衛(wèi)生間節(jié)水裝置的研究與設(shè)計

劉江 李小明 王維欣

摘 ?要：本研究涉及的是一種衛(wèi)生間高效節(jié)水裝置，其包括廢水回用裝置、水箱和開口向上的馬桶，馬桶左側(cè)上部固定安裝有水箱，對應(yīng)水箱下部位置的馬桶內(nèi)側(cè)設(shè)有能夠?qū)崿F(xiàn)馬桶內(nèi)側(cè)沖洗的沖水腔，沖水腔上部設(shè)有第一進水口，對應(yīng)第一進水口位置的水箱內(nèi)設(shè)有能夠控制第一進水口開啟、閉合的排水閥，水箱內(nèi)側(cè)設(shè)有能夠控制排水閥開啟、關(guān)閉的馬桶水箱配件;馬桶下部設(shè)有排污管，排污管位于沖水腔下方;馬桶外側(cè)設(shè)有廢水回用裝置，廢水回用裝置包括第一進水管、第二進水管、單向閥、進水泵、回收水箱和能夠控制進水泵開啟的控制單元，回收水箱上部設(shè)有回收水進口，回收水箱下部設(shè)有出水口，回收水箱外側(cè)設(shè)有進水泵，具有使用方便而節(jié)水的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：節(jié)水??減排??連通器??過濾網(wǎng)??控制單元??可持續(xù)發(fā)展

一、研究背景

在現(xiàn)代居家生活中，洗浴間的用水約占到家庭總用水量的70%，污水排放量占到了80%以上，而馬桶是當之無愧的第一大戶。洗浴間用水計算如下：

馬桶：按一個人每天平均小便4次，大便1次。根據(jù)GB6952——2015《衛(wèi)生陶瓷》最高標準（1級水效），全沖（大便）一次4.5升，半沖（小便）一次3升。一個三口之家一周水量合計：清水量（4×3+4.5）×3×7=346.5升，等量排污346.5升。其他用水：飯前便后洗手，按每人每天8次，每次0.5升;早晚洗漱、洗腳用水，每人早晚各3升;洗衣機，每周洗衣一次20升。一周合計：（8×0.5+2×3）×3×7+20=230升，同時排污量230升。（注：洗澡、洗拖用水等未統(tǒng)計）。上述用水的方式，均為一次性消費，沒有二次回收利用。因此，造成清水使用量大，排污水量大。調(diào)整用水結(jié)構(gòu)，改進用水方式，科學(xué)、合理、有計劃、有重點的用水，提高水的利用率，避免水資源浪費已經(jīng)成為當今可持續(xù)發(fā)展的一大主題。各種衛(wèi)生間高效節(jié)水裝置也應(yīng)運而生，尤其是各類衛(wèi)生間高效節(jié)水裝置更是層出不窮，通常采用對生活廢水收集再利用，但是普遍存在節(jié)水與正常使用難以兼容的問題（即：實現(xiàn)了節(jié)水但影響了衛(wèi)生間的使用），從一定程度上影響了人們生活的便捷性。

二、研究內(nèi)容

衛(wèi)生間高效節(jié)水裝置，包括廢水回用裝置、水箱和開口向上的馬桶，馬桶左側(cè)上部固定安裝有水箱，對應(yīng)水箱下部位置的馬桶內(nèi)側(cè)設(shè)有能夠?qū)崿F(xiàn)馬桶內(nèi)側(cè)沖洗的沖水腔，沖水腔上部設(shè)有第一進水口，對應(yīng)第一進水口位置的水箱內(nèi)設(shè)有能夠控制第一進水口開啟、閉合的排水閥，水箱設(shè)有能夠控制排水閥開啟、關(guān)閉的馬桶水箱配件;馬桶下部設(shè)有排污管;馬桶外側(cè)設(shè)有廢水回用裝置，廢水回用裝置包括第一進水管、第二進水管、單向閥、進水泵、回收水箱和能夠控制進水泵開啟的控制單元，回收水箱上部設(shè)有回收水進口，回收水箱下部設(shè)有出水口，回收水箱外側(cè)設(shè)有進水泵，進水泵的進水口與回收水箱的出水口之間固定連通有第一進水管，沖水腔設(shè)有第二進水口，進水泵的出水口與第二進水口之間固定連通有第二進水管，第二進水管上固定安裝有能夠防止沖水腔內(nèi)的水流至回收水箱的單向閥，進水泵與控制單元電連接在一起;沖水腔右側(cè)固定連通有導(dǎo)水圈，導(dǎo)水圈位于馬桶上部，導(dǎo)水圈內(nèi)側(cè)設(shè)有能夠?qū)⑺疀_入馬桶內(nèi)側(cè)的出水孔。

本結(jié)構(gòu)合理而緊湊，具有使用方便而節(jié)水的優(yōu)點，第一進水口和第二進水口的設(shè)置保證了水箱和回收水箱的單獨供水，二者互不干擾又互為補充，在達到節(jié)水目的的同時也保證了馬桶的正常使用;進水泵的設(shè)置為回收水箱內(nèi)的水順利進入沖水腔提供了動力，使廢水能夠以一定的速度進入沖水腔內(nèi)，保證了沖洗效果;單向閥的設(shè)置有效避免了沖水腔內(nèi)的水倒流至回收水箱中而影響沖洗效果的現(xiàn)象發(fā)生;回收水箱的設(shè)置不僅實現(xiàn)了洗漱、洗衣等廢水的收集，同時廢水中殘留的洗滌成分也會對馬桶進行清潔，進一步提高了沖洗效果。

三、研究的現(xiàn)實意義

實現(xiàn)了部分生活廢水的二次再利用，可替代現(xiàn)行馬桶沖廁水量的60%以上，同時等效的減少了生活污水的排放量。該方法如推廣應(yīng)用于中國4億個家庭，將產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益。

各組成部分的特征及作用說明：

一、馬桶構(gòu)造改造

在馬桶沖水腔部位3，增開一個孔，作為回收水的入口4。開孔的具體位置，可以是沖水腔的下方、側(cè)面或后方。馬桶生產(chǎn)廠家可根據(jù)自身產(chǎn)品的制造工藝特點，選擇適合的開孔位置。

二、回收水箱部分

回收水箱11有效容積應(yīng)不小于20升，設(shè)置高度應(yīng)滿足洗漱盆和洗衣機的排水可以自流入箱。水箱上部設(shè)有溢流口12，該設(shè)置高度應(yīng)不超過馬桶沖水腔3，水箱滿，則通過溢流管、防臭地漏13排入下水道。在水箱下部設(shè)有浮球液位開關(guān)8，其閉合動作點代表水箱的4.5升水位線，動作信號傳輸?shù)今R桶旁邊的液位指示燈15上。入水過濾器9的作用是避免固體雜物進入水箱。在過濾器的選型上，推薦使用過濾網(wǎng)兜，也可以用紗窗自制，用卡箍或繃帶將過濾網(wǎng)兜固牢在洗臉池和洗衣機的排水管10上。

三、輸水系統(tǒng)

管道泵6前裝有泵前過濾器7，理論上，如前述入水過濾網(wǎng)兜如果沒有破損，則水箱內(nèi)不會有大的固體異物，設(shè)置泵前過濾器7的目的，是進一步確保異物不會進入管道泵6。管道泵后裝有單向閥5，單向閥的作用是防止馬桶沖水腔3內(nèi)的水回流。管道泵6可選家用的普通水暖循環(huán)泵，該泵啟動神速，超靜音。

四、回收水箱液位指示燈和沖廁開關(guān)

液位指示燈15和沖廁開關(guān)16、17，設(shè)在馬桶旁邊方便使用的位置。液位指示燈15亮起，說明回收水可以正常使用。指示燈滅，說明回收水不足，則只能使用馬桶自備水箱1的清水沖廁。沖廁開關(guān)分為全沖16和半沖17兩個觸摸按鈕，啟動按鈕，則自動完成沖廁過程。

作者簡介

劉江（1976.12—），男，漢族，籍貫：湖南省永州，本科，高級教師，研究方向：物理學(xué)。

李小明（1975.7—），男，漢族，籍貫：湖南省常德，本科，高級教師，研究方向：物理學(xué)。