衛生システムの汚染に基づく統合リアルタイム制御

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J. Environ. Manage..2020 Sep;269:110798. S0301-4797(20)30729-5. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.110798.Epub 2020-05-25.

衛生システムの汚染に基づく統合リアルタイム制御

Integrated pollution-based real-time control of sanitation systems.

Congcong Sun
Luis Romero
Bernat Joseph-Duran
Jordi Meseguer
Eduard Muñoz
Ramon Guasch
Montse Martinez
Vicenç Puig
Gabriela Cembrano

PMID: 32561007 DOI: 10.1016/j.jenvman.2020.110798.

抄録

下水氾濫による汚染の生態系への影響を緩和するために、衛生システム(SS)内の下水処理場(WWTP)と統合された下水道ネットワーク(SN)に対して、汚染に基づく統合リアルタイム制御(RTC)アプローチを提案している。複数の目的に対して量と質のダイナミクスを考慮しながらSSの最適解を得るために、最適制御手法としてモデル予測制御(MPC)を選択した。また、SN管理とWWTP管理を統合するために、フィードバック調整アルゴリズムを開発した。MPCを適用して得られた最適管理手法の結果を評価するために、クローズドループ仮想リアリティシミュレータを用いた。Badalona SS(スペイン)では、提案アプローチの有効性と適用性を評価するためのパイロットケーススタディを実施した。現在使用されているローカルルールベースの制御戦略や量ベースの制御戦略との比較から、提案されている統合汚染ベースのRTCアプローチは、受入れ環境に放出される汚染物質の負荷を低減できることが示されている。

An integrated pollution-based real-time control (RTC) approach is proposed for a sewer network (SN) integrated with wastewater treatment plants (WWTPs) in a sanitation system (SS) to mitigate the impacts of pollution from combined sewer overflows (CSOs) on ecosystems. To obtain the optimal solution for the SS while considering both quantity and quality dynamics for multiple objectives, model predictive control (MPC) is selected as the optimal control method. To integrate SN and WWTP management, a feedback coordination algorithm is developed. A closed-loop virtual-reality simulator is used to assess the results of the optimal management approach achieved by applying MPC. The Badalona SS (Spain) provides a pilot case study to assess the efficacy and applicability of the proposed approach. A comparison with local rule-based and volume-based control strategies currently in use indicates that the proposed integrated pollution-based RTC approach can reduce the pollutant loads released to the receiving environment.