Abstrakt

Obiektem zainteresowania jest biologiczna, sekwencyjna oczyszczalnia ścieków (Sequ-encing Batch Reactor – SBR). Jest to złożony system sterowania z powodu nieliniowej dyna-miki, niepewności, wielu skal czasu, wielowymiarowości i braku wystarczającej liczby pomia-rów. Warunkiem koniecznym zachodzenia większości procesów biologicznych jest dostar-czenie bakteriom oczyszczającym ścieki, odpowiedniej ilości tlenu, za pomocą instalacji na-powietrzającej. Napowietrzanie spełnia bardzo ważną rolę w oczyszczalni ścieków. Powietrze dostarczane do oczyszczalni ścieków z jednej strony służy jako pokarm dla bakterii oczyszcza-jących ścieki, z drugiej strony pomaga w procesach mieszania ścieków. Koszty napowietrzania są wysokie i stanowią główny składnik kosztów operacyjnych w oczyszczalni ścieków, dlate-go bardzo ważne jest ich zmniejszanie, z jednoczesną poprawą jakości oczyszczania ścieków. W zakresie sterowania, w praktyce eksploatacyjnej oczyszczalni ścieków w dalszym cią-gu stosuje się proste algorytmy sterowania stężeniem tlenu oparte na regułach i regulatorach typu PI ze stałymi wartościami nastaw. Ze względu na złożoność problemu sterowania i różne punkty pracy są one niewystarczające. Wynika to z faktu, iż zapotrzebowanie na tlen, a tym samym na ilość powietrza dostarczanego przez instalację napowietrzającą, jest zmienne w cza-sie. W pracy dokonano syntezy trzech nowoczesnych, zaawansowanych struktur sterowania. stężeniem tlenu: rozmytego, adaptacyjnego z nadrzędnym regulatorem regułowym i adapta-cyjnego z nadrzędnym regulatorem heurystycznym. W pierwszej kolejności sterowanie oparto tylko na pomiarze stężenia tlenu. Następnie dodano pomiary azotu amonowego i azotanów. Jedną ze struktur sterowania, rozszerzono o optymalizator, w celu optymalizacji pracy reaktora SBR – znalezienia optymalnej trajektorii stężenia tlenu. Przeprowadzono analizę symulacyjną efektywności zaproponowanych struktur i algorytmów sterowania dla różnych warunków obciążeń oczyszczalni ścieków w Swarzewie. Zaproponowane rozwiązania przyniosły znaczą-cą poprawę efektywności oczyszczania ścieków, z równoczesną redukcją kosztów operacyj-nych pracy tego złożonego systemu przemysłowego. Na koniec zaproponowano przykładową sprzętowo-programową strukturę systemu ste-rowania biologiczną oczyszczalnią ścieków, z wykorzystaniem nowoczesnych narzędzi.

Autor (1)