基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硫酸鹽還原菌多維生態(tài)位研究.pdf

1、目前,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的是誤差反傳算法網(wǎng)絡(luò),即BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).許多學(xué)者均已證實,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很好的逼近與泛化能力,這種能力使它在非線性系統(tǒng)建模和控制上體現(xiàn)了很大優(yōu)越性.利用產(chǎn)酸硫酸鹽還原反應(yīng)器對高濃度硫酸鹽廢水進(jìn)行處理時,反應(yīng)器中硫酸鹽還原菌(SRB)的生態(tài)位是該系統(tǒng)的核心問題.本論文創(chuàng)新性的引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對硫酸鹽還原菌(SRB)的限制性生態(tài)因子(COD/SO<,4><'2->比、pH值、堿度、硫酸鹽負(fù)荷率)進(jìn)行建模與仿真,

2、建立起基于四個生態(tài)因子的硫酸鹽還原菌多維生態(tài)位的模型,對硫酸鹽還原工藝系統(tǒng)進(jìn)行了模擬與仿真,較為成功的解決了程序調(diào)試中遇到的網(wǎng)絡(luò)的過擬合和局部極小問題,實現(xiàn)了從數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)角度定量表征產(chǎn)酸硫酸鹽還原微生物生態(tài)系統(tǒng)中SRB種群的代謝活性與實現(xiàn)生態(tài)位.本文對硫酸鹽還原過程的逐步回歸與BP算法進(jìn)行了比較:其最大誤差、平均誤差、均方差.結(jié)果表明,用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行預(yù)測明顯好于線性回歸(逐步回歸),具有較高的準(zhǔn)確性.模型預(yù)測碳硫比(C/S)、硫酸

3、鹽負(fù)荷率(Ns)、pH和堿度(ALK)四個因子對硫酸鹽去除率(η)影響的效果很好.在此基礎(chǔ)上,采用信息流、PCW和PaD三種方法,分析網(wǎng)絡(luò)各層神經(jīng)元的連接權(quán)值,從而明確了引發(fā)微生物群落演替的關(guān)鍵因素.分析結(jié)果與原型試驗所反映出的微生物生理生態(tài)學(xué)規(guī)律具有很好的一致性.對硫酸鹽還原菌的多維生態(tài)位圖譜進(jìn)行了預(yù)測,結(jié)果表明與實際值誤差很小.這種預(yù)測能力使得該模型可實現(xiàn)生態(tài)因子與硫酸鹽去除率之間關(guān)系的逼近和泛化,有效的預(yù)測硫酸廢水的處理程度,控制