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1842年,亨利·朗费罗在一首简单而忧郁的诗中写道:“每个人的生命中都必须下点雨。”他可能没有意识到,在200年的时间里,在世界上的许多地方,我们要么在有雨的时候心存感激,要么在暴雨中苦苦挣扎。我们越来越多地学习采用复杂的技术,这些技术是为混乱的水管理世界而设计的。
管理水
从纽约的军团菌病到弗林特的铅污染,到迈阿密的洪水和科罗拉多河沿岸的水权之争,北美的水规则现在可能是生死攸关的问题,更不用说繁荣、成功的农业和城市生活质量了。
政府问责局报告称,50个州中有40个州的水资源管理者预计未来10年(2013-2023年)将出现短缺。
弗吉尼亚州塞勒姆雨水管理解决方案公司(RMS)的创始人大卫·克劳福德说:“我敢跟任何人赌1000美元,赌北美任何一个城市的水费和雨水成本都将大幅上涨,我会赢下所有这些赌注,提前退休。”“这些成本都在跳跃式增长,因为我们的政府必须在基础设施上投入数十亿美元。”
去年12月,路透报道称,美国约有3000个其他地方的饮用水铅污染比密歇根州弗林特高得多。在2015年,大西洋他说,有772个城市社区的下水道基础设施破旧不堪,需要升级。报告称,美国环保署报告称,每年有多达7.5万起溢流事件将未经处理的污水排入美国水道;据估计,我们需要1万亿美元建设新的水利基础设施。
克劳福德说:“在里士满(弗吉尼亚州),他们根据不透水的地表面积向你收取雨水费,面积越大,费用越高。”“在华盛顿特区,我听说一些项目因为一个原因无法推进:没有雨水许可证。万博手机版登录本官网在亚特兰大,一位客户每月要支付11万美元的水费。”
任何计划建造任何东西的人都可能想知道有没有更便宜、更安全的方法。这就是为什么雨水、中水和雨水系统的制造商、工程师和安装商正经历着旺盛的需求。市场研究公司MARKETSandMARKETS估计,未来五年美国市场的年增长率将超过9%,而业内人士暗示,近期和未来的增长率甚至会更快。
德克萨斯州一所学校安装了三个雨水系统
创新水解决方案的克里斯·麦克斯韦-盖恩斯谈到了奥斯汀市。“他们推出了鼓励使用雨水或雨水收集系统的措施。但每个人的水费都大幅上涨。”他的公司最近为该市西郊的梧桐树泉小学(Sycamore Springs Elementary School)设计了一套系统,该系统将从4.5万平方英尺的平屋顶上收集雨水,用于灌溉和冲洗建筑物内的厕所。水被收集在两个波纹金属,多衬里的15,000加仑水箱中,用于浴室,一个12,000加仑的水箱用于浇灌景观。
雨水通过反冲洗砂过滤器和紫外线消毒系统过滤,转移到一个500加仑的聚日水箱中,然后加压供应厕所。对于园艺,它直接从沙子过滤器和紫外线泵到灌溉管道在一周的固定间隔。在这两种情况下,如果有必要,自动填充功能会使用少量的市政用水,所以水泵永远不会干涸。
如果降雨量达到1英寸,该系统可能会收集27000加仑的水。理论上,每年的最大用水量约为80万加仑,但考虑到典型的降雨量,麦克斯韦-盖恩斯认为学校将节省大约50万加仑。他估计,如果算上污水处理费,学校每年可节省约1万美元。
水管工培训中心的灰水和雨水技术
克劳福德的RMS公司为新的水管工工会Local 130培训设施设计了一个灰水系统和雨水系统,所有未来的芝加哥地区水管工都将在那里学习它们。RMS技术合作伙伴Critical Flow的内特·尼克森(Nate Nickerson)说:“工会希望安装的设备不仅能帮助减少他们的水足迹,还能作为学生的学习实验室。”
对于中水,他们咨询了当地的承包商,后者安装了他们的Grayworks GW500系统,该系统每天可以处理500加仑的中水。它接收来自新设施内厕所和淋浴的水,对其进行处理并用于室外灌溉。通常,这些系统作为一个单元交付,包括生物处理、过滤、消毒、项目特定抛光和在线仪器;但是,为了让学员能够看到这些部件,外壳的一部分被拆除了。
该系统使用专有的自清洁预过滤器去除油脂,绒毛和头发。污染物被微生物生物降解,病原体被紫外线消毒消除。染料和氯系统可以作为一种选择。集成的化学柜还可容纳剂量泵,化学品存储和泄漏遏制。
David Crawford领导RMS,同时也是the美国雨水集水系统协会(ARCSA)。从2013年到2015年,该组织与美国国家标准协会(ANSI)和美国机械工程师协会(ASME)合作,制定了雨水集水标准63和雨水收集标准78。
根据克劳福德的说法,它们仍然是自愿的指导方针,但未来的修订版本可能会在许多地区成为法律。这些都是在芝加哥的训练中心教授的。克劳福德说:“我们教他们如何报价,如何销售,如何安装,以及如何从中赚钱。”
ARCSA执行主任希瑟·金凯德说,除了制定标准外,该组织还制作英语和西班牙语的培训材料,举办研讨会,提供在线培训,并开展行业宣传工作。它与第三方组织建立了关系,为雨水系统的设计人员、安装人员和检查员进行考试。她说:“明年我们希望为雨水处理专业人员提供同样的服务。”
加州公园用雨水灌溉
在加州莱克伍德的玻利瓦尔公园,雨水从附近约3225英亩的流域收集,并预先过滤到混凝土保留系统中。然后经过过滤、消毒和加压,以支持39.5万平方英尺的公园用地的灌溉。“公园每天大约需要22500加仑的水,”伊利诺伊州欣斯代尔市Wahaso公司的总工程师斯图尔特·柏林(Stuart Bailin)说。“如果蓄水池的水不足,一个电磁阀会自动向系统中添加市政用水。”系统设计防止了与市政供水的交叉污染。
水通过一个挡板预先过滤,过滤掉大于150微米的颗粒,因为垃圾、沉积物、有机物质和碳会迅速污染雨水。过滤后的雨水然后被转移到一个低等级的混凝土蓄水池中,蓄水池可以容纳大约40万加仑。水箱底部有一个12英寸的出水口,将水注入与水箱相邻的一个60英寸的混凝土湿井。湿井的水位与蓄水池相等。
在2,500 gpm的喷射泵的帮助下,湿井的溢流排入雨水下水道,以减少预计降雨事件的蓄水池水位。Bailin说:“我们使用碳氢化合物探测器,如果浓度高,我们就会引水,然后监测排放侧的系统性能,测量浊度和pH值。”“浊度计的好处是,如果过滤系统不正常工作,我们马上就知道了。基本上是全天候在线监控。”
当需要非饮用水时,系统压力下降触发主增压泵。两台20马力的变频驱动泵在80 PSI下提供高达250 gpm的动力。一个4英寸的加压出口连接到附表80 PVC管道,连接到处理系统,然后连接到灌溉入口。
瓦哈索雨水收集系统(RW-UV250-0)提供的处理符合洛杉矶县公共卫生指南。水通过一个自动清洁的机械过滤器,可以去除50微米以下的沉积物和微粒。然后,它通过一个大容量袋式过滤器,去除5微米以上的颗粒。接下来是碳过滤,去除气味、颜色和其他溶解的固体。紫外线处理是最后一步;紫外线可处理250 gpm,消除大肠菌群和其他病原体的确定性高达5西格玛。如果紫外线系统出现任何问题,就会触发警报。它可以设置为在UV单元修复之前不发送额外的水用于灌溉。
该系统通过Wahaso WCS-100进行控制和监控,该系统自动管理水处理和市政用水功能,并与建筑自动化系统(BAS)兼容。它记录了水箱中可用的水量,经过过滤和消毒的水量,以及使用的市政用水。它还可以整合当地的历史天气数据。分析、系统警报和诊断可在现场、BAS或通过互联网、在任何设备上的远程密码保护仪表板上使用。
赌场捕获凝析油
据Wahaso销售集团Pura Terra的Alex Argento介绍,最近在华盛顿特区附近的一家赌场安装了一种最具创新性、或许也是最有价值的集水系统。它不仅能收集屋顶上的雨水,还能收集空调的冷凝水。
“工程师们可能认为不值得这么做,但投资回报率是相当可观的,”阿基多说。在这种情况下,他们每天收集大约7800加仑的无沉淀物冷凝水。同样有趣的是,除了冲洗和灌溉外,收集的水还用于冷却塔。
赌场的巨大规模使得一些数字变得很大。每年对灌溉、厕所和冷却塔的总需求约为3200万加仑,而它们正在实现约1300万加仑的置换。其中大部分来自雨水(87%),节省的美元转化为设备的三到四年的回报。
这个商业案例吸引人的一个因素是,建筑最初的工程假设需要一个非常大的蓄水池来满足当地的雨水需求。雨水方案,虽然是在后来的过程中添加的,但能够利用这一优势。
当被问及冷却塔和军团菌时,阿基多解释说,来自Wahaso系统的水将达到NSF 350标准,并且严格的定期维护方案是现代要求。
集水业正在企稳
人类可能一直都在收集雨水。罗马人建造四合院就是为了达到这个目的;但就在不久之前,在北美,这个领域可能看起来有点像狂野的西部。
即使在今天,制造商们都认为他们的设备是非常不同和优越的,这并不奇怪,但这些案例表明,某些最佳技术实践似乎正在显现出来。此外,对快速增长的需求、改进的培训和认证的健康展望;集水业可以说是一天比一天稳定。寻找新的收入来源的工程师和承包商可能会考虑扩展到收集雨水、中水和用于冲洗、灌溉和冷却塔的冷凝水。
也许现在对我们的降雨方式表示欢迎还为时过早。几个世纪以前,埃德蒙·沃勒(Edmund Waller)没有朗费罗那么渴望,可能更有远见,他写道:“烦恼的水手诅咒雨,可怜的牧羊人徒劳地祈祷。”