Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)

1. szám - Koncsos Tamás–Melicz Zoltán: Eleveniszapos szennyvíztisztító rendszerek elfolyó vízminőségének előrejelzése neurális hálóval

KONCSO^^^^MíLIC^^^^leveniszag^ 17. Befolyó Anoxikus Aerob Elfolyo z Szennyvíziszap y

1 4. ábra. Xi a t-edik időpont független változói, 3. ábra. Az elődenitrifikációs szennyvíztisztító rendszer sematikus ábrája, az anoxikus, aerob reaktorokkal és az utóülepítővel feltüntetve. alkalmaznak. Az elődenitrifikációs kialakításnál az anoxikus reaktor megelőzi az aerob reaktort, az ammóni[+1 umból keletkezett nitrátot visszavezetik a reaktor elé. Az eleveniszapos levegőztető medence kiegészül egy utóülepítővel, melynek feladata a levegőztetőből érkező nagy l J koncentrációjú eleveniszap és a vízfázis szétválasztása. 1 Az iszap egy része fölös iszapként kikerül a rendszerből, V at- a többi recirkulációval a folyamat elejére kerül. A recir,.,.,„ , . „ , , w t+

1 kuláció lényege az iszapkoncentráció és ez által az iszap"lopottban recirkulalt fuggo változó es V « kor be

á„

ítása A

z ; re

cirkuláció biztosítja a megfelekovetkezo idopont függő valtozoja lö mikr0

0rganizmus utánpótlást, mind az oxikus és anAzonban az elfolyó szennyvíz összetételének koncén- oxikus reaktorokban, trációs arányait tekintve, hasonlóság áll fenn a recirkulációs iszap összetételének arányaival, így a háló a mintákat helytelenül fogja kiértékelni. Ugyanis látszólag az elfolyó vízminőség csak a visszavezetett víz összetételétől függ. Valójában a recirkulált szennyvíziszap a korábbi időpillanatok befolyó vízminőségének függvényei. A neurális háló bemenetén a kimenettől függő változó ezért nem vehető fel. A rekurzióból adódó probléma kiküszöbölhető úgynevezett ablakozással, azaz az előző időpont független input változói fogják alkotni a neurális háló teljes bemenetét: y

,= F(x

l-',x

2

1-', y'-'=F(x/2,:<

2"

2 „t-m _ t? /•„ t-tn-l i-m-i i-m-i /-m-ii y - t (Xi , x

2 , ..., x„ ,y ) A függő változó teljesen nem kiküszöbölhető, de erre nincs is szükség, mert az y függő változó hatása az időben visszafelé haladva egyre kevésbé befolyásolja a jelen állapotokat. Az F függvény ismeretlen, melyet a neurális hálónak kell megtalálnia. Feladatunk során a 3. ábrán látható elő-denitrifikációs telepet alkalmaztuk mintaként. Az elő-denitrifikációs telepen - mint általában a biológiai szennyvíztisztításban a biológiai növekedés, hidrolízis, pusztulás és adszorpciós folyamatok játszódnak le a reaktorokban. A telepen három, technológiai szempontból fontos lépcsőfok van. Az első reaktor anoxikus, ahol denitrifikáció zajlik, azaz nitritből és nitrátból nitrogén gáz keletkezik. A szennyvíz-tisztító telepnek ez az a pontja, ahol a nitrogén eltávolításnak meg kell történnie. A következő lépcsőfok az aerob reaktor, melyben a szervesanyag lebontása és az ammónium biológiai oxidációja játszódik le oldott oxigén környezetében. Az aerob reaktorban az oxigén hiánya lehet meghatározó, ezért erőteljes oxigén befuvatást xi'

1,/

1) , ahol t-m-l í-m-1 ,J-m-l \ ... X

n 5. ábra. V helyettesítve lett a korábbi időpontok független változóival. A fenti rendszerben csak biológiai szervesanyag és nitrogén eltávolítás történik. A vízminőség szempontjából a KOI és Kjeldahl-nitrogén fontos paraméterek. A befolyó szennyvízben a nitrát és nitrit koncentrációja alacsony ezért a szerves nitrogén és ammónium koncentrációja a meghatározó, ezért a vizsgálatot a Kjeldahl-nitrogénre végeztük el. A fenti szennyvíztisztító telep modellezésére a BioWin 3 programmal került sor, 35000 óra szimulálásával (~4 év). A nyers szennyvíz összetételre vonatkozó paramétereket a KOI, nitrát, Kjeldahl-nitrogén, összes foszfor, szervetlen lebegőanyag és a vízhőmérséklet kivételével konstansak feltételeztük. A nyers szennyvíz pH tartománya 7,5 -8,5 -nek feltételezett, amely érték mellett a baktériumok szaporodási rátája is konstans. A nyers szennyvíz oldott oxigén koncentrációja zérus.