藻类吸收水体氮磷的P系统建模与仿真
发布时间：2022-01-23 06:50
改革开放以来,我国经济快速发展,越发扩大的工业和农业的生产活动产生了大量的污水排入江河湖泊中,水污染的加重使得中国本就缺乏的水资源愈发紧张。对水污染的治理研究已经成为我国需要重点关注的领域。目前,主要有物理法、化学法和生物法三种污水处理方法。其中生物法因为其良好的污水处理效果和低廉的成本而受到广泛使用,藻类是一种新型的可以高效去除水体中氮磷等营养物质的水生生物,因其成本低廉、去除效果好、可回收藻类二次利用等特点而被广泛关注。藻类去除氮磷的效果受到多种外界环境的影响,比如光照、温度、氮磷营养物质浓度等,为了使藻类去除氮磷的效果达到最大化,需要建立一个能够有效模拟藻类吸收水体氮磷内部机制和宏观表现的模型,本文利用P系统和Gillespie算法建立一个藻类吸收水体氮磷的P系统模型,模型考虑了光照强度和温度对藻类去除氮磷效果的影响。论文首先建立了一个描述藻类生长的随机P系统模型,并进行了为期11天的藻类培养实验,固定光照为330μmol·m-2·s-1,温度为28℃,收集藻类在这11天内的浓度变化数据,利用该组数据的一部分通过遗传算法对模型参数进行率定,然后利用MATLAB的高速计算能力仿真实...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
藻类培养箱与YSIEX02多参数水质监测仪
Ｆｉｇ３－２?６Ｂ－２０００?ｍｕｌｔｉ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ?ｆａｓｔ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ?ｑｕａｌｉｔｙ（ｌｉｆｅ）?ａｎｄ?６Ｂ－３０?ｔｙｐｅ??ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｗｉｔｈ?ｄｏｕｂｌｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｚｏｎｅ（ｒｉｇｈｔ）??３．?３．?２实验结果??根据上述实验设计进行实验，从宏观表现来看，培养初期水体呈浅绿色，说明此时??藻类浓度还较低，随着时间的推移，水体颜色逐渐加深，藻类浓度逐渐升高，而且可以??很明显的观察到，在培养初期的１－３天，颜色加深速度较慢，此时藻类生长处于延滞期；??在培养的４－８天，水体颜色加深速率较快，说明藻类浓度开始显著上升，藻类生长处于??对数增长期；进入培养的第９天，水体颜色逐渐趋于稳定，藻类浓度不再上升，藻类生??长进入稳定期。将收集到的藻类生长数据进行汇总，得到如图３－３所示的藻类生长曲线。??由图３－２可知藻类在培养基中生长的整体趋势符合３．３．１节所述的Ｌｏｇｉｓｔｉｃ曲线，在??一些时间点出现了浓度下降的情况，这是因为一天的光照时间为１２个小时，在２０：?００??至第二天８：?００这段时间内，藻类没有接受光照，不能吸收光照能量进行光合作用，导??致藻类无法生长与繁殖，甚至会出现死亡，故而产生藻类浓度下降的情况，综上所述，??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]概率膜系统在大熊猫种群数据建模中的应用[J]. 黄志伟,张葛祥,齐敦武,荣海娜,MARIO J.Pérez-Jiménez,LUIS Valencia-Cabrera. 计算机系统应用. 2017(08)
[2]光照强度对颤藻、小球藻、铜绿微囊藻的生长影响[J]. 黄亮,邬长福,董余,王先云,李闯铭,黎雷,陈亮. 净水技术. 2016(04)
[3]一种基于膜计算的遗传算法图像分割方法[J]. 谢佩军. 工业控制计算机. 2015(04)
[4]基于膜计算的蝙蝠算法在云计算资源调度的研究[J]. 宁彬,谷琼,吴钊,袁磊,胡春阳. 计算机应用研究. 2015(03)
[5]问题驱动膜计算模型的自主演化设计与建模机制[J]. 张葛祥. 学术动态. 2014 (03)
[6]藻类在水体脱氮除磷中的作用及其资源化利用[J]. 刘晓晨,李振轮,谢德体. 环境科学与技术. 2014(03)
[7]我国水污染现状[J]. 许嘉宁,陈燕. 广东化工. 2014(03)
[8]光照对螺旋藻生长速率的影响[J]. 李永强,陈清香,师文庆,熊正烨,李思东,李高荣,凌旭炜. 激光生物学报. 2014(01)
[9]2种微藻去除氮、磷能力的比较[J]. 邓祥元,丁婉婉,樊玲波,靡慧. 吉林农业大学学报. 2013(06)
[10]基于膜计算的生物系统建模方法[J]. 孔元,陈智华,徐金榜. 数学建模及其应用. 2013(Z2)
博士论文
[1]膜计算优化方法研究[D]. 黄亮.浙江大学 2007
[2]固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究[D]. 邢丽贞.西安建筑科技大学 2005
硕士论文
[1]可满足性问题的改进型类组织P系统的求解研究[D]. 葛平平.安徽理工大学 2015
[2]利用藻类去除P营养物质研究[D]. 华迪.西南交通大学 2008
本文编号：3603825
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
藻类培养箱与YSIEX02多参数水质监测仪
Ｆｉｇ３－２?６Ｂ－２０００?ｍｕｌｔｉ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ?ｆａｓｔ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ?ｑｕａｌｉｔｙ（ｌｉｆｅ）?ａｎｄ?６Ｂ－３０?ｔｙｐｅ??ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｗｉｔｈ?ｄｏｕｂｌｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｚｏｎｅ（ｒｉｇｈｔ）??３．?３．?２实验结果??根据上述实验设计进行实验，从宏观表现来看，培养初期水体呈浅绿色，说明此时??藻类浓度还较低，随着时间的推移，水体颜色逐渐加深，藻类浓度逐渐升高，而且可以??很明显的观察到，在培养初期的１－３天，颜色加深速度较慢，此时藻类生长处于延滞期；??在培养的４－８天，水体颜色加深速率较快，说明藻类浓度开始显著上升，藻类生长处于??对数增长期；进入培养的第９天，水体颜色逐渐趋于稳定，藻类浓度不再上升，藻类生??长进入稳定期。将收集到的藻类生长数据进行汇总，得到如图３－３所示的藻类生长曲线。??由图３－２可知藻类在培养基中生长的整体趋势符合３．３．１节所述的Ｌｏｇｉｓｔｉｃ曲线，在??一些时间点出现了浓度下降的情况，这是因为一天的光照时间为１２个小时，在２０：?００??至第二天８：?００这段时间内，藻类没有接受光照，不能吸收光照能量进行光合作用，导??致藻类无法生长与繁殖，甚至会出现死亡，故而产生藻类浓度下降的情况，综上所述，??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]概率膜系统在大熊猫种群数据建模中的应用[J]. 黄志伟,张葛祥,齐敦武,荣海娜,MARIO J.Pérez-Jiménez,LUIS Valencia-Cabrera. 计算机系统应用. 2017(08)
[2]光照强度对颤藻、小球藻、铜绿微囊藻的生长影响[J]. 黄亮,邬长福,董余,王先云,李闯铭,黎雷,陈亮. 净水技术. 2016(04)
[3]一种基于膜计算的遗传算法图像分割方法[J]. 谢佩军. 工业控制计算机. 2015(04)
[4]基于膜计算的蝙蝠算法在云计算资源调度的研究[J]. 宁彬,谷琼,吴钊,袁磊,胡春阳. 计算机应用研究. 2015(03)
[5]问题驱动膜计算模型的自主演化设计与建模机制[J]. 张葛祥. 学术动态. 2014 (03)
[6]藻类在水体脱氮除磷中的作用及其资源化利用[J]. 刘晓晨,李振轮,谢德体. 环境科学与技术. 2014(03)
[7]我国水污染现状[J]. 许嘉宁,陈燕. 广东化工. 2014(03)
[8]光照对螺旋藻生长速率的影响[J]. 李永强,陈清香,师文庆,熊正烨,李思东,李高荣,凌旭炜. 激光生物学报. 2014(01)
[9]2种微藻去除氮、磷能力的比较[J]. 邓祥元,丁婉婉,樊玲波,靡慧. 吉林农业大学学报. 2013(06)
[10]基于膜计算的生物系统建模方法[J]. 孔元,陈智华,徐金榜. 数学建模及其应用. 2013(Z2)
博士论文
[1]膜计算优化方法研究[D]. 黄亮.浙江大学 2007
[2]固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究[D]. 邢丽贞.西安建筑科技大学 2005
硕士论文
[1]可满足性问题的改进型类组织P系统的求解研究[D]. 葛平平.安徽理工大学 2015
[2]利用藻类去除P营养物质研究[D]. 华迪.西南交通大学 2008
本文编号：3603825
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