(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 202210950574.X (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 重庆大学 地址 400045 重庆市沙坪坝区沙坪坝正 街 174号 (72)发明人 程鸿　何强　陈治池　王辛戈　 吕存浩　何胜　吕静　谢婧黎　 程银　 (74)专利代理 机构 上海旭诚知识产权代理有限 公司 312 20 专利代理师 郑立 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01)G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 一种污水处 理厂多目标优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种污水处理厂多目标优化 方法， 涉及污水处理领域， 包括以下步骤： 以GPS ‑ X模拟平台为基础建立污水处理工艺模型； 构建 污水处理厂的多目标优化架构； 设定目标函数 集； 设置双 目标优化函数集、 三目标优化函数集 和五目标优化函构成相应的多目标优化问题并 解算。 该方法通过量化手段， 更科学地从管理者 不同的角度为目标污水厂生产运行制定决策， 为 目标污水厂的智能化管理提供帮助。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115292936 A 2022.11.04 CN 115292936 A 1.一种污水处 理厂多目标优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 以GP S‑X模拟平台为基础建立污水处 理工艺模型； 步骤2、 基于出水质量指数目标函数、 运行成本指数目标函数和温室气体排放量目标函 数构建污水处 理厂的多目标优化架构； 步骤3、 针对所述出水质量指数目标函数、 所述运行成本指数目标函数和所述温室气体 排放量目标函数分别设定第一目标函数集、 第二目标函数集和第三目标函数集； 步骤4、 设置包括所述出水质量指数目标函数、 所述运行成本指数目标函数的双目标优 化函数集对出水水质和运行成本根据不同季节的模型进行权衡讨论， 构成一个双目标优化 问题并解 算； 步骤5、 设置包括所述出水质量指数目标函数、 所述运行成本指数目标函数和所述温室 气体排放量 目标函数 的三目标优化函数集， 讨论水质提升、 运行成本和环境影响的权衡 问 题， 构成一个三目标优化问题并解 算； 步骤6、 设置五 目标优化函数集， 分析出水污染物浓度超标的风险及目标出水污染物之 间的权衡关系， 以及部分出水指标与所述运行成本指数和所述温室气体排放量的权衡关 系， 构成一个五目标优化问题并解 算。 2.如权利要求1所述的污水处理厂多目标优化方法， 其特征在于， 所述污水处理工艺模 型中， 进水与 污泥处置回流至污水厂前端的上清液混合之后， 经过初 沉池的处理进入了A2/ O工艺的缺氧段， 污水厂工艺的碳源投加点设置在所述缺氧段的前端， 好氧段被分成了三部 分， 分别为好氧前段、 好氧中段、 好氧后段； 好氧末端设有混合液内回流泵， 二沉池 前端设有 除磷药剂投加装置， 末端设有混合液外回流泵。 3.如权利要求2所述的污水处理厂多目标优化方法， 其特征在于， 所述出水质量指数目 标函数定义为出水中各污染物出水浓度与目标污水厂执行的排放标准中的限值的比值之 和， 计算公式为 式中， EQI表示出水质量指数， Ci为出水污染物i的浓度， C0,i为出水污染物i的排 放限值。 4.如权利要求3所述的污水处理厂多目标优化方法， 其特征在于， 所述运行成本指数目 标函数定义 为处理单位水量的污水的所有成本之和： OCI＝Caer+Ctran+Cche+Cother‑Cbio 其中， OCI表示 运行成本指数； 能源成本Caer＝(AE+PE+ME+HE) ×UCEE， AE为曝气能耗； PE为泵送能耗； ME为混合能耗； HE 为污泥消化加热能耗； UCEE为电能的单位成本； 运输成本Ctran： 单价为0.005元/(kg ·km)， 该费用包括葡萄糖碳源、 除磷药剂和处理后 剩余污泥的运输， 平均运输距离设定为20 0公里； 药剂成本 Cche： 葡萄糖碳源成本2.0元/kg， 除磷药剂成本1元/kg； 其他成本Cother： 其他人工费、 维修费等费用视为固定费用； 沼气补贴Cbio： 沼气池产沼气供 热发电， 可 再生能源补贴0.25元/Kwh； 5.如权利要求4所述的污水处理厂多目标优化方法， 其特征在于， 所述温室气体排放量权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292936 A 2目标函数的构成如下式： GHGtot＝GHGpro+GHGenergy+GHGche‑GHGbiogas 其中GHGpro为直接排放的温室气体， GHGenergy为能源消耗 间接产生的温室气体， GHGche为 药剂消耗产生的温室气体， GHGbiogas为沼气产生的减碳补贴。 6.如权利要求5所述的污水处理厂多目标优化方法， 其特征在于， 所述第 一目标函数集 的目标维数为2， 所述第二目标函数集的目标维数为3， 所述第三目标函数集的目标维数为 5。 7.如权利要求6所述的污水处理厂多目标优化方法， 其特征在于， 所述步骤4中， 所述双 目标优化问题为： Minimize f＝(EQI， OCI) Subject to Dim 所述双目标优化问题的决策变量包括曝气池前段溶解氧水平、 曝气池中段溶解氧水 平、 曝气池后段溶解氧水平、 外回流比、 内回流比、 排泥量、 葡萄糖投加量和除磷药剂投加 量。 8.如权利要求7所述的污水处理厂多目标优化方法， 其特征在于， 所述步骤5 中， 所述三 目标优化问题为： Subject to Dim 所述三目标优化问题的决策变量包括所述曝气池前段溶解氧水平、 所述曝气池中段溶 解氧水平、 所述曝气池后段溶解氧水平、 所述外回流比、 所述内回流比、 所述排泥量、 所述葡 萄糖投加量和所述除磷药剂投加量。 9.如权利要求8所述的污水处理厂多目标优化方法， 其特征在于， 所述步骤6中的所述 五目标优化问题描述 为： Subject to Dim 其中， TN表示目标污水厂出水总氮浓度， 单位为mg/L， NH4+‑N表示目标污水厂出水氨氮 浓度， 单位 为mg/L； 所述五目标优化问题的决策变量包括所述曝气池前段溶解氧水平、 所述曝气池中段溶 解氧水平、 所述曝气池后段溶解氧水平、 所述外回流比、 所述内回流比、 所述排泥量、 所述葡 萄糖投加量和所述除磷药剂投加量。 10.如权利要求9所述的污水处理厂多目标优化方法， 其特征在于， 求解所述五目标优 化问题的算法为带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA ‑II， 种群大小设置为200， 迭代次 数为200。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292936 A 3