[发明专利]基于蒙特卡罗模拟的新兴污染物污水优化处理方法

说明书

本发明涉及水体中新兴污染物的，涉及一种基于蒙特卡罗模拟的含抗生素污水优化处理方法，主要包括：确定自变量；采用Matlab软件，使用混合高斯模型对自变量分布进行拟合；在拟合得到的抗生素进水浓度分布函数中，进行随机抽样；选择二级三级污水处理工艺组合；根据工艺组合，在去除率分布函数中分别进行随机抽样；计算总去除率及出水中抗生素的浓度；随机抽样得出抗生素在某一种工艺组合下的去除率范围及均值；根据抗生素的类型选择确定最优的工艺组合。采用蒙特卡罗模拟法，避免了传统方法中操作繁琐、费用较高的问题。

技术领域

本发明涉及水体中新兴污染物的，涉及一种基于蒙特卡罗模拟的含抗生素污水优化处理方法。

背景技术

随着经济的快速发展，水体中新型污染物的得到了大量的使用。新兴污染物主要包括抗生素、消炎药、中枢兴奋药等常见药用化合物以及护肤品、化妆品、洗涤剂等日常护理用品。通常，新型污染物会随着污水一起流入城市生活污水处理厂。抗生素作为一种报道次数多、检出率高的一种新兴污染物，常常难以被常规污水处理工艺(如活性污泥法)去除。研究表明，深度处理工艺可以比较有效地实现对污染物的去除，而实际情况中城市污水处理厂常采用常规工艺与深度处理工艺的组合。因此，如何为抗生素选择最优的工艺组合来实现最大的去除率成为了关键问题。

由于通常情况下污水中抗生素的浓度极低，常使用高效液相色谱-质谱联用技术测定污水中的抗生素浓度。这种方法存在操作繁琐、费用较高等问题。近年来，一种应用蒙特卡罗模拟来研究环境中新兴污染物归趋的数学方法得到了广泛的应用。蒙特卡罗模拟是一种利用随机数进行数值模拟的方法，主要依据概率统计理论中的中心极限定理和大数定律，并在此基础上通过随机抽样的方式反映所研究问题发生的某种规律。

发明内容

本发明的目的在于克服传统方法中操作繁琐、费用较高的问题，提供一种基于蒙特卡罗模拟的新兴污染物污水优化处理方法，该方法提高了污水处理工艺组合对抗生素的处理率，同时降低了城市污水处理厂最终出水中抗生素的环境风险。

本发明的技术方案:基于蒙特卡罗模拟的新兴污染物污水优化处理方法,包括以下步骤：

(1)确定自变量，包括以下内容：

a)、城市污水处理厂进水中抗生素的浓度；

b)、二级处理工艺对抗生素的去除率范围；

c)、三级处理工艺对抗生素的去除率范围；

(2)描述自变量的概率分布，采用Matlab软件，使用混合高斯模型对自变量分布进行拟合；

(3)在拟合得到的抗生素进水浓度分布函数中，进行随机抽样；

(4)选择二级和三级污水处理工艺组合；

(5)根据工艺组合，在去除率分布函数中分别进行随机抽样；

(6)计算总去除率及出水中抗生素的浓度；

(7)随机抽样得出抗生素在任何一种工艺组合下的去除率范围及均值；

(8)根据抗生素的类型选择确定最优的工艺组合。

与现有技术相比，本发明具有的优点：

(1)本发明得到的去除率是在查阅大量文献调研的基础上，并结合污水处理厂实际的去除率，进行十万次蒙特卡罗随机抽样过程的结果，具有一定的数学意义和物理意义，是可信的；

(2)采用蒙特卡罗模拟法，避免了传统方法中操作繁琐、费用较高的问题，可以根据抗生素自身的物理化学性质选择最优的污水处理工艺组合，从而提高污水处理厂的处理效率。

附图说明

图1是基于蒙特卡罗模拟的新兴污染物污水优化处理方法的流程示意图。