[發(fā)明專利]基于分段非線性函數(shù)的填埋場好氧穩(wěn)定化修復(fù)耗時預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210009396.0
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114372363A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李蕾;楊屏錦;彭垚;彭緒亞;蔣良偉;彭韻;劉恒毅;伍迪
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/08;G06F119/12
• 代理公司: 重慶航圖知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50247
• 代理人: 胡小龍

本發(fā)明公開了一種基于分段非線性函數(shù)的填埋場好氧穩(wěn)定化修復(fù)耗時預(yù)測方法，以待預(yù)測填埋場垃圾為主體，在該填埋場好氧穩(wěn)定化工程的設(shè)計參數(shù)下開展小試模擬實驗，獲得污染物濃度隨曝氣時間變化的曲線；建立分段非線性函數(shù)模型；將小試模擬實驗獲得的實驗數(shù)據(jù)代入分段非線性函數(shù)模型，分別確定擬合系數(shù)最高的各類污染物的模型參數(shù)，獲得由各類污染物降解的分段非線性函數(shù)模型組成的模型集；基于污染物各自對應(yīng)的分段非線性函數(shù)模型，得到其濃度下降至好氧穩(wěn)定化終點閾值所需的時間。本發(fā)明基于分段非線性函數(shù)的填埋場好氧穩(wěn)定化修復(fù)耗時預(yù)測方法，能夠?qū)崿F(xiàn)不同填埋場好氧穩(wěn)定化工藝終點的預(yù)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于填埋場修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體的為一種基于分段非線性函數(shù)的填埋場好氧穩(wěn)定化修復(fù)耗時預(yù)測方法。

背景技術(shù)

填埋作為我國生活垃圾無害化處理最主要的垃圾處理方式，消納了近70％的生活垃圾。目前全國垃圾填埋場遍布各地，在不加人工調(diào)控的情況下，傳統(tǒng)填埋場一般要在封場后30-50 年才能完全穩(wěn)定。在漫長的降解周期內(nèi)，填埋場會持續(xù)產(chǎn)生滲濾液、填埋氣等污染物，需長期后維護以消除其對周邊環(huán)境的影響，后維護成本高，且填埋場長期占地，在目前快速的城市化進程下，加劇了土地資源供不應(yīng)求的矛盾。鑒于此，開展填埋場治理，實現(xiàn)其快速穩(wěn)定和復(fù)墾迫在眉睫。

在眾多填埋場治理方法中，好氧穩(wěn)定化因成本較低、滲濾液產(chǎn)量少、溫室氣體排放量低，且治理周期短等優(yōu)勢，受到社會各界的廣泛關(guān)注。如公開號為CN111495918B的中國專利公開的一種填埋場叢井注氣調(diào)控方法，公開號為CN113578912A的中國專利公開了一種垃圾填埋場好氧微生物穩(wěn)定系統(tǒng)及方法，這些研究擬通過優(yōu)化工藝參數(shù)、投加功能微生物等技術(shù)改進，以縮短好氧穩(wěn)定化進程，對技術(shù)的應(yīng)用起到了推動作用。

此外，好氧穩(wěn)定化進程中垃圾降解模型的建立有利于預(yù)測到達修復(fù)終點需要的時間，對政府規(guī)劃決策、項目管理、施工進度安排等具有重要意義。《老垃圾填埋場好氧修復(fù)試驗及數(shù)值模擬》(華中科技大學(xué)碩士論文，張俊龍)基于指數(shù)函數(shù)模型描述了污染物濃度變化，但該模型僅關(guān)注了后續(xù)水解后溶解性有機物的胞內(nèi)代謝主導(dǎo)的污染物濃度下降階段，未考慮前期固體物質(zhì)水解為溶解性有機物的胞外水解主導(dǎo)的污染物濃度上升階段。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于分段非線性函數(shù)的填埋場好氧穩(wěn)定化修復(fù)耗時預(yù)測方法，能夠?qū)崿F(xiàn)不同填埋場好氧穩(wěn)定化工藝終點的預(yù)測。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于分段非線性函數(shù)的填埋場好氧穩(wěn)定化修復(fù)耗時預(yù)測方法，以待預(yù)測填埋場垃圾為主體，在該填埋場好氧穩(wěn)定化工程的設(shè)計參數(shù)下開展小試模擬實驗，獲得污染物濃度隨曝氣時間變化的曲線；

建立分段非線性函數(shù)模型：

其中，y表示污染物濃度；x表示時間變量；x₁表示污染物濃度最大峰值處對應(yīng)的時間變量分界點；b表示污染物濃度最大峰值處對應(yīng)的曝氣時間；a和k均為模型參數(shù)；c表示污染物濃度升高階段x∈[0,x₁)的終點；C表示污染物濃度下降階段x∈[x₁,+∞)的起點；

將小試模擬實驗獲得的實驗數(shù)據(jù)代入分段非線性函數(shù)模型，分別確定擬合系數(shù)最高的各類污染物的模型參數(shù)a和k，獲得由各類污染物降解的分段非線性函數(shù)模型組成的模型集；

基于污染物各自對應(yīng)的分段非線性函數(shù)模型，得到其濃度下降至好氧穩(wěn)定化終點閾值所需的時間。

進一步，將小試模擬實驗獲得的實驗數(shù)據(jù)代入分段非線性函數(shù)模型后，通過最小二乘法分別確定擬合系數(shù)最高的各類污染物的模型參數(shù)a和k。

進一步，垃圾中各污染物的好氧穩(wěn)定化終點為：

(纖維素+半纖維素)/木質(zhì)素((C+H)/L)的好氧穩(wěn)定化終點閾值為0.2；