◆山東省萊州市第一中學(xué) 顧苡萌 方 皓

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

于是，我們確立了發(fā)明“家用雙系統(tǒng)廢水再利用裝置”的設(shè)想。

圖1 市場(chǎng)走訪調(diào)查

一、研究過(guò)程

我們一起進(jìn)行了市場(chǎng)走訪調(diào)查，購(gòu)買(mǎi)制作裝置所需的材料，在家長(zhǎng)和老師的幫助下制作，完成后再進(jìn)行效果驗(yàn)證并反復(fù)調(diào)試和完善。

1.廢水收集——設(shè)計(jì)制作儲(chǔ)水桶

在老師的協(xié)助下，我們按照設(shè)計(jì)圖紙做了一個(gè)木質(zhì)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(chǔ)水桶置于洗手盆的下方柜內(nèi)。在水桶上方的蓋子上開(kāi)一個(gè)孔，洗手盆下水管由此進(jìn)入，以收集從洗手盆流出的廢水。

圖2 設(shè)計(jì)圖

在儲(chǔ)水桶左側(cè)下方開(kāi)一個(gè)接出水管的孔，并與坐便器入水口連接。我們?cè)谙词峙鑳?nèi)進(jìn)行了廢水收集實(shí)驗(yàn)，儲(chǔ)水效果不錯(cuò)，儲(chǔ)水桶接水成功。

我們?cè)谒暗撞吭O(shè)計(jì)了一個(gè)沉淀池，使水中的雜質(zhì)能在底部沉淀，儲(chǔ)水桶設(shè)置上、下兩個(gè)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(guò)濾網(wǎng)，可以讓抽進(jìn)坐便器里的水更干凈。

2.廢水的利用——增加自動(dòng)壓力泵

儲(chǔ)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(chǔ)水池內(nèi)？

為解決這個(gè)難題，我們查閱資料后了解到，要使儲(chǔ)水桶內(nèi)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(gè)自動(dòng)壓力泵，接上電源一試，效果很好。

3.持續(xù)供水——加裝常開(kāi)電磁閥

為了使壓力泵供水時(shí)桶內(nèi)的水位低到一定程度能立即停止工作，我們加裝了一個(gè)水位控制器。作品初步完成后，我們進(jìn)行了幾次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水位控制器感應(yīng)到儲(chǔ)水桶里的水位太淺時(shí)就停止工作，導(dǎo)致自動(dòng)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(lái)水在這個(gè)關(guān)口及時(shí)“沖上去”？

我們?cè)俅握?qǐng)教老師和有經(jīng)驗(yàn)的電器維修師傅，并到電器市場(chǎng)進(jìn)行考察，最后為裝置加裝了常開(kāi)電磁閥。常開(kāi)電磁閥的作用是：斷電時(shí)自動(dòng)打開(kāi)供水，通電時(shí)關(guān)閉供水口，停止供水。這樣當(dāng)廢水儲(chǔ)水桶里水位不足時(shí)常開(kāi)電磁閥打開(kāi)，停止供應(yīng)廢水，同時(shí)接通自來(lái)水，坐便器便能24小時(shí)正常使用了。

圖3 加裝常開(kāi)電磁閥

后來(lái)，考慮到有時(shí)自來(lái)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?cè)黾恿艘粋€(gè)單向閥，起到自來(lái)水為坐便器供水時(shí)不為廢水桶供水的作用。

自動(dòng)壓力泵、水位控制器、常開(kāi)電磁閥、單向閥的交互使用讓坐便器優(yōu)先使用廢水。當(dāng)廢水水位不夠高時(shí)開(kāi)啟第二套系統(tǒng)，自動(dòng)切換到自來(lái)水，保證坐便器能正常使用。

圖4 家用雙系統(tǒng)廢水再利用裝置實(shí)物圖

二、結(jié)果分析與結(jié)論

我們把家用雙系統(tǒng)廢水再利用裝置安裝在家里試用，效果很好。它優(yōu)先將洗手水和洗菜水收集、過(guò)濾后進(jìn)行二次利用，當(dāng)水量不夠時(shí)自動(dòng)接通自來(lái)水沖洗坐便器。初步統(tǒng)計(jì)，平均每人每天洗手、洗臉等產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)零件均能在市面上購(gòu)買(mǎi)到，各個(gè)零件可采用常規(guī)方式連接?？梢?jiàn)，該裝置制作成本低，安裝簡(jiǎn)單，具有很好的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

1.大容量?jī)?chǔ)水桶能儲(chǔ)存更多的生活廢水。洗手水、洗菜水都可存儲(chǔ)。

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

3.實(shí)現(xiàn)了坐便器的雙系統(tǒng)供水。坐便器優(yōu)先使用廢水，當(dāng)廢水水量不夠時(shí)啟動(dòng)第二套系統(tǒng)，自動(dòng)切換使用自來(lái)水，以保證坐便器能正常使用。（指導(dǎo)老師：王寶松 孫小龍綦祥國(guó)）

專家點(diǎn)評(píng)從發(fā)明方法上分析，顧苡萌、方皓兩位同學(xué)完成的“家用雙系統(tǒng)廢水再利用裝置”屬于“老題新做”的作品。

雖然有關(guān)家庭廢水合理利用的研究已有多年，但受家庭條件、習(xí)慣和用水量不同等各種因素的影響，至今還沒(méi)有適合全方位推廣應(yīng)用的方案與裝置出現(xiàn)。因此，各顯其能進(jìn)行探討是有意義的。作為高中生來(lái)說(shuō)，通過(guò)將所學(xué)知識(shí)加以靈活應(yīng)用來(lái)進(jìn)行嘗試也是可行的。從項(xiàng)目完成的情況來(lái)看，其問(wèn)題的提出、解題思路與實(shí)施過(guò)程，體現(xiàn)了兩位發(fā)明人嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究作風(fēng)，作品的完整性和實(shí)用性都有一定的可信度。

值得兩位發(fā)明人注意的是，該作品創(chuàng)新點(diǎn)的提煉還有待提高。作品創(chuàng)新點(diǎn)不是該項(xiàng)目的功能，也不是項(xiàng)目實(shí)施后產(chǎn)生的效果。

創(chuàng)新點(diǎn)是代表著該項(xiàng)目創(chuàng)新的亮點(diǎn)，是為解決其中的難點(diǎn)所提出的有別于他人的技術(shù)方案或方法，它涵蓋結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、配方創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新等。