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 BV]
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
茉莉完成签到,获得积分20
1秒前
彩色子轩发布了新的文献求助10
2秒前
小倪完成签到,获得积分10
3秒前
俊逸夜阑完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.1应助嘻嘻采纳,获得10
4秒前
5秒前
桐桐应助俏皮的寄灵采纳,获得10
5秒前
辛勤的诗柳应助geotail采纳,获得200
7秒前
科研通AI6.4应助宋吉玲采纳,获得10
8秒前
9秒前
wls完成签到 ,获得积分10
10秒前
MY999完成签到,获得积分10
11秒前
Acolasia发布了新的文献求助10
12秒前
城南完成签到,获得积分10
12秒前
linhai应助加菲丰丰采纳,获得10
13秒前
韶绍完成签到 ,获得积分10
14秒前
YZHSCI888完成签到,获得积分10
14秒前
矿泉水发布了新的文献求助10
15秒前
竹签子发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
18秒前
19秒前
19秒前
20秒前
彩色子轩完成签到,获得积分10
20秒前
dadsafyf发布了新的文献求助20
20秒前
星斓完成签到 ,获得积分10
20秒前
昏睡的书翠完成签到 ,获得积分10
21秒前
史萌发布了新的文献求助20
22秒前
hll完成签到,获得积分10
22秒前
小蘑菇应助矿泉水采纳,获得30
23秒前
23秒前
倾情清完成签到 ,获得积分10
24秒前
24秒前
lie发布了新的文献求助10
25秒前
25秒前
VERY完成签到,获得积分20
25秒前
26秒前
27秒前
叶卫国完成签到,获得积分10
27秒前
高分求助中
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 800
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Materials selection in mechanical design 500
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6476324
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8278685
关于积分的说明 17654861
捐赠科研通 5558001
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2910553
邀请新用户注册赠送积分活动 1887482
关于科研通互助平台的介绍 1740569