FR2522422A1 - Circuit de controle notamment d'un systeme reacteur anaerobic - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN CIRCUIT DE CONTROLE POUR UN SYSTEME REACTEUR ANAEROBIE. LE CIRCUIT COMPREND UN FILTRE D'ESTIMATION 16 QUI RECOIT DES SIGNAUX D'ENTREE DE CAPTEURS, PRODUIT UNE ESTIMATION DE LA VALEUR PRESENTE D'UNE VARIABLE DANS LE SYSTEME, COMPARE LADITE ESTIMATION A UN SIGNAL DU CAPTEUR DE LA VARIABLE ET PRODUIT, DE LADITE COMPARAISON, UN SIGNAL D'ERREUR DE DIFFERENCE QUI EST COMBINE AUX SIGNAUX RECUS ET REAPPLIQUE AUX INTEGRATEURS, UN ELIMINATEUR DE LA POLARISATION A LONG TERME QUI PEUT ETRE PRESENTE DANS AU MOINS L'UN DES SIGNAUX RECUS, LEDIT ELIMINATEUR COMPRENANT UN FILTRE PASSE-HAUT 53 PAR OU LES SIGNAUX D'ENTREE RECUS SONT TRANSMIS A L'INTEGRATEUR 58, LEDIT FILTRE PASSE-HAUT REJETANT LA POLARISATION QUI PERSISTE PENDANT UNE PERIODE SENSIBLEMENT PLUS LONGUE QUE LA CONSTANTE DE TEMPS DU SYSTEME. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU TRAITEMENT DES EAUX RESIDUELLES.

Description

La présente invention concerne le contrôle d'un réacteur méthanogène

anaérobie contenant un lit retenu mélangé en retour de bactéries méthanogènes par o des eaux usées organiques et aqueuses sont amenées vers le haut, et elle se rapporte plus particulièrement au contrôle

d'un filtre anaérobie de recyclage.

Un autre aspect de l'invention se rapporte à une amélioration de la fiabilité des systèmes de contrôle de

processus en général.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparattront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est un graphique montrant l'écoulement volumétrique de courants résiduels ou usés dans le "réservoir d'équilibrage" d'une installation chimique sur une période d'environ 8 semaines, le temps (décalages) étant indiqué sur l'axe des abscisses et l'écoulement (M litre/8 heures de décalage sur l'axe des ordonnées; la figure 2 est un graphique montrant la concentration moyenne (en termes de grammes de demande chimique en oxygène par litre), gramme/litre, sur l'axe des ordonnées dans le matériau amené à ce réservoir, sur la même période de 8 semaines, le temps ( décalages) étant indiqué sur l'axe des abscisses; la figure 3 est un graphique montrant les quantités totales de matières organiques (en termes de M. kilogrammes de demande chimique en oxygène par heure)(sur l'axe des ordonnées) amenées au réservoir sur la même période de 8 semaines; la figure 4 est un schéma d'un intégrateur numérique commandé par horloge; la figure 5 est un schéma d'un système contenant un réservoir d'équilibrage et un filtre-anaérobie; la figure 6 est un schéma des éléments d'un système de contrôle du processus illustré sur la figure 5;et les figures 7 à 12 sont des schémas de circuit de diverses unités de ce système de contrôle, la figure 7 montrant un estimateur du niveau, la figure 8 montrant un estimateur de la demande en oxygène de sortie, la figure 9 montrant un moyen de filtrage du signal de demande en oxygène, la figure 10 montrant un contrôleur, la figure 11 montrant un contrôleur de niveau et la figure 12 montrant un moyen de filtrage du signal d'écoulement de méthane et une alarme de faible efficacité Les symboles pour les éléments de circuit sont les mêmes sur tous ces schémas et sont identifiés sur les dessins (noter

particulièrement les figures 10 et 11) et dans la descrip-

tion ici Comme on peut le voir sur la figure 11, le même symbole est utilisé pour un amplificateur et pour un atténuateur. Un aspect de l'invention se rapporte au contrôle du fonctionnement d'un filtre anaérobie qui reçoit un

courant résiduel ou usé organique et aqueux d'une instal-

lation de traitement (comme une installation pétrochimique, une installation de traitement des aliments ou une installation de pâte ou de papier) Ce courant résiduel peut être un ensemble de divers courants plus petits provenant de diverses parties de l'installation, ayant des concentrations et des débits variables, qui sont amenés à un "réservoir d'équilibrage" Le taux volumétrique et la concentration de l'écoulement total vers ce réservoir peuvent considérablement fluctuer, comme on peut le voir sur les figures 1, 2 et 3, qui montrent les variations de l'écoulement total sur 8 heures, sur une période de

8 semaines pour une installation pétrochimique.

Sur la figure 5, le terme "I An F"' désigne un filtre anaérobie, vers lequel un courant résiduel organique et aqueux est pompé à un taux ou débit contrôlé par une pompe d'alimentation P en provenance d'un réservoir d'alimentation (réservoir d'équilibrage) 11 Le gaz produit dans An F est retiré par le sommet Une partie de l'effluent liquide de An F est retirée en tant que sortie ou dégorgement et le reste de cet effluent liquide est recyclé vers la partie inférieure de An F par une pompe de recyclage RP, par exemple par alimentation en mélange avec l'alimentation fraîche Le fonctionnement du filtre anaérobie est décrit, par exemple, dansla demande U S de Blay et Witt, NO 95 915 déposée le 19 Novembre 1979 et dans le brevet britannique de Witt et autres NO 1 567 578 publié le 14 Mai 1980,

ces demandes étant citées ici à titre d'exemple.

Le système de contrôle comprend des capteurs pour mesurer les divers paramètres et des transducteurs pour produire des signaux représentatifs de ces paramètres mesurés La liste de ces signaux ainsi que des paramètres correspondants est donnée ci-après: Le signal FOD est représentatif de la valeur mesurée de la concentration de la demande en oxygène ( 1 O D 1, comme la demande totale en oxygène lT O D J ou la demande chimique en oxygène LC O D l) du contenu du réservoir d'alimentation; cela est sensiblement la même chose que la concentrationde QD dans l'alimentation fraîche qui s'écoule du réservoir 11 à An F Le signal LF est représentatif du taux volumétrique de l'écoulement de cette alimentation liquide fraîche Le signal o OD est représentatif de la valeur mesurée de la concentration de la demande en oxygène du dégorgement ou de la sortie liquide de An F Dans le mode de réalisation illustré, aucune mesure séparée du taux d'écoulement de cette sortie n'est effectuée, car c'est sensiblement la même que le débit de l'alimentation fraîche qui est représenté par le signal LF Le signal GF est représentatif du débit

volumétrique (réduit aux conditions standards de tempéra-

ture et de pression) du gaz émis, et le signal MC est

représentatif de la concentration en méthane dans ce gaz.

Le signal LL est représentatif de la valeur mesurée du niveau du liquide (c'est-à-dire % de l'état plein) dans le réservoir 11 Le signal TIF (écoulement d'entrée au réservoir) est représentatif de la valeur mesurée de

l'entrée volumétrique dans le réservoir 11.

Le traitement de ces signaux est représenté sur

la figure 6.

Le signal f OD de la demande en oxygène d'alimenta- tion agit sur un circuit de filtrage 12 à retard de premier ordre ayant un temps d'intégration de plusieurs heures (comme 16 heures) pour donner un signal filtré de demande en oxygène d'alimentation f OD qui est appliqué, avec le signal d'écoulement du liquide LF, à un multiplicateur 13 dont le signal de sortie est représentatif du débit filtré de demande en oxygène vers An F Le débit de demande en oxygène vers An F est proportionnel à la "charge" (ou "charge organique", qui est le débit de demande en oxygène divisé par le volume Econstant 1 de An F) Ainsi, le signal à la sortie du multiplicateur 13 est représentatif

de la charge.

Le signal d'écoulement de gaz GF et le signal de

concentration en méthane MC sont appliqués à un multiplica-

teur 14 dont le signal de sortie MF est représentatif du débit de méthane à la sortie de An F, et ainsi du taux d'enlèvement de O D dans An F (La production de gramme mole de méthane est équivalente à l'enlèvement de

64 grammes de O D).

Le signal d'écoulement de méthane MF, le signal mesuré de demande en oxygène ou O D de sortie o OD, le signal d'écoulement du liquide LF et le signal filtré

d'alimentation en O D > f O Ds, sont tous appliqués (direc-

tement ou indirectement) à un estimateur 16 Cet estimateur

développe un signal interne pour une O D de sortie calcu-

lée (en se basant sur la valeur précédente de O D de sortie ajustée pour tenir compte de la charge de O D. ajoutée moins le taux d'enlèvement de O D en tant que méthane lcomme cela est indiqué par MF); compare cette O D de sortie calculée au signalo OD (représentant la valeur mesurée de la O D de sortie, laquelle valeur mesurée peut être incorrecte par exemple, du fait d'erreurs d'instrument comme la formation d'un bouchon dans la ligne d'échantillonnage d'un analyseur de O D en ligne), et arrive à une estimation de la-valeur la plus probable de 0.D de sortie Cette valeur estimée, représentée par le signal o ODE est appliquée à un contrôleur principal indiqué généralement en 17 qui, à son tour, applique une charge d'alimentation à An F Ainsi, le taux d'alimentation est accru quand o ODE est en dessous du point de consigne souhaité et le taux d'alimentation est diminué quand o ODE

est au-dessus de ce point de consigne.

Le système permet un recoupement ou une contre-

vérification de l'information donnée par les capteurs.

Il ne repose pas totalement sur la valeur mesurée de O D. de sortie, qui pourrait être errone, De préférence, il ne repose pas totalement sur une valeur calculée, qui dépend d'une mesure précise, par exemple, du débit Le système préféré ne repose que sur des mesures relativement fiables

ou répétables, comme les signaux de débit de forte répéta-

bilité et (voir description du filtre passe-haut, ci-après)

des valeurs de o OD qui ne sont pas sujettes à une intégra-

tion par rapport au temps Le système comprend une alarme (décrite ciaprès) qui est actionnée quand la différence entre les valeurs calculée et mesurée est supérieure à une certaine quantité prédéterminée En réponse à l'alarme, l'opérateur déconnecte manuellement le système du capteur de o OD, prélève un échantillon de la sortie et effectue

une mesure indépendante de O D de sortie (ou à sa discré-

tion, en se basant sur l'expérience avec le Lonctio Dnneent de ce système dans une situation particulière, il r:epose

sur une telle mesure indépendante précédente) et il ré-

établit l'instrument pour insérer la valeur "vraie" ou

réelle pour la concentration de O D de sortie.

Dans le contrôleur 17, le signal de O D de sortie estimé o ODE est comparé à un signal prédéterminé de point de consigne et le signal résultant de différence (ou "erreur") est traité selon une logique de contrôle d'avance-retard pour donner un signal de demande de charge 201 qui est appliqué à un diviseur 18 o il est divisé par le signal filtré d'alimentation f ODS pour donner un signal de demande d'écoulement liquide 203 qui est appliqué à un contrôleur d'écoulement 19 qui, à son tour, agit sur le réglage de vitesse de la pompe P ou sur un autre dispositif approprié de réglage d'écoulement

agissant sur le liquide dans le conduit d'alimentation.

La dimension du réservoir d'alimentation 11 est avantageusement aussi petite que possible, pour des raisons économiques; par exemple, sa capacité peut être égale, disons, à un écoulement total moyen de 1 jour (c'est-à-dire TIF x 24 heures) Pour éviter ou limiter la nécessité de détourner (du réservoir) tout ou partie du courant résiduel de l'installation, il est prévu de contrôler le débit du liquide sortant du réservoir selon le niveau du liquide s'y trouvant A cette fin, le signal de point de consigne 202 qui est appliqué au contrôleur 17 est rendu partiellement dépendant du niveau du liquide dans le réservoir d'alimentation 11 En effet, quand ce niveau dépasse une bande morte prédéterminée, le point de consigne s'élève, ce qui a pour effet d'augmenter le taux d'alimentation du filtre anaérobie Inversement, quand le niveau du liquide tombe en dessous de la bande morte, le point de consigne s'abaisse; ainsi, le débit vers le filtre anaérobie est diminué si, du fait d'une quantité relativement faible de matériau dans le réservoir, ce matériau n'est pas suffisamment efficace pour diluer tout àcoup de matériaux toxiques très concentrés pouvant

être introduits dans le réservoir.

La façon dont le niveau du liquide influence le

point de consigne est comme suit: le signal TIF (repré-

sentatif du débit d'entrée mesuré dans le réservoir) et le signal LF (représentatif de l'écoulement de liquide à la sortie du réservoir) sont appliqués à un additionneur 21 dont le signal de sortie 204 est la différence entre TIF et LF; ce signal de différence d'écoulement est appliqué, avec le signal LL (représentatif du niveau de liquide mesuré dans le réservoir) à un estimateur 22 qui produit un signal du niveau du liquide estimé LLE Le %signal LLE passe à son tour à un dispositif à bande morte 23 pour produire un signal + LLE qui représente la quantité dont le signal du niveau du liquide estimé est au-dessus ou en dessous d'une bande morte prédéterminée Ce signal + LLE agit sur un contrôleur de niveau 24 o il est traité selon une logique de contrôle d'avance-retard pour donner le signal de point de consigne 202 qui est appliqué au

contrôleur principal 17.

Dans le mode de réalisation illustré est également prévu un autre système de contrôle, qui peut remplacer (par un commutateur à commande manuelle 25) le système de contrôle ci-dessus décrit, et qui peut être particulièrement utile dans la période o le An F est mis en marche ou est amené à une haute capacité souhaitée Cet autre système est du type révélé dans la demande de brevet US En oirs de Blay et Witt NO 95 915 déposée le 19 novembre 1979 et consiste à régler la O D d'alimentation pour maintenir une efficacité prédéterminée d'enlèvement de O D Comme l'efficacité est égale au taux d'enlèvement de O D divisé par le taux d'alimentation de O D, et que le taux

d'enlèvement de O D est proportionnel au taux de produc-

tion de méthane, on peut déterminer le taux d'alimentation souhaité de O D en divisant un signal représentatif du débit de méthane par un signal ESP représentant l'efficacité prédéterminée. Le point de consigne pour l'efficacité est modifié de façon à réfléchir le niveau du liquide dans le réservoir;

quand le niveau est au-dessus de la bande morte prédéter-

minée, l'efficacité est établie à un niveau inférieur (c'est-à-dire que le taux relatif d'alimentation de O D. est supérieur) et inversement A cette fin, le signal de point de consigne 202 produit par le contrôleur de niveau 24

est utilisé, après conversion appropriée dans un conver-

tisseur 26, en tant que signal ESP du point de consigne d'efficacité Le signal d'écoulement de méthane MF passe à un moyen de filtrage 27 pour donner un signal filtré d'écoulement de méthane MFS Ce dernier est divisé par le signal de point de consigne d'efficacité ESP dans le diviseur 28 pour donner un signal de demande de charge 205 qui est appliqué au diviseur 18 quand cet autre système fonctionne. Ainsi, le taux d'alimentation vers le filtre anaérobie est accru quand l'efficacité est supérieure au

point de consigne d'efficacité prédéterminé et inversement.

En se référant maintenant au schéma de circuit de l'estimateur de niveau (figure 7), le signal de différence d'écoulement 204 (à la sortie de l'additionneur 21) représente le pourcentage de changementde volume du réservoir par unité de temps Tandis que le signal 204 peut être produit en tant que valeur numérique d'un débit (par exemple en litr E ou m 3 par minute), en divisant ce

débit par une constante (par exemple le volume du réser-

voir 11), cela donne un signal 204 a de la valeur numérique du pourcentage de changement du volume du réservoir par minute; dans le mode de réalisation illustré, une telle division par une valeur constante est effectuée par

l'atténuateur 29 Le signal 204 a est modifié dans l'addi-

tionneur 31 (comme on le décrira ci-après) pour former un signal 204 b qui est appliqué à un intégrateur 32 qui a été pré-établi, par un signal 206 pour le niveau alors

existant ( pourcentage de l'état plein) du réservoir.

Ainsi, la sortie de l'intégrateur 32 est un signal LLE qui représente une estimation instantanée du niveau du réservoir Ce signal LLE est soustrait du signal LL dans un additionneur 33 et le signal résultant 208 de la différence entre LL et LLE est alors ré-appliqué par un atténuateur 34 à l'additionneur 31 pour modifier le signal 204 a; cette contre-réaction empêche les petites erreurs des mesures d'écoulement de s'accumuler et d'affecter

la sortie de l'intégrateur 32.

Le mode de réalisation illustré comprend un moyen pour actionner une alarme quand il y a une différence indue et persistante entre les signaux pour les valeurs mesurée et estimée du niveau du liquide A cette fin, le signal 208 est appliqué à un circuit de filtrage de retard de premier ordre qui est généralement indiqué par le repère 36 et qui sert à filtrer tout "pic" de courte durée dans le signal 208, donnant un signal filtré 208 s; ce circuit 36 est de forme traditionnelle et il comprend un additionneur 37, un atténuateur 38 et un intégrateur 39 ayant une connexion

de contre-réaction à l'additionneur 37 L'alarme 41 est pré-

établie pour être actionnée quand la grandeur du signal 208 s (qu'il soit positif ou négatif) est supérieure à une valeur prédéterminée Pour arrêter à la main l'alarme 41, est prévu un circuit 42 (comprenant un commutateur à contact momentané ("m c ") 43 et un amplificateur 44) par lequel l'intégrateur 39 peut se décharger Pour corriger la situation indiquée par l'alarme 41, des moyens sont prévus pour que l'opérateur puisse insérer la valeur vraie ou réelle du niveau du réservoir dans le système (par exemple quand il y a un mauvais fonctionnement du capteur de mesure du niveau, pouvant être provoqué par un bouchon

solide dans le capteur de niveau) Un tel moyen de correc-

tion comprend un commutateur 46 pour déconnecter le signal du niveau mesuré du système et connecter le signal L Lt

(produit par exemple par un cadran numérique 47) et égale-

ment un circuit de ré-établissement pour connecter le signal de différence 208 à l'intégrateur 32 par un amplificateur 48 ayant un gain relativement élevé (en comparaison à 1 'atténuateur 34 de très faible gain) et par

un commutateur m c 49 (ou alternativement par un corinuta-

teur 51 qui peut être sur un panneau de contrôle et de supervision) de façon qu'en manoeuvrant le commutateur 49, la valeur estimée devienoe très rapidement égale à la valeur vraie Il y a un commutateur 51 a pour déconnecter le signal de différence d'écoulement 204 du circuit d'estimation du niveau Les commutateurs 43, 49 et 51 a sont commandés et actionnés simultanément par un seul bouton poussoir de façon que quand les commutateurs 43 et 49 sont

fermés, le commutateur 51 a soit ouvert.

Au dispositif à bande morte 23 est associé un additionneur 33 a auquel le signal LLE est soustrait d'un signal de point de consigne de niveauproduit à un cadran numérique manuellement variable.

La figure 8 montre un schéma de circuit de l'esti-

mateur de O D de sortie 16 A l'additionneur 52 (gauche supérieurede la figure 8), le taux net de sortie du filtre

anaérobie (c'est-à-dire la somme du signal 210, représen-

tatif du taux de décharge de O D liquide plus le signal' MF qui est représentatif du débit de méthane) est soustrait du taux net d'entrée (c'est-à-dire le signal 209 qui est représentatif de la charge) afin que le signal résultant 211 représente le taux de changement du matériau de O D. dans le filtre anaérobie Bien entendu, il peut être nécessaire de faire passer un ou plusieurs de ces signaux à travers un amplificateur ou atténuateur approprié (comme on peut le voir sur la figure 8), o le signal est multiplié par une constante appropriée pour garantir que toutes les valeurs numériques seront dans les mêmes unités (comme grammes de COD par minute) Le signal 211 à la sortie de l'additioneur 52 passe par un filtre passe-haut 53 (qui sera mieux décrit ci-après) et le signal modifié résultant 211 m passe par un atténuateur 54 o sa valeur numérique est divisée par une constante, c'est-à-dire la quantité de liquide contenu dans le filtre anaérobie (et tuyauteries associées), pour donner ainsi un signal 211 a pour le changement estimé de la concentration de O D dans le filtre anaérobie Ce signal 211 a est appliqué à un circuit 56 du même type que le circuit estimateur de la figure 7, décrit ci-dessus En effet, il est appliqué à unadditionneur 57 (décrit cl-après) pour donner un signal

212 qui est appliqué à un intégrateur 58 qui a été pré-

établi, par un signal 213, pour la concentration en O D. qui existe alors dans le filtre anaérobie, afin que le signal de sortie o ODE de l'intégrateur 58 représente une estimation instantanée de la concentration en O D dans le filtre anaérobie Le signal o ODE est soustrait du signal o OD dans un additionneur 59 et le signal résultant 216 de la différence entre o OD et o ODE est alors réappliqué par l'amplificateur (c'est-à-dire atténuateur) 60, à l'additionneur 57 pour modifier le signal 211 a Cette contre-réaction empêche les petites erreurs de mesure de

s'accumuler et d'affecter la sortie de l'intégrateur 58.

Le signal 210 (qui est représentatif du taux de décharge de O D liquide et qui, comme on l'a mentionné ci-desesus, est appliqué à l'additionneur 52), est produit à un

multiplicateur 61 qui reçoit les signaux o ODE et LF.

Dans le mode de réalisation illustré est incorporé un moyen pour actionner une alarme quand il y a une différence indue et persistante entre les signaux des valeurs estimée et mesurée de la concentration de O D de sortie, et pour corriger, à la main, le système Cela est semblable à l'agencement représenté sur la figure 7 et ci-dessus décrit Le signal 216 est appliqué à un circuit de filtrage à retard de premier ordre indiqué généralement par le repère 62 qui sert à filtrer tout "pic" dans le signal 216, donnant un signal filtré 216 s, ce circuit 62 étant d'un type traditionnel et comprenant un additionneur 63, un atténuateur 64 et un intégrateur 66 ayant une connexion de contre-réaction vers l'additionneur 63 L'alarme 67 est pré-établie pour être actionnée quand la grandeur du signal 216 S (qu'il soit positif ou négatif) est supérieure à une valeur prédéterminée Pour arrêter l'alarme à la mainest prévu un circuit 68 (comprenant un commutateur m c 69 et un amplificateur 71) par lequel l'intégrateur peut se décharger Pour corriger la situation indiquée par l'alarme, des moyens sont prévus pour que l'opérateur puisse insérer la valeur vraie ou réelle de la concentration de O D de sortie dans le système (par exemple quand il y a un mauvais fonctionnement du capteur de mesure de O D de sortie) Un tel moyen de correction comprend un commutateur 72 pour déconnecter le signal mesuré de O D de sortie du système et connecter à la place un signal correct o O Dt (produit par exemple par un cadran numérique 73) et également un circuit réétabli pour connecter le signal de différence 216 à l'intégrateur 58 par un amplificateur 74 ayant un gain relativement élevé ( en comparaison au très faible gain de l'atténuateur ) et par un commutateur m c 76 (ou alternativement, par un commutateur 77 qui peut être sur le panneau de commande et de supervision), afin qu'en manoeuvrant le commutateur 76, la valeur estimée devienne rapidement égale à la, valeur vraie ou réelle Un commutateur 77 a est prévu, pour déconnecter le signal d'entrée 211 du circuit d'estimation Les commutateurs 69, 76 et 77 a sont commandés (et actionnés simultanément) par un seul bouton poussoir de façon que, quand les commutateurs 69 et 76 sont fermés,

le commutateur 77 a soit ouvert.

Le filtre passe-haut 53 comprend une boucle de contre-réaction contenant un atténuateur à très faible gain 78 et un intégrateur 79 alimentant un additionneur 81 quand le signal de sortie 217 de l'intégrateur (modifié, dans le mode de réalisation illustré, par une polarisation

fixe prédéterminée) est soustrait du signal d'entrée 211.

Le signal 217 est une valeur moyenne mobile de la sortie de l'additionneur, dont la moyenne est faite sur longtemps afin que le signal 211 m à la sortie de l'additionneur 81, représente la différence (positive ou négative) entre le signal 211 et cette valeur moyenne mobile S'il n'y a pas de polarisation importante (erreur) dans les signaux à la sortie des capteurs, le signal de moyenne mobile à long terme 217 est zéro et le signal 211 n'est pas modifié à l'additionneur 81 Mais s'il y a une certaine polarisation importante (inconnue) dans un ou plusieurs des capteurs et ainsi dans le signal 211, la moyenne mobile 217 dérive

(graduellement) dans une direction et l'effet de la polari-

sation est ainsi annulé à l'additionneur 81 et n'apparaît pas au signal 211 m En l'absence du filtre passe-haut 53, une petite polarisation constante sera intégrée par rapport au temps, sur une longue période, et produira une erreur

importante dans la valeur de OODE.

Dans une construction préférée, l'intégrateur 79 du filtre passe-haut est un intégrateur numérique à commande d'horloge, comme on le décrira ciaprès Le signe du signal 217 à la sortie de ce dispositif particulier n'est que dans une direction (négative ou positive) et ne peut passer d'une valeur négative à positive par zéro (lequel zéro correspond à l'absence d'une polarisation ou sollicitation à long terme) Pour corriger cela, une sollicitation fixe est ajoutée au signal 217 par un additionneur 82 pour donner un signal résultant 217 a qui est appliqué à l'additionneur 81 Ainsi, si le signal 217

varie de zéro à -10 volts (le signal à -5 volts corres-

pondant à l'absence d'une polarisation à long terme) et que la polarisation ou sollicitation fixe ajoutée en 82 est de + 5 volts, le signal résultant 217 a variera de + 5 à -5 volts et le signal à O volt 217 a correspondra à une absence de polarisation à long terme La grandeur de la polarisation fixe est choisie de façon à être supérieure à la grandeur de toute polarisation à long terme attendue

des capteurs.

Pour décharger l'intégrateur 79 à la main, est prévu un circuit 86 comprenant un commutateur m c 87 et

un autre commutateur 88 sur le panneau de commande.

Le moyen de filtrage 12 de la figure 9 comprend

un circuit de filtrage à retard de premier ordre tradi-

tionnel 89 Il compare également (à l'additionneur 93) le signal mesuré le O D d'alimentation, f QOD au signa_ filtré f ODS; si la différence (signal 221) entre f OL et f ODS est trop importante et est entretenue (c'est-à-dire que ce n'est pas un pic de courte durée), une alarme est actionnée Le moyen pour actionner l'alarme et pour

corriger le système, à la main, est semblable à l'agence-

ment de la figure 7 ci-dessus décrit.

Plus particulièrement, le circuit de filtrage comprend l'additionneur 93 et un amplificateur à faible

gain (c'est-à-dire atténuateur) 94 ainsi qu'un intégrateur 96.

la Le signal de différence 221 est appliqué à un circuit (de

filtrage à retard de premier ordre comprenant un addition-

neur 97, un amplificateur 98 et un intégrateur 99 ayant

wle connexion de contre-réaction vers l'additionneur 97.

L'alarme 92 et les commutateurs m c 101 et 102 fonction- nent de la mefie façon que les éléments correspondants de la figure 7 (et sur la figure 8) Les commutateurs 101 et 102 sont commandés (et actionnés simultanément) par

un seul bouton poussoir.

Dans le contrôleur 17 (figure 10) est incorporée une logique de commande d'avance-retard connue Elle comprend des additionneurs 103, 104 et 105, un amplificateur 106 et des atténuateurs 107 et 108 ainsi qu'un intégrateur 109, et ce système fonctionne selon la formule connue (exprimée en termes de la variable de Laplace "s"): G 3 ( 1 + 0,l O Ci 3 s) rm(s) = 3 e(s)

I + % 3 o m(s) est la caractéristique de fréquence du signal de sortie (signal de

demande de charge 201) du contrôleur, e(s) est la caractéristique de fréquence de "l'erreur" (c'est-à-dire le signal 222) et G 3, 0,1 et 1 sont les 0 ( 3 facteurs de gain de l'amplificateur 106 et des atténuateurs 107 et 108 respectivement Le signal d'erreur

222 est produit à l'additionneur 103; comme on l'a précé-

demment indiqué, c'est la différence arithmétique entre le signal o ODE (représentant la concentration estimée en O.D dans la sortie) et le signal de point de consigne 202

à la sortie du contrôleur de niveau 24.

Pour une commande manuelle (décrite ci-après) du signal de demande de charge 201, est prévu un indicateur visible 111 pour montrer la valeur du signal à la sortie du contrôleur 17 et un commutateur 112 pour déconnecter la commande automatique et remplacer un signal de demande de charge fourni par un cadran numérique à commande

manuelle 113.

Le signal de demande de charge 201 passe de

préférence par un limiteur 114 dont la courbe caractéris-

tique est indiquée sur le dessin Cela élimine la partie du signal audessus d'un maximum prédéterminé (qui est établi à la main à un cadran numérique 116) et en dessous d'un minimum prédéterminé (qui est établi à la main à un cadran numérique 117) Les ajustements limites maximum et minimum de la charge pour le limiteur 114 sont déterminés par l'expérience et le jugement en se basant sur le, comportement observé du filtre anaérobie particulier dans l'installation particulière La limite minimum de charge est superflue quand le système de contrôle fonctionne selon le signal de demande de charge 201 (en réponse à la valeur de O D de sortie), mais elle est avantageuse quand le système de contrôle fonctionne selon le signal de demande de charge 205 (en réponse à la valeur d'efficacité), dans ce dernier cas, elle modère la chute rapide de la charge pouvant se produire pendant le fonctionnement dans

ce mode.

Le signal de demande d'écoulement 203 passe par un dispositif de limite haute 118, qui élimine toutes les valeurs du signal au-dessus d'un maximum prédéterminé ( établi à la main au cadran numérique 119) évitant ainsi la possibilité que le débit volumétrique vers le filtre anaérobie soit si élevé qu'il puisse diminuer indûment le rapport de recyclage (par exemple quand on utilise un système o la pompe de recyclage RP (figure 5) est entralnée à une allure constante) ou si élevé que cela ait un effet physique néfaste sur le fonctionnement du

filtre anaérobie.

La construction du contrôleur de niveau (figure 11) est semblable à celle du contrôleur 17 Il comprend un amplificateur 120 et des atténuateurs 121, 121 a (ayant des facteurs de gain G 1, 0,1 et 1 respectivement), un C< 1 intégrateur 122 et des additionneurs 123,124 et il fonctionne selon la formule donnée ci-dessus (avec G 1 et remplaçant G et 1 respectivement) Le signal

3 O < 3

1 (' d'erreur appliqué au contrôleur de niveau 24 est le signal

+LLE à la sortie de l'unité de bande morte 23.

La construction du moyen de filtrage 27 (figure 12) pour le signal de débit de méthane MF est semblable à celle du moyen de filtrage 12 Il comprend un additionneur 126, un atténuateur 127 et un intégrateur 128, avec un circuit à commande par bouton poussoir et par commutateur

comprenant un amplificateur à gain élevé 129.

Le système comporte un moyen pour activer une alarme quand l'efficacité du filtre anaérobie baisse en dessous d'un niveau prédéterminé Le signal filtré de charge 209 et le signal filtré de débit de méthane MF Is sont appliqués à un diviseur 131 Du signal résultant et filtré d'efficacité 223 on soustrait (dans l'additionneur 132) le signal de point de consigne établi et prédéterminé d'efficacité 224 d'un cadran numérique établi à la main 132 '; si le signal résultant 226 est inférieur à zéro, l'alarme 133 est activée L'opérateur commute alors le commutateur 112 (figure 10) pour déconnecter la commande automatique et amener l'écoulement vers le filtre anaérobie sous une commande manuelle Il établira le signal de commande (au cadran 113, figure 10) à une valeur inférieure à celle du signal automatique visible montré par l'indicateur 111, abaissant ainsi l'écoulement (et ainsi la charge) vers le

filtre anaérobie; le choix de la valeur inférieure particu-

lière dépendra du jugement de l'opérateur Cet abaissement du débit a naturellement pour résultat une diminution immédiate du signal LF non filtré et ainsi une diminution immédiate correspondante du signal 209, désactivant ainsi immédiatement l'alarme 133 Si, malgré ce changement, l'alarme est subséquemment réactivée par une autre chute d'efficacité, l'opérateur établit alors manuellement le signal de contrôle ou commande à une valeur encore plus

faible, et ainsi de suite jusqu'à ce que l'alarme s'arrête.

Quand le niveau dans le réservoir 11 baisse à une certaine limite inférieure prédéterminée, l'écoulement du réservoir 11 vers le filtre anaérobie est interrompu automatiquement (par un moyen traditionnel, non représenté)

jusqu'à ce que le niveau monte au-dessus de cette limite.

La figure 7 montre une alarme 141 qui est actionnée pour avertir l'opérateur du moment o le niveau dans le réservoir a baissé jusque légèrement au-dessus de la limite inférieure Commune on peut le voir sur la figure 10, dans le système peut également être prévue l'option de bypasser le contrôleur 17, en appliquant le signal du

point de consigne 202 du contrôleur de niveau 24 dirqcte-

ment au commutateur 25, cas dans lequel l'écoulement est

contrôlé totalement par le contrôleur de niveau.

Les capteurs en ligne pour O D ne sont souvent pas très fiables Dans le système est incorporé un mode facultatif de fonctionnement o un capteur deo O OD en ligne n'est pas utilisé ou est déconnecté En appliquant ce mode facultatif, on peut reposer sur des analyses intermittentes en laboratoire pour les valeurs de o OD, par exemple des analyses faites, disons à des intervalles de 4, 8 ou 12 heures Ainsi, l'opérateur peut déplacer le commutateur 72 (figure 8) vers la droite et établir le cadran 73 à la valeur de o OD obtenue par l'analyse en laboratoire (produisant ainsi un signal o O Dt) et pousser le bouton 76 (qui, comme on l'a expliqué précédemment, rend la valeur de o ODE égale à o O Dt), puis libérer ce bouton poussoir, pour que ce dernier retourne à sa position ouverte d'origine Le circuit comprend un commutateur 72 a qui est manoeuvré par le mouvement du commutateur 72 de façon que, quand le commutateur 72 est

à sa position à droite, le commutateur 72 a soit ouvert.

Cela déconnecte la contre-réaction vers l'additionneur 57, rendant le signal 212 identique au signal 211 a En conséquence, dans les périodes (par exemple de 12 heures chacune) entre les insertions manuelles des valeurs de o O Dt, le signal inséré à la main o ODE est continuellement modifié par la somme algébrique (intégrée) de O D d'entrée (LF x f OD s) moins O D de sortie, valeur représentée par MF (écoulement de méthane) et moins la valeur de O D de sortie dans la sortie ou le dégorgement (LF x o ODE), avec la polarisation à long terme éliminée Le signal résultant de o ODE sera appliqué au contrôleur 17 (figure 10) à la

façon décrite précédemment.

Un agencement semblable peut être utilisé dans l'estimateur de niveau 22 (figure 7) de façon qu'au lieu d'utiliser un capteur de niveau en ligne, une valeur mesurée par intermittence du niveau puisse insérée (au cadran 47, produisant un signal L Lt) Dans ce cas, est

prévu un commutateur 46 a qui est commandé par le commuta-

teur 46 de façon que, quand l'additionneur 33 est connecté au cadran 47, le circuit de contre-réaction contenant l'amplificateur 34 soit déconnecté L'opérateur place sur le cadran la valeur du niveau réel en 47, déplace le commutateur 46 vers la droite et enfonce temporairement

(par exemple pendant 1 ou 2 secondes) le commutateur m c 49.

Le signal LLE a ensuite la valeur de L Lt continuellement modifiée par la somme algébrique (intégrée) de TIF et LF

(à la sortie de l'additionneur 31, valeur intégrée en 32).

Si l'opérateur pense qu'il peut y avoir une polarisation à long terme dans le signal 204, la connexion entre l'amplificateur 34 et l'additionneur 31 ne doit pas être ouverte (c'est-à-dire qu'il ne doit pas y avoir de

commutateur 46 a ou que ce commutateur doit être opérati-

vement déconnecté du commutateur 46)afin que le circuit de contreréaction à travers l'amplificateur 34 puisse rester efficace pour modifier le signal 204 a Les "constantes" pour les éléments illustrés du circuit sont choisies d'une façon connue de ceux qui sont compétents en la matière, en se basant sur une simulation du processus général mis en cause dans le filtre anaérobie, comme cela est représenté par les équations différentielles linéaires (en tenant compte de facteurs tels que les variations historiques, statistiques des débits et des niveaux de O D dans le courant résiduel à la sortie de l'installation de traitement, des imprécisions possibles dans les capteurs et autres) Des programmes de calculateur 1 <, pour opérer sur ces équations différentielles (par exemple en utilisant la tentative mathématique connue comme technique de filtrage de Kalman) pour donner des valeurs optimales pour certaines des constantes (par exemple celles illustrées sur les dessins par K 2, K 3 et K 4)sont disponi- bles, par exemple au Massachusetts Institute of Technology, mais ces constantes peuvent également être déterminées par

le jugement des ingénieurs.

Le choix des valeurs des gains des amplificateurs et des atténuateurs dépendra naturellement des paramètres du processus On prend, par exemple, un processus o les paramètres sont comme suit: temps moyen typique de résidence (Tt) dans le réservoir d'équilibrage (c'est-à-dire volume typique de travail du liquide dans le réservoir divisé par un débit typique dans le réservoir): environ 11 heures; temps moyen typique de résidence (Tf) dans le filtre anaérobie: environ 18 heures; TOD en moyenne dans l'alimentation: 14 g/l; TOD souhaitéedans la sortie: 7 g/l Pour un

tel processus, les calculs indiquent que les amplifica-

teurs et les atténuateurs doivent avoir des valeurs telles que les temps d'intégration pour les divers intégrateurs soient à peu près comme suit: intégrateur 32, 16 heures (c'est-à-dire environ 1,4 Tt); intégrateur 96: 16 heures (de nouveau environ 1,4 Tt); intégrateur 58: 6 heures (c'est-àdire environ 0,34 Tf); intégrateur 128: 5 heures (environ 0,28 Tf) ou moins, par exemple 1 ou 2 heures; intégrateur 79: 2 jours (environ 2,7 Tf) ; intégrateur 122: heures (environ 2,1 Tt); intégrateur 109: 10 heures (environ 0,57 Tf) Les temps d'intégration sont fonction des valeurs des amplificateurs et des atténuateurs dans les circuits (comme 34 pour l'intégrateur 32); ces amplificateurs et atténuateurs sont du type traditionnel pouvant varier à la main, afin que les temps d'intégration puissent être ajustés pour modifier le fonctionnement du

système de contrôle.

Théoriquement,dans un traitement complet du système, La sortie de I'estimateur 16 formera une entrée du moyen de filtrage 12 et du moyen de filtrage 27, la sortie du moyen de filtrage 27 formera une entrée de l'estimateur 16 et du moyen de filtrage 12 et la sortie du moyen de filtrage 12 formera une entrée du moyen de filtrage 27. Cependant, les études et les calculs ont montré que ces articles n'ont qu'un léger effet et ils ne sont par conséquent pas incorporés dans le circuit de contrôle préféré pour éviter des complications inutiles de conception

et de fonctionnement.

L'intégrateur 79 du filtre passe-haut 53 (figure 8) est un intégrateur numérique à commande par horloge qui comprend un convertisseur analogiquenumérique, un registre à décalage, un compteur/décompteur et un convertisseur numérique-analogique, avec un circuit de séquence dans le temps pour produire des impulsions temporisées dont chacune sert comme commande de décalage pour appliquer

l'information du registre à décalage au compteur/décompteur.

En contrôlant la temporisation des impulsions, la fréquence

d'intégration est contrôlée; plus la fréquence des impul-

sions est importante, plus la fréquence d'intégration est rapide Typiquement, la temporisation des impulsions est inférieure à 30 impulsions par minute, par exemple 20

impulsions ou 10 impulsions ou 1 impulsion par minute.

Le temps d'intégration du dispositif peut, par exemple, être de l'ordre d'un jour ou plus Si on en dispose, un calculateur tous usages peut être programmé pour remplir

cette fonction d'intégration à long terme.

Plus particulièrement, dans le mode de réalisation décrit ci-après et illustré sur la figure 4, les tensions analogiques sont de + 10 volts, la sortie de l'intégrateur augmentant pour une polarité de la tension analogique d'entrée Un changement de polarité de la tension d'entrée force la sortie de l'intégrateur à diminuer (le dispositif peut utiliser une planche de circuit imprimé, avec des connexions volantes pour permettre un changement de la direction de la tension de sortie; le dispositif peut par

conséquent etre à action directe ou inverse).

La tension analogique d'entrée est appliquée au convertis-

seur analogique-numériquelà 10 bits qui convertit cette tension d'entrée en un nombre binaire qui est proportionnel à la grandeur de la tension d'entrée Une tension d'entrée de zéro produit un nombre binaire de zéro, tandis qu'une tension d'entrée de + 10 (le maximum) produit la sortie maximum d'un convertisseur à 10 bits, c'est-à-dire un

nombre binaire dont la décimale est équivalente à 1023.

Le nombre binaire est alors transféré en parallèle par dix câbles d'interconnexion, à un registre à décalage à 10 bits 2 pouvant stocker le nombre binaire à 10 bits Le nombre binaire est alors extrait du registre sous forme d'une série d'impulsions sur un seul fil Le nombre d'impulsions du registre peut varier entre O et 1023, selon la grandeur de la tension d'entrée convertie Les éléments du circuit sont tels que le temps maximum requis pour le décalage soit de l'ordre de 2 millisecondes Le train dtimpulsions est alors appliqué par un circuit traditionnel de direction 3 (non représenté) et de là à un compteur réversible ou décompteur à 20 bits Le train d'impulsions peut, par conséquent, soit ajouter, au nombre du compte existant dans le compteur de 20 bits ou il peut soustraire, selon

la condition du circuit de direction.

Le compteur/décompteur de 20 bits peut contenir

1.000 fois plus de comptes que le registre à décalage.

Par conséquent, si une entrée de + 10 volts est appliquée au convertisseur analogique-numérique et est corvertie en un nombre binaire correspondant à 1 025 comptes extraits L du registre à décalage, alors 1 000 décalages de ce nombre de comptes seront nécessaires afin de remplir le compteur à 20 bits Un convertisseur numérique-analogique de 10 bits 5 est fixé aux 10 derniers bits du compteur/décompteur de bits, de façon que si 1 023 comptes sont décalés du registre à décalage, alors la tension analogique à la sortie du convertisseur numérique 4 analogique augmente ou

diminue de 1/1 023 fois sa gamme complète de 10 volts.

Ainsi, si l'entrée au convertisseur analogique-numérique est de 10 volts, 1 023 impulsions seront décalées du registre à décalage jusqu'au compteur/décompteur à chaque fois qu'un tel décalage est commandé et la tension à la sortie du convertisseur numérique-analogique augmentera à peu près de 10 millivolts (en supposant une direction de compte vers le haut) Il faudra environ 1 000 commandes de décalage pour que la tension à la sortie du convertisseur numérique-analogique passe de O volt, de façon linéaire, à 10 volts Le dispositif, par conséquent, devient un intégrateur avec la fréquence d'intégration proportionnelle à la fréquence à laquelle les commandes de décalage sont introduites et à la grandeur de la tension analogique appliquée au convertisseur analogique- numérique Ainsi, si on choisit uretension d'entrée au convertisseur analogique-numérique de 5 volts alors, lors de la commande de décalage, seuls 512 comptes seront appliqués du registre à décalage au compteur/décompteur et environ 2.000 commandes de décalage seront requises afin de forcer la tension à la sortie du convertisseur numérique- analogique à passer de O à 10 volts Cela est équivalent à couper la fréquence d'intégration de moitié Le dispositif a un circuit de séquence dans le temps d'un type traditionnel (non représenté) pour produire des impulsions temporisées et qui est connecté d'une façon, bien connue, telle que chaque impulsion de-polarité appropriée serve de commande

de décalage, en débutant la séquence ci-dessus d'évènements.

Le circuit de direction est tel que le compteur/ décompteur compte soit vers le haut ou vers le bas selon la polarité de la tension appliquée au convertisseur analogique-numérique Le circuit est de préférence tel qu'il y a une tension croissante et positive à la sortie du convertisseur numérique-analogique quand la tension d'entrée est positive et inversement; ainsi, une inversion de la polarité de la tension d'entrée pour une valeur

négative, force la sortie du convertisseur numérique-

analogique à diminuer en valeur vers O volt; en effet, quand la tension analogique d'entrée passe d'une polarité positive à une polarité négative, le circuit de direction change le compteur de 20 bits d'un compteur vers le haut

pour un compteur vers le bas.

Une petite quantité d'un circuit supplémentaire d'un type traditionnel (non représenté) est requise afin d'empêcher le registre à décalage et le compteur/décompteur de 20 bits de se remettre à zéro quand est reçu un compte de débordement Par exemple, si pour une sertaine raison,

le registre à décalage reçoit, du convertisseur analogique-

numérique, le compte de 1 024, qui dépasse sa capacité de 1, alors sans le circuit supplémentaire mis en cause, le registre à décalage se remettrait ordinairement à zéro (et une situation semblable pourrait se produire avec le

compteur/décompteur à 20 bits).

Les caractéristiques de l'éliminateur de la polarisation ou sollicitation à long terme sont telles qu'il rejette la polarisation qui persiste pendant une période sensiblement plus longue que la constante de temps du filtre anaérobie Par exemple, si le volume du filtre anaérobie de recyclage et le débit attendu à travers lui son tels que le temps de résidence moyen attendu des eaux résiduelles ou usées soit basé sur environ 17 heures, la constante de temps (en l'absence d'une activité bactérienne)

sera également de l'ordre de 17 heures et l'éliminateur de-

polarisation est de préférence conçu pour rejeter la polarisation qui persiste pendant bien plus de 20 heures (comme 1 ou 2 jours) On comprendra que, comme une réaction se produit dans le filtre anaérobie (du fait de l'action bactérienne), la constante réelle de temps sera inférieure au temps moyen de résidence, par exemple la constante de temps pour le même filtre anaérobie est de

l'ordre de 10 à 15 heures.

Un aspect plus large de l'invention concerne l'utilisation de l'éliminateur de la polarisation à long terme, en combinaison avec un filtre d'estimation dans des circuits de contrôle pour une grande variété de systèmes,et non seulement dans le système du filtre anaérobie décrit en détail ici Ainsi, on peut l'utiliser, par exemple, dans des circuits de contrôle pour divers autres processus chimiques ou physiques On sait utiliser des filtres d'estimation dans de tels circuits de contrôle. Le filtre d'estimation, qui comprend un intégrateur, reçût lessigrrux d'e 71 rée de capteurset,à son intégrateur, il produit (à partir de ces signaux reçus) une estimation de la valeur présente d'une variable du système Il compare cette estimation à un signal du capteur de cette variable et, à partir de cette comparaison, il produit un signal de différence qui est combiné aux signaux reçus et réappliqué à son intégrateur On peut trouver par exemple, une

description des filtres d'estimation aux pages 225 à 252

(par exemple à la page 230) du livre de Astrftm "Introductiae to Stochastic Control Theory", publié en 1970 par Academic Press S'il y a une polarisation inconnue à long terme dans un ou plusieurs des signaux reçus (et que par exemple, le signal 211 a basé sur le capteur résultant, figure 8, a une polarisation constante impropre), la grandeur de la moyenne à long terme du signal de différence (comme le signal 216 modifié par l'amplificateur 60) doit devenir égale à la grandeur de cette polarisation impropre avec un signe opposé, la raison en étant la suivante: cette moyenne à long terme du signal 212 -doit être zéro, parce que c'est la seule entrée à l'intégrateur 58 quand les deux commutateurs 76 et 77 sont déconnectés En effet, si en un temps, la moyenne à long terme du signal 212 n'est pas égale à zéro, la sortie de l'intégrateur 58 continue à changer jusqu'à ce que le signal 216 qui est réappliqué à l'additionneur 57 ramène la moyenne à long terme du signal 212 à zéro L'éliminateur de polarisation sert à éviter cet effet Cependant, l'éliminateur de polarisation ne rejette pas les variations de signaux dont la période est plus courte ou à peu près égale à la constante de temps du système qui est contrôlé, lesquelles variations sont les entrées nécessaires pour le circuit

de contrôle.

L'action de l'éliminateur de polarisation à long terme se rapporte au fait que, dans le fonctionnement du filtre d'estimation, les lois connues de conservation sont employées S'il n'y avait pas de polarisation à long terme, le signal 211 qui est la somme algébrique de toutes les entrées et sorties de matières organiques du système

devrait avoir une valeur moyenne à long terme de zéro.

En effet, à l'additionneur 52, l'entrée des matières.

organiques dans le système est représentée par le signal 209 et les sorties sont représentées par les signaux 210 et MF et, par la loi de la conservation de la matière l'entrée moyenne à long terme et la sortie moyenne à long lamedevxant être é 4 es En conséquence, la valeur de la moyenne à long terme du signal de différence 216 à la sortie de l'additionneur 59 doit être nulle Quand il y a une polarisation à long terme, de grandeur "x", la présence d'une telle polarisation force la valeur moyenne à long terme du signal de différence 216 à être X (o K 3 estle gain del'amplificateur 60) Si c'est 3 une valeur importante, elle nuit à l'utilité du signal

estimé (o ODE) qui est la sortie du filtre d'estimation.

Tandis que l'illustration qui précède met en cause le principe de la conservation de la matière, le circuit de contrôle peut également être utilisé pour des systèmes qui traitent par exemple des signaux représentant

l'énergie plutôt que la matière.

La "constante de temps" est un concept bien connu dans la conception des circuits de contrôle On peut par

exemple se référer à la description de ce concept dans le

livre "System Modelling and Control" de Schwarzenbach et Gill (publié en 1978, Halsted Press Book, John Wiley & Sons) aux pages 48 et 58-61 La constante de temps pour des réponses qui sont apparemment à peu près de premier ordre est bien comprise Pour des réponses oscillantes, la constante de temps doit être prise sur la base du temps

qu'il faut pour que la réponse soit sensiblement stabilisée.

De préférence, les intégrateurs 32 (figure 7), 58 (figure 8), 96 (figure 9), 109 (figure 10), 122 (figure 11) et 128 (figure 12) sont des intégrateurs numériques à

commande d'horloge du même type que l'intégrateur 79.

Dans l,circuitsutilisàspour corriger par intermittence les sorties del'intégrateur numérique à commande d'horloge (comme le circuit contenant le commutateur 49 ou 51 de la figure 7), la fonction de l'amplificateur à gain élevé (tel que l'amplificateur 48) peut être acoomplie

par un circuit approprié qui accélère le temps d'intégra-

tion de l'intégrateur numérique à commande d'horloge.

Dans le mode de réalisation préféré et illustré, les signaux sont transmis électriquement Cependant, la présente invention s'applique également à un moyen pneumatique, mécanique, hydraulique ou autre pour la transmission de l'information Dans presque tous les systèmes de contrôle, on utilisera une certaine combinaison de ces types de signaux Cependant, l'utilisation de tout autre type de transmission de signaux, compatible avec le processus et l'équipement en utilisation fait partie

du cadre de l'invention.

Dans le mode de réalisation illustré, de nombreux signaux sont traités par des dispositifs de calcul analogique On comprendra qu'un calcul numérique peut être utilisé à la place de tout ou d'une partie des éléments analogiques utilisés pour calculer les signaux requis de contrôle en se basant sur des paramètres mesurés de processus ainsi que les points de consigne appliqués

au calculateur.

On comprendra que dans le cadre plus large de l'invention, tout ou partie des modes illustrés de contrôle

peuvent être remplacés par d'autres modes, comme propor-

tionnel, proportionnel-intégral, proportionnel-dérivé

ou proportionnel-intégral-dérivé.

Les divers moyens transducteurs utilisés pour mesurer les paramètres qui caractérisent le processus et les divers signaux produits ainsi peuvent prendre une grande variété de formes ou formats Par exemple, les éléments de contrôle du système peuvent être mis en oeuvre en utilisant des types électriques analogiques, numériques électroniques, pneumatiques, hydrauliques, mécaniques ou autres d'équipement ou combinaison d'un ou plusieurs de ces types d'équipement De même, le format des divers signaux peut être modifié sensiblement afin de tenir compte des conditions de format de signaux de l'installation particulière, des facteurs de sécurité, des caractéristiques physiques des instruments de contrôle ou de mesure et autres facteurs semblables Par exemple, un signal de mesure d'écoulement brut produit par un débitmètre à orifice à différence de pression présentera habituellement une relation généralement proportionnelle avec le carré du débit réel D'autres instruments de

* mesure peuvent produire un signal proportionnel au para-

mètre mesuré, et d'autres moyens transducteurs peuvent produire un signal ayant une relation plus compliquée mais connue avec le paramètre mesuré De plus, tous les signaux peuvent être transmis en format de "zéro supprimé" ou autre format semblable afin de produire un "zéro vif" et d'empêcher une panne d'un équipement d'être interprétée de façon erronée comme une mesure "basse" ou "haute" ou signal de contrôle Quel que soit le format du signal ou la relation exacte entre le signal et la paramètre qu'il représente, chaque signal représentatif d'un paramètre mesuré du processus ou représentatif d'une valeur souhaitée du processus aura une relation avec le paramètre mesuré ou la valeur souhaitée permettant la désignation d'une valeur spécifique mesurée ou souhaitée par une valeur spécifique du signal Un signal représentatif d'une mesure du processus ou d'une valeur souhaitée du processus est par conséquent un signal dont l'informationconcernant la valeur mesurée ou souhaitée peut être facilement récupérée quelle que soit la relation mathématique exacte entre les unités de signaux

et les unités mesurées ou souhaitées du processus.

Dans un aspect plus large de l'invention, la technique de contrôle décrite ici peut être utilisée non seulement pour des filtres anaérobies mais également pour d'autres récipients réactionnels méthanogènes anaérobies à mélange en retour o, comme les filtres anaérobies de

recyclage, un lit des bactéries méthanogènes est sensible-

ment retenu dans le récipient formant réacteur anaérobie tandis que les eaux résiduelles passent vers le haut à travers ce lit, l'effluent du récipient ayant une concentration bactérienne bien plus faible que celle présente dans le lit des bactéries méthanogènes Un tel réacteur est celui décrit comme le "Upflow Sludge Blanket (USB) Reactor" dans l'article de G Lettinga et autres intitulé " Use of the Upflow Sludge Blanket (USB) Reactor Concept for Biological Wastewater Treatment, especially for Anaerobic Treatment " dans Biotechnology & Bioengineering, volume XII N 4, Avril 1980, pages 699-734; ce réacteur et son fonctionnement sont également décrits dans l'article de G Lettinga intitulé " Direct Anaerobic Treatment Handles Wastes Effectively " dans le journal Industrial Wastes for Juanary/February, 1979, pages 18-24, 40 et 41, German Offenlegungschrifte 2920978 et 2921070 tous deux publiés le 29 11 79, l'article de Lettinga et autres intitulé " Anaerobic Treatment of Methanolic Wastes" dans le journal "Water Research", volume 13 ( 1979) aux pages 725 à 757 et l'article intitulé " Feasibility of Anaerobic Digestion for the Purification of Industrial Waste Waters " de Lettinga dans Documentation-Europe Sewage & Refuse Symposium EAS, 4 ème, Munich 1978 (publié par Abwassertechnische Vereinigung St Augustin, R F A. 5205) pages 226-256, l'article concernant " The Elimination

of Organic Wastes from Surface Water " de Th M van Belle-

gem à la 13 ème Conférence Internationale TNO à Rotterdam, 27-28 Mars 1980 (article disponible à la Netherlands Organization for Applied Scientific Research TNO) et l'article intitulé " A Pilot Scale Anaerobic Upflow Reactor Treating Distillery Wastewaters " de Pipyn et

autres dans Biotechnology Letters 1, pages 495-500 ( 1979).

Un autre de ces réacteurs est celui o les bactéries sont fixées à des particules de support, comme cela est décrit dans l'article de M S Switzenbaum et autres intitulé " Anaerobic Attached Film Expanded-bed Reactor Treatment" dans le journal WPCF, volume 52, N O 7 (Juillet 1970), aux pages 1953-1965, l'article de B Atkinson et autres intitulé "Process Intensification Using Cell Support

Systems " (dans Process Biochemistry, Mai 1980, pages 24-

52) et "Biological Particles of Given Size, Shape and

Density for use in Biological Reactors " (dans Biotechno-

logy and Bioengineering volume XXI pages 193-200 ( 1979) et dans la publication du brevet britannique GB N 2006181 A publié le 2 Mai 1979 Dans ces deux types de réacteurs,

les bactéries sont présentes sur des particules relative-

ment grandes ou agrégats pouvant s'écouler, d'une dimension et d'une densité telles qu'ils ont une forte vitesse de sédimentation dans l'eaucalme et que même à des conditions de forte charge (comme des temps de rétention hydraulique

de moins de 2 jours, comme un jour ou moins), la concentra-

tion des solides bactériens en suspension dans l'effluent au sommet du réacteur est relativement faible, comme moins de 0,05 g (comme 0,01 g) de solides bactériens en suspension par gramme de COD dans l'alimentation vers le réacteur, et les bactéries sont retenues dans le réacteur pendant de longues périodes de temps (leur temps moyen de résidence dans le réacteur étant par exemple supérieur à 10 jours comme par exemple environ 30 ou 100 jours

ou plus).

Claims (2)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Circuit de contrôle notamment-un système réacteur anaérobie, caractérisé en ce qu'il comprend ( 1) un filtre d'estimation ( 16) qui (a) reçoit des signaux d'entrée de capteurs, (b) produit, desdits signaux reçus, d'un intégrateur dans le filtre d'estimation, une estimation de la valeur présente d'une variable dans le système, (c) compare ladite estimation à un signal du capteur de la variable et (d) produit, de ladite comparaison, un signal d'erreur de différence qui est combiné aux signaux reçus et réappliqué aux intégrateurs, ( 2) un éliminateur de la polarisation à long terme qui peut être présente dans au moins l'un des signaux reçus, ledit éliminateur comprenant un filtre passe-haut ( 53)

par o les signaux d'entrée reçus sont transmis à l'intégra-

teur,( 58) ledit filtre passe-haut rejetant la polarisation qui persiste pendant une période sensiblement plus longue que

la constante de temps du système.

2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système est tel que les signaux représentent un écoulement de matière dans et hors du système et en ce que les valeurs moyennes à long terme des entrées et des sorties de matière sont égales pour qu'en l'absence de la polarisation à long terme, la valeur moyenne à long terme du signal

d'erreur soit nulle.