新型宿舍内循环节水装置的设计

赵捷捷　詹文怡　杨涵钰　尹相智　任雨菲　刘友英

【摘 要】我国水资源总量位居世界第六，但人均占有量仅相当于世界人均占有量的1/4，因此我国水资源处于短缺状态。众多高校、企业的生活用水都是一次直接排掉，造成了水资源的浪费。针对这种情况，本文介绍的新型节水装置将生活用水进行处理、收集及二次使用，以节约水资源。

【关键词】实用型;节水装置

中图分类号： TU824.2文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）33-0016-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.007

0 前言

我国水资源总量并不丰富，人均占有量更低。由于水资源空间分布不均匀、水污染严重、用水浪费等因素，使得我国水资源出现短缺，严重制约着我国社会和经济的发展。特别是随着我国城市化率的提升，城市对水资源的需求迅速增加，水资源供需矛盾愈发突出。与此同时，我国水资源污染的情况也十分严峻：江河湖泊整体污染严重、局部海域污染严重、地下水水位大幅下降、地下水资源水质不断恶化等。

此外，随着校舍及师资生源的增加和复杂多样化，学校的师生用水管理也面临着重大的挑战，水源浪费现象的比重也在不断提升。在许多高校中，校舍的用水量大而且容易造成浪费。以我校某宿舍用水现状为例，一个人的用水量：刷牙2L/天，洗脸4L/天，洗衣服7.5L/天，其他用水2.5L/天。

1 设计方案

1.1 设计目的

在水资源逐渐匮乏的今天，我们应该树立节水环保，提倡一水多用，水资源的循环使用。若能有效的挖掘学校节水潜力，提高学生的节水意识，就能做到节约用水，最终有效地使用水资源，保护水资源，实现良好的经济效益和社会效益。而校舍用水的循环利用就是其中较为重要的一环。通过收集洗漱洗脸等生活用水，加以简单过滤，而后可以用来冲马桶。通过类似的方式可以很大程度上的改善高校水资源浪费严重的现象。

1.2 设计方案

1.2.1 设计原理

该作品原理是将上一层楼盥洗台处使用过的废水收集到下一层楼放置于便池右上方的储罐中，作为冲马桶用水。从储罐引出管线连接到冲水管道中，五楼的洗漱用水给四楼冲厕所，四楼的提供给三楼冲，以此类推。节水装置的空间布置图见图1。这样仅有五楼需要使用新的自来水冲厕所，冲厕所的用水量直接减缩至原来的五分之一，且无需任何动力装置，简约环保。

1.2.2 管道设计

洗漱台下使用滤网+双弯头（阻隔臭气），装阀门。走直管，到下一层的隔板，通向储水罐，从储水罐接直管通向蹲坑，使用一截止阀控制水流的流量和流速。

实测得，冲水水箱底面距出水口距离为1.0m。当截止阀开到最大位置时，由水的流速的公式[2]：

可得原冲水水箱冲水的流速：u1=1.49m/s。

设计的储水罐出水口距直管道下方距出水口距离：1直=2m，仍采用φ33×4的PVC管。由水的流速公式得u2=2.07m/s>u1。故设计的冲水系统冲水速度能满足实际需求。

对直管按厚壁圆筒的第一主应力即周向应力进行校核，满足强度要求。

1.2.3 储罐设计

以我校某宿舍为例，四人宿舍每天用水量：Q=（2+4+7.5+2.5）×4=64L/天=0.064m3/天。

考虑到储水空间和美观，储罐的位置定在便池右上方紧贴天花板处。其次，使用圆筒状储罐，受力均匀，可以直接使用外径0.315m的PVC管制作，既輕便也防锈蚀。洗漱用水较为干净，但仅通过过滤网过滤，仍可能有头发以及其他一些原因将储罐出水口堵塞，所以在储罐侧面开有一个人孔，方便维修。

根据宿舍浴室空间的大小及材料PVC管的尺寸，确定管道的壁厚[3]：

故选用DO=315mm，δ标准=9.2mm的PVC管。

储罐采用平板封头[3]：

2 设计意义

2.1 经济效益

水箱容积为64L，按每天使用一水箱的水计算，一年即为23.36吨。假设一个学校有4000个校舍，一年可以节省的水为93440吨。按当地水价2.3元/m3计算，水费用可节省21.49万元，可节约学校1/3的冲厕用水，大大提高了水资源的利用率[4]。

2.2 社会效益

通过该设计唤起高校及企业节约生活用水的意识，并使之意识到节约生活用水的重要性及其重大意义。此外，该设计还有利于推动高校及企业对于此类生活用水循环利用的创新设计。二次利用生活用水，减少资源浪费，减少污水排放，不仅有利于水资源的节约，而且还有助于对生态环境的保护。

【参考文献】

[1]何倩，陈岩，刘倩倩，高叶楠，柳庆超.高校水资源利用现状调查与评价——以南京林业大学为例[J].价值工程，2017（24）.

[2]王志魁.化工原理第五版[M].北京：化学工业出版社，2017.

[3]刘友英，朱大胜，李兴成.过程设备设计[M].西安：西安电子科技大学出版社，2017.

[4]孙雪，郑小晨.宿舍水的微循环与净化系统设计——以常州某高校学生宿舍为例[J].科技资讯，2014（33）.