Applying machine learning to anaerobic fermentation of waste sludge using two targeted modeling strategies

工业发酵 可解释性 厌氧消化 发酵 无氧运动 生产(经济) 生化工程 工程类 工艺工程 机器学习 生物技术 人工智能 计算机科学 化学 食品科学 生物 生理学 甲烷 宏观经济学 有机化学 经济
作者
Shixin Zhai,Kai Chen,Lisha Yang,Zhuo Li,Tong Yu,Long Chen,Hongtao Zhu
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier]
卷期号:916: 170232-170232 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.170232
摘要

Anaerobic fermentation is an effective method to harvest volatile fatty acids (VFAs) from waste activated sludge (WAS). Accurately predicting and optimizing VFAs production is crucial for anaerobic fermentation engineering. In this study, we developed machine learning models using two innovative strategies to precisely predict the daily yield of VFAs in a laboratory anaerobic fermenter. Strategy-1 focuses on model interpretability to comprehend the influence of variables of interest on VFAs production, while Strategy-2 takes into account the cost of variable acquisition, making it more suitable for practical applications in prediction and optimization. The results showed that Support Vector Regression emerged as the most effective model in this study, with testing R2 values of 0.949 and 0.939 for the two strategies, respectively. We conducted feature importance analysis to identify the critical factors that influence VFAs production. Detailed explanations were provided using partial dependence plots and Shepley Additive Explanations analyses. To optimize VFAs production, we integrated the developed model with optimization algorithms, resulting in a maximum yield of 2997.282 mg/L. This value was 45.2 % higher than the average VFAs level in the operated fermenter. Our study offers valuable insights for predicting and optimizing VFAs production in sludge anaerobic fermentation, and it facilitates engineering practice in VFAs harvesting from WAS.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
灯泡泡完成签到,获得积分10
1秒前
Orange应助琥1采纳,获得10
1秒前
caohai发布了新的文献求助10
1秒前
orixero应助从容的方盒采纳,获得10
1秒前
充电宝应助duyan采纳,获得10
1秒前
汉堡包应助XD采纳,获得10
1秒前
1秒前
tao发布了新的文献求助10
1秒前
时尚寻芹完成签到,获得积分20
1秒前
vv完成签到,获得积分10
2秒前
墨之默发布了新的文献求助10
2秒前
传奇3应助李lll采纳,获得10
2秒前
wanci应助131310采纳,获得10
3秒前
小赵完成签到,获得积分20
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
乐乐应助ccc采纳,获得10
4秒前
无名发布了新的文献求助10
4秒前
xiaoweiba完成签到 ,获得积分10
4秒前
羡羡完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
糖不太甜发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
7秒前
7秒前
milong发布了新的文献求助10
7秒前
打打应助牧青采纳,获得10
8秒前
8秒前
搜集达人应助wfc采纳,获得10
8秒前
Gxx发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
KOBE94FU发布了新的文献求助10
9秒前
nieinei完成签到 ,获得积分0
9秒前
ndndd发布了新的文献求助10
9秒前
淡淡向卉完成签到,获得积分10
10秒前
SciGPT应助朴实的映雁采纳,获得10
10秒前
李健的粉丝团团长应助mw采纳,获得10
10秒前
Zzz发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
The Social Psychology of Citizenship 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
Le genre Cuphophyllus (Donk) st. nov 500
Brittle Fracture in Welded Ships 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5931795
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6994163
关于积分的说明 15850274
捐赠科研通 5060636
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2722125
邀请新用户注册赠送积分活动 1679157
关于科研通互助平台的介绍 1610291