建筑施工现场水回收利用自动喷淋降尘系统应用优势探析

（甘肃第七建设集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000)

0 引言

城镇化伴随而来的是城市人口和建筑密集化，环境污染源迅速增多。如何采取各种有效措施保护赖以生存的生态环境，是全社会共同面临的问题。我国已成为世界上严重缺水的国家之一，水资源在建筑工程施工中的耗用和浪费非常惊人，因此，在施工过程中对水资源进行有效管理、减少浪费、合理利用很有必要。

兰州市作为新兴工业城市，由于其工业布局和能源结构不合理性，外部生态环境条件较差，冬春季节沙尘活动频繁，外来流动污染源影响力大，加之当地的地形地貌及其产生的不利于污染物扩散的气象条件，使得兰州市的大气污染具有其特殊性[1]。因此，兰州市的大气污染需要主动干预，限制其规模、级别，采取对应的辅助手段进行消除，经过一个时期的主动干预以达到改善兰州市空气质量的目的。

近年来，兰州市为加强空气质量持续改善，确保全年空气质量目标任务的完成，防止由于建筑施工造成的作业污染和扰民，保障建筑工地附近居民和施工人员的身体健康，相继出台多个加强建筑施工防尘办法，在多个区布置了环境监测点，同时加大了巡检制度和处罚力度[2]。

建筑施工企业离不开施工现场，企业效益靠施工过程的完成来实现。施工企业既要遵守国家法律法规，有义务维护自然环境，又要保证企业的正常施工任务，节能降耗并实现企业利益最大化。而传统的现场降尘措施主要是人工观察、人工洒水方式，不仅耗费了大量的物力和人力，而且效果不佳，因此有必要研发一种新的技术，既能满足现场降尘要求,又能利用地下水及废水，节约资源，降低成本[3-5]。

1 工程概况及具备的基础和优势

1.1 工程概况

兰州空间技术物理研究所经济适用住房项目（二标段）建筑面积约156929m2。该项目占地面积大，结构体量大，施工周期长，地处兰州市城关区南昌路东口繁华地段。质量创优要求高，必保“飞天奖”，并通过“全国第六批绿色施工示范工地”验收。

1.2 具备的基础和优势

目前，已具备满足现场降尘的水源，并有降尘所必须的部分降尘设备，接下来是将现有的基础降尘设备与水回收利用系统采用一种智能设备联动起来，以大量减少降尘抑尘人工费用，及提高地下水资源的再利用。

1.2.1 降尘抑尘设施

为了满足兰州市“六个百分百”的规定要求，针对施工扬尘，现场已采取的控制措施主要有：施工现场设置围挡，尘埃物料进行覆盖；施工现场场内道路硬化，道路和建筑物周边设置完整的雨水和废水回收系统；手推洒水车、雾炮机（人工启动式）洒水降尘；设置了车辆冲洗设备，施工车辆出入施工现场必须冲洗车辆，防止泥土带出施工现场影响城市卫生。

1.2.2 水回收系统

兰州市城关区内的建设项目多处于黄河两岸,地质报告揭示地下水位埋深大多位于地表下4～19m，本工程基坑底标高-11.15m，地下水位标高为-4.14m，即有丰富的地下水资源可以回收利用。为了满足正常施工，必须将地下水水位降至筏板垫层下500mm，且要设置降水井、水泵、沉淀池、排水管道，因此，水回收系统无需另行配置。

2 技术原理分析

依托兰州空间技术物理研究所经济适用住房项目（二标段）项目，利用丰富的地下水、持续的降水及施工现场雨水、废水处理回收水作为水源，采用智能监控设备自动检测扬尘污染值、主动干预降尘抑尘进行联动，实现建筑施工现场节约用水、自动检测、主动降尘的目的。

2.1 技术原理

通过安装在建筑物四周、施工道路边、砂石料堆放区和加工区的粉尘检测仪、降尘喷雾管道和降尘机，将采集的信息由管线传输至值班室控制平台。控制平台设定浮尘PM2.5～PM10的范围，在超出数值时发出声光报警，显示报警区域，自动启动养护与降尘合用水泵，同时，连锁启动浮尘区域降尘机，打开报警区域的喷雾降尘管道常闭电磁阀，关闭养护用水主干管常开电磁阀，以确保降尘水量。降水井抽出的地下水、雨水及建筑废水处理回收后的水源通过水泵形成高压水，由水泵喷雾喷头将雾化水喷出，雾状水分子迅速与地面扬起的尘埃粒子相结融合，比重加大沉落到地表面，阻止了灰尘外扬和排入到空气中扩散造成环境污染，从而实现自动检测主动降尘。

2.2 工艺原理图

2.2.1 降尘设备与管网布置三维模型示意图

见图1。

图1 降尘设备与管网布置三维模型示意图

2.2.2 水回收利用自动喷淋降尘系统三维模型示意图

见图2。

图2 水回收利用自动喷淋降尘系统三维模型示意图

3 施工工艺及技术分析

3.1 施工工艺流程图

该技术施工工艺根据施工现场现有的基坑降水设备、雨水回收系统，降尘设备等基础设施，通过自动检测系统进行联动，形成一整套建筑施工现场水回收利用自动喷淋降尘系统，简单易行，见图3。

图3 施工工艺流程图

3.2 技术指标

3.2.1 降尘覆盖率

办公区、绿化区、室内库房、非施工部位道路不进行降尘，施工区、建筑物四周施工道路、材料加工区、堆料区进行降尘，降尘面积覆盖率达到施工现场建筑结构外施工面积的80%。

3.2.2 喷雾管道安装指标

沿建筑物外围结构四周固定，标高约10m，喷头安装水平向上45o仰角。无建筑结构可依托施工道路降尘管道安装，高度3m，喷头安装水平向上45o仰角，确保降尘效果，如图4、图5。

图4 喷雾降尘效果（一）

图5 喷雾降尘效果（二）

3.2.3 基坑降水井利用率

项目基坑四周布置降水井17口，降水井间距18-20m，井深12.5-17.5m，均具备有组织收集条件，回收利用率达到100%。

3.2.4 监测点布置

在施工区域内多点布设监测点，沿建筑外围结构四周及施工道路每50m布置一个监测点；砂石料堆放区、加工区每400m2设置一个监测点、粉尘探测率达到100%。

3.2.5 粉尘控制指标

粉尘容量PM2.5 大于60μg/m3、PM10 大于120μg/m3，则启动喷洒降尘水泵，粉尘容量PM10 小于120μg/m3、PM2.5小于60μg/m3，则自动关闭喷洒降尘水泵[6]。

3.3 技术创新性分析

该技术实现了与扬尘监测报警系统的信息资源共享，并能与扬尘监测报警系统进行远程联合调试、检测、试验，解决了人工降尘的局限性，把耗时耗力、效果不佳的工作提升为自动控制、反应及时、覆盖面积大、降尘效果显著的绿色施工，同时，能很好使用管网及水处理系统将地下水和雨水收集并回收利用，能有效节约用水，减少浪费，也是对扬尘监测报警系统的补充和完善，可以根据环境变化情况随时调整扬尘检测系统设定值，使自动喷淋随时处于受控状态，工艺简单、操作方便、易于掌握，有着很高的推广应用价值。

1）地下水和雨水收集并回收利用为本系统提供水源；

2）将降尘管网依托建筑主体结构，进行高空喷洒，确保降尘效果；

3）将施工用水、养护用水与降尘用水共用一套给水设施，提高设备料的利用率，且可重复使用，节能降耗。

4 效益分析

4.1 经济效益

1）与传统的人工喷洒施工方法相比较，按本工法施工时保证了自动喷淋及时性，且能100%保证设定范围内全覆盖，避免了漏洒或不洒的问题，减少人员管理成本。

2）项目预计节约人工喷洒现场费用：2（人）×30（d）×150（元/d）×24月合计为216000元。

3）项目水源主要为地下水、雨水回收，按以下测算分析：

根据地质报告，基坑渗透系数为1m，潜水含水层厚度10.2m，基坑降水深度5m，降水影响半径15m，基坑等效半径5m。依据：

Q=1.336k(2H-S)S/Lg(1+R/r0)

式中：Q—基坑涌水量；

K—基坑渗透系数；

H—潜水含水层厚度；

S—基坑水位降深；

R—基坑影响半径；

r0—基坑等效半径；

计算得出基坑涌水量，Q=167m³/d。

降水期限为基坑开挖至基坑回填，预期18个月。利用率10%；即预期地下水可以利用量为167m³/d×30d×18月×0.1=9018m³。

根据兰州市年均降水量327mm，且主要集中在6-9月，历年平均降水天数为75d，现场占地面积为49687 m2，雨水利用率按照25%计算，预期利用雨水：0.327×49687×0.25=4061.75m³。

从地下水、雨水收集节约水资源大约为：9000m³+4000m³=13000m³，降低成本13000m³×2.35元/m³=30550元。

4.2 社会效益

兰州市1998年启动“蓝天工程”，近年来更是采取一系列管控措施治理环境污染。本项目利用地下水、雨水作为降尘水源，节约了大量水资源，并采取自动监测降尘手段消除扬尘，在一定区域内实现了大气污染的主动干预，限制其规模、级别，经过一个时期的主动干预，达到了局部改善兰州市城关区空气质量的目的，为兰州市建筑施工现场扬尘控制提供了可操作的技术保障，进而为“兰州蓝”的实现做出了贡献。