민감도 분석 및 매개변수 추정 기능을 내장한 통합관리자 제어 시스템의 연속회분식 반응기 시뮬레이터 개발 = Development of Sequential Batch Reactor Simulator Including Sensitivity Analyser and Parameter Estimator

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, a sequential batch reactor simulator is developed as a part of simulation module of supervisory wastewater treatment control system which will manage several small wastewater treatment plant. For this object, the simulator has I/O database frame and window interface. Activated Sludge Model No.3 is adopted as a process model for SBR process. The simulator has two built-in main functions, model sensitivity analysis and model parameter estimation. Random number generation method and cumulative distribution functions are used for quantifying model sensitivity. Genetic algorithm is used to estimate parameters. Developed simulator is applied to measured data sets (influent C/N 1, C/N 3, C/N 5, C/N 9). The simulator has a fine performance for N-profile especially in C/N5, C/N 9.

목차 (Table of Contents)

• 차례
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구 배경 및 필요성 = 1
• 1.1.1 원격 통합 관리자 제어시스템 = 1
• 1.1.2 상용 시뮬레이터의 한계 = 2
• 1.2 연구 목표 = 3
• 제2장 이론 및 연구방법 = 5
• 2.1 연속회분식반응기(Sequential Batch Reactor, SBR) = 6
• 2.1.1 연속 회분식 반응기의 기본 운전절차 = 6
• 2.1.2 연속회분식반응기의 장점 = 7
• 2.2 연속 회분식 반응기(SBR) 운전 자료 = 9
• 2.2.1 반응기 규격 및 운전 조건 = 9
• 2.3 Activated Sludge Model = 11
• 2.3.1 Activated Sludge Model No.1(ASM1) = 11
• 2.3.2 ASM1과 ASM3의 비교 = 14
• 2.3.3 ASM3의 모델 성분 = 16
• 2.3.4 ASM3 : 모델 공정들의 정의 = 19
• 2.4 SBR 시뮬레이터의 구성 = 22
• 2.4.1 SBR 시뮬레이터 = 22
• 2.4.2 데이터베이스(database, DB) = 23
• 2.4.3 SBR 시뮬레이터 검증 (GPS-X와 시뮬레이션 비교) = 23
• 2.5 모델 민감도 분석(sensitivity analysis, SA) = 26
• 2.5.1 ASM3 매개변수 민감도 분석 = 26
• 2.5.2 Reference Simulation 설정 = 28
• 2.5.3 RMSE 분포 해석 방법 = 29
• 2.6 유전자 알고리즘(genetic algorithm, GA) = 31
• 2.6.1 유전자 알고리즘의 특징 = 32
• 2.6.2 SBR 공정에 대한 매개변수 추정 방법 = 33
• 제3장 결과 및 고찰 = 36
• 3.1 SBR 시뮬레이터 구성 결과 = 36
• 3.1.1 데이터 베이스에 의한 시뮬레이터 이식 및 정보 공유 = 36
• 3.1.2 Graphic User Interface(GUI) = 38
• 3.2 SBR 시뮬레이터 검증(GPS-X와 시뮬레이션 비교) 결과 = 40
• 3.3 민감도 분석 결과 = 41
• 3.3.1 누적 분포 함수 면적(CDF Area) = 42
• 3.4 매개변수 추정 결과 = 47
• 3.4.1 RUN1(유입수 C/N 1) = 47
• 3.4.2 RUN2(유입수 C/N 3) = 49
• 3.4.3 RUN3(유입수 C/N 5) = 51
• 3.4.4 RUN4(유입수 C/N 9) = 53
• 3.4.5 (k_(STO)×η_(NOX)) = 55
• 제4장 결론 및 토의 = 56
• 4.1 시뮬레이터 구성 = 56
• 4.2 SBR공정에 대한 ASM3의 민감도 = 57
• 4.3 매개변수 추정 및 공정 거동 해석 = 58
• 4.4 향후 과제 = 59