بررسي عدم قطعيت مدل‌هاي هوش مصنوعي در تصفيه‌خانه فاضلاب شهر تبريز

در اين پژوهش، عدم قطعيت مرتبط با مدل‌سازي مبتني بر هوش مصنوعي تصفيه‌خانه فاضلاب تبريز با داده‌هاي روزانه براي بررسي كارايي آن براي كنترل تغييرات مربوط به شاخص‌هاي BOD وCOD واحد لجن فعال، بررسي شد. داده‌ها به‌صورت روزانه طي سال‌هاي 2015 تا 2020 گردآوري و با استفاده از معيار ضريب هم‌بستگي انتخاب شدند. TSSi، TDSi، VSSi، pHi به همراه BODe و CODe با تأخير زماني يك روزه به‌عنوان ورودي و BODe و CODe براي خروجي مدل‌ها در نظر گرفته شدند. محاسبات در دو مدل شبكه عصبي پيش‌خور به‌صورت پيش‌بيني نقطه‌اي و روش برآورد حد بالا و پايين براي ارائه فاصله پيش‌بيني با اعمال عدم قطعيت‌ها انجام شد. روش LUBE، برخلاف روش‌هاي كلاسيك محاسبه PI، بدون نياز به اطلاعات درباره توزيع داده‌ها به برآورد PI مي‌پردازد. در اين روش FFNN با دو خروجي كه نشان‌دهنده حد بالا و پايين پيش‌بيني است، آموزش داده مي‌شود. ارزيابي PICP و مقايسه آن با مقدار μ سبب تساوي مقدار γ با صفر شده كه در ادامه روند محاسباتي موجب استخراج عرض هم‌گرايي با حداقل ميزان ممكن و توليد PI براي داده‌هاي محاسباتي و مشاهداتي با امكان كنترل تغييرات تصادفي در بخش لجن فعال را ميسر مي‌سازد. بنابراين هم‌گرايي روش LUBE به‌طور مؤثر توانايي كنترل عدم ‌قطعيت بين متغيرهاي بخش بيولوژيكي لجن فعال با استفاده از PI را دارد. زمان لازم براي ساخت PI، به‌طور قابل ملاحظه‌اي اندك است. استفاده از روش LUBE منجر به ارائه يك بازه پيش‌بيني شامل عدم قطعيت‌هاي محاسباتي و مشاهداتي مي‌شود. نتايج عددي نشان‌دهنده موفقيت تقريبي 99 درصد در محاسبات و پوشش عدم ‌قطعيت‌هاي مدل‌سازي است. ارائه بازه نوساني از عدم قطعيت‌ها، كمكي شايان براي بهبود شرايط اقتصادي و همين ‌طور كاهش زمان كنترل لجن فعال و رصد بهتر تصفيه‌خانه مي‌تواند باشد. با وجود معيار طراحي براي BODe، به ميزان 20 ميلي‌گرم در ليتر، نتايج PI نشان‌دهنده تأمين 12 درصد شاخص طراحي بوده، ولي با توجه به تأمين 88 درصد مابقي از لحاظ استاندارد كيفي براي كاربري پساب‌ها و آبهاي برگشتي طبق نشريه 535 معاونت نظارت راهبردي به ميزان 31 ميلي‌گرم در ليتر، نشان‌دهنده عملكرد مناسب تصفيه‌خانه در بخش لجن فعال است. روش LUBE روشي كارآمد بوده، به‌طوري كه با ارائه بازه‌اي بهينه شده از نوسانات براي داده‌هاي محاسباتي، كوچكترين تغييرات ناهنجار در بخش لجن فعال براي كنترل ميزان غذاي ميكروارگانيسم‌هاي موجود در اين بخش و همين‌ طور شاخص‌هاي آلايندگي را با كمترين زمان محاسباتي گزارش مي‌كند. همچنين با توجه به گراني خود لجن فعال در بخش تصفيه فاضلاب از منظر اقتصادي نيز كمكي شايسته در كاهش هزينه‌ها كرده و با توجه به رفتار غيرخطي باكتري‌ها در زمان كاهش غذا و همين‌ طور كنترل مرگ‌و‌مير ناشي از كاهش غذا مي‌تواند ابزاري بسياركارآمد تلقي شود.