O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele

Referat
8/10 (1 vot)
Domeniu: Ecologie
Conține 1 fișier: docx
Pagini : 14 în total
Cuvinte : 2476
Mărime: 170.85KB (arhivat)
Publicat de: Adonis Barbu
Puncte necesare: 6

Extras din referat

SUMAR

Prezenta lucrare îşi propune o nouă abordare în modelarea treptei biologice a unei Staţii de Epurare a Apelor Uzate (SEAU): Fermentarea Anaerobă prin intermediul mai multor modele. Deşi există deja un model matematic, interacţia între diferite variabile este puternic ne-liniară şi este modelată prin algebro-diferenţiale destul de complexe. Astfel, utilizând metoda Grupurilor Reduse (Subtractive Clustering), abordarea prin multiple modele constă pur şi simplu în gruparea datelor de intrare/ieşire în vederea modelării comportamentului sistemului pe regiuni ale acestuia (la nivel local) cu ajutorul unor formule matematice mai simple. Sunt necesare două etape fundamentale în vederea elaborării modelelor prin metoda propusă. Prima etapă este cea de calcul a numărului şi de stabilire a domeniului de valabilitate a modelelor locale. A doua etapă constă în identificarea parametrilor acestor modele.

I. Introducere

Apele uzate pot constitui o nouă sursă de energie. În cadrul treptei biologice a epurării apelor încărcate organic, diferite industrii acţionează pentru transformarea, pe cât posibil, a poluanţilor în biogaz (dioxid de carbon şi metan).

S-a observat că Fermentarea Anaerobă (FA) are potenţialul de a transforma materia organică, din apa uzată încărcată organic, în energie.

Modelul dezvoltat de IWA Task Group pentru modelarea matematică a FA (anaerobic digestion model 1 - ADM1) este explicat pe scurt în [1].

Controlul şi urmărirea unor astfel de procese neliniare complexe nu sunt chiar simple. Mediul în care funcţionează instalaţia este incert, măsurătorile unor variabile de natură biologică (biomasă, conţinut de celule) sunt limitate şi pot fi operaţii delicate şi îndelungate chiar şi în stare de deconectare de la computerul de comandă. Steyer et al au propus soluţii hardware scumpe în [2] şi [3]. În ceea ce priveşte software-ul, partea de modelare este încă în stare de cercetare. Modelarea T-S în condiţii de incertitudine [4] pentru abordarea multiplelor modele locale pare promiţătoare. În [5] şi [6], autorii au definit 20 de modele locale incerte prin alegerea punctelor de operare în urma cercetărilor şi aducând în formă liniară modelul matematic non-linear.

Pentru a reduce acest număr, se propune construirea unui model local pe baza analizei datelor. Construirea modelelor incerte din date implică metode bazate pe logica incertitudinii şi pe ştiinţa aproximării. Chiar dacă nu există prea multe cunoştinţe, regulile şi funcţiile de apartenenţă pot fi extrase din date [7]. Scopul metodei grupurilor restrânse este de a identifica un mod mai uşor de a grupa datele dintr-o gamă largă pentru a realiza o reprezentare concisă a comportamentului sistemului.

Dezvoltarea mai multor modele pentru procesul de FA se efectuează în două etape: identificarea numărului de modele şi a funţiei de apartenenţă prin analiza grupării de date [8] şi estimarea parametrilor modelelor locale cu ajutorul algoritmului Levenberg-Marquardt [9]. Pentru a se creea legi de control ale sistemului pe baza modelelor locale, pot fi aplicate metode matematice precum inegalităţile matriciale liniare. Aceste inegalităţi, combinate cu programele de soft, se aplică apoi modelelor locale pentru elaborarea legilor de control.

Această lucrare este compusă din mai multe capitole, următorul capitol descrie procesul de fermentare anaerobă. Modelul neliniar, ce foloseşte la generarea datelor pentru procesul de identificare este prezentat în capitolul 3. În capitolele următoare se studiază abordarea multiplelor modele În capitolul 5, câteva rezultate demonstrează eficacitatea metodei. În final se trag concluziile.

II. Procesul de Fermentare Anaerobă

Procesul de fermentare anaerobă este format din patru etape succesive: hidroliza, acidogeneza, acetogeneza şi metanogeneza.

Figura (1) prezintă reactorul cu amestecare continuă, unde are loc reacţia de fermentare anaerobă.

Moleculele complexe introduse constituie substratul ce este degradat de micro-organismele reprezentate de biomasă pentru a produce biogaz: metan (〖CH〗_4 ) şi dioxid de carbon (〖CO〗_2 ).

Substratul S_in este introdus în reactor cu debitul de intrare Q_in. Acest influent intră în reacţie cu biomasa „X” din bazin. Substratul remanent S_out iese din reactor şi merge mai departe spre treapta avansată. Se impune ca debitul de ieşire să fie egal cu cel de intrare, Q_out=Q_in

III. Modelul Matematic

În general, modelele matematice se bazează pe primele principii ale fizicii, chimiei, biologiei, reprezentând, adesea, echilibre între diferite substanţe şi ecuaţii de conservare a energiei. În cazurile generale, sistemele dinamice sunt neliniare şi modelul fermentării anaerobe este un sistem complex şi neliniar ce conţine un set de şase ecuaţii diferenţiale ordinare şi cinci ecuaţii algebrice [11].

Preview document

O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 1
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 2
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 3
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 4
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 5
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 6
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 7
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 8
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 9
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 10
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 11
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 12
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 13
O Nouă Abordare în Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizând Multiple Modele - Pagina 14

Conținut arhivă zip

  • O Noua Abordare in Modelarea Treptei Biologice din Cadrul Seau Utilizand Multiple Modele.docx

Alții au mai descărcat și

Tratarea avansată a apelor uzate

Moto: ,,Apa este simbolul vietii, lipsa apei inseamna pustiu, excesul, catastrofa’’ 1. Epurarea avansata - Noţiuni generale În cadrul...

Convenția Națiunilor Unite

Parlamentul Romaniei adopta prezenta lege. Art. 1. — Romania adera la Conventia Natiunilor Unite pentru combaterea desertificarii in tarile...

Brăila

Nefiind asa cum pare la prima vedere un oras de margine, vocatia esentiala a Brailei este aceea de a comunica cu lumea. "Dar al Dunarii”. Asa cum...

Ai nevoie de altceva?