家用主动去浊分级式供水系统

水是维持人体正常生理活动不可或缺的物质。人们对饮用水的品质要求越来越高，很多人在家中安装了净水设备，但净水设备产生的废水被直接排入下水道，浪费水资源。

市面上销售的桶装水存在二次污染现象，家用纯水机、净水器的滤芯如果未及时被清洗，长时间使用会滋生病菌，危害身体健康。目前，市面上能实现分质供水的净水器工艺繁琐，操作复杂，用户很难适应净水系统的使用方式；净化水产水时间过长，难以满足用户临时大量用水的需要；净水系统中大量冲洗水的直接排放造成水资源的浪费。

不同品质的水的用途各不相同，我们经过思考，决定让家用净水器系统实现分级供水功能。

一、设计思路

在供水系统前加装浊度传感器，它能根据检测结果判断自来水是否通入用户家中。加装前置过滤器，初步过滤除去水中的大颗粒杂质和悬浮物。

未经过滤的水可用于冲洗厕所、浇花等，过滤后的水则接入反渗透膜处理器。通过反渗透膜的水为用户提供直饮水，而不能通过反渗透膜的水则作为基本生活用水。

二、成员分工

何欣伟主要负责项目的查新、结构设计、撰写研究报告；李柟霖主要负责研究日志的撰写、方案的设计与选择、程序编写。两人协作完成材料的准备，样机的制作、测试与改进。

三、结构设计

家用主动去浊分级式供水系统主要由浊度传感器、二位三通电磁阀、前置过滤器、RO反渗透膜四部分组成。

四、制作过程

网购前置过滤器、RO反渗透膜及外壳、Arduino模块、浊度传感器、二位三通电磁阀、PVC水管、水管固定座等，组装系统。用3D打印机打印RO反渗透膜外壳固定卡扣。

家用主动去浊分级式供水系统通过浊度传感器实时监测自来水管中水的品质。当水质异常时，Arduino模块控制继电器工作，二位三通电磁阀断开，停止供水，与家庭用水管道隔离，并通过废水管道排出浊水，水质正常后恢复供水。

五、样品测试与改进

（一）管路密封防漏测试

当加压到1个大气压时出现5个漏水点。在接口处加密封胶后不再漏水。

（二）浊度监测与控制灵敏度测试

当浊度值低于300时，表示水质污浊；大于700时，表示水质良好。当浊度传感器安装位置与地面平行时，监测数据显示会出现延迟现象。

控制阈值调整为500，将浊度传感器安装位置与地面成45°后，灵敏度大大提高。

（三）智能控制装置功耗测试

将普通干电池换成锂电池，加装管道水流发电机给锂电池充电。经测试，家庭正常用水时可给锂电池提供8.4 V、1.2 A的电能。

六、创新点

（一）利用智能设备实时监测水的浊度，当超过预设值时主动打开排水阀，将污水直接排入下水道，避免污染、损坏家用管道。

（二）根据用户对不同水质的需求分为三级供水，每级过滤装置为下级用水提供水源，并承担本级装置的自动清洗工作，确保系统的良性循环。（指导老师：张才友）

专家点评

何欣伟、李柟霖同学的家用主动去浊分级式供水系统是一个专业性较强的创新项目。这个项目的完成充分体现了两位同学：其一，具有良好的科学素养和严谨的科学态度，对科学研究工作的基本规律和方法有一定理解，基础科学知识掌握较扎实，对自己研究的成果具有分享意愿。其二，具有一定的综合运用跨学科知识解决实际问题的能力。尤其值得提倡的是，两位同学把自己在研究过程中所作的贡献写得明明白白，充分体现了其具有良好的知识产权意识和对劳动成果的尊重之情。

需要指出的是，这个项目要完成好，得益于学生所在学校有专业的指导老师，学生也有良好的创新实践基础。如不具备这两个条件，建议大家不要涉足这种专业性较强的项目，不仅难以完成，还会打击学生的创新积极性。

值得与同学们探讨的是，我们能否考虑那些还处于仅靠一口井、一个窖饮水的农村家庭，为他们排忧解难，为乡村振兴出力呢？