本文關(guān)鍵詞：反硝化除磷工藝中的水質(zhì)及細(xì)胞內(nèi)聚合物的近紅外光譜定量分析模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：污水中氮、磷等植物營養(yǎng)元素超標(biāo),會(huì)引起水體的富營養(yǎng)化,而其中控制水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵在于控制水體中磷的含量,所以水體污染防治領(lǐng)域現(xiàn)今的熱點(diǎn)依然是如何能高效地使磷元素得到去除,傳統(tǒng)的除磷工藝,是在好氧段過量攝磷,并通過排放富磷污泥達(dá)到除磷的目的,這種處理方法雖然處理效果好,但是隨之也有很多弊端,如:硝化菌群的污泥齡不同、碳源爭(zhēng)奪而且耗能大等問題反硝化除磷工藝,可以避免以上問題,通過厭氧/缺氧交替運(yùn)行,在厭氧段大量釋磷,在缺氧段以硝酸鹽氮為電子受體,進(jìn)行過量吸磷,從而實(shí)現(xiàn)氮磷同時(shí)去除,達(dá)到了“一碳兩用”的目的。由此可見,對(duì)反硝化除磷工藝進(jìn)行快速及時(shí)的監(jiān)控是可以保證工藝的穩(wěn)定運(yùn)行,本文對(duì)基于反硝化除磷工藝中的水質(zhì)指標(biāo)及污泥細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的測(cè)定技術(shù)進(jìn)行了深入研究,本實(shí)驗(yàn)的主要結(jié)論有:(1)實(shí)驗(yàn)采用SBR反應(yīng)器富集傳統(tǒng)聚磷菌,在經(jīng)過厭氧/好氧培養(yǎng)階段后,當(dāng)進(jìn)水總磷濃度為7.0~7.8 mg/L時(shí),COD濃度為260~320 mg/L,將污泥齡控制在12~15 d,其出水中COD濃度小于30 mg/L,總磷濃度小于0.5 mg/L,COD的去除率達(dá)到90%以上,總磷的去除率達(dá)到95%以上。(2)當(dāng)傳統(tǒng)聚磷菌得到富集后,通過厭氧/缺氧階段培養(yǎng)反硝化聚磷菌,當(dāng)進(jìn)水總磷濃度為7.0~7.8 mg/L時(shí),將COD濃度控制在160~180 mg/L之間,缺氧段硝酸鹽氮投加量控制在18~20 mg/L之間,污泥齡控制在12~15 d,其出水中COD濃度小于30 mg/L,總磷濃度小于0.5 mg/L,COD的去除率達(dá)到90%以上,總磷的去除率達(dá)到95%以上。(3)本實(shí)驗(yàn)分別對(duì)水樣中的總磷、硝酸鹽氮、COD和細(xì)胞內(nèi)的聚羥基鏈烷酸酯(PHB)、多聚磷酸鹽(Poly-P)、糖原(Gly)每一種物質(zhì)建立了間隔偏最小二乘法(iPLS)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、極限學(xué)習(xí)機(jī)(ELM)三種定量分析模型。為消除隨機(jī)噪聲,提取光譜的有效信息減少干擾,提高模型的準(zhǔn)確性,在建立每個(gè)模型的過程中,分別應(yīng)用二階導(dǎo)數(shù)、多元散射校正、小波去噪和主成分分析對(duì)原始光譜進(jìn)行預(yù)處理。通過對(duì)所建立模型的相關(guān)系數(shù)以及均方根誤差的分析,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在對(duì)水樣建模的過程中,采用小波去噪與主成分分析預(yù)處理為最佳的光譜預(yù)處理方法,而在對(duì)細(xì)胞內(nèi)胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行建模時(shí),采用多元散射校正與主成分分析預(yù)處理可以獲得較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型。(4)在對(duì)水樣中的物質(zhì)進(jìn)行建模時(shí),采用小波去噪與主成分分析為預(yù)處理,以iPLS為建模方法所建立的模型效果最優(yōu)�？偭椎男Ｕ南嚓P(guān)系數(shù)和預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)分別為0.9675、0.9294,校正均方根誤差與預(yù)測(cè)均方根誤差分別為0.0196、0.0235。硝酸鹽氮的校正的相關(guān)系數(shù)和預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)分別為0.9053、0.9014,校正均方根誤差與預(yù)測(cè)均方根誤差分別為0.0295、0.0298。COD的校正的相關(guān)系數(shù)和預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)分別為0.8092、0.7848,校正均方根誤差與預(yù)測(cè)均方根誤差分別為0.1423、0.1568。(5)在對(duì)細(xì)胞內(nèi)的聚合物進(jìn)行建模時(shí),采用多元散射校正與主成分分析為預(yù)處理,ELM為建模方法所建立的模型效果最優(yōu)。PHB的校正的相關(guān)系數(shù)和預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)分別為0.9835、0.9683,校正均方根誤差與預(yù)測(cè)均方根誤差分別為0.0541、0.0668。Poly-P的校正的相關(guān)系數(shù)和預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)分別為0.9499、0.9288,校正均方根誤差與預(yù)測(cè)均方根誤差分別為0.0579、0.0776。Gly的校正的相關(guān)系數(shù)和預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)分別為0.9589、0.9488,校正均方根誤差與預(yù)測(cè)均方根誤差分別為0.0489、0.0501。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過iPLS、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、ELM學(xué)習(xí)機(jī)三種化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)水樣和細(xì)胞內(nèi)聚合物的近紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,可以快速、準(zhǔn)確的表征反硝化除磷系統(tǒng)中的水質(zhì)及細(xì)胞內(nèi)聚合物的濃度與含量變化,為實(shí)時(shí)監(jiān)控提供了理論依據(jù),對(duì)監(jiān)控工藝的運(yùn)行有著十分重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：反硝化除磷 近紅外光譜 化學(xué)計(jì)量學(xué)
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 第一章 緒論16-30
• 1.1 研究背景和意義16-17
• 1.2 反硝化除磷技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.1 傳統(tǒng)生物除磷理論17
• 1.2.2 反硝化除磷理論17-18
• 1.3 反硝化除磷的影響因素18-22
• 1.3.1 NO_3~--N和NO_2~--N的控制18-19
• 1.3.2 溫度19-20
• 1.3.3 pH值20
• 1.3.4 溶解氧20-21
• 1.3.5 污泥齡21
• 1.3.6 碳源21-22
• 1.4 反硝化除磷系統(tǒng)中的細(xì)胞內(nèi)聚合物22-24
• 1.4.1 反硝化除磷系統(tǒng)中的細(xì)胞內(nèi)聚合物的種類22-23
• 1.4.2 反硝化除磷系統(tǒng)中的細(xì)胞內(nèi)聚合物的研究進(jìn)展23-24
• 1.5 近紅外光譜24-28
• 1.5.1 近紅外光譜概述24
• 1.5.2 近紅外光譜預(yù)處理24-26
• 1.5.3 近紅外光譜的定量分析方法26-27
• 1.5.4 近紅外定量分析模型的研究現(xiàn)狀27-28
• 1.6 本課題研究內(nèi)容28
• 1.7 技術(shù)路線圖及創(chuàng)新點(diǎn)28-30
• 1.7.1 技術(shù)路線圖28-29
• 1.7.2 創(chuàng)新點(diǎn)29-30
• 第二章 實(shí)驗(yàn)裝置與分析方法30-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置30-31
• 2.2 實(shí)驗(yàn)用水31
• 2.3 分析方法和分析指標(biāo)31-34
• 2.3.1 測(cè)量儀器31-32
• 2.3.2 水樣和泥樣的預(yù)處理32
• 2.3.3 水樣和泥樣的測(cè)定指標(biāo)及方法32
• 2.3.4 水樣和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)的采集32-34
• 第三章 實(shí)驗(yàn)的啟動(dòng)與運(yùn)行控制34-39
• 3.1 反硝化除磷污泥的培養(yǎng)馴化34-36
• 3.2 典型周期36-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第四章 水樣近紅外光譜定量分析模型的建立39-60
• 4.1 光譜預(yù)處理和建模方法39
• 4.2 TP定量分析模型的建立39-46
• 4.2.1 i PLS模型的建立39-41
• 4.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立41-43
• 4.2.3 ELM模型的建立43-46
• 4.3 NO_3~--N定量分析模型的建立46-52
• 4.3.1 iPLS模型的建立46-47
• 4.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立47-50
• 4.3.3 ELM模型的建立50-52
• 4.4 COD定量分析模型的建立52-59
• 4.4.1 i PLS模型的建立52-54
• 4.4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立54-56
• 4.4.3 ELM模型的建立56-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)近紅外光譜定量分析模型的建立60-81
• 5.1 光譜預(yù)處理和建模方法60
• 5.2 PHB定量分析模型的建立60-67
• 5.2.1 iPLS模型的建立60-62
• 5.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立62-64
• 5.2.3 ELM模型的建立64-67
• 5.3 Poly-P定量分析模型的建立67-73
• 5.3.1 iPLS模型的建立67-68
• 5.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立68-71
• 5.3.3 ELM模型的建立71-73
• 5.4 Gly定量分析模型的建立73-80
• 5.4.1 iPLS模型的建立73-75
• 5.4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立75-77
• 5.4.3 ELM模型的建立77-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第六章 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 結(jié)論81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-92
• 致謝92-93
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果93

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  本文關(guān)鍵詞：反硝化除磷工藝中的水質(zhì)及細(xì)胞內(nèi)聚合物的近紅外光譜定量分析模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：494060