一种获取剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件的方法

本发明涉及污水和有机固体废物生物处理，尤其涉及一种获取剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件的方法。

背景技术：

1、剩余污泥(waste activated sludge，was)作为污水处理过程中的副产物，因其包含大量有机固体废物，而被视为具有价值的潜在资源。厌氧消化(anaerobic digestion，ad)是污水处理厂处理剩余污泥的主要途径之一，不仅可以实现污泥减量化和稳定化，还可以实现污泥资源化利用。需要注意的是，目前剩余污泥厌氧消化过程中存在资源化产物转化率低和运营成本高的问题，限制了其大规模的工业应用。针对于此，研究人员通过数学模型模拟厌氧消化系统中甲烷产生，来优化操作，提高生物转化效率，但是就目前来说，基于数学模型还不能有效获取剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件。

技术实现思路

1、第一方面，本发明的实施例提供了一种获取剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件的方法，该方法包括：

2、获取影响剩余污泥厌氧消化的主要环境因子，其中，所述主要环境因子无法通过全局灵敏度分析算法进行分析；

3、建立adm1全参数修正模型adm1-fpm，并利用全局灵敏度分析算法对adm1-fpm中指定的参数因子进行分析，计算参数因子对厌氧消化反应器内甲烷产量的影响程度，进而以此筛选出影响程度大于预设阈值的参数因子作为关键参数因子；

4、根据所述主要环境因子和所述关键参数因子，确定剩余污泥厌氧消化产甲烷的运行条件的组成因子；

5、针对任意一个组成因子，利用adm1-fpm模拟其不同数值下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，进而以此确定其最优数值范围；

6、根据各个组成因子的最优数值范围对各个组成因子的数值进行组合设置，并利用adm1-fpm模拟不同数值组合下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，进而以此确定剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件。

7、在第一方面的一些可实现方式中，所述主要环境因子包括：碱度、固体停留时间、有机负荷、营养物质。

8、在第一方面的一些可实现方式中，所述建立adm1全参数修正模型adm1-fpm，包括：

9、基于仪器分析和16s rrna基因测序分析，修正adm1的化学计量学参数和动力学参数，建立adm1-fpm。

10、在第一方面的一些可实现方式中，所述指定的参数因子包括：反应动力学参数因子和运行条件参数因子；反应动力学参数因子包括：分解系数，蛋白质水解系数，碳水化合物水解系数，脂质水解系数，氨基酸最大比吸收速率，乙酸最大比吸收速率；运行条件参数因子包括：ph。

11、在第一方面的一些可实现方式中，所述甲烷产量是以甲烷气体产量和甲烷分压来表示。

12、在第一方面的一些可实现方式中，所述影响程度是以线性相关系数来表示。

13、在第一方面的一些可实现方式中，所述针对任意一个组成因子，利用adm1-fpm模拟其不同数值下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，进而以此确定其最优数值范围，包括：

14、针对本身是主要环境因子的组成因子，通过间接修改adm1-fpm的进水文件中对应的部分来利用adm1-fpm模拟其不同数值下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，进而以此确定其最优数值范围；

15、针对本身是关键参数因子的组成因子，通过直接在adm1-fpm中改变组成因子数值来利用adm1-fpm模拟其不同数值下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，进而以此确定其最优数值范围。

16、第二方面，本发明的实施例提供了一种获取剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件的装置，该装置包括：

17、获取模块，用于获取影响剩余污泥厌氧消化的主要环境因子，其中，所述主要环境因子无法通过全局灵敏度分析算法进行分析；

18、建立模块，用于建立adm1全参数修正模型adm1-fpm，并利用全局灵敏度分析算法对adm1-fpm中指定的参数因子进行分析，计算参数因子对厌氧消化反应器内甲烷产量的影响程度，进而以此筛选出影响程度大于预设阈值的参数因子作为关键参数因子；

19、确定模块，用于根据所述主要环境因子和所述关键参数因子，确定剩余污泥厌氧消化产甲烷的运行条件的组成因子；

20、模拟模块，用于针对任意一个组成因子，利用adm1-fpm模拟其不同数值下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，进而以此确定其最优数值范围；

21、所述模拟模块，还用于根据各个组成因子的最优数值范围对各个组成因子的数值进行组合设置，并利用adm1-fpm模拟不同数值组合下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，进而以此确定剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件。

22、第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如以上所述的方法。

23、第四方面，本发明的实施例提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，计算机指令用于使计算机执行如以上所述的方法。

24、在本发明的实施例中，获取影响剩余污泥厌氧消化的主要环境因子；建立adm1-fpm，并利用全局灵敏度分析算法对adm1-fpm中指定的参数因子进行分析，计算其对厌氧消化反应器内甲烷产量的影响程度，进而以此筛选出关键参数因子；根据主要环境因子和关键参数因子，确定剩余污泥厌氧消化产甲烷的运行条件的组成因子；针对任意一个组成因子，利用adm1-fpm模拟其不同数值下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，以此确定其最优数值范围；根据各个组成因子的最优数值范围对各个组成因子的数值进行组合设置，并利用adm1-fpm模拟不同数值组合下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，以此确定剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件。

25、如此一来，可以基于全局灵敏度分析算法以及adm1-fpm优化调控快速剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件，节省了实际工作量和试错成本，显著提高了获取剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件的效率，为剩余污泥转化的优化提供了调控依据。

26、应当理解，技术实现要素：部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

技术特征：

1.一种获取剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主要环境因子包括：碱度、固体停留时间、有机负荷、营养物质。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立adm1全参数修正模型adm1-fpm，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定的参数因子包括：反应动力学参数因子和运行条件参数因子；反应动力学参数因子包括：分解系数，蛋白质水解系数，碳水化合物水解系数，脂质水解系数，氨基酸最大比吸收速率，乙酸最大比吸收速率；运行条件参数因子包括：ph。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甲烷产量是以甲烷气体产量和甲烷分压来表示。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述影响程度是以线性相关系数来表示。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述针对任意一个组成因子，利用adm1-fpm模拟其不同数值下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，进而以此确定其最优数值范围，包括：

8.一种获取剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件的装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结本发明的实施例提供了一种获取剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件的方法。该方法包括：获取影响剩余污泥厌氧消化的主要环境因子；建立ADM1‑FPM，并利用全局灵敏度分析算法对ADM1‑FPM中指定的参数因子进行分析，计算其对厌氧消化反应器内甲烷产量的影响程度，以此筛选出关键参数因子；根据主要环境因子和关键参数因子，确定剩余污泥厌氧消化产甲烷的运行条件的组成因子；针对任意一个组成因子，利用ADM1‑FPM模拟其不同数值下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，以此确定其最优数值范围；根据各个组成因子的最优数值范围对各个组成因子的数值进行组合设置，并利用ADM1‑FPM模拟不同数值组合下剩余污泥厌氧消化产甲烷情况，以此确定剩余污泥厌氧消化产甲烷的最优运行条件。技术研发人员：李咏梅,郭文杰,李敦杰,莫镕榕,平倩,王林受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14