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연속회분식반응기에서 패턴매칭방법을 이용한 유입수 부하수준 진단 알고리즘 개발
Development of a Diagnosis Algorithm of Influent Loading Levels Using Pattern Matching Method in Sequencing Batch Reactor (SBR)

김예진    (부산대학교 사회환경시스템공학부   ); 안유가    (하이닉스반도체   ); 김효수    (부산대학교 사회환경시스템공학부   ); 신중필    (일본 아이즈대학   ); 김창원    (부산대학교 사회환경시스템공학부  );
  • 초록

    연속회분식반응기에서 측정되는 기초상용계측기의 프로파일은 공정 내에서 수행되는 유기오염물질 및 영양염류 제거반응의 진행 정도에 대한 정보를 제공할 수 있다. 특히 호기성 반응구간에 측정되는 pH나 DO, ORP의 변곡점 등의 정보를 이용한 반응 종료 감지는 널리 알려진 응용사례라고 할 수 있다. 그러나 이러한 정보들은 반응의 종료 여부에 대한 정보를 제공할 뿐, 현재 공정에 가해지는 부하에 대한 정보를 제공하지는 못한다. 본 논문에서는 운전자에게 공정 유입수 내의 호기적 반응을 요하는 부하, 즉 암모니아 부하 및 유기물 부하의 고/중/저에 관한 정보를 제공할 수 있는 기초상용계측기의 정보를 활용한 진단 알고리즘을 개발하였다. 본 알고리즘으로 인해, 연속회분식반응기를 운전할 시에 수시로 변화하는 유입수의 부하를 습식분석 없이 자동 계측기 프로파일로부터 얻어낼 수 있을 것으로 사료된다.


    DO, ORP and pH values measured during SBR operation can provide information about removal reaction of organic contaminants and nutrient materials in the reactor. It is already generalized control strategy to control reaction phase time using their special patterns indicating the end of the removal reactions. However, those informations are limited to point out the end time of oxidative reaction in the aerobic phase or reductive reaction in the anoxic phase without giving quantitative value of influent loading level. In this research, a diagnosis algorithm which can estimate the loading level of carbon and ammonia as high, medium and low was developed using the basic measurements like DO, ORP, and pH. It will be possible to know the level of influent loading rate from those online measurements without experimental analysis.


  • 주제어

    연속회분식 반응기 .   동적 시간 와핑 .   질산화 .   판별분석 .   탄소산화.  

  • 참고문헌 (12)

    1. 최용석, 정광모, "다변량분석기법과 응용," 자유아카데미, pp. 157-197(2003) 
    2. 양경숙, 허명희, "다변량 자료분석," SPSS 아카데미(2001) 
    3. Kim, H., Hao, O. J., "pH and oxidation-reduction potential control strategy for optimization of nitrogen removal in an alternating," Water Environ. Res., 73(1) 95-101(2001) 
    4. Hao, O. J., Huang, J., "Alternating aerobic-anaerobic process for nitrogen removal: process evaluation," Water Environ. Res., 68(1), 83-93(1996) 
    5. Plisson-Saune, S., Capdeville, B., Mauret, M., Deguin, A., Baptiste, P., "Real-time control of nitrogen removal using three ORP bending-points: signification, control strategy and Results," Water Sci. Technol., 33(1), 275-280(1996) 
    6. Casarotto S.,, Bianchi, A. M., Cerutti, S., and Chiarenza, G. A., "Dynamic time warping in the analysis of eventrelated potentials," IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, January/February, 68-77(2005) 
    7. Mauret, M., Ferrand, F., Boisdon, V., Sperandio, M., Paul, E., "Process using DO and ORP signals for biological nitrification and denitrification: validation of a foodprocessing industry wastewater treatment plant on boosting with pure oxygen," Water Sci. Technol., 44(2-3), 163-170(2001) 
    8. Koch, F. A., Oldham, W. K., 'Oxidation-reduction potential (ORP) regulation as a way to optimize aeration and N and P removal: experimental basis and various fullscale examples,' Water. Sci. Technol., 21, 1209(1985) 
    9. 김예진, "연속회분식 공정 관리를 위한 추론모델 및 인공지능형 진단 알고리즘 개발," 부산대학교(2006) 
    10. Keogh, E. J. and Pazzani, M. J., "Derivative dynamic time warping," http://www.cs.ucr.edu/-eamonn/sdm01.pdf 
    11. 부경민, "연속회분식반응기에서 기초계측기를 이용한 자동화 운전 제어전략," 부산대학교(2005) 
    12. Yu, R.-F., Liaw, S.-L., Chang, C.-N., Cheng, W.-Y., "Applying real-time control to enhance the performance of nitrogen removal in the continuous-flow SBR system," Water Sci. Technol., 38(3), 271-280(1998) 

 저자의 다른 논문

  • 김예진 (9)

    1. 2005 "시계열 데이터 마이닝을 이용한 하수처리 연속 회분식 반응기 장비 진단" 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems 15 (4): 431~436    
    2. 2005 "데이터마이닝 로드맵 개발과 수처리 응집제 제어를 위한 데이터마이닝 적용" 한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences 9 (7): 1582~1587    
    3. 2005 "원수조건에 따른 상수도 응집제 종류와 주입량 결정을 위한 데이터 마이닝 적용" 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems 15 (1): 53~58    
    4. 2007 "연속회분식반응기에서 패턴매칭방법을 이용한 탈질완료 감지 알고리즘 개발" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 29 (8): 944~949    
    5. 2011 "하수처리장 실시간 제어.진단 운영 기술 동향" 물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future 44 (8): 31~37    
  • 김효수 (4)

  • 김창원 (50)

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