改進(jìn)的孿生支持向量回歸機(jī)在MBR膜污染中的研究.pdf

1、水污染問題已成為當(dāng)今世界日益嚴(yán)重的熱點(diǎn)問題，如何預(yù)防和治理污水成為眾多學(xué)者的研究重點(diǎn)。膜生物反應(yīng)器(MBR)作為一種新型高效的污水處理技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于生活污水、有機(jī)廢水及工業(yè)廢水的處理，成為21世紀(jì)污水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而膜污染問題是影響MBR推廣應(yīng)用的主要障礙，因此分析膜污染機(jī)理、研究膜污染控制技術(shù)對MBR的應(yīng)用研究至關(guān)重要。
　　本文首先對膜生物反應(yīng)器的基本原理和分類進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上深入分析了膜污染的形成過程及影響

2、因子，并參考了一些學(xué)者對膜污染影響因子的研究成果及控制策略。通過分析傳統(tǒng)膜污染數(shù)學(xué)模型以及多種仿真模型存在的缺陷，本文提出運(yùn)用孿生支持向量回歸機(jī)(TSVR)建立MBR膜污染預(yù)測模型，并用該模型和它的改進(jìn)模型分別對能夠反應(yīng)膜污染程度的膜通量進(jìn)行預(yù)測。用TSVR對膜通量進(jìn)行預(yù)測的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該模型可以在一定程度上擬合實(shí)際MBR膜通量，但是容易出現(xiàn)過度擬合且無法保證解的最優(yōu)性。針對以上問題，本文提出相應(yīng)的改進(jìn)方法:在TSVR基礎(chǔ)上加入正則項(xiàng)

3、，使TSVR由經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險最小化原則轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化原則;在對MBR膜污染預(yù)測模型求解時，由求解其對偶問題轉(zhuǎn)化為在直接求解原問題。用改進(jìn)的TSVR對MBR膜通量進(jìn)行預(yù)測，將其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與TSVR進(jìn)行比較可發(fā)現(xiàn)，預(yù)測結(jié)果的平均相對誤差由2.03 L/m2h減小到1.63L/m2h，對膜通量的預(yù)測更加準(zhǔn)確。
　　不論是用TSVR還是改進(jìn)的TSVR，在建立MBR膜污染預(yù)測模型時，對所有MBR樣本都同等對待，這會導(dǎo)致求得的回歸函數(shù)偏離最優(yōu)回

4、歸函數(shù)甚至趨向于噪聲。為解決以上問題，本文提出給每個MBR樣本賦予權(quán)值，區(qū)別對待每個MBR樣本對預(yù)測函數(shù)的影響。權(quán)值的計算方法主要包含兩種思想:一是基于支持向量數(shù)據(jù)域描述的思想;二是基于樣本點(diǎn)之間緊密程度的思想。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對MBR樣本加入權(quán)值后再用改進(jìn)的TSVR對膜通量進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測精度有了明顯提高，平均相對誤差僅為0.61 L/m2h。
　　由于MBR膜污染預(yù)測模型中涉及很多參數(shù)，這些參數(shù)并沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)兩只能依靠經(jīng)驗(yàn)來不斷