[发明专利]污染物空间分布的模拟方法、装置、计算机设备及介质

说明书

本发明提供了一种污染物空间分布的模拟方法、装置、计算机设备及介质。其中，污染物空间分布的模拟方法，包括：获取污水厂进水有机物的组分分析结果；将组分分析结果输入至耦合模型中，得到耦合模型输出结果，耦合模型由生物反应动力学模型、溶解氧模型融合到计算流体力学模型耦合生成；结合耦合模型输出结果得到污水厂的污染物空间分布。通过本发明，将生物反应动力学模型和计算流体力学模型相结合，将污水的生物反应过程通过流态特征展现，直观地显示了污水构筑物内部污染物的空间分布特征。

技术领域

本发明实施例涉及污水处理领域，尤其涉及一种污染物空间分布的模拟方法、装置、计算机设备及介质。

背景技术

随着城镇化进程快速发展，污水排放要求越来越高。污水生物处理一般使用生物反应动力学法。面向污水处理的模型模拟与优化日益得到重视，数值模拟应用于污水厂的建设、运行和升级改造中更具科学性、前瞻性和灵活性。然而，污水生物处理过程较为复杂，难以通过简单的数学公式表示。生物反应动力学模型的发展为准确描述污水生物降解过程提供了手段。生物反应动力学模型是以细胞生长动力学的莫诺特方程为基础，对有机物去除、硝化反硝化、氨氧化、微生物生长、衰减过程等各参数之间的数学关系进行定量描述。

生物反应动力学模型是对污水反应体系内发生的生物反应进行描述，该模型假设反应系统内气液固三相混合均匀，忽略了水力学信息在反应体系内部对其反应的影响，进而忽略实际水厂构筑物的结构、尺寸及内部流态对污水厂处理效果产生的较大影响，无法直观地显示构筑物内部污染物的空间分布规律。而计算流体力学模型，研究的重点在水力学信息在反应体系中变化的特点，但其缺少对污染物分布的研究应用。

发明内容

为直观地显示构筑物内部污染物的空间分布，将污水处理反应过程和流态特征相结合，本发明提出了一种污染物空间分布的模拟方法、装置、计算机设备及介质。

第一方面，本发明提供了一种污染物空间分布的模拟方法，方法包括：

获取污水厂进水有机物的组分分析结果；

将组分分析结果输入至耦合模型中，得到耦合模型输出结果，耦合模型由生物反应动力学模型、溶解氧模型融合到计算流体力学模型中的组分输运模型生成；

结合耦合模型输出结果得到污水厂的污染物空间分布。

通过上述方法，利用生物反应动力学模型对污水反应体系内发生的生物反应进行描述，计算流体力学模型对污水流体特征进行分析，将生物反应动力学模型和计算流体力学模型相结合，同时将污水的生物反应过程和流体特征进行模拟，将污水的生物反应过程通过流体特征展现，直观地显示了污水构筑物内部污染物的空间分布，进而分析污水处理过程以及构筑物存在问题，为优化污水处理效果提供依据。

结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，在耦合模型中，

生物反应动力学模型和溶解氧模型基于组分分析结果确定组分浓度变化；

组分输运模型结合组分浓度变化确定污染物组分分布。

通过上述实施例，将生物反应动力学模型中的污水处理过程、溶解氧模型中的溶解氧变化过程融合到计算流体力学模型中的组分输运模型，使得将污水的生物反应过程通过流体特征展现，直观地显示了污水构筑物内部污染物的空间分布。

结合第一方面或第一方面的第一实施例，在第一方面的第二实施例中，生物反应动力学模型包括活性污泥模型。

结合第一方面的第二实施例，在第一方面的第三实施例中，活性污泥模型的反应过程包括污水处理体系内部氧气消耗过程、硝化反硝化过程和氨化过程。

结合第一方面的第三实施例，在第一方面的第四实施例中，溶解氧模型用于表征溶解氧的氧气传质和生物转化的平衡关系，溶解氧模型中的耗氧速率通过活性污泥模型中的反应过程确定，受生物质和底物浓度的影响。