基于GA-SVM的近紅外光譜法預測有機廢棄物生化甲烷潛力

姚 燕，沈曉敏，邱 倩，王 晶，蔡晉輝，曾九孫，梁曉瑜

中國計量大學計量測試工程學院，浙江 杭州 310018

引 言

厭氧發酵工藝中，生化產甲烷潛力(biochemical methane potential，BMP)是一項重要的測試指標。BMP是指單位有機物料在厭氧條件下發酵產生甲烷氣體的能力，通過BMP測試可以了解有機廢棄物的生物降解性能和產氣潛力，從而衡量發酵效率和過程穩定性、評估厭氧發酵工程投資收益[1]。傳統測量有機廢棄物BMP的方法是在BMP測試儀器上將原料厭氧發酵一定時間，得到發酵期間的產氣量[2]。目前得到商化儀的BMP自動測試設備有瑞典碧普公司AMPTS全自動甲烷潛力測試設備、德國WTW公司生產的OxiTop測試設備等。這些測試設備具有良好的準確性，但測試周期長、成本高、僅適用于事前分析，不適用于大批量實驗。近紅外光譜技術預測有機廢棄物BMP的方法[3]，可以實現快速、準確的測定，這在監控厭氧發酵狀態以及指導厭氧發酵系統運行具有重要的意義。利用近紅外光譜法測定有機廢棄物BMP[4]的主要思想是通過近紅外光譜儀掃描樣本，將樣本內部信息以光譜圖的形式表現出來，通過建立近紅外光譜定量分析模型預測樣本BMP。還對光譜進行波段篩選以及算法優化，有效提高了有機廢棄物生化甲烷潛力預測模型的準確度。

1 實驗部分

1.1 樣本制備

實驗樣本選用中國東部、南部等地收集的水生植物及能源藻類植物，主要來源于公園、溝渠、海洋等地。樣品制備：將采集到的水生植物和能源藻類樣本放置于數顯式101A-2工業電熱恒溫鼓風干燥箱，干燥溫度設置為60 ℃，干燥時間為6 h。……