一种基于生物信息学的污水处理方法及系统与流程

本发明涉及污水处理领域，特别是一种基于生物信息学的污水处理方法及系统。

背景技术：

1、在现实生活中，居民建筑中会因为日常生活的原因，产生类似排泄物污水、厨余垃圾污水、清洁污水等污水，并通过下水道流经至河流中，对水域造成污染。对污水进行处理的方法有很多种，基于生物信息学对污水进行处理这种方法对污水的治理相关较好，且不会继续对环境造成影响，相较于其他污水处理办法较为环保，且污水处理效率和效果较高。所以选择基于生物信息学的污水处理方法，所述生物信息学包括在水域中添加微生物等方法，实现对污水的净化处理。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于生物信息学的污水处理方法及系统。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明第一方面提供了一种基于生物信息学的污水处理方法，包括以下步骤：

4、基于热红外遥感技术获取初步污水区域，对初步污水区域进行水质抽样初步检测处理，得到污水区域位置；

5、构建污水流动模型，对污水进行流动模拟，得到污水流动模拟数据，将所述污水流动模拟数据与流段周边环境数据结合，得到污水初步产出源头；

6、基于生物信息学，对污水初步产出源头和污水区域进行污染物分析，得到污染物种类数据和污染物浓度数据；

7、对污水初步产出源头和污水区域中的污染物种类数据和污染物浓度数据进行相似度分析，确定污水主要产出源头和污水处理源头；

8、基于生物信息学，对污水区域和污水处理源头进行污染物处理。

9、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述基于热红外遥感技术获取初步污水区域，对初步污水区域进行水质抽样初步检测处理，得到污水区域位置，具体为：

10、获取需要检测的流段，并对所述需要检测的流段进行初步区域划分，生成多个的子流段；

11、在无人机中安装热红外遥感装置，并控制无人机向多个子流段发射热红外射线，所述热红外射线经过反射后被热红外遥感装置获取，所述热红外遥感装置分析反射的热红外射线，构建流段水温分布图；

12、基于大数据检索，并结合实时天气温度，获取无污染水在当前天气温度下的标准水温阈值，将无污染水在当前天气温度下的标准水温阈值导入所述流段水温分布图中进行流段水温分布图的更新，并根据更新后的流段水温分布图，将水温不在当前天气温度下的标准水温阈值的区域定义为初步污水区域；

13、对初步污水区域进行水质抽样初步检测，获取初步污水区域的水质数据，分析所述初步污水区域的水质数据，获取初步污水区域中的污染物含量，预设污染物标准含量，并对污染物含量超标的初步污水区域定义为污水区域。

14、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述构建污水流动模型，对污水进行流动模拟，得到污水流动模拟数据，将所述污水流动模拟数据与流段周边环境数据结合，得到污水初步产出源头，具体为：

15、基于大数据检索，获取流段的地理信息数据，基于所述地理信息数据构建流段水流动模型；

16、分析所述流段的地理信息数据，在污水区域中固定水压传感器，实时获取污水区域的水压数据及流速流向数据，并将污水区域的水压数据及流速流向数据导入流段水流动模型内进行实时更新；

17、实时获取流段周边气象数据，所述流段周边气象数据包括温度、降雨量及风向风速，将所述流段周边气象数据导入流段水流动模型中进行实时更新，得到污水流动模型；

18、运行所述污水流动模型，对污水进行流动模拟，得到污水流动模拟数据；

19、基于大数据检索，获取流段的周边环境数据，引入卷积神经网络模型对所述污水流动模拟数据流段的周边环境数据进行预测，获取污水初步产出源头。

20、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述基于生物信息学，对污水初步产出源头和污水区域进行污染物分析，得到污染物种类数据和污染物浓度数据，具体为:

21、分别对污水初步产出源头和污水区域进行样品采集，样品包括污水样品、土壤样品和化合物样品；

22、通过高压处理法对采集的样品进行细胞破裂处理，使用蛋白质提取缓冲液保存细胞破裂后的样品，并通过离心机对细胞破裂后的样品进行离心处理；

23、使用显微镜观察样品的状态，当样品在蛋白质提取缓冲液中的降解速率小于预设值，则使用提取试剂盒对样品进行核酸提取，得到样品核酸，所述样品核酸包括样品的dna序列和rna序列；

24、对所述样品核酸进行序列末端修饰和片段扩增，将序列末端修饰和片段扩增后的样品核酸结合生成核酸文库，并使用比色法对核酸文库中的所有样品核酸进行浓度测量，得到各个样品核酸的浓度数据；

25、将所述核酸文库导入测序仪中进行数据处理，所述数据处理包括对核酸文库中的样品核酸的碱基识别、低质量序列去除和序列拼接，得到核酸文库中各种样品核酸的种类数据，结合各个样品核酸的浓度数据，分别得到污水初步产出源头和污水区域中的污染物种类数据和污染物浓度数据。

26、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对污水初步产出源头和污水区域中的污染物种类数据和污染物浓度数据进行相似度分析，确定污水主要产出源头和污水处理源头，具体为：

27、计算污水初步产出源头的污染物种类数据和污水区域中的污染物种类数据之间的欧氏距离，从而构建欧氏距离区间；

28、基于所述欧氏距离区间，得到各污水初步产出源头和污水区域中污染物种类的相似度，相似度越高，污水初步产出源头和污水区域的关联性越高，构建相似度排序表；

29、对所述相似度排序表进行分析，若污水初步产出源头和污水区域中污染物种类的相似度大于预设值，则将对应的污水初步产出源头定义为污水主要产出源头；

30、将污水主要产出源头的污染物浓度数据及污水区域的污染物浓度数据导入污水流动模型中进行浓度扩散模拟预测，并在污水流动模型对污水主要产出源头的污染物浓度数据及污水区域的污染物浓度数据进行实时调控，生成浓度扩散模拟变化率；

31、若所述浓度扩散模拟变化率大于预设值，则将对应的污水主要产出源头标定为污水处理源头。

32、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述基于生物信息学，对污水区域和污水处理源头进行污染物处理，具体为：

33、对污水处理源头进行判断，污水处理源头的污水包括建筑物排出的污水和流经污染物品的污水，当污水处理源头的污水为流经污染物品的污水，则对污染物品进行取样分析，得到污染物品样品分析结果；

34、将所述污染物品样品分析结果导入大数据网络中进行检索，得到污染物品处理方案集，并基于满足污染物品处理效率、处理性质和处理效果的前提，获取污染物品最优处理方案，基于所述污染物品最优处理方案，对污水处理源头的污染物品进行处理；

35、当污水处理源头的污水为建筑物排出的污水，则基于污水处理源头的污染物种类数据，在大数据中检索能与污染物发生化合反应的微生物种类数据；

36、基于污水处理源头的污染物种类数据和能与污染物发生化合反应的微生物种类数据，构建系统生物学模型，所述系统生物学模型实时模拟在污水处理源头中微生物的生长代谢情况和与污染物相互作用情况；

37、基于微生物的生长代谢情况和与污染物相互作用情况，筛选得到生长代谢速率和相互作用效果均满足预设值的微生物，定义为一类微生物；

38、基于生物信息学，对所述一类微生物进行基因测序，得到基因测序结果，将所述基因测序结果导入系统生物学模型中，与污染物的核酸文库进行基因比对，生成基因比对效果，筛选得到基因比对效果满足预设情况的微生物，定义为二类微生物，并基于卷积神经网络，对污染物浓度和二类微生物种类进行预测，得到二类微生物引入浓度；

39、基于所述二类微生物引入浓度，将所述二类微生物引入所述污水处理源头中进行污染物处理，并实时监控污水区域中的污染物浓度数据，若污水区域的污染物浓度数据大于预设值，则在所述污水处理源头处对二类微生物引入浓度进行调控；

40、若二类微生物引入浓度达到最大值，污水区域中的污染物浓度数据仍大于预设值，则在污水区域中引入二类微生物进行污染物处理。

41、本发明第二方面还提供了一种基于生物信息学的污水处理系统，所述污水处理系统包括存储器与处理器，所述存储器中储存有一种基于生物信息学的污水处理方法，所述一种基于生物信息学的污水处理方法被所述处理器执行时，实现如下步骤：

42、基于热红外遥感技术获取初步污水区域，对初步污水区域进行水质抽样初步检测处理，得到污水区域位置；

43、构建污水流动模型，对污水进行流动模拟，得到污水流动模拟数据，将所述污水流动模拟数据与流段周边环境数据结合，得到污水初步产出源头；

44、基于生物信息学，对污水初步产出源头和污水区域进行污染物分析，得到污染物种类数据和污染物浓度数据；

45、对污水初步产出源头和污水区域中的污染物种类数据和污染物浓度数据进行相似度分析，确定污水主要产出源头和污水处理源头；

46、基于生物信息学，对污水区域和污水处理源头进行污染物处理。

47、本发明解决的背景技术中存在的技术缺陷，本发明具备以下有益效果：基于热红外遥感技术获取流段中的初步污水位置，并基于水质抽样初步检测处理，获取污水区域位置；构建污水流动模型对污水区域进行数据分析，推演得到污水初步产出源头；基于生物信息学对污水初步产出源头和污水区域进行污染物分析，得到污染物种类数据和污染物浓度数据，并对污染物种类数据和污染物浓度数据进行相似度分析，得到污水处理源头；最后基于生物信息学对污水区域和污水处理源头进行污染物处理。本发明能够通过生物信息学对流段中的污水区域和污水源头进行污水净化处理，去除污水中的污染物，使流段中的水更清澈，同时对环境和人体起保护作用。