感应式废水自动冲洗水箱的设计①

洪金中， 安洪欣， 芦 颖， 芦 佳

(1.佳木斯大学，黑龙江 佳木斯 154007;2.南京航空航天大学，江苏 南京 210016)

0 引言

水资源的危机是一个世界性的话题，我国水资源匮乏十分严重，根据水利部的一项统计，我国669个城市中居然有400个供水不足，其中110个城市缺水比较严重;14个沿海开放城市中有9个严重缺水，在32个百万人口以上的特大城市中，有30个长期受缺水困扰.节约用水是实施可持续发展战略的重要措施，节水工作是一项重大社会工程.公共场所用水在城市用水中占有很大比重，如学校、车站、商场等，而用于卫生间冲洗的用水量大约占公共场所用总用水量的50% ～60%，可见卫生间冲洗设备是否节水对水资源节约具有重要意义.现在公共卫生间冲洗水源均为自来水，而洗手盆内污水和其它可利用的污水都直接排掉了，如果能够用这些污水冲洗卫生间，做到水的二次利用，将极大地节约水资源.

1 废水自动冲洗水箱的结构

废水自动冲洗水箱可用于学校、机关单位、企业、车站、闹市区等人多场合的公用槽式卫生间，它与普通供水箱相比增加了一个废水储水箱，用来储备搜集来的各种可利用废水[1].废水自动冲洗供水箱的结构如图1所示:1、废水进水口;2、恢复弹簧;3、浮球;4、废水储水箱;5、转杆;6、支点;7、防溢口;8、废水储水箱出水口;9、连动杆;10、过滤网;11、排污口;12、排污阀;13、冲洗水箱废水进水口;14、浮球阀;15、浮球;16、进水阀门;17、活塞;18、活塞拉杆;19、支点;20、转轴;21、自来水入水口;22、排水阀;23、排水管;24、手拉杆;25、防溢口;26、信号输出线;27、冲洗水箱;28、红外传感器;29、控制器;30、可调按钮;31、电源线.

图1 废水自动冲洗供水箱的结构示意图

图2 双冲洗水路

2 废水自动冲洗水箱的供水原理

2.1 废水和自来水双供水系统工作原理

废水自动冲洗水箱面临的最大一个问题就是废水水量不稳定，因为废水水量不受人为控制，有时水量大有时水量小，如果直接将废水排入冲洗水箱，水量不足时无法完成一次冲洗，因此当废水水量不足时应用自来水补足，保证冲水过程顺利完成.

在设计过程中增加了废水储存水箱，它不仅可以帮助完成自来水补水过程，还能够更多地储存废水，使废水不至于浪费.如图1所示，废水经进水口1进入水箱进行储存，当冲洗水箱完成一次冲洗后需要进水时，浮球15上升打开浮球阀14，此时如果废水储水箱里有足够的水，浮球3上升，在恢复弹簧2的带动下转杆5绕支点6旋转，推动连动杆9关闭自来水进水阀16，则废水从进水口8经过滤网10、废水进水口13进入水箱，为冲洗水箱补水;如果废水储水箱里水量不足或无水可用，则水位较低，浮球3下沉，由于重力大于弹簧弹力，转杆5转动，拉动连动杆9打开自来水的进水阀门，自来水从阀门16进入水箱，辅助完成水箱的蓄水工作.

2.2 浮球阀控制进水的原来

当水箱水位低时，浮球15随水位降低，通过固定浮球15的连杆带动浮球阀14体内的活塞往外拉，使阀体和活塞之间产生空却，能够使水进入水箱;水箱水位到设定的高度位置时，浮球随水位上升所产生的力通过连杆把阀体内的活塞往阀体内推，由于活塞的顶端安装有密封橡胶垫圈，阀体内的出水口又加工的比较平整、光滑，浮球的浮力超过水压力时，安装有密封橡胶垫圈的活塞与阀体内出水口被顶紧密封，进水也就被浮球阀14关闭了，停止进水，水箱水位保持静止，该装置进入准备冲洗状态.

3 感应式控制器的冲水原理

感应式自动冲洗控制器拥有感应探头自动感应，探头采用红外线作为信号源，当有人进入感应区(红外线监测距离长可达12m)，红外探测器28启动工作程序，把第一个感应信号做为等待时间起点送到控制器29，控制器29内的微电脑程序调整时间发出指令，时间长短可以根据需要通过可调按钮30人为设定，按照设定的等待时间，控制器29中的延时计时电路开始倒计时，以后无论感应区进出多少人，程序一直锁定在等待状态，当倒计时走到“0”时，启动冲洗程序.冲洗信号通过信号输出线26接通排水阀22，排水阀22里面的电磁铁产生电磁效应，排水阀被吸起同时打开，水进入排水管23，冲洗水槽.经过40秒延迟后，控制指令撤销，排水阀22里面的电磁铁失去电磁效应回落，排水阀22同时关闭.浮球阀由于浮球下降而打开，水箱又开始进水.此后如果无人进入感应区，系统进入待机状态，不再冲洗.手拉杆24作用是控制器29失控或停电的情况下，手动排水.这样就实现了无人不冲洗，有人则在设定的时间后冲洗.夜间和无人使用时自动停冲，实现节水功能.

4 双冲洗水路

公共场所常用槽式卫生间蹲位多，水槽长度因此也比较长，通常水箱冲力由水箱高度决定，要想冲洗干净水箱必须足够高，卫生间水箱高度又受建筑物高度的控制不可调整，要想增大冲力必须使用加压装置，这无疑是一种浪费.如果采用双水路冲洗设计，如图2，两条水路一前一后同时冲洗，可以缩短了每条管路冲洗的长度，每段冲洗长度可以根据实际需要进行调整.

5 结语

感应式废水自动冲洗水箱利用废水对卫生间进行冲洗，极大地节约了水资源，节水效果可达60% ～90%，并且建设成本低，用电功耗小，适用于学校、商场、医院、机关等槽式水冲卫生间.水是人类赖以生存的重要物质，节约水资源是全社会的责任，是建设节约型社会的重要组成部分，希望全社会都能关注水的节约和再利用.

[1]雷悦，罗齐汉，肖红文，谭中华，马良珺.一种新型马桶节水装置的研究[J].节能.2008，11:54－56.