[发明专利]一种有机生化反应菌种投放指导方法及系统

说明书

本发明公开一种有机生化反应菌种投放指导方法及系统，所述方法包括：收集历史水质监测数据并对部分数据进行数据清洗；建立机理水质建模率定模型，通过清洗后的历史水质监测数据来调整机理水质建模率定模型的参数；基于机理水质建模率定模型建立专家库，用于模拟不同的水质情境、水动力情境、污水处理菌种投放量与水质达标时间之间的对应关系；通过多种AI模型建立AI率定建模模型，通过专家库中数据训练所述AI率定建模模型；在污水处理现场边缘端通过训练好的AI率定建模模型进行污水处理菌种投放量指导。本发明建立了专家库并融合了多源异构模型进行有机生化反应菌种投放指导，可在现场端实时指导污水处理菌种投放量，更具有实际指导作用。

技术领域

本发明属于水资源监控管理领域，具体涉及一种有机生化反应菌种投放指导方法及系统。

背景技术

在污水环境中，溶解性有机物既可引起色、嗅、浊等表现水质问题，又在水体微污染物的迁移、转化中起着重要作用。溶解性有机物为污水处理中常受关注的物质，这些物质处理情况在污水处理过程中尤为重要。

常规污水处理溶解性有机物采用的是曝气生物滤池法，该方法也是公认效果最佳的溶解性有机物处理方法。污水处理前后通常会进行多种水质指标监测，其中BOD水质指标检测原理与曝气生物滤池法原理接近，BOD等综合有机物监测指标情况也可对曝气生物滤池状态进行指导。这些方法往往存在滞后性，不利于污水快速处理。

现有技术中也出现了部分通过智能算法进行相关污水指标预测和处理的方法，但大多数在具体应用上难以产生实际效果，且输入参数未做判定，模型容易失真，污水处理的时间也无法有效控制，基本不具实际应用条件。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种有机生化反应菌种投放指导方法及系统，用于解决现有技术无法实时指导有机生化反应菌种投放量的问题。

本发明第一方面，公开一种有机生化反应菌种投放指导方法，所述方法包括：

收集历史水质监测数据并对部分数据进行数据清洗；

建立机理水质建模率定模型，通过清洗后的历史水质监测数据来调整机理水质建模率定模型的参数；

基于机理水质建模率定模型建立专家库，用于模拟不同的水质情境、水动力情境、污水处理菌种投放量与水质达标时间之间的对应关系；

通过多种AI模型建立AI率定建模模型，以专家库中的不同的水质情境、水动力情境及对应的水质达标时间为输入、以对应的污水处理菌种投放量为输出训练所述AI率定建模模型；

在污水处理现场边缘端通过训练好的AI率定建模模型进行污水处理菌种投放量指导。

优选的，所述历史水质监测数据包括多种水质指标的历史监测时间序列数据和对应的历史污水处理菌种投放数据、对应的水动力历史监测时间序列数据、对应的水质指标历史降解过程数据；所述多种水质指标包括但不限于COD、溶解氧、UV254和BOD；所述水动力历史监测时间序列数据包括但不限于水位、流速和过流断面资料。

优选的，所述数据清洗具体包括：通过数据清洗工具对多种水质指标的历史监测时间序列数据和水动力历史监测时间序列数据进行清洗，所述数据清洗工具包括不限于卡尔漫滤波、滤波算法、模糊理论、主成份分析。

优选的，所述通过清洗后的历史水质监测数据来调整机理水质建模率定模型的参数设定具体包括：

建立机理水质建模率定模型，所述机理水质建模率定模型包括但不限于水质完全混合模型、CE-QUAL-W2、EFDC、WASP、DELFT3D或HEC-RAS；

将清洗后的多种水质历史监测时间序列数据、对应的历史污水处理菌种投放数据和对应的清洗后的水动力历史监测时间序列数据输入机理水质建模率定模型，获取机理水质建模率定模型输出的水质指标模拟降解过程数据；