(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111396503.1 (22)申请日 2021.11.23 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113912250 A (43)申请公布日 2022.01.11 (73)专利权人 安徽省 （水利部淮河水利委员会） 水利科学研究院 （安徽省水利工 程质量检测中心 站） 地址 230031 安徽省合肥市高新区红枫路 55号 (72)发明人 袁先江　汪邦稳　张靖雨　张卫　 赵黎明　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 严冰(51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) (56)对比文件 CN 110015754 A,2019.07.16 CN 106872658 A,2017.0 6.20 CN 111291937 A,2020.0 6.16 KR 20180 053036 A,2018.0 5.21 AU 202010139 2 A4,2020.08.20 CN 112766669 A,2021.0 5.07 张靖雨 等著.湿地 植物对农村生活污水中 氮磷的净化作用. 《水土保持通报》 .2021, 审查员 庹炜玲 (54)发明名称 一种乡村 污水生物生态修复系统 (57)摘要 本发明公开了一种乡村污水生物生态修复 系统， 其水质预测模型单元， 基于农村水环境历 史信息， 构建农村水环境的水质预测模型， 并基 于水质预测模型预测农村水环境下一时刻 的水 质状况； 修复执行单元， 用于根据水质预测模型 单元预测的未来水质状况进行水质修复； 修复执 行单元包括 设置于污水进水口的格栅， 污水依次 进入初沉池、 压氧池和缺氧池； 好氧池与二沉池 连通； 二沉池分别与污泥浓缩池和湿地相连； 湿 地与水库水环 境或者河流水环 境连通； 根据静水 条件下不同水生植物物种及其组合对氨氮、 硝 氮、 总氮、 总磷、 叶绿素a水体污染指标的前后变 化和去除率， 选择 水生植物种植于 湿地内。 权利要求书3页 说明书17页 附图8页 CN 113912250 B 2022.05.27 CN 113912250 B 1.一种乡村 污水生物生态修复系统， 其特 征在于， 包括： 水质预测模型单元， 基于农村水环境历史信 息， 构建农村水环境的水质预测模型， 并基 于水质预测模型 预测农村水环境下一时刻的水质状况； 水质预测模型的构建方法包括： S1、 采集目标区域的农村水环境历史数据， 并对历史数据进行预处理， 得到关于水环境 的时间序列数据； S2、 基于时间序列数据， 构建水质预测模型： P* (t+1)＝α P(t)+(1‑β )P* t+λt2+M 其中， P* (t+1)为t+1时刻水环境负荷值的预测值， 其为无量纲值； P* t为t时刻水环境负荷 值的预测值； α 为短期内影 响水环境负荷的权重系数； P(t)为t时刻水环 境负荷值的实际值； β 为波动权 重系数； λ为弹性 修正系数； M为季节影响因子； 计算弹性 修正系数 λ为： 其中， Ri为水环境梯度理查森数； η1为污染物物质扩散比例系数， η2为水环境溶解氧变 化系数； 计算季节影响因子 M， 包括： 根据不同季节水环境的进出 水量对水环境自身负荷的影响， 计算季节影响因子 M： LogA( τt‑2) 其中， A为水环境水量交换能力值， Q1为水环境水量， Q2为水环境出流流量； τ为趋势因 子， 取值为2‑5； 选取与预测值最近范围内的若干组浮动小于阈值的时间序列 数据， 并采用加权平均法 计算短期内影响水环境负荷的权 重系数α； 选取与预测值最近范围内的若干组浮动大于阈值的时间序列 数据， 并采用指数平滑法 计算波动权 重系数β； S3、 将预测得到的水环境负荷值与预存在专家知识系统中的标准负荷值进行比较， 若 预测值超出阈值， 则发出警告， 并调整修复执 行单元中的参数； 修复执行单元， 用于根据水质预测模型 单元预测的未来水质状况进行 水质修复； 修复执行单元包括设置于污水进水口的格栅， 污水依次进入初沉池、 压氧池、 缺氧池和 好氧池； 所述好氧池与二沉池连通； 二沉池分别与污泥浓缩池和湿地相连； 所述湿地与水库 水环境或者河流水环境连通； 根据静水条件下不同水生植物物种及其组合对氨氮、 硝氮、 总氮、 总磷、 叶绿素a水体污 染指标的前后变化和去除率， 选择 水生植物种植于所述湿地内。 2.根据权利要求1所述的乡村污水生物生态修复系统， 其特征在于， 根据静水条件下不 同水生植物物种及其组合对氨氮、 硝氮、 总氮、 总磷、 叶绿素a水体污染指标的前后变化和去 除率， 选择 水生植物种植于所述湿地内， 包括： 筛选出若干种沉水植物和挺水植物， 分别计算单一沉水植物和挺水植物种植水体中氨权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113912250 B 2氮、 硝氮、 总氮、 总磷浓度的去除率， 并分别计算所有单一植物与其它植物组合时水体中氨 氮、 硝氮、 总氮、 总磷 浓度的去除率； 根据计算所得的若干组去除率数据， 筛选得到目标沉水植物、 挺水植物、 沉水植物的组 合、 挺水植物的组合或沉水植物和挺水植物的组合。 3.根据权利要求2所述的乡村污水生物生态修复系统， 其特征在于， 采用非线性回归拟 合分别计算 植物水体中氨 氮、 硝氮、 总氮、 总磷 浓度的去除率， 其非线性回归拟合 函数为： y＝b0+b1t+b2t2+b3t3 ln(y)＝b4+b5/t 其中， y为去除率， b0、 b1、 b2、 b3为待定系数， t为时间； 并根据相关系数R2和p值筛选符合污水 净化要求的植物。 4.根据权利要求3所述的乡村污水生物生态修复系统， 其特征在于， 计算植物的相对生 长速率为： RGR＝[ln(Bt/B0)]/t 其中， RGR为植物的相对生长速率； B0和Bt分别为实验开始和结束时植物的总生物量； t 为实验周期； 水体总氮或总磷去除率和底泥全氮或全 磷去除率的计算公式分别为： WR＝(WC0‑WCt)/WC0×100％ SR＝(SC0‑SCt)/SC0×100％ 其中， WR和SR分别为水体和底泥的总氮和总磷去除率； WC0和SC0分别为实验开始时水体 和底泥的总氮和总磷 含量； WCt和SCt分别为实验结束时水体和底泥的总氮或总磷 含量； 单位面积植物 平均氮吸 收量为： Qp＝PCi×PBi 其中， Qp为单位面积植物平均氮吸收量； PBi为试验开始时、 结束时单位面积植物干重； PCi为试验开始时、 结束时植株内氮含量； 单位面积底泥平均氮吸 收量为： Qs＝1000×ρb×V×(CSt‑CS0)/S 其中， Qs为单位面积底泥平均氮吸收量； ρb为底泥容重， V为底泥体积； CSt为第t天时底泥 氮含量； CS0为试验开始时底泥氮背景含量； S为有效面积。 5.根据权利要求1所述的乡村 污水生物生态修复系统， 其特 征在于： 当 时， P* (t+1)＝α P(t)+(1‑β )P* t‑λt2+M 当 时， P* (t+1)＝α P(t)+(1‑β )P* t+λt2+M。 6.根据权利要求5所述的乡村污水生物生态修复系统， 其特征在于， 计算的物质扩散浓 度计算物质扩散比例系数 η1， 包括： 计算主要污染氨 氮、 氮、 磷物质的物质扩散浓度； 其中， C为氨氮、 氮、 磷物质的扩散浓度； u、 v、 w分别为x、 y、 z三个方向的流速； Dx、 Dy、 Dz分权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113912250 B 3