创新大赛作品论文

负压提升废水冲厕装置

济宁一中高二（2）李怡帆

随着人民生活水平的不断提高，城市人民的生活用水量和废水排放量也在不断增长。生活废水来自多方面，但最主要还是来自家庭。家庭生活废水一般指洗菜、洗碗、洗脸、洗澡、洗衣等用过的水，这些水占生活用水量的绝大部分。生活废水如不加以利用直接排入污水管道，实在是对水资源的一种极大的浪费。

抽水马桶是现代家庭生活中的必备洁具，然而抽水马桶耗水太多也是个问题。某大城市生活用水结构抽样调查的结果显示，在居民家庭生活用水中，冲厕水占到了总用水量的 27％。居家过日子的老百姓，当然盼望着又节水又好用的新型洁具走进自家的卫生间。

现在的居家设计中，不少厨房、卫生间都是相邻的，仅一墙之隔，而大多家庭的卫生间兼有洗衣功能，这就为废水再利用创造了极为有利的条件。于是便产生了许多废水循环利用的装置。但是多数都没有对解决“如何让水往高处流”这个问题提出可行的办法。还有些借助电.热等能源来将废水提升，虽提升了废水，却又造成了能源的二次浪费。这样的设计没有达到节能减排的效果，自然也就不能被大家接受并推广使用了。为了解决以上两个问题，构想并设计了“负压提升废水冲厕装置”。

首先，确定了该项目的设计目的是为了既节约用水，又在循环利用废水的过程中不再消耗电.热等能源。以收集.循环利用废水和不再二次浪费能源作为两条设计的基本思路进行设计。从而达到真正节能减排的目的。

再以设计的基本思路作为原则，进行反复思考。首先，为了使废水尽可能的被集中回收，便需要一个大的蓄水槽。又要使冲厕后补水及时，便需要设置高位水箱。最后，也是最为关键的设计便是使废水上升的装置了。通过仔细思考并受到从前人们常用的“压水井”构造的启发，想到了借助人力将水提升的方法。但如何将人力加于传动装置并将其与两水箱结合，又成了问题。起初根据水井的下压手柄设计了下压式的提升阀，并画出了草图。但在制作模型时发现，由于手柄的活动范围太大，密封难以保证，便难以达到预期效果。于是，为了解决这个问题，便向专业技术人员进行了咨询。在专业技术人员的帮助下，设计出了制作更简单.成本更低的--踩踏式提升阀。

设计出大体结构后，又对部分结构进行了细化：在底部水槽通向提升阀的出口设置了过滤网，防止脏物进入；在底部水槽的底面上设置带活塞的排污口，方便彻底排净沉淀在底部的污物；高位水箱用透明材料制作，方便观察水位高度以及时添水。

最后画出草图，制作模型，完成设计。经实验操作验证，达到预期目标。

应用的科学方法、科学原理：

物理学中液体压强的有关知识以及简单机械制作原理等。并运用了绘制草图.制作功能模型等科学方法进行设计制作。

主要的创新点：

1、大容量生活废水收集槽，收集生活废水冲厕，达到节水效果。

2、设置高位水箱，解决了废水收集池水位低于便池冲水箱的问题。

3、采用脚踩负压装置提升水位，避免使用电能、水能及机械力，达到节能减排的作用

最后，介绍该设计的具体操作方法：

设置大容量生活废水收集槽与负压提升阀相连，负压提升阀上接高位储水箱，高位储水箱下与普通抽水马桶连接。（具体连接方法见装置简图）运用负压抽吸的原理，采用脚踩拉动密封筒内的单向开放活塞，产生负压、将水提升的方法，将收集在废水收集槽的生活废水提升到高位储水箱中备用，马桶上的冲水箱冲厕后，由高位储水箱自动向冲水箱补水。同时，储水箱向冲水箱补水的管道与冲水箱的自来水上水管以三通阀相连，在废水不足时由自来水补充。

进一步完善该项目的设想：

这个装置的原理属于废水回收利用领域，工作原理简单，使用方便，不再消耗任何能源、水源。据统计一般市民人均最高日用水量为120升，其中这个用水量的27%为冲厕用水，27%的水被节省下来，每人每天的省水量为 32.4升。如在全国推广应用本装置，可在不消耗任何能源的情况下节约大量水资源，具有很好的节水、节能、减排的作用。从而取得良好的环保和经济效益。可以在建筑设计时将水槽及连接管设计为隐蔽式的，更加节省空间，也有利于产品的进一步推广使用。最终达到更好的节水，节能减排的效果。