《表1 不同人工神经网络方法在污水污染物去除率预测中的应用》

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《人工智能技术对长江流域水污染治理的思考》


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注:RMSE为均方根误差,可衡量模拟值与实测值之间的偏差.下同.

流域污水污染物去除过程是指采取物理、化学或生物处理方法将污水中所含的污染物分离出来,从而使污水得到净化的过程[16].人工智能技术ANN及由其衍生出来的MLPNN、RBFNN、多层前馈网络-人工神经网络(BP-ANN)、自适应模糊神经网络(ANFIS)通过模拟大脑神经网络结构,利用网络中神经元连接矩阵反映信息输入与输出的非线性关系,能够有效克服污水污染物分离过程的复杂非线性问题,在污染物去除过程的模拟中具有突出的应用效果[24],因此,将这些技术应用于重金属、营养盐、持久性有机污染物去除过程的建模与优化,为实现高精度预测污染物去除率提供重要的参考价值.如表1所示,YU等[27]将污水pH、DO浓度、Cr含量和接触时间作为输入变量,利用BP-ANN预测污水中Cr的去除效率,结果表明,BP-ANN能够实现对Cr去除率的高精度预测(R2=0.988).Philip等[28]选取有机负荷率、NH4+-N浓度、pH、CODCr浓度、沼气产量与出水挥发性脂肪酸6个重要的厌氧工艺参数作为输入变量,利用BP-ANN预测污水中CODCr去除率,结果表明,试验数据与预测数据高度一致,BP-ANN能够解释CODCr实际去除率的87%(R2=0.87).Dolatabadi等[29]采用MLPNN和ANFIS预测污水中Cu去除率,结果表明,MLPNN和ANFIS对Cu去除率均有良好地预测效果(R2分别为0.987和0.999).JING等[30]采用MLPNN预测持久性有机污染物萘的去除过程,结果表明,MLPNN能够高精度地预测污水中萘去除率[RMSE(均方根误差)=0.042].Turan等[31]研究表明,利用RBFNN对污水中Cu去除率的预测能力优于MPNN,这是由于RBFNN具有模块化的网络结构和无监督的学习特性,其对输入的噪声具有很高容忍度[32].因此,RBFNN对流域污水重金属去除率的精确预测具有重要的参考价值.