퍼지제어기를 이용한 축산폐수처리를 위한 SBR 폭기 제어

축산폐수공공처리장 내에 설치된 Pilot-scale SBR(유효부피, 20㎥)을 이용하여 sub-cycle의 폭기/무산소구간을 최적화하기 위하여 DO를 입력으로 하여 넓은 운전조건에서 적용될 수 있는 퍼지제어기를 개발하고, 또한 유입부하의 이상을 신속히 진단하여 유입부하량을 제어할 수 있는 기법을 제시하였다. DO와 ORP값 각각(single input)을 입력소속함수로 구성한 퍼지제어기의 성능을 평가한 결과 불안정한 운전이 예상되었다. 반면 DO와 DO 변화율을 입력으로 함께 사용한(multi input) 퍼지제어기를 이용한 결과, 기존의 방법에 비해 폭기시간이 감소될 수 있고 별도의 조정(tuning)없이 넓은 조건에서 적용될 수 있다는 것을 알 수 있었다. DO profile의 특성을 이용하여 유입질소부하를 평가할 수 있으며 퍼지제어기로 유입부하의 외란(disturbance)을 적절하게 제어할 수 있었다. 이런 두가지의 퍼지제어기를 축산폐수처리를 위한 SBR운전에 적용시키면 유입부하가 적정범위를 유지할 수 있고, 최소량의 폭기로 송풍량과 공정시간을 단축시킬 수 있었다.

A fuzzy controller to optimize aeration phase of sub-cycle in pilot-scale SBR (working volume, 20 ㎥) located at public piggery wastewater treatment plant was investigated. The operation mode of intermittent feeding of raw water and sub-cycle with repeating anoxic-aeration conditions were adapted to avoid the high-strength nitrogen inhibition. In sub-cycle, the aeration time for nitrification was tried to be controlled by fuzzy system using DO value and its differential values for input membership function. The characteristics of fuzzy system were somewhat different between ORP and DO. In previous study, The DO value has been showed potential ability to detect complete ammonia oxidation point, however, it also needs proper safety factor for high level DO in lag time or noisy system. The fuzzy system could reduce the complexity of application. Abrupt raise of DO indicated the ending point of nitrification, so the lag time of DO was proved to be useful for inference of nitrogen loading rates. The influent disturbance beyond normal condition could be regulated by the fuzzy system including only DO lag time for input variables. As results, two fuzzy systems with the simultaneous application of DO value and its differential values were recommended for the stable control of SBR.