Procesos de digestión anaeróbica

Un sistema de control robusto para mejorar la estabilidad de los procesos de digestión anaeróbica

En este trabajo, la regulación robusta de ácidos grasos volátiles (AGV) y alcalinidad total (TA) está dirigido a mejorar la estabilidad de la digestión anaerobia continua (DC) los procesos. El esquema de control se deriva de un modelo de AD que incluye TA como variable de estado y que se compone de un modelo basado en el control de múltiple entrada y múltiple salida retroalimentación y una extendida observador Luenberger que no sólo permite la estimación de la cinética del proceso y las variaciones en la composición del afluente, sino también la introducción de una estructura antiwindup. La tasa de flujo de agua residual se utiliza para regular la concentración de AGV, mientras que una solución de álcali se añade directamente al digestor para regular TA. El rendimiento del controlador se evalúa a través de simulaciones numéricas muestran respuestas excelentes bajo la influencia de la saturación de entrada de control, las mediciones de ruido, perturbaciones de carga y la cinética de incertidumbre. Finalmente, se muestra que bien conocidos criterios de estabilidad prácticas para los procesos de AD puede cumplirse también mediante el esquema de control propuesto.

Introduccion

La digestión anaerobia (DA) ha recuperado el interés de la comunidad científica y de tratamiento de aguas residuales industriales para reducir la materia orgánica de las aguas residuales industriales y municipales, debido a sus bajos costos iniciales y operacionales, menores requerimientos de espacio, alta eficiencia remoción orgánica y la producción de lodos bajo, combinado con un beneficio neto de energía a través de la producción de biogás. Sin embargo, su aplicación generalizada ha sido limitado, debido a las dificultades intrínsecas que intervienen en el logro de la operación eficiente de estos procesos, tales como: (i) un comportamiento altamente no lineal, (ii) perturbaciones en la carga; (iii) la incertidumbre del sistema, (iv) las restricciones sobre manipuladas y variables de estado, y (v) información limitada de medición en línea. Recientemente, Steyer et al. [1] han informado de un resumen de las ventajas y desventajas de varios esquemas de control cuando se aplica a los procesos de EA, y señaló que los métodos clásicos de control no han demostrado que la marea sobre esas dificultades y no disponen de las estrategias de control más sofisticados, que han demostrado producir actuaciones insatisfactorias cuando el proceso de AD está sujeta a grandes perturbaciones significativas o cambios de punto de referencia. Estos autores también señaló que los esquemas de control no lineal han tenido un éxito limitado, ya que en gran parte dependen de la disponibilidad de un modelo de proceso bueno, que no siempre es fácil de obtener. En el caso particular de los modelos de AD, éstos son complejos

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