環(huán)保型真空廁所設(shè)計過程

1、目錄前言1一、設(shè)計任務(wù)書1二、項目背景11、廁所的發(fā)展歷程12、環(huán)保廁所的概念13.環(huán)保廁所的分類24、環(huán)保廁所的發(fā)展及趨勢25、環(huán)保型真空廁所的優(yōu)勢36、真空廁所收運系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析3三、設(shè)計方案的分析擬定41、設(shè)備工藝布置設(shè)計42、確定男女蹲位數(shù)43 、真空罐主要參數(shù)的確定43.1 罐體壁厚及長度43.2 支座的選擇53.3 附件和接管53. 4 吸煙室的設(shè)置5四、罐體端蓋法蘭連接選擇計算64.1 關(guān)于法蘭連接64.2螺栓數(shù)量的確定7五、設(shè)計小結(jié)7六、參考文獻(xiàn)8一、設(shè)計任務(wù)書1 題目：真空廁所設(shè)備設(shè)計 2 已知： 真空廁所沒人每次產(chǎn)生固液廢棄物1升，沖廁消耗 清水2升。 3 任務(wù)： （1）

2、確定男女蹲位數(shù)量；（2）設(shè)計工藝系統(tǒng)圖，1張A3；（3）確定真空罐容積，設(shè)計真空站總圖（含罐體、支座、地基），1張A3；（4）設(shè)計真空罐體端蓋和支座制造圖， 各1張A3； （5）根據(jù)蹲位數(shù)量和真空罐體積，設(shè)計真空廁所平面工藝設(shè)備布置圖， 1張A3。 圖紙要求：采用標(biāo)準(zhǔn)圖框，標(biāo)題欄和明細(xì)表以教材P213頁的為準(zhǔn)。 二、項目背景一、 廁所的發(fā)展歷程天然廁 旱廁水沖廁環(huán)保廁所天然廁始于人類出現(xiàn)甚至更早，旱廁始于何時何地?zé)o據(jù)可考；水沖廁發(fā)明于英國19世紀(jì)中葉的1852年；環(huán)保廁所的打包廁所開始于中國北京20世紀(jì)末的1997年。二、 環(huán)保廁所的概念節(jié)水、減排、節(jié)能、科技、文明、生態(tài)環(huán)保廁所是運用現(xiàn)代科技

3、手段解決如廁問題，達(dá)到節(jié)水、減排、節(jié)能、文明、生態(tài)之目的設(shè)施或設(shè)備。三、 環(huán)保廁所的分類可按廁所的核心技術(shù)可分為兩類：節(jié)水型和生態(tài)型節(jié)水型有：機械打包、小便沖、泡沫覆蓋、氣壓水沖、真空吸附。生態(tài)型有：干濕微生物、濕式微生物、烘烤蒸發(fā)。四、 環(huán)保廁所的發(fā)展及趨勢目前，環(huán)保廁所的發(fā)展趨勢比較強勁，前景也比較廣闊，但環(huán)保廁所還存在著諸多的不足和問題。在技術(shù)上，各型生態(tài)廁所中最有發(fā)展前景的免水生物降解型生態(tài)廁所的專用菌種目前還依賴進(jìn)口，所以，我們還需投入大量的研發(fā)力量和資金選育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的菌種。不掌握這一核心技術(shù)，該型生態(tài)廁所的建設(shè)投資和使用成本就難以下降；無水打包型廁所使用的塑料袋在后處理中會

4、引起二次污染。所以應(yīng)使用可降解包裝袋。在向社會推廣中，由于造價過高，一個環(huán)保廁所的市場售價達(dá)到幾十萬人民幣，這不是一般的城市所能夠承受得起的。另一個就是如何使環(huán)保廁所家庭化的問題?，F(xiàn)在市場上所能見到的環(huán)保廁所基本上都是面對公共場合的，沒見到家用的環(huán)保廁所17。由于環(huán)保型廁所起步較晚，現(xiàn)在基本只在城市公廁及旅游業(yè)中使用，而農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率僅7.5，散落露天的旱廁糞缸導(dǎo)致環(huán)境污染。所以，農(nóng)村地區(qū)要大力發(fā)展農(nóng)村戶用沼氣，改造農(nóng)戶廁所，實現(xiàn)人畜糞便資源化利用，統(tǒng)一修建生活污水和糞便進(jìn)行無害化處理，減少直接排放。綜上所述，為了建立一個完善的環(huán)保廁所體系，就需要跨學(xué)科合作。不僅要求衛(wèi)生系統(tǒng)，而且城市規(guī)劃

5、、農(nóng)業(yè)、灌溉管理、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)和公眾健康等領(lǐng)域都需要密切配合，這也是下一階段發(fā)展環(huán)保廁所體系所要完成工作的主要內(nèi)容。根據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀，環(huán)保廁所糞污處理設(shè)施的進(jìn)一步開發(fā)與研究應(yīng)著重于以下幾個方面：篩選高效廉價的生物菌種及配套的生物載體材料。研究適合優(yōu)勢菌的簡易高效的短流程生物處理工藝。穩(wěn)定可靠的電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。雖然目前環(huán)保廁所的發(fā)展趨勢比較強勁，前景也比較廣闊，但是環(huán)保廁所還存在著諸多的不足和問題。比如說造價過高，一個環(huán)保廁所的市場售價達(dá)到幾十萬人民幣，這不是一般的城市能夠承受得起的。另外一個就是如何使環(huán)保廁所家庭化的問題?，F(xiàn)在市場上所能見到的環(huán)保廁所基本上都是面對公共場合的，記者在采訪中走過

6、幾個廠家?guī)缀鯖]見到家用的環(huán)保廁所。此外個別產(chǎn)品在節(jié)水或沖洗技術(shù)上還存在一些問題。但是隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，通過科研人員的不斷努力，我們認(rèn)為在不久的將來，環(huán)保廁所將走進(jìn)每一個家庭，為資源節(jié)約和生態(tài)保護(hù)作出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。五、環(huán)保型真空廁所的優(yōu)勢與現(xiàn)有公廁相比，真空公廁具有以下優(yōu)點：1、可以大大減少沖廁用水量：國家規(guī)定的傳統(tǒng)節(jié)水馬桶為6L/次，而采用真空公廁后，每次沖廁2L/次；2、徹底解決臭味問題：傳統(tǒng)的潔具是水沖式，臭味仍有部分會滯留在空氣中，而負(fù)壓是由外向里吸，臭氣不會擴散到空氣中。徹底解決小空間、空氣不流暢的衛(wèi)生間的臭味問題。3、安裝程序簡單，減少成本：因負(fù)壓是動力源，管路安裝過程可以隨

7、構(gòu)筑物的外部、內(nèi)部直線型、曲線型走向，甚至上、下走向都沒問題，而這些，傳統(tǒng)的重力流是比較困難做到的。另外，由于采用了負(fù)壓源，輸送管徑可大大縮小，大約為原來的1/3。4、不易堵塞，運行穩(wěn)定：采用0.0450.075的負(fù)壓源可以保證有足夠的動力來輸送原水。六、真空廁所收運系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析傳統(tǒng)公共廁所與負(fù)壓公共廁所每天耗水對本表如下： 項目 傳統(tǒng)公共廁所真空公共廁所 備選一 真空公共廁所 備選二 真空公共廁所 備選三每天耗水15.20m3/天2.90m3/天 2.90m3/天 2.90m3/天 說 明 傳統(tǒng)重力式排水 （有化糞池）負(fù)壓站化糞池 市政管網(wǎng)負(fù)壓站全地 埋式無能耗水 處理系統(tǒng)（出水可回用）

8、 負(fù)壓站直接接入市政污水 管網(wǎng)所以，很明顯，單位負(fù)壓公廁比傳統(tǒng)公廁每天節(jié)約用水：15.20-2.90=12.30 m3每年節(jié)約用水：12.30×365=4489.50m3運用真空公共廁所系統(tǒng)，將大大節(jié)約水資源，單位負(fù)壓公廁一年可節(jié)約用水4489.5m3，按一個城市區(qū)域500個公廁計，則一個城市年節(jié)約用水為：4489.5×500=2,244,750m3 相當(dāng)于6000個三口之家一年的用水量，可見其節(jié)水意義是巨大的。 除此之外，如運用了負(fù)壓廁所后水處理系統(tǒng)，特別是地埋式無能耗水處理系統(tǒng)，大大提高污水處理效率，可徹底解決目前公共廁所污水，污泥無法有效利用等問題，即減輕了城市污水處

9、理廠的壓力，又開辟了N、P、K等營養(yǎng)成分回收大自然的途徑。 從以上分析可知，真空廁所技術(shù)若在公共廁所，居民小區(qū)等廣泛運用后，其經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益以及生態(tài)意義的作用是不容低估的。 三、設(shè)計方案的分析擬定1、設(shè)備工藝布置設(shè)計設(shè)備工藝由三個部分組成：真空站（包括真空罐、真空泵、排污泵和控制柜等）、真空管網(wǎng)（安裝真空表和檢查孔的管路系統(tǒng)）和用戶終端（蹲便器、坐便器、小便抽吸器和廚房垃圾破碎器等）。2、確定男女蹲位數(shù)由于男女生理上的區(qū)別，男性上廁所小便的時候既可以在小便池也可以在蹲便器解決，而女性只能在蹲便器解決，根據(jù)科學(xué)調(diào)查顯示，女性上廁所的頻率大于男性，因此在設(shè)計時男女廁所的蹲位數(shù)量是不相同的，按照

10、城市廁所設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及各種類型廁所標(biāo)準(zhǔn)的綜合考慮，擬定男女蹲位為2：3。故在本次設(shè)計中，設(shè)計男廁的蹲位數(shù)量為4個，小便池2個，女廁的蹲位數(shù)量為6個，同時考慮到行動不便的人，在男女廁所中各有一個坐便器，另外考慮到“腸易激”等特殊人群，男女再各自增設(shè)一個蹲位，男女廁所各增設(shè)2個洗手盆，高矮不一，廁所旁各自另設(shè)吸煙室，另為“腸易激”人群安設(shè)木質(zhì)沙發(fā)。按照相關(guān)規(guī)定，一個蹲位的平面尺寸約為800mm×500mm，一個站位小便池平面尺寸約為400mm×400mm，一個洗手盆平面尺寸約為500mm×400mm，一個坐便器平面尺寸約為700mm×500mm，兩人座位的木質(zhì)

11、沙發(fā)平面尺寸約為1000mm×500mm。經(jīng)查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，每一個蹲位占地面積800mm×600mm，每一個小便池占地面積700mm×500mm，每一個洗手盆占地面積800mm×600mm，每一個坐便器占地面積800mm×600mm。3、設(shè)計真空收集罐由于所收集的污水具有腐蝕性，真空罐在常溫下工作，工作壓力較低，屬于常壓容器，所以選用玻璃鋼作為材料。玻璃鋼是以合成樹脂為黏結(jié)劑，玻璃纖維及其制品作增強材料而制成的復(fù)合材料。其力學(xué)性能的突出特點是相對密度小、比強度高。機械性能能達(dá)到或超過普通鋼材的水品。且玻璃鋼為各向異性非均質(zhì)材料，可滿足不同的方向受

12、力要求。玻璃鋼因含有纖維、樹脂、固化劑和表面處理劑，耐化學(xué)腐蝕性較好。特別是在強的非氧化酸和pH值變化范圍廣的介質(zhì)中有良好的適應(yīng)性。另外玻璃鋼制備比較方便，施工組裝也容易，耐老化性好。因為真空廁所每人每次產(chǎn)生固液廢棄物1升，沖廁消耗清水2升，每天用廁所人數(shù)為510人，所以可得真空收收集罐的容積為1.53m3 。（1）罐體壁厚及長度真空收集罐為臥式容器，直徑R=1010mm，設(shè)計壓力為p=0.1Mpa，安全系數(shù)K=10，玻璃鋼的環(huán)向拉伸強度y =140Mpa。壁厚計算公式為：所以mm由于計算壁厚為t=3.61mm<5mm，過薄，易漏，所以需要附加壁厚，查玻璃鋼容器設(shè)計手冊知：附加厚度為3m

13、m。即壁厚為3.61+3=6.61mm?？紤]到安全性及加工要求，設(shè)計時壁厚取20mm。采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，已知R=1010mm，橢圓封頭長軸a=505mm，短軸b=280mm，c=505mm真空罐容積VV1+V2其中，V1為圓柱體部分體積，V2為橢圓封頭體積。V1Hr2H×3.14×（0.505）20.80 H m3取H1600 mm,得V11.28m3VV1+V21.28+0.3=1.58m3理論設(shè)計要求值1.53m3，故以上所設(shè)計真空罐符合要求。（2）支座的選擇真空罐為臥式容器，故選用鞍式支座。鞍座由橫向筋板、若干軸向筋板和地板焊接而成。（3）附件和接管根據(jù)工藝設(shè)計，確

14、定正空罐設(shè)有以下接管：污水進(jìn)料管、污水排出管、真空表接管、料位計接管。（4）吸煙室的設(shè)置由于公共場所不允許吸煙，對于在辦公樓、商場等建筑內(nèi)的公共廁所可以設(shè)置一個吸煙室，不僅可以為解決煙民的需要，而且還可以充分利用因男女廁所蹲位數(shù)不一樣引起的空間差。四、罐體端蓋法蘭連接選擇計算（1）法蘭連接法蘭是一種盤狀零件，在管道工程中最為常見，法蘭都是成對使用的。不同壓力的法蘭有不同的厚度和使用不同的螺栓。水泵和閥門，在和管道連接時，這些器材設(shè)備的局部，也制成相對應(yīng)的法蘭形狀，也稱為法蘭連接。凡是在兩個平面在周邊使用螺栓連接同時封閉的連接零件，一般都稱為“法蘭”，如通風(fēng)管道的連接，這一類零件可以稱為“法蘭類

15、零件”。法蘭連接就是把兩個管道、管件或器材，先各自固定在一個法蘭盤上，兩個法蘭盤之間，加上法蘭墊，用螺栓緊固在一起，完成了連接。有的管件和器材已經(jīng)自帶法蘭盤，也是屬于法蘭連接。根據(jù)壓力的不同等級，法蘭墊也有不同材料，從低壓石棉墊、高壓石棉墊到金屬墊都有。法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。（2）螺栓數(shù)量的確定 法蘭盤的周長：C=2r=2××0.505=3.17m設(shè)螺栓之間的間距不得大于170mm，則螺栓的數(shù)量為：n=C/0.17=18.6520個b：螺栓直徑的確定每個螺栓的工作壓力根據(jù)相關(guān)密封性等要求，使得，取，得：由前面已知材料的許用應(yīng)力【】=140Mpa所以確定螺栓M

16、16五、 設(shè)計小結(jié)這次課程設(shè)計是一次很鍛煉人綜合能力的經(jīng)歷。它以生活中一個很實際的廁所設(shè)計，為我大學(xué)四年所學(xué)的工科課程做了一個系統(tǒng)又徹底的復(fù)習(xí),甚至還有自己動手畫草圖的經(jīng)歷。這一次設(shè)計經(jīng)歷勢必成為接下來即將到來的畢業(yè)設(shè)計的有力幫手。這次設(shè)計的主題大致是公共廁所的布置以及當(dāng)中一個真空罐大小的設(shè)計，說起來內(nèi)容不多，但是真的自己算起來卻是別樣的復(fù)雜。設(shè)計的初期有在網(wǎng)上找過相關(guān)的資料，但是真正涉及到計算過程的以及比較貼近于環(huán)保真空管這個主題的資料寥寥無幾。通過和寢室室友的討論以及多方面的查找資料，總算軟磨硬泡地把設(shè)計過程給擠出來了。設(shè)計計算的過程中存在的問題是橢圓部分的體積計算公式，這個原來印象不深了

17、，通過翻閱以往的課本才得出計算公式。而螺栓直徑和數(shù)量的計算公式源于上個學(xué)期學(xué)習(xí)的課程機械設(shè)計，印象還是有的。和以往一樣，一次課程設(shè)計無論前面的設(shè)計計算做得如何的盡善盡美，它始終需要一個元素去支撐它，那就是實際。說到實際，設(shè)計的實際性在于計算與圖形的結(jié)合上。再說得具體點，那就是autocad這個老大難問題了。本人的cad經(jīng)歷比較淺，一些簡單的圖形可能還能畫，但是如果線條一多，計算的元素一復(fù)雜，就會看著計算過程和圖紙手足無措。依稀記得前幾次的cad經(jīng)歷，困難而且麻煩，但是每一次的cad經(jīng)歷對我來說都是一種成長和進(jìn)步，這次也一樣。這次算上流程圖和平面圖，一共有5張cad圖紙要去畫，所幸自己的一些親戚以及同學(xué)都有cad的功底，也向他們請教了很多操作上的問題?？梢哉f，這次是一點一點地把圖紙像擠牙膏一樣給擠出來了，對我來說是一種很完美的事情，但是唯一的缺憾