公布日：2022.04.15
申請(qǐng)日：2021.12.27
分類號(hào)：G01N33/18(2006.01)I;G16C20/70(2019.01)I
摘要
本發(fā)明涉及污水處理，尤其涉及一種污水中脂肪酸的預(yù)測(cè)方法。一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，分析樣品溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，揮發(fā)性脂肪酸的檢測(cè)測(cè)定乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸幾種指標(biāo)；揮發(fā)性脂肪酸主成分回歸模型構(gòu)建；揮發(fā)性脂肪酸偏最小二乘回歸模型構(gòu)建；揮發(fā)性脂肪酸BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型構(gòu)建。本發(fā)明的構(gòu)建難在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)變量揮發(fā)性脂肪酸虛擬監(jiān)測(cè)模型，進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，獲取一定量數(shù)據(jù)，并基于主成分回歸，偏最小二乘回歸及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模型預(yù)測(cè)，解決了污水中揮發(fā)性脂肪酸的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取問題。
權(quán)利要求書
1.一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，分析樣品溶解性化學(xué)需氧量SCOD、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸VFA，揮發(fā)性脂肪酸的檢測(cè)，所述揮發(fā)性脂肪酸檢測(cè)需測(cè)定乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸的指標(biāo)；揮發(fā)性脂肪酸主成分回歸模型構(gòu)建；揮發(fā)性脂肪酸偏最小二乘回歸模型構(gòu)建；揮發(fā)性脂肪酸BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型構(gòu)建。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)包括按時(shí)獲取樣品，獲取數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，其特征在于，所述進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)需重復(fù)5次。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)并按時(shí)獲取樣品，其特征在于，它包括在裝置中加入1L的初沉池出水，加入1L的回流污泥，再加入5mg/L磷酸鹽和70mg/L乙酸鈉換算成COD，缺氧攪拌1h,好氧3.5h；在經(jīng)過一輪培養(yǎng)后，靜置沉淀取出上清液，第一輪結(jié)束后取一個(gè)樣品，缺氧期間，每10min取一次樣品，好氧期間按1、2、3、3.5h獲取樣品；共進(jìn)行5組實(shí)驗(yàn)，獲得45個(gè)樣品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，其特征在于，所述裝置包括2.5L燒杯。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，其特征在于，所述裝置包括攪拌器,該攪拌器在缺氧區(qū)域及好氧區(qū)域需一直進(jìn)行攪拌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，揮發(fā)性脂肪酸主成分回歸模型構(gòu)建不包括區(qū)分訓(xùn)練集以及測(cè)試集。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，利用溶解性化學(xué)需氧量SCOD、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸的檢測(cè)測(cè)定包括乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸幾種指標(biāo)構(gòu)建揮發(fā)性脂肪酸主成分回歸模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，構(gòu)建揮發(fā)性脂肪酸主成分回歸模型在盡可能保持?jǐn)?shù)據(jù)集當(dāng)前變化的同時(shí)，對(duì)存在大量相關(guān)變量的數(shù)據(jù)集進(jìn)行降維，并進(jìn)行回歸分析。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，利用溶解性化學(xué)需氧量SCOD、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸構(gòu)建揮發(fā)性脂肪酸偏最小二乘回歸模型。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述構(gòu)建揮發(fā)性脂肪酸偏最小二乘回歸模型，按照協(xié)方差極大化準(zhǔn)則，數(shù)據(jù)分為這幾組變量：X—輸入變量和Y—輸出變量；在分解輸入變量數(shù)據(jù)矩陣X的同時(shí)，也在分解輸出變量數(shù)據(jù)矩陣Y，并且建立相互對(duì)應(yīng)的解釋隱變量與反應(yīng)隱變量之間的回歸關(guān)系方程。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，利用溶解性化學(xué)需氧量SCOD、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸構(gòu)建揮發(fā)性脂肪酸BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述構(gòu)建揮發(fā)性脂肪酸BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型包括基于一個(gè)高度互聯(lián)系統(tǒng)的處理元素學(xué)習(xí)獨(dú)立和依賴的變量之間復(fù)雜的相互關(guān)系；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法直接從歷史數(shù)據(jù)中提取概念。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，構(gòu)建回歸模型利用R語言軟件作為模型構(gòu)建工具。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法。本發(fā)明的構(gòu)建難在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)變量揮發(fā)性脂肪酸虛擬監(jiān)測(cè)模型，進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，獲取一定量數(shù)據(jù)，并基于主成分回歸，偏最小二乘回歸及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模型預(yù)測(cè)，并對(duì)幾種非線性模型進(jìn)行回歸，解決了污水中揮發(fā)性脂肪酸的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取問題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種污水中揮發(fā)性脂肪酸預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，分析樣品溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，揮發(fā)性脂肪酸的檢測(cè)測(cè)定乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸幾種指標(biāo)；揮發(fā)性脂肪酸主成分回歸模型構(gòu)建；揮發(fā)性脂肪酸偏最小二乘回歸模型構(gòu)建；揮發(fā)性脂肪酸BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型構(gòu)建。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)并按時(shí)獲取樣品，獲取數(shù)據(jù)。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)需重復(fù)5次。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，裝置中加入1L的初沉池出水，加入1L的回流污泥，再加入5mg/L磷酸鹽和70mg/L乙酸鈉(換算成COD)，缺氧攪拌1h,好氧3.5h。在經(jīng)過一輪培養(yǎng)后，靜置沉淀取出上清液，第一輪結(jié)束后取一個(gè)樣品，缺氧期間，每10min取一次樣品，好氧期間按1、2、3、3.5h獲取樣品。共進(jìn)行5組實(shí)驗(yàn)，獲得45個(gè)樣品。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，需測(cè)量每個(gè)樣品溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，揮發(fā)性脂肪酸的檢測(cè)測(cè)定乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸幾種指標(biāo)。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，實(shí)驗(yàn)用品具體為2.5L燒杯。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述攪拌器在缺氧區(qū)域及好氧區(qū)域需一直進(jìn)行攪拌。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，需構(gòu)建回歸模型，但無需區(qū)分訓(xùn)練集以及測(cè)試集。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，利用溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸(揮發(fā)性脂肪酸的檢測(cè)測(cè)定乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸幾種指標(biāo))，構(gòu)建揮發(fā)性脂肪酸主成分回歸模型。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，利用溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸(揮發(fā)性脂肪酸的檢測(cè)測(cè)定乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸幾種指標(biāo))，構(gòu)建揮發(fā)性脂肪酸偏最小二乘回歸模型。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，利用溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)、氨氮、磷酸鹽、硝酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸(揮發(fā)性脂肪酸的檢測(cè)測(cè)定乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸幾種指標(biāo))，構(gòu)建揮發(fā)性脂肪酸BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型。
本發(fā)明構(gòu)建在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)變量揮發(fā)性脂肪酸回歸模型，進(jìn)行污水生物處理靜態(tài)過程實(shí)驗(yàn)，獲取一定量數(shù)據(jù)，并基于主成分回歸，偏最小二乘回歸及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模型預(yù)測(cè)，并對(duì)幾種非線性模型進(jìn)行回歸，解決了污水中揮發(fā)性脂肪酸的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取問題，對(duì)我國污水處理廠揮發(fā)性脂肪酸實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)獲取，及時(shí)調(diào)控，具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。
（發(fā)明人：樸恒;陳威;楊磊;鄭晨迪）
