基于数据分解与NARX优化的滇池COD_(Mn)时间序列预测

高锰酸盐指数(COD_(Mn))是衡量水体受还原性物质污染程度的重要指标之一。为提高COD_(Mn)预测精度,结合小波包变换(WPT)、成功历史智能优化(SHIO)算法和非线性自回归神经网络(NARX),提出WPT-SHIO-NARX COD_(Mn)时间序列预测模型。首先利用WPT将COD_(Mn)时间序列分解为1个周期项分量和3个波动项分量;然后简要介绍SHIO原理,利用SHIO对NARX输入延时阶数等超参数进行调优;最后基于调优获得的超参数建立WPT-SHIO-NARX模型对COD_(Mn)周期项及波动项分量进行预测,重构后得到最终预测结果,并构建WPT-粒子群优化算法(PSO)-NARX、WPT-遗传算法(GA)-NARX、WPT-NARX、SHIO-NARX、WPT-SHIO-极限学习机(ELM)、WPT-SHIO-BP神经网络模型作对比分析,并以滇池西苑隧道断面、观音山断面2004—2015年逐周COD_(Mn)监测数据对各模型进行验证。结果表明:WPT-SHIO-NARX模型具有较好的预测性能,西苑隧道、观音山在未来1周、未来2周(半月)COD_(Mn)预测的平均绝对百分比误差MAPE分别为0.108%和0.045%、0.151%和0.165%,对未来4周(1月)COD_(Mn)预测的MAPE分别为1.383%、0.809%,对未来8周(2月)COD_(Mn)预测的MAPE分别为6.180%、4.573%,预测精度优于其他对比模型;WPT能将COD_(Mn)时序数据分解为更具规律的子序列分量,提高模型预测精度;SHIO能有效优化NARX超参数,显著提升NARX性能,优化效果优于GA、PSO;NARX网络具有延时和反馈机制,更适用于时间序列预测,其预测效果优于ELM、BP网络。

基于经验小波变换的鄱阳湖COD_(Mn)预测

高锰酸盐指数(COD_(Mn))是衡量水质状况的最重要参数之一,能反映水体受还原性物质污染的程度。结合经验小波变换(EWT)和双向长短期记忆(BLSTM)神经网络,提出了一种先利用EWT将原始的COD_(Mn)时间序列分解成若干成分,然后利用BLSTM神经网络对分解出来的每个成分进行预测,最后将所有成分的预测结果重建获得最终COD_(Mn)预测值的新的混合模型EWT-BLSTM;并以2017年8月—2020年4月鄱阳湖COD_(Mn)监测数据为研究对象,进行模型性能验证。结果表明:EWTBLSTM模型具有良好的预测性能,预测未来1 d以后的COD_(Mn)时,EWT-BLSTM模型的平均绝对百分比误差为2.25%,与单一BLSTM神经网络模型相比降低了10.53%;预测未来7 d以后的COD_(Mn)时,EWT-BLSTM模型的平均绝对百分比误差为8.36%,与单一BLSTM神经网络模型相比降低了16.16%。在COD_(Mn)峰值处,该模型依然保持较高稳定的预测性能,说明在数据相对复杂、极端的情况下,该模型依然适用。

新型国产树脂性能及饮用水COD_(Mn)去除处理效果

磁性离子交换(MIEX)树脂是用于净化饮用水技术的关键载体,依赖进口采购。为解决树脂进口成本高的问题,研发新型国产树脂,利用热重、沉降、扫描电子显微镜(SEM)、粒度分析试验,对比其与进口MIEX树脂的材料性能。开展应用2种树脂的生产性中试试验。试验结果表明,国产树脂与MIEX树脂的沉降速度接近,且其对于单宁酸和磷酸盐去除率优于MIEX树脂。SEM试验表明,国产树脂表面疏松多孔,比表面积较大,有利于吸附过程,循环应用前后,其粒度分布主要集中在150~350μm。通水倍数为800 BV情况下,国产树脂COD_(Mn)去除率为42.44%,优于MIEX树脂,处理效果能满足生产需求。X射线荧光光谱(XRF)试验证明,磷酸根(PO_(4)^(3-))和硫酸根(SO_(4)^(2-))等阴离子能被国产树脂有效吸附,其再生性能较好,可长期使用。综上,研发的国产树脂对MIEX树脂有可靠的替代性。

微波消解-分光光度法测定水中COD_(Mn)和COD_(Cr)

目的研究采用微波消解-分光光度法测定水中COD_(Mn)和COD_(Cr)。方法从检出限、精密度、准确度、线性范围、分析速度、测试成本等多种角度探讨该检测方法,并与传统国标方法进行比对。结果实验结果表明,此方法检测结果与国标法的检测结果相近,样品加标回收率高,且检出限更低,相对标准偏差更低。结论该方法操作简便快捷,检测结果准确性好,精密度高,检测范围广,且降低了时间成本和物质成本,减小二次污染,适用于地表水、地下水、污水等不同类型水体的检测。

UV_(254)快速检测替代COD_(Mn)的可行性研究

UV_(254)及COD_(Mn)的相关性的研究提升饮用水处理精细化管理有很大帮助,可通过加强原水变化监控、过程水强化管理、出厂水及时分析,提高供水水质和运行有效性。实验结果表明,原水、滤前水、滤后水UV_(254)及COD_(Mn)均具有良好相关性。在一定时间段相对稳定的水质条件下,可通过检测UV_(254)对水中有机物情况进行快速检测,来实现对COD_(Mn)变化的预测。在净水厂工艺实验中和应对原水突发变化情况下,可考虑利用UV_(254)完成快速应急检测工作。

1992—2021年抚仙湖海口水生态环境指标COD_(Mn)变化趋势及影响因素研究

为探明水生态环境指标——高锰酸盐指数突变特征、变化趋势及其影响因素,采用Mann-Kendall检验法对高锰酸盐指数变化趋势、突变特征进行研究,运用SPSS软件分析主要水文要素和经济社会指标与高锰酸盐指数的关系。结果表明,1992—2021年,抚仙湖海口断面高锰酸盐指数总体呈显著上升趋势,年均上升0.027 mg/L,近年浓度接近2.0 mg/L。高锰酸盐指数在研究时段内发生3次突变,1994年、1996年突变不显著,2021年突变极其显著。抚仙湖水位经历了上升、平稳、下降、上升、下降的变化过程,多年平均蒸发量约为多年平均降水量的1.4倍,蒸降比高时水位呈下降趋势。流域人口密度、蒸发量、水位可解释抚仙湖海口断面高锰酸盐指数变化的65.0%,人口密度、蒸发量与海口断面高锰酸盐指数呈正相关,水位与海口断面高锰酸盐指数呈负相关。流域人口密度、蒸发量、水位是海口断面高锰酸盐指数的主要影响因子,人口密度的影响程度最大。

采用生物净化滤柱同步降低COD_(Mn)并去除NH^(+)-N、Mn^(2+)的启动过程研究

采用生物净化滤柱降低微污染水源水中的COD_(Mn)并去除NH-N、Mn^(2+),考察净化启动过程中以及沿程的CODMn、P(NH_(4)^(+)-N)、p(Mn^(2+))变化.结果表明,在71d时,出水中的CODMnp(NH_(4)^(+)-N)、p(Mn^(2+))均低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),并且COD_(Mn)最先达标,生物除锰效果受到NH_(4)^(+)-N氧化过程中产生的NO,-N的影响.净化的沿程分析结果表明,随着净化启动的进行,CODMm的降低率和NHt-N的去除率逐渐提高,稳定阶段CODMn、NH_(4)^(+)-N主要在0~0.4m段去除.净化启动初期Mn的去除主要依靠锰砂的吸附,当吸附饱和后,出水处p(Mn^(2+))逐渐升高;当NO,-N被全部氧化后,Mn的去除率快速提高;稳定阶段,Mn^(2+)主要在0~0.4m段去除。

COD_(Mn)入海通量长时序演变:瓯江遥感影像光谱信息反演

瓯江作为浙江省第二大入海河流,每年约有200亿m^(3)水体输入东海。为探究瓯江高锰酸盐指数(COD_(Mn))的入海通量及其长时序变化特征,该文基于实测数据与Landsat-8遥感影像光谱信息之间的相关性,构建了瓯江COD_(Mn)遥感反演模型(平均相对误差为28%),获得了1986—2020年瓯江中下游河段COD_(Mn)反演结果。此外,进一步结合降水数据估算了瓯江入海径流量和COD_(Mn)入海通量,实现了瓯江COD_(Mn)入海通量长时序变化遥感监测。结果表明,瓯江入海段COD_(Mn)干、湿季差异并不明显,但总体而言,COD_(Mn)在湿季略高于干季;1986—2020年,瓯江COD_(Mn)入海通量整体波动较大,略呈下降趋势。

滇池水体BOD_5和COD_(Mn)空间变化研究

通过对滇池进行全湖集中采样和分析,揭示了滇池水体五日生化需氧量(BOD5)和高锰酸盐指数(CODMn)的空间变化规律.BOD5和CODMn变化范围分别是2.3～7.9mg/L,5.1～15.4mg/L,BOD5平均值草海(5.9mg/L)高于外海(5.1mg/L)CODMn平均值外海(10.17mg/L)高于草海(8.67mg/L),2个指标在入河口水域都相对较高.水平方向上,BOD5变化特点是南北高,中间低,西部高,东部低.垂直方向向上BOD5随水深增加递减.而CODMn的高值区域主要出现在草海和外海海埂、盘龙江、大青河入湖口水域、西部观音水域以及东北部宝象河、东部梁王河和捞鱼河入湖口水域、东南柴河入湖口水域.垂直方向上,从表层到水-沉积物界面水体,其CODMn都呈增加趋势.随着工业点源污染的控制,城市生活污水的排入和面源有机污染物的输入以及内源释放是决定滇池BOD5和CODMn空间变化的主要原因.

西园隧洞引水工程对滇池COD_(Mn)的影响分析

本文在滇池湖流特性研究的基础上，建立了滇池平面二维CODMn输移扩散数学模型，利用模型对污染物进入滇池水体后的输移扩散规律进行模拟分析，对滇池周围西园隧洞引水工程等一系列污染控制工程措施对滇池主要污染指标CODMn的影响进行评价，为综合治理滇池提供了理论依据．

黔东地区含锰岩系中微量元素Mn/Cr比值与锰矿成矿预测

通过锰资源现状、含锰岩系特征及区域矿床地质特征,以及在黔东地区运用微量元素Mn/Cr比值的方法,对西溪堡、长行坡、中朝溪、盆架山进行成矿预测,证明,Mn/Cr比作为寻找锰矿,特别是隐伏-半隐伏锰矿的地球化学标志,具有较重要的理论和实际意义。

利用二维模型求解太湖水质COD_(Mn)的研究

在二维黎曼近似解模型的基础上建立了太湖水质预测模型 ,并运用该模型对太湖的水质指标CODMn进行了模拟。模拟的结果跟太湖各监测站的测量值相接近 。

统计-模糊分析法预测16Mn钢中厚板的力学性能

根据 2 4 5 0二辊轧机 2 4 5 0四辊轧机轧制 16Mn中厚板的开轧和终轧温度、二辊轧机和四辊轧机的压下量等主要工艺参数的测定值和钢板力学性能的测定值 ,利用统计回归分析所得的相关数学模型结合模糊聚类分析 模糊识别分析数学模型 ,建立了预测中厚板屈服强度σs 和抗拉强度σb 的相关数学模型 ,结果表明 ,16Mn钢中厚板材的屈服强度预测值和实测值的相对误差为 2 .9%～ 7.2 % ,抗拉强度σb 的相对误差为0 .1%～ 6 .9%。

最小二乘支持向量机在U71Mn高锰钢表面粗糙度预测模型中的运用

获取了U71Mn高锰钢在特定主轴转速n、进给量f、铣削深度ap、铣削宽度ae加工条件下的表面粗糙度Ra的原始数据。基于留出法原则将原始数据依次随机分为两组,一组为训练集用于训练U71Mn高锰钢的预测模型;另一组数据为验证集用于验证模型,并且通过机器学习性能评价指标来确定模型的最终预测精确率。通过实际建模对比发现最小二乘支持向量机预测模型其拟合以及预测精度明显高于传统多元线性回归模型。最小二乘支持向量机(LSSVM)通过对原支持向量机算法(SVM)进行了算法改进,在算法中把原求解Lagrange乘子α不等式约束的二次规划(QP)问题,转化为等式约束即求解线性方程组,显著减少了计算机运算的时间复杂度。并且通过寻求结构化风险最小提高了学习机的泛化能力,在观测样本数量较小的情况下,容易实现经验风险和置信范围的最小化,使模型对未知样本有良好的鲁棒性与预测精度。

基于DE-Xgboost的U71Mn钢粗糙度预测模型

U71Mn高锰钢为我国铁轨主要原材料,当铣削参数配置不合理时易导致金属表面马氏体粗大造成加工硬化,难以满足使用要求;针对此问题使用M-V5CN铣削U71Mn高锰钢获取了1000组切削数据集,建立了基于Xgboost算法的表面粗糙度预测模型,作为非线性模型其训练参数众多为最大化Xgboost模型性能,提出一种改进的混合编码DE算法进行模型超参数优化;模型建立完成后,经测试较未经优化的Xgboost最大误差下降7.4%,平均绝对误差下降11.7%,方差降低6.4%,且较主流DNN、GA-SVM模型性能提升明显可以更有效承担U71Mn高锰钢粗糙度预测任务。

兼具去除COD_(Mn)和NH_(4)^(+)-N双重功能的类芬顿复合材料的制备及性能优化研究

以粉煤灰、污泥、牡蛎壳为基础原料,掺入相应的无机矿物材料,制得2种具有去除高锰酸盐指数(COD_(Mn))和氨氮(NH_(4)^(+)-N)双重功能的新型类芬顿复合材料(SFM),分别记作硅藻土型(CD)、绿沸石型(CGZ),使用SEM扫描电镜对SFM表面形貌以及成分进行了表征,对比研究了这2种SFM在类芬顿体系下对废水中的COD_(Mn)和NH_(4)^(+)-N的吸附去除效果,并采用动力学和吸附等温模型分析其吸附特性。结果表明:CGZ对COD_(Mn)和NH_(4)^(+)-N去除率高于CD,在处理5d后,CGZ对COD_(Mn)和NH_(4)^(+)-N的去除率分别为74.96%和91.2%;CGZ最优制备条件是:基础原料∶绿沸石为2∶8,煅烧温度450℃,煅烧时间100min;最佳使用条件是:20℃,pH=3.5,用量CGZ∶H_(2)O_(2)为2.5g∶1.5mL。2种SFM材料对NH_(4)^(+)-N的吸附过程均符合准二级动力学,且符合Freundlich吸附等温方程。研究结果对废弃物的资源化利用、以及类芬顿复合材料新功能的拓展等具有重要的理论意义和实践指导价值。

苏州某给水厂强化COD_(Mn)去除效能研究

分析了苏州某给水厂絮凝反应沉淀池、砂滤池、臭氧接触池和生物活性炭滤池各工艺段出水中高锰酸盐指数(COD_(Mn))的变化趋势,探究了降低COD_(Mn)的有效手段。结合生产实际情况,对比了调节加矾量、臭氧投加量和反冲洗周期等措施强化去除COD_(Mn)的效果。综合对比结果表明,调节加矾量以提高常规工艺对有机物的去除效果为最佳强化去除COD_(Mn)措施。

超声消化在连续流动分析法测定COD_(Mn)中的应用

文中选定澄清样、混合沉淀30 min的水样、超声30 min、不超声等几种因素做连续流动分析法(CFA法)测定高锰酸盐指数的交叉实验,结果表明:超声波对含有多相液体的作用是多元复杂的,对澄清样上清液主要为絮凝作用,而对悬浮物较多的水样则主要是水氧化和机械剪切作用;同时也显示混合沉淀30 min+超声30 min的水样预处理方式,其结果与国家标准方法检测结果最为接近,且通过F检验和t检验,证明该方法误差可接受。

玉溪市“三湖一库”COD_(Mn)与BOD_5的相关性分析

通过对 1986年 - 1995年玉溪市星云湖、杞麓湖、抚仙湖及东风水库CODMn和BOD5监测数据进行相关性的统计分析 ,发现不同的水体具有不同的相关性 。

论COD_（Mn）测定方法的改进

从理论和试验两方面论证了现行高锰酸钾法测定化学需氧量的不足，提出在水浴加热过程中增加回流冷凝装置的改进建议。