kilka refleksji o wykorzystaniu modeli matematycznych w symulacji ...
kilka refleksji o wykorzystaniu modeli matematycznych w symulacji ...
kilka refleksji o wykorzystaniu modeli matematycznych w symulacji ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
292<br />
nieoczyszczonych oraz właściwości osadu do<br />
specyficznych warunków panujących w danym<br />
rzeczywistym systemie osadu czynnego.<br />
Czynność ta określana jest mianem kalibracji<br />
modelu biokinetycznego. Przeprowadzenie<br />
kalibracji polega zazwyczaj na wykonaniu<br />
pomiarów w obiekcie skali technicznej oraz<br />
dodatkowo w skali laboratoryjnej lub<br />
pilotażowej w celu wyznaczenia odpowiednich<br />
parametrów i wskaźników (Weijers<br />
i Vanrolleghem, 1997).<br />
PRZEZNACZENIE SKALIBROWANEGO<br />
MODELU DETERMINUJE METODYKĘ<br />
JEGO KALIBRACJI<br />
Określając przebieg i metodykę kalibracji<br />
należy wziąć pod uwagę planowany zakres i cel<br />
zastosowania skalibrowanego modelu oraz<br />
wymagany zbiór wyników <strong>symulacji</strong>. Czynność<br />
ta, choć może wydawać się mało istotna, ma<br />
znaczący wpływ na sposób przeprowadzenia<br />
procesu kalibracji (Langergraber i in., 2004).<br />
Dokładność i zakres kalibracji zależy od<br />
oczekiwanych zdolności prognostycznych<br />
modelu i może znacznie się różnić w zależności<br />
od postawionych celów, doświadczenia i<br />
wiedzy przeprowadzających ją osób oraz<br />
dostępnych środków. Głównym celem<br />
modelowania i <strong>symulacji</strong> procesów<br />
oczyszczania ścieków mogą być:<br />
• Rozwiązywanie problemów<br />
eksploatacyjnych, opracowywanie strategii<br />
sterowania pracy urządzeń, przewidywanie<br />
odpowiedzi układu na różne warunki<br />
prowadzenia procesu („co by było gdyby?”);<br />
• Zwiększenie efektywności usuwania<br />
zanieczyszczeń w świetle wymagań<br />
określonych prawem;<br />
• Tworzenie systemu kontroli procesów<br />
oczyszczania ścieków opartego na modelu<br />
oczyszczalni;<br />
• Wspomaganie projektowania oczyszczalni;<br />
• Szkolenie studentów i eksploatatorów<br />
oczyszczalni ścieków.<br />
Konieczny stopień uszczegółowienia modelu,<br />
zakres i jakość danych (zwłaszcza częstotliwość<br />
pomiarów) nie są jednakowe dla wymienionych<br />
powyżej celów. Najwyższy stopień specyfikacji<br />
modelu wymagany jest dla określenia strategii<br />
kontroli procesów. Podejmując decyzję o<br />
zakresie i metodach kalibracji należy również<br />
wziąć pod uwagę budżet i termin wykonania<br />
projektu (Vanrolleghem i in., 2003).<br />
MODELOWANIE i SYMULACJA<br />
WYMAGAJĄ DANYCH<br />
Ze względu na źródło pochodzenia dane<br />
wymagane do przeprowadzenia kalibracji<br />
modelu można podzielić na następujące<br />
kategorie:<br />
Dane literaturowe (domyślne) i założenia są<br />
podstawowym źródłem informacji, gdy dane<br />
konstrukcyjne i eksploatacyjne rzeczywistego<br />
systemu są niedostępne lub ograniczone.<br />
Sytuacja ta ma zwłaszcza miejsce podczas<br />
tworzenia modelu obiektu projektowanego lub<br />
hipotetycznego. Dane określające właściwości<br />
typowych ścieków oraz typowe wartości<br />
współczynników stechiometrycznych<br />
i kinetycznych <strong>modeli</strong> dostępne są w literaturze<br />
(np. w Henze i in., 2000 dla <strong>modeli</strong> ASM).<br />
Istotnym źródłem informacji mogą być wyniki<br />
modelowania oczyszczalni znajdujących się w<br />
tej samej strefie geograficznej. Jakkolwiek dane<br />
literaturowe wykorzystywane podczas<br />
modelowania powinny być traktowane z<br />
ostrożnością i inżynierską rozwagą, należy być<br />
świadomym, że uzyskano je (zwłaszcza w<br />
przypadku najpopularniejszych <strong>modeli</strong> jak np.<br />
ASM) w trakcie licznych <strong>symulacji</strong> i kalibracji<br />
<strong>modeli</strong> oraz w wyniku dodatkowych<br />
doświadczeń. Z tego względu wykorzystanie<br />
racjonalnie dobranych domyślnych wartości<br />
parametrów pozwala prognozować zachowanie<br />
systemu w sposób dokładniejszy, niż byłoby to<br />
możliwe przy użyciu tradycyjnych metod (wg<br />
wytycznych, podręczników, norm) (Melcer i in.,<br />
2003).<br />
Dane pochodzące z układu rzeczywistego<br />
najczęściej są niewystarczające do<br />
modelowania, jednak mogą posłużyć do<br />
wstępnej kalibracji modelu. Można je podzielić<br />
na dane konstrukcyjne i eksploatacyjne.<br />
Źródłem danych konstrukcyjnych jest<br />
dokumentacja projektowa obiektu. Natomiast<br />
dane eksploatacyjne to:<br />
• Dane archiwalne z rozpatrywanego obiektu<br />
zawierające wyniki pomiarów i analiz<br />
prowadzonych rutynowo w danym obiekcie<br />
(dzienniki laboratoryjne, system SCADA)<br />
oraz dokumentacja projektowa;<br />
• Wyniki pomiarów on-line;<br />
• Wielkości niemierzone, wyznaczone na<br />
podstawie bilansu masy;<br />
• Wyniki pomiarów wykonanych dodatkowo<br />
w danym obiekcie w celu uzupełnienia<br />
danych koniecznych do przeprowadzenia<br />
kalibracji modelu danej oczyszczalni<br />
ścieków (Petersen, 2000).<br />
Wyniki badań prowadzonych na<br />
laboratoryjnym fizycznym modelu układu<br />
rzeczywistego umożliwiają wyznaczenie<br />
wartości wybranych parametrów modelu (na