基于计算智能方法的生物除磷状态评价及污泥红外光谱分析

发布时间：2017-07-13 11:14

  本文关键词：基于计算智能方法的生物除磷状态评价及污泥红外光谱分析

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【摘要】：采用生物除磷技术降低废水中磷的含量,是抑制水体富营养化的重要途径。本文在研究强化生物除磷反应器和城市污水厂运行状态的基础上,采用傅里叶变换红外光谱技术结合计算智能方法对除磷污泥胞内储存物质(聚β羟基烷酸酯(PHA)、糖原和聚磷)进行定性定量的分析,并对不同来源污泥样品进行聚类分析。主要研究结果如下:(1)接种的污泥驯化两个月后污泥呈现出橙黄色,并呈颗粒化形态,颗粒的平均粒径在0.3mm左右,颗粒污泥形状呈规则的球形和椭球形,表面光滑密实,污泥的沉降性能好。(2)典型周期除磷颗粒污泥胞内储存物的化学指标变化符合强化生物除磷的规律,糖原和聚磷在厌氧阶段逐渐减少,好氧阶段含量逐渐上升,PHA厌氧阶段不断积累,好氧阶段分解产生的能量为过量吸磷提供能源。(3)利用平行因子法和模糊综合评价法并结合各项水质指标的去除率和水样的三维荧光光谱对某城市污水厂的全年运行效果和稳定性进行综合评价。总体结果显示被评价的污水厂全年运行稳定性较差。(4)除磷污泥红外光谱中位于1740cm-1处、1020 cm-1和1082cm-1处、890 cm-1和1280cm-1处的吸收峰分别归属于污泥胞内PHA、糖原和聚磷的特征峰,采用偏最小二乘法和神经网络法分别建立胞内PHA特征峰吸光度数据与化学分析含量之间的定量分析模型,其预测值与测量值的相关系数分别达到0.9878和0.9871,平均绝对误差分别达到0.343%和0.323%;采用两种方法建立的糖原定量分析模型,其预测值与测量值的相关系数分别达到0.9905和0.9766,平均绝对误差分别达到0.079%和0.13%;采用两种方法建立的聚磷定量分析模型,其预测值与测量值的相关系数分别达到0.9981和0.9910,平均绝对误差分别达到0.13%和0.26%。(5)强化生物除磷污泥的红外光谱1740cm-1和1280cm-1处的吸收峰强度高于污水厂污泥,1020cm-1处的吸收峰强度略低于污水厂污泥,表明强化生物除磷过程中污泥胞内合成的PHA和聚磷含量高于污水厂污泥;而糖原含量低于污水厂污泥。(6)通过主成分分析结合模糊聚类方法对不同来源的污泥进行了聚类分析,初步区分污水厂污泥和强化生物除磷污泥,但各污水厂污泥之间的区分并不明显,部分污水厂污泥特性相似。
【关键词】：强化生物除磷 红外光谱 计算智能方法 胞内储存物质 相关系数
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 文献综述14-30
• 1.1 含磷废水处理及工艺研究14-17
• 1.1.1 含磷废水处理概述14
• 1.1.2 化学沉淀法14-15
• 1.1.3 活性污泥法15
• 1.1.4 好氧颗粒污泥法15-16
• 1.1.5 生物除磷工艺研究16-17
• 1.2 强化生物除磷污泥胞内储存物的研究现状17-20
• 1.2.1 污泥胞内储存物质的相互转化17
• 1.2.2 污泥胞内PHAs物质的研究现状17-18
• 1.2.3 污泥胞内糖原物质的研究现状18-19
• 1.2.4 污泥胞内聚磷物质的研究19-20
• 1.3 计算智能方法20-28
• 1.3.1 平行因子法20-21
• 1.3.2 模糊综合评价法21-22
• 1.3.3 光谱预处理方法22
• 1.3.4 偏最小二乘法（PLS）22-24
• 1.3.5 人工神经网络（ANN）24-26
• 1.3.6 聚类分析法26-28
• 1.4 研究的目的、意义和主要内容28-30
• 1.4.1 课题的来源28
• 1.4.2 研究目的和意义28
• 1.4.3 主要内容28-30
• 第二章 强化生物除磷反应器和城市污水厂运行状态及评价30-42
• 2.1 反应器运行状态及评价30-35
• 2.1.1 反应器装置及配水组成30-31
• 2.1.2 除磷颗粒污泥的培养31-32
• 2.1.3 分析指标的采集和检测方法32-34
• 2.1.4 反应器典型周期运行状态及效果评价34-35
• 2.1.5 典型周期除磷颗粒污泥胞内储存物的变化35
• 2.2 城市污水厂的运行状态及评价35-41
• 2.2.1 城市污水处理概述35-36
• 2.2.2 待评价污水厂的基本情况36
• 2.2.3 污水厂全年各指标去除率变化36-37
• 2.2.4 污水厂全年水样荧光分析37-39
• 2.2.5 污水厂处理效果的模糊综合评价39-41
• 2.3 小结41-42
• 第三章 污泥胞内储存物质红外光谱分析42-56
• 3.1 红外光谱仪概述42-43
• 3.1.1 红外光谱仪工作原理42
• 3.1.2 红外光谱定性定量分析理论与应用42-43
• 3.2 标准污泥胞内储存物的红外光谱表征43-47
• 3.2.1 标准PHA物质的红外光谱表征43-44
• 3.2.2 标准糖原物质的红外光谱表征44-45
• 3.2.3 标准聚磷物质的红外光谱表征45-47
• 3.3 典型周期颗粒污泥胞内储存物质的红外光谱表征47-48
• 3.3.1 典型周期污泥胞内PHA变化的红外光谱表征47-48
• 3.3.2 典型周期污泥胞内糖原变化的红外光谱表征48
• 3.3.3 典型周期污泥胞内聚磷变化的红外光谱表征48
• 3.4 典型周期颗粒污泥胞内储存物质的红外光谱定量分析48-54
• 3.4.1 污泥胞内PHA的红外光谱定量分析48-51
• 3.4.2 污泥胞内糖原的红外光谱定量分析51-53
• 3.4.3 污泥胞内聚磷的红外光谱定量分析53-54
• 3.5 小结54-56
• 第四章 污泥样品的红外光谱聚类分析56-61
• 4.1 污泥样品的来源56-57
• 4.1.1 聚类分析污泥样品来源56
• 4.1.2 各污水厂基本情况56-57
• 4.2 不同来源污泥红外光谱对比分析57-58
• 4.3 污泥样品聚类分析模型的建立58-60
• 4.4 小结60-61
• 第五章 结论与展望61-63
• 5.1 总结61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-69
• 后记或致谢69-70
• 作者简介及读研期间主要科研成果70

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本文编号：536712