家用双系统废水再利用装置

◆山东省莱州市第一中学 顾苡萌 方 皓

我国的淡水资源十分匮乏，人们都用干净的自来水洗手、洗菜，洗完的水直接流进下水道，坐便器里用来冲厕所的水也都是洁净的自来水，真是太浪费了！如果有一个装置能把洗手盆、洗菜盆里的水都收集起来进行二次利用，让它为坐便器供水，不就可以节省水资源了吗？

于是，我们确立了发明“家用双系统废水再利用装置”的设想。

图1 市场走访调查

一、研究过程

我们一起进行了市场走访调查，购买制作装置所需的材料，在家长和老师的帮助下制作，完成后再进行效果验证并反复调试和完善。

1.废水收集——设计制作储水桶

在老师的协助下，我们按照设计图纸做了一个木质水盆柜，并在柜子后方延伸出一块木板作为坐便器支架，将方形储水桶置于洗手盆的下方柜内。在水桶上方的盖子上开一个孔，洗手盆下水管由此进入，以收集从洗手盆流出的废水。

图2 设计图

在储水桶左侧下方开一个接出水管的孔，并与坐便器入水口连接。我们在洗手盆内进行了废水收集实验，储水效果不错，储水桶接水成功。

我们在水桶底部设计了一个沉淀池，使水中的杂质能在底部沉淀，储水桶设置上、下两个排水口，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。桶外还与净水处理器连接，出水口处有过滤网，可以让抽进坐便器里的水更干净。

2.废水的利用——增加自动压力泵

储水桶的位置较低，里面的水怎样才能流入高于它的坐便器的储水池内？

为解决这个难题，我们查阅资料后了解到，要使储水桶内的水由低处流入坐便器的水箱，必须给水施加压力。于是我们安装了一个自动压力泵，接上电源一试，效果很好。

3.持续供水——加装常开电磁阀

为了使压力泵供水时桶内的水位低到一定程度能立即停止工作，我们加装了一个水位控制器。作品初步完成后，我们进行了几次实验，发现当水位控制器感应到储水桶里的水位太浅时就停止工作，导致自动压力泵也因断电停止工作，坐便器不能正常使用。怎样才能让自来水在这个关口及时“冲上去”？

我们再次请教老师和有经验的电器维修师傅，并到电器市场进行考察，最后为装置加装了常开电磁阀。常开电磁阀的作用是：断电时自动打开供水，通电时关闭供水口，停止供水。这样当废水储水桶里水位不足时常开电磁阀打开，停止供应废水，同时接通自来水，坐便器便能24小时正常使用了。

图3 加装常开电磁阀

后来，考虑到有时自来水的水压比水位控制器的水压大，为避免使水位控制器失去作用，我们增加了一个单向阀，起到自来水为坐便器供水时不为废水桶供水的作用。

自动压力泵、水位控制器、常开电磁阀、单向阀的交互使用让坐便器优先使用废水。当废水水位不够高时开启第二套系统，自动切换到自来水，保证坐便器能正常使用。

图4 家用双系统废水再利用装置实物图

二、结果分析与结论

我们把家用双系统废水再利用装置安装在家里试用，效果很好。它优先将洗手水和洗菜水收集、过滤后进行二次利用，当水量不够时自动接通自来水冲洗坐便器。初步统计，平均每人每天洗手、洗脸等产生的5千克日常用水可得到有效利用。

制作本装置用到的标准零件均能在市面上购买到，各个零件可采用常规方式连接。可见，该装置制作成本低，安装简单，具有很好的应用价值和推广前景。

三、创新点

1.大容量储水桶能储存更多的生活废水。洗手水、洗菜水都可存储。

2.水桶底部有沉淀池，桶外连接净水处理器，出水口处有过滤网，可有效过滤掉抽进坐便器的水中杂质。

3.实现了坐便器的双系统供水。坐便器优先使用废水，当废水水量不够时启动第二套系统，自动切换使用自来水，以保证坐便器能正常使用。（指导老师：王宝松 孙小龙綦祥国）

专家点评从发明方法上分析，顾苡萌、方皓两位同学完成的“家用双系统废水再利用装置”属于“老题新做”的作品。

虽然有关家庭废水合理利用的研究已有多年，但受家庭条件、习惯和用水量不同等各种因素的影响，至今还没有适合全方位推广应用的方案与装置出现。因此，各显其能进行探讨是有意义的。作为高中生来说，通过将所学知识加以灵活应用来进行尝试也是可行的。从项目完成的情况来看，其问题的提出、解题思路与实施过程，体现了两位发明人严谨的科学探究作风，作品的完整性和实用性都有一定的可信度。

值得两位发明人注意的是，该作品创新点的提炼还有待提高。作品创新点不是该项目的功能，也不是项目实施后产生的效果。

创新点是代表着该项目创新的亮点，是为解决其中的难点所提出的有别于他人的技术方案或方法，它涵盖结构创新、技术创新、配方创新、应用创新等。