作者:Nadine M. Post
迪伦·赫恩登每周在西雅图52000平方英尺(约4800多平方米)的布利特中心一间没有窗户的地下室里待上三个小时——这可能是世界上最可持续的带有投机色彩的办公楼。在那里,他评价那栋楼的特色是——饮用水完全由收集的雨水供应。
布利特饮用水处理厂位于布利特水域的中心位置。水务和废水服务公司的水处理专家赫恩登说,作为最大容量的单体建筑雨水排放系统,该系统与其他地方的水系统不同。作为在华盛顿西部管理着200家水务和废水处理设施的公司,水务和废水服务公司与布利特的大楼经理尤尼科有一份服务合同。
赫恩登是第一个饮用布利特水的人。他说:“我对原水质量的一致性和处理起来的简单程度感到非常惊讶。”
布利特水系统是开创性的。其他水处理系统不是这种办公楼的规格,也不会像这样是六层的,包括屋顶雨水集水区,它是垂直方向而不是水平的分配系统。
该大楼于2013年开业,五年半后,去年11月1日下午3点,赫恩登开始为布利特的175名固定用户提供饮用水。这个值得庆祝的时刻终于来了,尤其是对于布利特的业主兼开发商使用者——布利特基金会主席丹尼斯·海斯来说。海斯是布利特乐活实验室的策划者,该实验室旨在证明可持续建筑的可行性。
海斯将布利特供水系统漫长而艰难的审批时间归因于缺乏经验——并向其他人提供了经验教训。布利特的案例已经帮助了五个现场供水项目,包括一个占地50200平方英尺(约4600多平方米)的圣莫尼卡综合服务大楼,该大楼计划于明年4月竣工。
对于布利特的七个用户单位之一——国际乐活未来研究所来说,去年11月1日也是一个分水岭。国际乐活未来研究所(ILFI)是世界上要求最高的可持续建筑认证项目——“乐活建筑挑战”的负责机构。该所董事长杰生·麦克伦南因创建“乐活建筑挑战”而获得ENR 2016年优秀奖。
布利特中心是第一座获得“乐活建筑挑战”完全认证的、最大、最高的办公楼,是ILFI乐活建筑的招牌。ILFI首席执行官阿曼达·斯特金说,“布利特中心于2015年获得认证,这对我们至关重要。”
布利特将雨水处理成饮用水的故事——以及其他地方的监管机构对其他的雨水排放系统的断然拒绝——改变了ILFI的思维定势。斯特金说:“现在最大的挑战是水,而不是材料。”
ILFI修改了乐活建筑水资源评定规则,更加注重保护。对于乐活建筑来说,尽管团队必须设计一个雨水分流系统,并试图获得许可,但建造不再是必须的。
海斯认为,应用布利特的水系统是在其艰巨的开发过程中最具挑战性的部分。“公共卫生官员非常重视饮用水的安全,这是他们的责任。”
华盛顿州卫生部饮用水办公室的区域工程师史蒂夫·蒂姆说,其中一个障碍是缺乏一条明确的思路来创建一个“在现有公共供水系统下的新公共供水系统”,既有系统已经有足够的供水并符合规定。华盛顿州卫生部是布利特水域的监管机构。
根据州政府规定,布利特中心被认为是一个非交通、非社区系统,有地表集水功能,因为它为居住在非住宅环境中的超过25人提供服务,这些人每年使用该建筑超过180天。该系统与城市供水系统相连,以防服务中断,并具有城市消防喷淋设施。在布利特中心开业的最初5年,它抽取城市供水作为饮用水。现场饮用水系统用于非饮用水需求。
大约在该建筑破土动工的两年前,布利特的团队与华盛顿州卫生部会面。根据蒂姆的说法,该项目被要求赋予过滤、消毒、监测和报告甲类水域的条件。蒂姆说:“该团队建造了一个设备齐全的水处理厂,其屋顶上有雨水收集系统,但是在建造后才申请批准。”
海斯承担了责任。他建议将雨水纳入自来水系统的业主和开发商从一开始就雇佣一名合格且经验丰富的水系统工程师。这个工程师必须了解城市和州一级的系统类型、监管环境和审批流程。他还警告说,在监管机构给予有条件的批准之前,不要进行设计、采购和施工。
为了帮助改造布利特系统,使其符合规定并通过审批,布利特基金会聘请了格雷奥斯本公司水系统工程师。该公司负责人拉斯·波特说,重新设计从住宅转变为商业大楼的水处理系统“相当简单”。
尽管如此,还是有些麻烦事。海斯不愿意采用微量氯消毒是审批通过的一大障碍,氯消毒是防止细菌生长所必需的,尤其是在水龙头或淋浴头处。
“氯消毒是邪恶的,这个看法是他们最大的障碍。”蒂姆说,“他们试图绕过那个要求从而浪费了两年时间。”
在此期间,海斯联系了当地、州和联邦官员,一直联系到美国环境保护署署长,要求为这个项目破例。海斯说,“经过大量研究,我们了解到氯是法定要求。”
事后看来,海斯承认他寻求避免氯消毒是不切实际的。他表示,“这浪费了大量时间,破坏了与监管机构的关系,就其价值而言是不明智的,也没有成功的机会。”
有一个防止氯化水摄入的变通办法——安装水龙头和淋浴头的木炭过滤器。布利特没有安装过滤器,但是在乐活建筑最新版本中规定,如果有过滤器,可以允许水系统采用氯消毒。
其他不合格项目更容易被取消。华盛顿州要求任何与雨水接触的表面,在雨水到达蓄水池之前,都要经过国家卫生基金会的认证或者按照国家科学基金会的标准进行测试,目的是确保雨水供应中没有有害化学物质渗入。
最初系统的膜过滤器未得到国家科学基金会认证,已被拆除。更大的问题是SunPower公司的屋顶太阳能电池阵列和屋顶集水区表面没有经过认证或测试。
海斯说服SunPower为认证提供保险,费用约为35000美元。但是找到测试地点和测试面板花了将近两年的时间。
海斯说,如果在美国销售太阳能设备的数十家制造商生产的每一种模块都需要单独获得批准,“延误的时间成本和交易成本将会非常高”。
屋顶材料问题更容易解决。当时,由于薄膜没有获得国家科学基金会认证,施工队在原始薄膜上涂上了国家科学基金会认证的涂层。目前,他们有几种可用的涂层和至少两种得到国家科学基金会认证的薄膜。
为了最大限度地减少对集水区表面认证的需求,布利特建议将设备远离屋顶。如果那样不可行,设计者应该将空气处理设备的排水引出集水区。维护时的步行距离也应尽量减少。
布利特的水处理厂成本约为175000美元。水务和废水服务公司的运营合同每月成本约为3000美元,其中包括运营保险。
根据布利特的说法,西雅图商业大楼中饮用水的平均使用量约为每年每平方英尺(约0.09平方米)20加仑。自去年11月1日以来,布利特平均每周使用1237加仑。这相当于每年每平方英尺(约0.09平方米)约1.24加仑,比西雅图办公楼的平均用水量减少93.8%。
布利特水系统预期较低的公用事业成本,是基于城市用水的成本,包括堆肥和灰水回收。尤尼科估计城市用水成本为每平方英尺(约0.09平方米)0.38美元。布利特的预算为每平方英尺(约0.09平方米)0.03美元,这意味着公用事业账单每年降低约17500美元。
海斯认为,水系统成本应该由对未来状况的预期来证明。“在美国的许多地方,随着气候变化影响水文循环,水费可能会上升”,海斯在基金会水系统报告中写道。他说,相比单体建筑的水处理系统,整个街区的水处理系统可能更有经济意义。
直到2017年秋季,华盛顿州卫生部才通过了布利特的饮用水方案——从水龙头到淋浴和洗碗机。那是在这栋大楼开业4年半后。为了获得最终审批通过,格雷奥斯本公司必须进行一项试点研究,以证明水系统在运行时能够满足所有水质法规。在2018年3月至2018年9月的试点期间,经处理的降雨量仅用于非饮用水用途。
该系统有一个46200加仑的原水地下蓄水池。有一个5微米的家用筒式过滤器和两个串联的0.5微米筒式过滤器,其他组件包括紫外线消毒装置、增加碱度和调节酸碱度的方解石接触器以及次氯酸钠消毒。
消毒主要发生在总计227加仑的专用接触管道中。处理过的水储存在两个相连的500加仑的日用水箱中。水务和废水服务公司最近增加了第二个水箱,主要是为了满足不时之需。配电系统由最初的符合规范的管道组成。
作为经认证的操作员,水务和废水服务公司的赫恩登必须向华盛顿州卫生部报告操作数据,并确保处理目标得以实现。如果出现水质问题,或者额外需求非常高,赫恩登就会来操作这个系统。
他说:“我们每天都关注水系统的所有区域,至少每半年检查一次屋顶集水系统和蓄水池。”华盛顿州卫生部将每三年进行一次检查,以确定运营或设施中是否可能存在对系统或公共健康构成风险。
赫恩顿最吃惊的是当水长时间不使用时,氯在分配系统中消散的速度非常快。他说,他对此保持警惕。
该系统仅故障了两次。这两次,城市用水的紧急措施都实施了。
第一次,堆肥厕所发泡系统中的一个阀门有一天晚上发生故障,导致日用水箱水位下降到警报水平以下。建筑工程师修复了漏洞,第二天早上,当日用水箱达到可用水平时,赫恩顿将系统重新投入使用。
为了安装第二天的水箱,系统也被关闭。旧水箱被撤下、隔离并安装新水箱。赫恩登的一般工作程序从校准酸度计、色度计和浊度计以及读取数据开始。接下来,他从六楼和地下室入口收集余氯。然后,他通过启动水箱加注电磁阀、紫外线消毒模块和水箱泵的控制开关启动系统,并启动次氯酸盐注射泵。
接下来,赫恩登检查操作和流速是否正常。之后,他采集初始氯/酸碱度/温度/浊度样本。随后会有更多样品,并在填充周期中进行化学调整。在周期结束时,赫恩顿收集了更多的样本。一旦水箱满了,他手动关闭系统。
即使布利特系统运行良好,华盛顿州卫生部的蒂姆对现场水处理仍有疑虑。一个疑虑是纯降雨系统的供电可靠性。“我们这里的夏天很干燥。”他说:“当水在蓄水池中储存超过五个月时,水质就会下降。”
此外,屋顶会收集污染物,降低供水质量。出于健康原因,该系统不得不一直工作。蒂姆说:“即使是10分钟的间断也会引入微生物。”
“布利特基金会已经用堆肥厕所节省用水量。”他补充道,堆肥厕所用水量占了该建筑需水量的50%到60%。
“最后一点,水的成本很高,可能不会比城市供水更好。”蒂姆说:“我们都支持拯救地球,我们只是认为,就可靠性、水质和公共卫生而言,‘权力下放’应该有意义。”
布利特中心
布利特中心俯瞰图