[发明专利]基于分段非线性函数的填埋场好氧稳定化修复耗时预测方法

说明书

本发明公开了一种基于分段非线性函数的填埋场好氧稳定化修复耗时预测方法，以待预测填埋场垃圾为主体，在该填埋场好氧稳定化工程的设计参数下开展小试模拟实验，获得污染物浓度随曝气时间变化的曲线；建立分段非线性函数模型；将小试模拟实验获得的实验数据代入分段非线性函数模型，分别确定拟合系数最高的各类污染物的模型参数，获得由各类污染物降解的分段非线性函数模型组成的模型集；基于污染物各自对应的分段非线性函数模型，得到其浓度下降至好氧稳定化终点阈值所需的时间。本发明基于分段非线性函数的填埋场好氧稳定化修复耗时预测方法，能够实现不同填埋场好氧稳定化工艺终点的预测。

技术领域

本发明属于填埋场修复技术领域，具体的为一种基于分段非线性函数的填埋场好氧稳定化修复耗时预测方法。

背景技术

填埋作为我国生活垃圾无害化处理最主要的垃圾处理方式，消纳了近70％的生活垃圾。目前全国垃圾填埋场遍布各地，在不加人工调控的情况下，传统填埋场一般要在封场后30-50 年才能完全稳定。在漫长的降解周期内，填埋场会持续产生渗滤液、填埋气等污染物，需长期后维护以消除其对周边环境的影响，后维护成本高，且填埋场长期占地，在目前快速的城市化进程下，加剧了土地资源供不应求的矛盾。鉴于此，开展填埋场治理，实现其快速稳定和复垦迫在眉睫。

在众多填埋场治理方法中，好氧稳定化因成本较低、渗滤液产量少、温室气体排放量低，且治理周期短等优势，受到社会各界的广泛关注。如公开号为CN111495918B的中国专利公开的一种填埋场丛井注气调控方法，公开号为CN113578912A的中国专利公开了一种垃圾填埋场好氧微生物稳定系统及方法，这些研究拟通过优化工艺参数、投加功能微生物等技术改进，以缩短好氧稳定化进程，对技术的应用起到了推动作用。

此外，好氧稳定化进程中垃圾降解模型的建立有利于预测到达修复终点需要的时间，对政府规划决策、项目管理、施工进度安排等具有重要意义。《老垃圾填埋场好氧修复试验及数值模拟》(华中科技大学硕士论文，张俊龙)基于指数函数模型描述了污染物浓度变化，但该模型仅关注了后续水解后溶解性有机物的胞内代谢主导的污染物浓度下降阶段，未考虑前期固体物质水解为溶解性有机物的胞外水解主导的污染物浓度上升阶段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于分段非线性函数的填埋场好氧稳定化修复耗时预测方法，能够实现不同填埋场好氧稳定化工艺终点的预测。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于分段非线性函数的填埋场好氧稳定化修复耗时预测方法，以待预测填埋场垃圾为主体，在该填埋场好氧稳定化工程的设计参数下开展小试模拟实验，获得污染物浓度随曝气时间变化的曲线；

建立分段非线性函数模型：

其中，y表示污染物浓度；x表示时间变量；x₁表示污染物浓度最大峰值处对应的时间变量分界点；b表示污染物浓度最大峰值处对应的曝气时间；a和k均为模型参数；c表示污染物浓度升高阶段x∈[0,x₁)的终点；C表示污染物浓度下降阶段x∈[x₁,+∞)的起点；

将小试模拟实验获得的实验数据代入分段非线性函数模型，分别确定拟合系数最高的各类污染物的模型参数a和k，获得由各类污染物降解的分段非线性函数模型组成的模型集；

基于污染物各自对应的分段非线性函数模型，得到其浓度下降至好氧稳定化终点阈值所需的时间。

进一步，将小试模拟实验获得的实验数据代入分段非线性函数模型后，通过最小二乘法分别确定拟合系数最高的各类污染物的模型参数a和k。

进一步，垃圾中各污染物的好氧稳定化终点为：

(纤维素+半纤维素)/木质素((C+H)/L)的好氧稳定化终点阈值为0.2；