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WBFuzzy control: Sistema di Ottimizzazione Resa produttiva del Biogas da Co-Digestione

systemWBFuzzy control: un  Sistema di Controllo per la ottimizzazione della resa produttiva di biogas, basato sull’utilizzo di algoritmi Fuzzy di Controllo EarlyWarning della Stabilità e dell’Efficienza del processo di Co-Digestione Anaerobica, con regolazione Quali/Quantitativa della miscela di alimentazione disponibile.

Il Sistema è finalizzato alla ottimizzazione della produzione di biogas dalla co-digestione anaerobica. La misura della portata di biogas e della %CH4 sono un ottimo feedback di controllo del processo, mentre è possibile integrare misure on-line  per monitorare le fasi a differente cinetica, con particolare rif. a quella acidogenica/metanogenica. La novità nel modello è immediatamente la semplicità applicativa, ma soprattutto la possibilità di regolare il digestore (perfissato il loop di temperatura), non solo sulla base della “quantità” di alimentazione, ma anche sulla “qualità” della stessa, in relazione al Potenziale Metanigeno (BMP) e al Costo unitario.

  1. Controllo EarlyWarning Multi-Fuzzy (Loop in Cascata) per il bilanciamento delle fasi del processo (rif.acidogenica/ metanogenica) sulla base di misurazioni on-line come: T, pH, ORP, EC, Portate massiche, Livelli, ecc.
  2. Controllo di FeedBack Loop-Control sulla resa Biogas: misura volumetrica della portata biogas, %CH4 (%CO2)
  3. Loop Fuzzy di Regolazione Portata di Alimentazione/Ricircolo, su base idraulica e in base alla “Classe” Qualitativa della Matrice di alimentazione disponibile  (in base al Potenziale Metanigeno, al Costo Unitario dei Componenti di alimentazione, ecc.)

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EarlyDIG  EarlyDIG

 Guida Utente software EarlyDIG

L’applicativo software Early Dig analizza il funzionamento di un digestore anaerobico per fanghi di origine mista, civile ed industriale
e ne aiuta la gestione mediante:

  • Rilevazione e Diagnostica di instabilità presenti, individuandone le possibili cause;
  • Segnalazione Early-Warning di instabilità, individuandone anche in questo caso le possibili cause;
  • Truobleshooting, fornendo indicazioni sui possibili rimedi, una volta individuate le cause di instabilità.

Il suo scopo è favorire la scelta delle condizioni di alimentazione più opportune, grazie ad un monitoraggio e controllo intelligente sul processo, evitando così i grossi problemi legati allo smaltimento di considerevoli quantità di fango non stabilizzato e ai lunghi tempi di intervento.

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Per ulteriori informazioni:

[IT] Risparmio Energetico e Miglioramento Depurativo (C,N,P) mediante Controllo a SetPoint Dinamico dell’Ossigeno Disciolto: WDOxy Fuzzy

Lc2WDOxy-Fuzzy Controller

– Concentrazione dell’Ossigeno Disciolto e Controllo Energetico: un controllo adeguato del funzionamento di un impianto di depurazione e in particolare, del reattore biologico  (CSTR a “fanghi attivi” e con rimozione di N e P), si rende necessario sia per garantire la qualità dell’effluente e il rispetto dei limiti di legge, sia per contenere le spese di gestione: aspetto quest’ultimo che sta assumendo un’importanza sempre maggiore a causa dei crescenti costi dell’energia.  Infatti, il controllo della fornitura di aria in un impianto a fanghi attivi è importante per le seguenti motivazioni:

  • la fornitura di ossigeno è una delle principali voci di costo gestionali (10÷30 %);
  • la fornitura di ossigeno è un fattore determinante per l’affidabilità della qualità dell’effluente depurato;
  • la fornitura di ossigeno è un fattore determinante per l’efficienza della sedimentazione dei fanghi e dello stato di salute della biomassa.

Concentrazione dell’Ossigeno Disciolto e Bulking Filamentoso: la concentrazione dell’ossigeno disciolto (OD) nel reattore è un parametro di input di enorme importanza per la sua influenza sul bulking filamentoso e quindi, sulla sedimentabilità dei fanghi. La relazione tra il OD e lo SVI è direttamente influenzata dal carico organico (F/M): più elevato è il carico organico, più alta è la concentrazione di ossigeno disciolto necessaria per prevenire il bulking. La proliferazione di alcuni batteri filamentosi quali lo S.Natans, tipo 1701, e l’H. hydrossis in condizioni di basso ossigeno disciolto può essere attribuita all’elevata affinità (bassa costante di semisaturazione) che essi hanno per l’ossigeno.

Il controllo tradizionale con  Set-Point Prefissato dell’ossigeno disciolto:

  • Non si tiene conto della resa del processo di depurazione: necessaria la misura di un altro parametro (efficienza abbattimento NH4)
  • Non si tiene conto della variabilità del carico entrante: si fornisce troppo o troppo poco ossigeno per la maggior parte del tempo
  • Scarsa stabilità di controllo: i metodi di controllo tradizionali sono troppo semplificati e danno luogo ad instabilità

WDOxy

Il Modello WDOxy Fuzzy è una procedura dinamica di calcolo del Set-Point dell’OD, ovvero della concentrazione di ossigeno disciolto (minima) necessaria per le effettive esigenze real-time del metabolismo batterico della rimozione del carbonio e dell’azoto. La procedura WDOxy Fuzzy si basa su algoritmi bio-processistici e sull’utilizzo in “input” della misura on-line del valore di concentrazione NH4 (in alternativa: ORP), oltre alla misura on-line dell’OD e restituisce in “output” in tempo reale, il valore di set-point ottimale di OD.

Vantaggi del sistema a Set-Point OD Dinamico WDOxy-Fuzzy rispetto al sistema tradizionale a Set-Point Prefissato: 

  • Risposta immediata a picchi entranti e condizioni di variabilità di carico entrante grazie ad un adattamento continuo del set-point di ossigeno disciolto: adattamento del processo biologico alle variazioni di carico in ingresso. Il sistema a set-point OD Dinamico, a differenza del sistema di controllo tradizionale (a set – point fisso di ossigeno disciolto) che evidenzia ampie oscillazioni, dimostra una notevole stabilità nel raggiungimento delle condizioni di processo ottimali, anche di fronte a significative variazioni del carico entrante
  • Maggiore stabilità di processo ed efficienza depurativa, con particolare riferimento al processo di nitrificazione;
  • Elevato risparmio energetico 15-20%  e contestuale eliminazione degli eccessi di nitrificazione, in quanto viene evitata la fornitura di aria in eccesso ed ottenendo un miglior rendimento di trasferimento di ossigeno da parte dei diffusori.
  • Assicura l’efficienza del rendimento di rimozione richiesto.

SOLUZIONE a Set-Point Dinamico:  Liquicontrol NDP

LcLiquidcontrol NDP

EH

Liquicontrol NDP è un innovativo sistema di gestione e controllo dell’ossigeno disciolto in vasca d’aerazione e della concentrazione dell’azoto ammoniacale nell’effluente. Il valore di Azoto ammoniacale viene misurato in continuo, confrontato in tempo reale con il valore desiderato ed infine, utilizzato per il calcolo del set-point variabile dell’ossigeno disciolto. Il valore del set-point di ossigeno disciolto è poi confrontato con la misura dell’ossigeno disciolto presente in vasca in quel momento e determina, grazie ad una regolazione con logica fuzzy, l’erogazione dell’aria.

Per la stima del risparmio energetico relativo al sistema Liquicontrol NDP, è possibile utilizzare un parametro denominato Indice di Prestazione ENergetica: rapporto tra l’energia attiva assorbita dal comparto di aerazione ed i più significativi carichi inquinanti rimossi, pesati secondo l’effettivo contributo alla fornitura d’aria:

IPEN = Energia (kWh/d) / [0,3*CODrimosso (kg/d)+0,7*NH4+rimosso(kg/d)]

SISI-EHLiquicontrol

Ref. in primo piano:

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Per ulteriori informazioni o quotazioni di offerta:

[EN] WDOxy/Fuzzy-control for improved Nitrogen Removal and Energy Saving in WWTP with predenitrification

WDOxydev

Application of fuzzy-logic to improve the control of the activated sludge process. WDOxy-Controller is a dynamic (non-deterministic/fuzzy) approach model to “Dissolved Oxygen Control Strategy” in wastewater nutrient removing, basically based on using of Ione Selective (NH4+, NO3-) on-line analyzers, but in option it is possible to use on-line ORP/pH (Redox potential) low-cost sensors too. Fuzzy-logic based control strategies for wastewater treatment plants with pre-denitrification should lead to better effluent quality and, in parallel, to a reduction of energy consumption. The WDOxy goal is to develop a “dynamic DO set-up on need” calculation able to provide a continuous nutrient removal process control, under legal outlet limits and within a sustainable energy saving control. Compared to the operation with fixed nitrification/denitrification zones and constant DO concentrations, the required air-flow could be reduced up to 24% by using fuzzy-logic based control strategies. In fact, Traditional “DO Closed Loop Control” (aeration control) is a well-known automation procedure that does not allows to timely face the real need of oxidation that biological process dynamically requires from time to time. On the contrary, WDOxy control is able to face DO requirement, in all nutrient removal biological processes (N and P), in a cost efficient way, that means, by dosing energy on the base of a real-time evaluation of biomass metabolism.

WDOxy

The WDOxy fuzzy-controller procedure can be easily implemented in modern control and supervision systems and  the control characteristics can be followed and modified during operation.

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For more info: