CN113868983B - 一种基于cfd建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统，其中，所述方法包括：采集第一装置设计信息；获得CFD建模模拟指令，对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，生成第一建模模拟数据集；获得第一参数集合，进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案。解决了现有技术中存在好氧颗粒污泥处理污水方案中的好氧颗粒污泥形成量和出水质量达标率不高，难以对处理过程进行模拟，处理参数设定科学性较低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统。
背景技术
好氧颗粒污泥因其具有较高的微生物量，具备脱氮除磷能力和良好的沉淀性能，在工业废水和城市污水处理中的应用潜力很大。与厌氧颗粒污泥相比，好氧颗粒污泥的形成周期较短，约为30d。在耗能方面，好氧颗粒污泥可在常温条件下进行培养，同时在污水浓度方面局限性小，对高浓度工业废水和城市生活污水的处理均有良好效果。好氧颗粒污泥能否形成及其形成周期长短、污泥质量如何、能否维持稳定，受其培养运行过程中多种因素的影响。通过深入研究，可以全面了解好氧颗粒污泥的形成及稳定适应条件，并据此对可变因素进行控制，对培养好氧颗粒污泥具有重要的意义。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
存在好氧颗粒污泥处理污水方案中的好氧颗粒污泥形成量和出水质量达标率不高，难以对处理过程进行模拟，处理参数设定科学性较低的问题。
发明内容
本申请实施例通过提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统，解决了现有技术中存在好氧颗粒污泥处理污水方案中的好氧颗粒污泥形成量和出水质量达标率不高，难以对处理过程进行模拟，处理参数设定科学性较低的技术问题。达到了通过CFD建模模拟对装置运行中的各项参数变化进行模拟，得到科学的中试方案，通过中试试验，将CFD建模模拟得到的中试方案进行落地试验，并进一步进行优化研究，得到既能促进颗粒污泥形成又能实现出水达标的优化方法，增加实用性、有效性和科学性的技术效果。
鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统。
第一方面，本申请实施例提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法，其中，所述方法包括：获得好氧颗粒污泥反应装置信息；获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案。
另一方面，本申请实施例提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理系统，其中，所述系统包括：第一获得单元，所述第一获得单元用于获得好氧颗粒污泥反应装置信息；第二获得单元，所述第二获得单元用于获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；第三获得单元，所述第三获得单元用于获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；第一采集单元，所述第一采集单元用于采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；第四获得单元，所述第四获得单元用于获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；第五获得单元，所述第五获得单元用于对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；第一生成单元，所述第一生成单元用于基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；第一执行单元，所述第一执行单元用于基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；第六获得单元，所述第六获得单元用于获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案。
第三方面，本申请实施例提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现第一方面任一项所述方法的步骤。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了获得好氧颗粒污泥反应装置信息；获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案的技术方案，本申请实施例通过提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统，达到了通过CFD建模模拟对装置运行中的各项参数变化进行模拟，得到科学的中试方案，通过中试试验，将CFD建模模拟得到的中试方案进行落地试验，并进一步进行优化研究，得到既能促进颗粒污泥形成又能实现出水达标的优化方法，增加实用性、有效性和科学性的技术效果。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
图1为本申请实施例一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法的流程示意图；
图2为本申请实施例一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法的进行好氧颗粒污泥处理中试研究的流程示意图；
图3为本申请实施例一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法的进行均匀性偏差的流程示意图；
图4为本申请实施例一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法的获得第一关联参数集合的流程示意图；
图5为本申请实施例一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法的对第一比例系数进行调整的流程示意图；
图6为本申请实施例一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理系统的结构示意图；
图7为本申请实施例示例性电子设备的结构示意图。
附图标记说明：第一获得单元11，第二获得单元12，第三获得单元13，第一采集单元14，第四获得单元15，第五获得单元16，第一生成单元17，第一执行单元18，第六获得单元19，电子设备300，存储器301，处理器302，通信接口303，总线架构304。
具体实施方式
本申请实施例通过提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统，解决了现有技术中存在好氧颗粒污泥处理污水方案中的好氧颗粒污泥形成量和出水质量达标率不高，难以对处理过程进行模拟，处理参数设定科学性较低的技术问题。达到了通过CFD建模模拟对装置运行中的各项参数变化进行模拟，得到科学的中试方案，通过中试试验，将CFD建模模拟得到的中试方案进行落地试验，并进一步进行优化研究，得到既能促进颗粒污泥形成又能实现出水达标的优化方法，增加实用性、有效性和科学性的技术效果。
申请概述
好氧颗粒污泥因其具有较高的微生物量，具备脱氮除磷能力和良好的沉淀性能，在工业废水和城市污水处理中的应用潜力很大。与厌氧颗粒污泥相比，好氧颗粒污泥的形成周期较短，约为30d。在耗能方面，好氧颗粒污泥可在常温条件下进行培养，同时在污水浓度方面局限性小，对高浓度工业废水和城市生活污水的处理均有良好效果。好氧颗粒污泥能否形成及其形成周期长短、污泥质量如何、能否维持稳定，受其培养运行过程中多种因素的影响。通过深入研究，可以全面了解好氧颗粒污泥的形成及稳定适应条件，并据此对可变因素进行控制，对培养好氧颗粒污泥具有重要的意义。现有技术中存在好氧颗粒污泥处理污水方案中的好氧颗粒污泥形成量和出水质量达标率不高，难以对处理过程进行模拟，处理参数设定科学性较低的技术问题。
针对上述技术问题，本申请提供的技术方案总体思路如下：
本申请实施例提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法，其中，所述方法包括：获得好氧颗粒污泥反应装置信息；获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案。
在介绍了本申请基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。
实施例一
如图1所示，本申请实施例提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法，其中，所述方法包括：
S100：获得好氧颗粒污泥反应装置信息；
S200：获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；
具体而言，好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge，AGS)是微生物在特定的环境下自发凝聚、增殖而形成的颗粒状生物聚合体，AGS技术已成为废水处理领域的研究热点。目前，AGS技术的绝大部分研究成果都来自于间歇式运行反应器，如SBR、SBAR等，获得所述好氧颗粒污泥反应装置信息，包括装置的型号、组成构件、容量、污水处理量等。并且所述好氧颗粒污泥反应装置包括布水装置、曝气装置、污泥筛选装置和排水装置等组成部分。获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息。通过第一采集指令，采集好氧颗粒污泥反应装置的装置设计信息，能够为优化好氧颗粒污泥处理方法提供数据支撑。
S300：获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；
S400：采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；
具体而言，基于CFD建模软件，根据所述CFD建模模拟指令分别对所述第一装置设计信息进行CFD建模模拟分析，能够真实模拟出布水装置、曝气装置、污泥筛选装置和排水装置的模型。通过给定实验参数，由模拟出的布水装置、曝气装置、污泥筛选装置和排水装置模型，计算出第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息。其中通过布水装置模型得到水流的第一模拟流动信息，通过曝气装置模型得到反应器搅拌的第一模拟均匀性信息，通过污泥筛选装置模型得到表征筛选效果的第一模拟筛选信息，通过排水装置模型得到出水水质的第一模拟稳定性信息。进一步，采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集。经过CFD建模模拟，能够在建模软件中匹配适宜物理模型，对装置运行中的各项参数变化进行模拟，能够得到准确可靠的数据资料。
S500：获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；
S600：对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；
具体而言，好氧颗粒污泥是微生物在特定的环境下自发凝聚、增殖而形成的颗粒状生物聚合体，它具有许多普通活性污泥难以比拟的优点，如致密的结构、良好的沉降性能、多重生物功效(有机物降解、脱氮、除磷等)、高耐毒性、相对较低的剩余污泥产量等。为了得到既能促进颗粒污泥形成又能实现出水达标的控制方法，获得所述第一参数集合，所述参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数，如污水溶氧量、流速等参数。对对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，将关联性较高的参数作为所述第一关联参数集合。通过对所述第一关联参数集合中的参数进行研究，能够为得到既能促进颗粒污泥形成又能实现出水达标的控制方法奠定基础。
S700：基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；
S800：基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；
S900：获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案。
具体而言，基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，获得第一中试方案，所述第一中试方案为经过模型模拟所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置、曝气装置、污泥筛选装置和排水装置获得的，在进行所述好氧颗粒污泥处理中试研究时，通过对好氧颗粒污泥反应装置的布水装置、曝气装置、污泥筛选装置和排水装置进行实际试验研究，获得所述中试研究结果，根据研究结果的优劣，对所述研究结果进一步分析测试，从而获得所述第一中试优化方案。通过中试试验，将CFD建模模拟得到的数据信息，进行落地试验，并对结果进行优化研究，从而得到中试优化后的方案，增加了方案的实用性、有效性和科学性。
进一步的，如图2所示，所述基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究，步骤S800包括：
S810：获得第一中试环境变量，其中，所述第一中试环境变量为污水预处理方式和布水装置清洗措施；
S820：获得第二中试环境变量，其中，所述第二中试环境变量为曝气强度、污水水质及风量；
S830：获得第三中试环境变量，其中，所述第三中试环境变量为第一好氧颗粒污泥初始质量和排泥封闭措施；
S840：获得第四中试环境变量，其中，所述第四中试环境变量为去浮渣和防藻措施；
S850：基于所述第一中试方案，分别在第一中试环境、第二中试环境、第三中试环境和第四中试环境下，进行所述好氧颗粒污泥处理中试研究。
进一步的，所述好氧颗粒污泥处理中试研究包括进行布水装置堵塞率、复通率、颗粒污泥粒径大小、颗粒密实度、好氧颗粒污泥截留量测试和出水位置水流流动形态测试。
具体而言，由于中试过程中，不仅需要考虑好氧颗粒污泥反应装置中的各项参数，也要对中试过程中的环境变量进行控制，从而能够得到在实际环境中的最优试验结果。以污水预处理方式和布水装置清洗措施作为第一环境变量，为研究布水装置部分的环境变量。以曝气强度、污水水质及风量作为第二环境变量，为研究曝气装置部分的环境变量，以第一好氧颗粒污泥初始质量和排泥封闭措施作为第三环境变量，为研究污泥筛选装置部分的环境变量，以去浮渣和防藻措施作为第四环境变量，为研究排水装置部分的环境变量。设置不同预处理方式(如预过滤、刀片切碎)，和不同清洗措施(如二次使用前用大流量清洗)，研究布水装置堵塞率，以及出现堵塞后的复通率；设置不同曝气强度，研究颗粒污泥粒径大小和颗粒密实度；设置不同的排泥封闭措施，如：设置污泥回流泵和污泥外排泵或设计排泥管路，通过好氧颗粒污泥截留量，验证其封闭效果；设置污水处理工艺中的不同去浮渣和防藻措施(如增设不同数量的出水堰板与浮渣挡板)，测试出水位置水流流动形态。通过设计不同中试环境变量，能够初步完成好氧颗粒污泥处理中试研究，通过中试研究，能够对所述第一中试方案中的不恰当的方法，以及中试过程中遇到的问题和突发情况进行调整和解决，从而能够保证最终投入使用时，能够减少损失提高处理效率。
进一步的，如图3所示，所述生成第一中试优化方案之后，步骤S900包括：
S910：获得预设进水量范围；
S920：获得所述预设均匀性偏差阈值；
S930：基于所述预设进水量范围，对所述第一中试优化方案进行测试，获得均匀性偏差；
S940：判断所述均匀性偏差是否满足所述预设均匀性偏差阈值；
S950：若不满足，对所述第一中试优化方案进行调整优化，获得所述第二中试优化方案。
具体而言，随着进水量范围不同，所述好氧颗粒污泥反应装置的处理量产生差异。预设进水量范围，能够对反应装置的污水处理规模以及装置的处理性能进行限定。所述预设进水量范围和所述预设均匀性偏差阈值均为中试之前，试验人员人为设定的，用于对试验精度、试验结果进行限制。在所述预设进水量范围内，进行中试测试，例如所述预设进水量范围为20％～120％流量范围，所述预设均匀性偏差阈值为5％。通过中试计算均匀性偏差，判断所述均匀性偏差是否满足所述预设均匀性偏差阈值，若不满足，对所述第一中试优化方案进行调整优化，获得所述第二中试优化方案。若满足，则是对所述第一中试优化方案的一次性能验证。能够得到满足试验人员需求的中试结果。
进一步的，如图4所示，所述判断所述第一相似系数是否满足预设相似阈值之后，步骤S600包括：
S610：获得第一公式集合，所述第一公式集合为所述第一参数集合的参数计算公式集合；
S620：基于所述第一公式集合，进行所述参数关联性计算，获得所述参数关联性系数；
S630：获得预设关联性系数；
S640：判断所述参数关联性系数是否大于等于所述预设关联性系数；
S650：若满足，对所述参数关联性系数进行标识，标识强关联性系数集合，获得第一标识集合；
S660：将所述第一标识集合作为所述第一关联参数集合。
具体而言，获得所述第一公式集合，所述第一公式集合为所述第一参数集合的参数计算公式集合，通过公式集合能够得到涉及的参数以及参数间的关系。进行参数关联性计算，获得计算得到的所述参数关联性系数。进一步获得预设关联性系数，用于区分强关联性系数和弱关联性系数。比较所述参数关联性系数和所述预设关联性系数，若所述参数关联性系数大于等于所述预设关联性系数，对其进行标识，标识为强关联性系数，即所述第一标识集合，从而将其作为所述第一关联参数集合，用于中试方案的制定，通过关联性计算，能够对中试方案中的试验参数进行筛选，减少中试规模，提高试验可行性。
进一步的，所述判断所述参数关联性系数是否大于等于所述预设关联性系数，步骤S640还包括：
S641：若不满足，获得第二关联参数集合，所述第二关联参数集合为弱关联性系数参数集合；
S642：将所述弱关联性系数参数集合输入数据质量评估模型进行质量评估，获得第一补充参数集合；
S643：将所述第一补充参数集合补充入所述第一关联参数集合。
具体而言，若所述参数关联性系数小于所述预设关联性系数，获得第二关联参数集合，所述第二关联参数集合为弱关联性系数参数集合，将所述弱关联性系数参数集合输入数据质量评估模型中，所述入数据质量评估模型能够对数据的质量进行评估，若数据质量较差则舍弃，若评估结果显示数据质量较好，且具有一定的使用价值如代表性强等，那么将评估结果好的数据对应的参数汇总，作为所述第一补充参数集合，补充入所述第一关联参数集合。将弱关联系数中的高质量参数作为补充参数，能够提高数据的利用率。
进一步的，如图5所述，所述生成第一中试优化方案之后，步骤S900还包括：
S960：获得所述好氧颗粒污泥反应装置容积；
S970：获得所述曝气装置的死区容积；
S980：基于所述好氧颗粒污泥反应装置容积和所述曝气装置的死区容积获得所述死区容积的第一比例系数；
S990：获得预设比例系数，基于所述预设比例系数对所述第一比例系数进行调整。
具体而言，在生成第一中试优化方案之后，获得所述好氧颗粒污泥反应装置容积，进一步获得所述曝气装置的死区容积，所述的死区容积为曝气装置的死角位置所占的容积。计算所述死区容积的第一比例系数，即为所述曝气装置的死区容积占所述好氧颗粒污泥反应装置容积的比例，若死区容积的占比过大，则布置死角较多，不利于空间节省，故存在预设比例系数，例如第一比例系数不大于1％，基于所述预设比例系数，对所述第一比例系数进行调整。能够实现节约占地面积的技术效果。
综上所述，本申请实施例所提供的一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统具有如下技术效果：
1、由于采用了获得好氧颗粒污泥反应装置信息；获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案的技术方案，本申请实施例通过提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统，达到了通过CFD建模模拟对装置运行中的各项参数变化进行模拟，得到科学的中试方案，通过中试试验，将CFD建模模拟得到的中试方案进行落地试验，并进一步进行优化研究，得到既能促进颗粒污泥形成又能实现出水达标的优化方法，增加实用性、有效性和科学性的技术效果。
2、由于对死区容积的比例系数进行计算，能够得到布置死角容积，从而改进曝气装置安装方式，实现节省占地面积的技术效果。
实施例二
基于与前述实施例中一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法相同的发明构思，如图6所示，本申请实施例提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理系统，其中，所述系统包括：
第一获得单元11，所述第一获得单元11用于获得好氧颗粒污泥反应装置信息；
第二获得单元12，所述第二获得单元12用于获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；
第三获得单元13，所述第三获得单元13用于获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；
第一采集单元14，所述第一采集单元14用于采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；
第四获得单元15，所述第四获得单元15用于获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；
第五获得单元16，所述第五获得单元16用于对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；
第一生成单元17，所述第一生成单元17用于基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；
第一执行单元18，所述第一执行单元18用于基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；
第六获得单元19，所述第六获得单元19用于获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案。
进一步的，所述系统包括：
第七获得单元，所述第七获得单元用于获得第一中试环境变量，其中，所述第一中试环境变量为污水预处理方式和布水装置清洗措施；
第八获得单元，所述第八获得单元用于获得第二中试环境变量，其中，所述第二中试环境变量为曝气强度、污水水质及风量；
第九获得单元，所述第九获得单元用于获得第三中试环境变量，其中，所述第三中试环境变量为第一好氧颗粒污泥初始质量和排泥封闭措施；
第十获得单元，所述第十获得单元用于获得第四中试环境变量，其中，所述第四中试环境变量为去浮渣和防藻措施；
第二执行单元，所述第二执行单元用于基于所述第一中试方案，分别在第一中试环境、第二中试环境、第三中试环境和第四中试环境下，进行所述好氧颗粒污泥处理中试研究。
进一步的，所述系统包括：
第十一获得单元，所述第十一获得单元用于获得预设进水量范围；
第十二获得单元，所述第十二获得单元用于获得所述预设均匀性偏差阈值；
第十三获得单元，所述第十三获得单元用于基于所述预设进水量范围，对所述第一中试优化方案进行测试，获得均匀性偏差；
第一判断单元，所述第一判断单元用于判断所述均匀性偏差是否满足所述预设均匀性偏差阈值；
第十四获得单元，所述第十四获得单元用于若不满足，对所述第一中试优化方案进行调整优化，获得所述第二中试优化方案。
进一步的，所述系统包括：
第十五获得单元，所述第十五获得单元用于获得第一公式集合，所述第一公式集合为所述第一参数集合的参数计算公式集合；
第十六获得单元，所述第十六获得单元用于基于所述第一公式集合，进行所述参数关联性计算，获得所述参数关联性系数；
第十七获得单元，所述十七获得单元用于获得预设关联性系数；
第二判断单元，所述第二判断单元用于判断所述参数关联性系数是否大于等于所述预设关联性系数；
第十八获得单元，所述十八获得单元用于若满足，对所述参数关联性系数进行标识，标识强关联性系数集合，获得第一标识集合；
第三执行单元，所述第三执行单元用于将所述第一标识集合作为所述第一关联参数集合。
进一步的，所述系统包括：
第十九获得单元，所述十九获得单元用于若不满足，获得第二关联参数集合，所述第二关联参数集合为弱关联性系数参数集合；
第二十获得单元，所述二十获得单元用于将所述弱关联性系数参数集合输入数据质量评估模型进行质量评估，获得第一补充参数集合；
第四执行单元，所述第四执行单元用于将所述第一补充参数集合补充入所述第一关联参数集合。
进一步的，所述系统包括：
第二十一获得单元，所述二十一获得单元用于获得所述好氧颗粒污泥反应装置容积；
第二十二获得单元，所述二十二获得单元用于获得所述曝气装置的死区容积；
第二十三获得单元，所述二十三获得单元用于基于所述好氧颗粒污泥反应装置容积和所述曝气装置的死区容积获得所述死区容积的第一比例系数；
第二十四获得单元，所述二十四获得单元用于获得预设比例系数，基于所述预设比例系数对所述第一比例系数进行调整。
示例性电子设备
下面参考图7来描述本申请实施例的电子设备。
基于与前述实施例中一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理系统，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得系统以执行第一方面任一项所述的方法。
该电子设备300包括：处理器302、通信接口303、存储器301。可选的，电子设备300还可以包括总线架构304。其中，通信接口303、处理器302以及存储器301可以通过总线架构304相互连接；总线架构304可以是外设部件互连标(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry Standardarchitecture，简称EISA)总线等。所述总线架构304可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器302可以是一个CPU，微处理器，ASIC，或一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。
通信接口303，使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信，如以太网，无线接入网(radio access network，RAN),无线局域网(wireless localareanetworks，WLAN)，有线接入网等。
存储器301可以是ROM或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable Programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdiscread-onlymemory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线架构304与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。
其中，存储器301用于存储执行本申请方案的计算机执行指令，并由处理器302来控制执行。处理器302用于执行存储器301中存储的计算机执行指令，从而实现本申请上述实施例提供的一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法。
可选的，本申请实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码，本申请实施例对此不作具体限定。
本申请实施例提供了一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法，其中，所述方法包括：获得好氧颗粒污泥反应装置信息；获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案。
本领域普通技术人员可以理解：本申请中涉及的第一、第二等各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请实施例的范围，也不表示先后顺序。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“至少一个”是指一个或者多个。至少两个是指两个或者多个。“至少一个”、“任意一个”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个、种)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。
本申请实施例中所描述的各种说明性的逻辑单元和电路可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
本申请实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件单元、或者这两者的结合。软件单元可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于终端中的不同的部件中。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法，其中，所述方法包括：
获得好氧颗粒污泥反应装置信息；
获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；
获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；
采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；
获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；
对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；
基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；
基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；
获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案；
其中，所述对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合，所述方法还包括：
获得第一公式集合，所述第一公式集合为所述第一参数集合的参数计算公式集合；
基于所述第一公式集合，进行所述参数关联性计算，获得所述参数关联性系数；
获得预设关联性系数；
判断所述参数关联性系数是否大于等于所述预设关联性系数；
若满足，对所述参数关联性系数进行标识，标识强关联性系数集合，获得第一标识集合；
将所述第一标识集合作为所述第一关联参数集合。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究，所述方法还包括：
获得第一中试环境变量，其中，所述第一中试环境变量为污水预处理方式和布水装置清洗措施；
获得第二中试环境变量，其中，所述第二中试环境变量为曝气强度、污水水质及风量；
获得第三中试环境变量，其中，所述第三中试环境变量为第一好氧颗粒污泥初始质量和排泥封闭措施；
获得第四中试环境变量，其中，所述第四中试环境变量为去浮渣和防藻措施；
基于所述第一中试方案，分别在第一中试环境、第二中试环境、第三中试环境和第四中试环境下，进行所述好氧颗粒污泥处理中试研究。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述好氧颗粒污泥处理中试研究包括进行布水装置堵塞率、复通率、颗粒污泥粒径大小、颗粒密实度、好氧颗粒污泥截留量测试和出水位置水流流动形态测试。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述生成第一中试优化方案之后，所述方法还包括：
获得预设进水量范围；
获得预设均匀性偏差阈值；
基于所述预设进水量范围，对第一中试优化方案进行测试，获得均匀性偏差；
判断所述均匀性偏差是否满足所述预设均匀性偏差阈值；
若不满足，对所述第一中试优化方案进行调整优化，获得第二中试优化方案。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述判断所述参数关联性系数是否大于等于所述预设关联性系数，所述方法还包括：
若不满足，获得第二关联参数集合，所述第二关联参数集合为弱关联性系数参数集合；
将所述弱关联性系数参数集合输入数据质量评估模型进行质量评估，获得第一补充参数集合；
将所述第一补充参数集合补充入所述第一关联参数集合。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述生成第一中试优化方案之后，所述方法还包括：
获得所述好氧颗粒污泥反应装置容积；
获得所述曝气装置的死区容积；
基于所述好氧颗粒污泥反应装置容积和所述曝气装置的死区容积获得所述死区容积的第一比例系数；
获得预设比例系数，基于所述预设比例系数对所述第一比例系数进行调整。
7.一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理系统，其中，所述系统包括：
第一获得单元，所述第一获得单元用于获得好氧颗粒污泥反应装置信息；
第二获得单元，所述第二获得单元用于获得第一采集指令，采集第一装置设计信息，其中所述第一装置设计信息包括所述好氧颗粒污泥反应装置的布水装置设计信息、曝气装置设计信息、污泥筛选装置设计信息和排水装置设计信息；
第三获得单元，所述第三获得单元用于获得CFD建模模拟指令，根据所述CFD建模模拟指令对所述第一装置设计信息分别进行CFD建模模拟分析，获得第一模拟流动信息，第一模拟均匀性信息，第一模拟筛选信息和第一模拟稳定性信息；
第一采集单元，所述第一采集单元用于采集所述第一模拟流动信息，所述第一模拟均匀性信息，所述第一模拟筛选信息和所述第一模拟稳定性信息，生成第一建模模拟数据集；
第四获得单元，所述第四获得单元用于获得第一参数集合，其中，所述第一参数集合包括影响好氧颗粒污泥形成速度参数和影响出水效果参数；
第五获得单元，所述第五获得单元用于对所述第一建模模拟数据集和所述第一参数集合进行参数关联性计算，获得第一关联参数集合；
第一生成单元，所述第一生成单元用于基于所述第一关联参数集合，匹配第一关联参数模拟数据集，生成第一中试方案；
第一执行单元，所述第一执行单元用于基于所述第一中试方案，进行好氧颗粒污泥处理中试研究；
第六获得单元，所述第六获得单元用于获得中试研究结果，基于所述中试研究结果进行测试优化，生成第一中试优化方案；
第十五获得单元，所述第十五获得单元用于获得第一公式集合，所述第一公式集合为所述第一参数集合的参数计算公式集合；
第十六获得单元，所述第十六获得单元用于基于所述第一公式集合，进行所述参数关联性计算，获得所述参数关联性系数；
第十七获得单元，所述十七获得单元用于获得预设关联性系数；
第二判断单元，所述第二判断单元用于判断所述参数关联性系数是否大于等于所述预设关联性系数；
第十八获得单元，所述十八获得单元用于若满足，对所述参数关联性系数进行标识，标识强关联性系数集合，获得第一标识集合；
第三执行单元，所述第三执行单元用于将所述第一标识集合作为所述第一关联参数集合。
8.一种基于CFD建模模拟的好氧颗粒污泥处理系统，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储程序，当所述程序被所述处理器执行时，使系统以执行如权利要求1~6任一项所述的方法。
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|---|---|---|---|
| CN202111295550.7A CN113868983B (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种基于cfd建模模拟的好氧颗粒污泥处理方法及系统 |
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| US20150134123A1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-14 | Ces Group, Llc | Predictive monitoring and control of an environment using cfd |
| CN109976187A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-07-05 | 重庆工商大学 | 基于污水生化处理优化与精细曝气的污水管理平台 |
| CN113221474A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-08-06 | 深圳大学 | 考虑颗粒形状的cfd-dem模拟渗流侵蚀破坏的方法 |
-
2021
- 2021-11-03 CN CN202111295550.7A patent/CN113868983B/zh active Active
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|---|---|
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