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灰色关联分析在饮用水消毒中的应用

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论文导读:灰色关联分析的步骤。有效的消毒是保障饮用水安全的重要手段。选取氯对粪肠球菌的灭活率为参考序列。通过调节Ct值获得较为理想的消毒效果。值,灰色关联分析在饮用水消毒中的应用。

关键词:灰色关联分析,消毒,氯,Ct值

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肠道菌能通过饮用水传播疾病,有效的消毒是保障饮用水安全的重要手段。博士论文,Ct值。消毒剂的消毒效果与消毒剂浓度、消毒接触时间、Ct值(消毒剂剩余浓度与消毒接触时间的乘积)、温度和pH值等众多因素有关,它是一个多因素、多层次的复杂系统。博士论文,Ct值。这些影响因素之间的关系难以量化,而且各因素影响的大小和它们的相互关系也较难确定,在实际运行中不易找到影响最大的因子,因此,它是一个灰色系统。使用灰色关联分析的方法有助于我们弄清这些因素的重要性顺序,从而为实际生产提供理论的指导。灰色关联分析的基本思想是根据序列曲线的集合形状的相似程度来判断联系的紧密性。曲线越接近,相应序列间的关联度就越大,相反就越小[1]。该分析方法具有所需样本少、计算量小、结果可靠等优点,已在污水处理厂规划改造、污废水反应器处理效率分析等方面都有成功的应用[2-5]。笔者针对传统统计回归方法在综合处理各因素对消毒效果的影响分析方面的不足,以氯灭活粪肠球菌的消毒为例,运用灰色关联分析法实现了对各主要影响因素的重要性的分析。

[1]

1.1灰色关联分析的步骤

1.1数据的无量纲化

为了消除原始数据中不同量纲、不同数量级的差别,需要对原始数据进行无量纲化,以获得可以比较的序列。本文采用区间值化的方法进行数据的无量纲化,方法如下:设有一组观测值:

,i=0,1,2,…,m

(1)

由(2)式将序列区间值化得到新的序列(3),k=1,2,…,n(2)

,i=0,1,2,…,m(3)

1.2求差序列

(4)

,i=0,1,2,……m

(5)

其中:为参考序列;为比较序列。

1.3求两级最大差与最小差

,(6)

1.4求关联系数

k=1,2,…,n;i=1,2,…,m

(7)

ζ为分辨系数,本文取ζ=0.5。

1.5计算关联度

i=1,2,……,m

(8)

式中:γ0i为参考序列与比较序列的关联度,值愈大,表示它们的关系愈密切;n为影响因素的个数。

2结果与讨论

2.1数据分析结果

选取氯对粪肠球菌的灭活率为参考序列,以影响氯对粪肠球菌消毒效果的消毒剂浓度、消毒接触时间、Ct值、温度和pH值作为比较序列,用灰色关联分析计算出各影响因素关联度值的大小,就可以得出对消毒效果影响因素的重要性顺序。博士论文,Ct值。

对表1的原始数据进行无量纲化处理,得到处理后的数据如表2。根据表2的结果,确定得出M=1,m=0,并由(7)式计算得出比较序列与参考序列的关联系数如表3。然后根据(8)式得出各因素的关联度值,如表4所示。

表1原始数据

Tab.1Originaldata

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指标

代号

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

灭活率/log

X0

0.20

0.24

4.07

0.49

0.17

1.31

2.22

3.81

4.22

2.09

接触时间/min

X1

1.0

3.0

5.0

5.0

5.0

7.0

10.0

10.0

10.0

15.0

氯投加量/(㎎·L-1)

X2

0.15

0.14

0.07

0.12

0.08

0.12

0.10

0.17

0.10

0.11

Ct值/(㎎·min·L-1)

X3

0.15

0.42

0.35

0.60

0.40

0.84

1.00

1.70

1.00

1.65

温度/℃

X4

7.60

7.60

6.00

7.50

9.00

7.60

7.60

7.60

7.60

7.60

pH

X5

20.0

20.0

21.0

22.0

20.0

25.0

8.0

23.0

35.0

20.0

?

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?

?

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?

?

?

?

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?

表2处理后的数据

Tab.2Dataaftertreatment

?

代号

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

X′0

0.007

0.963

0.000

0.017

0.079

0.281

0.506

1.000

0.474

0.899

X′1

0.000

0.286

0.286

0.143

0.286

0.429

0.643

0.643

1.000

0.643

X′2

0.800

0.000

0.100

0.700

0.500

0.500

0.300

0.300

0.400

1.000

X′3

0.000

0.129

0.161

0.174

0.290

0.445

0.548

0.548

0.968

1.000

X′4

0.533

0.000

1.000

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