智能家庭廢水再利用裝置的研制

智能家庭廢水再利用裝置的研制

國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目指導(dǎo)教師：韋煒成員：韓少博柳理定羅納德院校：西安文理學(xué)院學(xué)院：物理與機(jī)械電子工程學(xué)院

目錄研究目的及意義主要研究?jī)?nèi)容整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)凈水過(guò)濾設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析取得成果結(jié)束語(yǔ)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目在實(shí)際生活中，有很大一部分家庭廢水是可以在再利用的。為此，我們研制了智能家庭廢水再利用裝置，本裝置是用集水箱和蓄水箱收集并過(guò)濾家庭廢水，檢測(cè)裝置檢測(cè)水位，通過(guò)可編程控制器處理水位信號(hào)，控制閥體和水泵工作，實(shí)現(xiàn)廢水的再利用。

凈化后的水主要用于廁所沖水、家庭澆花，園林灌溉，拖地等。希望此裝置能夠緩解水資源短缺，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。本設(shè)計(jì)的目的與意義主要研究?jī)?nèi)容該裝置主要研究的是實(shí)現(xiàn)家庭廢水再利用裝置的智能化自動(dòng)控制，確保節(jié)水環(huán)保省時(shí)省力省空間。主要研究?jī)?nèi)容為：1、分析、研究、歸納與總結(jié)已有的類(lèi)似產(chǎn)品或技術(shù)方案，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新；2、擬定設(shè)計(jì)方案和技術(shù)路線；3、實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)、凈水過(guò)濾系統(tǒng)、水位檢測(cè)及閥體控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；4、搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行綜合調(diào)試；5、進(jìn)行結(jié)果分析。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本裝置共有大小儲(chǔ)水箱三個(gè)：兩個(gè)一級(jí)廢水水箱，分別用于收集洗菜池和洗漱臺(tái)的廢水，并進(jìn)行初次過(guò)濾。一個(gè)大容量二級(jí)凈水水箱，進(jìn)行廢水的過(guò)濾凈化。十一個(gè)自動(dòng)控制的閥門(mén)和三個(gè)水位感應(yīng)器；一個(gè)小功率無(wú)聲水泵；水管等，裝置設(shè)計(jì)如圖。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝置實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建圖現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)效果

系統(tǒng)上電后單片機(jī)首先要進(jìn)行程序初始化，調(diào)用水位檢測(cè)模塊和液晶顯示模塊的子程序，通過(guò)水位檢測(cè)模塊的輸入值計(jì)算出當(dāng)前的液位值，液晶模塊實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前液位值。判斷液位值是否超出了水位上（180mm）、下(20mm)警戒位。如果超出水位上限，單片機(jī)調(diào)用語(yǔ)音子程序，語(yǔ)音播放“水位已超警戒位”提示音，并給PLC控制系統(tǒng)一個(gè)水箱水滿低脈沖信號(hào)；如果不足水位下限，單片機(jī)調(diào)用語(yǔ)音子程序，語(yǔ)音播放“水量不足”提示音，并且給PLC控制系統(tǒng)一個(gè)水箱水量不足低脈沖信號(hào),控制相應(yīng)的閥門(mén)和水泵工作?？刂葡到y(tǒng)硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)是以三菱PLC為主控制器，主要由輸入設(shè)備接收水位檢測(cè)信號(hào)，PLC信號(hào)進(jìn)行處理并作相應(yīng)的，通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)各個(gè)閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)。廢水再利用的整個(gè)過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。

智能家庭廢水再利用裝置控制系統(tǒng)原理框圖控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)PLC梯形圖水箱過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)水箱的整體設(shè)計(jì)分為兩部分，通過(guò)兩級(jí)水箱共同作用達(dá)到凈水效果家庭生活污水水質(zhì)分析表項(xiàng)目

淘米水洗漱水洗碗水PH值

6.147.006.57濁度（度）221.621.95142.65總磷（mg/L）0.990.941.85COD（mg/L）368.8217.12889.72本次設(shè)計(jì)的家庭廢水水質(zhì)按照以下數(shù)值考慮：PH值：7.20；濁度（NTU）：154.32；總磷（mg/L）：2.42；COD（mg/L）：407.50；

凈水物質(zhì)選取活性炭吸附，此方案適用范圍廣，并且效果顯著，能有效的去除水中的有色，有毒微生物和懸浮物質(zhì)同樣也可以去除一些化學(xué)物質(zhì)和金屬，（如水中的鐵等）同時(shí)成本非常低，使用簡(jiǎn)潔方便，使用時(shí)間長(zhǎng)，除去濁度、色度及氣味。

凈水物質(zhì)選取砂濾料的選擇：石英砂濾料、麥飯石濾料、沸石濾料、陶粒濾料、金剛砂濾料、稀土瓷砂濾料等砂濾料的作用：用于截留廢水中的大顆粒雜質(zhì)。

凈水物質(zhì)選取紫外線消毒：因?yàn)槲刺幚淼南礈焖畷?huì)很容易變成厭氧（即含有的氧氣被耗光，），而因此產(chǎn)生厭氧細(xì)菌（如大腸桿菌），利用紫外線消毒和殺菌。除油材料：吸油布(內(nèi)含有機(jī)吸附劑)作用：它對(duì)水中不溶或低溶解度有機(jī)物，（如芳香烴類(lèi)）具有極強(qiáng)的吸附能力。

凈化后水的質(zhì)量檢測(cè)廢水凈化前與凈化后的對(duì)比過(guò)濾系統(tǒng)采用活性炭技術(shù)為核心，輔以過(guò)濾、除油以及紫外線消毒技術(shù)。能高效完成廢水處理的任務(wù)要求，同時(shí)能做到整個(gè)過(guò)程完全自動(dòng)控制，安全性也有極大的保證。處理箱中的活性炭、過(guò)濾用的石英砂以及除油構(gòu)件都可以拆卸進(jìn)行維修或清洗。整個(gè)裝置無(wú)毒無(wú)害，經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何副產(chǎn)物及危害。

PH濁度（度）有機(jī)物質(zhì)相對(duì)含量（mg/L）凈化前7.20154.32407.5凈化后6.424050.34凈化前后水質(zhì)對(duì)比取得成果國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目

1.實(shí)物模型2.技術(shù)報(bào)告3.獲得專利