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霍尼艾格
【中國環保在線 污水處理】上一周對數據分析污水水質變化的過程中的作用進行了探討，那么數據分析在污水廠的工藝調整中還有什么其他的作用呢？數據分析究竟要怎樣應用到污水廠的運行管理中去呢？從這一周開始我們將逐步深入的進行數據分析的污水廠工藝應用的探討。
數據分析作為現今社會重要的科學手段，對現代社會起到了非常重要的作用，無論從科技發展，工農業發展，商業應用中都有非常多的應用。和我們老百姓常見的就是大數據無時無刻的影響著我們的日常生活，購物，出行，日常生活都會被大數據包圍，我們也越來越享受大數據帶給我們便捷的生活，而這些大數據背后就是各種各樣深入的數據歸納和分析。作為污水廠，其實每天都在不斷的產生大量的數據，這些數據對于污水廠的管理，能不能像大數據一樣，使我們的管理更加便捷，呢？所以我們是需要對污水廠產生的數據進行有效的分析，從而使污水廠的運行管理更加和到位。
那么數據分析是如何影響到污水廠的運行管理的呢？我們先來了解數據分析，在沒有確定我們需要通過數據分析來了解什么的時候，這些來自于生產一線的數據往往只是一堆數字或者文字，沒有任何的貢獻。但其實這些數字是來源于每一個污水廠的實際運行的情況，這些數據背后隱藏了每個污水廠的運行管理方方面面，包括活性污泥的各種生存狀況。而我們需要做的就是通過數學手段進行數據分析，把這些冷冰冰的數據背后鮮活的污水廠運行的情況挖掘出來，成為我們運行管理的扎實基礎。
下面我們來舉一個例子，看看如何用數學手段挖掘數據之間的關聯性，對污水廠的運行管理做出幫助。
我們知道在一個污水廠里，進水水質是非常重要的，進水水質中的BOD更為重要，特別是近年來對出水氮磷的要求，從普遍理論上，去除氮磷是對進水中的BOD要有一定的比例關系的。但是對于一般的污水廠來說，BOD的化驗難度遠遠大于COD，很多污水廠都不會去每日進行BOD的化驗，但是會長期進行COD的化驗。這就出現一個問題，我們能不能用COD來替代BOD，進行每日的進水水質的評估呢？如果進水的COD是400mg/L，我們能不能預測出進水的BOD是多少呢？我們來用一個污水廠的數據進行討論。
這是某個污水廠在2004~2007年的COD和BOD的化驗數據得月平均數值，一般來說，污水廠由于是專屬服務某一個地區的污水處理的，這個地區由于居民生活水平，工業比例，管網建設情況在一定時期內穩定，那么也就是說這個地區的污水的組分是固定的，我們需要通過這些化驗數據來做出一個COD和BOD之間的關聯關系來，方便我們后期更加快捷方便的通過COD的化驗就能預測到BOD的數值，來衡量進水中的碳源。
首先利用EXCEL中的作圖功能，這種尋求兩個數據之間的關聯的方法，一般采用這種散點圖，散點圖一般用于比較至少兩組數值或者兩對數據，使用它可以顯示值集之間的關系，當我們把某污水廠2004~2007年的COD和BOD月平均值值得數據做成散點圖之后，大家可以看到，這個散點圖非常明顯的顯示出兩者之間的關系呈線性分布，那么我們現在需要做的就是如何把這個線性關系找到。
這種線性關系得尋找，在計算機輔助下，可以非常方便快捷的得到，大家可以利用EXCEL里面得數據趨勢線的添加方式來進行，選擇添加趨勢線，在趨勢線的選擇框里，選擇線性，注意下面要把“顯示公式”得選項選擇上，這樣這個公式就能很方便的得出來了。
當我們通過幾年的數據進行分析后，得出得這個公式
Y=0.4366X+45.574，換成BOD和COD的關系就是：
BOD=0.4366COD+45.574
能夠通過COD來預估進水的BOD，從而研判進水中得碳源是否充足了。
當然這個是快捷得方式，如果是要采用數學推理計算的方式，這種線性關聯的方式就要通過線性回歸方程來進行計算。
?。河盟o樣本求出兩個相關變量的(算術)平均值：
xp=(x1+x2+x3+...+xn)/n
yp=(y1+y2+y3+...+yn)/n
第二：分別計算分子和分母：(兩個公式任選其一)
分子=(x1y1+x2y2+x3y3+...+xnyn)-nXpYp
分母=(x12+x22+x32+...+xn2)-n*x2
第三：計算b： b=分子/分母
第四：后把x,y的平均數xp，yp代入a=Yp-bXp
求出a并代入總的公式y=bx+a得到線性回歸方程。
為了驗證這個數學計算方法，數學方法要求數據樣本更多，更多的數據樣本可以反應出更準確的數值，我們把某廠的2007年的每日的COD和BOD的值進行統計計算，出于篇幅原因，我們把數據表的部分列出來，然后用EXCEL里面的公式進行上述的數學運算，計算的結果見表后的數據：
終計算出2007年的COD和BOD的關系式為：
y=0.3455X+85.56
也就是BOD=0.3455COD+85.56
然后我們用EXCEL的散點圖和趨勢線的方式來進行驗證，可以看到這個曲線圖的方程是：
這個方程和我們數學計算的方程基本一致，因此可以知道數學方法和表格方法都是可以完成這個線性方程式的推算的。這個線性方程的得出，可以便捷的通過進水的COD來快捷的判斷進水的BOD值，不必要等到5天后出來BOD5再來判斷系統的碳源是否充足。
這一期的公眾號通過利用計算機軟件和數學方法進行了污水廠進水水質數據的關聯性分析，得到的方程可以作為污水廠的運行管理有利工具，簡化了污水廠對水質的化驗程序，增強了污水廠工藝管理人員對水質的把控，從而更準確的對工藝進行控制。這就是我們數據化分析在污水廠中的應用。往期回顧：數據分析對污水廠工藝調控的作用（一）
