基于SVR的滴濾池處理TP關(guān)系模型研究

摘 要：文章利用了支持向量機對滴濾池處理生活污水中的TP進行了細致的研究，建立出了支持向量機的TP去除率的模型，得到模型的準確性達到了82%以上，說明了模型的準確性科學性。同時建立了34個支持向量，通過投影高維面，很好的對TP去除率模型進行研究，對于工程中處理生活污水模型具有一定的意義。

關(guān)鍵詞：生活污水；滴濾池；工程項目；支持向量機模型；TP去除率

1 概述

隨著經(jīng)濟的不斷增長，環(huán)境問題也越來越嚴重。工業(yè)廢水和生活污水的亂排成為了最主要的原因，即造成了點源污染和面源污染。面源污染已經(jīng)成為了相當難處理的問題，也引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。面源污染主要來自于農(nóng)村生活污水的排放，農(nóng)村生活污水與城市生活污水有很大不同點，主要是由洗滌、沐浴排水，衛(wèi)生潔具等排水比較少。農(nóng)村生活污水，一般兩種類型，第一種水量低但是濃度比較高，另外一種是水量比較高濃度比較低。水質(zhì)特點主要是COD變化一般在780-1349mg/L之間，TN一般70-80mg/L之間，TP一般在4.5-6.5mg/L之間。經(jīng)常農(nóng)村污染的不加控制排放進入河道、湖泊中導(dǎo)致了富營養(yǎng)化形成，太湖、滇池等湖泊的富營養(yǎng)化問題很大一部分原因是營養(yǎng)鹽的過剩，TP在其中起了很大的作用，TP的來源大部分是農(nóng)村含磷的物質(zhì)大量使用，因此在農(nóng)村生活污水進入河道湖泊之前，對磷的控制很有必要。文章主要采用了滴濾池對生活污水中的P的處理效果進行了研究，進行連續(xù)觀察一段時間磷的變化特點，對于這種復(fù)雜的非線性變化特征，文章利用了支持向量機（SVM）模型對滴濾池中TP的變化模型進行了研究。

2 生物濾池簡介

近年來，水污染問題日益嚴重，越來越多污水處理工藝應(yīng)運而生。與傳統(tǒng)活性污泥處理水相比，生物膜法因其抗沖擊負荷、剩余污泥產(chǎn)量少等特點適合低濃度污水處理。生物滴濾池是生物膜法的傳統(tǒng)工藝。隨著國家大力提倡城市污水廠的節(jié)能降耗，該工藝被得到重視和研究。它是由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)組成。生物滴濾池具有耐沖擊負荷、可持續(xù)性好、能耗低、維護和運行簡便、處理效果較好等優(yōu)點，同時，改變其填料可以處理高有機物濃度的廢水，能夠達到二級排放標準。另外，它具有占地面積大，頂部填料易堵塞，蚊蟲和氣味等問題影響環(huán)境衛(wèi)生等缺點。因為，在污水處理起始階段，有機負荷較高，使微生物生長旺盛，極易發(fā)生堵塞，影響了整個系統(tǒng)的運行。對于生物濾池的研究，首先在濾料的選擇，包括其材質(zhì)、比表面積等參數(shù)進行深入研究，使得既能保證污水停留時間，又有利于氧氣的傳質(zhì)效率。其次，需要改善進水方式和通風的裝置。

3 支持向量機簡介

用于非線性回歸和模式分類的支持向量機（Support Vector Machine，SVM）是Vapnik首先提出來的。支持向量機主要是建立了一個分類超平面的決策曲面，使得不同類別之間的分隔最大化，主要運用了統(tǒng)計學習理論，使得結(jié)構(gòu)風險最小化。支持向量機避免了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)量問題，只需要有限的數(shù)據(jù)量建立支持向量機模型進行預(yù)測。支持向量機同時還具有魯棒性、計算簡單、泛化能力強等優(yōu)點。

對于給定的樣本，支持向量機將原樣本空間投影到高維的映射空間，尋找出？漬和b，使非線性回歸函數(shù)：

結(jié)構(gòu)風險最小化，即min5×w×wT。引入懲罰因子C和松弛變量？孜i優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為：

支持向量機中的參數(shù)能夠使用遺傳算法、粒子群算法等進行尋優(yōu)。

4 工程試驗裝置

整個生活污水通過提升泵進入滴濾池的頂部，滴濾池的平面尺寸2m*1m，填料高2m，填料體積4立方米，填料選擇了鵝卵石。當生活污水進入滴濾池的高位水箱之后，進行噴灑，進入填料。最終經(jīng)過填料底部排出。如圖1所示。

5 工程試驗處理效果與結(jié)論

不斷的改變進水負荷，對滴濾池進行運行，進行連續(xù)35天的運行處理，得到了總磷了去除效果，根據(jù)總磷的去除率與時間之間的非線性關(guān)系，建立支持向量機模型，得到34個支持向量，同時將兩者進行對比。如圖2所示。

得到了模型的精確性高達82%以上，說明模型的準確性與合理性。說明了支持向量機對滴濾池的TP的處理效果模型能夠很好的描述。因此可以根據(jù)這個得到一般滴濾池的去除TP的特點。TP的去除效果呈現(xiàn)出二次曲線變化特點，但是又不是完全的，降解的效果也是開始與最后比較好，說明剛開始截留作用強，去除效果強，最后形成了生物膜，對TP的效果又出現(xiàn)提升，但是中間由于負荷的沖擊效應(yīng)導(dǎo)致了去除不穩(wěn)定，在時間中段，更加小，出現(xiàn)了負值，說明了穩(wěn)定的滴濾池很重要，穩(wěn)定后研究模型才更加有意義，對于后一部分處于穩(wěn)定狀態(tài)，呈現(xiàn)出了增長的趨勢。最終與開始都40%，說明滴濾池對TP的去除呈現(xiàn)出40%的穩(wěn)定狀態(tài)。

參考文獻

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作者簡介：王能杰（1989-），廣東汕尾人，工程師，主要從事機械工程及其自動化研究。