Abstrakt

W pracy został opracowany nowy hierarchiczny system sterowania stężeniem tlenu w reaktorze biologicznym dla oczyszczalni ścieków pracującej w technologii osadu czynnego oraz została przeprowadzona jego walidacja na drodze symulacji działania w oparciu o dane rzeczywiste. Trajektoria tlenu do realizacji jest wyznaczona przez wyższą warstwę sterowania oczyszczalnią ścieków pracującej w technologii osadu czynnego lub też jest zadana przez operatora oczyszczalni. Wielkością bezpośrednio oddziaływującą na stężenie tlenu jest natężenie dopływu powietrza do reaktora. Wielkość ta kształtowana jest pracą dmuchaw pompujących powietrze, które jest dostarczane do reaktora poprzez system rur i przepustnic. Dmuchawy wraz z systemem rozprowadzania powietrza stanowią system napowietrzania. Wielkości sterujące dmuchawami oraz przepustnicami stanowią zmienne sterujące systemem napowietrzania, a więc i stężeniem tlenu. Zaproponowano 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 częstotliwość załączania dmuchaw zależną od ich stanu operacyjnego. Eliminuje się w ten sposób takie sytuacje operacyjne, kiedy należy załączyć dmuchawę w odpowiedzi na nagły wzrost zanieczyszczenia ścieków, aby zwiększyć stężenie tlenu, a to załączenie nie jest operacyjnie możliwe. Ze względu na potrzebę minimalizacji zużycia energii z jednoczesnym nadążaniem za zadaną trajektorią tlenu, spełniając ponadto ograniczenia technologiczno-operacyjne, naturalną do zastosowania technologią sterowania jest sterowanie predykcyjne (ang. Model Predictive Controller-MPC).

Autor (1)