Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.3
no.6
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pp.652-658
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1997
Coagulant feeding control is very important in the water treatment process. Coagulant feeding is related to the raw water quality such as turbidity, alkalinity, water temperature, pH and so on. However, since the process of chemical reaction has not been clarified so far, coagulant dosing rate has been decided by jar-test. In order to overcome the difficulty mentioned above, Fuzzy Neural Network to fuse fuzzy logic and neural network was proposed, and the scheme was applied to the automatic determination of coagulant dosing rate. This algorithm can automatically identify the if-then rules, tune the membership functions by utilizing expert's experimental data. The proposed scheme is evaluated by computer simulation and interfaced with coagulant feeder operated by magnetic flowmeter, control valve and PLC. It is shown that coagulant feeding according to real time sensing of water quality is very effective.
In the water purification plant, the raw water is promptly purified by injecting chemicals. The amount of chemicals is directly related to water quality such as turbidity, temperature, pH and alkalinity. At present, however, the process of chemical reaction to the turbidity has not been clarified as yet. Since the process of coagulant dosage has no feedback signal, the amount of chemical can not be calculated from water quality data which were sensed from the plant. Accordingly, it has to be judged and determined by Jar-Test data which were made by skilled operators. In this paper, it is concerned to model and control the coagulant dosing process using jar-test results in order to predict optimum dosage of coagulant, PAC(Polymerized Aluminium Chloride). The considering relations to the reaction of coagulation and flocculation, the five independent variables(turbidity, temperature, pH, Alkalinity of the raw water, PAC feed rate) are selected out and they are put into calculation to develope a neural network model and a fuzzy model for coagulant dosing process in water purification system. These model are utilized to predict optimum coagulant dosage which can minimize the water turbidity in flocculator. The efficacy of the proposed control schemes was examined by the field test.
Many sewage treatment plants have applied the advanced technology of chemical coagulant system to remove phosporus in Korea. However there are some problems for the injection of optimum coagulant dosage. In order to solve these problems, the research related to the more cost-effective automatic total phosphorus coagulation control system using an EC(Electrical Conductivity) have been in progress. This study was conducted by the same process and operation method as the Lab-scale for public small town sewage treatment plant. First, it confirmed the correlation among the EC, PO4-P and coagulant dosage in the Lab-scale MSBR(Membrane Sequencing Batch Reactor) process. Next, it analyzed that correlation coefficient of EC and the coagulant dosage was 0.92 in the Full-scale MSBR process. As a result, not only T-P removal efficiency was doubled but also it satisfied the effluent water quality standard in a stable manner. In addition, by applying the automatic control system using the EC, compared to the fixed coagulant injection system the coagulant dosage could be reduced by 28%.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.1
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pp.101-107
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1997
Recently, as the raw water quality becomes to be polluted and the seasonal and local variation of water quality becomes to be severe, an exact control of coagulant dosing have been required in the water treat- ment plant. The amounts of coagulant is related to the raw water quality such as turbidity, alkalinity, water temperature, pH and edectrical conductivity. However the process of chemical reaction has not been clarified so far, so the dosing rate has been decided by jar-test, which is taken one or two hours. For the sake of this coagulant dosing control, fuzzy neural network to fuse fuzzy logic and neural network was proposed, and the scheme was applied to automatic determination of coagulant dosing rate. This controller can automatically identify the if-then rules and tune the membership functions by utilizing expert's cintrol data. It is shown that determination of coagulant dosing rate according to real time sensing of water quality is very effect.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.1
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pp.57-62
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2003
It is difficult to determine the feeding rate of coagulant in the water treatment plant, due to nonlinearity, multivariables and slow response characteristics etc. To deal with this difficulty, the genetic-fuzzy system genetic-equation system and the neural network system were used in determining the feeding rate of the coagulant. Fuzzy system and neural network system are excellently robust in multivariables and nonlinear problems. but fuzzy system is difficult to construct the fuzzy parameter such as the rule table and the membership function. Therefore we made the genetic-fuzzy system by the fusion of genetic algorithms and fuzzy system, and also made the feeding rate equation by genetic algorithms. To train fuzzy system, equation parameter and neural network system, the actual operation data of the water treatment plant was used. We determined optimized feeding rates of coagulant by the fuzzy system, the equation and the neural network and also compared them with the feeding rates of the actual operation data.
Kim, Ki-Pyung;Kim, Yong-Yeol;Yoo, Jun;Kang, Yi-Seok
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.6
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pp.551-556
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2004
Coagulation process is one of the most important processes in water treatment procedures for stable and economical operation, and coagulant dosing of this process for most plants is generally determined by the jar test. However, this method does not only take a long time to analyze and get the result but also has difficulties in applying to automatic control. This paper shows the feasibility of applying neural network to control the coagulant dosing automatically in water treatment plant. To be specific, the predicted results of the neural network model is shown to be similar to that of jar test. The input variables for learning the neural network are turbidity, water temperature, pH, and alkalinity. Combining the neural network and SCD(Streaming Current Detector) for feedforward and feedback control of injecting coagulant, a rapid change of the raw water quality can be accommodated.
As recently raw water quality has been polluted as well as its quality has been remarkably varied according to season and region, the precise control of coagulant dosage is being keenly required in water treatment plants. The amount of coagulant is closely related to raw water quality such as turbidity, alkalinity, water temperature, pH, electrical conductivity, etc. Since the optimum quantity of chemicals is not yet finalized, so dosage rate must be decided by using jar test that takes one or two hours. Hereupon, the output signal of stream current and multi-regression on historical data were proposed to be applied to the coagulant dosing control. In consequence of applying the scheme to automatic determination of the dosage rate, it was testified that the determination of dosage rate was very effective in case it is performed as to real-time sensing of water quality and the output signal of stream current.
The optimum dosage control is presumably the goal of every water treatment plant. However it is difficult to determine the dosage rate of coagulant, due to nonlinearity, multivariables and slow response characteristics, etc. To deal with this difficulty, the real number genetic-fuzzy system was used in determining the dosage rate of the coagulant. The genetic algorithms are excellently robust in complex optimization problems. Since it uses randomized operators and searches for the best chromosome without auxiliary informations from a population which consists of codings of parameter set. To apply this algorithms, we made the real number rule table and membership function from the actual operation data of the water treatment plant. We determined optimum dosages of coagulant(LAS) using the fuzzy operation and compared them with the dosage rate of the actual operation data.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.9
no.7
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pp.1582-1587
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2005
In coagulant control of water treatment plants, rule extraction, one of datamining categories, was performed for coagulant control of a water treatment plant. Clustering methods were applied to extract control rules from data. These control rules can be used for fully automation of water treatment plants instead of operator's knowledge for plant control. To perform fuzzy clustering, there are some coefficients to be determined and these kinds of studies have been performed over decades such as clustering indices. In this study, statistical indices were taken to calculate the number of clusters. Simultaneously, seed points were found out based on hierarchical clustering. These statistical approaches give information about features of clusters, so it can reduce computing cost and increase accuracy of clustering. The proposed algorithm can play an important role in datamining and knowledge discovery.
It has a limitation to satisfy the phosphorus effluent criteria of 0.2 mg/L which will be reinforced from 2012 with the Biological Nutrient Removal (BNR) process. The chemical coagulation process has been operated in parallel with the biological treatment process for advanced treatment of phosphorous in the developed countries including Europe. However, the coagulation process has some disadvantages such as the desired goal may not be achieved without injecting the optimum dosage of the coagulant. This study developed the automatic control system to inject the optimum dosage of phosphorous coagulant into the coagulation process. The adopted coagulant was 10% Poly Aluminum Chloride (PAC) in this study. The automatic control system developed in this study was adopted for the treatment of the phosphorus from the effluent in SBR process. The automatic control system was composed of the data receiving part, the optimum coagulant dosage control part and the data transmit part. The result of the phosphorous advanced treatment of the SBR effluent using the automatic control system showed the removing efficiency over 95% consistently with the phosphorous concentration under 0.02 ~ 0.15 mg/L. The reproducibility analysis for checking the safety of automatic control system showed more than 95% correlation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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