[发明专利]一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法

权利要求书

1.一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

(1)制备菌种种子液，将其接入含有固定氨氮浓度的培养基中进行氨氮去除；

(2)影响异养硝化-好氧反硝化细菌脱氮主要因素是碳源、碳氮比、pH、温度、振荡速度和接种量，确定每个因素最佳取值范围；

(3)将步骤(2)得到的单因素最佳取值范围，带入Plackett-Burman试验中以氨氮去除率为响应值建模，对数据分析确定影响最大、最显著的3个因素；

(4)将步骤(3)确定影响最大的3个因素，分别分析其正负效应，进行最陡爬坡试验确定响应曲面的顶点取值范围；

(5)将步骤(4)确定的取值范围带入响应曲面试验中，以氨氮去除率为响应值建模，得到二次多元方程进行响应面分析；以氨氮去除率为最大值，对影响异养硝化-好氧反硝化细菌脱氮的因素进行优化，得到最佳条件组合；

(6)将步骤(5)所得的最佳条件组合带入实验中，验证其预测值与实验值的误差。

2.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述步骤(1)菌种种子液OD₆₀₀为1.0，培养基氨氮浓度为100mg/L。

3.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述步骤(2)中单因素最佳取值范围可以通过单因素实验得到，也可以通过经验值确定。

4.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述步骤(3)中以氨氮去除率为响应值建立Plackett-Burman试验一阶响应模型为：

式中：Y表示氨氮去除率，β₀为偏移项，β_i为一阶影响系数，X_i为自变量，ε为模型拟合残差。

5.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述步骤(3)中ANOVA分析得到模型必须显著，模型P值应小于0.05，R²应大于0.95，筛选出的3个主要因素P值都应小于0.05。若得到的结果不能满足上述要求，则重复此实验增加实验次数，减少实验误差。

6.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述步骤(4)中若因素为正效应则因素从低到高依次进行爬坡试验，若因素为负效应则因素从高到低依次进行爬坡试验。

7.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述步骤(5)中以氨氮去除率为响应值建立响应曲面二阶响应模型为：

式中：Y表示氨氮去除率，β₀为偏移项，β_i为一阶影响系数，β_ij为交互影响系数，β_ii为二阶影响系数，X_i、X_j为自变量，ε为模型拟合残差。

8.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述步骤(5)中进行ANOVA分析得到模型P值应小于0.05，失拟项大于0.1，R²应大于0.95，信噪比大于4；若得到的结果不能满足上述要求，则重复响应面实验增加实验次数，减少实验误差。

9.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述步骤(5)绘制等高线图以及响应面图，观察两图是否完整是否存在顶点，若存在问题则返回步骤(4)重新进行爬坡试验确定顶点再次试验。

10.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法异养硝化-好氧反硝化细菌对于污水处理脱氮的优化方法，其特征在于，所述步骤(6)检验预测值与实验值的误差，可以提高模型对异养硝化-好氧反硝化细菌脱氮效率预测的准确度。