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龙图腾网获悉华北电力大学申请的专利一种生物捕食污水处理反应装置的填料布设优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119830490B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411884459.2，技术领域涉及：G06F30/18；该发明授权一种生物捕食污水处理反应装置的填料布设优化方法是由牛军峰;田永兰;张云飞;田旺;刘雨欣设计研发完成，并于2024-12-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种生物捕食污水处理反应装置的填料布设优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种生物捕食污水处理反应装置的填料布设优化方法。通过建立生物捕食污泥减量反应器中微生物食物网能量逸散效率E、生物群落多样性D与污染物去除率R的优化模型，确定三者最优条件下微生物食物网各营养级生物量，计算污水生物处理反应器中填料的布设量。按照计算结果布设的填料用量在提高污染物去除效率和污泥减量效果的同时，提高多级微生物食物网的耐冲击负荷能力，使受冲击的微生物食物网恢复到优化后的稳定状态，最终提高整个生物捕食污水处理系统的稳定性和效率。本发明的方法避免填料过度布设带来的浪费以及布设不足导致的系统低效、失稳等问题，显著提高生物捕食污水处理系统的污染物去除效率、污泥减量效果和运行稳定性。

本发明授权一种生物捕食污水处理反应装置的填料布设优化方法在权利要求书中公布了：1.一种生物捕食污水处理反应装置的填料布设优化方法，其特征在于，步骤如下： 步骤1：建立生物捕食污水处理反应器填料布设优化基础模型； fR,E,D＝R×E×D1 其中，R为生物捕食污水处理反应器中污染物的去除率，E为微生物食物网能逸散效率，D为系统中生物群落的多样性；对生物捕食污水处理反应器填料布设优化基础模型中的各因素取最大值，获得优化目标； 步骤2：计算污染物去除率R； 污染物去除率R由生物捕食污水处理反应器中的各类生物共同完成，以碳的去除率进行表征；对于一个稳定的污水处理系统，各类生物的污染物去除率与其碳源利用率r密切相关，通过各营养级的生物量B与碳源利用率r估算其对水体中碳的去除率，即： 其中，TOC为生物捕食污水处理反应器中进水的总有机碳含量； 细菌对碳源利用率通过18O-H2O培养实验测定，原生动物和后生动物的碳源利用率采用14C同位素标记法测定； 步骤3：计算微生物食物网能量逸散效率E； 微生物食物网能量逸散效率E由不同长度的食物链逸散效率之和组成： E＝E2+E3+E4+E53 其中，E2、E3、E4、E5分别表示二、三、四、五营养级组成的食物链的能量逸散效率；对于两个相邻营养级的能量逸散效率E由两个营养级的生物量差值与低营养级生物量之比计算，对于一条包含n个营养级的食物链来说，其能量逸散效率表示为： 其中，B1为第一营养级的生物量，即为B细菌；Bn为第n营养级的生物量，n＝2,3,4,5；Bn＝Bn-1×e，e为食物链的能量传递效率，取值为5％～63％； 步骤4：计算微生物食物网群落多样性D； 生物捕食污水处理反应器中生物群落的多样性采用Shannon指数H进行计算： 其中，S为群落中物种数，Pi为第i个物种占所有物种的比例； 对生物群落Shannon指数H进行标准化，将计算结果标准化在0,1]范围内，作为生物捕食污水处理反应器填料布设优化基础模型中的生物群落多样性D； 步骤5：对生物捕食污水处理反应器填料布设优化基础模型进行多目标计算，得到优化的各营养级生物量；在生物捕食污水处理反应器中，随着污染物浓度的降低，污染物去除率提高，微生物食物网能力逸散效率增加，污泥减量提升；在一定的污染物浓度范围内，生物群落的多样性最高，此时食物链长，微生物食物网能量逸散效率高；根据上述关系，联立上述各公式计算得到一组或一定范围内的B细菌,优化、B原生动物,优化、B后生动物,优化使得生物捕食污水处理反应器中的R、E、D处于最优范围内； 步骤6：根据优化结果得到的生物量B细菌,优化计算填料布设参数；对给定填料，已知其比表面积M，通过下式计算填料投加率T： B细菌,优化＝α×M×T6 其中，α为填料上生物膜中细菌的密度，gm2；M为填料比表面积，m2m3；T为填料投加率＝填料体积填料区体积； 根据计算得到的填料比表面积和投加率，结合填料的类型和固有性质反推填料的重量或体积，获得填料布设量。

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