建筑雨水收集循環(huán)利用工藝探析

梁文靜 徐杰 何軼 張科杰

（恒尊集團(tuán)有限公司，浙江舟山 316106）

1 引言

目前，在建筑行業(yè)日常的施工作業(yè)過程中，需要大量的水進(jìn)行沖洗、降溫、除塵以及其他作業(yè)，為了達(dá)到施工的要求，往往會造成大量的水資源浪費(fèi)，與節(jié)能減排、綠色環(huán)保的理念相悖。如今“綠色建筑”理念對建筑行業(yè)提出了新的要求，將回收的雨水用于建筑施工作業(yè)，是城市建設(shè)過程中一項(xiàng)非常好的措施。但在綠色建筑施工作業(yè)過程中，如何高效地收集雨水以及采用何種舉措循環(huán)利用雨水成了現(xiàn)實(shí)問題，同時(shí)在雨水收集過程中也出現(xiàn)了很多技術(shù)性問題。由于各種問題存在很大的不確定性，甚至出現(xiàn)二次污染或者安全事故，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展，因此，急需開發(fā)建筑雨水收集并循環(huán)利用工藝來解決當(dāng)下難題。

2 建筑雨水收集循環(huán)利用工藝的要求分析

傳統(tǒng)建筑施工過程中會造成大量水資源的浪費(fèi)，大大增加了企業(yè)的負(fù)擔(dān)等問題與不足［1-5］，如何有效地循環(huán)利用水資源成了重中之重［6-10］。查閱并參考其他水資源重復(fù)利用工藝，最終明確了建筑雨水收集循環(huán)利用工藝的設(shè)計(jì)要求［11-15］，具體如下：

（1）操作簡單，自動化程度高，實(shí)用方便；

（2）設(shè)置水壓自動控制器、壓力調(diào)節(jié)閥等，可以有效調(diào)節(jié)水資源的用量；

（3）設(shè)置雨水供水調(diào)節(jié)系統(tǒng)和雨水循環(huán)利用系統(tǒng)，可有效利用水資源。

3 建筑雨水收集循環(huán)利用工藝的設(shè)計(jì)

3.1 雨水調(diào)節(jié)收集系統(tǒng)過程分析

利用CAD 軟件設(shè)計(jì)的建筑雨水收集循環(huán)利用工藝見圖1。

圖1 建筑雨水收集循環(huán)利用工藝

如圖1，在建筑施工現(xiàn)場，通過電機(jī)3 帶動離心泵2 運(yùn)轉(zhuǎn)，使雨水過濾器1 的外部和內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)大的壓強(qiáng)差，繼而利用雨水過濾器1 將殘剩的水分以及雨水通過單向止回閥4 回收到雨水收集箱5 里面。在收集雨水的過程中，雨水過濾器1 外部是由濾網(wǎng)組成的，可以防止其他雜質(zhì)造成堵塞的現(xiàn)象，單向止回閥4 的作用是單向流通，可以防止雨水收集箱5在氣壓較大的情況下產(chǎn)生倒流現(xiàn)象。

在雨水調(diào)節(jié)收集過程中，水壓自動控制器17 不僅可以改變雨水收集箱5 內(nèi)部的壓強(qiáng)，還可以使雨水回收在一個(gè)相對比較安全的環(huán)境中。當(dāng)電機(jī)6 帶動離心泵16 運(yùn)轉(zhuǎn)，將雨水收集箱5 收集的雨水通過電動調(diào)節(jié)閥7 以及水流傳感器8 輸送到雨水循環(huán)控制系統(tǒng)15 中。電動調(diào)節(jié)閥7 里面設(shè)置有控制器，可通過接受電信號來控制閥門的開度，水流傳感器8可以輸出脈沖信號直接監(jiān)測并感應(yīng)出管道中水的流速，通過計(jì)算即可得出水流對應(yīng)管道的壓力。電動調(diào)節(jié)閥7 可以調(diào)節(jié)管道中雨水流量，也可根據(jù)實(shí)際需要，構(gòu)建遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.2 雨水循環(huán)利用系統(tǒng)過程分析

當(dāng)收集的雨水經(jīng)過雨水收集箱5 調(diào)節(jié)后流向雨水循環(huán)控制系統(tǒng)15，由于雨水中的部分雜質(zhì)密度大于水的密度，在雨水循環(huán)控制系統(tǒng)15 中逐漸分層，下層慢慢產(chǎn)生聚沉。將聚沉的固體物定期從廢水沉淀池14 中清除，上層的雨水則可以循環(huán)利用。首先，通過電機(jī)9 帶動離心泵13 運(yùn)轉(zhuǎn)，將雨水循環(huán)控制系統(tǒng)15 中上層囤積的雨水通過安全閥10 流向電動壓力調(diào)節(jié)閥12，在兩者之間雨水流動的過程中安裝有水流傳感器11，水流傳感器11 可以輸出脈沖信號直接監(jiān)測并感應(yīng)出管道中水的流速，通過計(jì)算即可得出水流產(chǎn)生的壓力。由于安全閥10 在雨水循環(huán)過程中有保護(hù)系統(tǒng)的功能，當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)中雨水流量過大時(shí)，即超過系統(tǒng)規(guī)定的壓力值時(shí)，安全閥打開，會將循環(huán)過程中的一部分水流排除管道外，從而使循環(huán)系統(tǒng)的壓力值處于允許值之下，進(jìn)而保證循環(huán)系統(tǒng)不會因壓力過大發(fā)生事故。而電動壓力調(diào)節(jié)閥12 具有根據(jù)流過管道的水流壓力自動調(diào)節(jié)管道的流通口徑的作用，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)水流。在循環(huán)利用雨水過程中，安全閥10 和電動壓力調(diào)節(jié)閥12 的協(xié)同作用，可以更好地保證雨水循環(huán)利用的高效進(jìn)行。

4 施工過程中建筑雨水收集循環(huán)利用分析

4.1 施工過程中建筑雨水收集循環(huán)利用技術(shù)可行性分析

4.1.1 調(diào)節(jié)收集水資源技術(shù)可行性分析

本系統(tǒng)工藝在雨水調(diào)節(jié)收集過程中，首先，采用電機(jī)帶動離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)，利用雨水收集器兩側(cè)產(chǎn)生的壓強(qiáng)差，可以大量地收集殘剩的水分，采用單向止回閥設(shè)計(jì)防止干吸過程時(shí)發(fā)生水分回流現(xiàn)象，從而保證儲存收集更多的水分。與此同時(shí)，利用水壓自動控制器來調(diào)節(jié)雨水收集箱內(nèi)部的壓強(qiáng)。其次，采用電機(jī)再次帶動離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)，利用水流傳感器所監(jiān)測的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥，從而保證水分在流通管道的壓力承受范圍之內(nèi)輸送水分，最終實(shí)現(xiàn)快速、高效、安全地將收集的水分輸送到雨水收集箱中。

4.1.2 高效循環(huán)利用水資源可行性分析

本系統(tǒng)在水資源循環(huán)利用的過程中，首先，利用廢水沉淀池排除固體沉淀物，減少了系統(tǒng)部件堵塞的可能性。其次，利用安全閥的調(diào)節(jié)、水流傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測、電動壓力調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)管道流通口徑等協(xié)同作用功能，保證了整個(gè)循環(huán)利用水資源作業(yè)高效、安全地進(jìn)行。再次，在整個(gè)雨水收集及循環(huán)利用的過程中，電動調(diào)節(jié)閥及電動壓力調(diào)節(jié)閥、水壓自動控制器均是電動作業(yè)，不但可以保證系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)維持在正常壓力范圍內(nèi)，還可以實(shí)現(xiàn)施工過程中隨雨水量自動開啟和關(guān)閉，極大地提高了整個(gè)循環(huán)體系的工作效率。

4.2 施工過程中建筑雨水收集循環(huán)利用節(jié)約成本分析

本試驗(yàn)針對某建筑工地某一部分施工結(jié)束后加之下雨天氣，實(shí)施雨水收集工藝與以往沒有任何措施進(jìn)行對比，采用此建筑雨水收集循環(huán)利用工藝進(jìn)行大面積雨水收集，同時(shí)每隔1 h 測量收集的雨水量，見圖1。

圖1 某建筑工地收集雨水量

根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)得出，使用建筑雨水收集循環(huán)利用工藝，在10 h 內(nèi)約收集雨水41 t。工地用水屬于工商業(yè)用水價(jià)格，約4.10 元/m3，這片區(qū)域可以收集的用水量節(jié)約成本約168.1 元，同時(shí)針對整個(gè)建筑工地進(jìn)行預(yù)估，每次節(jié)約成本2 000 元左右，每年僅這一個(gè)建筑工地至少可以節(jié)約15 萬元，相比較沒有采取任何處理措施而言，不但提高了水資源的利用效率，而且環(huán)保節(jié)能。

5 結(jié)語

本建筑雨水收集循環(huán)利用工藝，經(jīng)過技術(shù)可行性分析及試驗(yàn)分析，不但有效地解決了傳統(tǒng)施工過程中水資源大量浪費(fèi)的問題，而且節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)提高了雨水的利用價(jià)值，對于建筑工地的水資源利用有一定的借鑒意義。