污水二次利用馬桶申報書

1、附件3序號： 編碼： 第二屆全國“TRIZ”杯大學生創(chuàng)新方法大賽作品申報書作品名稱： 污水二次利用馬桶 申報團隊： 佳創(chuàng)團隊1 所在院校： 佳 木 斯 大 學 類 別：發(fā)明制作類論文創(chuàng)意類 2013年“TRIZ”杯大學生創(chuàng)新設計大賽組委會制說 明1申報者應在認真閱讀此說明各項內容后按要求詳細填寫。2申報者在填寫申報作品情況時只需根據項目報名情況填寫A表，根據作品類別（科技發(fā)明制作、自然科學類學術論文）分別填寫B(tài)1、B2表，根據TRIZ理論掌握情況自愿填寫B(tài)3表。所有申報者需詳細填寫C表。3表內項目填寫時一律打印，要求申報者一律按原表復制。4序號、編碼由2013年“TRIZ”杯大學生創(chuàng)新設計大賽

2、組委會填寫。5所有科技發(fā)明制作必須撰寫研究報告，并將研究報告打印在表F處，研究報告字數在2000字左右。6學術論文、社會調查報告及所附的有關材料必須是中文，用小四號仿宋體字（正文）打印在A4紙上，附于申報書后，論文字數8000字以內，（文章版面尺寸：上下2.5cm，左右2.5cm）。7作品申報書須按要求由各學校統(tǒng)一報送。8所有參賽作品必須按規(guī)定時間報送。9報送地址：哈爾濱市南崗區(qū)南通大街145號哈爾濱工程大學11號樓2039辦公室 郵 編：150001 電子版發(fā)送到：trizjingsai(郵件題目中注明學校)聯(lián)系電話18646593333（王），13644501

3、493（齊）聯(lián) 系 人：王茜、齊云鶴A團隊基本情況團隊名稱 佳創(chuàng)團隊 1所在院校佳木斯大學通信地址黑龍江省佳木斯市學府街佳木斯大學創(chuàng)新方法導師顏兵兵郵政編碼154007性 別男出生年月1976.03.28身份 稱副教授聯(lián)系電系人杜康E-mailyanbingbingQQ號碼1072533990專業(yè)導師王樹林郵政編碼154007性 別男出生年月1969.03.06身份 稱高級實驗師聯(lián)系電系人杜康E-mailQQ號碼1072533990團隊成員姓 名性別年齡專業(yè)聯(lián)系電

4、話E-mail杜康男21機制13664520141072533990戴晶星男21包裝15045411932834887604慕海鵬男21農機135126796421319717241 臧同樂男23工業(yè)設計187245471101066936056王天元男20152464735391213158527資格認定學籍負責部門意見是否為在2012年10月1日前正式注冊的在校全日制非成人教育、非在職的各類學生（含專科生、本科生、研究生） 是 否若是，其學號是：杜康：11090140307戴晶星：11090640114穆海鵬：11090540301臧同樂：1008024114王天元：12099940313

5、負責人簽名：部門蓋章：年 月 日學校負責部門意見本作品是否為課外非教學學術科技活動成果 是 否 負責人簽名： 部門蓋章： 年 月 日B1申報作品情況（科技發(fā)明制作）作品全稱 污水二次利用馬桶作品分類（ 科技發(fā)明制作 ）作品設計、發(fā)明的目的和基本思路，創(chuàng)新點，技術關鍵和主要技術指標設計、發(fā)明的目的和基本思路：裝置從自家廢水的再利用入手，收集生活用水用于自家沖洗馬桶，能夠有效地節(jié)約淡水資源，減少家庭用水費用，緩解用水壓力，真正達到節(jié)能、節(jié)水、綠色、低碳的目的。 技術關鍵、技術指標和創(chuàng)新點：1優(yōu)先利用污水沖洗馬桶而非污水與清水混合2污水的利用與排泄作品發(fā)明過程中運用到的“TRIZ”理論（詳細說明）污

6、水二次利用馬桶應用到的TRIZ理論有變害為利原則：水是人類賴以生存發(fā)展的重要資源，在水資源短缺的今天，污水的二次利用顯得尤為重要。馬桶的用水量大并且對水質沒有要求，恰恰能利用生活中產生的污水，使污水變害為利，節(jié)省寶貴的水資源，降低生活開支。分割原則：，污水二次利用馬桶應用的污水來源于洗臉臺，洗臉臺本來是由一根管子接通下水道的，在這個系統(tǒng)中我們將這根管子一分為二，管一接通洗臉臺與中介箱，使污水流入中介箱中，管二接通中介箱與下水道，使中介箱中的污水存滿后自動流出。另外，我們將馬桶的存水箱也一分為二，分為上下兩層，上層為清水箱，下層為污水箱，清污分離，保證先用污水，后用清水，最大化利用污水，此外下層

7、的污水箱近似封閉，可以保證污水的異味不會飄散出來。另外，中介箱因為與污水箱聯(lián)通，它也相當于儲水箱的另外一部分。嵌套原則：上層的清水箱溢水管穿過下層的污水箱接通馬桶，以保證儲水箱中的水不會溢出來，清水箱的出水口由污水箱中的浮標裝置控制，污水的水位控制清水是否進入污水箱中，整個儲水箱的出水口在下層的污水箱地下，整個儲水箱的出水開關在清水箱中。自我服務原則;整個污水二次利用馬桶的用水都是自我滿足的，當污水箱中的污水減少時，會從中介箱自動補充污水，當中介箱中的污水不能滿足使用時，通過浮標裝置控制活塞，使清水箱中的清水流進污水箱中，當清水中的水減少時，通過浮標開關控制清水的進入并在清水打到一定水位時自動

8、關閉。作品的科學性、先進性（應說明與現有技術相比，該作品是否具有突出的實質性技術特點和顯著進步。請?zhí)峁┘夹g性分析說明和參考文獻資料）和實用性 該作品從生活污水二次利用入手，將日常生活中產生的污水用于沖馬桶。該作品是以利用洗臉臺的污水為例，實際還可以聯(lián)通洗菜池洗碗池等。中介箱將污水存儲起來提供沖廁使用，當污水過多時也可自動排出。由于中介箱的存在，該作品較傳統(tǒng)馬桶和同類污水利用馬桶來說存水量更大。由于該作品存水箱分上下兩層，優(yōu)先利用下層污水，當污水不夠用時自動補充清水，所以和同類產品比較，上下分層的設計使污水利用率高，節(jié)水效果好，同時由于污水箱在下層，且近似于密封狀態(tài)，與同類產品比較產生的異味更小

9、。作品所處階段（ A ） A.實驗室階段 B.中試階段 C.生產階段 D. （自填）技術轉讓方式作品可展示的形式實物、產品 模型 圖紙 磁盤現場演示 圖片 錄像 樣品使用說明及該作品的技術特點和優(yōu)勢，請?zhí)峁┰撟髌返倪m應范圍及推廣前景的技術性說明及市場分析和經濟效益預測使用時，生活污水由洗臉盆等進入中介箱內，中介箱用管道接通馬桶儲水箱下層污水箱的側面。當沖廁時按下儲水箱頂部的開關便可以用污水沖廁。當污水過多時，污水可以從中介箱連接下水道的管道溢出。當污水不足時，下層污水箱內的浮標活塞下降，上層箱內的清水進行補充，清水不足時，上層箱內的浮標開關控制自來水進行補充，并在水滿時自動關閉，上層清水箱內有

10、一溢出管穿過下層污水箱連接馬桶，防止自來水開關損壞時水溢出。在中介箱與儲水箱的連接管道上安有一開關，可以在維修儲水箱時關閉開關，不影響洗臉臺的正常使用?，F在同類的利用污水的馬桶皆是污水與清水混合使用，或者儲水箱分為左右兩個箱，污水清水各占50%，污水存儲時間長，易產生異味，污水利用率低。而本產品則是分為上下兩個儲水箱，簡單的機械結構可以保證下層污水優(yōu)先利用，上層的清水還有水封的作用，即便下層污水箱產生異味也不會逸散出來，同時中介箱也相當于污水箱的外延部分，污水存儲量大大提高。該產品的管道，中介箱，儲水箱皆為廉價的PVC材料，儲水箱內的浮標活塞，浮標開關等結構簡單，原理清晰。整個裝置儲水量大，污

11、水利用率高節(jié)水效果好，適合家庭及賓館等公共場所使用。水資源日益短缺，用凈化好的自來水沖廁造成了不必要的浪費，而耗水量頗大的馬桶用污水沖廁則是行之有效的節(jié)水手段。相對于普通馬桶來說，雖然造價相對較高，但從長遠來看，節(jié)省的水資源的價值要遠遠超過價格差。相對于同類的污水利用馬桶，該產品儲水量大，污水利用率高，無異味，具有很大的優(yōu)勢。如果該產品能夠大規(guī)模推廣，從小的角度說，節(jié)省了家庭開支，從大的角度說，污水再利用節(jié)省了寶貴的水資源，并能減輕用水高峰期供水系統(tǒng)的壓力，節(jié)約了社會資源。專利申請情況提出專利申請 申請?zhí)枺荷暾埲掌?年 月 日已獲專利權批準 批準號：批準日期 年 月 日未提出專利申請B3申報作

12、品TRIZ理論應用情況項目名稱污水二次利用馬桶項目來源自主研發(fā)研究領域節(jié)能環(huán)保項目概述水是人類賴以生存發(fā)展的重要資源，在水資源短缺的今天，污水的二次利用顯得尤為重要。馬桶的用水量大并且對水質沒有要求，恰恰能利用生活中產生的污水，使污水變害為利，節(jié)省寶貴的水資源，降低生活開支?，F在市場上已經有了同類產品，在項目確定時，力求在功能上超越同類產品，但在成本上控制到最低。所以本產品應用易得的材料，簡單的結構，實現了儲水量大，污水優(yōu)先利用，節(jié)水效果好，無異味的功能。由于本產品成本不高而節(jié)水效果好，符合建設節(jié)約型社會的歷史潮流，如能推廣必將受到市場的廣泛歡迎。問題描述（要求應寫清楚系統(tǒng)的工作原理；主要問題

13、；限制條件；類似產品的解決方法）污水二次利用馬桶屬于日常清潔系統(tǒng)，采用純機械結構，由管道，中介箱，閥門，上層清水箱，下層污水箱，浮標活塞，浮標開關，清水進水管，溢水管，沖水開關，座便器組成。其特征在于：生活污水先進入中介箱中，然后再進入下層污水箱，當污水充滿時自動從中介箱流入下水道內而不需要其它裝置來實現；當污水不足，下層污水箱中的浮標活塞下降，上層清水下落補足沖廁所需用水；當上層清水箱中的水不足或充滿是，浮標開關則會控制清水進水管的開或關。工作原理：生活污水先進入中介箱中，然后再進入下層污水箱，當污水充滿時自動從中介箱流入下水道內；當污水不足，下層污水箱中的浮標活塞下降，上層清水下落補足沖廁

14、所需用水；當上層清水箱中的水不足或充滿是，浮標開關則會控制清水進水管的開或關，而一旦進水開關出現毛病時，溢水管的存在怎防止水溢出儲水箱。上下層組成的儲水箱和中介箱便是整個馬桶的存水容器，因此本產品比一般的產品存水量大。當需要沖廁時，直接按下儲水箱上部的開關即可。問題描述：普通馬桶用水量大且用的是清水，但是馬桶對水質沒有太大要求，而生活中產生的大量污水卻直接排入下水道內，造成不必要的浪費；現有利用污水的馬桶對污水的利用率低，節(jié)水效果不好且易產生異味。而本產品既要有效的利用污水，又要避免因使用污水而產生的異味。限制條件：因為是利用生活中產生的污水，污水產生源的垂直高度及衛(wèi)生間的空間大小限制了中介箱

15、的大小及垂直高度，影響下層污水箱的高度；當不需要污水時污水不再進入儲水箱中；為了污水在儲水箱中存在時間短，產生的異味不會逸散出來，因此需要污水優(yōu)先利用并最大化的節(jié)省清水，但必須的清水卻限制了污水的優(yōu)先利用。類似產品解決方案：一種產品是利用三通管來解決污水是否進入的問題，而在儲水箱部分則分為左右兩個箱體，沖廁時污水清各占50%，但該產品并未實現污水的優(yōu)先利用問題。TRIZ解題流程系統(tǒng)分析（系統(tǒng)完備性法則、功能分析、九屏圖、生命曲線）完備性法則：系統(tǒng)是為實現功能而建立的，履行功能是系統(tǒng)存在的目的，為了實現功能，系統(tǒng)必須具備最基本的要素，各要素之間必須存在必要的聯(lián)系。一個完整的系統(tǒng)必須由四部分組成：

16、動力裝置、執(zhí)行裝置、傳動裝置和控制裝置。 動力裝置-重力、壓力傳動裝置-水控制裝置-沖廁開關、浮標活塞、浮標開關執(zhí)行裝置-水污水二次利用馬桶技術系統(tǒng)： 沖廁開關污水重力 浮標活塞浮標開關清水壓力功能分析：建立產品的結構組成及其之間的相互作用關系。根據構件之間的作用關系有又分為有用功能、有害功能、不足功能和過剩功能。通過減少過剩功能，消除有害功能，改善不足功能就可以達到簡化產品結構，提高產品效能，降低產品成本的目的。該產品的組成部件為：中介箱，連接管道，儲水箱（上層為清水箱，下層為污水箱），馬桶等，功能分析如圖：儲水箱清水進污水出污水進中介箱馬桶清水箱污水箱管道 由功能分析可知： 有用功能：優(yōu)先

17、利用污水沖廁，污水不足時可有清水補足 問題功能：沒有污水時，清水要先進入污水箱才能使用應用九屏圖分析該污水二次利用馬桶，如下圖所示：超系統(tǒng)的未來：利用所有的生活污水超系統(tǒng)的過去：清水與污水混合，有異味超系統(tǒng)：污水二次利用馬桶當前系統(tǒng)：普通利用污水馬桶當前系統(tǒng)的未來：提高節(jié)水效率，減少異味當前系統(tǒng)的過去：用其它容器狀污水沖馬桶子系統(tǒng)的過去：耗水量大，只有一個排水量子系統(tǒng)的未來：控制排水量，節(jié)水子系統(tǒng)： 普通馬桶通過觀察九屏圖方案，得出污水二次利用馬桶如果將所有的生活污水收集起來，節(jié)水效果會更好。利用生命曲線：生命曲線進法則指系統(tǒng)的主要參數或性能的變化是依賴發(fā)展時期呈曲線形式進化的。技術系統(tǒng)的進化

18、要經歷嬰兒期成長期成熟期和衰退期4個階段。某一產品在該類產品進化過程中所處 的階段就是該產品的技術成熟度 ，確定產品在曲線上的位置幾位重要。嬰兒期成長期成熟期衰退期S曲線 S曲線的各個階段特征見表： S曲線的各個階段特征序號 時期 特 點 1嬰兒期效率低，可靠性差，缺乏人、物力的投入，系統(tǒng)發(fā)展緩慢 2成長期 價值和潛力顯現，大量的人、物、財力的投入，效率和性能得到提高，吸引更多的投資，系統(tǒng)高速發(fā)展 3成熟期 系統(tǒng)日趨完善，性能水平達到最高，利潤最大并有下降的趨勢，研究成果水品較低 4衰退期 技術達極限，很難有新的突破，將被新的技術系統(tǒng)所代替，新的S曲線開始 S曲線的躍遷：當一個技術系統(tǒng)進化到一

19、定程度時，必然會出現一個新的技術系統(tǒng)來代替它，即現有技術代替了老技術，形成技術上的交替。運用羅吉斯曲線計算該系統(tǒng)的技術生命周期，其數學模型如下： P(t)=k/1 +e-(t-)其中,P(t)為專利累積個數;為S曲線斜率,也就是S曲線的成長率;為成長曲線中之 轉折點的時間點。k 則代表成長的飽和水平 , 即飽和點 ,其定義為 k × 10% , k × 90% , 也是成長期與成熟期所需的時間長度t。通過計算、分析可知，該污水二次利用馬桶系統(tǒng)處在S曲線的躍遷，即由簡單的機械結構和儲水箱劃分代替了現在的一個箱體，節(jié)能環(huán)保。即處在又一個嬰兒期，技術不太成熟，但是，它的實用性強，

20、制作成本低，可廣泛用于家庭、賓館等，推廣前景樂觀。資源分析（系統(tǒng)內部資源現有資源、派生資源；系統(tǒng)可引用的資源）資源就是一切可被人類開發(fā)和利用的物質、能量和信息的總稱 。在TRIZ中，資源通常指方案的某一組成部分，該部分使方案的實施成本更低。資源的分類如下表：序 號 類 型 意 義 1自然或環(huán)境資源 自然界中任何存在的材料或場 2時間資源 系統(tǒng)啟動之前、工作之后、倆個循環(huán)之間的時間 3空間資源位置、次序、系統(tǒng)本身及超系統(tǒng) 4 系統(tǒng)資源 當改變子系統(tǒng)之間的連接、超系統(tǒng)引進新的獨立技術時，所獲得的有用功能或新技術 5物質資源任何用于有用功能的物質 6物質、場資源系統(tǒng)中存在的或能產生的場或能量流 7信

21、息資源系統(tǒng)中任何存在或能產生的信號 8功能資源系統(tǒng)或環(huán)境能夠實現輔助功能的能力現有資源：指在當前存在狀態(tài)下可被應用的資源，它包括：物質資源：污水、清水、中介箱、儲水箱、管道、開關等 能量資源：重力勢能，自來水管道壓力 空間資源：整個系統(tǒng)所需空間 時間資源：污水的產生時間和存儲時間派生資源：通過某種變換，使不能利用的資源成為可利用的資源。包括： 派生物質資源：通過將中介箱用管道與下水道相連，中介箱也成為下水管道的一部分；將中介箱與儲水箱相連，它又成為儲水箱的一部分 派生能量資源：通過開關將水的重力勢能變?yōu)樗膭幽?派生空間資源：將中介箱的上表面做平，又可成為放物臺 派生時間資源：中介箱的存在延長

22、了污水的存儲時間 最終理想解所有技術系統(tǒng)進化的終極目標：最終理想解（IFR）指物理產品不存在，但保留并執(zhí)行所需功能最終理想解(IFR)有四個特點：1、保持了原系統(tǒng)的優(yōu)點；2、消除了原系統(tǒng)的不足；3、沒有使系統(tǒng)變得更復雜；4、沒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）由上式可見，技術系統(tǒng)的理想化水平與有用功能之和成正比，與有害功能之和成反比。理想化水品越高，產品的競爭能力越強。 為了增加理想度，可有以下幾個方向： 減少有害功能：根據實際空間的大小來選擇中介箱的大小和管道的長短 減少成本：將該系統(tǒng)的存儲箱，中介箱，管道等換成廉價材料制成的，節(jié)能環(huán)保，減少成本。 增加有用功能：

23、將中介箱的上表面做成放物臺。 系統(tǒng)的問題功能：中介箱與管道占有一部分空間并破壞視覺美感。最終理想解：利用理想化解決方法和公式，中介箱的大小及管道的長短根據實際空間來選擇，材料采用廉價的且具有足夠強度的pvc材料，在管道上添加裝飾性的物品。這些使系統(tǒng)成本低廉而不失功能，同時具有視覺美感。運用TRIZ工具（技術矛盾、物理矛盾、物-場分析）建立原問題的問題模型 物理矛盾分析 1儲水箱因為寬度一定，高度越高存水量越大，污水利用越多，但洗臉臺高度一定，儲水箱越高，污水越不容易流進其中 2清水既要進入污水箱來保證儲水量，又要與污水分離開來以保證優(yōu)先利用污水 3污水需要防滿溢的裝置，清水也需要防滿溢的裝置，

24、如果用兩套防滿溢裝置的話不僅占空間還增加成本。 技術矛盾分析 污水既要自動存儲以供沖廁使用，又要在污水過多時自動從系統(tǒng)內流進下水道中物場分析是TRIZ理論中一種重要的問題描述和分析工具，用以建立與已存在的系統(tǒng)或新技術系統(tǒng)問題相聯(lián)系的功能模型，根據物場模型所描述的問題，來查找TRIZ理論相對應的一般解法和標準解法。物場分析法將所有功能都看作是由二個物質和一個場組成的。 建立現有利用污水馬桶的物場分析如圖F2氣味場F1重力場S2儲水箱S3環(huán)境S1污水 由圖可知 ，現有利用污水的馬桶雖然利用了污水，同時對環(huán)境產生了有害的影響。解決方案（方案、方案評價）查閱矛盾矩陣表，對所有解決方法進行篩選，得到1、7、22、25號解決方案更具有價值。解決方案如下：1分割原則：，污水二次利用馬桶應用的污水來源于洗臉臺，洗臉臺本來是由一根管子接通下水道的，在這個系統(tǒng)中我們將這根管子一分為二，管一接通洗臉臺與中介箱，使污水流入中介箱中，管二接通中介箱與下水道，使中介箱中的污水存滿后自動流出。另外，我們將馬桶的存水箱也一分為二，分為上下兩層，上層為清水箱，下層為污水箱，清污分離，保證先用污水，后用清水，最大化利用污水，此外下層的污水箱近