卫生间节水装置的研究与设计

刘江 李小明 王维欣

摘  要：本研究涉及的是一种卫生间高效节水装置，其包括废水回用装置、水箱和开口向上的马桶，马桶左侧上部固定安装有水箱，对应水箱下部位置的马桶内侧设有能够实现马桶内侧冲洗的冲水腔，冲水腔上部设有第一进水口，对应第一进水口位置的水箱内设有能够控制第一进水口开启、闭合的排水阀，水箱内侧设有能够控制排水阀开启、关闭的马桶水箱配件;马桶下部设有排污管，排污管位于冲水腔下方;马桶外侧设有废水回用装置，废水回用装置包括第一进水管、第二进水管、单向阀、进水泵、回收水箱和能够控制进水泵开启的控制单元，回收水箱上部设有回收水进口，回收水箱下部设有出水口，回收水箱外侧设有进水泵，具有使用方便而节水的优点。

关键词：节水  减排  连通器  过滤网  控制单元  可持续发展

一、研究背景

在现代居家生活中，洗浴间的用水约占到家庭总用水量的70%，污水排放量占到了80%以上，而马桶是當之无愧的第一大户。洗浴间用水计算如下：

马桶：按一个人每天平均小便4次，大便1次。根据GB6952——2015《卫生陶瓷》最高标准（1级水效），全冲（大便）一次4.5升，半冲（小便）一次3升。一个三口之家一周水量合计：清水量（4×3+4.5）×3×7=346.5升，等量排污346.5升。其他用水：饭前便后洗手，按每人每天8次，每次0.5升;早晚洗漱、洗脚用水，每人早晚各3升;洗衣机，每周洗衣一次20升。一周合计：（8×0.5+2×3）×3×7+20=230升，同时排污量230升。（注：洗澡、洗拖用水等未统计）。上述用水的方式，均为一次性消费，没有二次回收利用。因此，造成清水使用量大，排污水量大。调整用水结构，改进用水方式，科学、合理、有计划、有重点的用水，提高水的利用率，避免水资源浪费已经成为当今可持续发展的一大主题。各种卫生间高效节水装置也应运而生，尤其是各类卫生间高效节水装置更是层出不穷，通常采用对生活废水收集再利用，但是普遍存在节水与正常使用难以兼容的问题（即：实现了节水但影响了卫生间的使用），从一定程度上影响了人们生活的便捷性。

二、研究内容

卫生间高效节水装置，包括废水回用装置、水箱和开口向上的马桶，马桶左侧上部固定安装有水箱，对应水箱下部位置的马桶内侧设有能够实现马桶内侧冲洗的冲水腔，冲水腔上部设有第一进水口，对应第一进水口位置的水箱内设有能够控制第一进水口开启、闭合的排水阀，水箱设有能够控制排水阀开启、关闭的马桶水箱配件;马桶下部设有排污管;马桶外侧设有废水回用装置，废水回用装置包括第一进水管、第二进水管、单向阀、进水泵、回收水箱和能够控制进水泵开启的控制单元，回收水箱上部设有回收水进口，回收水箱下部设有出水口，回收水箱外侧设有进水泵，进水泵的进水口与回收水箱的出水口之间固定连通有第一进水管，冲水腔设有第二进水口，进水泵的出水口与第二进水口之间固定连通有第二进水管，第二进水管上固定安装有能够防止冲水腔内的水流至回收水箱的单向阀，进水泵与控制单元电连接在一起;冲水腔右侧固定连通有导水圈，导水圈位于马桶上部，导水圈内侧设有能够将水冲入马桶内侧的出水孔。

本结构合理而紧凑，具有使用方便而节水的优点，第一进水口和第二进水口的设置保证了水箱和回收水箱的单独供水，二者互不干扰又互为补充，在达到节水目的的同时也保证了马桶的正常使用;进水泵的设置为回收水箱内的水顺利进入冲水腔提供了动力，使废水能够以一定的速度进入冲水腔内，保证了冲洗效果;单向阀的设置有效避免了冲水腔内的水倒流至回收水箱中而影响冲洗效果的现象发生;回收水箱的设置不仅实现了洗漱、洗衣等废水的收集，同时废水中残留的洗涤成分也会对马桶进行清洁，进一步提高了冲洗效果。

三、研究的现实意义

实现了部分生活废水的二次再利用，可替代现行马桶冲厕水量的60%以上，同时等效的减少了生活污水的排放量。该方法如推广应用于中国4亿个家庭，将产生巨大的社会经济效益和生态环境效益。

各组成部分的特征及作用说明：

一、马桶构造改造

在马桶冲水腔部位3，增开一个孔，作为回收水的入口4。开孔的具体位置，可以是冲水腔的下方、侧面或后方。马桶生产厂家可根据自身产品的制造工艺特点，选择适合的开孔位置。

二、回收水箱部分

回收水箱11有效容积应不小于20升，设置高度应满足洗漱盆和洗衣机的排水可以自流入箱。水箱上部设有溢流口12，该设置高度应不超过马桶冲水腔3，水箱满，则通过溢流管、防臭地漏13排入下水道。在水箱下部设有浮球液位开关8，其闭合动作点代表水箱的4.5升水位线，动作信号传输到马桶旁边的液位指示灯15上。入水过滤器9的作用是避免固体杂物进入水箱。在过滤器的选型上，推荐使用过滤网兜，也可以用纱窗自制，用卡箍或绷带将过滤网兜固牢在洗脸池和洗衣机的排水管10上。

三、输水系统

管道泵6前装有泵前过滤器7，理论上，如前述入水过滤网兜如果没有破损，则水箱内不会有大的固体异物，设置泵前过滤器7的目的，是进一步确保异物不会进入管道泵6。管道泵后装有单向阀5，单向阀的作用是防止马桶冲水腔3内的水回流。管道泵6可选家用的普通水暖循环泵，该泵启动神速，超静音。

四、回收水箱液位指示灯和冲厕开关

液位指示灯15和冲厕开关16、17，设在马桶旁边方便使用的位置。液位指示灯15亮起，说明回收水可以正常使用。指示灯灭，说明回收水不足，则只能使用马桶自备水箱1的清水冲厕。冲厕开关分为全冲16和半冲17两个触摸按钮，启动按钮，则自动完成冲厕过程。

作者简介

刘江（1976.12—），男，汉族，籍贯：湖南省永州，本科，高级教师，研究方向：物理学。

李小明（1975.7—），男，汉族，籍贯：湖南省常德，本科，高级教师，研究方向：物理学。