生活垃圾污水处理方法.pdf

发布时间:2025-05-03 21:27

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310770025.9(22)申请日 2023.06.28(71)申请人 张卫想地址 464000 河南省信阳市狮河区工区路富丽华城4号楼3单元506号(72)发明人 张卫想(74)专利代理机构 北京鼎德宝专利代理事务所(特殊普通合伙)11823专利代理师 朱姿虹(51)Int.Cl.G06F 18/23213(2023.01)G06F 18/241(2023.01)G06Q 50/26(2024.01)G06Q 50/06(2024.01)(54)发明名称一种生活垃圾污水处理方法(57)摘。

2、要本发明公开一种生活垃圾污水处理方法,涉及生活污水处理技术领域,解决问题是生活垃圾污水处理,方法包括:输入污水;监测数据;污水过滤;存入待排池;污泥处理;水质评估;匹配污水处理方案。通过改进型ARIMA模型采用将污水检测数据集网格化提高污水评估计算的效率,采用密度和距离阈值结合计算、导入非线性函数、设置自适应参数和将自回归评估值和指数评估值结合计算的方法,提高污水评估的准确度,通过改进型Kmeans算法模型采用赋权值和设定自适应距离阈值的方法,提高数据分类的准确度,本发明实现一种能根据污水净化趋势准确计算评估结果,并自动分类匹配污水处理方案的生活垃圾污水的处理方法。权利要求书4页 说明书9页 。

3、附图4页CN 117609816 A2024.02.27CN 117609816 A1.一种生活垃圾污水的处理方法,其特征在于,包括如下步骤,步骤一、输入污水至各区域的污水存储池;步骤二、通过监测模块自动检测和监控各区域污水存储池中的污水储量与污水成分;步骤三、每三个小时对各区域的输入污水进行两次污水过滤,首先采用活性炭过滤法和醋酸纤维素滤膜过滤法对污水进行第一次过滤,并在第一次过滤后对污水成分进行检测,然后采用活性污泥法对污水进行第二次过滤,并在第二次过滤后对污水成分进行检测;步骤四、将二次过滤后的污水存入各区域的污水待排池;步骤五、对过滤出的污水残渣进行污泥沉淀和污泥处理,采用二沉池沉淀法。

4、将第一次过滤出的污水残渣放入二沉池中,沉淀浓缩下层的污泥,排放回用上层的澄清液至污水存储池,并通过污泥处理模块将自动将排出的污泥进行脱水处理,并粉碎、热解和碳化;步骤六、通过水质评估模块根据污水的检测结果估计污水过滤的水质变化趋势,计算水质评估结果;所述水质评估模块包括特征提取子模块、转化子模块和改进型ARIMA模型,所述特征提取子模块用于提取污水的检测数据的数据特征,便于后续的水质评估计算,所述数据变换子模块将数据变换为统一形式,得到污水检测数据集,进行数据压缩,方便数据分析与数据存储,所述改进型ARIMA模型排除异常孤点数据后,引入非线性函数捕捉时间序列,计算自回归评估结果,并将自回归评估。

5、结果和指数评估结果结合,得到最终评估数据集,所述特征提取子模块的输出端与数据变换子模块的输入端连接,所述数据变换子模块的输出端与改进型ARIMA模型的输入端;步骤七、通过污水处理模块将各区域污水待排池中的污水评估结果进行分类,根据分类结果匹配相应的污水排出方案;所述污水处理模块包括分类系统和方案数据库,所述分类系统采用改进型Kmeans算法模型将最终评估数据集中的数据进行分类处理,并根据分类后的数据簇为二次过滤后的污水匹配相应的处理方案,所述方案数据库用于存储与不同范围最终评估值的二次过滤污水匹配的处理方案。2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾污水的处理方法,其特征在于,所述改进型ARIMA模。

6、型包括评估数据库、异常清除系统、参数设置系统、指数评估系统、自回归评估系统和综合评估系统,所述评估数据库用于存储标注污水污染等级的指标评估数据库,作为污水评估的参照表,所述异常清除系统用于对污水检测数据进行异常值的检测和处理,提高水质评估的准确度,所述参数设置系统用于设置自适应的自回归阶数和差分阶数,为所述自回归评估系统的评估计算做准备,所述指数评估系统用于按照时序对污水检测数据加权平均,得到指数评估结果,所述自回归评估系统用于引入非线性函数将污水的检测结果按照时序排列,分析数据的自相关性和移动平均性,计算自回归评估结果,所述综合评估系统用于将指数评估结果和自回归评估结果进行残差计算,突出趋势。

7、特征,计算最终评估结果,所述异常清除系统和参数设置系统的输出端连接自回归评估系统的输入端,所述异常清除系统的输出端连接参数设置系统的输入端,所述自回归评估系统和指数评估系统的输出端连接综合评估系统的输入端。3.根据权利要求2所述的一种生活垃圾污水的处理方法,其特征在于,所述异常清除系统的工作方式为:权利要求书1/4 页2CN 117609816 A2步骤1、空间划分,对污水检测数据集进行网格化,将单元网格按次序进行标号,然后将所有的数据对象进行映射使其一一对应的分配至网格中,污水检测数据集被划分的网格数为:(1)式(1)中,为污水检测数据集被划分的网格数,计算结果上取整,v为污水检测数据集的维。

8、度值,i为污水检测数据集的数据标号,为污水检测数据的最大值,为污水检测数据的最小值,D为加速器,为分辨率参数;步骤2、单元网格分类,通过密度阈值将单元网格分类为高密度单元网格和低密度单元网格,单元网格内的密度阈值公式为:(2)式(2)中,为密度阈值,c为污水检测数据集的总数据数目,为目标网格中的数据数目;步骤3、生成参数,生成距离阈值,并根据污水检测数据集的维度得到最小包含网格数;步骤4、确认核心集合,确定距离阈值为半径内污水检测数据数量不少于最小包含点数的单元网格为核心网格,将所有核心网格中的数据信息生成为核心集合;步骤5、去除异常网格,判断低密度单元网格邻边网格是否有核心网格,没有则标记为。

9、异常网格,将异常网格中的数据信息作为异常值,删除异常值。4.根据权利要求2所述的一种生活垃圾污水的处理方法,其特征在于,所述参数设置系统设置自适应的自回归阶数和差分阶数,由时间序列数据的均值和标准差得到自相关函数,由对时间序列数据进行滞后操作得到偏自相关函数,自回归阶数和差分阶数的表达式为:(3)式(3)中,为自回归阶数,为差分阶数,A为自相关函数,P为偏自相关函数,为赤池信息准则,为贝叶斯信息准则。5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾污水的处理方法,其特征在于,所述改进型ARIMA模型的工作方式为:1)消除异常孤值,通过所述异常清除系统对污水检测数据集进行网格化,根据密度阈值和核心网格判断异。

10、常网格,删除异常数据信息;2)设置参数,通过根据自相关函数、偏自相关函数、赤池信息准则和贝叶斯信息准则设置自回归阶数和差分阶数;3)加入sigmoid函数,以非线性的函数形式将删除异常值后的污水的检测数据集按照时序排列,拟合为时间序列数据;4)确认自回归评估结果,将时间序列数据作为输入,根据设置的参数按照传统的ARIMA模型应用方法,计算时间序列数据的变化趋势,得到不同时期的污水检测数据与指标评估权利要求书2/4 页3CN 117609816 A3数据库的拟合数据,计算以污水待排池地理区域划分为顺序排列的自回归评估值,自回归评估值的表达式为:(4)式(4)中,为自回归评估值,为污水待排池地理区。

11、域标号,为未过滤的污水监测数据与指标评估数据库的拟合数据,为一次过滤后的污水监测数据与指标评估数据库的拟合数据,为二次过滤后的污水监测数据与指标评估数据库的拟合数据;5)确认指数评估结果,通过所述指数评估系统采用三指数平滑法计算时间序列数据的变化,得到以污水待排池地理区域划分为顺序排列的指数评估值;6)通过综合评估系统对自回归评估值和指数评估值进行加权平均得到最终评估结果,形成最终评估数据集。6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾污水的处理方法,其特征在于,所述分类系统包括改进型Kmeans算法模型和样本数据库,所述改进型Kmeans算法模型采用为最终评估数据赋权值的方法,提高数据分类的准确度,。

12、通过设定自适应距离阈值将最终评估数据与所述样本数据库中的数据类型对应,实现数据归类,所述样本数据库用于存储已标记分类的评估数据集,所述样本数据库的输出端连接改进型Kmeans算法模型的输入端。7.根据权利要求6所述的一种生活垃圾污水的处理方法,其特征在于,所述改进型Kmeans算法模型的工作方式为:S1、确定K值,设置K值为14;S2、赋权值,根据自回归评估值和指数评估值为最终评估数据集中的评估数据赋权值,权值表达式为:(5)式(5)中,为最终评估数据的权值,为指数评估值;S2、确认聚类中心点,按照最终评估数据的权重排序,选取前K个最终评估数据为聚类中心点;S4、聚类计算,将聚类中心点周围的数。

13、据按照欧式距离为半径归类为一个待分类数据簇;S5、数据分类,将已标记分类的评估数据集与最终评估数据集合并,计算已标记分类的评估数据簇与待分类数据簇的距离小于距离阈值时,待分类数据簇归类到评估数据簇的类别中,已标记分类的评估数据簇与待分类数据簇的距离大于距离阈值时,判定待分类数据簇中的数据信息为待定信息,距离阈值公式为:(6)式(6)中,为评估数据簇的中心点位置,为待分类数据簇的聚类中心点,为待分类数据簇中数据数目,为评估数据簇中心点的标号,为待分类数据簇的聚类中心点的标号,R为待分类数据簇的半径,r为评估数据簇的半径,J为距离阈值。8.根据权利要求1所述的一种生活垃圾污水的处理方法,其特征在于。

14、,所述监测模块用权利要求书3/4 页4CN 117609816 A4于自动检测各区域污水存储池和污水待排池中的污水储存量,并实时检测各区域污水存储池的污水成分,所述监测模块包括成分检测模块和储量检测模块,所述成分检测模块包含X射线荧光光谱仪和在线检测仪表,所述X射线荧光光谱仪采用分析方式进行元素分析,所述储量检测模块包含传感器和报警装置,所述传感器用于检测各区域污水存储池和污水待排池中的污水储存量,所述报警装置用于输出污水储量过高的警报信息至管理部门,所述传感器的输出端连接报警装置的输入端。9.根据权利要求1所述的一种生活垃圾污水的处理方法,其特征在于,所述污泥处理模块包括污泥存储子模块、脱水。

15、处理子模块和碳化子模块,所述污泥存储子模块包括污泥存储池和传输带,所述污泥存储池与所述传输带连接,所述脱水处理子模块包括离心脱水机、滤液缓冲池、滤液沉淀器和离心出水箱,所述离心脱水机与所述滤液缓冲池连接,所述滤液缓冲池与所述滤液沉淀器连接,所述滤液沉淀器与离心出水箱连接,所述粉碎热解碳化子模块用于将脱水后的污泥进行粉碎、热解和碳化,所述污泥存储子模块连接脱水处理子模块,所述脱水处理子模块连接碳化子模块。权利要求书4/4 页5CN 117609816 A5一种生活垃圾污水处理方法技术领域0001本发明涉及生活污水处理技术领域,且更确切地涉及一种生活垃圾污水的处理方法。背景技术0002生活垃圾处理。

16、过程中,污水处理尤其不易,生活污水是居民日常生活中排出的废水,主要来源于居住建筑和公共建筑,如住宅、机关、学校、医院、商店、公共场所及工业企业卫生间,生活污水所含的污染物主要是蛋白质、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮等有机物和寄生虫卵和肠道传染病毒等大量病原微生物,存在于生活污水中的有机物极不稳定,容易腐化而产生恶臭,细菌和病原体以生活污水中有机物为营养而大量繁殖,可导致传染病蔓延流行,因此,生活污水排放前必须进行处理,但是现有的垃圾污水处理技术仍存在许多弊端,一方面,目前的垃圾污水处理方法仅在将污水过滤和降解后对污水的净化结果进行检测,污水检测数据量庞大,无法根据不同地理区域对污水进行实时数据趋。

17、势分析,污水净化检测结果准确度不高。另一方面,目前的垃圾污水处理方法根据净化结果人工判断污水的排放方向,无法自动根据不同区域的污水检测结果进行排放方案的匹配,因此如何对生活污水进行精确检测分析,并自动化匹配方案是亟待解决的技术问题。发明内容0003针对上述技术的不足,本发明公开一种生活垃圾污水的处理方法,通过改进型ARIMA模型采用将污水检测数据集网格化的方法提高污水评估计算的效率,采用密度阈值和距离阈值结合计算的方法去除污水检测数据集中的异常值,采用加入非线性的函数的方法,拟合时间序列数据,采用设置自适应的自回归阶数和差分阶数,得到自回归评估值,采用对自回归评估值和指数评估值进行加权平均的方。

18、法,得到最终评估结果,提高污水评估计算的准确度,通过改进型Kmeans算法模型采用赋权值和设定自适应距离阈值的方法,将最终评估数据与所述样本数据库中的数据类型对应,提高数据分类的准确度,本发明实现一种能根据污水净化趋势准确计算评估结果,并自动分类匹配污水处理方案的生活垃圾污水的处理方法。0004为了实现上述技术效果,本发明采用以下技术方案:一种生活垃圾污水的处理方法,其中包括以下步骤:步骤一、输入污水至各区域的污水存储池;步骤二、通过监测模块自动检测和监控各区域污水存储池中的污水储量与污水成分;步骤三、每三个小时对各区域的输入污水进行两次污水过滤,首先采用活性炭过滤法和醋酸纤维素滤膜过滤法对污。

19、水进行第一次过滤,并在第一次过滤后对污水成分进行检测,然后采用活性污泥法对污水进行第二次过滤,并在第二次过滤后对污水成分进行检测;说明书1/9 页6CN 117609816 A6步骤四、将二次过滤后的污水存入各区域的污水待排池;步骤五、对过滤出的污水残渣进行污泥沉淀和污泥处理,采用二沉池沉淀法将第一次过滤出的污水残渣放入二沉池中,沉淀浓缩下层的污泥,排放回用上层的澄清液至污水存储池,并通过污泥处理模块将自动将排出的污泥进行脱水处理,并粉碎、热解和碳化;步骤六、通过水质评估模块根据污水的检测结果估计污水过滤的水质变化趋势,计算水质评估结果;所述水质评估模块包括特征提取子模块、转化子模块和改进型A。

20、RIMA模型,所述特征提取子模块用于提取污水的检测数据的数据特征,便于后续的水质评估计算,所述数据变换子模块将数据变换为统一形式,得到污水检测数据集,进行数据压缩,方便数据分析与数据存储,所述改进型ARIMA模型排除异常孤点数据后,引入非线性函数捕捉时间序列,计算自回归评估结果,并将自回归评估结果和指数评估结果结合,得到最终评估数据集,所述特征提取子模块的输出端与数据变换子模块的输入端连接,所述数据变换子模块的输出端与改进型ARIMA模型的输入端;步骤七、通过污水处理模块将各区域污水待排池中的污水评估结果进行分类,根据分类结果匹配相应的污水排出方案;所述污水处理模块包括分类系统和方案数据库,所。

21、述分类系统采用改进型Kmeans算法模型将最终评估数据集中的数据进行分类处理,并根据分类后的数据簇为二次过滤后的污水匹配相应的处理方案,所述方案数据库用于存储与不同范围最终评估值的二次过滤污水匹配的处理方案。0005作为本发明进一步的技术方案,所述改进型ARIMA模型包括评估数据库、异常清除系统、参数设置系统、指数评估系统、自回归评估系统和综合评估系统,所述评估数据库用于存储标注污水污染等级的指标评估数据库,作为污水评估的参照表,所述异常清除系统用于对污水检测数据进行异常值的检测和处理,提高水质评估的准确度,所述参数设置系统用于设置自适应的自回归阶数和差分阶数,为所述自回归评估系统的评估计算做。

22、准备,所述指数评估系统用于按照时序对污水检测数据加权平均,得到指数评估结果,所述自回归评估系统用于引入非线性函数将污水的检测结果按照时序排列,分析数据的自相关性和移动平均性,计算自回归评估结果,所述综合评估系统用于将指数评估结果和自回归评估结果进行残差计算,突出趋势特征,计算最终评估结果,所述异常清除系统和参数设置系统的输出端连接自回归评估系统的输入端,所述异常清除系统的输出端连接参数设置系统的输入端,所述自回归评估系统和指数评估系统的输出端连接综合评估系统的输入端。0006作为本发明进一步的技术方案,所述异常清除系统的工作方式为:步骤1、空间划分,对污水检测数据集进行网格化,将单元网格按次序。

23、进行标号,然后将所有的数据对象进行映射使其一一对应的分配至网格中,污水检测数据集被划分的网格数为:(1)式(1)中,为污水检测数据集被划分的网格数,计算结果上取整,v为污水检测数据集的维度值,i为污水检测数据集的数据标号,为污水检测数据的最大值,为污说明书2/9 页7CN 117609816 A7水检测数据的最小值,D为加速器,为分辨率参数;步骤2、单元网格分类,通过密度阈值将单元网格分类为高密度单元网格和低密度单元网格,单元网格内的密度阈值公式为:(2)式(2)中,为密度阈值,c为污水检测数据集的总数据数目,为目标网格中的数据数目;步骤3、生成参数,生成距离阈值,并根据污水检测数据集的维度得。

24、到最小包含网格数;步骤4、确认核心集合,确定距离阈值为半径内污水检测数据数量不少于最小包含点数的单元网格为核心网格,将所有核心网格中的数据信息生成为核心集合;步骤5、去除异常网格,判断低密度单元网格邻边网格是否有核心网格,没有则标记为异常网格,将异常网格中的数据信息作为异常值,删除异常值。0007作为本发明进一步的技术方案,所述参数设置系统设置自适应的自回归阶数和差分阶数,由时间序列数据的均值和标准差得到自相关函数,由对时间序列数据进行滞后操作得到偏自相关函数,自回归阶数和差分阶数的表达式为:(3)式(3)中,为自回归阶数,为差分阶数,A为自相关函数,P为偏自相关函数,为赤池信息准则,为贝叶斯。

25、信息准则。0008作为本发明进一步的技术方案,所述改进型ARIMA模型的工作方式为:1)消除异常孤值,通过所述异常清除系统对污水检测数据集进行网格化,根据密度阈值和核心网格判断异常网格,删除异常数据信息;2)设置参数,通过根据自相关函数、偏自相关函数、赤池信息准则和贝叶斯信息准则设置自回归阶数和差分阶数;3)加入sigmoid函数,以非线性的函数形式将删除异常值后的污水的检测数据集按照时序排列,拟合为时间序列数据;4)确认自回归评估结果,将时间序列数据作为输入,根据设置的参数按照传统的ARIMA模型应用方法,计算时间序列数据的变化趋势,得到不同时期的污水检测数据与指标评估数据库的拟合数据,计算。

26、以污水待排池地理区域划分为顺序排列的自回归评估值,自回归评估值的表达式为:(4)式(4)中,为自回归评估值,为污水待排池地理区域标号,为未过滤的污水监测数据与指标评估数据库的拟合数据,为一次过滤后的污水监测数据与指标评估数据库的拟合数据,为二次过滤后的污水监测数据与指标评估数据库的拟合数据;5)确认指数评估结果,通过所述指数评估系统采用三指数平滑法计算时间序列数说明书3/9 页8CN 117609816 A8据的变化,得到以污水待排池地理区域划分为顺序排列的指数评估值;6)通过综合评估系统对自回归评估值和指数评估值进行加权平均得到最终评估结果,形成最终评估数据集。0009作为本发明进一步的技术。

27、方案,所述分类系统包括改进型Kmeans算法模型和样本数据库,所述改进型Kmeans算法模型采用为最终评估数据赋权值的方法,提高数据分类的准确度,通过设定自适应距离阈值将最终评估数据与所述样本数据库中的数据类型对应,实现数据归类,所述样本数据库用于存储已标记分类的评估数据集,所述样本数据库的输出端连接改进型Kmeans算法模型的输入端。0010作为本发明进一步的技术方案,所述改进型Kmeans算法模型的工作方式为:S1、确定K值,设置K值为14;S2、赋权值,根据自回归评估值和指数评估值为最终评估数据集中的评估数据赋权值,权值表达式为:(5)式(5)中,为最终评估数据的权值,为指数评估值;S2。

28、、确认聚类中心点,按照最终评估数据的权重排序,选取前K个最终评估数据为聚类中心点;S4、聚类计算,将聚类中心点周围的数据按照欧式距离为半径归类为一个待分类数据簇;S5、数据分类,将已标记分类的评估数据集与最终评估数据集合并,计算已标记分类的评估数据簇与待分类数据簇的距离小于距离阈值时,待分类数据簇归类到评估数据簇的类别中,已标记分类的评估数据簇与待分类数据簇的距离大于距离阈值时,判定待分类数据簇中的数据信息为待定信息,距离阈值公式为:(6)式(6)中,为评估数据簇的中心点位置,为待分类数据簇的聚类中心点,为待分类数据簇中数据数目,为评估数据簇中心点的标号,为待分类数据簇的聚类中心点的标号,R为。

29、待分类数据簇的半径,r为评估数据簇的半径,J为距离阈值。0011作为本发明进一步的技术方案,所述监测模块用于自动检测各区域污水存储池和污水待排池中的污水储存量,并实时检测各区域污水存储池的污水成分,所述监测模块包括成分检测模块和储量检测模块,所述成分检测模块包含X射线荧光光谱仪和在线检测仪表,所述X射线荧光光谱仪采用分析方式进行元素分析,所述储量检测模块包含传感器和报警装置,所述传感器用于检测各区域污水存储池和污水待排池中的污水储存量,所述报警装置用于输出污水储量过高的警报信息至管理部门,所述传感器的输出端连接报警装置的输入端。0012作为本发明进一步的技术方案,所述污泥处理模块包括污泥存储子。

30、模块、脱水处理子模块和碳化子模块,所述污泥存储子模块包括污泥存储池和传输带,所述污泥存储池与所述传输带连接,所述脱水处理子模块包括离心脱水机、滤液缓冲池、滤液沉淀器和离心说明书4/9 页9CN 117609816 A9出水箱,所述离心脱水机与所述滤液缓冲池连接,所述滤液缓冲池与所述滤液沉淀器连接,所述滤液沉淀器与离心出水箱连接,所述粉碎热解碳化子模块用于将脱水后的污泥进行粉碎、热解和碳化,所述污泥存储子模块连接脱水处理子模块,所述脱水处理子模块连接碳化子模块。0013本发明有益的积极效果在于:本发明公开一种生活垃圾污水的处理方法,通过改进型ARIMA模型采用将污水检测数据集网格化的方法提高污水。

31、评估计算的效率,采用密度阈值和距离阈值结合计算的方法去除污水检测数据集中的异常值,采用加入非线性的函数的方法,拟合时间序列数据,采用设置自适应的自回归阶数和差分阶数,得到自回归评估值,采用对自回归评估值和指数评估值进行加权平均的方法,得到最终评估结果,提高污水评估计算的准确度,通过改进型Kmeans算法模型采用赋权值和设定自适应距离阈值的方法,将最终评估数据与所述样本数据库中的数据类型对应,提高数据分类的准确度,本发明实现一种能根据污水净化趋势准确计算评估结果,并自动分类匹配污水处理方案的生活垃圾污水的处理方法。附图说明0014为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例。

32、或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,其中:图1本发明实施例提供的一种生活垃圾污水的处理方法流程图;图2本发明实施例提供的一种生活垃圾污水的处理方法的模块示意图;图3本发明异常清除系统工作方法的流程图;图4本发明改进型ARIMA模型工作方法的流程图;图5本发明改进型Kmeans算法模型工作方法的流程图。具体实施方式0015下面将结合本文实施例中的附图,对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例,而。

33、不是全部的实施例。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。0016如图1所示,一种生活垃圾污水的处理方法,包括以下步骤:步骤一、输入污水至各区域的污水存储池;步骤二、通过监测模块自动检测和监控各区域污水存储池中的污水储量与污水成分;步骤三、每三个小时对各区域的输入污水进行两次污水过滤,首先采用活性炭过滤法和醋酸纤维素滤膜过滤法对污水进行第一次过滤,并在第一次过滤后对污水成分进行检测,然后采用活性污泥法对污水进行第二次过滤,并在第二次过滤后对污水成分进行检测;步骤四、将二次过滤后的污水存入各区域的。

34、污水待排池;说明书5/9 页10CN 117609816 A10步骤五、对过滤出的污水残渣进行污泥沉淀和污泥处理,采用二沉池沉淀法将第一次过滤出的污水残渣放入二沉池中,沉淀浓缩下层的污泥,排放回用上层的澄清液至污水存储池,并通过污泥处理模块将自动将排出的污泥进行脱水处理,并粉碎、热解和碳化;步骤六、通过水质评估模块根据污水的检测结果估计污水过滤的水质变化趋势,计算水质评估结果;所述水质评估模块包括特征提取子模块、转化子模块和改进型ARIMA模型,所述特征提取子模块用于提取污水的检测数据的数据特征,便于后续的水质评估计算,所述数据变换子模块将数据变换为统一形式,得到污水检测数据集,进行数据压缩,。

35、方便数据分析与数据存储,所述改进型ARIMA模型排除异常孤点数据后,引入非线性函数捕捉时间序列,计算自回归评估结果,并将自回归评估结果和指数评估结果结合,得到最终评估数据集,所述特征提取子模块的输出端与数据变换子模块的输入端连接,所述数据变换子模块的输出端与改进型ARIMA模型的输入端;步骤七、通过污水处理模块将各区域污水待排池中的污水评估结果进行分类,根据分类结果匹配相应的污水排出方案;所述污水处理模块包括分类系统和方案数据库,所述分类系统采用改进型Kmeans算法模型将最终评估数据集中的数据进行分类处理,并根据分类后的数据簇为二次过滤后的污水匹配相应的处理方案,所述方案数据库用于存储与不同。

36、范围最终评估值的二次过滤污水匹配的处理方案。0017通过上述实施例中,所述污水存储池用于直接存储各个区域输出的生活垃圾污水,所述污水待排池用于存储经过二次过滤的污水。0018在具体实施例中,所述改进型ARIMA模型包括评估数据库、异常清除系统、参数设置系统、指数评估系统、自回归评估系统和综合评估系统,所述评估数据库用于存储标注污水污染等级的指标评估数据库,作为污水评估的参照表,所述异常清除系统用于对污水检测数据进行异常值的检测和处理,提高水质评估的准确度,所述参数设置系统用于设置自适应的自回归阶数和差分阶数,为所述自回归评估系统的评估计算做准备,所述指数评估系统用于按照时序对污水检测数据加权平。

37、均,得到指数评估结果,所述自回归评估系统用于引入非线性函数将污水的检测结果按照时序排列,分析数据的自相关性和移动平均性,计算自回归评估结果,所述综合评估系统用于将指数评估结果和自回归评估结果进行残差计算,突出趋势特征,计算最终评估结果,所述异常清除系统和参数设置系统的输出端连接自回归评估系统的输入端,所述异常清除系统的输出端连接参数设置系统的输入端,所述自回归评估系统和指数评估系统的输出端连接综合评估系统的输入端。0019在具体实施例中,所述异常清除系统的工作方式为:步骤1、空间划分,对污水检测数据集进行网格化,将单元网格按次序进行标号,然后将所有的数据对象进行映射使其一一对应的分配至网格中,。

38、污水检测数据集被划分的网格数为:(1)式(1)中,为污水检测数据集被划分的网格数,计算结果上取整,v为污水检测数据集的维度值,i为污水检测数据集的数据标号,为污水检测数据的最大值,为污说明书6/9 页11CN 117609816 A11水检测数据的最小值,D为加速器,为分辨率参数;步骤2、单元网格分类,通过密度阈值将单元网格分类为高密度单元网格和低密度单元网格,单元网格内的密度阈值公式为:(2)式(2)中,为密度阈值,c为污水检测数据集的总数据数目,为目标网格中的数据数目;步骤3、生成参数,生成距离阈值,并根据污水检测数据集的维度得到最小包含网格数;步骤4、确认核心集合,确定距离阈值为半径内污。

39、水检测数据数量不少于最小包含点数的单元网格为核心网格,将所有核心网格中的数据信息生成为核心集合;步骤5、去除异常网格,判断低密度单元网格邻边网格是否有核心网格,没有则标记为异常网格,将异常网格中的数据信息作为异常值,删除异常值。0020在具体实施例中,所述参数设置系统设置自适应的自回归阶数和差分阶数,由时间序列数据的均值和标准差得到自相关函数,由对时间序列数据进行滞后操作得到偏自相关函数,自回归阶数和差分阶数的表达式为:(3)式(3)中,为自回归阶数,为差分阶数,A为自相关函数,P为偏自相关函数,为赤池信息准则,为贝叶斯信息准则。0021在具体实施例中,所述改进型ARIMA模型的工作方式为:1。

40、)消除异常孤值,通过所述异常清除系统对污水检测数据集进行网格化,根据密度阈值和核心网格判断异常网格,删除异常数据信息;2)设置参数,通过根据自相关函数、偏自相关函数、赤池信息准则和贝叶斯信息准则设置自回归阶数和差分阶数;3)加入sigmoid函数,以非线性的函数形式将删除异常值后的污水的检测数据集按照时序排列,拟合为时间序列数据;4)确认自回归评估结果,将时间序列数据作为输入,根据设置的参数按照传统的ARIMA模型应用方法,计算时间序列数据的变化趋势,得到不同时期的污水检测数据与指标评估数据库的拟合数据,计算以污水待排池地理区域划分为顺序排列的自回归评估值,自回归评估值的表达式为:(4)式(4。

41、)中,为自回归评估值,为污水待排池地理区域标号,为未过滤的污水监测数据与指标评估数据库的拟合数据,为一次过滤后的污水监测数据与指标评估数据库的拟合数据,为二次过滤后的污水监测数据与指标评估数据库的拟合数据;5)确认指数评估结果,通过所述指数评估系统采用三指数平滑法计算时间序列数说明书7/9 页12CN 117609816 A12据的变化,得到以污水待排池地理区域划分为顺序排列的指数评估值;6)通过综合评估系统对自回归评估值和指数评估值进行加权平均得到最终评估结果,形成最终评估数据集。0022通过上述实施例中,所述改进型ARIMA模型对污水水质评估的准确度如表1所示:表1水质评估准确度表0023。

42、根据测试组中区域划分数目与污水检测数据的维度值不同,设置四个测试组,采用四种方法分别对四组测试组进行污水水质评估,方法A为直接根据第二次过滤的水质检测数据进行污水水质评估,方法B为以传统的ARIMA模型计算不同时期的污水检测数据与指标评估数据库的拟合数据,得到水质评估值作为最终评估值,方法C为首先通过所述异常清除系统的方法删除污水检测数据中的异常值,再通过传统的ARIMA模型得到水质评估值作为最终评估值,方法D为采用本发明中改进型ARIMA模型的方法计算污水的自回归评估结果作为最终评估值,方法E为采用本发明中改进型ARIMA模型的方法计算污水的最终评估值,如表1所示,在四组测试组中,在四组测试。

43、组中,方法A的准确度明显小于方法B的准确度,说明根据水质过滤变化趋势进行水质估算的方法可提高水质估算的准确度,在四组测试组中,方法B的准确度明显小于方法C的准确度,说明所述异常清除系统中删除污水检测异常值的方法可提高水质估算的准确度,在四组测试组中,根据污水检测数据维度值的变化,方法C准确度的稳定度明显小于方法D准确度的稳定度,说明设置自适应的自回归阶数和差分阶数的方法可提高水质估算的鲁棒性,在四组测试组中,方法D的准确度明显小于方法E的准确度,说明对自回归评估值和指数评估值进行加权平均得到最终评估结果的方法可提高水质估算的准确度,综上可知,本发明中所述改进型ARIMA模型的水质估算方法精确度。

44、高、鲁棒性强。0024在具体实施例中,所述分类系统包括改进型Kmeans算法模型和样本数据库,所述改进型Kmeans算法模型采用为最终评估数据赋权值的方法,提高数据分类的准确度,通过设定自适应距离阈值将最终评估数据与所述样本数据库中的数据类型对应,实现数据归类,所述样本数据库用于存储已标记分类的评估数据集,所述样本数据库的输出端连接改进型Kmeans算法模型的输入端。0025在具体实施例中,所述改进型Kmeans算法模型的工作方式为:S1、确定K值,设置K值为14;S2、赋权值,根据自回归评估值和指数评估值为最终评估数据集中的评估数据赋权值,权值表达式为:说明书8/9 页13CN 117609。

45、816 A13(5)式(5)中,为最终评估数据的权值,为指数评估值;S2、确认聚类中心点,按照最终评估数据的权重排序,选取前K个最终评估数据为聚类中心点;S4、聚类计算,将聚类中心点周围的数据按照欧式距离为半径归类为一个待分类数据簇;S5、数据分类,将已标记分类的评估数据集与最终评估数据集合并,计算已标记分类的评估数据簇与待分类数据簇的距离小于距离阈值时,待分类数据簇归类到评估数据簇的类别中,已标记分类的评估数据簇与待分类数据簇的距离大于距离阈值时,判定待分类数据簇中的数据信息为待定信息,距离阈值公式为:(6)式(6)中,为评估数据簇的中心点位置,为待分类数据簇的聚类中心点,为待分类数据簇中数。

46、据数目,为评估数据簇中心点的标号,为待分类数据簇的聚类中心点的标号,R为待分类数据簇的半径,r为评估数据簇的半径,J为距离阈值。0026在进一步的实施例中,所述监测模块用于自动检测各区域污水存储池和污水待排池中的污水储存量,并实时检测各区域污水存储池的污水成分,所述监测模块包括成分检测模块和储量检测模块,所述成分检测模块包含X射线荧光光谱仪和在线检测仪表,所述X射线荧光光谱仪采用分析方式进行元素分析,所述储量检测模块包含传感器和报警装置,所述传感器用于检测各区域污水存储池和污水待排池中的污水储存量,所述报警装置用于输出污水储量过高的警报信息至管理部门,所述传感器的输出端连接报警装置的输入端。0。

47、027在进一步的实施例中,所述污泥处理模块包括污泥存储子模块、脱水处理子模块和碳化子模块,所述污泥存储子模块包括污泥存储池和传输带,所述污泥存储池与所述传输带连接,所述脱水处理子模块包括离心脱水机、滤液缓冲池、滤液沉淀器和离心出水箱,所述离心脱水机与所述滤液缓冲池连接,所述滤液缓冲池与所述滤液沉淀器连接,所述滤液沉淀器与离心出水箱连接,所述粉碎热解碳化子模块用于将脱水后的污泥进行粉碎、热解和碳化,所述污泥存储子模块连接脱水处理子模块,所述脱水处理子模块连接碳化子模块。0028通过上述实施例中,所述方案数据库中对污水待排池中污水的处理方案类型包括进行污水的再次过滤、转移污水至特殊净化部门进行深度。

48、净化、灌溉农田、冲洗街道、城市绿化建设、冲厕和洗浴,由所述分类系统将最终评估数据分类为待定信息的废水对应处理方案为将废水发送至特殊净化部门进行深度净化。0029虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些具体实施方式仅是举例说明,本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下,可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如,合并上述方法步骤,从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此,本发明的范围仅由所附权利要求书限定。说明书9/9 页14CN 117609816 A14图 1说明书附图1/4 页15CN 117609816 A15图 2说明书附图2/4 页16CN 117609816 A16图 3图 4说明书附图3/4 页17CN 117609816 A17图 5说明书附图4/4 页18CN 117609816 A18。

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