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

1、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污水中氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)元素超標(biāo) , 會(huì)引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化 , 而其中控制水體 富營(yíng)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(guò)量攝磷 ,并 通過(guò)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(wèn)題反硝化除磷 工藝,可以避免以上問(wèn)題 ,通過(guò)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(guò)量吸磷 ,從而實(shí)現(xiàn)氮磷同時(shí)去除 ,達(dá)到

2、了“一碳兩 用”的目的。由此可見(jiàn) , 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SBF反應(yīng)器富集傳統(tǒng)聚 磷菌,在經(jīng)過(guò)厭氧/好氧培養(yǎng)階段后,當(dāng)進(jìn)水總磷濃度為7.07.8 mg/L時(shí),COD濃 度為260320 mg/L,將污泥齡控制在1215 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(guò)厭氧/缺氧階段培養(yǎng)反硝化聚磷菌 ,當(dāng)進(jìn) 水總磷濃度

3、為7.07.8 mg/L時(shí),將COD濃度控制在160180 mg/L之間,缺氧段硝 酸鹽氮投加量控制在1820 mg/L之間,污泥齡控制在1215 d,其出水中CODS 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

4、過(guò)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(guò)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(guò)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

5、。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勺校正的相關(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(guò)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