kilka refleksji o wykorzystaniu modeli matematycznych w symulacji ...
kilka refleksji o wykorzystaniu modeli matematycznych w symulacji ...
kilka refleksji o wykorzystaniu modeli matematycznych w symulacji ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
290<br />
ścieków, co miało niewątpliwie związek z<br />
szybkim rozwojem komputerów<br />
umożliwiających zastosowanie modelu<br />
(Gernaey i in., 2004). Model ASM1 w pewnym<br />
stopniu oparty jest na założeniach<br />
wcześniejszych <strong>modeli</strong> m.in. modelu UCT<br />
opublikowanego przez Dold<br />
i współpracowników w 1980 roku (Jeppsson,<br />
1996). Model ASM1 jest powszechnie<br />
stosowany w wielu naukowych i praktycznych<br />
projektach i co istotne, jest zawarty w<br />
bibliotekach wielu komercyjnych<br />
i niekomercyjnych programów symulacyjnych.<br />
W sposób wyczerpujący implementację ASM1<br />
w kilku popularnych programach<br />
symulacyjnych porównano w opracowaniu<br />
Copp i współautorów (2002). Efektem dalszych<br />
prac wspomnianej grupy zadaniowej były<br />
modele będące modyfikacją, uzupełnieniem<br />
i udoskonaleniem modelu ASM1 nazwane<br />
odpowiednio ASM2, ASM2d oraz ASM3.<br />
Wyczerpujący opis i porównanie wszystkich<br />
<strong>modeli</strong> ASM znajduje się w raporcie organizacji<br />
IWA autorstwa Henze i wsp. (2000). W oparciu<br />
o modele ASM powstały modele będące ich<br />
modyfikacją np. model asmVienna (Winkler<br />
i in., 2001) lub moduł Bio-P będący<br />
uzupełnieniem modelu ASM3 (Rieger i in.,<br />
2001). Oprócz <strong>modeli</strong> z rodziny ASM, których<br />
bilans masy oparty jest na ChZT, istnieją<br />
również modele wykorzystujące bilans BZT, np.<br />
modele ASAL (Jones,1978; Chambers and<br />
Jones, 1988). Porównanie <strong>modeli</strong> opartych na<br />
BZT i ChZT dokonano w pracy Stokes i in.<br />
(2000). Odrębną kategorię <strong>modeli</strong> stanowią<br />
modele opisujące w sposób szczegółowy<br />
metabolizm organizmów biorących udział w<br />
rozkładzie zanieczyszczeń, do których należą<br />
m.in. model TUDP opisany w pracy<br />
Murnleitner i in. (1997) oraz Van Veldhuizen i<br />
in. (1999).<br />
Model systemu osadu czynnego składa się<br />
jednak nie tylko z modelu osadu czynnego<br />
(modelu przemian biochemicznych, np. ASM),<br />
lecz również z <strong>modeli</strong> innych procesów,<br />
zwłaszcza modelu sedymentacji (model<br />
osadnika) oraz modelu transferu masy (model<br />
hydrauliczny, model układu napowietrzania).<br />
Większość <strong>symulacji</strong> opisanych w literaturze<br />
(np. Mino i in., 1997, Makinia i in., 2002, Çinar<br />
i in., 1998) było prowadzonych na modelu<br />
biologicznego stopnia oczyszczania (w<br />
układzie: komora osadu czynnego i osadnik<br />
wtórny), a więc składającego się z <strong>modeli</strong><br />
procesu osadu czynnego, reaktora i osadnika<br />
wtórnego.<br />
Najnowszym trendem w modelowaniu<br />
procesów oczyszczania ścieków jest dążenie do<br />
zawarcia w modelu calego systemu, a nie jak<br />
dotychczas jego wybranego fragmentu.<br />
Przedmiotem modelowania może być więc cała<br />
oczyszczalnia ścieków lub nawet system<br />
składający się z kanalizacji, oczyszczalni<br />
i odbiornika ścieków (Gujer, 2006). Czynnikiem<br />
utrudniającym modelowanie ciągu<br />
technologicznego całej oczyszczalni ścieków<br />
jest fakt, że nie wszystkie modele procesów<br />
oczyszczania ścieków lub przeróbki osadów<br />
mają wspólny zestaw zmiennych. Przykładami<br />
może być połączenie modelu ASM1 z modelem<br />
osadnika. Zmienną stanu w modelu osadnika<br />
jest stężenie zawiesin, podczas gdy zmienna ta<br />
nie występuje w modelu ASM1. Problem ten<br />
rozwiązano stosując zmienną złożoną,<br />
odpowiadającą stężeniu zawiesin obliczoną z<br />
odpowiednich zmiennych ASM1, która jednak<br />
nie jest zmienną stanu. Innym przykładem<br />
<strong>modeli</strong> przemian biochemicznych, które<br />
wykorzystują różny zestaw zmiennych, jest<br />
model typu ASM i model fermentacji<br />
metanowej ADM1 (Anaerobic Digestion Model<br />
No.1) opracowany przez Batstone i in., 2002<br />
(Nopens i in., 2009).<br />
W procesie tworzenia i zastosowania <strong>modeli</strong><br />
systemów oczyszczania ścieków metodą osadu<br />
czynnego należy wziąć pod uwagę szereg<br />
czynników przyjmując przy tym krokową<br />
metodą przejścia od początkowego etapu, jakim<br />
jest określenie celu tworzonego modelu, do<br />
końcowego etapu wykorzystania modelu do<br />
rozwiązania określonego problemu. Wyróżnia<br />
się następujące etapy tego procesu (Gernaey<br />
i in., 2004):<br />
• Określenie przeznaczenia i celu<br />
zastosowania modelu układu oczyszczalni<br />
ścieków.<br />
• Wybór odpowiednich <strong>modeli</strong> systemu osadu<br />
czynnego i procesów towarzyszących.<br />
• Wyznaczenie własności ścieków i osadu pod<br />
kątem wymagań modelowych.<br />
• Analiza danych i wyznaczenie zbioru danych<br />
charakterystycznego dla stanu ustalonego w<br />
danym okresie pracy układu rzeczywistego.<br />
• Dostosowanie parametrów modelu<br />
(kalibracja modelu).<br />
• Ocena wyników <strong>symulacji</strong> na<br />
skalibrowanym modelu w odniesieniu do<br />
postawionych wymagań. Jeśli wyniki<br />
<strong>symulacji</strong> są niezadowalające należy<br />
powtórzyć powyższe czynności do momentu<br />
uzyskania poprawnych wyników.<br />
• Zastosowanie modelu zgodnie<br />
z przeznaczeniem.<br />
PROGRAMY SYMULACYJNE<br />
UMOŻLIWIJĄ WYKORZYSTANIE<br />
MODELI<br />
Symulator to oprogramowanie umożliwiające<br />
implementację modelu. W przypadku