一种高原公路建设过程中废水分级评价及处理方法与流程

本发明涉及废水处理技术，特别是一种高原公路建设过程中废水分级评价及处理方法，适用于高原地区环境保护。

背景技术：

1、高原公路建设过程中，由于施工场地通常在狭窄的山谷地带，山谷生态系统的平衡非常脆弱，容易因为受到施工废水而失去平衡。高原山谷地带的气候变化剧烈，如果在降雨集中期或雪融期间，自然雨水/雪水会极大的放大施工废水的污染危害。因此，高原地区施工废水排放标准要求更为严格，废水处理后必须确保无害化。

2、另外，由于高原地区地表水流可能较少，河道/溪流承载能力较弱，还必须考虑处理后的废水资源化利用，如施工废水处理后回用、绿化灌溉等，以免因为人工引入大量水流导致河道/溪流破坏。但是，高原公路由于地处偏远的高原地带，地理上远离城市聚落，往往缺乏成熟的排水系统和污水处理设施。即使施工单位准备对废水进行充分的净化处理，也会因为高原环境复杂，物资运输困难，导致废水净化处理的技术实施难度增大。

3、另外，高原地区废水净化处理的设备维护成本也会高于平原地区的废水净化处理工作。高原公路建设过程中，在工程建设的不同阶段，废水排放量也会有很大波动变化，这就使得高原施工废水处理的难度进一步加大。现有技术对于高原公路建设施工废水处理，研究较少，特别是对于废水的分级管理研究缺失。

4、少量关于废水分级管理的研究也主要是对于城市环境中的废水分级管理的研究报道，如中国发明专利cn201910628977.0公开一种医院类环境影响因素评估方法，包括确定参与评估的环境影响因素，构建技术评估指标体系，并确定各环境影响因素的评估指标修正参数；根据不同的环境影响因素的评估指标参数计算各个环境影响因素评估指标的权重；构建各个环境影响因素的评估指标分级系数；基于权重和分级系数，得到各个环境影响因素的影响分数，根据各个环境影响因素的影响分数得到影响总分，从而判断医院类主体环境影响因素评估是否通过。

5、该发明技术主要是针对城市医院场景的废水分级管理，和高原公路建设过程中废水处理相比，存在以下差异：（1）废水的主要污染物较为固定，处理难度较小；（2）废水的排放量较为稳定，不存在废水总量不幅度波动变化的问题；（3）废水处理设备布置空间较为充裕，可以提前规划。

6、高原通常是水源涵养地，高原地区的河流、湿地等地表水体应受到严格的保护，以保障下游区域的用水安全。高原公路施工期废水若处理不当，将会对沿线水环境及水生生态造成污染，因此亟需开展施工期污水的快速处理与回用技术研究，降低公路建设对沿线水环境的影响，解决施工期废水治理关键技术难题，为工程建设顺利开展提供有力的技术支撑，对于全面提升公路建设理念、转变公路建设发展转型升级方式具有十分重要的现实意义。

7、高原公路建设过程中废水分级评价和处理，必须考虑高原公路施工废水的来源及废水的特性，污染源发生较大变化的情况下，必须及时调整废水处理方案。另外，高原公路建设废水的排放量可能存在较大波动，如果短期内废水量大增，某些处理工艺方法可能不再适用，必须采取必要的保障措施。

8、然后，高原公路建设废水处理还必须注意废水来源的复杂性，因为不同来源的废水其中的污染物不同，相应的处理工艺方法需要针对性调整。因此，对于高原公路建设过程中废水进行等级评价并制定针对性的废水处理方案对于高原地区公路建设过程中的生态环境保护具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中所存在的高原公路建设过程中废水处理缺乏针对性、对于废水污染等级及处理策略管理缺失的不足，传统的ph传感器测量需要专业人员操作，施工现场的普通工人缺乏专业技能，且ph传感器收集的数据容易被篡改的问题，提供一种高原公路建设过程中废水分级评价及处理方法，结合利用服务器储存图像资料的方式进行废水分级评价，同时完成检测图像数据的存档，便于随时核查废水分级评价结果的准确性。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种公路建设过程中废水分级评价方法，包括以下步骤：

4、s1、获取不同废水处理数据记录，每一条废水处理数据记录包含：浑浊度tu和ph值；

5、对废水处理数据记录分析，根据废水危害性确定废水等级l；

6、建立数据库，数据库包含：废水等级l、浑浊度tu和ph值；

7、将数据库连接循环神经网络（recurrent neural network，rnn）进行训练，得到废水等级l评价模型；

8、s2、确定待评价废水样品浑浊度tu数值，传送至第一服务器；

9、s3、将待评价废水样品用ph试纸测试，并将显色后的ph试纸和比色卡进行拍照，获得ph测试照片；

10、将所述ph测试照片传输至第二服务器，第二服务器对ph测试照片进行识别，通过yolo算法对获取的ph测试照片进行识别，筛选出比色卡的标准ph数值的色卡区块、ph试纸区域；裁切显色后的ph试纸，将ph试纸显色区块和标准ph数值的色卡区块进行比对，确定废水ph值；

11、s4、将s2获得的待评价废水样品的浑浊度tu数值和s3获得的废水ph值，输入s1的废水等级l评价模型，确定废水等级l。

12、本发明预先将废水进行分级，利用不同废水处理记录数据建立数据库，并评估废水等级l，然后将废水等级l和浑浊度tu、ph值之间的关系利用循环神经网络进行训练，进而建立废水等级l评价模型。然后，施工现场容易获得的浑浊度tu和废水ph值快速完成废水等级划分，通过评价模型结合训练模型参考已有的废水等级l经验进行判定，具有统一管理的优势，相应的废水等级l判断速度快。相比于使用ph仪器测试ph的方法，虽然试纸测试ph存在一定的原始性和粗糙型，但不受限于仪器设备，也无需定期校正ph仪，只需准备ph试纸并对工人进行简单的培训即可完成现场废水ph值快速测试要求。所得结果搭配图像保存，不容易被篡改，具有更高的可信度优势。

13、同时，第一服务器和第二服务器可以是相同的服务器，也可以是不同的服务器，最为重要的是可以在服务器上方便的留存管理原始照片，便于随时查看审核，确保施工现场管理科学规范。本发明方法虽然仅仅使用的浑浊度tu和ph值进行废水等级评价，但由于两者都是施工现场废水污染特点最直接指示的参数，因此准确度较高，并不会因为参考指标少而精度大幅度降低，同时由于采用图像采集技术，可以方便的推广到缺少专业检测设备的现场，也可以和现有的普通施工工艺相结合，方便实现技术升级迭代。此外，本发明对于ph测试采用了ph试纸测试，降低了施工现场测试的技术难度，普通工人即可完成快速测量，且测量结果通过图像储存在服务器，可以随时核查，杜绝了数据篡改的问题。

14、本发明使用的yolo算法可以是yolo任一版本，例如yolov5、yolov8、yolov10等。

15、进一步，本发明公路建设过程中废水分级评价方法是应用于高原公路建设过程中的废水等级评估方法。本发明使用ph试纸测试方法，不同于ph仪测试方法，不受高原环境的影响，ph试纸显色效果稳定可靠，不会因为高原环境导致仪器设备工作异常的问题。

16、进一步，所述第一服务器和所述第二服务器是相同的服务器。

17、进一步，所述第一服务器和所述第二服务器是不同的服务器。

18、进一步，确定废水样品浑浊度tu数值方法为：将废水样品取样，采用浊度计进行测量，获得废水样品浑浊度tu数值。将此浑浊度数值传输至第一服务器，作为浑浊度基准数据。

19、进一步，确定废水样品浑浊度tu数值，具体的方法如下：首先，获得废水样品浑浊度tu照片，通过以下方法获得，采用深度1-5cm的透明取样盒子装满废水，进行拍照，传输至第一服务器，将浑浊度tu照片代替浑浊度tu数值作为浑浊度tu指标。

20、优选的，使用智能手机或相机进行拍照获得照片。更优选，智能手机，方便进行图片传输到服务器进行处理。

21、废水样品浑浊度tu照片采用深度1-5cm的取样盒子装满废水，使用智能手机或相机进行拍照。盒子装水容易控制多次拍照废水深度，确保拍照的图像清晰度和一致性良好。

22、进一步，取样盒子背部设置背光源，通过光源补光，提高拍照清晰度。

23、进一步，在s2中，获取废水样品浑浊度tu照片，将所述照片传送至第一服务器；所述第一服务器对废水照片进行二值化处理，获得废水浑浊度tu数值。

24、通过拍照方法获得废水的浑浊度，利用废水样品浑浊度照片确定tu数值，可以方便的进行浊度tu数值的确定，可以使用常规智能手机等设备完成图像采集，且图像可以储存在服务器上，方便后续审核验证。采用废水样品浑浊度tu照片进行分析确定浑浊度的方法具有普适性，但稳定性存在一定限制，需要注意拍照过程的一致性控制；可以配合浊度计测试数据进行协同处理，一起分析，以保证tu数值准确，同时获得照片留底资料。

25、进一步，在s2中，使用浊度计测定废水样品的浑浊度tu数值。

26、优选的，可以同时包括浊度计测定的浑浊度tu数值和浑浊度tu照片，传送至至第一服务器。第一服务器将照片处理得到浑浊度tu数值和浊度计测定的浑浊度tu数值进行交叉验证。

27、进一步，在s3中，采用ph计测试废水的ph值，将ph计测试得到的废水ph值用于校正ph试纸测试照片分析得到的ph值。利用ph计测定废水的ph值，代替试纸条进行ph测试，具有方便快捷的特点，但对于ph值测试的结果不具有直观存档的作用，且ph计需要校正，施工现场部分工人缺乏校正ph仪器的经验。通过ph试纸测试方法获得ph数值具有便捷、鲁棒性优良的特点，配合ph仪器进行检测结果互相校正，具有更加科学方便，适用于条件有限的场景。

28、优选的，定期对ph计进行校正。

29、优选的，结合现场ph试纸测试确定废水的ph值，采用ph计测试废水的ph值，两者检测确定的ph值传输至第二服务器，第二服务器将两者进行取平均处理。同时，第二服务器将两种ph数值储存，便于随时查看验证。

30、使用ph试纸条进行测试，具有成本低，操作简便的特点，并且可以快速同步进行多个废水样品的测试。使用ph计可以直接读取ph值，但需要进行定期校准，施工现场常常因为设备长期使用缺少校准导致测试结果不准确，ph试纸测试可以很好的避免该问题。

31、另外优选的，ph计和检测设备通信连接，实现自动监测和数据记录，并且可以截取任意时段。

32、进一步，所述废水处理数据记录还包括废水电导率数值；数据库包含：废水等级l、浑浊度tu、废水电导率数值和ph值；在s2-s3之间还包括获取待评价废水样品的电导率，将待评价废水样品的电导率、废水浑浊度tu数值和废水ph值输入s1的废水等级l评价模型，确定废水等级l。

33、一种废水处理方法，包括根据上述公路建设过程中废水分级评价方法获得的废水等级l；

34、根据获取不同废水处理记录数据，构建废水处理方案数据库；

35、所述废水处理方案数据库包含：废水等级l、废水浑浊度tu、ph值、絮凝剂用量、中和试剂用量；

36、根据废水浑浊度tu和废水等级l确定絮凝剂用量，计算公式如下：

37、 q 絮凝剂 =a*tu+b*l

38、其中， q 絮凝剂为絮凝剂用量， a为废水浑浊度tu数值的乘积系数，tu为废水浑浊度tu数值， b为基于废水等级 l修订的系数，l为废水等级 l数值。

39、根据废水等级l和废水ph值，确定中和试剂用量；

40、 q 中和试剂 =c*ph+d*l

41、 q 中和试剂为中和试剂用量， c*ph为查表确定的基础中和试剂用量， d*l为根据废水等级修订值。根据废水的ph数值查表确定中和试剂用量，然后根据废水等级进行修正，实现废水中和试剂用量的合理计算确定。

42、根据废水处理记录数据建立数据库，拟合得到以往废水处理过程中絮凝剂、中和剂的用量范围的计算公式，然后根据前述方法确定的废水等级，进行相应试剂用量计算。

43、根据计算得到的絮凝剂用量、中和剂用量进行试剂添加，完成废水处理。

44、本发明根据前述方法将废水按照危害性确定废水等级l，然后根据废水处理记录数据建立数据库，利用数据库中废水等级l、浑浊度tu和ph值等进行拟合方程，计算相应的废水处理过程中需要添加的絮凝剂和中和剂的用量，科学精准的完成试剂添加应用，达到有效废水治理目的，避免添加剂用量不合理造成的二次污染问题。

45、进一步，所述中和试剂是盐酸、二氧化碳或草酸。优选为草酸。

46、盐酸是无色液体（工业用盐酸会因有杂质三价铁盐而略显黄色），为氯化氢的水溶液，具有刺激性气味。二氧化碳通入污水中，形成碳酸溶液，以此中和碱性废水，需要压缩机进行辅助。草酸（h2c2o4）：是生物体的一种代谢产物，二元弱酸，广泛分布于植物、动物和真菌体中，并在不同的生命体中发挥不同的功能，在自然界分布广泛，加入水中不会对自然界造成更大影响。

47、进一步，对于浊度大于700的废水，先采用沉淀池自然沉降，然后待上清液自然溢流后再测定废水等级l，并进行相应的废水处理。

48、与现有技术相比，本发明的有益效果：

49、1、本发明将废水按照浊度和ph进行分级，废水等级划分的同时完成对于原始数据的采集和存档，利用以往废水处理数据记录建立数据库，利用rnn循环神经网络算法进行模型训练，统一进行分析，实际评价废水等级l的时候采用计算机技术进行统一管理，同步保存废水ph测试照片和浊度测试数据，废水等级l判断速度快，数据储存质量高。

50、2、本发明利用tu和ph值快速完成废水等级划分，通过计算分析结合数据库中已有的废水等级l进行判定，单个或多个服务器协同实现废水等级的快速分析判断，具有高效科学管理的优势，便于随时查看原始记录数据，如果废水处理效果不理想，可以快速调查资料确定问题所在，及时调整处理方案。

51、3、本发明废水处理方法利用确定的废水等级l、浑浊度tu和ph值等进行药剂用量计算，添加的絮凝剂和中和剂的用量科学精准，达到有效废水治理目的，避免添加剂用量不合理造成的二次污染问题。

技术特征：

1.一种高原公路建设过程中废水分级评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种高原公路建设过程中废水分级评价方法，其特征在于，确定废水样品浑浊度tu数值方法为：将废水样品取样，采用浊度计进行测量，获得废水样品浑浊度tu数值。

3.根据权利要求1所述一种高原公路建设过程中废水分级评价方法，其特征在于，确定废水样品浑浊度tu数值，具体的方法如下：首先，获得废水样品浑浊度tu照片，通过以下方法获得：采用深度1-5cm的透明取样盒子装满废水，进行拍照，传输至第一服务器，将浑浊度tu照片代替浑浊度tu数值作为浑浊度tu指标。

4.根据权利要求3所述一种高原公路建设过程中废水分级评价方法，其特征在于，取样盒子背部设置背光源。

5.根据权利要求3或4所述一种高原公路建设过程中废水分级评价方法，其特征在于，在s2中，获取废水样品浑浊度tu照片，将所述照片传送至第一服务器；所述第一服务器对废水照片进行二值化处理，获得废水浑浊度tu数值。

6.根据权利要求1所述一种高原公路建设过程中废水分级评价方法，其特征在于，同时包括浊度计测定的浑浊度tu数值和拍照获取浑浊度tu照片，传送至至第一服务器。

7.根据权利要求1所述一种高原公路建设过程中废水分级评价方法，其特征在于，在s3中，采用ph计测试废水的ph值。

8.根据权利要求1所述一种高原公路建设过程中废水分级评价方法，其特征在于，所述废水处理数据记录还包括废水电导率数值；数据库包含：废水等级l、浑浊度tu、废水电导率数值和ph值；

9.一种废水处理方法，其特征在于，包括根据上述权利要求1-8任意一项所述高原公路建设过程中废水分级评价方法获得的废水等级l；

10.根据权利要求9所述一种废水处理方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明涉及一种高原公路建设过程中废水分级评价及处理方法，其中废水分级评价方法为，获取不同废水处理数据记录：浑浊度TU数值和pH值，确定废水等级L；建立数据库，连接循环神经网络进行训练，得到废水等级L评价模型；确定待评价废水样品浑浊度TU数值；用pH试纸测试，并将显色后的pH试纸和比色卡进行拍照；通过YOLO算法对获取的pH测试照片进行识别，筛选出比色卡的标准pH数值的色卡区块、pH试纸区域；进行比对，确定废水pH值；S4、将浑浊度TU数值和pH值输入废水等级L评价模型，确定废水等级L。本发明利用RNN循环神经网络算法训练模型，统一进行分析，和管理，同步保存测试照片和测试数据，判断速度快，数据储存质量高。

技术研发人员：车玲,宋炜,罗鹏,伍潘,朱林,谭昌明,沈维亮,范超文,陈智寅,李洋涛,宁永红,盛福隆
受保护的技术使用者：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5