Abstrakt

Oczyszczalnia ścieków jest złożonym systemem sterowania z powodu nieliniowej dynamiki, niepewności i braku wystarczającej liczby pomiarów, wielu skal czasu i wielowymiarowości. Napowietrzanie spełnia bardzo ważną rolę w oczyszczalni ścieków. Powietrze dostarczane do reaktorów biologicznych z jednej strony służy jako pokarm dla bakterii "pracujących" przy oczyszczaniu ścieków, z drugiej strony pomaga w procesach mieszania ścieków. Koszty napowietrzania są wysokie i stanowią główny składnik kosztów związanych z eksploatacją oczyszczalni ścieków, dlatego bardzo ważne jest ich zmniejszanie z jednoczesną poprawą jakości oczyszczania ścieków. W pracy opracowano nowy hierarchiczny system sterowania stężeniem tlenu w reaktorze biologicznej oczyszczalni ścieków pracującej w technologii osadu czynnego. Proponuje się zintegrowany dwupoziomowy układ sterowania stężeniem tlenu w reaktorze biologicznym, który generuje wartości sterowań układem napowietrzania w oparciu o zintegrowaną dynamikę reaktora biologicznego i systemu napowietrzania. Integracja dynamiki umożliwia jednoczesne uwzględnienie wszystkich ograniczeń technologicznych i operacyjnych, a w szczególności ograniczeń na częstość załączania dmuchaw zależną od ich stanu operacyjnego. Wyróżnione i zdefiniowane są dwa układy sterowania - górnego i dolnego poziomu oraz ograniczenia dla obu układów sterowania. Dla każdego z nich określone są cele sterowania. W monografii zaprojektowano dwa rodzaje układów sterowania górnego poziomu w oparciu o niezależne nieliniowe regulatory predykcyjne i nieliniowy wielowymiarowy regulator predykcyjny. Ponadto w układzie sterowania dolnego poziomu zamodelowano dyskretną dynamikę dmuchaw związaną z ograniczeniami czasowymi na ich załączanie i wyłączanie oraz przeprowadzono linearyzację zależności związanych z przepustnicami i dmuchawami. Zastosowaną technologią sterowania jest sterowanie predykcyjne. W części aplikacyjnej przeprowadzono badania symulacyjne działania zaprojektowanego układu sterowania stężeniem tlenu w reaktorze biologicznym. Przeprowadzono analizę symulacyjną efektywności algorytmów sterowania dla różnych warunków obciążeń oczyszczalni ścieków w Kartuzach.

Autor (1)