Wieloobszarowy miękkoprzełączalny regulator PI w sterowaniu stężeniem tlenu w biologicznej oczyszczalni ścieków

pol Artykuł w języku polskim DOI:

Tomasz Zubowicz , wyślij Robert Piotrowski , Mieczysław A. Brdyś Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska

Pobierz Artykuł

Streszczenie

Napowietrzanie jest podstawowym procesem decydującym o jakości oczyszczania ścieków. Prawidłowy przebieg procesów biologicznych wymaga dostarczenia odpowiedniej ilości tlenu. Zapewnia to optymalne warunki oczyszczania ścieków, dostateczne wymieszanie ścieków z osadem czynnym i zmniejsza główny koszt eksploatacji oczyszczalni ścieków, czyli koszt pompowania powietrza. W artykule zaproponowano sterowanie stężeniem tlenu z wykorzystaniem wielkoobszarowego miękko przełączalnego regulatora PI. Jako metodę przełączania pomiędzy sygnałami sterującymi w poszczególnych obszarach pracy układu wybrano metodę przełączania Takagi-Sugeno-Kanga. Zaprojektowany system sterowania został symulacyjnie zbadany na podstawie rzeczywistych danych z oczyszczalni ścieków w Kartuzach.

Słowa kluczowe

napowietrzanie, oczyszczanie ścieków, system sterowania

Multiregional softly switched PI controller for dissolved oxygen tracking at wastewater treatment plant

Abstract

Aeration is a very important and expensive process at wastewater treatment plant. Oxygen is provided as a fundamental component for the biological processes. This paper proposes the multiregional PI control system with softly switched Takagi-Sugeno-Kang method for dissolved oxygen concentration tracking. The controller is validated by simulation based on real data records from wastewater treatment plant in Kartuzy.

Keywords

aeration, control system, wastewater treatment

Bibliografia

  1. Piotrowski R., Brdyś M.A., Konarczak K., Duzinkiewicz K., Chotkowski W.: Hierarchical dissolved oxygen control for activated sludge processes. Control Engineering Practice, Vol. 16, Issue 1, 2008. pp. 114-131.
  2. Olsson G., Newell R.: Wastewater Treatment Systems. Modelling, Diagnosis and Control. IWA Publishing, London 1999.
  3. Yoo C.K., Lee H.K., Beum Lee I.: Comparison of process identification methods and supervisory control in the full scale wastewater treatment plant. 15th IFAC World Congress, Barcelona, July 21-26. 2002.
  4. Brdyś M.A., Grochowski M., Gmiński T., Konarczak K., Drewa M.: Hierarchical predictive control of integrated wastewater systems. Control Engineering Practice, Vol. 16, Issue 6, 2008. pp. 751-767.
  5. Brdyś M.A., Diaz-Maiquez J.: Application of fuzzy model predictive control to the dissolved oxygen concentration tracking in an activated sludge process. Proc. of the 15th IFAC World Congress, Barcelona, July 21-26. 2002.
  6. Sanchez A., Katebi M.R.: Predictive control of dissolved oxygen in an activated sludge wastewater treatment plant. Proc. European Control Conference ECC’2003, Cambridge, UK 2003.
  7. Gerkšič S., Vrečko D., Hvala N.: Improving oxygen concentration control in activated sludge process with estimation of respiration and scheduling control. Water Science Technology, Vol. 53, No. 4-5, 2006. pp. 282-291.
  8. Henze M., Gujer W., Mino W., Matsuo T., Wentzel M.C., Marais G.v.R.: Activated Sludge Model No. 2. Scientific and Technical Report No.3, IAWQ, Londyn 1995.
  9. Brdyś M.A., Chang T., Konarczak K.: Estimation of wastewater treatment plant state for model predictive control of N-P removal at medium time scale. IFAC 10th Symposium Large Scale Systems: Theory and Applications, Osaka, July 26-28 2004, (sesja proszona).
  10. Simba. User’s guide. http://simba.ifak.eu/simba/2005.
  11. Yaochu Jin: Advanced Fuzzy Systems Design and Applications. Physica - Verlag. A Springer - Verlag Company. 2002.