CN114716010B - 一种废水处理生物膜的性能评估方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种废水处理生物膜的性能评估方法及系统，涉及废水处理技术领域，该方法包括：根据当前待评估生物膜反应器，设置对应的废水处理场景集合；进行废水处理，采集获取多个不同的多维度处理参数；分析评估废水处理水平，获得多个废水处理水平参数；分析评估微生物分布水平，获得多个微生物分布水平参数；分析评估待评估废水处理稳定性，获得废水处理稳定性参数；对多个废水处理水平参数、多个微生物分布水平参数进行加权计算，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数，获得性能评估结果。本发明解决了现有技术中生物膜法废水处理性能评估不准确、不全面的技术问题，达到了智能、准确、全面进行生物膜反应器性能评估的技术效果。

Description

一种废水处理生物膜的性能评估方法及系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种废水处理生物膜的性能评估方法及系统。

背景技术

目前的废水处理领域中，主要包括活性污泥法和生物膜法，其中，生物膜法中的微生物附着在填料表面，形成生物膜，通过废水与生物膜的相对运动，完成废水与微生物的物质交换，实现废水净化处理。

目前对于生物膜法反应器的废水处理效果评估，一般基于废水处理的效果，以及主观经验进行评估，并作为后续选用生物膜法的数据基础。

现有技术中，采用生物膜法进行废水处理的效果和性能主要基于废水处理效果进行评估，评估数据维度单一，且主观影响较大，存在着性能评估不准确、不全面的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种废水处理生物膜的性能评估方法及系统，用于针对解决现有技术中生物膜法废水处理性能评估不准确、不全面的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了一种废水处理生物膜的性能评估方法及系统。

本申请的第一个方面，提供了一种废水处理生物膜的性能评估方法，所述方法包括：根据当前待评估生物膜反应器，设置对应的废水处理场景集合，其中，所述废水处理场景集合内包括多种不同的废水处理场景；采用所述待评估生物膜反应器在多种所述废水处理场景内进行废水处理，处理完毕后采集获取各所述废水处理场景内不同的多维度处理参数；根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理水平，获得多个废水处理水平参数；根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的微生物分布水平，获得多个微生物分布水平参数；根据多个所述废水处理水平参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理稳定性，获得废水处理稳定性参数；对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数；将所述总废水处理水平参数、总微生物分布水平参数和所述废水处理稳定性参数作为所述待评估生物膜反应器的性能评估结果。

本申请的第二个方面，提供了一种废水处理生物膜的性能评估系统，所述系统包括：处理场景设置模块，用于根据当前待评估生物膜反应器，设置对应的废水处理场景集合，其中，所述废水处理场景集合内包括多种不同的废水处理场景；处理参数获取模块，用于采用所述待评估生物膜反应器在多种所述废水处理场景内进行废水处理，处理完毕后采集获取各所述废水处理场景内不同的多维度处理参数；处理水平分析模块，用于根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理水平，获得多个废水处理水平参数；微生物水平分析模块，用于根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的微生物分布水平，获得多个微生物分布水平参数；稳定性分析模块，用于根据多个所述废水处理水平参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理稳定性，获得废水处理稳定性参数；总水平计算模块，用于对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数；性能评估模块，用于将所述总废水处理水平参数、总微生物分布水平参数和所述废水处理稳定性参数作为所述待评估生物膜反应器的性能评估结果。

本申请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：

本申请实施例通过对当前待进行性能评估的生物膜反应器，设置多种不同的废水处理场景，进行废水处理，在处理完成后，采集获得不同废水处理场景内不同的多维度处理参数，基于多个多维度处理参数，分析评估生物膜反应器在不同废水处理场景中的废水处理水平参数，以及微生物分布水平参数，进一步根据多个废水处理水平参数，分析评估生物膜反应器在不同废水处理场景下的废水处理稳定性参数，然后对多个废水处理水平参数和多个微生物分布水平参数进行加权计算求和，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数，结合废水处理稳定性参数，作为待评估生物膜反应器的性能评估结果。本申请实施例通过将同种的生物膜反应器在不同的废水处理场景下进行废水处理，然后采集包括废水处理水平参数和微生物分布水平参数的多维度处理参数，分别分析评估在不同废水处理场景下生物膜反应器的废水处理水平、微生物分布水平，以及在不同废水处理场景下的处理稳定性，能够从多个数据维度分析评估生物膜反应器的废水处理性能，且能分析评估生物膜反应器对不同废水处理的适应性和广谱性，评估更为准确、全面，最终对不同废水处理场景下的废水处理水平参数和微生物分布水平参数进行加权计算，能够获得最为准确、全面的待评估生物膜反应器的性能评估结果，本申请实施例建立了生物膜反应器智能化的性能评估方法，达到了智能、准确、全面进行生物膜反应器性能评估的技术效果。

附图说明

图1为本申请提供的一种废水处理生物膜的性能评估方法流程示意图；

图2为本申请提供的一种废水处理生物膜的性能评估方法中获得多个微生物分布水平参数的流程示意图；

图3为本申请提供的一种废水处理生物膜的性能评估方法中获得废水处理稳定性参数的流程示意图；

图4为本申请提供的一种废水处理生物膜的性能评估方法中获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数的流程示意图；

图5为本申请提供了一种废水处理生物膜的性能评估系统结构示意图。

附图标记说明：处理场景设置模块11，处理参数获取模块12，处理水平分析模块13，微生物水平分析模块14，稳定性分析模块15，总水平计算模块16，性能评估模块17。

具体实施方式

本申请通过提供了一种废水处理生物膜的性能评估方法及系统，用于针对解决现有技术中生物膜法废水处理性能评估不准确、不全面的技术问题。

实施例一

如图1所示，本申请提供了一种废水处理生物膜的性能评估方法，所述方法包括：

S100：根据当前待评估生物膜反应器，设置对应的废水处理场景集合，其中，所述废水处理场景集合内包括多种不同的废水处理场景；

本申请实施例中，当前的待评估生物膜反应器即为需要进行性能评估的生物膜反应器，其可为现有技术中任意类型的生物膜反应器。示例性地，该待评估生物膜反应器可为膜分离生物反应器、膜曝气生物反应器、萃取膜生物反应器中的任意生物膜反应器，并设置有曝气池体积、沉淀池体积、填料比表面积等其他的具体反应器参数。

实际上，同一种的该待评估生物膜反应器可在多种废水处理场景下进行不同的废水处理工作，例如，可对低浓度污水和高浓度污水，以及对不同有机物含量的废水进行废水处理，并达到不同的废水处理效果。

同一种的该待评估生物膜反应器在不同的废水处理场景下的废水处理效果不同，因此，需要评估该待评估生物膜反应器在不同的废水处理场景下的废水处理性能，进行全面而综合的性能评估。

具体地，根据该待评估生物膜反应器，对其设置其可进行处理且具有多种不同废水参数的废水处理场景，获得废水处理场景集合。

S200：采用所述待评估生物膜反应器在多种所述废水处理场景内进行废水处理，处理完毕后采集获取各所述废水处理场景内不同的多维度处理参数；

具体地，基于上述的废水处理场景集合，采用同一种的该待评估生物膜反应器在多种不同的废水处理场景中进行废水处理。其中，可进行实际的废水处理，也可进行模拟的废水处理试验，废水处理的过程主要包括废水沉淀、填料挂膜、废水处理等。

在废水处理完毕后，采集获取在多种不同的废水处理场景内进行废水处理的多维度的废水处理参数，即多维度处理参数。其中，该多维度处理参数内包括待评估生物膜反应器在各废水处理场景进行废水处理中的COD去除率、氨氮去除率、微生物含量等参数，能够反应待评估生物膜反应器的废水处理水平，可基于现有技术中的化学和生物检测方法检测获得该多维度处理参数。

S300：根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理水平，获得多个废水处理水平参数；

本申请实施例中，根据多个废水处理场景中的多个多维度处理参数，分析评估待评估生物膜反应器在不同废水处理场景下的废水处理水平。

具体地，可根据多维度处理参数中的COD去除率、氨氮去除率分析评估生物膜反应器在不同废水处理场景下的废水处理水平，可选的，可基于现有技术中生物膜反应器废水处理相关标准，评估当前多维度处理参数内的相关参数是否符合标准，以及符合或不符合的程度，完成废水处理水平的评估，获得多个废水处理水平参数。

S400：根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的微生物分布水平，获得多个微生物分布水平参数；

本申请实施例中，根据多个多维度处理参数内不同废水处理场景下进行废水处理过程中获完成后生物膜内各类微生物的数量，以及各类微生物的均衡性，评估不同废水处理场景下，待评估生物膜反应器进行废水处理的微生物分布水平。

示例性地，待评估生物膜反应器在进行废水处理过程中一般会产生动胶菌、铁锈菌、氢噬胞菌、嗜酸菌等多种微生物，可对废水进行降解有机物、脱氮等处理，完成废水处理。基于该多维度处理参数，提取获得多种废水处理场景下各类微生物的数量，以及各类微生物的比例等，评估微生物分布水平，获得多个微生物分布水平参数。

可选的，具体评估的过程中，可基于生物膜反应器废水处理试验中各类微生物的含量、比例以及与废水处理效果之间的联系，即基于生物膜法废水处理经验，进行当前微生物分布水平的分析评估。

S500：根据多个所述废水处理水平参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理稳定性，获得废水处理稳定性参数；

本申请实施例中，待评估生物膜反应器可进行多种废水处理场景下的废水处理，在不同场景下的废水处理水平不同，且对于废水水力、有机物负荷等的变化具有一定适应性。因此，为全面评估生物膜的性能，需要进一步分析待评估生物膜反应器在不同废水处理场景下的废水处理水平稳定性，以分析获得其对于废水变化的承受能力。

具体地，根据步骤S300中获得的多个废水处理水平参数，分析待评估生物膜反应器在不同废水处理场景下的废水处理稳定性。示例性地，基于多个废水处理水平参数内的COD去除率和氨氮去除率，分析计算各废水处理水平参数之间的差值，评估该差值是否过大，以及若过大，过大的程度等，进而分析待评估生物膜反应器在不同废水处理场景下废水处理能力的变化是否过于剧烈，完成稳定性分析评估，获得废水处理稳定性参数。

S600：对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数；

本申请实施例中，同一种待评估生物膜反应器虽然可在多种废水处理场景下进行废水处理，但实际上一种待评估生物膜反应器具有一种或多种较为使用的废水处理场景，该待评估生物膜反应器在这些废水处理场景中的性能较为重要，而在其他废水处理场景中的进行废水处理的次数较少，性能较为不重要。

本申请实施例中，基于不同的废水处理场景的重要性，进行权重分配，获得权重分配结果，采用该权重分配结果对各废水处理场景下的废水处理水平参数和微生物分布水平参数分别进行加权计算求和，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数。

该总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数可体现当前的待评估生物膜反应器在多个废水处理场景内进行废水处理的整体废水处理水平和整体微生物分布水平，并且，其中待评估生物膜反应器常应用的废水处理场景的废水处理水平参数和微生物分布水平参数占比更大，更为准确。

S700：将所述总废水处理水平参数、总微生物分布水平参数和所述废水处理稳定性参数作为所述待评估生物膜反应器的性能评估结果。

将上述的总废水处理水平参数、总微生物分布水平参数和废水处理稳定性参数作为上述的待评估生物膜反应器当前的性能评估结果，完成性能评估。

如此，可基于多个维度分析评估废水处理生物膜的性能，评价更为全面、准确和智能。

可选的，还可将总废水处理水平参数、总微生物分布水平参数和废水处理稳定性参数进行拟合，拟合的过程中，可对总废水处理水平参数、总微生物分布水平参数和废水处理稳定性参数设置权重，获得一个最终的性能评估参数，能够更为便捷和准确地获得最终的综合性能评估结果。

本申请实施例通过将同种的生物膜反应器在不同的废水处理场景下进行废水处理，然后采集包括废水处理水平参数和微生物分布水平参数的多维度处理参数，分别分析评估在不同废水处理场景下生物膜反应器的废水处理水平、微生物分布水平，以及在不同废水处理场景下的处理稳定性，能够从多个数据维度分析评估生物膜反应器的废水处理性能，且能分析评估生物膜反应器对不同废水处理的适应性和广谱性，评估更为准确、全面，最终对不同废水处理场景下的废水处理水平参数和微生物分布水平参数进行加权计算，能够获得最为准确、全面的待评估生物膜反应器的性能评估结果，本申请实施例建立了生物膜反应器智能化的性能评估方法，达到了智能、准确、全面进行生物膜反应器性能评估的技术效果。

本申请实施例提供的方法中的步骤S100包括：

S110：根据当前的所述待评估生物膜反应器的种类，设置多个所述废水处理场景的废水来源；

S120：根据所述废水来源，设置具有不同化学需氧量的多个废水处理场景；

S130：根据所述废水来源，设置具有不同氨氮浓度的多个废水处理场景；

S140：对多个所述废水处理场景调整溶氧量，获得多种所述不同的废水处理场景，得到所述废水处理场景集合。

具体地，根据当前的待评估生物膜反应器的种类，选择其对应进行处理的废水种类，获得多个上述废水处理场景的废水来源。示例性地，该废水来源可为生活废水、工业废水等，具体根据待评估生物膜反应器的种类设置，可通过废水处理经验进行选择设置。

基于该废水来源，为设置多种不同的废水处理场景，根据该废水来源采集获得废水样本，对废水样本进行处理，设置具有多种不同的化学需氧量的多个废水处理场景。

以及，为设置多种不同的废水处理场景，对废水样本进行处理，设置具有多种不同氨氮浓度的多个废水处理场景。具体设置的过程中，可基于废水处理试验中的原理，通过向废水样本中增加有机物等方式，调整获得多种不同的废水处理场景。

可选的，还可对多个不同的废水处理场景进行曝气处理，调整溶氧量，进一步获得更多的不同的废水处理场景，获得上述的废水处理场景集合。

本申请实施例通过设置废水来源，对废水样本内的化学需氧量、氨氮浓度以及溶氧量进行对照调整，以获得多种具有对照的废水处理场景，获得废水处理场景集合，以使能够分析评估待评估生物膜反应器在不同废水处理场景中的性能，进而能够更为全面准确地进行性能评估。

本申请实施例提供的方法中的步骤S400包括：

S410：根据多个所述多维度处理参数，采集提取多个所述废水处理场景下多种微生物的分布参数，获得多个微生物分布参数集合；

S420：构建微生物分布水平分析空间；

S430：将多个所述微生物分布参数集合分别输入所述微生物分布水平分析空间，获得多个对应的所述微生物分布水平参数。

具体地，基于上述的多个多维度处理参数，其内包括不同废水处理场景下进行废水处理后，待评估生物膜反应器中生物膜上各类微生物的种类及数量，可基于生物技术分析采集获得多种微生物的种类以及数量，得到分布参数，即单位表面积内微生物的数量参数，获得多个微生物分布参数集合。

进一步地，构建微生物分布水平分析空间，用以根据该多个微生物分布参数集合，分析获得各废水处理场景中的微生物分布水平参数。

其中，步骤S420包括：

S421：采集获取与所述待评估生物膜反应器类似的生物膜反应器在此前历史内进行废水处理中的多个历史微生物分布参数集合；

S422：从多个所述历史微生物分布参数集合内有放回地随机选取M个历史微生物分布参数集合，获得第一构建样本，M为正整数；

S423：根据所述第一构建样本，构建第一微生物分布水平分析树；

S424：继续构建第二微生物分布水平分析树，直到第N微生物分布水平分析树，N为正整数；

S425：集成所述第一微生物分布水平分析树至所述第N微生物分布水平分析树，获得所述微生物分布水平分析空间。

本申请实施例中，基于历史内生物膜反应器的废水处理经验，构建该微生物分布水平分析空间。

具体地，采集获取与当前的待评估生物膜反应器类似的生物膜反应器在此前历史内进行废水处理中的多个历史微生物分布参数集合，作为经验数据，进行微生物分布水平分析空间的构建。其中，可基于历史内废水处理的多维度处理参数，基于生物技术获得历史内生物膜废水处理中各类微生物的种类、数量以及比例等参数，获得历史微生物分布参数。

从多个历史微生物分布参数集合内有放回地随机选取M个历史微生物分布参数集合，获得第一构建样本，用于构建微生物分布水平分析空间内的第一微生物分布水平分析树，其为树状模型。其中，M为正整数，且小于多个历史微生物分布参数集合的数量。

基于该第一构建样本，构建第一微生物分布水平分析树。继续从多个历史微生物分布参数集合内有放回地随机选取M个历史微生物分布参数集合，作为第二构建样本，构建第二微生物分布水平分析树，重复构建直至第N微生物分布水平分析树，N为正整数。

构建完成的第一微生物分布水平分析树到第N微生物分布水平分析树内的每一个树状模型均可视为一个准确率相对较低的树状模型，均基于不完全相同的M个历史微生物分布参数集合构建，故每个树状模型的构建数据不完全相同，基于集成学习，将N个树状模型进行集成，通过输入层和输出层将N个树状模型连接，构建获得微生物分布水平分析空间。

基于构建完成的微生物分布水平分析空间，将当前需要进行微生物分布水平分析的微生物分布参数集合输入该微生物分布水平分析空间，其中的N各树状模型可分别根据输入数据进行决策分析，获得N个不尽相同的分析结果，将N个分析结果内出现频率最高的一分析结果作为最终的输出结果进行输出，如此，能够结合多个准确率相对较低的树状模型的输出结果，获得准确率较高的最终输出结果，完成微生物分布水平分析。

其中，步骤S423包括：

S423-1：根据所述第一构建样本，提取获得第一微生物的第一分布参数特征数据集合；

S423-2：根据所述第一分布参数特征数据集合，构建所述第一微生物分布水平分析树的第一划分节点；

S423-3：根据所述第一构建样本，提取获得第二微生物的第二分布参数特征数据集合；

S423-4：根据所述第二分布参数特征数据集合，构建所述第一微生物分布水平分析树的第二划分节点；

S423-5：继续构建所述第一微生物分布水平分析树的划分节点，直至所述第一微生物分布水平分析树的划分节点层数达到预设层数；

S423-6：对所述第一微生物分布水平分析树进行后剪枝，构建所述第一微生物分布水平分析树完成。

本申请实施例中，根据上述的第一构建样本，提取其中的特征数据，例如提取第一微生物的某一分布参数特征数据，获得第一分布参数特征数据集合。示例性地，第一微生物可为第一构建样本中历史微生物分布参数集合内某一种类的微生物，第一分布参数特征数据集合可为多个历史微生物分布参数内该类微生物的数量参数或比例参数等。

根据该第一分布参数特征数据集合，构建第一微生物分布水平分析树的第一划分节点，例如，根据该第一分布参数特征数据集合内第一微生物的数量，设置一划分阈值，将具有该第一微生物数量大于该划分阈值的划分为一类，小于该划分阈值的划分为一类，完成划分。

进一步地，根据上述的第一构建样本，提取获得第二微生物的第二分布参数特征数据集合。第二微生物可为与第一微生物种类不同的任意微生物，例如可提取该第二微生物在第一构建样本内多个历史微生物分布参数内该类微生物的数量参数或比例参数等，作为特征数据。

与第一划分节点的构建类似的，基于该第二分布参数特征数据集合，构建第一微生物分布水平分析树的第二划分节点。第二划分节点可基于第一划分节点的划分结果继续进行划分。

如此，继续采集其他微生物的分布参数特征数据集合，继续构建第一微生物分布水平分析树的划分节点，直至划分节点的层数达到预设层数，或者对全部微生物的分布参数特征数据全部进行划分完毕，则完成划分节点的构建。

多层划分节点可根据输入的微生物分布参数集合进行多层级的划分，最终获得多种划分结果，基于此前生物膜废水处理的经验，对多种划分结果分别设置不同的微生物分布水平参数分析结果。示例性地，若某一种或多种废水处理较为重要的微生物经多层级划分节点划分后，处于数量较少的一类，则最终的划分结果对应的微生物分布水平参数分析结果可为微生物分布水平较差，且可对应设置一较差的数值参数，作为最终的微生物分布水平参数。

在构建完成第一微生物分布水平分析树的多层级划分节点后，基于决策树节点的后剪枝，分析每个层级划分节点的泛化性能，对第一微生物分布水平分析树进行后剪枝，构建第一微生物分布水平分析树完成。

如此，基于决策树的原理，构建第一微生物分布水平分析树完成，可继续构建第二微生物分布水平分析树等树模型。

在构建完成微生物分布水平分析空间后，将当前进行废水处理采集获得的多个微生物分布参数集合分别输入该微生物分布水平分析空间，其内的多个树状模型即可分别对输入的多个微生物分布参数集合进行决策分析，获得多个不尽相同的分析结果，集成多个分析结果，获得最终的分析结果，即可获得多个对应的微生物分布水平参数。

本申请实施例，基于历史内生物膜废水处理的处理经验数据，基于决策树和集成学习，构建微生物分布水平分析空间，能够根据当前废水处理过程中采集获得的微生物分布参数，分析获得最为准确的微生物分布水平参数，完成微生物分布水平的分析，提升生物膜性能评估的数据维度，更为全面准确的进行生物膜性能的分析评估。

如图3所示，本申请实施例提供的方法中的步骤S500包括：

S510：根据多个所述废水处理水平参数，计算获得多个两两不同废水处理水平参数之间的废水处理水平参数差值；

S520：根据多个所述废水处理水平参数差值的大小，进行权重分配，获得第一权重分配结果；

S530：采用所述第一权重分配结果对多个所述废水处理水平参数差值进行加权调整，获得多个加权废水处理水平参数差值；

S540：设置获得废水处理水平参数差值阈值；

S550：判断多个加权废水处理水平参数差值是否大于所述废水处理水平参数差值阈值，若大于，计算大于的程度，获得多个分析结果；

S560：将多个分析结果作为所述废水处理稳定性参数。

具体地，根据上述的多个废水处理水平参数，计算获得多个两两不同废水处理水平参数之间的废水处理水平参数差值。

进一步地，根据多个废水处理水平参数差值的大小，进行权重分配，获得第一权重分配结果，其中，差值越大，则权重值越大。采用该第一权重分配结果对多个废水处理水平参数差值进行加权计算调整，获得多个加权废水处理水平参数差值。

根据生物膜废水处理的经验，设置获得废水处理水平参数差值阈值，可认为在该废水处理水平参数差值阈值内，废水处理水平是较为稳定的，若超过该阈值，则废水处理水平不够稳定。该废水处理水平参数差值阈值也可根据实际上的废水处理水平参数差值进行加权计算获得。

判断上述的多个加权废水处理水平参数差值是否大于该废水处理水平参数差值阈值，若不大于，则说明加权废水处理水平参数差值较小，对应的两两废水处理水平参数之间趋于稳定，若大于，则进一步计算大于的程度，例如计算大于该废水处理水平参数差值阈值的部分与该废水处理水平参数差值阈值的比值，获得多个分析结果。

将该多个分析结果作为上述的废水处理稳定性参数，具体的，若多个分析结果内，小于或等于该废水处理水平参数差值阈值的加权废水处理水平参数差值越多，则废水处理稳定性参数越大，越稳定。若大于该废水处理水平参数差值阈值的加权废水处理水平参数差值越多，且大于的程度越大，则废水处理稳定性参数越小，越不稳定。

本申请实施例基于生物膜废水处理经验，设置废水处理水平参数差值阈值，然后计算多个废水处理水平参数差值，并进行加权调整，判断分析多个加权废水处理水平参数差值是否大于该阈值以及大于的程度，能够较为可视化地分析待评估生物膜反应器在不同废水处理场景内的废水处理水平参数的稳定性，进而可反映待评估生物膜反应器对于废水处理场景变化的承受能力和泛化性能。

如图4所示，本申请实施例提供的方法中的步骤S600包括：

S610：采集获取所述待评估生物膜反应器类似生物膜反应器此前进行废水处理的历史废水处理场景，获得历史废水处理场景集合；

S620：根据历史废水处理场景集合内不同所述废水处理场景出现的次数，进行权重分配，获得第二权重分配结果；

S630：采用所述第二权重分配结果对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得所述总废水处理水平参数和所述总微生物分布水平参数。

本申请实施例中，采集与当前述待评估生物膜反应器类似的生物膜反应器在此前进行废水处理的历史废水处理场景，可通过废水处理日志记录进行采集获得，获得历史废水处理场景集合。

进一步地，根据历史废水处理场景集合内不同的废水处理场景出现的次数，进行权重分配，获得第二权重分配结果，其中，出现次数越高，权重值越大。

采用该第二权重分配结果对多个废水处理场景对应的多个废水处理水平参数和多个微生物分布水平参数进行加权计算求和，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数。总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数中，出现频率越高的废水处理场景越重要，其对应的废水处理水平参数和微生物分布水平参数占比越大，越能体现当前待评估生物膜反应器在较为重要的废水处理场景的废水处理能力和微生物分布水平。

其中，在进行权重分配的过程中，由于生物膜法适用于低浓度废水的处理，可适当调整提升具有低浓度废水的废水处理调整的权重，调整的幅度根据实际的废水处理业务需求进行设置，如此，在总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数中，低浓度废水处理的废水处理能力和微生物分布水平占比更大。

综上所述，本申请实施例至少具有如下技术效果：

本申请实施例通过将同种的生物膜反应器在不同的废水处理场景下进行废水处理，然后采集包括废水处理水平参数和微生物分布水平参数的多维度处理参数，分别分析评估在不同废水处理场景下生物膜反应器的废水处理水平、微生物分布水平，以及在不同废水处理场景下的处理稳定性，能够从多个数据维度分析评估生物膜反应器的废水处理性能，且能分析评估生物膜反应器对不同废水处理的适应性和广谱性，评估更为准确、全面，最终对不同废水处理场景下的废水处理水平参数和微生物分布水平参数进行加权计算，能够获得最为准确、全面的待评估生物膜反应器的性能评估结果，本申请实施例建立了生物膜反应器智能化的性能评估方法，达到了智能、准确、全面进行生物膜反应器性能评估的技术效果。

实施例二

基于与前述实施例中一种废水处理生物膜的性能评估方法相同的发明构思，如图5所示，本申请提供了一种废水处理生物膜的性能评估系统，其中，所述系统包括：

处理场景设置模块11，用于根据当前待评估生物膜反应器，设置对应的废水处理场景集合，其中，所述废水处理场景集合内包括多种不同的废水处理场景；

处理参数获取模块12，用于采用所述待评估生物膜反应器在多种所述废水处理场景内进行废水处理，处理完毕后采集获取各所述废水处理场景内不同的多维度处理参数；

处理水平分析模块13，用于根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理水平，获得多个废水处理水平参数；

微生物水平分析模块14，用于根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的微生物分布水平，获得多个微生物分布水平参数；

稳定性分析模块15，用于根据多个所述废水处理水平参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理稳定性，获得废水处理稳定性参数；

总水平计算模块16，用于对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数；

性能评估模块17，用于将所述总废水处理水平参数、总微生物分布水平参数和所述废水处理稳定性参数作为所述待评估生物膜反应器的性能评估结果。

进一步地，所述处理场景设置模块用于实现以下功能：

根据当前的所述待评估生物膜反应器的种类，设置多个所述废水处理场景的废水来源；

根据所述废水来源，设置具有不同化学需氧量的多个废水处理场景；

根据所述废水来源，设置具有不同氨氮浓度的多个废水处理场景；

对多个所述废水处理场景调整溶氧量，获得多种所述不同的废水处理场景，得到所述废水处理场景集合。

进一步地，所述微生物水平分析模块用于实现如下功能：

根据多个所述多维度处理参数，采集提取多个所述废水处理场景下多种微生物的分布参数，获得多个微生物分布参数集合；

构建微生物分布水平分析空间；

将多个所述微生物分布参数集合分别输入所述微生物分布水平分析空间，获得多个对应的所述微生物分布水平参数。

其中，构建微生物分布水平分析空间，包括：

采集获取与所述待评估生物膜反应器类似的生物膜反应器在此前历史内进行废水处理中的多个历史微生物分布参数集合；

从多个所述历史微生物分布参数集合内有放回地随机选取M个历史微生物分布参数集合，获得第一构建样本，M为正整数；

根据所述第一构建样本，构建第一微生物分布水平分析树；

继续构建第二微生物分布水平分析树，直到第N微生物分布水平分析树，N为正整数；

集成所述第一微生物分布水平分析树至所述第N微生物分布水平分析树，获得所述微生物分布水平分析空间。

其中，构建第一微生物分布水平分析树，包括：

根据所述第一构建样本，提取获得第一微生物的第一分布参数特征数据集合；

根据所述第一分布参数特征数据集合，构建所述第一微生物分布水平分析树的第一划分节点；

根据所述第一构建样本，提取获得第二微生物的第二分布参数特征数据集合；

根据所述第二分布参数特征数据集合，构建所述第一微生物分布水平分析树的第二划分节点；

继续构建所述第一微生物分布水平分析树的划分节点，直至所述第一微生物分布水平分析树的划分节点层数达到预设层数；

对所述第一微生物分布水平分析树进行后剪枝，构建所述第一微生物分布水平分析树完成。

进一步地，所述稳定性分析模块用于实现如下功能：

根据多个所述废水处理水平参数，计算获得多个两两不同废水处理水平参数之间的废水处理水平参数差值；

根据多个所述废水处理水平参数差值的大小，进行权重分配，获得第一权重分配结果；

采用所述第一权重分配结果对多个所述废水处理水平参数差值进行加权调整，获得多个加权废水处理水平参数差值；

设置获得废水处理水平参数差值阈值；

判断多个加权废水处理水平参数差值是否大于所述废水处理水平参数差值阈值，若大于，计算大于的程度，获得多个分析结果；

将多个分析结果作为所述废水处理稳定性参数。

进一步地，所述总水平计算模块用于实现如下功能：

采集获取所述待评估生物膜反应器类似生物膜反应器此前进行废水处理的历史废水处理场景，获得历史废水处理场景集合；

根据历史废水处理场景集合内不同所述废水处理场景出现的次数，进行权重分配，获得第二权重分配结果；

采用所述第二权重分配结果对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得所述总废水处理水平参数和所述总微生物分布水平参数。

本说明书和附图仅仅是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 (6)

1.一种废水处理生物膜的性能评估方法，其特征在于，所述方法包括：

根据当前待评估生物膜反应器，设置对应的废水处理场景集合，其中，所述废水处理场景集合内包括多种不同的废水处理场景；

采用所述待评估生物膜反应器在多种所述废水处理场景内进行废水处理，处理完毕后采集获取各所述废水处理场景内不同的多维度处理参数；

根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理水平，获得多个废水处理水平参数；

根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的微生物分布水平，获得多个微生物分布水平参数；

根据多个所述废水处理水平参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理稳定性，获得废水处理稳定性参数；

对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数；

将所述总废水处理水平参数、总微生物分布水平参数和所述废水处理稳定性参数作为所述待评估生物膜反应器的性能评估结果；

其中，所述分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理稳定性，包括：

根据多个所述废水处理水平参数，计算获得多个两两不同废水处理水平参数之间的废水处理水平参数差值；

根据多个所述废水处理水平参数差值的大小，进行权重分配，获得第一权重分配结果；

采用所述第一权重分配结果对多个所述废水处理水平参数差值进行加权调整，获得多个加权废水处理水平参数差值；

设置获得废水处理水平参数差值阈值；

判断多个加权废水处理水平参数差值是否大于所述废水处理水平参数差值阈值，若大于，计算大于的程度，获得多个分析结果；

将多个分析结果作为所述废水处理稳定性参数；

所述对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，包括：

采集获取所述待评估生物膜反应器类似生物膜反应器此前进行废水处理的历史废水处理场景，获得历史废水处理场景集合；

根据历史废水处理场景集合内不同所述废水处理场景出现的次数，进行权重分配，获得第二权重分配结果；

采用所述第二权重分配结果对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得所述总废水处理水平参数和所述总微生物分布水平参数。

2.根据权利要求1所述的废水处理生物膜的性能评估方法，其特征在于，所述根据当前待评估生物膜反应器，设置对应的废水处理场景集合，包括：

根据当前的所述待评估生物膜反应器的种类，设置多个所述废水处理场景的废水来源；

根据所述废水来源，设置具有不同化学需氧量的多个废水处理场景；

根据所述废水来源，设置具有不同氨氮浓度的多个废水处理场景；

对多个所述废水处理场景调整溶氧量，获得多种所述不同的废水处理场景，得到所述废水处理场景集合。

3.根据权利要求1所述的废水处理生物膜的性能评估方法，其特征在于，所述分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的微生物分布水平，包括：

根据多个所述多维度处理参数，采集提取多个所述废水处理场景下多种微生物的分布参数，获得多个微生物分布参数集合；

构建微生物分布水平分析空间；

将多个所述微生物分布参数集合分别输入所述微生物分布水平分析空间，获得多个对应的所述微生物分布水平参数。

4.根据权利要求3所述的废水处理生物膜的性能评估方法，其特征在于，所述构建微生物分布水平分析空间，包括：

采集获取与所述待评估生物膜反应器类似的生物膜反应器在此前历史内进行废水处理中的多个历史微生物分布参数集合；

从多个所述历史微生物分布参数集合内有放回地随机选取M个历史微生物分布参数集合，获得第一构建样本，M为正整数；

根据所述第一构建样本，构建第一微生物分布水平分析树；

继续构建第二微生物分布水平分析树，直到第N微生物分布水平分析树，N为正整数；

集成所述第一微生物分布水平分析树至所述第N微生物分布水平分析树，获得所述微生物分布水平分析空间。

5.根据权利要求4所述的废水处理生物膜的性能评估方法，其特征在于，所述根据所述第一构建样本，构建第一微生物分布水平分析树，包括：

根据所述第一构建样本，提取获得第一微生物的第一分布参数特征数据集合；

根据所述第一分布参数特征数据集合，构建所述第一微生物分布水平分析树的第一划分节点；

根据所述第一构建样本，提取获得第二微生物的第二分布参数特征数据集合；

根据所述第二分布参数特征数据集合，构建所述第一微生物分布水平分析树的第二划分节点；

继续构建所述第一微生物分布水平分析树的划分节点，直至所述第一微生物分布水平分析树的划分节点层数达到预设层数；

对所述第一微生物分布水平分析树进行后剪枝，构建所述第一微生物分布水平分析树完成。

6.一种废水处理生物膜的性能评估系统，其特征在于，所述系统包括：

处理场景设置模块，用于根据当前待评估生物膜反应器，设置对应的废水处理场景集合，其中，所述废水处理场景集合内包括多种不同的废水处理场景；

处理参数获取模块，用于采用所述待评估生物膜反应器在多种所述废水处理场景内进行废水处理，处理完毕后采集获取各所述废水处理场景内不同的多维度处理参数；

处理水平分析模块，用于根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理水平，获得多个废水处理水平参数；

微生物水平分析模块，用于根据多个所述多维度处理参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的微生物分布水平，获得多个微生物分布水平参数；

稳定性分析模块，用于根据多个所述废水处理水平参数，分析评估所述待评估生物膜反应器在不同所述废水处理场景下的废水处理稳定性，获得废水处理稳定性参数；

总水平计算模块，用于对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得总废水处理水平参数和总微生物分布水平参数；

性能评估模块，用于将所述总废水处理水平参数、总微生物分布水平参数和所述废水处理稳定性参数作为所述待评估生物膜反应器的性能评估结果；

所述稳定性分析模块用于实现如下功能：

根据多个所述废水处理水平参数，计算获得多个两两不同废水处理水平参数之间的废水处理水平参数差值；

根据多个所述废水处理水平参数差值的大小，进行权重分配，获得第一权重分配结果；

采用所述第一权重分配结果对多个所述废水处理水平参数差值进行加权调整，获得多个加权废水处理水平参数差值；

设置获得废水处理水平参数差值阈值；

判断多个加权废水处理水平参数差值是否大于所述废水处理水平参数差值阈值，若大于，计算大于的程度，获得多个分析结果；

将多个分析结果作为所述废水处理稳定性参数；

所述总水平计算模块用于实现如下功能：

采集获取所述待评估生物膜反应器类似生物膜反应器此前进行废水处理的历史废水处理场景，获得历史废水处理场景集合；

根据历史废水处理场景集合内不同所述废水处理场景出现的次数，进行权重分配，获得第二权重分配结果；

采用所述第二权重分配结果对多个所述废水处理水平参数、多个所述微生物分布水平参数进行加权计算，获得所述总废水处理水平参数和所述总微生物分布水平参数。

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