家用雙系統廢水再利用裝置

◆山東省萊州市第一中學 顧苡萌 方 皓

我國的淡水資源十分匱乏，人們都用干凈的自來水洗手、洗菜，洗完的水直接流進下水道，坐便器里用來沖廁所的水也都是潔凈的自來水，真是太浪費了！如果有一個裝置能把洗手盆、洗菜盆里的水都收集起來進行二次利用，讓它為坐便器供水，不就可以節省水資源了嗎？

于是，我們確立了發明“家用雙系統廢水再利用裝置”的設想。

圖1 市場走訪調查

一、研究過程

我們一起進行了市場走訪調查，購買制作裝置所需的材料，在家長和老師的幫助下制作，完成后再進行效果驗證并反復調試和完善。

1.廢水收集——設計制作儲水桶

在老師的協助下，我們按照設計圖紙做了一個木質水盆柜，并在柜子后方延伸出一塊木板作為坐便器支架，將方形儲水桶置于洗手盆的下方柜內。在水桶上方的蓋子上開一個孔，洗手盆下水管由此進入，以收集從洗手盆流出的廢水。

圖2 設計圖

在儲水桶左側下方開一個接出水管的孔，并與坐便器入水口連接。我們在洗手盆內進行了廢水收集實驗，儲水效果不錯，儲水桶接水成功。

我們在水桶底部設計了一個沉淀池，使水中的雜質能在底部沉淀，儲水桶設置上、下兩個排水口，上排水口使溢出的水直接流入下水道，下排水口便于清理底部沉淀物。桶外還與凈水處理器連接，出水口處有過濾網，可以讓抽進坐便器里的水更干凈。

2.廢水的利用——增加自動壓力泵

儲水桶的位置較低，里面的水怎樣才能流入高于它的坐便器的儲水池內？

為解決這個難題，我們查閱資料后了解到，要使儲水桶內的水由低處流入坐便器的水箱，必須給水施加壓力。于是我們安裝了一個自動壓力泵，接上電源一試，效果很好。

3.持續供水——加裝常開電磁閥

為了使壓力泵供水時桶內的水位低到一定程度能立即停止工作，我們加裝了一個水位控制器。作品初步完成后，我們進行了幾次實驗，發現當水位控制器感應到儲水桶里的水位太淺時就停止工作，導致自動壓力泵也因斷電停止工作，坐便器不能正常使用。怎樣才能讓自來水在這個關口及時“沖上去”？

我們再次請教老師和有經驗的電器維修師傅，并到電器市場進行考察，最后為裝置加裝了常開電磁閥。常開電磁閥的作用是：斷電時自動打開供水，通電時關閉供水口，停止供水。這樣當廢水儲水桶里水位不足時常開電磁閥打開，停止供應廢水，同時接通自來水，坐便器便能24小時正常使用了。

圖3 加裝常開電磁閥

后來，考慮到有時自來水的水壓比水位控制器的水壓大，為避免使水位控制器失去作用，我們增加了一個單向閥，起到自來水為坐便器供水時不為廢水桶供水的作用。

自動壓力泵、水位控制器、常開電磁閥、單向閥的交互使用讓坐便器優先使用廢水。當廢水水位不夠高時開啟第二套系統，自動切換到自來水，保證坐便器能正常使用。

圖4 家用雙系統廢水再利用裝置實物圖

二、結果分析與結論

我們把家用雙系統廢水再利用裝置安裝在家里試用，效果很好。它優先將洗手水和洗菜水收集、過濾后進行二次利用，當水量不夠時自動接通自來水沖洗坐便器。初步統計，平均每人每天洗手、洗臉等產生的5千克日常用水可得到有效利用。

制作本裝置用到的標準零件均能在市面上購買到，各個零件可采用常規方式連接。可見，該裝置制作成本低，安裝簡單，具有很好的應用價值和推廣前景。

三、創新點

1.大容量儲水桶能儲存更多的生活廢水。洗手水、洗菜水都可存儲。

2.水桶底部有沉淀池，桶外連接凈水處理器，出水口處有過濾網，可有效過濾掉抽進坐便器的水中雜質。

3.實現了坐便器的雙系統供水。坐便器優先使用廢水，當廢水水量不夠時啟動第二套系統，自動切換使用自來水，以保證坐便器能正常使用。（指導老師：王寶松 孫小龍綦祥國）

專家點評從發明方法上分析，顧苡萌、方皓兩位同學完成的“家用雙系統廢水再利用裝置”屬于“老題新做”的作品。

雖然有關家庭廢水合理利用的研究已有多年，但受家庭條件、習慣和用水量不同等各種因素的影響，至今還沒有適合全方位推廣應用的方案與裝置出現。因此，各顯其能進行探討是有意義的。作為高中生來說，通過將所學知識加以靈活應用來進行嘗試也是可行的。從項目完成的情況來看，其問題的提出、解題思路與實施過程，體現了兩位發明人嚴謹的科學探究作風，作品的完整性和實用性都有一定的可信度。

值得兩位發明人注意的是，該作品創新點的提煉還有待提高。作品創新點不是該項目的功能，也不是項目實施后產生的效果。

創新點是代表著該項目創新的亮點，是為解決其中的難點所提出的有別于他人的技術方案或方法，它涵蓋結構創新、技術創新、配方創新、應用創新等。