【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于固化污泥，具體而言，涉及一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法。
技術介紹
1、海水養殖的污泥中含有大量有機質和養分，可用作農用改良土壤的添加劑。然而，直接將未經處理的污泥施加到農田中，會造成土壤環境污染和作物積累重金屬等問題。因此，需要開發一種合理的固化污泥添加劑配方和優化方法，以保證其在種植土中的安全性和有效性。
2、目前，針對固化污泥添加劑的研究主要集中在以下幾個方面：1)添加劑配方設計，即確定適當的無機礦物質、有機物和活性成分的組合比例；2)添加劑制備工藝的優化，如熱壓成型、堿活化等；3)添加劑在種植土中的應用效果評價，包括固化強度、保水性、養分釋放、重金屬穩定化等指標。現有的研究大多采用“經驗-試錯”的方式進行配方設計和工藝優化，消耗時間長，缺乏系統性和可預測性。另外，現有研究多局限于小規模的實驗室試驗，未能充分考慮工程應用的復雜因素。
3、針對上述問題，迫切需要建立一種科學合理的固化污泥添加劑優化方法。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，能夠解決現有的研究大多采用“經驗-試錯”的方式進行配方設計和工藝優化，導致消耗時間長的技術問題。
2、本專利技術是這樣實現的：
3、本專利技術提供一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其中，包括以下步驟：
4、s10、獲取所述固化污泥添加劑的不同配方的配方數據以及每一種配方對應的具體實驗獲得的效果數據，所述效果數據
5、s20、建立固化污泥添加劑的效果預測方程組，所述效果預測方程組包括固化反應方程、保水性能方程、養分釋放方程、重金屬穩定化方程、環境相容性方程以及組分協同作用方程；
6、s30、采用機器學習算法，利用所述不同配方的配方數據對所述效果預測方程組進行訓練，得到初步的配方效果關系模型；
7、s40、依據預設的配方組分范圍與配比步長，采用遍歷方式生成多組配方數據，利用所述初步的配方效果關系模型對所述多組配方數據進行計算，獲得理論效果數據；
8、s50、基于所述理論效果數據，對所述多組配方數據進行聚類分析，得到多個配方聚類中心；
9、s60、選取每個所述配方聚類中心對應的配方組成實驗配方集，進行小規模種植實驗，采集實際效果數據；
10、s70、從所述實驗配方集中選取實際效果最優的多組配方作為初始種群，將所述實際效果數據歸一化處理設定為適應度函數，建立遺傳算法，通過多代迭代優化得到最優配方；
11、s80、對所述最優配方進行大規模種植驗證實驗，確定最終的固化污泥添加劑配方。
12、在上述技術方案的基礎上，本專利技術的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法還可以做如下改進:
13、其中，所述每一種配方對應的具體實驗，具體是進行小規模種植試驗，包括以下步驟：
14、步驟1、準備試驗土壤和固化污泥添加劑；
15、步驟2、按照不同配方將固化污泥添加劑與土壤混合；
16、步驟3、在控制環境下種植指示植物；
17、步驟4、定期監測和記錄植物生長情況；
18、步驟5、收獲后測量植物生物量和土壤理化性質；
19、步驟6、分析固化強度、保水性能、養分釋放速率、重金屬穩定化程度和環境相容性指標。
20、其中，所述固化反應方程用于預測固化污泥添加劑與土壤混合后的固化強度，輸入是添加劑組分含量和反應條件，輸出是固化強度值。
21、其中，所述保水性能方程用于預測土壤-添加劑混合物的保水能力，輸入是添加劑組分含量和土壤基本特性，輸出是保水系數。
22、其中，所述養分釋放方程用于預測添加劑中養分的釋放速率，輸入是添加劑組分含量和環境因素，輸出是養分釋放速率。
23、其中，所述重金屬穩定化方程用于預測添加劑對土壤中重金屬的穩定化效果，輸入是添加劑組分含量和重金屬初始濃度，輸出是重金屬穩定化率。
24、其中，所述環境相容性方程用于評估添加劑對土壤生態系統的影響，輸入是添加劑組分含量和土壤生物指標，輸出是環境相容性指數。
25、其中，所述組分協同作用方程用于描述添加劑各組分之間的相互作用效應，輸入是各組分含量，輸出是協同作用系數。
26、其中，所述機器學習算法采用隨機森林回歸算法，所述采用機器學習算法，利用所述不同配方的配方數據對所述效果預測方程組進行訓練的步驟具體包括：
27、數據預處理：對配方數據和效果數據進行標準化和歸一化處理；
28、特征選擇：使用主成分分析方法選擇主要特征；
29、模型構建：構建隨機森林回歸模型，設置適當的超參數；
30、模型訓練：使用訓練集數據對模型進行訓練；
31、模型驗證：使用交叉驗證方法評估模型性能；
32、模型優化：通過調整超參數和特征工程優化模型；
33、模型測試：使用測試集數據評估最終模型的預測效果。
34、進一步的，所述指示植物為小麥或玉米。
35、具體而言，所述步驟s10，具體包括：首先，通過實驗室小規模種植試驗，獲取不同配方的固化污泥添加劑在種植土中的性能數據。這些性能數據包括固化強度、保水性能、養分釋放速率、重金屬穩定化程度以及環境相容性等指標。每種配方都需要進行至少3次重復實驗，以確保數據的可靠性。配方數據和實驗測試數據都需要詳細記錄，建立標準化的數據庫。其中，固化強度指標的獲取需要參照相關標準，采用壓力試驗機測定混合物的抗壓強度；保水性能通過測定混合物的保水系數來體現；養分釋放速率通過定期浸提-測定的方法獲得；重金屬穩定化率采用連續提取法測定；環境相容性指數則需要綜合考慮土壤微生物、酶活性、根系活力等指標。經過充分的實驗積累，獲得了不同配方下各項性能指標的具體數值。
36、具體而言，所述步驟s20，包括：首先，針對固化強度、保水性能、養分釋放、重金屬穩定化以及環境相容性這5個關鍵性能指標，分別建立相應的預測方程。這些方程需要考慮添加劑的組成成分含量、土壤性質、環境條件等多個影響因素。同時，還需建立一個描述添加劑各組分間相互作用的方程。通過建立這樣一套完整的效果預測方程組，就可以基于添加劑的配方和環境條件，預測其在種植土中的各項性能指標。這為后續的優化設計提供了有力的數學模型支撐。
37、具體而言，所述步驟s30，具體包括：首先，對配方數據和效果數據進行標準化和歸一化處理，消除量綱差異的影響。然后，采用主成分分析(pca)方法對各預測指標的影響因素進行特征選擇，確定主要的自變量。接下來，構建基于隨機森林回歸算法的預測模型。利用前述步驟s10獲得的實驗數據集，對隨機森林回歸模型進行訓練。通過不斷優化超參數和特征工程，最終確定一組最佳的模型參數。這為后續的配方優化提供了可靠的數學模型支撐。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述每一種配方對應的具體實驗，具體是進行小規模種植試驗，包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述固化反應方程用于預測固化污泥添加劑與土壤混合后的固化強度，輸入是添加劑組分含量和反應條件，輸出是固化強度值。
4.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述保水性能方程用于預測土壤-添加劑混合物的保水能力，輸入是添加劑組分含量和土壤基本特性，輸出是保水系數。
5.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述養分釋放方程用于預測添加劑中養分的釋放速率，輸入是添加劑組分含量和環境因素，輸出是養分釋放速率。
6.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述重金屬穩定化方程用于預測添加劑對土壤中重金屬的穩定化效果，輸入是添加劑組分含量和重
7.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述環境相容性方程用于評估添加劑對土壤生態系統的影響，輸入是添加劑組分含量和土壤生物指標，輸出是環境相容性指數。
8.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述組分協同作用方程用于描述添加劑各組分之間的相互作用效應，輸入是各組分含量，輸出是協同作用系數。
9.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述機器學習算法采用隨機森林回歸算法，所述采用機器學習算法，利用所述不同配方的配方數據對所述效果預測方程組進行訓練的步驟具體包括：
10.根據權利要求2所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述指示植物為小麥或玉米。
...【技術特征摘要】
1.一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述每一種配方對應的具體實驗，具體是進行小規模種植試驗，包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述固化反應方程用于預測固化污泥添加劑與土壤混合后的固化強度，輸入是添加劑組分含量和反應條件，輸出是固化強度值。
4.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述保水性能方程用于預測土壤-添加劑混合物的保水能力，輸入是添加劑組分含量和土壤基本特性，輸出是保水系數。
5.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥添加劑優化方法，其特征在于，所述養分釋放方程用于預測添加劑中養分的釋放速率，輸入是添加劑組分含量和環境因素，輸出是養分釋放速率。
6.根據權利要求1所述的一種用于種植土的固化污泥...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許岳峰，李連文，梁斌，王保棟，陳慧乾，王瑞，肖志偉，劉超，
申請(專利權)人：中建八局發展建設有限公司，
類型：發明
國別省市：
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