改進的孿生支持向量回歸機在MBR膜污染中的研究.pdf

1、水污染問題已成為當今世界日益嚴重的熱點問題，如何預防和治理污水成為眾多學者的研究重點。膜生物反應器(MBR)作為一種新型高效的污水處理技術(shù)，已被廣泛應用于生活污水、有機廢水及工業(yè)廢水的處理，成為21世紀污水處理領域的研究熱點。而膜污染問題是影響MBR推廣應用的主要障礙，因此分析膜污染機理、研究膜污染控制技術(shù)對MBR的應用研究至關(guān)重要。
　　本文首先對膜生物反應器的基本原理和分類進行了研究，在此基礎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)學模型以及多種仿真模型存在的缺陷，本文提出運用孿生支持向量回歸機(TSVR)建立MBR膜污染預測模型，并用該模型和它的改進模型分別對能夠反應膜污染程度的膜通量進行預測。用TSVR對膜通量進行預測的實驗結(jié)果表明，該模型可以在一定程度上擬合實際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，本文提出相應的改進方法:在TSVR基礎上加入正則項

3、，使TSVR由經(jīng)驗風險最小化原則轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)風險最小化原則;在對MBR膜污染預測模型求解時，由求解其對偶問題轉(zhuǎn)化為在直接求解原問題。用改進的TSVR對MBR膜通量進行預測，將其實驗結(jié)果與TSVR進行比較可發(fā)現(xiàn)，預測結(jié)果的平均相對誤差由2.03 L/m2h減小到1.63L/m2h，對膜通量的預測更加準確。
　　不論是用TSVR還是改進的TSVR，在建立MBR膜污染預測模型時，對所有MBR樣本都同等對待，這會導致求得的回歸函數(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;二是基于樣本點之間緊密程度的思想。實驗結(jié)果表明，對MBR樣本加入權(quán)值后再用改進的TSVR對膜通量進行預測，預測精度有了明顯提高，平均相對誤差僅為0.61 L/m2h。
　　由于MBR膜污染預測模型中涉及很多參數(shù)，這些參數(shù)并沒有固定的標準兩只能依靠經(jīng)驗來不斷