本發(fā)明涉及垃圾填埋好氧處理，特別涉及一種垃圾填埋場用好氧處理方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、垃圾填埋是目前世界上最為廣泛使用的固體廢物處理方法之一。然而，傳統(tǒng)的垃圾填埋方式通常采用厭氧處理，這容易產(chǎn)生溫室氣體如甲烷，對環(huán)境造成污染。同時，由于缺乏充足的氧氣，填埋場中的有機(jī)物降解效率低下，導(dǎo)致垃圾的降解周期大大延長。為了解決這些問題，近年來人們逐漸重視好氧處理技術(shù)在垃圾填埋場中的應(yīng)用。

2、好氧處理通過向填埋場中引入氧氣，促進(jìn)好氧微生物的生長，使其加速有機(jī)物的分解。這種方法不僅可以減少有害氣體的產(chǎn)生，還能縮短垃圾的穩(wěn)定化時間。然而，目前的好氧處理技術(shù)在實際應(yīng)用中仍然面臨一些挑戰(zhàn)。例如，如何有效監(jiān)測和控制填埋場中不同位置的氧氣含量和微生物活性，以確保各區(qū)域的好氧降解效率，是一項亟待解決的技術(shù)難題。

3、現(xiàn)有的垃圾填埋場好氧處理方法通常缺乏精準(zhǔn)的監(jiān)控手段，導(dǎo)致氧氣供應(yīng)不均勻，微生物分解能力難以達(dá)到最佳狀態(tài)。此外，針對不同填埋深度和環(huán)境條件的微生物分解能力的優(yōu)化調(diào)整也較為有限。因此，發(fā)展一種能夠?qū)崟r監(jiān)測和動態(tài)調(diào)節(jié)填埋場中好氧微生物分解能力的處理方法，具有重要的實際意義。這不僅有助于提升垃圾填埋場的處理效率，還能降低環(huán)境污染，實現(xiàn)垃圾處理的綠色化和智能化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述至少一個技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種垃圾填埋場用好氧處理方法和裝置。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種垃圾填埋場用好氧處理方法，包括：

3、構(gòu)建垃圾填埋場的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)所述數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)獲取垃圾填埋場不同填埋位置的氧氣含量和好氧微生物豐度信息；

4、根據(jù)所述不同填埋位置的氧氣含量和好氧微生物豐度信息評估不同填埋位置好氧微生物的分解能力，得到第一分解能力數(shù)據(jù)；

5、根據(jù)所述第一分解能力數(shù)據(jù)對垃圾填埋場的注氣系統(tǒng)進(jìn)行控制，得到注氣控制方案；

6、實施所述注氣控制方案，評估實施所述注氣控制方案后垃圾填埋場不同填埋位置好氧微生物的分解能力，得到第二分解能力數(shù)據(jù)，將所述第一分解能力數(shù)據(jù)和第二分解能力數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，評估所述注氣控制方案的對好氧微生物分解能力的優(yōu)化效果，得到優(yōu)化效果數(shù)據(jù)；

7、根據(jù)所述優(yōu)化效果數(shù)據(jù)對好氧微生物分解能力進(jìn)行補(bǔ)償操作。

8、本方案中，所述構(gòu)建垃圾填埋場的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)所述數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)獲取垃圾填埋場不同填埋位置的氧氣含量和好氧微生物豐度信息，具體為：

9、獲取垃圾填埋場的地理環(huán)境信息和填埋深度信息，根據(jù)所述地理環(huán)境信息和填埋深度信息構(gòu)建垃圾填埋場的三維地理環(huán)境模型；

10、將所述三維地理環(huán)境模型按照預(yù)設(shè)大小立方體劃分為n個小區(qū)域，獲取每個小區(qū)域的歷史氧氣含量值，根據(jù)所述每個小區(qū)域的歷史氧氣含量值繪制垃圾填埋場的氧氣含量空間變化示意圖；

11、獲取氧氣含量變化監(jiān)測閾值數(shù)據(jù)，根據(jù)所述氧氣含量空間變化示意圖和氧氣含量變化監(jiān)測閾值數(shù)據(jù)確定在垃圾填埋場中的數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器位置信息；

12、獲取垃圾填埋場的數(shù)據(jù)傳輸效率需求數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男视绊憯?shù)據(jù)；

13、基于遺傳算法初始化一組隨機(jī)生成的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)位置的解，根據(jù)每個數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器的傳輸效率構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)；

14、根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)評估每個解的優(yōu)劣，選擇適應(yīng)度預(yù)設(shè)排名前的解進(jìn)行交叉和變異，生新一代解，并繼續(xù)評估新一代解的適應(yīng)度，重復(fù)選擇、交叉和變異過程，直至適應(yīng)度大于預(yù)設(shè)值，得到數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)位置信息；

15、根據(jù)所述數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器位置信息和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)位置信息構(gòu)建垃圾填埋場的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)；

16、根據(jù)所述數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)獲取垃圾填埋場不同填埋位置的氧氣含量和好氧微生物豐度信息。

17、本方案中，所述根據(jù)所述不同填埋位置的氧氣含量和好氧微生物豐度信息評估不同填埋位置好氧微生物的分解能力，得到第一分解能力數(shù)據(jù)，具體為：

18、根據(jù)monod方程將所述不同填埋位置的氧氣含量和好氧微生物豐度信息構(gòu)建微生物分解能力評估模型，所述微生物分解能力評估模型為

19、；

20、其中，為分解速率，是微生物的最大生長速率，是氧氣含量，是半飽和常數(shù)，是微生物豐度；

21、根據(jù)所述好氧微生物豐度信息確定不同填埋位置的好氧微生物種類，獲取每個好氧微生物種類的最大生長速率信息，根據(jù)每個好氧微生物種類的最大生長速率信息計算不同填埋位置中好氧微生物種群的最大綜合生長速率；

22、將不同填埋深度的氧氣含量、好氧微生物豐度信息、最大綜合生長速率導(dǎo)入所述微生物分解能力評估模型中計算垃圾填埋場不同填埋位置好氧微生物的分解能力，得到第一分解能力數(shù)據(jù)。

23、本方案中，所述根據(jù)所述第一分解能力數(shù)據(jù)對垃圾填埋場的注氣系統(tǒng)進(jìn)行控制，得到注氣控制方案，具體為：

24、根據(jù)垃圾填埋場中數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器的位置信息和不同填埋位置好氧微生物的第一分解能力數(shù)據(jù)進(jìn)行基于三線性插值的空間插值操作，得到垃圾填埋場中每個小區(qū)域的第一分解能力數(shù)據(jù)；

25、將每個小區(qū)域的第一分解能力數(shù)據(jù)視為單獨的簇，計算所有簇對之間的曼哈頓距離，生成距離矩陣，查找距離矩陣中距離最小的簇對，將距離最小的簇對合并成一個新簇，計算新簇與剩余簇之間的距離，更新距離矩陣，重復(fù)執(zhí)行簇合并和距離矩陣更新，直至所有數(shù)據(jù)點合并為一個簇，得到簇的合并記錄數(shù)據(jù)；

26、根據(jù)所述合并記錄數(shù)據(jù)構(gòu)建樹狀圖，獲取注氣控制系統(tǒng)的最大可單獨控制單元數(shù)據(jù)，標(biāo)定為樹狀圖分割簇數(shù)，根據(jù)所述分割簇數(shù)對所述樹狀圖進(jìn)行分割，得到聚類結(jié)果；

27、根據(jù)所述聚類結(jié)果確定垃圾填埋場中好氧微生物對垃圾分解能力的空間分布情況，根據(jù)所述好氧微生物對垃圾分解能力的空間分布情況確定垃圾填埋場中每個子區(qū)域的氧氣補(bǔ)充量；

28、獲取垃圾填埋場中注氣系統(tǒng)的注氣終端分布位置信息和每個注氣終端的可注氣范圍信息，根據(jù)所述注氣終端分布位置信息、每個注氣終端的可注氣范圍信息、好氧微生物對垃圾分解能力的空間分布情況、氧氣補(bǔ)充量確定每個注氣終端的氧氣注入量和氧氣注入壓力，得到注氣控制方案。

29、本方案中，所述實施所述注氣控制方案，評估實施所述注氣控制方案后垃圾填埋場不同填埋位置好氧微生物的分解能力，得到第二分解能力數(shù)據(jù)，將所述第一分解能力數(shù)據(jù)和第二分解能力數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，評估所述注氣控制方案的對好氧微生物分解能力的優(yōu)化效果，得到優(yōu)化效果數(shù)據(jù)，具體為：

30、實施所述注氣控制方案，根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)獲取每個監(jiān)測點位的氧氣含量變化和微生物豐度變化，當(dāng)監(jiān)測點位的氧氣含量和微生物豐度達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，獲取當(dāng)前氧氣含量和微生物豐度信息；

31、根據(jù)當(dāng)前氧氣含量和微生物豐度信息計算每個監(jiān)測點位好氧微生物的分解能力，得到第二分解能力數(shù)據(jù)，并對所述第二分解能力數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值操作，得到垃圾填埋場中每個子區(qū)域的第二分解能力數(shù)據(jù)；

32、將垃圾填埋場中每個子區(qū)域的第一分解能力數(shù)據(jù)和第二分解能力數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，評估注氣方案對每個子區(qū)域好氧微生物分解能力的優(yōu)化效果，得到優(yōu)化效果數(shù)據(jù)。

33、本方案中，所述根據(jù)所述優(yōu)化效果數(shù)據(jù)對好氧微生物分解能力進(jìn)行補(bǔ)償操作，具體為：

34、預(yù)設(shè)優(yōu)化效果閾值，獲取垃圾填埋場的垃圾分解需求數(shù)據(jù)，根據(jù)所述垃圾分解需求數(shù)據(jù)確定每個子區(qū)域的好氧微生物的最低分解能力閾值；

35、將垃圾填埋場中每個子區(qū)域的第二分解能力數(shù)據(jù)與所述最低分解能力閾值進(jìn)行對比，將分解能力低于最低分解能力閾值的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，得到第一分解能力待補(bǔ)償區(qū)域；

36、根據(jù)所述優(yōu)化效果數(shù)據(jù)對優(yōu)化效果低于所述優(yōu)化效果閾值的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，得到第二分解能力待補(bǔ)償區(qū)域，將所述第一分解能力待補(bǔ)償區(qū)域和第一分解能力待補(bǔ)償區(qū)域進(jìn)行結(jié)合并去重，得到垃圾填埋場中好氧微生物的分解能力待補(bǔ)償區(qū)域；

37、獲取所述分解能力待補(bǔ)償區(qū)域的氧氣含量和好氧微生物豐度數(shù)據(jù)，根據(jù)所述好氧微生物豐度數(shù)據(jù)獲取分解能力待補(bǔ)償區(qū)域好氧微生物正常代謝所需的最小氧氣含量；

38、若分解能力待補(bǔ)償區(qū)域的氧氣含量大于所述最小氧氣含量，在分解能力待補(bǔ)償區(qū)域進(jìn)行好氧微生物數(shù)量補(bǔ)充操作或注入好氧微生物營養(yǎng)成分，直至分解能力待補(bǔ)償區(qū)域的好氧微生物分解能力大于優(yōu)化效果閾值和最低分解能力閾值；

39、若氧氣含量未達(dá)到所述最小氧氣含量需求，對分解能力待補(bǔ)償區(qū)域進(jìn)行注氣的所屬注氣終端增大氧氣注入量和注入壓力，直至分解能力待補(bǔ)償區(qū)域的好氧微生物分解能力大于優(yōu)化效果閾值和最低分解能力閾值；

40、若增大氧氣注入量和注入壓力后分解能力待補(bǔ)償區(qū)域的好氧微生物分解能力仍小于優(yōu)化效果閾值或最低分解能力閾值，獲取注氣終端的氧氣注入量和注入壓力數(shù)據(jù)，若氧氣注入量和注入壓力數(shù)據(jù)達(dá)到注氣系統(tǒng)的最大注氣功率，將分解能力待補(bǔ)償區(qū)域標(biāo)定為壓實度過高區(qū)域，對壓實度過高區(qū)域不進(jìn)行好氧微生物的分解能力補(bǔ)償操作。

41、本發(fā)明第二方面還提供了一種垃圾填埋場用好氧處理裝置，該裝置包括：存儲器、處理器，所述存儲器中包括垃圾填埋場用好氧處理方法程序，所述垃圾填埋場用好氧處理方法程序被所述處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如下步驟：

42、構(gòu)建垃圾填埋場的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)所述數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)獲取垃圾填埋場不同填埋位置的氧氣含量和好氧微生物豐度信息；

43、根據(jù)所述不同填埋位置的氧氣含量和好氧微生物豐度信息評估不同填埋位置好氧微生物的分解能力，得到第一分解能力數(shù)據(jù)；

44、根據(jù)所述第一分解能力數(shù)據(jù)對垃圾填埋場的注氣系統(tǒng)進(jìn)行控制，得到注氣控制方案；

45、實施所述注氣控制方案，評估實施所述注氣控制方案后垃圾填埋場不同填埋位置好氧微生物的分解能力，得到第二分解能力數(shù)據(jù)，將所述第一分解能力數(shù)據(jù)和第二分解能力數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，評估所述注氣控制方案的對好氧微生物分解能力的優(yōu)化效果，得到優(yōu)化效果數(shù)據(jù)；

46、根據(jù)所述優(yōu)化效果數(shù)據(jù)對好氧微生物分解能力進(jìn)行補(bǔ)償操作。

47、本發(fā)明公開了一種垃圾填埋場用好氧處理方法和裝置。本發(fā)明包括構(gòu)建垃圾填埋場的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)獲取填埋場不同位置的氧氣含量和好氧微生物豐度信息。基于這些信息評估不同位置的好氧微生物分解能力，生成第一分解能力數(shù)據(jù)。隨后，根據(jù)該數(shù)據(jù)對填埋場的注氣系統(tǒng)進(jìn)行控制，制定注氣控制方案。實施注氣方案后，重新評估分解能力，得到第二分解能力數(shù)據(jù)，并與第一數(shù)據(jù)對比，評估優(yōu)化效果。最后，根據(jù)優(yōu)化效果數(shù)據(jù)對好氧微生物分解能力進(jìn)行補(bǔ)償操作。本發(fā)明能夠有效提高垃圾填埋場的好氧處理效率。