基于分級處理工藝的循環水系統在建筑工地廢水與雨水高效處理中的應用與性能優化

王 璐 孫立武 朱 杰 蘇 航 張 羽

分級處理工藝是一種將不同等級的處理單元組合在一起，逐級進行處理，達到高效、徹底處理廢水或其他流體的方法，確保在處理過程中能夠有效去除不同種類和濃度的污染物。循環水系統是一種工程設施，旨在在特定的工業、商業、建筑環境中，通過循環和再利用水資源，達到節約用水、降低成本、減少環境影響的目的。建筑工地廢水與雨水高效處理是指在建筑施工過程中，對產生的廢水和雨水進行有效處理，減少環境污染、節約水資源并確保符合環保法規的一系列方法和措施，旨在降低廢水和雨水對周圍環境的負面影響，同時保障施工現場的安全和衛生。研究基于分級處理工藝的循環水系統在建筑工地廢水與雨水高效處理中的應用與性能優化措施，對于保護環境、節約資源、降低成本、推動可持續發展具有重要的意義。

1 基于分級處理工藝的循環水系統在建筑工地廢水與雨水高效處理中的應用

1.1 多級處理單元

多級處理單元的合理設置，可在系統中引入不同的處理過程，如沉淀、過濾、生物處理等。廢水和雨水依次經過滲透井、檢查井、雨水截污掛籃裝置、雨水棄流裝置、模塊水池、凈化系統等單元，水質逐步提升（圖1），如雨水截污掛籃裝置能夠有效地去除懸浮顆粒和重質污染物。

圖1 多級處理單元（來源：作者自攝）

多級處理單元的協同作用，能夠實現廢水和雨水的全面凈化，有效地去除多種污染物。例如，經過沉淀和過濾單元的預處理后，廢水進入生物處理單元，微生物降解有機物，進一步提高出水水質。多級處理單元的靈活性，使系統能夠適應不同的處理需求和水質變化，根據實際情況增加或減少處理單元，調整處理過程，充分適應不同工地廢水和雨水處理要求[1]。

1.2 廢水回收、利用

廢水通過多級處理單元后能夠有效去除廢水中的懸浮顆粒、有機物和污染物，使廢水得到凈化。

經過處理的廢水可以被引導回用于工地內部，如將回用水用于設備清洗、路面沖洗、建筑物清潔等，取代傳統的自來水，在一定程度上緩解城市用水緊張的問題。建筑工地通過回收、利用廢水，可以降低用水成本，節約水資源。廢水回收還可以減少廢水排放，降低污染物的傳輸和擴散[2]。

1.3 雨水收集系統

雨水收集系統通常包括雨水收集設施、貯水設施、過濾裝置和分配管道等組成部分（圖2），這些系統可以將建筑物屋頂、路面等表面收集的雨水導入貯水設施，然后通過過濾和處理，使雨水達到可以用于特定用途的水質標準。經過分級處理工藝的循環水系統，能夠確保雨水在經過適當處理后，回用于工地的沖洗、清潔、灌溉等非飲用用途。

圖2 雨水收集系統（來源：網絡）

在建筑工地，大量的雨水可能會引發積水和水體污染問題。通過收集和利用雨水，可以降低雨水徑流量，減少水體污染。雨水收集系統可以通過分級處理工藝，對收集到的雨水進行適度的凈化和過濾。通過去除懸浮物、顆粒物和其他雜質，能夠確保回用雨水的水質安全，保障工地內部的用水質量[3]。

1.4 靈活調節水質

在建筑工地的廢水和雨水處理過程中，水質可能會因為不同的污染物來源、氣候變化等因素而發生變化。通過靈活調節水質，可以根據實際情況對處理過程進行精確控制，確保水質始終滿足相關標準。

分級處理工藝的循環水系統允許對各個處理單元進行獨立的操作和控制，例如，在廢水處理過程中，如果水中的污染物濃度升高，可以調整沉淀池的沉淀時間或添加沉淀劑量，增強固體顆粒的沉降效果。在生物處理單元中，可以通過調整氧氣供應和微生物群落，應對有機物濃度的變化。

根據不同的用途，對水質處理工藝進行靈活切換，如廢水需要回用于沖洗時，可以增加過濾單元，確保回用水的水質達到沖洗要求。在雨水收集系統中，根據灌溉和清洗等不同的需要，調整雨水的處理程度，保證回用水質量能夠適應于不同場景[4]。

2 優化建筑工地廢水與雨水處理性能的方式

2.1 優化工藝流程

可以引入預處理單元，如粗篩或格柵，去除廢水和雨水中的大顆粒雜質和固體物，避免對后續處理單元造成堵塞。

通過合理設置不同的處理單元，系統可以針對不同污染物進行精細處理。例如，可以設置沉淀、過濾和生物處理等多級單元，分別針對懸浮物、顆粒污染和有機物進行處理，確保廢水在經過逐級凈化后，達到規定的排放標準。

引入先進的監測與控制系統，能夠實時監測水質、流量和運行參數等關鍵指標，通過反饋機制，自動調整處理單元的操作，保障處理效果的穩定性。系統還可以應用智能化技術，如人工智能和大數據分析，對處理過程進行優化和預測，進一步提高處理性能和資源利用效率。

優化工藝流程需要考慮能源消耗和操作成本，如將生物處理單元中的好氧和厭氧工藝相結合，確保能源消耗最小化。定期維護和清潔處理設備，確保其能夠穩定運行，降低操作維護成本[5]。

2.2 調整運行參數

針對不同的處理單元，可通過調整運行參數優化其處理效果。如在生物處理單元，通過調整曝氣時間、氧氣供應量、溫度等參數，促進微生物的生長和有機物的降解，提高有機物去除率。在過濾單元中，控制濾料層的厚度和過濾速率，能夠有效地去除殘余懸浮顆粒，提高出水水質。

通過在線監測水質和流量等關鍵指標，及時調整運行參數，應對水質波動和污染物濃度的變化。例如，當廢水中有機物濃度增加時，可以增加好氧池中的曝氣量和時間，保證生物處理效果。

通過節能減排，調整并優化運行參數的性能。如通過合理地調整污泥回流比例，能夠減少能源消耗，降低廢水處理過程中的耗氧量[6]。

2.3 建立實時監測與控制系統

監測系統可以實時監督并測量廢水和雨水的水質、流量和其他關鍵指標，確保處理過程穩定和合規。通過傳感器、儀表和自動化設備獲取數據，并將其傳輸至控制中心，實現對處理過程的實時監控。

當檢測到水質超過預定標準時，系統可以自動啟動控制策略，調整處理單元的運行參數，確保水質滿足要求。例如，在生物處理過程中，根據微生物活性和有機物濃度的變化情況，系統可以自動調整曝氣量和進水量，保障處理效果。

操作人員通過云平臺遠程訪問監測數據和控制界面，可以實現對循環水系統的遠程監管，能夠及時發現問題，做出調整，提高系統的靈活性和響應能力[7]。

2.4 資源回收與利用

引入廢水回收、利用，將經過凈化處理的廢水回用于工地的非飲用用途，如沖洗、清潔等。通過多級處理單元的協同作用，使廢水得到全面凈化，去除了污染物和懸浮顆粒，確保回用水達到可用標準。通過此方式不僅減少了新鮮自來水的消耗，還有效降低了廢水排放量，達到了節約水資源的目的。

例如，將收集的雨水納入循環水流程，用于灌溉、沖洗等用途。通過過濾和處理，能夠確保雨水質量符合要求，適用于建筑工地的各種非飲用場景。通過此方式不僅降低了雨水徑流對環境的影響，還為建筑工地提供了額外的水源，實現了資源的再利用。

探索其他資源回收途徑，如廢熱利用和能源回收。通過適當的工程設計，回收廢水處理過程中產生的熱能，用于供暖或其他用途，實現能源的節約。通過此方式不僅優化了水質處理性能，還進一步提升了系統的可持續性和經濟效益[8]。

2.5 改進技術與設備

引入先進的高效的處理技術和設備（圖3），此類設備耐沖擊負荷能力強，凈化效率高，系統運行穩定，處理過程無氣味，處理流程簡單，啟動時間短，占地面積小，運行費用低，始終保持動態平衡，能夠適應不斷變化的處理需求。

圖3 建筑工地廢水與雨水回用循環處理設備（來源：網絡）

隨著科技的進步，新的材料和工藝不斷涌現，可以進一步提升廢水和雨水處理的效果。例如，引入更高效的過濾材料、更先進的生物降解技術，可以有效提高水質凈化效率，降低廢水中有機物和污染物的濃度。

優化運營管理，提高系統的穩定性和性能。通過建立完善的監測與控制系統，實時監測水質和運行狀態，及時發現問題并采取措施。定期維護和保養設備，清除污泥和雜質，保障系統穩定運行，避免設備老化和性能下降。

通過數據分析和模擬，提高系統運行的智能化水平。收集大量運行數據，應用數據分析和機器學習技術，優化處理過程中的運行參數和控制策略，從而進一步提高廢水和雨水的處理性能。模擬不同的運行情景，尋找最佳的處理方案，提高系統的效率和性能[9]。

3 結語

通過合理設計和優化處理單元，該系統能夠有效地凈化廢水和雨水，降低污染物排放，實現資源的有效回收、利用。未來，應繼續深入研究和探索，不斷完善基于分級處理工藝的循環水系統，使其能夠在促進城市可持續發展和環境保護方面發揮更大的作用。