家庭废水回收利用装置

62/68摘要我国是一个极其缺水的国家，国家出台了许多政策，要求生产节水产品，并要求增强居民节水意识。在国家大力号召下，许多生产厂家下大力度研发节水产品，来满足人们的需要，给人们带来更多的收益，节水产品在家庭生活中取得了良好的效果，人们从一系列的变化数字中领悟到节水减少了部分生活开支。实际生活中，我们有部分水是能够在再利用的。本设计基于中水回用的相关技术，通过集水箱收集家庭废水并进行简单处理，再输送至蓄水箱，最终用于厕所冲水、家庭浇花拖地以及厨房消防。该设计要紧解决家庭废水回收利用的问题，意义旨在节约家庭用水，提高水的回收利用率，为环保节能献力。关键词：家庭废水回收利用AbstractOurcountryisaextremelywater-shortcountry.Thecountryhasissuedamanypolicies,callingontheproductionwatersavingproductrequirements,andenhancingresidentswatersavingconsciousness.Incountriesunderthecallvigorously,manymanufacturersofwatersupplyproductsresearchanddevelopment,tomeettheneedsofthepeople,givepeoplemoreearnings.Watersavingproductsinfamilylifehasobtainedgoodeffect.Peoplefromaseriesofchangesinthenumberofwatersavingawakentoreducethecostsofliving.Inreallife,wehavepartofthewatercanbeinrecycled.Thisdesignbasedonthewaterreuserelatedtechnology,throughthecollectionofwatertankcollectionandsimplefamilywastewatertreatmentandthentransportedtothewaterstoragebox,eventuallyusedintoilet,familywateringtheflowers，moppingthefloorandkitchenfire.Thisdesignismainlytosolvetheproblemofwastewaterrecyclingfamily,meaningthefamilytosavewaterandimprovewaterrecycling,environmentalprotectionandenergysavingfortheirpower.Keywords:FamilywastewaterRecycling目录第一章绪论 11.1设计背景 11.2家庭废水情况 11.2.1家庭废水统计 11.2.2家庭废水特点 21.2.3家庭污废水的分类 21.2.4家庭废水的处理要求 21.3家庭废水的处理 31.3.1中水回用的概念 31.3.2中水水质要求 31.3.3中水的分类 31.3.4中水处理方法 41.4家庭废水处理中存在的问题 51.5中水回用技术的现状与进展 51.6本文要紧研究内容及各章节安排 6第二章家庭废水回收利用装置的总体设计讲明 82.1总体设计方案及定位 82.1.1家庭废水水质标准 82.1.2中水回用水质标准 92.2装置设计方技术比较与选择 102.3家庭废水回收利用装置外观及内部详细图解 112.4本章小结 15第三章小型饮用水应急处理装置各类材料的选择及介绍 163.1家庭废水回收利用装置材料的选择 163.1.1砂滤料的选择 163.1.2除油材料的选择 163.1.3活性炭的选择 173.1.4活性炭应用的安全问题 183.1.5装置结构材料的选择 183.1.6装置管材的选择 183.1.7液位继电器的选择 193.2家庭废水回收利用装置详解 203.3本章小结 23第四章家庭废水回收利用装置计算书 244.1装置尺寸的设计计算 244.1.1集水箱（处理箱）部分 244.1.2提升水泵选择 254.1.3蓄水箱部分 254.1.4消防泵的选择 264.1.5管径的选择 26第五章造价估算 275.1结构材料费 275.2组装费用计算 275.3总价及水均价计算 27第六章参考资料 29第七章结语 307.1系统特点 307.2本装置的改进方向 30第八章英文文献 318.1文献原文 318.2中文翻译 34第一章绪论1.1设计背景我国是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一，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2200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，中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，据监测，目前全国多数都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。日趋严峻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，对中国正在实施的可持续进展战略带来了严峻阻碍，而且还严峻威胁到都市居民的饮水安全和人民群众的健康。全国668座建制市中，约有400多座都市缺水，其中100多座都市严峻缺水。在这种水资源极度缺乏，同时在不断的白费的情况下，需要采取节水措施[1]。我们每个家庭或者个人都应将节水当作分内之事。家庭废水的回收利用是专门重要的节水手段。在日常生活中，重复利用废水的方法专门多。例如用洗漱用过的水来冲厕确实是专门好的节约方式。实际生活中人们早有这种意识并采取了这种方式，许多家庭差不多把洗漱用过的水用桶收集起来，以备冲厕用，这是最原始的收集利用的方式。现在，人们在研制家庭废水再利用产品来丰富节水市场，在众多的废水利用产品中，还未有更简单、更有用、更好的产品来推向市场，满足人们生活的需要。1.2家庭废水情况1.2.1家庭废水统计在调查显示中，家庭卫生间用水占生活用水60-70%，就用水冲厕这一块，一人平均一个月用水约1立方米，假如家庭不是用节水坐便器，用水量会更多。一个人一年用水12立方米。假如水费为每吨3.7元（北京），一个三口之家所用费用133.2元，在调查显示中，都市污水处理费用每吨0.9元（北京）左右。假如一个都市有200万人口，那么一年有1920万吨自来水被冲厕使用，同时有1920万吨废水产生，相关的污水处理费用为1728万元，产生了双向白费，假如我们用可再利用的废水来冲厕，产生的经济效益和社会效益是专门可观的[2]。1.2.2家庭废水特点出去厕所排水外的家庭废水都可称为洗涤水。洗涤水的构成成分特不广泛，这反映了居民的生活方式以及家庭洗衣服洗澡等所选用的化学药品。洗涤水广泛含有高浓度的易降解有机物，比如做饭产生的油脂类、肥皂或其他洗涤剂产生的表面活性剂和其他剩余物。理论上来讲，只有当洗涤水被排泄物污染过菜可能造成洗涤水轻微含有病原体。尽管如此，洗涤水的自身环境是专门有利于病原体的生长，也确实是讲，洗涤水在回收利用前是需要通过处理的。此外，未处理的洗涤水会专门容易变成厌氧（即含有的氧气被耗光，），而因此产生臭味。洗涤水的养分含量通常比一般的混合污水要低。在某些情况下，其磷的含量可能会专门高，然而氮的含量通常都专门低。假如人们都使用无磷洗涤剂，那么洗涤水中的磷含量将会减至比通过预处理过的污水中磷含量更低。因此也将会把洗涤水重复利用的步骤降到最少[3]。1.2.3家庭污废水的分类空调系统排水、盥洗排水和沐浴排水等，其污染程度较轻，称为优质杂排水，在设计时应优先选择其作为中水水源；冲厕以外的生活排水组合，其污染程度中等，称为杂排水；所有生活排水的总称，其污染程度最重，称为生活污水，由于其处理费用较高，且难处理，因此在设计时应尽量不采纳其作为中水水源[4]。1.2.4家庭废水的处理要求处理需求的预防在任何洗涤水治理中都应被看作一个重要的部分。这能够通过操纵污染负荷或者使用的水量来实现。因此，所有的洗涤水系统应当提供用户关于环境友好家用化学药品和爱护水技术的信息。将节水设备与经济奖励政策相结合，比如消耗水的费用系统，洗涤水的产生量将在专门大程度上得到减少。在规划都市下水道设施时，目标是每个人每天不产生超过80升的洗涤水。要收集和输送洗涤水，一个管道系统是必须的。和传统混合污水系统不同的是，因为不用输送厕所水此处我们能够用管径较小的管道。为了方式被油脂堵塞，管道应当用许多于0.5%的坡度笔直安装（没有凸出或凹陷）[3]。1.3家庭废水的处理1.3.1中水回用的概念将生活污水作为水源，通过适当处理后作杂用水，其水质指标间于上水和下水之间，称为中水，相应的技术称为中水技术。经处理后的中水可用到厕所冲洗、园林灌溉、道路保洁、都市喷泉等。关于淡水资源缺乏，都市供水严峻不足的缺水地区，采纳中水技术既能节约水源，又能使污水无害化，是防治水污染的重要途径，也是我国目前及今后长时刻内重点推广的新技术、新工艺[5]。本设计要求“家庭生活废水包括洗碗洗菜等污水（厕所排水除外）。这些废水通过该装置的处理能够用于厕所冲洗用水和家庭浇花拖地等，其意义能够节约用水充分利用水资源。”故本次设计回收利用废水的方式与中水相类似，因此以中水为基础来介绍一些工艺。1.3.2中水水质要求中水水质必须要满足以下条件：1、满足卫生要求。其指标要紧有大肠菌群数、细菌总数、余氯量、悬浮韧、BOD5等；2、满足人们感观要求，即无不快的感受。其衡量指标要紧有浊度、色度、臭味等；3、满足设备构造方面的要求，即水质不易引起设备、管道的严峻腐蚀和结垢。其衡量指标有pH值、硬度、蒸发残渣、溶解性物质等。近年来，我国对中水研究越来越深入，为保证中水作为生活杂用水的安全可靠和合理利用，于一九八九年正式颁布了《生活杂用水水质标准》[6]。1.3.3中水的分类中水因用途不同有三种处理方式1、将其处理到饮用水的标准而直接回用到日常生活中，即实现水资源直接循环利用，这种处理方式适用于水资源极度缺乏的地区，但投资高，工艺复杂；2、将其处理到非饮用水的标准，要紧用于不与人体直接接触的用水，如便器的冲洗，地面、汽车清洗，绿化浇洒，消防，工业一般用水等，这是通常的中水处理方式；3、工业上能够利用中水回用技术将达到外排标准的工业污水进行再处理，一般会加上混床等设备使其达到软化水水平，能够进行工业循环再利用，达到节约资本，爱护环境的目的[6]。本次设计能够归为第二类当中，即通常的中水处理方式。1.3.4中水处理方法按处理方法，中水处理工艺一般分为3种类型：1、物理处理法：膜滤法，适用于水质变化大的情况。采纳这种流程的特点是：装置紧凑，容易操作，以及受负荷变动的阻碍小。膜滤法是在外力的作用下，被分离的溶液以一定的流速沿着滤膜表面流淌，溶液中溶剂和低分子量物质、无机离子从高压侧透过滤膜进入低压侧，并作为滤液而排出；而溶液中高分子物质、胶体微粒及微生物等被超滤膜截留，溶液被浓缩并以浓缩形式排出。2、物理化学法：适用于污水水质变化较大的情况。一般采纳的方法有：砂滤、活性炭吸附、浮选、混凝沉淀等。这种流程的特点是：采纳中空纤维超滤器进行处理，技术先进，结构紧凑，占地少，系统间歇运行，治理简单。3、生物处理法适用于有机物含量较高的污水。一般采纳活性污泥法、接触氧化法(如图所示)、生物转盘等生物处理方法。或是单独使用，或是几种生物处理方法组合使用，如接触氧化+生物滤池；生物滤池+活性炭吸附；转盘十砂滤等流程。这种流程具有适应水力负荷变动能力强、产生污泥量少、维护治理容易等优点[7]。本设计以物理处理法为主。1.4家庭废水处理中存在的问题建筑中水回用存在的问题较多，首先，中水系统运行往往不正常，水质水量不稳定，用户难以放心依靠，造成这种现象的要紧缘故是有些工艺、设备只是关，达不到预想效果，同时对系统的运行治理水平不高，出现问题不能及时解决，使水质水量常常发生较大的波动，甚至停产。其次，中水回用在实际工程中并不比使用都市给水更经济。对北京22个运行中的中水设施进行调研，通过分析发觉普遍存在设施能力不能充分利用、运行成本过高的现象，其总运行成本有的甚至高达11.37元/m3，且平均总运行成本也为3.24元/m3，这要紧是因为中水设施的设计规模得不到充分发挥。再次，中水回用水质标准太高。目前我国建筑中水回用执行的水质标准是现行的《生活杂用水水质标准》，该标准中总大肠菌群的要求与《生活饮用水卫生标准》相同，比发达国家的回用水水质标准及我国适用于游泳区的Ⅲ类水质标准还严格，这一方面使得许多现有中水工程不达标，另一方面，也限制了建筑中水工程的推广和普及。专门多人对中水的卫生性、安全性等存有顾虑，在感情上无法同意中水，从而阻碍了其普及。因此当前的水价偏低也是造成中水回用成本较高从而难以推广的重要缘故之一[8]。1.5中水回用技术的现状与进展中水回用设备开发与回用技术近期得到了迅速进展，在美国、日本、印度、英国等国家(尤以日本为突出)得到了广泛的应用。这些国家均以本国度、区域的特点确定出适合其国情国力的中水回用技术，使中水回用技术越来越臻于完善。在中国，这一技术已受到各级政府及有关部门重视并对建筑中水回用做了大量理论研究和实践工作，在全国许多都市如深圳、北京、青岛、天津、太原等开展了中水工程的运行并取得了显著的效果。目前，我国的国有工业企业和部分民企，比如污染严峻和水资源利用较多的企业都建成了中水回用项目，为低碳生产和节能减排的国家级号召做出了贡献[9]。1.6课题要紧设计内容及章节安排本次课题要紧介绍了一种小型家庭废水回收利用装置的设计，本装置采纳以活性碳吸附为要紧工艺进行处理，包含除油污手段。本装置由几部分组成，包括集水箱（处理箱）、储水箱，小型水泵，液位操纵器等（见图1-1）。本装置适用于家庭废水回收利用。图1-1各章节要紧内容及具体安排如下：：绪论。本章要紧介绍家庭废水收受利用装置的设计背景及国内外中水回用技术的现状及进展。：家庭废水回收利用装置的总体设计讲明。本章要紧介绍装置总体设计方案，家庭废水回收利用装置整体视图进行结构及管段布置详解。：家庭废水回收利用装置各管段的详细介绍。本章要紧对装置中各管段及组成部分进行单个详解，并阐述选择各类材料的理由。：家庭废水回收利用装置的设计计算。本章要紧介绍家庭废水回收利用装置尺寸计算，确定装置中各管段的详细长度及管径，从而确定装置的详细尺寸。：家庭废水回收利用装置造价的计算。本章要紧进行装置造价的计算，造价包括管段材料，填充材料，组装费用，以及内部耗材更替时所需的各项费用。：家庭废水回收利用装置的设计参考资料及附录。：家庭废水回收利用装置设计总结。第二章家庭废水回收利用装置的总体设计讲明2.1总体设计方案及定位本次设计是基于家庭废水回收利用的基础上，使得除厕所排水外的其他废水通过该装置的处理能够用于厕所冲洗用水和家庭浇花拖地等，其意义能够节约用水充分利用水资源。故本次设计对水质处理的要求并不专门高，然而在可行性及成本方面有较高要求。2.1.1家庭废水水质标准家庭废水没有明确的水质标准，本次设计家庭废水水量水质参照《戈蕾等都市生活污水水量调查与水质分析》。表2-1都市家庭日用水量调查结果统计[10]（L/人·d）对象各类型用水量洗澡水洗衣水淘米水洗漱水洗菜水洗碗水厕所用水其他排水量户172.33.729.155.2142.489.5437.449.11122.41户260.065.08.03.032.08.050.012.0220.0户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/%26.413.73.327.17.4100依照表2-1显示，3户平均日总用水量为230.32L/人·d。在各类型用水量中，洗澡水和厕所用水占的比例最大，分不为26.4%和27.1%；洗衣水和洗菜水次之，分不为17.2%和13.7%。而3户的平均日排水量为表2-2都市家庭生活污水水质分析[10]项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浊度（度）34.8183.4221.621.9513142.65总磷（mg/L）3.188.040.990.940.691.85COD（mg/L）81.4221.24368.8217.125.9889.72从表2-2中能够看出，各类型用水水质差不专门大。综合表2-1及表2-2的统计结果，本次设计的家庭废水水质按照以下数值考虑（厕所排水不计算在内）。PH值：7.20；浊度（NTU）：54.32；总磷（mg/L）：2.42；COD（mg/L）：107.50；BOD5以COD的0.57倍计算，则BOD5（mg/L）：61.28。2.1.2中水回用水质标准依照《都市污水再生利用都市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准，中水回用水质要求如下：表2-3中水回用水质要求[11]序号项目冲厕道路清扫、消防都市绿化车辆冲洗建筑施工1pH6.0-9.02色度≤303嗅无不快感4浊度/NTU≤510105205溶解性总固体/（mg/L)≤1500150010001000-6（BOD5）/（mg/L)≤10152010157氨氮/（mg/L)≤10102010208阴离子表面活性剂/（mg/L)1.01.01.00.51.09铁/(mg/L)≤0.30.3--10锰/（mg/L)≤0.10.1--11溶解氧/（mg/L)≥1.012总余氯（mg/L)接触30min后≥1.0，管网末端≥0.213总大肠菌群/（个/L)≤3通过生活废水水质及中水回用水质标准的比较，我们发觉浊度以及BOD5超出指标，需进行相关处理。同时也要考虑到并未列出的色度以及嗅。2.2装置设计方技术比较与选择方案一：自然沉淀。此方案适用于多数家庭，然而沉淀时刻长，且只能降低水的浊度，在有机物和色度等去除上没有太大的作用。方案二：投加氯，过滤消毒，此方案雷同于水厂出水消毒，通过对需要用的水体通入氯气或者投加液氯的方法进行消毒。此方案出水水质一般能达到规范标准，但浊度可能不能得到有效地降低。且加氯在一般家庭中可行性不是专门高，存在专门多问题。方案三：活性炭吸附，此方案适用范围广，同时效果显著，能有效的去除水中的有色，有毒微生物和悬浮物质，同时成本特不低，使用简洁方便，使用时刻长，能去除本设计所需除去浊度、色度及气味。方案四：臭氧消毒，此方案雷同于方案二，出水水质一般能达到规范标准，但水中的悬浮物质并未能得到有效的去除，臭氧在一般家庭中使用并不实际，存在一定困难。方案五：超滤膜分离，此方案安全高效，且能有效的去除水中的各类杂质，微生物等各类有害物质，达到净化水体的目的，但缺点是单独使用成本太高，且超滤膜的清洗不方便。总结：通过以上五种方案的可行性，经济性及操作性的技术类比，对一、二、四三种方案进行了排除，不适合本类设计。关于二、四两种方案则进行比较，由因此家庭废水回收利用装置的设计，本身目的确实是节能减排，因此不采纳造价较高的超滤膜方案。初步确定采纳石英砂过滤、活性炭吸附以及紫外线消毒工艺相结合的处理工艺。考虑到家庭废水含有大量油脂类污染物，而这类污染物极易堵塞管道，需通过一定工艺去除。2.3家庭废水回收利用装置外观及内部详细图解本设计要紧处理工艺为活性炭吸附，并辅以除油脂及紫外线杀菌的方案。家庭废水包括厨房洗涤水以及卫生间洗漱水，通过排水管道收集汇合，由一根管送人该装置中先经纱布粗滤，砂过滤以排出大型固体物质。废水在处理箱中通过纱布及活性炭粗滤后再通过除油工艺进行除油，除油工艺完成后再通过活性炭工艺进行最后的过滤程序。处理箱中的出水经水泵加压送至卫生间顶部的蓄水箱，进入蓄水箱之前设有紫外线消毒灯进行消毒以完成净水目的。蓄水箱中的水有三个用途，冲厕，消防自动喷淋以及放入盥洗盆用于拖地或浇花等等。活性炭工艺能够有效地降低废水的浊度，对水中色、嗅的去除也有专门大作用，除油工艺则用于除油，而最后的紫外线消毒进行深度处理，完全能达到中水回用的相关标准。集水箱部分构造见图2-1图2-1集水箱本装置要紧由液位继电器操纵装置的运行。图2-1为集水箱部分，集水箱左壁设有溢水口与排渣口。集水箱（处理箱）的右侧连接水泵，水泵和液位继电器A、B、C相连，并受液位继电器操纵。水位达到A点，水位继电器操纵水泵抽水，上升到B点停止抽水。在水泵停止抽水且集水箱的溢出口被堵导致水位上升到C时继电器C操纵的报警装置将报警。水泵与蓄水箱用直径为25mm的PVC管相连。在集水箱部分，水流按照图中水流方向前进，分不通过石英石过滤、除油吸附、活性炭吸附三个时期，并最终出水。蓄水箱部分构造见图2-2图2-2蓄水箱图2-2为装置的蓄水箱部分。蓄水箱中同样设置了液位继电器来操纵水泵。蓄水箱左壁设有进水口，由一根直径25mm的PVC管将集水箱中的水输送进入蓄水箱。蓄水箱有效水位之上设置了直径为50mm的溢水口，底部设置直径50mm的放空口，溢水口与放空口通过同一根排水管排水。当蓄水箱中的水位下降到D处时，液位继电器操纵水泵从集水箱中抽水，优先等级高于B处的液位继电器；当蓄水箱中的水位上升到E处时，液位继电器操纵水泵停止从集水箱中抽水，优先等级高于A点的液位继电器。蓄水箱中的一部分出水通过蓄水箱中的潜水泵和管径40mm的管进行厨房消防喷淋供水，另一部分通过管径25mm的PVC管供给厕所用水及洗涤盆并用于拖地或浇花。消防水由于经常不被调用，因此需要定期放空。图2-3集水箱俯视图图2-4集水箱左视图在装置运行一定时刻之后，需要对处理箱进行排渣排油。排渣排油的周期定为2周。如图2-3所示，需要排渣排油时，先停止蓄水箱的进水并通过放空口将蓄水箱中的水放空，蓄水箱第一部分产生的杂质能够通过排渣口清理排出，第二部分产生的油脂能够通过排油口清理排出。石英石隔板、除油隔板以及活性炭隔板差不多上能够拆卸进行清洗或更换的。当集水箱中的水位超过50mm时，水便会通过溢水口溢出并排放。图2-5蓄水箱俯视图图2-6蓄水箱左视图蓄水箱中设置了两根紫外线灯管对进入蓄水箱中的水进行最后一步处理。紫外线灯管的长度为800mm。集水箱设有放空口与溢水口。2.4本章小结通过五种方案技术及经济比较，最终确定本装置采纳活性炭技术为核心，辅以过滤、除油以及紫外线消毒技术。能高效完成废水处理的任务要求，同时能做到整个过程完全自动操纵，安全性也有极大的保证。处理箱中的活性炭、过滤用的石英砂以及除油构件都能够拆卸进行维修或清洗。整个装置无毒无害，经济合理，对环境没有任何副产物及危害。第三章小型饮用水应急处理装置各类材料的选择及介绍3.1家庭废水回收利用装置材料的选择3.1.1砂滤料的选择净水滤料是水处理行业中常用的净水材料之一，它的范围较为广泛，包涵种类也专门多，用途、功能、性能各不相同，较为常用的有：石英砂滤料、鹅卵石滤料、锰砂滤料、麦饭石滤料、沸石滤料、无烟煤滤料、磁铁矿滤料、海绵铁滤料、陶粒滤料、石榴石滤料、金刚砂滤料、火山岩滤料、泡沫滤料、果壳滤料、稀土瓷砂滤料本次设计中本着经济合理的原则，选用石英砂滤料。石英砂滤料是采纳天然石英矿为原料，经破裂，水洗精筛等加工而成，目前是水处理行业中使用最广泛、量最大的净水材料，无杂质，抗压耐磨，机械强度高，化学性能稳定，截污能力强，效益高、使用周期长，适用于单层、双层过滤池、过滤器和离子交换器中，各项指标均达到（CJ/T43-2005）标准。加工有精制石英砂，纯白石英砂，酸处理剂，一般石英砂，可满足不同用户的使用需求。常用规格：0.5-1.0mm0.6-1.2mm1-2mm2-4mm4-8mm8-16mm16-32mm。此处我们选择10mm粒径的石英砂。一般石英砂滤料要紧用在污水处理中，用三五年都没问题，只要防止石英砂流失就行，被污染了不要紧，因为污水处理中，污泥能够进行好氧或者厌氧呼吸，将污水中的污染物降解[12]。因为石英砂滤料要紧用于截留废水中的大颗粒杂质，需要进行定期清洗。依照使用情况，清洗周期应不长于两周。3.1.2除油材料的选择高效多功能有机吸附剂（SorpureTMSP1000系列）是采纳国外最新高效吸附技术开发的新型环保吸附材料，它对水中不溶或低溶解度有机物，如芳香烃类或取代芳香烃类污染物具有极强的吸附能力，产水能够满足各种排放或膜法中水回用对进水要求。该产品能够广泛应用于膜法预处理、高温凝聚水、电镀、医药、化工污水等处理过程。高效多功能有机吸附剂（SorpureTMSP1000系列），是一种复合材料。其微观晶体呈堆积模板状结构，不同于活性炭的微孔表面吸附机理，有机吸附剂的吸附要紧是分配原理和离子交换吸附原理，是一种多功能吸附材料。在水中有机吸附剂层状结构表面上的长链分子会在水中伸展，形成如“滤网”状结构。当含有有机污染物的水通过时，由长链有机分子构成的“滤网”与有机污染物颗粒或胶束通过分子间强作用力相结合，将其俘获并锁定在它的分子构架中。另外，在有机吸附剂模板间存在有可交换的阳离子，水中重金属离子或带电有机污染物分子也能够通过离子交换被吸附去除。吸附材料微观结构中的“滤网”是由模板上的长链有机分子构成，因此其过滤精度在纳米级尺寸，能够截留微小的污染物颗粒，去除精度极高。同时，由于模板间存在有巨大的孔体积，因此其容纳油类污染物的量也极大，具有极高的纳污（油）量[13]。产品要紧规格如下：项目指标外观形态粉状或颗粒颗粒大小，目数12～30（或粉末）水含量，%<10堆密度，kg/m3600～800包装，kg/袋25包装，kg/桶50贮存凉快干燥的地点3.1.3活性炭的选择依照《木质净水用活性炭GB/T13803.2-1999》标准中的规定，本装置中选用的木质活性炭外观为黑色无定形颗粒状，本身无毒、无臭、无味。木质净水用活性炭不能混入含有对人体健康有毒或有害的物质。本处活性炭应用于处理箱中最后一个流程，用于除色除嗅，同时也要去除废水中的浊度及有机物等等。通过技术经济比较，此处选用400μm左右的果壳活性炭。果壳活性炭要紧以果壳和木屑为原料，经炭化、活化、精制加工而成。具有比表面积大、强度高、粒度均匀、孔隙节构发达、吸附性能强等特点。并能有效吸附水中的游离氯、酚、硫、油、胶质、农药残留物和其他有机污染以及有机溶剂的回收等。适用于制药、石油化工、制糖、饮料、酒类净化行业，对有机物溶剂的脱色、精制、提纯和污水处理等方面。经此配置此装置既能够去除水中的细菌，例如大肠杆菌，同样也能够去除一些化学物质和金属，如水中的铁等。当颗粒活性炭的吸附能力饱和时，颗粒活性炭就会丧失吸附能力，这时就需要进行颗粒活性炭的更换。而颗粒活性炭的更换周期需依照装置的使用情况，使用频率及所过滤水源的水质等实际情况而定，建议至少3个月更换一次颗粒活性炭，也可依照需要及时更换。如此才能保证过滤筒中的颗粒活性碳保持良好的吸附性能，使装置过滤后的水质符合饮用要求[14]。3.1.4活性炭应用的安全问题通常都认为应用活性炭没有安全问题，但实际没有绝对的安全，对活性炭应用中的安全不能掉以轻心，对活性炭的性质和不安全的可能性要有所认识。关于着火 1)活性炭不列入危险品类，然而可燃的。着火后可不能发生有焰燃烧，只是阴燃。2)活性炭可不能自燃，在空气中可能会着火，与汽油、柴油等混合，可引起燃烧。3)活性炭燃烧时假如通风不足，会生成有毒的一氧化碳。关于贮存1)活性炭必须存放在尽可能防火的建筑内。2)活性炭不可与氧化剂混放。3)贮放处禁止明火，火花和吸烟[14]。3.1.5装置结构材料的选择由于家庭废水存在一定腐蚀氧化能力，故处理箱及蓄水箱均采纳镀锌铁皮材料。镀锌铁皮俗称白铁皮。镀锌的低碳钢薄板，厚度为0.44～1.22mm，镀锌层厚度不小于0.02mm。不易生锈腐蚀，有平板和瓦楞形(波形)两种。常用于制造屋面、卷管和各种容器等。未镀锌的薄板俗称黑铁皮。镀锌铁皮的价格并不专门高，符合本次设计技能环保的思路[15]。3.1.6装置管材的选择PP-R（PolyPropyleneRandom）即无规共聚聚丙烯，是当今发达国家普遍采纳的新型水管材料，由于水中含有专门多不同种类的化学物质、矿物质和杂质，与金属管壁接触会产生化学作用，令管壁出现氧化和脱落而造成二次污染。而PP-R管道的原料是采纳可循环再用的环保物料加强聚丙稀，它可不能释放出重金属或其它损害健康的物质；管壁不结垢，合乎卫生和健康标准，PP-R管是最适合作为饮用水及食品工业的卫生环保水管。该管材重量轻，比强度高，使用寿命长，产品内外壁光滑，流水阻力小，低噪音，物料可回收利用，保温节能，无毒、卫生[16]。3.1.7液位继电器的选择继电器是依照某种输入信号来接通或断开小电流操纵电路，实现远距离控和爱护的自动操纵电器。其输入量能够是电流、电压等电量，也能够是温度、时刻、速度、压力等非电量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。液位继电器是操纵液面的继电器。这是一个继电器内部有电子线路。利用液体的导电性。当液面达到一定高度时继电器就会动作切断电源。液面低于一定位置时接通电源使水泵工作。达到自动操纵的作用。自动操纵由传感器和操纵执行机构组成。液位操纵器的传感器一般是导线。利用水的导电性。水的导电性较差，不能直接驱动继电器。因此要有电子线路将电流放大，以推动继电器工作。继电器确实是执行机构[17]。本设计处理系统采纳安良AFS-1型液位继电器。其引脚的定义如图3-1所示：图3-1安良AFS-1型液位继电器具体安装方式本次设计不作论述。3.2家庭废水回收利用装置详解集水箱进水部分：集水箱收集除厕所排水外的其余生活废水。生活废水通过一根直径为50mm的塑料管进入集水箱，水流方向如图3-2所示。图3-2集水箱处理部分：家庭废水进入集水箱后，依次会通过石英砂过滤Sorpure-TMSP1000系列高效多功能有机吸附段以及活性炭吸附段，具体过程见图3-3。图3-3集水箱出水部分：家庭废水在通过集水箱的处理后通过一根直径为25mm的塑料管输送至蓄水箱，期间会通过一台水泵加压。出水部分见图3-4。图3-4集水箱的操纵措施：集水箱中设有三个液位继电器A、B、C（见图3-5），当水位到B处时，B处的液位继电器操纵水泵开始抽水；当水位降至A处时，A处的水泵操纵水泵停止抽水；当水泵不在抽水而集水箱溢水口堵塞导致液位上升到C处时，C处的液位继电器会接通报警装置发出警报。图3-5蓄水箱进水部分：集水箱中的水通过水泵及一根直径为25mm的塑料管输送进入到蓄水箱中（见图3-6）。图中的蓝色部分为紫外线灯管。图3-6蓄水箱消防出水部分：蓄水箱中一部分水用于厨房消防喷淋系统，通过一台潜水泵以及直径为20mm的塑料管将水送至厨房（见图3-7）。图3-7蓄水箱的操纵措施：蓄水箱中设有两个液位继电器D、E（如图3-8所示），由于消防水量需要得到保障，因此当蓄水箱中的水位下降至D处时，D处的液位继电器将操纵水泵开始从集水箱抽水，现在不受集水箱中水位高低阻碍；当蓄水箱中的水位上升至E处时，E处的液位继电器操纵水泵停止抽水，现在同样不受集水箱中水位高低操纵。图3-83.3本章小结本章详细的列出了装置选取滤料、活性炭、除油材料、结构材料、管材以及液位继电器的选择依据，并对处理箱中的石英石过滤、除油以及过滤过程进行了图示，对各管段的管径及管长作出了标示。蓄水箱以及蓄水箱出水的各个去向也作了详尽的图示讲明。第四章家庭废水回收利用装置计算书4.1装置尺寸的设计计算本装置要紧由两个大构件即集水箱（处理箱）和蓄水箱以及一些小构件包括水管、水泵、紫外线消毒灯等组成。分不对这些部分进行计算。4.1.1集水箱（处理箱）部分处理量：依照第二章中的表1，由于本次设计不考虑厕所水，因此每人每天的排水为q=189.2×（1-0.271）=137.93L/人·d。假设一个一般家庭以三个人考虑，则日排水总量为Q=3q=413.79L/d。时变化系数为1.3-1.6，此处取1.5，则Qh=Q/24×1.5=25.86L/h。进水管段：收集废水的管道原则上使用家庭本身设置的排水管道。由于集水箱设置在卫生间楼层下，因此厨房排水需要通过管道汇合至卫生间。厨房排水量Qc=189.2×（0.031+0.137+0.033+0.074）/24×1.5=3.25L/h，选用一根20mm的塑料管接至卫生间。卫生间排水管段则采纳原有的排水管段，最终汇入50mm的立管。立管再以90度的弯头与一根50mm的横管相连，并接入集水箱[18]。集水箱：集水箱（处理箱）用来收集家庭废水并进行处理，分成四个要紧时期，包括进水-石英石段、石英砂-除油段、除油-活性炭段以及活性炭-出水段。收集到的废水首先进入第一部分，以最大小时排水量两小时来计算，则Q1=25.86×2=51.72L。集水箱宽设50cm，有效水深50cm，安全高度取10cm，则第一部分长L1=51.72/25dm，取22cm。集水箱左壁最高液位上方5cm设置溢水口，规格为直径50mm的圆；左壁底部设置排渣口，规格为10cm×5cm。石英砂的厚度取30mm。第二部分为除油时期，容量设计与第一部分相同，停留时刻以两个小时计算，则Q2=51.72L。这部分宽与之前相同，也是50cm，有效水深50cm，安全高度10cm，则第二部分的长L2=22cm，除油材料的厚度取30mm。第二部分底部设置排油口，规格为5cm×5cm。第三部分为活性炭吸附时期，该部分同样取2h的停留时刻，则规格与前两部分相同。即L×B×H=50cm×50cm×22cm。活性炭层宽度定为50mm。最后一部分为出水部分。停留时刻取4h，则Q4=51.72×2=103.44L。集水箱宽设50cm，有效水深50cm，安全高度取10cm，则第四部分长L4=103.44/25dm，取44cm。底部设有直径50mm的放空口第四部分设置三个水位继电器，一个安装在有效水面高度以下20mm处，用于操纵水泵停水；第二个安装在箱底上部5mm处，用于操纵水泵抽水；最后一个安装在有效水位高度以上5mm处，用于在溢水口堵塞后报警[19]通过以上计算可知，整个集水箱（处理箱）的长L=22+3+22+3+22+5+44=121cm，宽B=50cm，总高H=50+10=60cm。镀锌铁皮集水箱壁厚为5mm。4.1.2提升水泵选择水泵的作用是将集水箱中处理完的水提升至蓄水箱中，此处考虑水泵30分钟将集水箱第四部分中的水抽完。由于水泵由两个水位继电器操纵，则水泵需要抽水量为Q5=5×4.44×4=88L。水泵流量Qs=Q/0.5/3600=0.049L/s扬程按楼层高度3.5m计算。参照《给水排水设计手册材料设备续册2》，此处选择型号为WB40-40-70的微型水泵，转速n=2800r/min，流量Q=2.78L/s，扬程H=4m，吸上高度5.5m4.1.3蓄水箱部分蓄水箱中的水有三个方面用途，冲厕，消防自动喷淋以及放入洗涤盆用于拖地或浇花等等。分不就三个方面进行计算。冲厕：以节水型马桶计算，一次性冲水的量大约为5-6L，由于家庭废水处理后的要紧用途确实是冲厕，我们此处设计蓄水箱存十次冲厕的水量，每次以6L记，则该部分的水量为Q=6×10=60L。消防：本次设计中只考虑对家庭的厨房进行喷淋系统布置，厨房面积初定为20m2，一般家庭的建筑物危险等级定为中危等级，设计喷水强度为6.0L/min·m2，喷头工作压力为0.1Mpa，即十米水头，每只喷头最大爱护面积为12.5m2，此处设置两个喷头。由于蓄水箱中设有液位继电器，在水位过低时会自动打开水泵抽水，水量有一定保障，此处只考虑水箱留有2分钟的消防水量，Q2=6.0×20×2=240L[20]。杂用：杂用这部分包括拖地，浇花等，从蓄水箱先将水放至盥洗盆中，再加以使用。这部分水量定为Q3=100L。以上三部分的总水量Q=Q1+Q2+Q3=60+240+100=400L，即蓄水箱的总蓄水量。蓄水箱的长定为1.0m，宽定为0.8m，则有效水深h=0.4/1.0/0.8=0.5m，爱护高度取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高度的水是受爱护的。有效水深液面以上5cm处设有溢水口，用于蓄水箱水量过大时排水；有效水深液面设有一个液位继电器，用于操纵水泵停水，优先等级高于集水箱中的液位继电器；有效水深液面以下消防泵的选择消防用水量Q=120L/min=2L/s，水压H取12m。此处选用型号为QX3-14-075的潜水泵。流量为10m3/h，扬程为14m，转速2800r/min，功率0.3kw。4.1.5管径的选择进水管取DN50mm，集水箱至蓄水箱间的管段取DN25mm，蓄水箱溢水口及放空口管径取DN50mm，消防管段管径取DN20mm，蓄水箱出水马桶及洗涤盆的管径取DN25mm。第五章造价估算5.1结构材料费该装置的材料消耗要紧用以下几个方面：镀锌铁皮材料，PP-R水管材料，以果壳为原料的细粒径颗粒活性炭，石英砂、SorpureTMSP1000系列高效多功能有机吸附剂，两台水泵，紫外线灯。镀锌铁皮要紧用于制成集水箱与蓄水箱。集水箱用材体积：V1=（1.21+0.005）×（0.5+0.005）×（0.6+0.005）-1.21×0.5×0.6=0.008V2=（1+0.005）×（0.8+0.005）×（0.6+0.005）-1×0.8×0.6=0.0095m3。则镀锌铁皮总体积V=V1+V2=0.0177m3。镀锌铁皮密度为7.85t/m3，则质量为M=0.0177×7.85=0.14t。镀锌铁皮价格为5200元/t，则总价为728元。PP-R水管报价约为35元/米,弯头价格约为30元每个，折算水管造价约为35×30+30×7=1260元。果壳活性炭一次费用约为80元。集水箱供水至蓄水箱的水泵为型号WB40-40-70的微型水泵，价格约为466元。消防水泵为型号QX3-14-075的潜水泵，价格约为550元。紫外线等共两根，造价约为200元。石英砂价格较低，且能够定期清洗，造价忽略不计。SorpureTMSP1000系列高效多功能有机吸附剂价格约为80元。5.2组装费用计算按照现在的劳务费估算，组装费用约为400元。5.3总价及水均价计算本装置总造价为以上造价的和728+1260+80+466+550+200+80+400=3764。这套装置的寿命以十年计算，活性炭与SorpureTMSP1000系列高效多功能有机吸附剂以每年更换1次计，电费记为1元每度，输水泵每天工作时刻记为1小时。那么十年这些费用合计80×21+80×21+3650×1×0.25=4272.5。总费用为3764+4272.5=8036.5元。十年的总处理水量为5400m3。故以装置运行十年计算，每m3家庭废水处理成本约为8036.5/5400=1.49元/m3。第六章参考资料[1]我国都市严峻缺水现状；《中国农村水利水电》1996年05期[2]于化龙；家庭废水再利用装置[3]BasedonRidderstolpe,P.2004.IntroductiontoGreywaterManagement.EcoSanResPublicationSeries.Report2004-4.StockholmEnvironmentInstitute;Stockholm,[4]关大勇;建筑中水回用及其存在的问题；《林业科技情报》2006年第02期[5]莫慧，刘建华，钟新华，胡卫卿；中水处理系统方案及经济比较；《中国给水排水》2002第02期[6]王曾棋；中水回用系统及其经济技术分析；《四川建筑》2006年04期[7]中国化工仪器网技术中心行业标准[8]吴季松；建筑中水回用存在的一些问题；《都市建设理论研究》2011年03期[9]万炜；中水回用技术及中水回用概述；《安徽冶金科技职业学院学报》2010年第03期[10]戈蕾，葛大兵；都市生活污水水量调查与水质分析；《环境科学与治理》2010年第02期[11]《都市污水再生利用都市杂用水水质》（GB/T18920-2002）[12]水处理用石英砂滤料；CJ/T43-1999[13]含油污水处理产品高效多功能有机吸附剂；浙江瑞普环境科技有限公司[14]活性炭；HG/T3491-1999[15]镀锌铁皮；《石油工程建设》1992年0第6期[16]程建华；PP-R给水管在工程中的应用浅议；《给水排水》2001年第04期[17]陈文龙；具液位继电器的泵类电路的1个问题；《江苏船舶》2004年第04期[18]《室外排水设计规范》(GB50014-2006)[19]《生活杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）[20]《建筑给水排水设计规范》GBJ15-88[21]《建筑中水设计规范》GB50336-2002[22]《居民小区给水排水设计规范》（CECS57-94）[23]《都市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）第七章结语7.1系统特点1）自动操纵使用方便：本系统只需接通电源，即可在水位操纵器和继电器的操纵下自动完成各功能。若操纵部分出现故障还可人工操纵电动机起动或停止。2）设有多重过滤：在集水箱（处理箱）中设置有多重过滤层，第一部分为石英砂过滤层用于除去大颗粒物质，第二层为SorpureTMSP1000系列高效多功能有机吸附剂层，第三层为活性炭吸附层。三层过滤层能有效的除去各种杂质，包括油脂、颜色甚至是气味等。3）处理过的水有多种用途：可用于冲洗便器，洗刷墩布、拖把、浇花、以及用于厨房消防喷淋系统等。4）过滤层可定期清洗或者更换：过滤用的隔板、活性炭层都能够反复使用，定期清洗或者更换。7.2本装置的改进方向1）装置的规格较大，在一般家庭内可能安置不方便，能够通过一些技术手段使结构变为更加紧凑。2）成本为1.5元/t水，总体来讲依旧有点高。能够在节电方面考虑降低成本。本次设计在收集了关于家庭用水方面的一些资料后，发觉家庭中专门大一部分废水能够实现回收利用。在前文中差不多提到过家庭废水的要紧污染来自与淘米、洗碗产生的COD，因此在装置的设计上除油被看作是专门重要的一部分。总体来讲，装置的设计简单有效，通过多层的过滤以及最终的紫外线消毒使家庭废水得到专门好的处理。而最终蓄水箱中的处理出水也有着多个方面的用途，如厕所冲水或用于家庭拖地或浇花等。除此之外，最终的处理出水还应用于厨房的消防喷淋系统，使家庭的防火得到一定保证。第八章英文文献8.1文献原文IntroductiontoGreywaterManagementAllhouseholdwastewater,excepttoiletwaste,iscalledgreywater.Thisincludeswaterfromshowering,bathing,andwashingdishesandclothes.Theamountofgreywatervariesenormouslybetweenhouseholds.Consumptioninpoorareascanbeaslowas15-20litresperpersonperday,andinrichareaspeoplemaygeneratemorethantentimesasmuch.Inecologicalsanitation,greywaterissource-separatedfromtoiletsystems,allowingforsimplertreatmentsystemsthanconventionalsewagetreatmentplants.Successfulmanagementofgreywaterincludesbothtechnicalmethodsanduserparticipationinrunningandmaintainingthesystem.Allpartsofthesystem,fromthepointoforigintothefinaldischarge,shouldbeconsideredwhenplanning.Thecompositionofgreywatervariesgreatly,reflectingthelifestyleoftheresidentsandthechoiceofhouseholdchemicalsforlaundry,bathing,etc.Greywatertypicallycontainshighconcentrationsofeasilydegradableorganicmaterial,suchasfatandoilfromcooking,andtensidesandotherresiduesfromsoapandotherdetergents.Pathogensessentiallyonlyexistinthegreywaterfractionifcontaminatedbyfaeces.Still,thegreywaterenvironmentisfavourableforbacterialgrowthwhichmeansthatitneedstobetreatedbeforereuse.Furthermore,untreatedgreywatereasilyturnsanaerobic(itsoxygenisdepleted)andthuscreatesfoulodours.Thenutrientcontentingreywaterisgenerallylowcomparedtonormalmixedwaste-water(sewage).Insomecasestherecanbehighconcentrationsofphosphorus(P),butthelevelsofnitrogenarealwayslow.TheP-contentcouldbereducedtolevelslowerthannormallyfoundinadvancedtreatedwastewaterifpeopleusedonlyP-freedetergents,thusminimizingthisstepintheprocessingbeforereuse.Althoughgenerallylow,thecontentofmetalsandorganicpollutantsingreywatercanincreaseifenvironmentallyhazardoussubstancesareaddedtothewastewater.Metalsoriginatefromthewateritself,fromcorrosionofthepipesystemandfromcutleryandshampoosusedinthehousehold.Organicpollutantsarepresentinmanyofourordinaryhouseholdchemicals,suchasshampoos,glues,preservativesandcleaners.Inthiscaseaswell,peoplecangreatlyinfluencethegreywatercontent.Byusingenvironmentally-friendlychemicalsandnotpouringhazardoussubstancessuchaspaintandsolventsdownthedrain,thelevelsofmetalsandorganicpollutantsingreywatercanbekeptlow.Preventingtheneedfortreatmentshouldbeseenasavitalpartinallgreywatermanagement.Thiscanbedonebycontrollingthepollutionloadandtheamountofwaterused.Therefore,itisessentialthatallgreywatersystemsincludeinformationfortheusersregardingenvironment-friendlyhouseholdchemicalsandwater-conservingtechniques.Bycombiningwater-savingequipmentwitheconomicalincentives,suchasafeesystemforwaterconsumed,greywaterproductioncanbereducedsignificantly.Whenplanningforurbansanitation,theaimshouldbeforeverypersontoproducelessthan80litresofgreywaterperday.Apipesystemisneededforcollectionandtransportationofthegreywater.Thedifferencefromatraditionalmixedwastewatersystemisthatthinnerpipescanbeusedsincethereisnoneedtotransporttoiletwaste.Topreventcloggingfromgrease,thepipesshouldbeinstalledstraight(nonecksordepressions)withagradientofatleast0.5%.Insmallersystems,greywatercanoftenbeleddirectlytoamulchbedwherethewaterisusedforgrowingplantsortrees.Thedesignanddimensionsofthesystemsneedstoallowforthewatertobeassimilatedbythesoil-ecosystem.Forlargersystemswherethewatermaybestoredforlongperiods,aneedforpre-treatmentarises.Suspendedsolids(SS)needtoberemovedbecausetheymayclogthesystemorcreatebadodours.TheSS-particlescanberemovedmechanicallybygravity,asinaseptictanksystem,byscreensorfiltersonprefabricatedequipmentorascheapergravelfiltersforthesmallerscale.Greywaterisrelativelyharmlessfromanenvironmentalandhygienicpointofview.Problemsareoftensmallandlocal.Butifnotmanagedproperly,greywaterwillbeastrongsourceofsmellduetothehighlevelsofeasilydegradablecompounds.Whenthesecompoundsarebrokendown,naturalprocessescancreateanaerobicconditionswithinhours,causingbadodours.Othertreatmenttargetsaretoreducethelevelsoforganicpollutants,heavymetals,pathogens,andothermicro-organisms.Themostcommontreatmenttechniqueistousebiofilmsystemsthatfiltergreywaterthroughsubstratescolonizedbyattachedbacteriasothatbiologicaldegradationoforganicmatterstakesplaceunderaeratedconditions.Withagoodoxygensupply,foulodourscanbeavoided.Thesesystemsrangefromextensivelandsystemstointensiveandenergy-demandingapplicationssuchastricklingfiltersandbiorotors.Theseslowratesystemsusethesoilecosystemtoconvertpollutedwaterintovaluableplantproduction.Theyshouldbedimensionedfromtherequirementsofthegreenplants.Toomuchwaterleadstosaturationandthecropswillsuffer.Toolittlewaterontheotherhandstressestheplantsandmakesthemsensitive.Theamountofwaterapplieddependsontheevapotranspirationrate,usually2-15litresperm2perday.Analternativetowateringthewholeareaistousemulchbedsfordirectapplicationclosetothecropsorthetrees.Thesomewhatconfusin