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(xué)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(xué) 類 別：發(fā)明制作類論文創(chuàng)意類 2013年“TRIZ”杯大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計大賽組委會制說 明1申報者應(yīng)在認真閱讀此說明各項內(nèi)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(jù)項目報名情況填寫A表，根據(jù)作品類別（科技發(fā)明制作、自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文）分別填寫B(tài)1、B2表，根據(jù)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(nèi)項目填寫時一律打印，要求申報者一律按原表復(fù)制。4序號、編碼由2013年“TRIZ”杯大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)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(shù)在2000字左右。6學(xué)術(shù)論文、社會調(diào)查報告及所附的有關(guān)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(shù)8000字以內(nèi)，（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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)通信地址黑龍江省佳木斯市學(xué)府街佳木斯大學(xué)創(chuàng)新方法導(dǎo)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(dǎo)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(nóng)機135126796421319717241 臧同樂男23工業(yè)設(shè)計187245471101066936056王天元男20152464735391213158527資格認定學(xué)籍負責(zé)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(xué)生（含?？粕⒈究粕?、研究生） 是 否若是，其學(xué)號是：杜康：11090140307戴晶星：11090640114穆海鵬：11090540301臧同樂：1008024114王天元：12099940313

5、負責(zé)人簽名：部門蓋章：年 月 日學(xué)校負責(zé)部門意見本作品是否為課外非教學(xué)學(xué)術(shù)科技活動成果 是 否 負責(zé)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(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路，創(chuàng)新點，技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)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(shù)關(guān)鍵、技術(shù)指標(biāo)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(yīng)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(zhì)沒有要求，恰恰能利用生活中產(chǎn)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(yīng)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(dāng)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(biāo)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(guān)在清水箱中。自我服務(wù)原則;整個污水二次利用馬桶的用水都是自我滿足的，當(dāng)污水箱中的污水減少時，會從中介箱自動補充污水，當(dāng)中介箱中的污水不能滿足使用時，通過浮標(biāo)裝置控制活塞，使清水箱中的清水流進污水箱中，當(dāng)清水中的水減少時，通過浮標(biāo)開關(guān)控制清水的進入并在清水打到一定水位時自動

8、關(guān)閉。作品的科學(xué)性、先進性（應(yīng)說明與現(xiàn)有技術(shù)相比，該作品是否具有突出的實質(zhì)性技術(shù)特點和顯著進步。請?zhí)峁┘夹g(shù)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(chǎn)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(dāng)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(dāng)污水不夠用時自動補充清水，所以和同類產(chǎn)品比較，上下分層的設(shè)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(chǎn)品比較產(chǎn)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(chǎn)階段 D. （自填）技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式作品可展示的形式實物、產(chǎn)品 模型 圖紙 磁盤現(xiàn)場演示 圖片 錄像 樣品使用說明及該作品的技術(shù)特點和優(yōu)勢，請?zhí)峁┰撟髌返倪m應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明及市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測使用時，生活污水由洗臉盆等進入中介箱內(nèi)，中介箱用管道接通馬桶儲水箱下層污水箱的側(cè)面。當(dāng)沖廁時按下儲水箱頂部的開關(guān)便可以用污水沖廁。當(dāng)污水過多時，污水可以從中介箱連接下水道的管道溢出。當(dāng)污水不足時，下層污水箱內(nèi)的浮標(biāo)活塞下降，上層箱內(nèi)的清水進行補充，清水不足時，上層箱內(nèi)的浮標(biāo)開關(guān)控制自來水進行補充，并在水滿時自動關(guān)閉，上層清水箱內(nèi)有

10、一溢出管穿過下層污水箱連接馬桶，防止自來水開關(guān)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(guān)，可以在維修儲水箱時關(guān)閉開關(guān)，不影響洗臉臺的正常使用?，F(xiàn)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(chǎn)生異味，污水利用率低。而本產(chǎn)品則是分為上下兩個儲水箱，簡單的機械結(jié)構(gòu)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(chǎn)生異味也不會逸散出來，同時中介箱也相當(dāng)于污水箱的外延部分，污水存儲量大大提高。該產(chǎn)品的管道，中介箱，儲水箱皆為廉價的PVC材料，儲水箱內(nèi)的浮標(biāo)活塞，浮標(biāo)開關(guān)等結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(chǎn)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(quán)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(yīng)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(lǐng)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(zhì)沒有要求，恰恰能利用生活中產(chǎn)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。現(xiàn)在市場上已經(jīng)有了同類產(chǎn)品，在項目確定時，力求在功能上超越同類產(chǎn)品，但在成本上控制到最低。所以本產(chǎn)品應(yīng)用易得的材料，簡單的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)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(chǎn)品成本不高而節(jié)水效果好，符合建設(shè)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(yīng)寫清楚系統(tǒng)的工作原理；主要問題

13、；限制條件；類似產(chǎn)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(jié)構(gòu)，由管道，中介箱，閥門，上層清水箱，下層污水箱，浮標(biāo)活塞，浮標(biāo)開關(guān)，清水進水管，溢水管，沖水開關(guān)，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(dāng)污水充滿時自動從中介箱流入下水道內(nèi)而不需要其它裝置來實現(xiàn)；當(dāng)污水不足，下層污水箱中的浮標(biāo)活塞下降，上層清水下落補足沖廁所需用水；當(dāng)上層清水箱中的水不足或充滿是，浮標(biāo)開關(guān)則會控制清水進水管的開或關(guān)。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(dāng)污水充滿時自動從中介箱流入下水道內(nèi)；當(dāng)污水不足，下層污水箱中的浮標(biāo)活塞下降，上層清水下落補足沖廁

14、所需用水；當(dāng)上層清水箱中的水不足或充滿是，浮標(biāo)開關(guān)則會控制清水進水管的開或關(guān)，而一旦進水開關(guān)出現(xiàn)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(chǎn)品比一般的產(chǎn)品存水量大。當(dāng)需要沖廁時，直接按下儲水箱上部的開關(guān)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(zhì)沒有太大要求，而生活中產(chǎn)生的大量污水卻直接排入下水道內(nèi)，造成不必要的浪費；現(xiàn)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(chǎn)生異味。而本產(chǎn)品既要有效的利用污水，又要避免因使用污水而產(chǎn)生的異味。限制條件：因為是利用生活中產(chǎn)生的污水，污水產(chǎn)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(dāng)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(chǎn)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(chǎn)品解決方案：一種產(chǎn)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(chǎn)品并未實現(xiàn)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(xiàn)功能而建立的，履行功能是系統(tǒng)存在的目的，為了實現(xiàn)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(guān)、浮標(biāo)活塞、浮標(biāo)開關(guān)執(zhí)行裝置-水污水二次利用馬桶技術(shù)系統(tǒng)： 沖廁開關(guān)污水重力 浮標(biāo)活塞浮標(biāo)開關(guān)清水壓力功能分析：建立產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成及其之間的相互作用關(guān)系。根據(jù)構(gòu)件之間的作用關(guān)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品效能，降低產(chǎn)品成本的目的。該產(chǎn)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(yīng)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(dāng)前系統(tǒng)：普通利用污水馬桶當(dāng)前系統(tǒng)的未來：提高節(jié)水效率，減少異味當(dāng)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(shù)或性能的變化是依賴發(fā)展時期呈曲線形式進化的。技術(shù)系統(tǒng)的進化

18、要經(jīng)歷嬰兒期成長期成熟期和衰退期4個階段。某一產(chǎn)品在該類產(chǎn)品進化過程中所處 的階段就是該產(chǎn)品的技術(shù)成熟度 ，確定產(chǎn)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(xiàn)，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(shù)達極限，很難有新的突破，將被新的技術(shù)系統(tǒng)所代替，新的S曲線開始 S曲線的躍遷：當(dāng)一個技術(shù)系統(tǒng)進化到一

19、定程度時，必然會出現(xiàn)一個新的技術(shù)系統(tǒng)來代替它，即現(xiàn)有技術(shù)代替了老技術(shù)，形成技術(shù)上的交替。運用羅吉斯曲線計算該系統(tǒng)的技術(shù)生命周期，其數(shù)學(xué)模型如下： P(t)=k/1 +e-(t-)其中,P(t)為專利累積個數(shù);為S曲線斜率,也就是S曲線的成長率;為成長曲線中之 轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)和儲水箱劃分代替了現(xiàn)在的一個箱體，節(jié)能環(huán)保。即處在又一個嬰兒期，技術(shù)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(nèi)部資源現(xiàn)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(zhì)、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(dāng)改變子系統(tǒng)之間的連接、超系統(tǒng)引進新的獨立技術(shù)時，所獲得的有用功能或新技術(shù) 5物質(zhì)資源任何用于有用功能的物質(zhì) 6物質(zhì)、場資源系統(tǒng)中存在的或能產(chǎn)生的場或能量流 7信

21、息資源系統(tǒng)中任何存在或能產(chǎn)生的信號 8功能資源系統(tǒng)或環(huán)境能夠?qū)崿F(xiàn)輔助功能的能力現(xiàn)有資源：指在當(dāng)前存在狀態(tài)下可被應(yīng)用的資源，它包括：物質(zhì)資源：污水、清水、中介箱、儲水箱、管道、開關(guān)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(chǎn)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(zhì)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(guān)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(shù)系統(tǒng)進化的終極目標(biāo)：最終理想解（IFR）指物理產(chǎn)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(fù)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(shù)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(chǎn)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(jù)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(jù)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(shù)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(shù)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(nèi)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(shù)系統(tǒng)問題相聯(lián)系的功能模型，根據(jù)物場模型所描述的問題，來查找TRIZ理論相對應(yīng)的一般解法和標(biāo)準解法。物場分析法將所有功能都看作是由二個物質(zhì)和一個場組成的。 建立現(xiàn)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(xiàn)有利用污水的馬桶雖然利用了污水，同時對環(huán)境產(chǎn)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(yīng)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