将这根管子一分为二，管一接通洗脸台与中介箱，使污水流入中介箱中，管二接通中介箱与下水道，使中介箱中的污水存满后自动流出。另外，我们将马桶的存水箱也一分为二，分为上下两层，上层为清水箱，下层为污水箱，清污分离，保证先用污水，后用清水，最大化利用污水，此外下层的污水箱近