Czasopismo | GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA | Rocznik 2018 - zeszyt 4

Estymacja respiracji wykorzystująca pomiar stężenia tlenu w SBR

10.15199/17.2018.4.4

Robert Piotrowski

nr katalogowy: 113377
10.15199/17.2018.4.4

Streszczenie

Biologiczna oczyszczalnia ścieków jest złożonym nieliniowym systemem przemysłowym. Jednym z istotnych i kosztownych procesów tam zachodzących jest napowietrzanie ścieków. Z procesem tym związana jest respiracja, czyli szybkość zużywania tlenu przez bakterie oczyszczające ścieki. Jest to jeden z najważniejszych parametrów, decydujący o efektywności oczyszczania ścieków. Niestety koszt zakupu urządzeń do pomiaru respiracji – respirometrów jest bardzo wysoki i w oczyszczalniach ścieków nie są one instalowane. W artykule dokonano estymacji respiracji, w oparciu o pomiar stężenia tlenu w biologicznej oczyszczalni typu wsadowego. W tym celu wykorzystano rozszerzony fi ltr Kalmana. W badaniach symulacyjnych przedstawiono wyniki estymacji respiracji dla biologicznej oczyszczalni ścieków typu SBR.

Abstract

Biological wastewater treatment plant is a complex, nonlinear, industrial system. One of the signifi cant and costly process taking place there is aeration of wastewater. This process involves the respiration – the rate of oxygen consumption by the bacteria. It is one of the most important parameter deciding on the effi ciency of wastewater treatment. Unfortunately, the cost of buying respiratory equipment – respirometers is very high and in wastewater treatment plants they are not installed. The paper presents estimation of respiration based on the measurement of dissolved oxygen. For this purpose, the extended Kalman fi lter is used. Simulation results for the biological wastewater treatment plant type SBR are presented.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Bakun P. 2016. "Zaawansowane algorytmy estymacji respiracji w biologicznej oczyszczalni typu SBR". Praca dyplomowa, Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki.
[2] Błaszkiewicz K., R. Piotrowski, K. Duzinkiewicz .2014. "A Model-Based Improved Control of Dissolved Oxygen Concentration in Sequencing Wastewater Batch Reactor". Studies in Informatics and Control, Vol. 23 (4): 323-332.
[3] Copp J.B., H. Spanjers, P.A. Vanrolleghem. 2002. "Respirometry in control at activated sludge process: benchmarking control strategies". Scientifi c and Technical Report No.11, IWA Publishing, London.
[4] Gerkšič S., D. Vrečko, N. Hvala .2006. "Improving oxygen concentration control in activated sludge process with estimation of respiration and scheduling control". Water Science Technology, Vol. 53 (4-5): 283-291.
[5] Henze M., W. Gujer, T. Mino, T. Matsuo, M.C. Wentzel, G.v.R. Marais, M.C.M. van Loosdrecht 1999. "Activated Sludge Model No. 2d, ASM2d". Water Science and Technology, Vol. 39 (1): 165-182.
[6] Hirsch P., R. Piotrowski, K. Duzinkiewicz. 2015. "Two-Step Model Based Adaptive Controller for Dissolved Oxygen Control in Sequencing Wastewater Batch Reactor". Proc. of the 20th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics - MMAR 2015, August 24-27, Międzyzdroje, Poland.
[7] Hirsch P., R. Piotrowski, K. Duzinkiewicz, M. Grochowski. 2016. "Supervisory Control System for Adaptive Phase and Work Cycle Management of Sequencing Wastewater Treatment Plant". Studies in Informatics and Control, Vol. 25 (2): 153-162.
[8] Lindberg C.F. 1997. "Control and estimation strategies applied to the activated sludge process". PhD thesis, University of Uppsala, Sweden.
[9] Lukasse L.J.S. 1999. "Identifi cation and control of activated sludge plants, using respirometry". PhD thesis, Wageningen Agricultural Engineering, The Netherlands.
[10] Marsili-Libelli S., F.T. Tabani. 2002. „Accuracy analysis of a respirometer for activated sludge dynamic modelling”. Water Research, Vol. 36, (5): 1181-1192.
[11] Petersen B. 2001. „Calibration, identifi ability and optimal experimental design of activated sludge model”. PhD thesis, University of Gent, Belgium.
[12] Piotrowski R. 2011. „Hierarchiczne sterowanie predykcyjne stężeniem tlenu w reaktorze biologicznej oczyszczalni ścieków”. Monografi e 112, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej.
[13] Piotrowski R. 2013. „Przegląd, analiza działania i ocena algorytmów sterowania stężeniem tlenu z wykorzystaniem pomiarów związków azotu”. Gaz, Woda i Technika Sanitarna (11): 438-445.
[14] Piotrowski R. 2015. „Two-Level Multivariable Control System of Dissolved Oxygen Tracking and Aeration System for Activated Sludge Processes”. Water Environment Research, Vol. 87, (1): 3-13.
[15] Piotrowski R. 2016. „Adaptacyjny system sterowania stężeniem tlenu i instalacją napowietrzającą w oczyszczalni ścieków typu SBR”. Gaz, Woda i Technika Sanitarna (5 ):176-183.
[16] Piotrowski R. 2016. „Comparison of Two Nonlinear Predictive Control Algorithms for Dissolved Oxygen Tracking Problem at WWTP”. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, Vol. 10, (1): 8-16.
[17] Piotrowski R., K. Błaszkiewicz, K. Duzinkiewicz .2016. „Analysis the Parameters of the Adaptive Controller for Quality Control of Dissolved Oxygen Concentration”. Information Technology and Control, Vol. 45, (1): 42-51.
[18] Piotrowski R., A. Skiba. 2015. „Nonlinear Fuzzy Control System for Dissolved Oxygen with Aeration System in Sequencing Batch Reactor”. Information Technology and Control, Vol. 44, (2): 182-195.
[19] Plattes M., D. Fiorelli, S. Gillé, C. Girard, E. Henry, F. Minette, O. O’Nagy, P.M. Schosseler. 2007. „Modelling and dynamic simulation of a moving bed bioreactor using respirometry for the estimation of kinetic parameters”. Biochemical Engineering Journal, Vol. 33( 3 ): 253-259.
[20] Simba, http://www.ifak-system.com/en/environmental-simulation/simba/ dostęp: 10.11.17.
[21] Skiba A., R. Piotrowski. 2011. „Model instalacji napowietrzającej dla celów sterowania – studium przypadku”. Modelowanie Inżynierskie, Tom 11, Zeszyt 42 :395-406.
[22] Suchodolski T., M.A. Brdyś, R. Piotrowski. 2008. „Respiration rate estimation for model predictive control of dissolved oxygen in wastewater treatment plant”. The 11th IFAC Symposium on Large Scale Systems: Theory and Applications, Gdańsk, July 23-25, 2007, Poland. Elsevier, Vol. 11, No. 1, Austria – Laxenburg.
[23] Welch G., G. Bishop. 2006. „An Introduction to the Kalman Filter”. Department of Computer Science, University of North Carolina, Chapel Hill. https:// www.cs.unc.edu/~welch/media/pdf/kalman_intro.pdf, dostęp: 10.11.17.
[24] Yoo Ch.K., I.-B. Lee. 2004. „Soft sensor and adaptive model-based dissolved oxygen control for biological wastewater treatment processes”. Environmental Engineering Science, Vol. 21, (3): 331-340.
[25] Young J., R. Cowan. 2004 . „Respirometry for environmental science and engineering”. SJ Enterprises, Springdale.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 113377 "Estymacja respiracji wyko..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - e-zeszyt (pdf) 2018-4 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	30.00 zł

Prenumerata

GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

360.00 zł

GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - papierowa prenumerata roczna	432.00 zł brutto 400.00 zł netto 32.00 zł VAT (stawka VAT 8%)
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

474.00 zł

GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	552.00 zł brutto 511.11 zł netto 40.89 zł VAT (stawka VAT 8%)

552.00 zł

Zeszyt

2018-4

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma