ES2323257A1 - Sistema de control automatico avanzado de una planta depuradora de aguas residuales. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control automático avanzado de una
planta depuradora de aguas residuales.
Sistema de control avanzado para el control
automático de una planta de depuración de aguas residuales, que
comprende medios para determinar al menos una variable objetivo que
define un punto óptimo de operación, y medios para determinar unas
variables manipulables influyentes sobre dicha variable objetivo,
siendo emparejada cada variable objetivo con un única variable
manipulable. El sistema de control comprende un lazo de control
principal (10) que adapta automáticamente dicha variable manipulable
emparejada para cumplir los requisitos de la variable objetivo, y
que es definido por un valor de consigna principal (11) que
selecciona continuamente un valor de consigna secundario (13) en
base a la comparación entre el valor de la consigna principal (11)
y una variable principal de medición (17) de la variable objetivo,
siendo dicho valor de consigna secundario (13) el correspondiente a
la variable manipulable emparejada respectiva que alimenta un lazo
de control secundario (14).
Description
Sistema de control automático avanzado de una
planta depuradora de aguas residuales.
La presente invención se relaciona con un
sistema de control avanzado adaptado a un proceso biológico en un
reactor biológico de una planta depuradora de aguas residuales
también denominada EDAR.
Los sistemas de tratamiento de aguas residuales
han tenido que acomodarse a una legislación cada vez más severa en
los últimos años que, además de demandar la eliminación de la
materia orgánica, ha impuesto límites máximos al contenido de
nitrógeno y fósforo en las aguas vertidas al cauce receptor. Como
consecuencia de ello, las configuraciones de la EDAR se han vuelto
más complejas lo cual ha derivado en una mayor dificultad para los
operarios y a la hora de determinar los criterios de operación más
adecuados en cada momento. Aunque el proceso de depuración de aguas
residuales es bien conocido en sus distintas fases, mecánica,
físico- química y biológica, es en esta última en donde las
necesidades de control son fundamentales. Son conocidas una
diversidad de realizaciones de EDAR que tienen la característica
común que comprenden una zona de nitrificación o zona en la cual se
opera en condiciones aerobias, una zona de desnitrificación en
donde se opera en condiciones anóxicas y un decantador secundario
en donde se lleva a cabo una sedimentación de los fangos activos y
desde cuyo depósito se recicla parte de los fangos activos
llevándolos a la zona de nitrificación y/o a la de
desnitrificación.
La elevada complejidad de control de los
procesos biológicos ha derivado tradicionalmente en la construcción
de plantas sobredimensionadas a fin de asegurar el cumplimiento de
los objetivos de operación establecidos. El control convencional
de las EDAR conocidas está basado en el mantenimiento de unos
valores de referencia adecuados para las principales variables
manipulables del proceso, siendo seleccionados dichos valores de
referencia por el operario de la planta en función de las
características específicas del proceso en cada momento. Por otro
lado, el desconocimiento sobre la respuesta dinámica de la EDAR
motiva el mantenimiento de las variables manipulables en su valor
de diseño para las condiciones críticas de operación,
independientemente de los cambios introducidos por las variaciones
periódicas de concentración y caudal influente, cambios de
temperatura, etc.
Las plantas depuradoras de aguas residuales
durante su funcionamiento diario deben enfrentarse a perturbaciones
frecuentes y de muy distintas naturaleza. En primer lugar, el agua
de entrada varía sustancialmente en su composición y caudal con
escalas de tiempo que se mueven entre las horas y los meses. Así
mismo, hay que considerar las perturbaciones ocasionadas por las
tormentas, vertidos tóxicos o picos de gran carga. Tampoco son
extraños episodios en los cuales las poblaciones bacterianas sufren
cambios en sus propiedades físicas y microbiológicas causando
situaciones de mal funcionamiento en la EDAR. Por último, hay que
tener en consideración las perturbaciones generadas por actuaciones
inadecuadas en la EDAR ya sea por errores humanos o fallos en los
equipos de actuación y monitorización.
En el estado de la técnica anterior son
conocidos métodos de control en cascada basados en las mediciones
de dos o más variables manipulables simultáneamente. En este
sistema, el resultado de la medición de una primera variable
manipulable se utiliza para determinar el valor deseado de una
segunda variable manipulable. Dicho valor deseado se compara con la
medición de la segunda variable manipulable llevada a cabo
simultáneamente con la medición de la primera variable manipulable,
y sobre dicha comparación se lleva a cabo una acción de control
para cambiar la segunda variable manipulable al valor deseado.
En ES2093856T3 se describe un sistema de control
automático de una EDAR que comprende las operaciones de medir uno o
más de un número de parámetros del sistema, determinar un
parámetro de control sobre la base de los resultados de la medición
obtenidos y de una función de control seleccionada, seleccionar una
acción de control sobre la base del parámetro de control
determinado y ejecutar la acción de control seleccionada.
El objeto de la presente invención es el de
proporcionar un sistema de control avanzado adaptable de un proceso
biológico en un reactor biológico de una planta de depuración de
aguas residuales o EDAR según se define en las
reivindicaciones.
Un objetivo de la presente invención es un
sistema de control avanzado que comprende medios para determinar al
menos una variable objetivo que define un punto óptimo de
operación, y medios para determinar unas variables manipulables que
influyen sobre dicha variable objetivo. El sistema de control
remoto empareja cada variable objetivo con una única variable
manipulable, y comprende un lazo de control principal, asociado a
cada variable objetivo, que adapta de forma continua y automática
dicha variable manipulable emparejada a unas condiciones cambiantes
de la EDAR para cumplir los requisitos definidos a través de la
variable objetivo. El lazo de control principal se define por un
valor de consigna principal que selecciona en cada momento un valor
de consigna secundario a través de un controlador principal en base
al resultado de la comparación entre el valor de la consigna
principal y una variable principal de medición de la variable
objetivo, siendo dicho valor de consigna secundario el valor
correspondiente a la variable manipulable emparejada respectiva que
alimenta un lazo de control secundario.
El sistema de control avanzado permite optimizar
la explotación de la EDAR cumpliendo los objetivos de calidad
frente a las diferentes perturbaciones externas, mejorando la
estabilidad del proceso biológico, garantizando la calidad del
caudal efluente así como reduciendo significativamente los gastos
de explotación de la EDAR.
Esta y otras características y ventajas de la
invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la
descripción detallada de la invención.
La Fig. 1 muestra un proceso biológico DN
esquemático de una planta de depuración de aguas residuales EDAR
según la invención.
La Fig. 2 muestra un proceso biológico RDN
esquemático de una planta de depuración de aguas residuales EDAR
según la invención.
La Fig. 3 muestra un proceso biológico DRDN
esquemático de una planta de depuración de aguas residuales EDAR
según la invención.
La Fig. 4 muestra un diagrama de bloques de un
lazo de control principal comprendido en el sistema de control
automático avanzado según la invención.
En las figuras 1 a 3, se muestran
esquemáticamente diferentes tipos de procesos biológicos que pueden
llevarse a cabo en un reactor biológico 1 de una EDAR, y en los
cuales se implementa un sistema de control automático avanzado
según la invención. Así pues, un proceso biológico DN comprende una
etapa de desnitrificación seguida de otra etapa de nitrificación,
un proceso biológico RDN comprende una etapa de regeneración
seguida de una etapa de desnitrificación y de una etapa de
nitrificación, y un proceso biológico DRDN comprende una etapa de
desnitrificación seguida de una etapa de regeneración, una etapa de
desnitrificación y una etapa de nitrificación.
El reactor biológico 1 de un proceso biológico
DN, mostrado esquemáticamente en la figura 1, comprende una zona de
desnitrificación 2 que incluye unos reactores anóxicos con
microorganismos anaerobios, siendo los dos primeros reactores de
desnitrificación 2a y 2b selectores con el fin de evitar la
formación de filamentosas, una zona de nitrificación 3, contigua a
la zona de desnitrificación 2, que incluye unos reactores óxicos
con difusores y agitación independiente, y un decantador secundario
5. En el proceso biológico DN, un caudal influente Qi de agua
residual es bombeado a la zona de desnitrificación 2 en la cual se
produce una degradación de la materia orgánica de dicho caudal
influente Qi y de unos nitratos aportados por un caudal de
recirculación interna Qr proveniente del último reactor óxico 3a de
la zona de nitrificación 3. En la zona de nitrificación 3 se
produce la nitrificación de un nitrógeno amoniacal, generado
previamente en la zona de desnitrificación 2, dando lugar a los
nitratos, y la eliminación de unos fangos excedentes Qp en el
último reactor óxico 3c de la zona de nitrificación 3, de modo que
un caudal mixto resultante Qm es derivado hacia el decantador
secundario 5 donde unos fangos activos Qf provistos de nitratos son
separados por decantación y recirculados hacia el primer reactor de
desnitrificación 2a, y un caudal efluente Qe clarificado es
conducido a tratamientos posteriores.
El proceso biológico RDN, mostrado en la figura
2, incluye además de las zonas de desnitrificación 2 y
nitrificación 3, una zona de regeneración 4, previa a la zona de
desnitrificación 2, que incluye un primer reactor de regeneración 4a
óxico y un segundo reactor de regeneración 4b óxico en donde se
airean los fangos activos Qf provenientes del decantador secundario
5 antes de ser introducidos en la zona de desnitrificación 2.
El proceso biológico DRDN, mostrado en la figura
3, es una modificación del proceso biológico RDN en el cual es
introducido una fracción del caudal influente Qi residual en el
primer reactor de regeneración 4a de la zona de regeneración 4 que
en el proceso biológico de tipo RDN opera en condiciones anóxicas.
Los nitratos del primer reactor de regeneración 4a provienen de la
recirculación de fangos activos Qf, mientras que el aporte de
nitratos para los reactores anóxicos de la zona de desnitrificación
2 proceden de los nitratos producidos en el segundo reactor de
regeneración 4b, y los nitratos aportados por el caudal de
recirculación interna Qr.
De forma general, el diseño de una EDAR ha de
asegurar el cumplimiento de unas restricciones de operación
definidas a través de una determinada concentración de sólidos
suspendidos SSLM antes del decantador secundario 5, y de calidad
del caudal efluente Qe, en donde la normativa limita la
concentración de nitrógeno total en el caudal efluente Qe, siendo
dicho nitrógeno total la suma de las concentraciones de nitrógeno
amoniacal y nitratos impuestas para unas determinadas condiciones
de operación consideradas críticas, y por otro lado debe optimizar
los costes constructivos y/o de explotación asociados a dicha EDAR,
siendo los principales costes los derivados del consumo de aire en
los reactores óxicos correspondientes de la zona de nitrificación 3
y de regeneración 4, y de los gastos derivados del tratamiento de
los fangos excedentes Qp producidos.
La EDAR tiene una zona de trabajo en la cual
asegura el cumplimiento de las restricciones de operación y calidad
del caudal efluente Qe, e incluye dentro de dicha zona de trabajo
un punto o región óptima de operación en donde los costes asociados
a dicha EDAR son optimizados. La selección de dicho punto o región
óptima depende de los objetivos prioritarios definidos a través de
unas variables objetivo, siendo la elección final de unos valores
de consigna principales 11 de dichas variables objetivo, una
solución de compromiso entre rentabilidad económica y seguridad de
operación de la EDAR. Un punto óptimo teórico de operación de la
EDAR se corresponde con un máximo tiempo de retención de sólidos
SRT en el decantador secundario 5 del reactor biológico 1, que
conduce a una mínima producción de fangos excedentes Qp en la zona
de nitrificación 3, y un mínimo nivel de oxígeno disuelto OD en los
reactores óxicos de la zona de nitrificación 3 y de la zona de
regeneración 4 en el caso de un proceso biológico RDN o DRDN.
Con referencia a la figura 4, el sistema de
control avanzado de un proceso biológico DN, RDN o DRDN de una EDAR
según la invención comprende medios para determinar al menos una
variable objetivo que define el punto óptimo de operación, medios
para determinar unas variables manipulables que influyen sobre
dicha variable objetivo, y medios para determinar la ganancia y
tiempo de respuesta de la variable objetivo ante la variación de
cada una de las variables manipulables para el posterior
emparejamiento de la variable objetivo con una única variable
manipulable. El sistema de control avanzado, mostrado
esquemáticamente en la figura 4, comprende un lazo de control
principal 10 cerrado, definido por el valor de consigna principal
11 asociado a la variable objetivo respectiva, que adapta de forma
continua y automática la variable manipulable emparejada a unas
condiciones de operación cambiantes de la EDAR con el objetivo de
cumplir los requisitos definidos a través de la variable objetivo
correspondiente. Dicho lazo de control principal 10 selecciona en
cada momento un valor de consigna secundario 13 que a su vez
alimenta un lazo de control secundario 14, siendo dicho valor de
consigna secundario 13 el valor correspondiente a la variable
manipulable emparejada respectiva.
Las variables objetivo, que han sido
determinadas por el sistema de control de la invención, son la
concentración de sólidos suspendidos SSLM a la entrada del
decantador secundario 5, la concentración de amonio en el caudal
efluente Qe, y la concentración de nitratos en dicho caudal
efluente Qe y en un último reactor de desnitrificación 2c.
A partir de las variables objetivo seleccionadas
se han estudiado las distintas variables manipulables que influyen
en cada una de las variable objetivo con el objeto de emparejar una
única variable manipulable con cada variable objetivo. La selección
de cada variable manipulable se ha realizado analizando la
respuesta de cada variable objetivo ante variaciones de las
distintas variables de manipulables, de modo que cuando la acción
de una de las variables manipulables es más influyente que la
ejercida por las demás se empareja dicha variable manipulable a
dicha variable objetivo. Por otra parte, si la respuesta de la
variable objetivo ante una de las variables manipulables es más
rápida que la obtenida ante las demás variables manipulables, se
empareja dicha variable manipulable a dicha variable objetivo,
considerando el efecto de las demás variables manipulables
constante.
Las variables manipulables que influyen en la
variable objetivo de la concentración de sólidos suspendidos SSLM
son principalmente el caudal de fangos excedentes Qp que es
purgado del último reactor de nitrificación 3a, y el caudal de
recirculación de fangos Qf, de modo que cuanto mayor es el tiempo
de retención de sólidos SRT mayor es la concentración de sólidos
suspendidos SSLM, y cuanto mayor es el caudal de recirculación de
fangos Qf mayor es la concentración de sólidos suspendidos SSLM en
el último reactor de nitrificación 3a. Operar el proceso biológico
con una alta concentración de sólidos suspendidos SSLM incrementa
por una parte la demanda de oxígeno disuelto OD, pero reduce el
caudal de fangos excedentes Qp, incrementa la actividad biológica
global y mejora la estabilidad del proceso. Se ha comprobado que la
evolución en régimen dinámico de la concentración de sólidos
suspendidos SSLM, depende del caudal de fangos excedente Qp, y en
menor medida del caudal de recirculación de fangos Qf, con lo cual
se ha establecido el caudal de fangos excedentes Qp como la
variable manipulable emparejada a la variable objetivo de la
concentración de sólidos suspendidos SSLM.
Por otro lado, las variables manipulables que
influyen en la concentración de amonio efluente son el nivel de
oxígeno en las zonas de nitrificación 3 y regeneración 4, y el
caudal de fango excedente Qp. El nivel de oxígeno disuelto OD debe
mantenerse alto para favorecer el crecimiento de los
microorganismos, y garantizar la velocidad de nitrificación
necesaria, pero por otro lado debe ser lo suficientemente bajo para
minimizar costes y evitar una oxigenación de las zonas de
desnitrificación 2, inducida por la recirculación de nitratos, que
lleve consigo un aumento en la concentración de amonio efluente.
Por otra parte, cuanto menor es el caudal de fangos excedentes Qp
mayor es la población de biomasa en el reactor biológico 1, y por
tanto mayor es la eliminación de nitrógeno amoniacal en el
proceso. Se ha comprobado que la respuesta de la concentración de
amonio ante variaciones en el nivel de oxígeno disuelto OD es más
rápida que la respuesta ante variaciones del caudal de fangos
excedentes Qp. La rápida respuesta de la concentración de amonio
ante el nivel de oxígeno disuelto OD permite cumplir los
requerimientos de concentración de amonio. Por su parte la lenta
respuesta de la concentración de amonio a las variaciones del
caudal de fangos excedentes Qp imposibilita la única utilización de
esta variable manipulable para cumplir las restricciones
impuestas, a pesar de la elevada ganancia observada, con lo cual se
ha establecido el nivel de oxígeno disuelto OD como la variable
manipulable emparejada a la variable objetivo de la concentración
de amonio en el caudal efluente Qe.
Por último, las variables manipulables que
afectan a la concentración de nitratos en el caudal efluente Qe y
en la zona de desnitrificación 2, son el caudal de fangos
excedentes Qp, el nivel de oxígeno disuelto OD en las zonas de
nitrificación 3 y de regeneración 4, y el caudal de recirculación
interna Qr cuya función es aportar los nitratos necesarios a la zona
de desnitrificación 2 para agotar su potencial de desnitrificación.
Así pues, el aumento del caudal de fangos excedentes Qp produce un
incremento en la concentración de nitratos en la zona de
desnitrificación 2 debido a la disminución del potencial de
desnitrificación de dicha zona de desnitrificación 2, compensándose
el efecto en el proceso biológico DRDN con la posterior eliminación
de nitratos en la zona de nitrificación 3, de modo que la
concentración de nitratos en el caudal efluente Qe es prácticamente
independiente del caudal de fangos excedentes Qp. Por otro lado, un
aumento del caudal de recirculación de fangos activos Qf produce un
aumento en la concentración de nitratos en la zona de
desnitrificación 2 que es compensado por el incremento en el
potencial de desnitrificación derivado del arrastre de sólidos de
la zona de regeneración 4 en los procesos biológicos RDN y DRDN.
Por último, un aumento en el nivel de oxígeno disuelto OD produce
una mayor producción de nitratos. No obstante, la variable
manipulable de oxígeno disuelto OD ejerce una acción más fuerte
sobre la concentración de amonio efluente por lo que se ha decidido
mantener emparejada dicha variable manipulable con la variable
objetivo de la concentración de amonio en el caudal efluente Qe.
Por último, un aumento en el caudal de recirculación interna Qr
produce un fuerte aumento en la concentración de nitratos en la
zona de desnitrificación 2 para los procesos DN, RDN y DRDN, por lo
que se establece como variable manipulable el caudal de
recirculación interna Qr emparejado a la variable objetivo de
concentración de nitratos en el caudal efluente Qe y la zona de
desnitrificación 2.
El sistema de control de la invención tiene una
arquitectura jerárquica que comprende tres niveles. Por un lado, un
nivel inferior de control automático integra el lazo de control
secundario 14 de la variable manipulable emparejada
correspondiente, que regula a través de un controlador secundario
15 unos equipos de actuación de la EDAR tales como válvulas,
soplantes de aire, compresores, bombas hidráulicas, etc., en
función del resultado de la comparación establecida entre el valor
de consigna secundario 13 asociado a dicha variable manipulable
emparejada, y un valor secundario de medición 16 de dicha variable
manipulable emparejada, medido en el reactor biológico 1 mediante
unos analizadores correspondientes. Por otro lado, un nivel medio
de control avanzado incluye el lazo de control principal 10
asociado a cada variable objetivo correspondiente, siendo
establecido el valor de consigna principal 11 de la variable
objetivo desde un nivel superior de la jerarquía de control,
estableciendo cada lazo de control principal 10, en cada momento,
el valor de consigna secundario 13, que alimenta el lazo de control
secundario 14, a través de un controlador principal 12 en base al
resultado de la comparación entre el valor de la consigna principal
11 y una variable principal de medición 17 de la variable objetivo.
Por último, en el nivel superior de supervisión y control, el
operador puede interaccionar con la EDAR, examinar el estado
general de la EDAR, analizar información adicional relevante,
visualizar gráficos históricos, acudir a la base de datos y
establecer una estrategia de operación más adecuada, los valores de
consigna principales 11 y secundarios 13 correspondientes, así
como el tipo de medidas, en tiempo real y/o de laboratorio,
utilizadas en la regulación de la EDAR.
En la realización de la invención, el sistema de
control avanzado comprende tres lazos de control principales 10
monovariables y desacoplados, a través de los cuales se regula el
proceso en el reactor biológico 1 con el objetivo de mantener la
variable objetivo constante según el valor de consigna principal 11
predefinido en un nivel superior de la arquitectura de control.
Así pues, el lazo de control principal 10
asociado al control de la concentración de nitrógeno amoniacal en
el caudal efluente Qe, tiene por objeto regular el proceso de
nitrificación con objeto de reducir la aireación, y por tanto el
nivel de oxígeno en la zona de nitrificación 3 y de regeneración 4
hasta un valor mínimo que proporcione una concentración de
nitrógeno amoniacal no superior al valor de consigna principal 11,
de modo que se reduzcan los costes asociados a la aireación. En
este caso, el valor de consigna secundario 13 es el valor del
oxígeno disuelto OD, la variable secundaria de medición 16 se
corresponde con el valor de oxígeno disuelto OD medido en la zona
de desnitrificación 3 y de regeneración 4, y el controlador
principal 12 es de estructura no lineal, de modo que con bajas
concentraciones de nitrógeno amoniacal, dicho controlador principal
12 opera como un controlador proporcional integral derivativo PID y
cuando la concentración de nitrógeno amoniacal supera el valor de
consigna principal 11 se impone el nivel de oxígeno máximo. Por su
parte, la variable principal de medición 17 se corresponde con una
media móvil de la concentración de amonio efluente muestreada
durante las últimas 24 horas.
Las perturbaciones que afectan a la EDAR tienen
una componente cíclica con periodo de 1 día, reflejándose dicha
componente cíclica en la actuación del controlador principal 12.
Por ello, se utiliza como valor de la variable principal de
medición 17 la media de los valores de la variable objetivo durante
las últimas 24 horas o menos en función de los criterios de calidad
exigidos, evitando la aparición de la componente cíclica en el lazo
de control principal 10 puesto que la onda diaria afecta al valor
instantáneo de la variable principal de medición 17 pero no a su
valor medio.
Por otro lado, el lazo de control principal 10
asociado a la variable objetivo de la concentración de nitratos en
el último reactor de la zona de desnitrificación 2 tiene como
objetivo regular el proceso de desnitrificación aportando los
nitratos necesarios para agotar el potencial de desnitrificación de
dicha zona de desnitrificación 2 a través del caudal de
recirculación interna Qr, evitando la inhibición de la
desnitrificación por la ausencia de nitratos en las zona de
desnitrificación 2, cuando los valores de recirculación interna Qr
son muy bajos, y previniendo de concentraciones demasiado altas en
dicha zona de desnitrificación 2, o niveles de oxígeno disuelto OD
altos que inhibirían el proceso de desnitrificación. En este caso,
el valor de consigna secundario 13 representa el valor del caudal
de recirculación interna Qr, la variable secundaria de medición 16
es el valor del caudal de recirculación interna medido, y la
variable principal de medición 17 se corresponde con el valor
instantáneo de la medición de nitratos en el último reactor de la
zona de desnitrificación 2 para evitar la formación de compuestos
intermedios del proceso de desnitrificación en los reactores de
anóxicos. La respuesta de la concentración de nitratos se
corresponde con la de un sistema de segundo orden, siendo
seleccionado un controlador proporcional integral derivativo PID
como controlador principal 12.
Por último, el lazo de control principal 10 de
la variable objetivo de la masa de sólidos en suspensión SSML,
tiene como objetivo mantener el valor de consigna principal 11
constante mediante la adecuación de valor de consigna secundario
13, correspondiente al caudal de fangos excedentes Qp, en función
de la variable principal de medición 17 de la masa de sólidos. La
función de este lazo de control principal 10 es responder a las
variaciones introducidas en el sistema por perturbaciones a medio
largo plazo como pueden ser los cambios de temperatura y la carga
influente, manteniendo la media de la masa de sólidos en las
últimas 24 horas en el valor establecido desde el nivel superior
mediante la actuación sobre el caudal de purga de fango en exceso
Qp. El controlador principal 12 utilizado es un controlador
proporcional integral PI.
El sistema de control avanzado de la invención
es modular, adaptable a diferentes tamaños de EDAR, y a diferentes
criterios de control de dichas EDAR que, en unos casos, pueden
venir determinados por la composición media del agua tratada a lo
largo del día, o, en otros casos más estrictos, por valores
instantáneos de la composición del caudal efluente Qe.
En otras realizaciones, no representadas, de la
invención el sistema de control puede variar en función del número
de variables objetivo a cumplir, así por ejemplo puede haber
realizaciones en donde sólo se controle una o dos variables
objetivo con lo cual sólo habrá uno o dos lazos de control
principales, o bien puede incluir otras variables objetivo no
incluidas en esta realización como por ejemplo la concentración de
nitratos en el primer reactor de regeneración óxico, y la
concentración de amonio en el segundo reactor de regeneración
anóxico, en el caso de un proceso biológico DRDN.
Claims (10)
1. Sistema de control avanzado para el control
automático de un proceso biológico en un reactor biológico (1) de
una planta de depuración de aguas residuales o EDAR, que comprende
medios para determinar al menos una variable objetivo que define un
punto óptimo de operación, y medios para determinar unas variables
manipulables que influyen sobre dicha variable objetivo,
caracterizado porque dicho sistema de control avanzado
empareja cada variable objetivo con un única variable manipulable,
y comprende un lazo de control principal (10), por cada variable
objetivo, que adapta continua y automáticamente dicha variable
manipulable emparejada a unas condiciones de operación cambiantes
de la EDAR para cumplir los requisitos definidos a través de la
variable objetivo, siendo definido dicho lazo de control principal
(10) por un valor de consigna principal (11) que selecciona en cada
momento un valor de consigna secundario (13) a través de un
controlador principal (12) en base al resultado de la comparación
entre el valor de la consigna principal (11) y una variable
principal de medición (17) de la variable objetivo, siendo dicho
valor de consigna secundario (13) el valor correspondiente a la
variable manipulable emparejada respectiva que alimenta un lazo de
control secundario (14).
2. Sistema de control avanzado según la
reivindicación anterior, en donde dicho sistema de control avanzado
tiene una estructura jerárquica, y comprende un nivel inferior que
integra el lazo de control secundario (14) que regula a través de un
controlador secundario (15) unos equipos de actuación de la EDAR en
función del valor de consigna secundario (13) y un valor secundario
de medición (16) de la variable manipulable emparejada, un nivel
intermedio que incluye el lazo de control principal (10), y un
nivel superior desde el cual se define el valor de consigna
principal (11).
3. Sistema de control avanzado según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en donde los lazos de control
principal (10) asociados a variables objetivo diferentes son
monovariables y están desacoplados entre sí.
4. Sistema de control avanzado según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en donde la variable objetivo
es una concentración de nitrógeno amoniacal en el caudal efluente
(Qe), y la variable manipulable emparejada a dicha variable
objetivo es el nivel de oxígeno disuelto (OD) en una zona de
nitrificación (3) y/o de regeneración (4) del reactor biológico
(1).
5. Sistema de control avanzado según la
reivindicación 4, en donde la variable principal de medición (17)
se corresponde con una media móvil de la concentración de amonio
efluente.
6. Sistema de control avanzado según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la variable objetivo es la
concentración de nitratos en una zona de desnitrificación (2) del
reactor biológico, y la variable manipulable emparejada a dicha
variable objetivo es un caudal de recirculación interna (Qr) de una
zona de nitrificación (3) a la zona de desnitrificación (2) del
reactor biológico (1).
7. Sistema de control avanzado según la
reivindicación 6, en donde la variable principal de medición (17)
se corresponde con un valor instantáneo de la concentración de
nitratos.
8. Sistema de control avanzado según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la variable objetivo es la
concentración de sólidos en suspensión (SSML) en el reactor
biológico (1), y la variable manipulable emparejada a dicha
variable objetivo es un caudal de fangos excedentes (Qp) de una
zona de nitrificación (3).
9. Sistema de control avanzado según la
reivindicación 8, en donde la variable principal de medición (17)
se corresponde con una media móvil de la concentración de sólidos
en suspensión (SSML) en el reactor biológico (1).
10. Sistema de control avanzado según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho sistema de
control es adaptable a diferentes tamaños de la EDAR y a diferentes
criterios de calidad del caudal efluente.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200703191A ES2323257B1 (es) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Sistema de control automatico avanzado de una planta depuradora de aguas residuales. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200703191A ES2323257B1 (es) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Sistema de control automatico avanzado de una planta depuradora de aguas residuales. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2323257A1 true ES2323257A1 (es) | 2009-07-09 |
| ES2323257B1 ES2323257B1 (es) | 2010-04-20 |
Family
ID=40825124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200703191A Active ES2323257B1 (es) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Sistema de control automatico avanzado de una planta depuradora de aguas residuales. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2323257B1 (es) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2093851T3 (es) * | 1991-10-01 | 1997-01-01 | Krueger I Systems As | Metodo para controlar instalaciones de depuracion de aguas residuales que emplean la evaluacion de la calidad de los datos de medida. |
| ES2093856T3 (es) * | 1991-10-01 | 1997-01-01 | Krueger I Systems As | Metodo para controlar instalaciones de depuracion de aguas residuales que emplea multiples funciones de regulacion. |
| EP1598712A1 (en) * | 2004-05-17 | 2005-11-23 | Universita' degli studi di Brescia | Method and device for controlling the biological process in waste-water treatment plants |
-
2007
- 2007-11-30 ES ES200703191A patent/ES2323257B1/es active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2093851T3 (es) * | 1991-10-01 | 1997-01-01 | Krueger I Systems As | Metodo para controlar instalaciones de depuracion de aguas residuales que emplean la evaluacion de la calidad de los datos de medida. |
| ES2093856T3 (es) * | 1991-10-01 | 1997-01-01 | Krueger I Systems As | Metodo para controlar instalaciones de depuracion de aguas residuales que emplea multiples funciones de regulacion. |
| EP1598712A1 (en) * | 2004-05-17 | 2005-11-23 | Universita' degli studi di Brescia | Method and device for controlling the biological process in waste-water treatment plants |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2323257B1 (es) | 2010-04-20 |
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