SISTEMES SUPERVISORS: UNA EINA DE SUPORT PER A LA GESTIÓ D’EDARSISTEMES SUPERVISORS: UNA EINA DE SUPORT PER A LA GESTIÓ D’EDAR
SISTEMES SUPERVISORS: UNA EINA DE SUPORT PER A LA GESTIÓ D’EDAR
Manel Poch, Ignasi Rodriguez-Roda, Quim ComasLaboratori d’Enginyeria Química i Ambiental.
Universitat de Girona([email protected]; [email protected]; [email protected])
Ulises Cortés, Miquel Sànchez-MarrèKnowledge Engineering & Machine Learning Group.
U. Politècnica Catalunya([email protected]; [email protected])
Josep Arràez, Angel FreixóConsorci per a la Defensa de la Conca del riu Besòs
1990 2003
EDAR Manresa EDAR Granollers EDAR La Llagosta
Atl_EDAR
Voluntat de millorar el servei
Sistema supervisor
EDAR Montornès
J. Robusté (1990) J. Com
Administracions públiques
Grups universitarisVoluntat d’innovació
aplicada
P.Serra (1993) I. Roda(1998)
Empreses explotadores,Searsa, Infilco,...
Interès en avaluar la realitat
Ch. Cortés(2002)
Administració d’indústria
CIDEM
SISLtech
as(2000)
GestióGestió actualactual
Variabilitat en qualitat
Variabilitat en quantitat
Continua i no controlable
Influent
Procés complex i dinàmic(interaccions físico-químiques y biològiques)
Coneixement limitat mecanismes
Pocs analitzadors i retard en analítiques
Informació qualitativa i aproximada
Procés
Complir especificacions
Efluent
GestióGestió actualactual
Planta depuradora d’aigües residuals
» Configuració representativa
Planta depuradora d’aigües residualsVolum informació disponible: dades qualitatives i quantitatives
Tipus Variable Freqüència
segonsCabals d’influent, efluent primari, efluentsecundari, recirculació externa i interna, purga, aireació, pH I oxigen dissolt.
ON-LINE
diari
quan siguin requerits
DQO, DBO, SST, TKN, NH4+, NO2
-/NO3-, PO4
3-, Cl-,Conductivitat, turbidesa, T, V30, SSLM y SSVLMGreixos i olis, metalls i inhibidores
ANALÍTICA
(off-line)
Eficàcies d’eliminació de DQO, DBO i SST del tractament primari, secundari i globals, TRC, TRH, F/M, y IVF
GLOBAL(calculada)
diari
Caracterització flòcul (Morfologia, tamany i efecte filamentós en l’estructura), identificació i recompte de protozous i metazous, i identificació i recompte de bactèries filamentoses.
Observacions in-situ sobre l’estat i funcionament de la planta, qualitat de la biomassa i característiques de sedimentabilitat del fang.
QUALITATIVA(off-line)
setmanal
diari
GestióGestió actualactual
GestióGestió actualactual
CONTROLMANUAL
CONTROLAUTOMÀTIC
Cap de PLANTA
OBSERVACIONSIN-SITU i
MICROSCÒPIQUES
Operadors
ANALÍTIQUES
Laboratori
DADES ON-LINE
Sensors
PLCSCADA
Gestió actualGestió actual
Gestió Actual de les EDARs
Limitacions de les tècniques clàssiques:
» utilització de la informació qualitativa
» control del procés en situacions imprevistes (e.g. problemes d’origen biològic com Bulking filamentós)
» dificultat de “reutilització de l'experiència dels experts del procés
» desaprofitament de la informació històrica de la planta
Gestió proposadaGestió proposada
GESTIÓ
ACTUAL
CONTROLMANUAL
CONTROL AUTOMÀTIC
CAP de PLANTA
SCADA
SUPERVISOR
SISTEMA
SUPERVISOR
Tècniques d’intel.ligència artificial
Sistema Proposat
Sistema de Suport a la Decisió: complet programa informàticque supervisi el procés de depuració d’aigües residuals urbanes.
• integrant bases de dades amb einesd´intel.ligència artificial
ObjectiuATL_EDARATL_EDAR
• amb un interfície de fàcil ús per donar suporta la decisió del cap de planta en qualsevolsituació que pugui patir la depuradora
Base de dades OnlineBase de dades Offline
Base de dades Qualitatives
SRBC: “.... Són programes basats en el coneixement que intenten resoldre situacions anormals en el moment actual en qualsevol domini recordant situacions semblants passades i les accions que es van dur a terme.”
Recol·lecció de dades
NouCas
LLIBRERIADE
CASOS
Cerca
Recuperació( distància
MILLORCAS
HISTÒRIC
PLA D’ACCIÓ
Adaptació de la solució antiga
RESULTAT
AprenentatgeAplicació
Avaluació
SBR : Programa informàtic que intenta simular el procés de raonament dels experts humans en un camp de aplicació determinat.
ATL_EDARATL_EDAR
Adquisició del coneixement: fonts i mètodes.
Tipus deconeixementFont Tipus de mètode
KB
Coneixement
general
Coneixement
específic
EDAR
MANUAL
LITERATURA(teoria)
EXPERT(experiència)
Revisió bibliogràfica
Entrevistes
Kick-off & entrevistes generales
Observacions
Entrevistes específiques
Aprenentatge
inductiu
Inducció regles : CN2
Inducció árbres decisión:C4.5AUTOMÀTIC
(MACHINE LEARNING)
BASE de DADEAdquisició automàtica de coneixement a partir de la
base de dadesLinneo+
(històrics)
Mètodes
Temps
Desarrollo e implementación Sistema Experto
ATL_EDARATL_EDAR
Adquisició del coneixement: metodologia automàtica.
• Metodologia automàtica per a l’adquisició del coneixement a partir d’una base de dades històriques
Iteració experta
BASE de DADESHISTÒRICA
Variables
Dies
Processament de Dades
C2
CN
CLASSES
LINNEO+
C1
Classificació
Expert
SITUACIONS
SN
S1
S2
Interpretació
334 dies i78 variables 13 classes
IF
COD|Influent < 800 g/m3 and
NH4+|Influent > 130
g/m3
THEN Ammonia_Shock = True
Per exemple, de la classe 10
...permet una revisió árbres
Codificació
ExpertBase
Coneixement
REGLES
Mèt.automàtic
Desarrollo e implementación Sistema Experto
Representació del coneixement: el SRBR. ATL_EDARATL_EDAR
Yes
Equilibrium/normal
Risk Module of BULKINGFILAMENTOUS or FOAMING
Numerous/High
Risk Module of BULKING FILAMENTOUS,
RISING and DEFFLOCCULATION
No, except forflagellates
Medium
Possible Severe TOXIC SHOCK
High valuesALARM FILAMENTOUS BULKING = TRUEALARM FILAMENTOUS BULKING =FALSE
Normal values Abnormal
Foams at clarifier or aeration tank, Open diffused floc, Low DO values
Supernatant in settling test clear or a little cloudy
Prob
lem
dia
gnos
isC
ause
det
ectio
nA
ctua
tion
ALARM FILAMENTOUS BULKING =FALSE
High
TSS, COD, BOD or turbidity at the Effluent,Filamentous organisms presence, sludge blanket,SVI values , S2- at the Influent, SRT
F:M, pH or BOD to nutrients ratios
Normal True False
FILAMENTOUS BULKING
Filamentousbacteria presence
Microfaunaactivity
SVI
High
Few or Absence
To Viscous Bulking Diagnosis tree
Other Causes : Hydraulic shock,
equipment failure, overloading
LowSettling in
clarifierOK
GoodBad
Organismidentification
Causeidentification
Nocardia, M.Parvicellaor type 1863
Yes No
NoYes
InvokeFOAMING Module
CAUSEIdentification Cont. BF
1863 Thiothrix/021N 0092 Beggiatoa 0041 S.natans N.limicola H.hydrossis 0914 17010581,0961,
08031851 0675
Low OD
.Nutrient def..Low F:M
.Infl.sulphurs or septicity
.High [fil.org.]at side-streams
Low F:M
Septicity
.Low F:M.Nutrient def.
.Low DO(at low-mod.MCRT)
.Nutrient def.
Low F:M.Low OD (at low-mod.
MCRT).Low F:M (insuf. gradient
sol. BOD5 at aeration tank)
Septicity
Low F:M
Low DO(at low-mod.
MCRT) Low F:M
.Nutrient def..Low F:M
Their corresponding specific actuation
FUNGIZooglea
High F:M(High SRT and infl. COD andlow MLVSS)
NoYes
ANYFILAMENTOUS
MICROOGANISM
Non-specificcontrol methods
Try to identify if organisms are fungi or bacteria and its cause (Eikelboom or JenkisKey)
pH of ML < 6.5
Nitrification?
. influent pH not low or
with sudden oscillations
?
YesNo
bad operatingpH probe
Repair or replace
No Yes
Yes
Equilibrium/normal
Risk Module of BULKINGFILAMENTOUS or FOAMING
Numerous/High
Risk Module of BULKING FILAMENTOUS,
RISING and DEFFLOCCULATION
No, except forflagellates
Medium
Possible Severe TOXIC SHOCK
High valuesALARM FILAMENTOUS BULKING = TRUEALARM FILAMENTOUS BULKING =FALSE
Normal values Abnormal
Foams at clarifier or aeration tank, Open diffused floc, Low DO values
Supernatant in settling test clear or a little cloudy
Prob
lem
dia
gnos
isC
ause
det
ectio
nA
ctua
tion
ALARM FILAMENTOUS BULKING =FALSE
High
TSS, COD, BOD or turbidity at the Effluent,Filamentous organisms presence, sludge blanket,SVI values , S2- at the Influent, SRT
F:M, pH or BOD to nutrients ratios
Normal True False
FILAMENTOUS BULKING
Filamentousbacteria presence
Filamentousbacteria presence
Microfaunaactivity
Microfaunaactivity
SVISVI
High
Few or Absence
To Viscous Bulking Diagnosis tree
Other Causes : Hydraulic shock,
equipment failure, overloading
LowSettling in
clarifierOK
GoodBad
Organismidentification
Causeidentification
Nocardia, M.Parvicellaor type 1863
Yes No
NoYes
InvokeFOAMING Module
CAUSEIdentification Cont. BF
1863 Thiothrix/021N 0092 Beggiatoa 0041 S.natans N.limicola H.hydrossis 0914 17010581,0961,
08031851 0675
Low OD
.Nutrient def..Low F:M
.Infl.sulphurs or septicity
.High [fil.org.]at side-streams
Low F:M
Septicity
.Low F:M.Nutrient def.
.Low DO(at low-mod.MCRT)
.Nutrient def.
Low F:M.Low OD (at low-mod.
MCRT).Low F:M (insuf. gradient
sol. BOD5 at aeration tank)
Septicity
Low F:M
Low DO(at low-mod.
MCRT) Low F:M
.Nutrient def..Low F:M
Their corresponding specific actuation
FUNGIZooglea
High F:M(High SRT and infl. COD andlow MLVSS)
NoYes
ANYFILAMENTOUS
MICROOGANISM
Non-specificcontrol methods
Try to identify if organisms are fungi or bacteria and its cause (Eikelboom or JenkisKey)
pH of ML < 6.5
Nitrification?Nitrification?
. influent pH not low or
with sudden oscillations
?
YesNo
bad operatingpH probe
Repair or replace
No Yes
ATL_EDARATL_EDARRepresentació del coneixement en el SRBR
Tractament Secundari Tractament Primari Origen Biològic Problemes no biològics Fang Vell Bulking Filamentós Escumes Tensoactives
Fang Sèptic Falla en Sistemes Eliminació
Fang
Foaming (Actynomicetes) Rising
Pinpoint
Tempestes Xoc Hidràulic Sobrecàrrega
Bombes o canonades bloquejades Bulking Viscós Creixement Dispers
Problemes d’aireació Cabals desequilibrats
Baixa eficiència d’eliminació de sorres
Xoc Tòxic Problemes mecànics i elèctrics Problemes al clarificador
Massa densitat de fang Purgues del procés inadequades
Xoc Hidràulic Alta càrrega de sòlids
Altres Problemes mecànics Transició cap a algun problema
Problemes considerats en el SRBR
Representació en forma d’arbres de decisió de diagnosi i actuació
Codificació de les branques en forma de reglesIF <condicions> THEN <conclusions>
Base de Coneixement del SRBR
ATL_EDARATL_EDARSupervisió EDAR(Operació EDSS)
Avaluació
Adquisició de dades i actualitzacions
Diagnosis
Predic
MODEL de la EDAR (GPS-X)
PROPOSTA d’un Pla d’acció
Combinació de la informació – inferència de la situació.
EXPERT ( SRBR),EXPERIEN CBS)
o CONTROLAUTOMATIC
Validació i actuacióde l’usuari
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-linedata
Flow rate18911pH 8.2
Flow rate 18911pH 8.0
Flow rate 18911pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9Air flow ?
Recycle 130 %Wasting rate 510 m3
Vel. ascensional 0.56
Analyticaldata
COD 487BOD 400*TSS 162
NH4+ 86.5*TKN 336
Total N 122PO43-10.3*COND 5100TERB 128
COD = 399BOD = 319TSS = 86NH4+ 87.8
COND 5100TERB 77
COD 66BOD 24*TSS 12
NH4+ 66.1TKN 87.2
NO2-/NO3-0.4/0.4Total N 88PO43- 6.5*
COND 4900TERB 11
MLSS4730MLVSS 73V30 262
MLSS-R 4920V30-R ?
Global data -% COD removal 18
% BOD removal 96.8*% TSS removal 46.9
% COD removal 83.5% BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ?F:M ratio 0.16
SVI 55.5Recylce/inflow rate 0.61% COD removal 86.5% BOD removal 94*% TSS removal92.6
Qualitativeobservations
Brown Scums at aeration tank = few;White Scums at aeration tank = none;Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations= goodsettling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludgefloatingat primary settler = none; Scumsfloatingat primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*;Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea=none*; Nocardia spp.= none*;Type 021N = none*; Thiotrix spp.= none*; Type 0041 = none*; MicrothrixP.= none*; Numberof filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca=
abundant*; Euplotes= none*; vorticella= common*; Epistylis= some*; Opercularia= none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 mm = few*; flagellates < 20 mm = some*; Amoebae= none*; Tecamoebae=
none*; Rotiferi= none*
CBS
WWTP
Supervisió
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
HeuristicrulesDecision trees
SRBR
Experta DiagnosisDiagnosis adaptada del casmés semblant recuperat
Recol·lecció de dades
NouCas
LLIBRERIADE
CASOS
Búsqueda
Recuperació(distància
MILLORCAS
HISTÒRIC
PLA D’ACCIÓ
Adaptació de la solució antiga
Aplicació
Evaluatió
RESULTATAprenentatge
Diagnosis
Predicció
-
Cap de planta.
EXPERT (EXPERIENCIAL CBS)
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-linedata
Flow rate18911pH 8.2
Flow rate 18911pH 8.0
Flow rate 18911pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9Air flow ?
Recycle 130 %Wasting rate 510 m3
Vel. ascensional 0.56
Analyticaldata
COD 487BOD 400*TSS 162
NH4+ 86.5*TKN 336
Total N 122PO43-10.3*COND 5100TERB 128
COD = 399BOD = 319TSS = 86NH4+ 87.8
COND 5100TERB 77
COD 66BOD 24*TSS 12
NH4+ 66.1TKN 87.2
NO2-/NO3-0.4/0.4Total N 88PO43- 6.5*
COND 4900TERB 11
MLSS4730MLVSS 73V30 262
MLSS-R 4920V30-R ?
Global data -% COD removal 18
% BOD removal 96.8*% TSS removal 46.9
% COD removal 83.5% BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ?F:M ratio 0.16
SVI 55.5Recylce/inflow rate 0.61% COD removal 86.5% BOD removal 94*% TSS removal92.6
Qualitativeobservations
Brown Scums at aeration tank = few;White Scums at aeration tank = none;Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations= goodsettling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludgefloatingat primary settler = none; Scumsfloatingat primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*;Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea=none*; Nocardia spp.= none*;Type 021N = none*; Thiotrix spp.= none*; Type 0041 = none*; MicrothrixP.= none*; Numberof filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca=
abundant*; Euplotes= none*; vorticella= common*; Epistylis= some*; Opercularia= none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 mm = few*; flagellates < 20 mm = some*; Amoebae= none*; Tecamoebae=
none*; Rotiferi= none*
CBS
WWTP
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
HeuristicrulesDecision trees
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
Regles Heurístiques Arbres de decisió
Diagnosis
ATL_EDARATL_EDARSupervisió EDAR(Operació EDSS)
Avaluació
Adquisició de dades i actualitzacions
Diagnosis
Predic
MODEL de la EDAR (GPS-X)
PROPOSTA d’un Pla d’acció
Combinació de la informació – inferència de la situació.
EXPERT ( SRBR),EXPERIEN CBS)
o CONTROLAUTOMATIC
Validació i actuacióde l’usuari
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-linedata
Flow rate18911pH 8.2
Flow rate 18911pH 8.0
Flow rate 18911pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9Air flow ?
Recycle 130 %Wasting rate 510 m3
Vel. ascensional 0.56
Analyticaldata
COD 487BOD 400*TSS 162
NH4+ 86.5*TKN 336
Total N 122PO43-10.3*COND 5100TERB 128
COD = 399BOD = 319TSS = 86NH4+ 87.8
COND 5100TERB 77
COD 66BOD 24*TSS 12
NH4+ 66.1TKN 87.2
NO2-/NO3-0.4/0.4Total N 88PO43- 6.5*
COND 4900TERB 11
MLSS4730MLVSS 73V30 262
MLSS-R 4920V30-R ?
Global data -% COD removal 18
% BOD removal 96.8*% TSS removal 46.9
% COD removal 83.5% BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ?F:M ratio 0.16
SVI 55.5Recylce/inflow rate 0.61% COD removal 86.5% BOD removal 94*% TSS removal92.6
Qualitativeobservations
Brown Scums at aeration tank = few;White Scums at aeration tank = none;Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations= goodsettling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludgefloatingat primary settler = none; Scumsfloatingat primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*;Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea=none*; Nocardia spp.= none*;Type 021N = none*; Thiotrix spp.= none*; Type 0041 = none*; MicrothrixP.= none*; Numberof filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca=
abundant*; Euplotes= none*; vorticella= common*; Epistylis= some*; Opercularia= none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 mm = few*; flagellates < 20 mm = some*; Amoebae= none*; Tecamoebae=
none*; Rotiferi= none*
CBS
WWTP
Supervisió
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
HeuristicrulesDecision trees
SRBR
Experta DiagnosisDiagnosis adaptada del casmés semblant recuperat
Recol·lecció de dades
NouCas
LLIBRERIADE
CASOS
Búsqueda
Recuperació(distància
MILLORCAS
HISTÒRIC
PLA D’ACCIÓ
Adaptació de la solució antiga
Aplicació
Evaluatió
RESULTATAprenentatge
Diagnosis
Predicció
-
Cap de planta.
EXPERT (EXPERIENCIAL CBS)
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-linedata
Flow rate18911pH 8.2
Flow rate 18911pH 8.0
Flow rate 18911pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9Air flow ?
Recycle 130 %Wasting rate 510 m3
Vel. ascensional 0.56
Analyticaldata
COD 487BOD 400*TSS 162
NH4+ 86.5*TKN 336
Total N 122PO43-10.3*COND 5100TERB 128
COD = 399BOD = 319TSS = 86NH4+ 87.8
COND 5100TERB 77
COD 66BOD 24*TSS 12
NH4+ 66.1TKN 87.2
NO2-/NO3-0.4/0.4Total N 88PO43- 6.5*
COND 4900TERB 11
MLSS4730MLVSS 73V30 262
MLSS-R 4920V30-R ?
Global data -% COD removal 18
% BOD removal 96.8*% TSS removal 46.9
% COD removal 83.5% BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ?F:M ratio 0.16
SVI 55.5Recylce/inflow rate 0.61% COD removal 86.5% BOD removal 94*% TSS removal92.6
Qualitativeobservations
Brown Scums at aeration tank = few;White Scums at aeration tank = none;Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations= goodsettling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludgefloatingat primary settler = none; Scumsfloatingat primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*;Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea=none*; Nocardia spp.= none*;Type 021N = none*; Thiotrix spp.= none*; Type 0041 = none*; MicrothrixP.= none*; Numberof filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca=
abundant*; Euplotes= none*; vorticella= common*; Epistylis= some*; Opercularia= none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 mm = few*; flagellates < 20 mm = some*; Amoebae= none*; Tecamoebae=
none*; Rotiferi= none*
CBS
WWTP
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
HeuristicrulesDecision trees
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
Regles Heurístiques Arbres de decisió
Diagnosis
ATL_EDARATL_EDARSupervisió EDAR(Operació EDSS)
Avaluació
Adquisició de dades i actualitzacions
Diagnosis
Predic
MODEL de la EDAR (GPS-X)
PROPOSTA d’un Pla d’acció
Combinació de la informació – inferència de la situació.
EXPERT ( SRBR),EXPERIEN CBS)
o CONTROLAUTOMATIC
Validació i actuacióde l’usuari
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-linedata
Flow rate18911pH 8.2
Flow rate 18911pH 8.0
Flow rate 18911pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9Air flow ?
Recycle 130 %Wasting rate 510 m3
Vel. ascensional 0.56
Analyticaldata
COD 487BOD 400*TSS 162
NH4+ 86.5*TKN 336
Total N 122PO43-10.3*COND 5100TERB 128
COD = 399BOD = 319TSS = 86NH4+ 87.8
COND 5100TERB 77
COD 66BOD 24*TSS 12
NH4+ 66.1TKN 87.2
NO2-/NO3-0.4/0.4Total N 88PO43- 6.5*
COND 4900TERB 11
MLSS4730MLVSS 73V30 262
MLSS-R 4920V30-R ?
Global data -% COD removal 18
% BOD removal 96.8*% TSS removal 46.9
% COD removal 83.5% BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ?F:M ratio 0.16
SVI 55.5Recylce/inflow rate 0.61% COD removal 86.5% BOD removal 94*% TSS removal92.6
Qualitativeobservations
Brown Scums at aeration tank = few;White Scums at aeration tank = none;Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations= goodsettling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludgefloatingat primary settler = none; Scumsfloatingat primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*;Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea=none*; Nocardia spp.= none*;Type 021N = none*; Thiotrix spp.= none*; Type 0041 = none*; MicrothrixP.= none*; Numberof filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca=
abundant*; Euplotes= none*; vorticella= common*; Epistylis= some*; Opercularia= none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 mm = few*; flagellates < 20 mm = some*; Amoebae= none*; Tecamoebae=
none*; Rotiferi= none*
CBS
WWTP
Supervisió
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
HeuristicrulesDecision trees
SRBR
Experta DiagnosisDiagnosis adaptada del casmés semblant recuperat
Recol·lecció de dades
NouCas
LLIBRERIADE
CASOS
Búsqueda
Recuperació(distància
MILLORCAS
HISTÒRIC
PLA D’ACCIÓ
Adaptació de la solució antiga
Aplicació
Evaluatió
RESULTATAprenentatge
Diagnosis
Predicció
-
Cap de planta.
EXPERT (EXPERIENCIAL CBS)
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-linedata
Flow rate18911pH 8.2
Flow rate 18911pH 8.0
Flow rate 18911pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9Air flow ?
Recycle 130 %Wasting rate 510 m3
Vel. ascensional 0.56
Analyticaldata
COD 487BOD 400*TSS 162
NH4+ 86.5*TKN 336
Total N 122PO43-10.3*COND 5100TERB 128
COD = 399BOD = 319TSS = 86NH4+ 87.8
COND 5100TERB 77
COD 66BOD 24*TSS 12
NH4+ 66.1TKN 87.2
NO2-/NO3-0.4/0.4Total N 88PO43- 6.5*
COND 4900TERB 11
MLSS4730MLVSS 73V30 262
MLSS-R 4920V30-R ?
Global data -% COD removal 18
% BOD removal 96.8*% TSS removal 46.9
% COD removal 83.5% BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ?F:M ratio 0.16
SVI 55.5Recylce/inflow rate 0.61% COD removal 86.5% BOD removal 94*% TSS removal92.6
Qualitativeobservations
Brown Scums at aeration tank = few;White Scums at aeration tank = none;Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations= goodsettling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludgefloatingat primary settler = none; Scumsfloatingat primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*;Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea=none*; Nocardia spp.= none*;Type 021N = none*; Thiotrix spp.= none*; Type 0041 = none*; MicrothrixP.= none*; Numberof filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca=
abundant*; Euplotes= none*; vorticella= common*; Epistylis= some*; Opercularia= none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 mm = few*; flagellates < 20 mm = some*; Amoebae= none*; Tecamoebae=
none*; Rotiferi= none*
CBS
WWTP
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
HeuristicrulesDecision trees
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
Regles Heurístiques Arbres de decisió
Diagnosis
ATL_EDARATL_EDARSupervisió EDAR(Operació EDSS)
Avaluació
Adquisició de dades i actualitzacions
Diagnosis
Predic
MODEL de la EDAR (GPS-X)
PROPOSTA d’un Pla d’acció
Combinació de la informació – inferència de la situació.
EXPERT ( SRBR),EXPERIEN CBS)
o CONTROLAUTOMATIC
Validació i actuacióde l’usuari
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-linedata
Flow rate18911pH 8.2
Flow rate 18911pH 8.0
Flow rate 18911pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9Air flow ?
Recycle 130 %Wasting rate 510 m3
Vel. ascensional 0.56
Analyticaldata
COD 487BOD 400*TSS 162
NH4+ 86.5*TKN 336
Total N 122PO43-10.3*COND 5100TERB 128
COD = 399BOD = 319TSS = 86NH4+ 87.8
COND 5100TERB 77
COD 66BOD 24*TSS 12
NH4+ 66.1TKN 87.2
NO2-/NO3-0.4/0.4Total N 88PO43- 6.5*
COND 4900TERB 11
MLSS4730MLVSS 73V30 262
MLSS-R 4920V30-R ?
Global data -% COD removal 18
% BOD removal 96.8*% TSS removal 46.9
% COD removal 83.5% BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ?F:M ratio 0.16
SVI 55.5Recylce/inflow rate 0.61% COD removal 86.5% BOD removal 94*% TSS removal92.6
Qualitativeobservations
Brown Scums at aeration tank = few;White Scums at aeration tank = none;Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations= goodsettling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludgefloatingat primary settler = none; Scumsfloatingat primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*;Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea=none*; Nocardia spp.= none*;Type 021N = none*; Thiotrix spp.= none*; Type 0041 = none*; MicrothrixP.= none*; Numberof filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca=
abundant*; Euplotes= none*; vorticella= common*; Epistylis= some*; Opercularia= none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 mm = few*; flagellates < 20 mm = some*; Amoebae= none*; Tecamoebae=
none*; Rotiferi= none*
CBS
WWTP
Supervisió
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
HeuristicrulesDecision trees
SRBR
Experta DiagnosisDiagnosis adaptada del casmés semblant recuperat
Recol·lecció de dades
NouCas
LLIBRERIADE
CASOS
Búsqueda
Recuperació(distància
MILLORCAS
HISTÒRIC
PLA D’ACCIÓ
Adaptació de la solució antiga
Aplicació
Evaluatió
RESULTATAprenentatge
Diagnosis
Predicció
-
Cap de planta.
EXPERT (EXPERIENCIAL CBS)
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-linedata
Flow rate18911pH 8.2
Flow rate 18911pH 8.0
Flow rate 18911pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9Air flow ?
Recycle 130 %Wasting rate 510 m3
Vel. ascensional 0.56
Analyticaldata
COD 487BOD 400*TSS 162
NH4+ 86.5*TKN 336
Total N 122PO43-10.3*COND 5100TERB 128
COD = 399BOD = 319TSS = 86NH4+ 87.8
COND 5100TERB 77
COD 66BOD 24*TSS 12
NH4+ 66.1TKN 87.2
NO2-/NO3-0.4/0.4Total N 88PO43- 6.5*
COND 4900TERB 11
MLSS4730MLVSS 73V30 262
MLSS-R 4920V30-R ?
Global data -% COD removal 18
% BOD removal 96.8*% TSS removal 46.9
% COD removal 83.5% BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ?F:M ratio 0.16
SVI 55.5Recylce/inflow rate 0.61% COD removal 86.5% BOD removal 94*% TSS removal92.6
Qualitativeobservations
Brown Scums at aeration tank = few;White Scums at aeration tank = none;Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations= goodsettling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludgefloatingat primary settler = none; Scumsfloatingat primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*;Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea=none*; Nocardia spp.= none*;Type 021N = none*; Thiotrix spp.= none*; Type 0041 = none*; MicrothrixP.= none*; Numberof filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca=
abundant*; Euplotes= none*; vorticella= common*; Epistylis= some*; Opercularia= none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 mm = few*; flagellates < 20 mm = some*; Amoebae= none*; Tecamoebae=
none*; Rotiferi= none*
CBS
WWTP
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
HeuristicrulesDecision trees
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
Regles Heurístiques Arbres de decisió
Diagnosis
Que ofereix el sistema?
Integració informació•• SistematitzacióSistematització
•• Adquisició i tractament de dades Adquisició i tractament de dades
Consultoria automàtica•• Control remotControl remot
•• Actuació autònomaActuació autònoma
Optimització del procés
•• FiabilitatFiabilitat / Seguretat / Seguretat
•• Costos explotacióCostos explotació
Valor afegit: Utilitzar la millor tecnologia disponible
ATL_EDARATL_EDARBeneficis
Beneficis directes:
Pel cap de planta:• Recolzament a la decisió del cap de planta.• Eina per resumir, ordenar i facilitar l'accés a la informació.• Tractament metòdic i ràpid de la informació.• Detecció precoç de situacions anòmales en la planta.• Llibreria històrica amb les experiències que ha patit la planta.• Formació operaris.• Possibilitat control automàtic de certs paràmetres.
Per l’operari:• Fàcil d’utilitzar.• Fàcil d’accedir i d´introduir a les dades.
ATL_EDARATL_EDARBeneficis
Beneficis per la planta/explotador:
• Control centralitzat de la planta. Detecció inmediata de problemes permet una ràpida intervenció
• Augment de la confiança en la solució• Reducció de costos d’operació i manteniment• Modificació de set-points• Alarmes en temps real • Accés remot
Gràcies per la seva atenció
Manel Poch Espallargas
TELF. +034 972 41 88 04
17071 Campus Montilivi,
Girona, Catalunya, Spain