污泥厭氧消化的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.pdf

1、近年來，我國污泥產(chǎn)量日益增加，與此同時(shí)，我國污泥處理技術(shù)普遍落后，很大一部分污泥不能得到安全的處理處置，污泥處理處置問題已成為目前我國面臨的一個(gè)亟待解決的環(huán)境問題。污泥厭氧消化既可以實(shí)現(xiàn)污泥無害化、穩(wěn)定化和減量化，又可以產(chǎn)生可利用的生物質(zhì)氣體，實(shí)現(xiàn)污泥資源化，因而在很多國家得以廣泛應(yīng)用，其中以中溫厭氧消化最為常用。
　　污泥厭氧消化系統(tǒng)通常是按穩(wěn)定條件設(shè)計(jì)的，即假設(shè)負(fù)荷不隨時(shí)間而改變。然而，在實(shí)際工程中，污泥中有機(jī)物的成分、濃度等

2、都隨時(shí)間而變化，消化過程是在較多影響因素的作用下進(jìn)行的，沒有確定的關(guān)系模式，消化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行大多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行，因此，如果不進(jìn)行適當(dāng)控制，常導(dǎo)致消化系統(tǒng)性能下降，甚至趨于失敗，傳統(tǒng)的做法需要通過大量的實(shí)驗(yàn)來確定合適的運(yùn)行狀態(tài)，造成人力、物力和財(cái)力的大量消耗。如果能夠找到一個(gè)預(yù)測(cè)模型，使其能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)在底物及環(huán)境條件變化的情況下系統(tǒng)的性能變化情況，就可以預(yù)先采取措施，創(chuàng)造最佳反應(yīng)條件，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。對(duì)于污泥消化系統(tǒng)這種多

3、變量、非線性、時(shí)變與隨機(jī)性高的過程，建立機(jī)理模型的代價(jià)較高，而建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型則相對(duì)容易。
　　本研究針對(duì)污泥中溫厭氧消化實(shí)驗(yàn)，建立了可揮發(fā)性懸浮物(VSS)、消化罐pH值、堿度和污泥消化系統(tǒng)日產(chǎn)氣量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力和非線性映射能力，建立了一個(gè)目前應(yīng)用最為廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型——Bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)BP算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的不足，提出了動(dòng)量-學(xué)習(xí)率自適應(yīng)算法和Levenberg-Marquart算法兩

4、種有代表性的改進(jìn)算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別對(duì)三種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了訓(xùn)練和仿真，比較其預(yù)測(cè)消化系統(tǒng)日產(chǎn)氣量的效果。
　　訓(xùn)練結(jié)果表明兩種改進(jìn)算法的網(wǎng)絡(luò)均具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練實(shí)際輸出值和期望輸出值之間的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.979和0.980，學(xué)習(xí)能力較標(biāo)準(zhǔn)BP算法的網(wǎng)絡(luò)（訓(xùn)練結(jié)果相關(guān)系數(shù)為0.883）均有所提高。仿真結(jié)果顯示兩種改進(jìn)算法的網(wǎng)絡(luò)的泛化能力均比標(biāo)準(zhǔn)BP算法的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng);Levenberg-Marquart算法的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)效果最好，