intelligent decision support systemsmiquel/idss/idss-part 8-mai-1112.pdfdades: files d’exemples on...
TRANSCRIPT
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
Intelligent Decision Support Systems
(Part VIII – TOOLS AND APPLICATIONS)
Miquel Sànchez i Marrè, Karina Gibert
[email protected], [email protected]
http://kemlg.upc.edu/menu1/miquel-sanchez-i-marre
http://kemlg.upc.edu/menu1/karina-gibert
Course 2011/2012
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
PART 8 – TOOLS AND APPLICATIONS
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
SOFTWARE TOOLS FOR IDSS DEVELOPMENT
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 20094
Software Tools for IDSS Development
GESCONDA
WEKA
KLASS
System R
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
GESCONDA
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 20096
GESCONDA issues
GESCONDA is an Intelligent Data Analysis System for knowledge management in environmental databases
Statistical & Machine Learning techniques
Explicit management of knowledge
Data filtering
A common language implementation platform: Java
Including recommendation skills
Dynamic data analysis
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 20097
GESCONDA architecture • TRANSITION NETWORKS
• TEMPORAL CBR• DYNAMIC CANDID• TIME SERIES
STATISTICAL DATA PROCESSING
AGENT
ENVIRONMENTALDATABASE
FILTERED DATA
CLUSTERINGTECNHIQUES
AGENT
CASE-BASEDREASONINGTECNHIQUES
AGENT
SUPPORT VECTOR
MACHINE TECNHIQUES
AGENT
DYNAMICAL ANALYSIS
TECNHIQUESAGENT
EXPERT / USERENVIRONMENTAL
SCIENTIST
GOALSDEFINITION
KNOWLEDGEMANAGEMENT • Statistical
analysis
• NN• COBWEB/3• ISODATA• K-MEANS• MARATA
• OPENCASE•
RECOMMENDER /META-KNOWLEDGE
AGENT
On-line helpSuggestion of
UNIFICATION/INTEGRATION of METHODS/PATTERNS
VALIDATION/INTERPRETATION/DOCUMENTATION
USE ofPATTERNS/KNOWLEDGE
• Prediction• Diagnosis• Planning• Decision support
EXPERT / USERENVIRONMENTAL
SCIENTIST
KNOWLEDGE
RE
CO
MM
EN
DA
TIO
N A
ND
ME
TA
-KN
OW
LK
ED
GE
MA
NA
GE
ME
NT
DA
TA
FILT
ER
ING
KN
OW
LE
DG
E D
ISCO
VE
RY
KN
OW
LE
DG
E M
AN
AG
EM
EN
T
DECISIONTREE
TECNHIQUESAGENT
RULEINDUCTION
TECNHIQUESAGENT
• ID3• CART• C4.5
• CN2• PRISM• RULES• RISE
STATISTICALMODELLING
AGENT
• MUL. LINEAR REGRESSION• ANOVA• LOGISTIC REGRESSION• MULTIVARIATE D. AN.
• TRANSITION NETWORKS• TEMPORAL CBR -EBR• DYNAMIC CANDID• TIME SERIES
STATISTICAL DATA PROCESSING
AGENT
ENVIRONMENTALDATABASE
ENVIRONMENTALDATABASE
FILTERED DATAFILTERED DATA
CLUSTERINGTECNHIQUES
AGENT
CASE-BASEDREASONINGTECNHIQUES
AGENT
SUPPORT VECTOR
MACHINE TECNHIQUES
AGENT
DYNAMICAL ANALYSIS
TECNHIQUESAGENT
EXPERT / USERENVIRONMENTAL
SCIENTIST
EXPERT / USERENVIRONMENTAL
SCIENTIST
GOALSDEFINITION
KNOWLEDGEMANAGEMENT • Statistical
analysis
• NN• COBWEB/3• ISODATA• K-MEANS• MARATA
• OPENCASE
RECOMMENDER /META-KNOWLEDGE
AGENT
• On-line help• Suggestion of
methods
UNIFICATION/INTEGRATION of METHODS/PATTERNS
VALIDATION/INTERPRETATION/DOCUMENTATION
USE ofPATTERNS/KNOWLEDGE
• Prediction• Diagnosis• Planning• Decision support
EXPERT / USERENVIRONMENTAL
SCIENTIST
EXPERT / USERENVIRONMENTAL
SCIENTIST
KNOWLEDGEKNOWLEDGE
RE
CO
MM
EN
DA
TIO
N A
ND
ME
TA
-KN
OW
LK
ED
GE
MA
NA
GE
ME
NT
DA
TA
FILT
ER
ING
KN
OW
LE
DG
E D
ISCO
VE
RY
KN
OW
LE
DG
E M
AN
AG
EM
EN
T
DECISIONTREE
TECNHIQUESAGENT
RULEINDUCTION
TECNHIQUESAGENT
• ID3• CART• C4.5
• CN2• PRISM• RULES• RISE
STATISTICALMODELLING
AGENT
• MUL. LINEAR REGRESSION• ANOVA• LOGISTIC REGRESSION• MULTIVARIATE D. AN.
FEATURE RELEVANCETECHNIQUES AGENT
ARTIFICIAL NEURAL
NETWORKSAGENT
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 20098
Data Base Management & Statistical Data Processing
Database Management Adding variables Deleting variables Recoding variables Standarization of variables Random variable generation Probability values generation
Statistical Data Filtering Descriptive statistical analysis:
one-way two-way
Graphical representation TS-Plots Histograms Letter plots Two-way charts
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 20099
Statistical Analysis
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200910
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200911
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200912
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200913
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200914
Clustering module
Clustering methods Nearest Neighbour COBWEB/3 Isodata K-means Marata Hybrid clustering based on rules
Randomised Pseudo-bagging techniques (new !!) K-means Nearest Neigbour
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200915
Hierarchical clustering (COBWEB/3)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200916
Clustering plot
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200917
Randomised Pseudo-bagging
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200918
Decision Tree Induction module
Decision tree classifiers ID3 C4.5 CART
Functionalities Pruning Validation
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200919
C4.5 induced tree
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200920
Statistical Modelling module
Multiple Linear Regression Parameter estimation Evaluation of fitting coeficients Providing tools for graphical residuals analysis
ANOVA Parameter estimation Evaluation of fitting coeficients Providing tools for graphical residuals analysis
Logistic Regression (coming soon ...)
Multivariate Data Analysis (coming soon ...)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200921
Linear regression residuals
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200922
Classification Rule Induction module
Methods CN2 method PRISM method RISE method Rules method
Functionalities Rule pruning Validation (simple validation, cross validation) Prediction Rule exportation (CLIPS format, TXT format)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200923
Rules method
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200924
Rule set validation
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200925
Rule set exported in CLIPS format(defrule Regla1
(>= ?Llargada_pètal 1.0)(< ?Llargada_pètal 2.18)=>(assert (classe Iris-setosa)))
(defrule Regla2(>= ?Amplada_pètal 0.1)(< ?Amplada_pètal 0.58)=>(assert (classe Iris-setosa)))
(defrule Regla3(>= ?Amplada_pètal 1.06)(< ?Amplada_pètal 1.54)(>= ?Llargada_pètal 3.36)(< ?Llargada_pètal 4.54)=>(assert (classe Iris-versicolor)))
(defrule Regla4(>= ?Amplada_pètal 2.02)(< ?Amplada_pètal 2.5)=>(assert (classe Iris-virginica)))
...
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200926
Feature Relevance module
Unsupervised Feature weighting methods Gradient method UEB-1 UEB-2
Functionalities Weight assignment Weights exportation
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200927
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200928
Conclusions
Capturing knowledge implicit in databases to get a central corpus for IEDSS is possible
Reliable IEDSS for a real-world complex and ill-structured domains can be constructed
GESCONDA is a promising Intelligent Data Analysis System for building real Intelligent Environmental Decision-Support Systems
GESCONDA integrates both statistical and artificial intelligence data mining techniques
Future recommendation and meta-knowledge tools will improve its usability
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
WEKA
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200930
Weka intro
Weka és una col.lecció d’algoritmes d’aprenentatge automàtic escrits en Java (entre ells ID3) desenvolupats per la Universitat de Waikato (Nova Zelanda) Inicialment donava suport al llibre “Data Mining: Practical Machine
Learning Tools and Techniques with Java Implementations Ian H. Witten, Eibe Fran “
La plana que concentra les darreres versions, actualitzacions I documentació i descàrrega del soft és:
http://www.cs.waikato.ac.nz/~ml/index.html/
Els algoritmes de Weka es poden utilizar com a eines d’aprenentatge aïllades o bé utilizar-les dins el vostre propi codi Java.
Ofereix tres tipus d’interacció: SimpleCLI: Línia de comandes Knowledge explorer: GUI per integrar fàcilment càrrega i selecció de
dades amb aplicació de diversos algorimes Experimenter: per mantenir resultats parcials de projectes d’aprenentatge.
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200931
Seqüència d’úsDades entrenament
(format arff)
Weka ID3
C4.5
Càrrega
Selecció de mètode i fixació de paràmetresd’aprenentatge
PART
COBWEB
Model
…
Dades inicials
Dades de prova (format arff)
Separaciódades
Resultats
Prova
(1)(2)
(3)
(4)
(5)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200932
Format de les dades (arff)
El nom del conjunt de dades: @relation La informació dels atributs: @attribute Les files de dades @data Dades: files d’exemples on a cada fila els valors dels atributs
estan separats per comes. Hi ha la possibilitat de compactar la representació quan les dades
són esparses (la majoria d’atributs tenen valor zero en gairebé tots els exemples)
Per defecte, el darrer atribut es pren com el que actua com a CLASSE
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200933
Format Arff: exemple
@relation contact-lenses
{,young, pre-presbyopic presbyopic}
@attribute age @attribute spectacle-prescrip
{myope, hypermetrope}
@attribute astigmatism {no, yes} @attribute tear-prod-rate {reduced, normal} @attribute contact-lenses {soft, hard, none} @data % % 24 instances % young,myope,no,reduced,none young,myope,no,normal,soft young,myope,yes,reduced,none young,myope,yes,normal,hard young,hypermetrope,no,reduced,none young,hypermetrope,no,normal,soft young,hypermetrope,yes,reduced,none young,hypermetrope,yes,normal,hard pre-presbyopic,myope,no,reduced,none pre-presbyopic,myope,no,normal,soft pre-presbyopic,myope,yes,reduced,none pre-presbyopic,myope,yes,normal,hard pre-presbyopic,hypermetrope,no,reduced,none
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200934
Instal.lació WEKA
Al PC propi Crear el subdirectori weka Descarregar el fitxer the weka-3-2-3.jar des de la URL
referenciada abans (o accedir al directori de soft compartit per pràctiques)
Utilitzar Winzip (en Windows) per extreure els fitxers: Un fitxer .jar que només conté les classes Un fixer jar amb tot el codi Un director “Data” amb conjunts de dades d’exemple Un directori “Doc” amb documentació
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200935
Utilització de Weka
Posta en marxa Doble clic a la icona
corresponent O bé, des de la línia de
comandes (DOS o UNIX) java -jar $WEKAHOME weka.jar O directament java -jar .jar si ja
sou al directori on heu descomprimit els fitxers
Apareix una finestra per escollir interfície gràfica:
SimpleCLI: per a interactuar desde línia de comandes
Explorer: per aplicar una o més sessions d’aprenentatge
Experimenter: per gestionar tot un projecte
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200936
Experimenter:GUI
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200937
Preparació de dades
Càrrega de fitxer .arff
Seguiment
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200938
Selecció fitxer .arff
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200939
Descripció fitxer .arff
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200940
Descripció atribut
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200941
Selecció métode aprenentatge (classificació)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200942
Selecció métode classificació (llibreria)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200943
Selecció métode classificació (llibreria)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200944
Selecció métode classificació (llibreria C45)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200945
Mètode actual classificació (llibreria C45)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200946
(1) Posta en marxa classificació (llibreria C45)
(2) Resultats
(3) Log: llista experiments
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200947
Visualització model (arbre) i avaluació
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200948
Visualització model (arbre) i avaluació
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200949
Ampliable
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200950
Preparació de dades: format arff
@relation nom Seguida de la llista de tots els atributs utilitzats al conjunt de dades. Es declaren de la següent forma: @attribute nomatribut especificació followed by a list of all the attributes in the dataset (including the class attribute). These
declarations have the form @attribute nomatribut especificació
Tipus d’atributs: Nominals: f an attribute is nominal, specification contains a list of the possible attribute values in
curly brackets: @attribute nominal_attribute {primer_valor, segon_valpr, …n-valor} Numerics, @attribute numeric_attribute (els enters es representen com a reals) Cadenas @attribute string_attribute string
DADES @data seguida de la llista de tots els exemples Format separa per comes Els comentaris comencen per %
Càrrega des de .xls Guardar com .csv i obrir des de Weka
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200951
Interpretació resultats (1)
=== Run information ===
Scheme: weka.classifiers.j48.J48 -C 0.25 -M 2Relation: contact-lensesInstances: 24Attributes: 5
agespectacle-prescripastigmatismtear-prod-ratecontact-lenses
Test mode: 10-fold cross-validation
Dades bàsiquesdel conjunt de dadesuiltizat, métode i criteris de prova
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200952
Interpretació resultats (2)
=== Classifier model (full training set) ===
J48 pruned tree------------------
tear-prod-rate = reduced: none (12.0)tear-prod-rate = normal| astigmatism = no: soft (6.0/1.0)| astigmatism = yes| | spectacle-prescrip = myope: hard (3.0)| | spectacle-prescrip = hypermetrope: none (3.0/1.0)
Number of Leaves : 4
Size of the tree : 7
Time taken to build model: 0.37 seconds
Estructura de l’arbre
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200953
Interpretació resultats (3)
=== Stratified cross-validation ====== Summary ===
Correctly Classified Instances 20 83.3333 %Incorrectly Classified Instances 4 16.6667 %Kappa statistic 0.71 Mean absolute error 0.15 Root mean squared error 0.3249Relative absolute error 40.7263 %Root relative squared error 76.5936 %Total Number of Instances 24
Precisió de l’arbre
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200954
Interpretació resultats (4)
=== Detailed Accuracy By Class ===
TP Rate FP Rate Precision Recall F-Measure Class
1 0.053 0.833 1 0.909 soft
0.75 0.1 0.6 0.75 0.667 hard
0.8 0.111 0.923 0.8 0.857 none
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200955
Interpretació resultats (5)
=== Confusion Matrix ===
a b c <-- classified as
5 0 0 | a = soft
0 3 1 | b = hard
1 2 12 | c = none
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200956
Avaluació de models resultants
Taxa d’error Sobre el conjunt de dades d’entrenament Sobre el conjunt de prova (cross validation)
Confusion Matrix
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
KLASS
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200958
The plattform KLASS
Tool oriented to the Knowledge discovery in ill-structured domains [Gib91]
Functionalities: Basic descriptive statistics Reciprocal neighbours clustering Clustering based on rules [Gib94] Boxplot based induction rules [Gib04] Serial data management. Interpretation oriented tools:
Class-pannel graphs [Gib05] Class Characterization [Gib02] Classifications comparison (d–test) [Gib 98] Visualization of hierarchical trees Visualitzation on trees, generation and importation of a-cuts
Reporting support: Direct generation of LaTeX font files
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
SYSTEM R
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
REAL APPLICATIONS
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
DAI-DEPUR+: Application to a WWTP
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200962
Influent PrimarI#1
efluent Primari#3
efluent Biològic Efluent EMIS efluent Aireació i
globals
Dades On-line
Q 9395 PH 7.38
T ? Q 9395 Q 0 Q 9395
PH 7.76 Q 9395
T ? OD ?
Q-A 3668 QR 6176
QP 0
Dades Analítiques
DQO 708 DBO 458 SST 403 NH4
+ 47 TKN 55
Pt ? PO4
3-? COND 1196 TERB 130
Cl- 195
DQO = 495 DBO = 327 SST = 101
DQO 0 DBO 0 SST 0
DQO 124 DBO ?
SST = 34 NH4
+ 21 TKN 33
NO2-/NO3
- ? Pt ?
PO43- ?
COND 1190 TERB 18 Cl- 199
DQO 124 DBO ? SST 34
SSLM 1.09 SSVLM ? V30 950
SST-R 2.17 V30-R ?
Dades Globals del
Procés -
% elim DQO 29 % elim DBO 30 % elim SST 75
% elim DQO 0 % elim DBO 0 % elim SST 0
% elim DQO 90 % elim DBO 75 % elim SST 66 Q-SP1/Q-AB 1
-
TRC 10.24 relació F:M 0.94
IVF 872 Q-R/Q-AB 0.66 % elim DQO 93 % elim DBO 82 % elim SST 92
Informació Qualitativa
Escuma biològic = poc; Flòcul al clarificador = ?; Estat Clarificador = moltmalament; Aspecte-Aigua tractada = malament; Proveta-V30 = ?; Aspecte flòcul = moltdispers i petit; Zooglea = no; Nocardia =
comu; 21N/Thiotrix = abundant; 0041 = no; Micothrix = no; Filamentosa_dominant = Thiothrix; Número_filamentosos = 2; Protos = ?; Aspidisca = molt abundant; Euplotes = no; vorticella = ?; Epistylis = poc; opercularia = no; cilialts-carnívors = no; Gprotozoo_dominant = crawling; Biodiversitat-microfauna =
3; Grans flagel·lats = no; Petits flagelats = no; Amebes = no; Amebes-teca = no; Rotífers = poc
ESTUDI CAS#1: INFORMACIÓ DISPONIBLE
IVF 872
SST 34
DQO 124
F:M 0.94
V30 950
Escuma_biològic =poc Estat_clarificador = moltmalament; Aspecte_aigua tractada= malament
21N/Thiotrix = abundant
Gprotozoo_dominant = crawling
INFORMACIÓ MÉS RELLEVANT UTILITZADA PEL SISTEMA EXPERT
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200963
ALARMA_FP = FALSA ALARMA PROBLEMES_FILAMENTOSES = CERTA
Escumesaireació
Fang superficial
Escumesdecantador
Color estrany
NO PRESÈNCIA
Augment V30 ? Observacionsmicrobiològiques
Sobrenedants clarificador EscumesColor
decantador
NORMAL
ALARMA_FP = FALSA
ALT
Augment IVF
Augment SST-LM ?
Fang inflant-se
Dia
gnos
iA
ctua
ció
DIAGNOSI_PROBLEMES_FILAMENTOSES
flòcul dispers, estructura oberta ?
alt
Presència filamentoses ?
molt dispersi petit
> 450 ml/g
Tambor central ?
Petits, darrera pont ?
Flotant, zona central ?
Estat clarificador
Aspecte aigua tractadaSST-AT TERB-ATDBO-ATDQO-AT V30 TERB-ATSST-AT DQO-AT V30 Estat
clarificadorAspecte
aigua tractada
MAL/BAIX PRESÈNCIA
IVF ?
Poques aaireació
Color ?
(Identificar tipus filamentosa i causa)
MAL/BAIXALT
ALARMA PROBLEMES_FILAMENTOSES = CERTA
ESTUDI CAS#1: CONEIXEMENT ESPECÍFIC
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200964
Dia
gnos
iA
ctua
ció
espe
cífic
a
F:M BaixaDesequilibri nutrients (C/N/P) Aigua sèptica
Act
uaci
ó no
-esp
ecífi
caIdentificar tipus de filamentosa i causa
SEGONS OBSERVACIONS MICROSCÒPIQUES...MICOTHRIX PARVICELLA
NO
NOCARDIA
COMÚ
THIOTRIX/021
ABUNDANT NO
0041 ZOOGLEA
NO
BEGGIATOA
NO
INTENTA DETERMINAR CAUSA
Augmentar TRC : La mort dels microorganismes provocarà la lisis de més cèlu·lules amb la consequent alliberació denutrients al mediUtilització del decantador primari-2 com a anòxic per afavorir...Cloració a recirculació...
Augmentar Càrrega Màssica: Augmentar QP-B
Al’estiu : Augmentar SSLM i QR
Modificar aireació
Addicionar FeCl3a recirculació
Per filamentoses amb veocitat de desnitrificació baixes, utilització del decantador primari-2 com a
anòxic en casos extrems
Modificar Q-R
BULKING FILAMENTÓS provocat per THIOTRIX o 021N
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200965
SI V30 = Alt ALESHORES Comprova SSLM
SI Augment_SSLM = Cert ALESHORES Problemes_Filamentoses = Fals(Manca Purga)
ALTRAMENT Augment IVFSI Augment IVF = Cert ALESHORES Problemes_Filamentoses = Cert
SI Estructura flòcul_observacionsmicroscòpiques = dispersa ALESHORES Comprova presència filamentoses
SI Presència filamentoses_Observaciómicrobiològica = Alta ALESHORES Problemes_Filamentoses = Cert
SI
Sobrenedant clarificador = darrerapont
ozona central
otambor central
ALESHORES Comprova IVF
SI IVF > 450 ml/g ALESHORES Problemes_Filamentoses = Cert
SI Color Clarificador = marró ALESHORES Comprova Rendiment BiològicSI Rendiment Biològic = Normal o Alt ALESHORES Comprova Llit FangSI Llit de fang = Alt ALESHORES Comprova IVFSI IVF > 450 ml/g ALESHORES Problemes_Filamentoses = Cert
SI Presència_Escumes_Aireació = Cert ALESHORES Comprova ColorSI Color_escumes = marró ALESHORES Problemes_Filamentoses = Cert
SI Color_escumes = blanc ALESHORES
Comprova SSLM&
Realitza Observació microscòpicade l'escuma
SI
SSLM = Baix&
Presència filamentosesObservació microscòpica = Alta
ALESHORES Problemes_Filamentoses = Cert
ALTRAMENT EXCÉS OXIGEN
AMB REGLES SERIA...
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200966
SI Identificació_Filamentosa =Thiotrix/021 ALESHORES Situació de Bulking. Envia
Pregunta_F1Pregunta_F1: Pots Identificar la causa ?
SI Causa = Manca nutrients ALESHORES Envia missatge_T1SI Causa = [S2-] alt ALESHORES Envia missatge_T2
SI Causa = Abocament aigüessèptiques ALESHORES Envia missatge_T3
SI Causa = CM baixa ALESHORES Envia missatge_T4ALTRAMENT Envia missatge_T5
Missatge_T1: Pots intentar reduïr el dèficit de nutrients augmentant l'edat del fang(alliberació de nutrients degut a la lisis de cèl·lules) o fent un aport extern de N/P (Compte !
En el cas del N, un excés també seria problemàtic).Missatge_T2: Pots intentar acabar amb aquest microorganisme filamentós amb l'addició d'undesinfectant. Per exemple, clorant el licor mescla en el corrent de recirculació en funció del
valor de l'IVF o mitjançant FeCl3.Missatge_T3: Pots intentar acabar amb aquest microorganisme filamentós amb l'addició d'undesinfectant. Per exemple, clorant el licor mescla en el corrent de recirculació en funció del
valor de l'IVF o mitjançant FeCl3. En cas extrem també pots utilitzar el decantador primari-2com a anòxic.
Missatge_T4 :Augmenta la càrrega màssica. Pots augmentar QP-B o by-passar part de l'ABal dec. primari-2
Missatge_T5 :Com que es tracta d'un bacteri filamentós de velocitat de desnitrificació baixa,pots utilitzar el decantador primari-2 com a anòxic, en cas extrem de creixement explosiu o si
no hi ha maneres de fer-la disminuïr
SI Activació Bloc Actuació deProblemes Filamentoses = Cert ALESHORES Identifica tipus filamentosa
SI PROBLEMES_FILAMENTOSES= Cert ALESHORES
Envia Missatge_1&
Activa Bloc Actuació de ProblemesFilamentoses
Missatge_1 : La planta es troba en una situació problemàtica de creixement excessiu de
AMB REGLES SERIA...
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200967
Gradient DBO5 soluble insuficient en tanc aireació F:M baix
Possible M.Parvicella,H.hydrossis, Nocardia,tipus 021N, 0041, 0675,0092, 0581, 0961, 0803,
1851 i N.limicola
Filamentosos
Activitatmicrofauna Possible XOC deTÒXICS sever
NO, excepte flagel·latsSI
Núbols de fang homogenis que tenen tendència a surar i s’extenen per tot el clarificador
Fang de LM sedimenta lentament i la compactació és pobre en els tests de sedimentabilitat, però sobrenedant és bastant clar o una mica tèrbol
PossibleBULKING FILAMENTÓS
NombrososIntenta identificar si els filaments
són bacteris o fongs i causa
Possible1701, S.natans (baixes T), H.hydrossi,1863 i possi., 021N (altes T)i Thiotrix
OD baix a difs.posicions del tanc
Efluent tèrbol
Clau eikelboom o Jenkins 1
PossibleDESNITRIFICACIÓ oDESFLOCULACIÓ
Equilibri
17
5.5
SI
Deficiència nutrientsa influent i efluent
Possible 021N, 0041, 0675 i
Thiotrix, S.natans
INTENTA DETERMINAR CAUSA
THIOTRIX o 021N
Efluent tèrbol Fang de LM sedimenta lentament i la compactació és pobre en els tests de sedimentabilitat, però sobrenedant és bastant clar o una mica tèrbol
» Cloració: dosificació i gradual. Comprovar SVI, terbolesa, filaments. Cl2, H2O2 i polímers inútils si fang actiu viscósdegut a def. nutrients. [Consulta missatge 3]» Si nivells nutrients<ratios mitjanes o no fàcilment metabolitzable, realitzar tests a l’infl. i efl. per trobar les dosisnecessàries d’addició de N, Na3PO4 i FeCl3.» Si DBO/N > 100/3, proba d’afegir N. Si DBO/P > 100/1, afegeix P i si DBO/Fe > 100/0.5, proba d’afegir Fe
» Augmentar aireació si <1 mg/l» Si OD massa baix només en algunes parts del tanc:
• netejar difusors o sistema de distribució de l’aire• augmentar vel. turbines o pujar el deflector de sortida
» Si flux pistó i OD només baix a l’inici, canvi configuració a alimentació esgraonada, o a RCTA o a aireació esgraonada» Disminuïr F:M, si possible» Cloració: dosificació i gradual. Comprovar SVI, terbolesa, filaments. [Consulta missatge 3]» Tractament amb llit fixe previ» Afegir reactius químics per millorar la sedimentabilitat per aliviar els símptomes mentre es corretgeix el problema.[Consulta missatge 6]
Sulfurs a l’influent. Aigua residual sèptica
Possible Thiotrix sp.,Beggiatoa sp., 0914 i
021Nafavorits per T altes
.Cl2, H2O2 a l’influent.Preairejar influent
Una càrrega màssica baixa es pot donar, p.e., per composició de l’aigua rica en HC de baix PM. La presència de lípids de cadena llarga també afavoreixen el seu creixement. Estressos mecànics, com ara presència de bombes centrífugues, poden conduir a la ruptura de cèl·lules microbianes i a l’alliberament de lípids de les membranes que poden fer proliferar aquests microorganismes filamentosos.» Ús de selectors, si és possible. [Consulta missatge 7] » Canviar de configuració a FP per millorar decantabilitat del fang, si és possible.» Augmentar F:M» Disminuïr aireació
Filamentososa l’influent o a
corrents de retorn
p.e.filaments per OD baixde digestors aerobis
o Thiotrix per digestors anaerobis
» Clorar l’influent a 5-10 mg/l. Si és requereixen dòsis més grans, extremar precaució. Augmentar les dosis a increments de 1-2 mg/l.» Preairejar l’influent, si és possible» Millorar el funcionament dels altres processos de la planta
NombrososIntenta identificar si els filaments
són bacteris o fongs i causa
ESTUDI CAS#1: CONEIXEMENT GENERAL
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200968
ALTRES ARBRES DE DECISIÓ QUE ES PODRIEN ACTIVAR...
NO
Problemes separació fang activat
FilamentososNo presentso pocs
Nombrosos
Equilibri
Possible desfloculacióper Pin-point
o creixement dispers(comprova tambéBulking viscós)(difs.causes)
Bombolles_V30SIDESNITRIFICACIÓINDESITJADA
Possible BULKINGFILAMENTÓS o FOAMING
Terbolesa a l’efluent
Sedimentabilitat en test però sòlids a l’efluent
Fang que decanta bé,problemes en la qualitat de
l’efluent deguts al clarificador
Bona, V30 normal i clara
Ràpida o lenta però terbolesa en V30
NO
Sedimentabilitat en test però sòlids a l’efluent
Terbolesa a l’efluent
Problemes separació fang activat
Ràpida o lenta però terbolesa en V30
NombrososPossible BULKING
FILAMENTÓS o FOAMING
ESTUDI CAS#1: CONEIXEMENT GENERAL
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200969
Influent Efluent
PrimarI#1 Efluent
Primari#3 Efluent Biològic
Efluent EMIS
Aireació i globals
Dades On-line
Q 9395 PH 7.38
T ? Q 9395 Q 0 Q 9395
PH 7.76 Q 9395
T ? OD ?
Q-A 3668 QR 6176
QP 0
Dades Analítiques
DQO 708 DBO 458 SST 403 NH4
+ 47 TKN 55
Pt ? PO4
3-? COND 1196 TERB 130
Cl- 195
DQO = 495 DBO = 327 SST = 101
DQO 0 DBO 0 SST 0
DQO 124 DBO ?
SST = 34 NH4
+ 21 TKN 33
NO2-/NO3
- ? Pt ?
PO43- ?
COND 1190 TERB 18 Cl- 199
DQO 124 DBO ? SST 34
SSLM 1.09 SSVLM ? V30 950
SST-R 2.17 V30-R ?
Dades Globals del
Procés -
% elim DQO 29 % elim DBO 30 % elim SST 75
% elim DQO 0 % elim DBO 0 % elim SST 0
% elim DQO 90 % elim DBO 75 % elim SST 66 Q-SP1/Q-AB 1
-
TRC 10.24 relació F:M 0.94
IVF 872 Q-R/Q-AB 0.66 % elim DQO 93 % elim DBO 82 % elim SST 92
Informació Qualitativa
Escuma biològic = poc; Flòcul al clarificador = ?; Estat Clarificador = moltmalament; Aspecte-Aigua tractada = malament; Proveta-V30 = ?; Aspecte flòcul = moltdispers i petit; Zooglea = no; Nocardia =
comu; 21N/Thiotrix = abundant; 0041 = no; Micothrix = no; Filamentosa_dominant = Thiothrix; Número_filamentosos = 2; Protos = ?; Aspidisca = molt abundant; Euplotes = no; vorticella = ?; Epistylis = poc; opercularia = no; cilialts-carnívors = no; Gprotozoo_dominant = crawling; Biodiversitat-microfauna =
3; Grans flagel·lats = no; Petits flagelats = no; Amebes = no; Amebes-teca = no; Rotífers = poc
IVF 872
Q 9395
DQO 708
COND 1196
DQO = 495
Q 0
DQO 124
NO2-/NO3
- ?
NH4+ 21
F:M 0.94
Gprotozoo_dominant = crawling; Biodiversitat microfauna = 3;
Número_filamentosos=2;Filamentosa_dominant = 021N/Thiothrix
Escuma biològic = poc
NO UTILITZA LA INFORMACIÓ DE TOTES LES VARIABLES, NOMÉS LES CONSIDERADES MÉS DISCRIMINANTS EN LA CONSTRUCCIÓ DE LA BIBLIOTECA
ESTUDI CAS#1: SISTEMA DE RAONAMENT BASAT EN CASOS
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200970
CAS ACTUAL, DISCRETITZACIÓ I PRIORITZACIÓ DE LES VARIABLES ...
RangCasActual (#25) Atribut Ordre Pes Baix (B) Normal (N) Alt (A)
93957081196495
0124
?21
8720.94
poques2
3
Cabal-entrada (Q-AB)DQO-entrada (DQO-AB)Conductivitat-entrada (COND-AB)DQO-Sortida Primari#1 (DQO-SP1)Cabal-Sortida Primari#3 (Q-SP3)DQO-Aigua Tractada (DQO-AT)Nitrat-Aigua Tractada (NO3-AT)Amoni-Aigua Tractada (NH4-AT)Index Volumètric Fangs (IVF)Càrrega màsssica (CM)Presència Escumes Aireació (ESC-B)Número Filamentosos (NFILAM)Biodiversitat microfauna (BIODIV-MIC)
114
109
121
13142
1538
6
65551877
10898
10
( < 4500 )( < 400 )( < 900 )( < 250 )( < 1000 )( < 35 )( < 1 )
( < 10 )( < 200 )( < 0.25 )
--
( 0 – 2.1 )
( 4500 - 17000 )( 400 - 950 )( 900 - 1800 )( 250 - 550 )
( 1000 - 5500 )( 35 - 80 )( 1 - 6 )
( 10 - 25 )( 200 - 500 )
( 0.25 - 0.35 )( comú )( 0 – 4.25)
( 2.1 –4.5 )
( > 17000)( > 950 )
( > 1800 )( > 550 )
( > 5500 )( > 80 )( > 6 )
( > 25 )( > 500 )( > 0.35 )( > comú )( 4 – 8 )
( 4.5 - 8 )
Crawling Espècie o Grup protozoo dominant(GPROTO-DOMI) 7 8 Sessils Crawling P-flag Cap Rotífers
021/thiotrix Filamentós Predominant (FILAM) 5 10 Zooglea Microthrix 021/thiotrix Nocardia Neither
ESTUDI CAS#1: SISTEMA DE RAONAMENT BASAT EN CASOS
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200971
B
B
N
A NA A
N
N
Cas 14
N
A A N
N
Noc/Thio
Cas 11
Cas 21Cap
B
Cas 2
Cas 18
N
NBN
N B
Cas 3B
N
N
N
Cas 22
B
N
Cas 6 Cas 16B N Cas 5
A
ZooCas 19
N
Cas 12 Cas 10Cap
N
Cas 24
N
Crawling
Mico Noc
Cas 13 Cas 7N A B
A
Noc/Thio
?
Cas 1
Cas 15N
B
Cas 8 A
Mico
A
N
N
NCas 9
?
?
Cil-Car
A
BIBLIOTECA INICIALITZADA AMB 24 CASOS
Cas 23
GPROTO-DOMI
FILAM
BIODIV.MIC
COND-AB
Q-AB
NO3-AT
NH4-AT
NFILAM
DQO-SP1
Q-SP3
ESC-B
DQO-AT
IVF
DQO-AB
CM
CAS RECUPERAT MÉS PROPER : CAS 9
ESTUDI CAS#1: SISTEMA DE RAONAMENT BASAT EN CASOS
A872
NCas 9
poques
ENTRADA D’UN NOU CAS I RECUPERACIÓ DEL CAS EMMAGETZAMAT MÉS SEMBLANT A L’ACTUAL
124 A
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200972
(( :identificador del nou
cas CAS 25
:descripció situació (( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (
Cabal-entrada (Q-AB) DQO-entrada (DQO-AB) Conductivitat-entrada (COND-AB) DQO-Sortida Primari#1 (DQO-SP1) Cabal-Sortida Primari#3 (Q-SP3) DQO-Aigua Tractada (DQO-AT) Nitrat-Aigua Tractada (NO3-AT) Amoni-Aigua Tractada (NH4-AT) Index Volumètric Fangs (IVF) Càrrega màsssica (CM) Grup protozoo dominant (GPROTO-DOMI) Presència Escumes Aireació (ESC-B) Número Filamentosos (NFILAM) Bacteri Filamentós Predominant (FILAM) Biodiversitat microfauna (BIODIV-MIC)
9395 708 1196 495 0 124 ? 21 872 0.94 crawling 1 (poques) 2 021/Thiotrix 3
) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ))
( :cas recuperat CAS 9 :diagnosis BULQUING degut a Thiothrix :actuation ((
( 1. Identificació de la causa : Septicitat (es tracten una cuba de 36 m3/dia de lixiviats durant deu dies del mes d’abril) 2. Utilització del decantador primari#2 com a anòxic 3. Augment Aireació
) ))
:solució ÈXIT (en dos o tres dies) :mesura d'utilitat no calculada :distancia Eixample 0.0049 ))
ESTUDI CAS#1: SISTEMA DE RAONAMENT BASAT EN CASOS
CAS RECUPERAT DISTÀNCIA EIXAMPLE
C11 (Foaming per Micothrix) 0.4195
C15 (desfloculació) 0.4604
C12 (Foaming per Micothrix) 0.5996
ALTRES CASOS RECUPERATS...
d Ci Cjk
nwke d Aki Akj
k
nwke( , ) ( , )
1 1
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200973
SISTEMA BASAT EN CASOS SISTEMA BASAT EN REGLES
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
ADAPTACIÓ
RECUPERACIÓ
Bibliotecade casos
Noucas
Millorcas
Casadaptat
PROPOSTA ACTUACIÓ
DIAGNOSI
Funció de la causaUtilització del decantador primari#2 com a anòxicDISTÀNCIA : 0.0049
BULQUING degut a Thiothrix. Causa : Septicitat
BULQUING provocat per021N o Thiothrix.
MÒDUL SUPERVISOR
» Utilització del decantador primari#2 com a anòxic» Disminució edat cel·lular (augment cabal de purga)» Cloració » Addició suplementària nutrients
» Augmentar aireació...» Augmentar F:M» Addició reactius químics per millorar sedimentabilitat del fang
Possibles PLANS ACTUACIÓ en funció de la causa :
ESTUDI CAS#1: INTEGRACIÓ DELS DIFERENTS MÒDULS
BULQUING FILAMENTÓS degut a Thiothrix.
INFERÈNCIA SITUACIÓ
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200974
POSSIBILITAT D’AVALUACIÓ DE LES DIFERENTS PROPOSTES D’ACTUACIÓ AMB GPS-X /X.T. MITJANÇANT SIMULACIÓ AMB EL
MODEL DE LA PLANTA
PLA ACTUACIÓ
ESTUDI CAS#1: INTEGRACIÓ DELS DIFERENTS MÒDULS
PREDICCIÓ
POSSIBLE ENTRADA A L’EDAR AL LLARG DEL DIA
DECISIÓ FINAL
ACTUACIÓ AUTOMÀTICA, EXPERTA O EXPERIENCIAL
EDAR
AL FINAL DEL DIA O MÉS ENDAVANT, LA CAP DE PLANTA
FA UNA AVALUACIÓ DELS RESULTATS OBTINGUTS, QUE
PERMETRÀ TANCAR EL CICLEDEL SRBC
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200975
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200976
Supervisory System Performance24 h in advance
same day
Percentage (%)
Situations correctly detected (+) 30 68 24.4 55. 3Situations incorre ctly detected ( -) 10 8.1Situations undetected 15 12.2Filamentous bulking 5 4 7.3Non -filamentous bulking - - 0Foaming 7 10 13.8Rising - 2 1.6Underloading 8 8 13.0Organic Overloading 3 1 3.3Organic shock - 3 2.4High in fluent Total Nitrogen concentration
- 7 5.7
Hydraulic Overloading 3 7 8.1Deflocculation problems (incl. toxic shock)
4 4 6.5
Primary treatment problems - 5 4.2Mechanical or electrical problems - 15 12.2Problems on clarifier (non -biological origin)
- 2 1.6
Validació real en planta
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
El sistema intel·ligent supervisor ATL-EDAR
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200978
The Granollers WWTP
Combined sewer 130,000 population-equivalent Organic Matter & SS removal (N some periods)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200979
Environmental system Difficult to understand & control
Progress in• control engineering• computer technology• process sensors
• Enabled automatic
• Increased amount of control improvement
information
The Granollers WWTPWhy AI, at all?
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200980
Data/Information• acquired• understood• integrated
KnowledgeBased
Systems
KBS did not succeed• too complex• knowledge could not be
captured in reliable models
The Granollers WWTPWhy AI, at all?
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200981
Decision Support System based on• classical control• mathematical modelling• heuristic knowledge (literature, experts)• experiences
Link advanced and robust control algorithms to AI techniques
The Granollers WWTPOur proposal ...
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200982
DIA
GN
OSI
SD
ATA
GAT
HER
ING
DEC
ISIO
N S
UPP
ORT
CLASSICAL/ FUZZY
USER INTERFACE
USER
SUPERVISION / PREDICTION
Mathematical Modelling (Simulation)
REASONING
Expert System & Case-Based System
Off-line Data On-line Data
DATABASE
Filtering & Validation Methods
SCADA
WW
TPACTUATIONSTRATEGY
DIA
GN
OSI
SD
ATA
GAT
HER
ING
DEC
ISIO
N S
UPP
ORT
CLASSICAL
CONTROL
USER INTERFACE
USER
USER INTERFACE
USER
SUPERVISION / PREDICTION
Mathematical Modelling (Simulation)
SUPERVISION / PREDICTION
Mathematical Modelling (Simulation)
REASONING
Expert System & Case-Based System
REASONING
Expert System & Case-Based System
Off-line Data On-line Data
DATABASE
Filtering & Validation Methods
SCADA
WW
TPACTUATIONSTRATEGY
The Intelligent Environmental Decision Support System
AC
TIO
NS
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200983
LLAÇOS DE CONTROLAUTOMÀTIC
OPERADORS
OBSERVACIONS
Filamentós dominant, escumes…
ANALÍTIQUES
Laboratori:DQO, DBO, SST…
SCADA
Sensors idigitals:
Q, pH, T, OD,…
Operació manualPunts de consigna
Manual operacióAssesorament i control
ConeixementExperiències
Gestió actual de les EDAR
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200984
OPERADORS
SensorsLaboratoriOperadors
OperacióManual
MÒDUL DE SIMULACIÓ
SCADA
MÒDUL DE GESTIÓ DEL CONEIXEMENT
Llaços de Control Automàtic
Punts de consigna Plans d’actuació
MÒDUL DE CONTROL
EL SISTEMA: ATL-EDAR
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200985
Adaptable modularment a qualsevol EDAR, independentment de laseva mida i instrumentació
Mòduls que composen ATL-EDAR
ATL-EDAR
SISTEMA EXPERT BASAT EN REGLES
SISTEMA DE RAONAMENT BASAT EN CASOS
MÒDUL DE SIMULACIÓModel matemàtic
de simulació
MÒDUL DE CONTROLControl clásic,
fuzzy, etc
Permet RAONAR sobre qualevol tipus de dades
Aprèn i s’enrecorda de les situacions viscudes per la
planta (EXPERIÈNCIA)
Aireació, recirculació, Edat del fang, cabal primari,
by-pass, etc.
MÒDUL DEGESTIÓ DEL CONEIXEMENT
(tècniques d’IA)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200986
MÒDUL DE GESTIÓ DEL CONEIXEMENT:
Sistema expert basat en reglesEmula el procés de raonament d’experts humans quan prenen decisions per a solucionar un problema complex
Normal
equilibrio
Riesgo de choque hidráulico,Orgánico, tóxico o rising
Numerosos
Módulo de riesgo de BULKING FILAMENTOSO,
RISING y DESFLOCULACIÓN
DisminuyendoIgual
BULKING FILAMENTOSO
Presenciabact.filamentosas
SSTsalida
tendenciaIVF
Aumentando
Baja o ausencia
Al árbol de decisión de bulking viscoso
TendenciaSST salida
aumentando
Identificaciónorganismo
Si No IdentificaciónCAUSA
Cada 5 min
Elevado
…
Normal
equilibrio
Riesgo de choque hidráulico,Orgánico, tóxico o rising
Numerosos
Módulo de riesgo de BULKING FILAMENTOSO,
RISING y DESFLOCULACIÓN
DisminuyendoIgual
BULKING FILAMENTOSO
Presenciabact.filamentosas
SSTsalida
tendenciaIVF
Aumentando
Baja o ausencia
Al árbol de decisión de bulking viscoso
TendenciaSST salida
aumentando
Identificaciónorganismo
Identificaciónorganismo
Si No IdentificaciónCAUSA
IdentificaciónCAUSA
Cada 5 min
Elevado
…
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200987
APLICACIÓ
EDAR
NOUCAS
BIBLIOTECAde CASOS
CASO MÉSSEMBLANT
PROPOSTA SOLUCIÓ ATL-EDAR
RESULTAT
Permet l’ús d’experiències passades per a solucionar nous problemes que sorgeixen en el procés
MÒDUL DE GESTIÓ DEL CONEIXEMENT:
Sistema de raonament basat en casos
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200988
Mòdul de control
Possible integració de:
control de l’aireació per a aconseguir N/D completa
control de la edad del fang (cabal de purga)
control de la recirculació basat en lògica difusa
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200989
Mòdul de simulació
Models família ASM/BNRM1+ models de decantació
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200990
Adquisició i actualitzacióde dades
datoson-line
dato
san
alíti
cos
datoscalculados
dato
scu
alita
tivos
(off-line)
Adquisició de dades
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200991
INTERFÍCIE DE TREBALL
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200992
MÒDUL DE GESTIÓ DEL CONEIXEMENT:Sistema expert basat en regles I
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200993
MÒDULO DE GESTIÓ DEL CONEIXEMENT:Sistema expert basat en regles II
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200994
MÒDUL DE GESTIÓ DEL CONEIXEMENT:Sistema de raonament basat en casos
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200995
Mòdul de control
CONTROLRECIRCULACION
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200996
Mòdul de simulació
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200997
Mòdul de simulació
Nitrificación vs. TRCTª 19ºC / 1,0 mgO2/L
0,01,0
2,03,04,0
5,06,07,08,0
9,010,011,0
12,013,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
días
Amon
io s
alid
a ef
luen
te m
g N/
L
Nitrificación vs. OxígenoTª 19ºC / TRC 8 días
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
días
Amon
io s
alid
a ef
luen
te m
g N
/L
1,5 mg O2/L
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200998
Diagnosis
REGLES i ARBRESde DECISIÓ
Regles HeurístiquesÀrbres de Decisió
SESBC
Recogida Datos
NuevoCaso
BIBLIOTECACASOS
Búsqueda
Recuperación
BESTHISTORIC
CASE
PLANACTUACION
Adaptación de la solución del caso más parecido
Recogida Datos
NuevoCaso
BIBLIOTECACASOS
Búsqueda
Recuperación
BESTHISTORIC
CASE
BIBLIOTECACASOS
Búsqueda
Recuperación
BESTHISTORIC
CASE
PLANACTUACION
Adaptación de la solución del caso más parecido
NITRIFICACIÓ INCOMPLETA
Predicció
MODEL DE LA PLANTA
OPERADOR
Adquisició i actualitzacióde dades
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-line data
Flow rate 18911 pH 8.2
Flow rate 18911 pH 8.0
Flow rate 18911 pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9 Air flow ?
Recycle 130 % Wasting rate 510 m3 Vel. ascensional 0.56
Analytical data
COD 487 BOD 400* TSS 162
NH4+ 86.5* TKN 336
Total N 122 PO43-10.3*
COND 5100 TERB 128
COD = 399 BOD = 319 TSS = 86 NH4+ 87.8
COND 5100 TERB 77
COD 66 BOD 24* TSS 12
NH4+ 66.1 TKN 87.2
NO2-/NO3- 0.4/0.4 Total N 88 PO43- 6.5*
COND 4900 TERB 11
MLSS 4730 MLVSS 73 V30 262
MLSS-R 4920 V30-R ?
Global data - % COD removal 18
% BOD removal 96.8* % TSS removal 46.9
% COD removal 83.5 % BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ? F:M ratio 0.16
SVI 55.5 Recylce/inflow rate 0.61 % COD removal 86.5 % BOD removal 94* % TSS removal 92.6
Qualitative observations
Brown Scums at aeration tank = few; White Scums at aeration tank = none; Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations = good settling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludge floating at primary settler = none; Scums floating at primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*; Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea = none*; Nocardia spp. = none*; Type 021N = none*; Thiotrix spp. = none*; Type 0041 = none*; Microthrix P. = none*; Number of filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca =
abundant*; Euplotes = none*; vorticella = common*; Epistylis = some*; Opercularia = none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 m = few*; flagellates < 20 m = some*; Amoebae = none*; Tecamoebae =
none*; Rotiferi = none*
datoson-line
dato
san
alíti
cos
datoscalculados
dato
scu
alita
tivos
(off-line)
Influent Primary effluent Biologic effluent Aeration and global
On-line data
Flow rate 18911 pH 8.2
Flow rate 18911 pH 8.0
Flow rate 18911 pH 7.2
DO1 0 DO2 1.9 Air flow ?
Recycle 130 % Wasting rate 510 m3 Vel. ascensional 0.56
Analytical data
COD 487 BOD 400* TSS 162
NH4+ 86.5* TKN 336
Total N 122 PO43-10.3*
COND 5100 TERB 128
COD = 399 BOD = 319 TSS = 86 NH4+ 87.8
COND 5100 TERB 77
COD 66 BOD 24* TSS 12
NH4+ 66.1 TKN 87.2
NO2-/NO3- 0.4/0.4 Total N 88 PO43- 6.5*
COND 4900 TERB 11
MLSS 4730 MLVSS 73 V30 262
MLSS-R 4920 V30-R ?
Global data - % COD removal 18
% BOD removal 96.8* % TSS removal 46.9
% COD removal 83.5 % BOD removal 91.4*
% TSS removal 86
SRT ? F:M ratio 0.16
SVI 55.5 Recylce/inflow rate 0.61 % COD removal 86.5 % BOD removal 94* % TSS removal 92.6
Qualitative observations
Brown Scums at aeration tank = few; White Scums at aeration tank = none; Sludge flocs at clarifier = none; V30-test observations = good settling; floc appearance = Large and well formed floc; sludge blanket level at the primary and secondary settlers and thickeners = normal
Sludge floating at primary settler = none; Scums floating at primary settler = none
Microscopic data
Filamentous bacteria presence = none*; Predominant filamentous bacteria = none*; Zooglea = none*; Nocardia spp. = none*; Type 021N = none*; Thiotrix spp. = none*; Type 0041 = none*; Microthrix P. = none*; Number of filamentous bacteria = 0*; Protos = common; Aspidisca =
abundant*; Euplotes = none*; vorticella = common*; Epistylis = some*; Opercularia = none*; Predominant protozooa= aspidisca*; Biodiversity (number of dif. species) = 5*; flagellates > 20 m = few*; flagellates < 20 m = some*; Amoebae = none*; Tecamoebae =
none*; Rotiferi = none*
datoson-line
dato
san
alíti
cos
datoscalculados
dato
scu
alita
tivos
(off-line)
N/D INCOMPLETA
Disminución edad del fangoReducció del cabal de purga i augment de consigna OD
PROPOSTA D’ACTUACIÓ:• augmentar OD• augmentar Edat del fang
Supervisió
Combinació informació i inferència de la situació:FALTA DE NITRIFICACIÓ
Consignes (OD, TRC,RAS, by-pass, RedOx…)
i plans d’actuació manual
Validació usuari i actuació
Avaluació
Aplicación
Evaluación
RESULTADOAprendizaje
AplicaciónAplicación
Evaluación
RESULTADOAprendizaje
Evaluación
RESULTADOAprendizaje
Gestió de l’EDAR amb ATL-EDAR
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 200999
1999 2000 2002
4 ½ months
Laboratory testing: Face validation, Historical casescorrectnessconsistencyusability
MODULES
Field testing: Real casesintegrationreal dataflow of information
IEDSS
Results and Validation
2001
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009100
Supervisory System Performance 24 h in
advance same day
Percentage (%)
Situations correctly detected (+) 30 68 24.4 55.3 Situations incorrectly detected (-) 10 8.1 Situations undetected 15 12.2 Filamentous bulking 5 4 7.3 Non-filamentous bulking - - 0 Foaming 7 10 13.8 Rising - 2 1.6 Underloading 8 8 13.0 Organic Overloading 3 1 3.3 Organic shock - 3 2.4 High influent Total Nitrogen concentration
- 7 5.7
Hydraulic Overloading 3 7 8.1 Deflocculation problems (incl. toxic shock)
4 4 6.5
Primary treatment problems - 5 4.2 Mechanical or electrical problems - 15 12.2 Problems on clarifier (non-biological origin)
- 2 1.6
Results and Validation
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009101
1999 2000 2002
Company responsible for the management of Granollers WWTP
Evaluating the results – applying the IEDSS to other WWTP
Results and Validation
2001
Correctly detected 85%, (KBS 79%, CBR 82%)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009102
Time Week 1
Week 2
Week 3 Week 4
Week 5 Week 6 Week 7 Week 8
Week 9
Week 10
Previous Study
Case and cycle
definition
calibration of rules & adaptation of decision trees
Codification of the modifications
Communication to SCADA and periferic elements
Software
integration
Correctness, consistency,
usability
Delivery
Validation of
performance
Transferability of the system: minimum time effort
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009103
Conclusions
How useful can be linking control algorithms to AI techniques...
.... flexible architectureScadaKBSCBS
OURGANN
KB should include general & specific knowledgeKBS-ES: Reasoning
CBR easy & dynamic tool thet let you “learn” with timeCBR System: Remembering past experiences
The EDSS has successfully been supporting the Granollers WWTPfor a long period of time......
.... these kind of systems can succeed.
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms PSARU: Design of Treatments
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009105
At the beginning 2001, Catalonia was planning to implement the Smallcommunities wastewater treatment Plan
Directive 91/271• For communities < 2000 i-e
defines “adequate treatment”
Introduction
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009106
At the beginning 2001, Catalonia was planning to implement the Smallcommunities wastewater treatment Plan
Directive 91/271• For communities < 2000 i-e
defines “adequate treatment”
recently…WFD 2000/60
…introduces fuzzy concepts like “ecological state”“admissible impact”
Introduction
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009107
…implies considering new dimensions of analysis
definition of adequate treatment
Natural vs. conventionalSystemsWastewater treatment systems
high variability,should improvereceiving environment
higher implication in this subject (benefits and impacts)
Characteristics of
small communities
Introduction
…during the decision-making process
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009108
the solution is much more scattered/not located
sometimes the relationships are not clear enough to be represented by numerical equations
• the design approach for communities > 2000 i.e (engineer + calculations) do not serve
• we need different types of expertise and knowledge
Introduction
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009109
In this context……new tools appear
Data from:• communities• environment• wastewater treatment
that allow to integrate knowledge from a panel of experts
“reasonable”proposals
EDSS
Introduction
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009110
EDSS development: Problem analysis
• 3,482 agglomerations
• 800 municipalities
• about 400,000 i.e.
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009111
Rank of population Percentage (%) < 20 46.8
20 – 50 7.4 51 – 200 19.6
201 – 1000 18.6 1001 – 2000 7.7
EDSS development: Problem analysis
• 45.1% seasonal
• 27.2 % industrial WW
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
0-300 301-700 701-1000 >1000
Altitude above the sea level (m.)
Perc
enta
ge
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009112
EDSS development: Collecting data and knowledge acquisition
Knowledge sources consulted and knowledge bases formed during the knowledge acquisition phase
KNOWLEDGE-BASED DECISION SUPPORT SYSTEM
Knowledge sources
Knowledge bases
USERDecision making assessment in the
most adequate alternative of treatmentProposal of different alternatives
(e.g. economical costs vs. environmental costs)
Data from the surveyto the communities / Experts
Characteristics ofthe small communities
Interviews with Experts / Literature review / visits
Different alternativesof wastewater treatment
Receiving media data /Applicable legislation / Experts
Ecological state of the receiving environment
KNOWLEDGE-BASED DECISION SUPPORT SYSTEM
Knowledge sources
Knowledge bases
USERDecision making assessment in the
most adequate alternative of treatmentProposal of different alternatives
(e.g. economical costs vs. environmental costs)
Data from the surveyto the communities / Experts
Characteristics ofthe small communities
Interviews with Experts / Literature review / visits
Different alternativesof wastewater treatment
Receiving media data /Applicable legislation / Experts
Ecological state of the receiving environment
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009113
EDSS development: Collecting data and knowledge acquisition
Data survey
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009114
• Septinc tanks
• settling-digestion tanks / Imhoff tanks
• primary settlers
Conventional Systems Natural Systems Aquatic-based Land-based Extended aeration (AS)
Tricking filter Rotating Biological Contactor
Sequencing Batch Reactor
Waste stabilisation ponds High-rate pond
Constructed wetland
Intermittent sand filter Buried sand filter
Plant soil treatment
EDSS development: Collecting data and knowledge acquisition
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009115
EDSS development: Quality Objectives
Hipsometria< 200 m200 - 800 m801 - 1400 m1401 - 2000 m> 2000 m
Objectius de qualitat físico-químicaRius no contemplatsQualitat bonaQualitat molt bona
Límit de conca
N
20 0 20 40 60 Kilometers
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009116
Synthesis of the acquired knowledge in different waysof representation:
• decision trees
• heuristic rules (IF < conditions > THEN < conclusions >)
for any nucli N upon nucli-actual
whenever the temp-mitjana of N receives a value and when the hab-equiv ofN > 200 and the hab-equiv of N <= 1000 and the nivell-tract of N = thesymbol se then invoke regles200-1000-se rules
• matrices (favoured, disadvantaging & discarded)
• equations (costs)
...implemented as...
EDSS development: Knowledge implementation
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009117
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ?nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ?nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
Branch of a larger decision tree
EDSS development: Knowledge implementation
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009118
EDSS development: Knowledge implementationHabitants
equivalentsNivell de
TractamentCapacitat del medi
receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009119
EDSS development: Knowledge implementationWT LLAC LAR LA IP FV BD FA SBR FP FiS IT
Si Aqüífers <1.5 m. i pous de captació X X* X*Si Nucli en Aqüífers i Vulnerable-NO3 X X* X*Si glaçades durant >= 10 dies Si alçada sobre nivell mar >= 500 m. Si alçada sobre nivell mar >= 675 m. XSi alçada sobre nivell mar >= 750 m. XSi previsió Abocaments Industrials X X Si estacionalitat (h.e.estac./h.e.fixe > 1) Si T mitjana mes gener <= 5ºC X XSi T mitj.gener <= 12ºC Si nucli en franja costanera Si pendent parcel·la > 5% X X X X XSi pendent parcel·la >= 12% X XSi dist. última casa > 150 m. i < 200 m. Si dist. última casa <= 150 m. X XSi hab.equ. 2010 >= 1300 X XSi hab.equ. 2010 < 100 X XSi hab.equ. 2010 < 250 Si hab.equ. 2010 >= 700 Si hab.equ. 2010 < 700
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009120
allow economic evaluations of investment andoperational costs
mathematical functionsRBC investment costs Wetland operational costs
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
habitants equivalents
PTA
/hab
.eq.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Habitants equivalents
PTA
/hab
.equ
.
EDSS development: Knowledge implementation
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009121
EDSS development: Knowledge implementation
…a KB-EDSS composed by:
a Knowledge-Based System in two steps:- first one, selection of the treatment level- second one, selection of the most appropiate specifictype of treatment
linked to
a cost estimation model
geographical information (GIS)
database connectivity and menu-based enduser interface
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009122
EDSS application: A real Case StudyEconomic &
Environmental constraints• Operating costs
• Impact to the media• Detriment of water
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USEREconomic &Environmental constraints
• Operating costs• Impact to the media• Detriment of water
Economic &Environmental constraints
• Operating costs• Impact to the media• Detriment of water
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USER
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USER
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009123
Characteristics of the small community Charact. of the receiving environment Catchment La Tordera Abundance of water Nothing Region La Selva Natural pools No Inhabitant equivalents 2010 389 Nitrate polluted zone No Seasonal inhabitants 313 Aquifers Yes Level of treatment C removal No. of wells 2 Altitude (m.) 84 Protected zone No Average T in colder months (ºC) 6 Charact. of the site to build the WWTP Length of sewers (m.) 700 Surface available Large Industry (% i.e.) 0 Average slope (%) 0 Type of industry - Distance to the community (m.) 180
Main characteristics of a real case study solved by the KB-DSS
(community named Malavella Parc)
EDSS application: A real Case Study
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009124
EDSS application: A real Case StudyEconomic &
Environmental constraints• Operating costs
• Impact to the media• Detriment of water
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USEREconomic &Environmental constraints
• Operating costs• Impact to the media• Detriment of water
Economic &Environmental constraints
• Operating costs• Impact to the media• Detriment of water
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USER
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USER
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009125
primary1 main treatment effluent discharge - stabilisation ponds punctual
Imhoff constructed wetland punctual Imhoff RBC2 distributed
- SBR2 distributed - extended aeration2 distributed
Imhoff tricking filter2 distributed
EDSS application: A real Case Study
List of possible alternatives
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009126
EDSS application: A real Case StudyEconomic &
Environmental constraints• Operating costs
• Impact to the media• Detriment of water
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USEREconomic &Environmental constraints
• Operating costs• Impact to the media• Detriment of water
Economic &Environmental constraints
• Operating costs• Impact to the media• Detriment of water
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USER
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USER
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009127
primary1 main treatment
effluent discharge
number of favouring reasons
number of disadvantaging
reasons
number of discarding
reasons - stabilisation
ponds punctual 2 1 0
Imhoff constructed wetland
punctual 1 0 0
Imhoff RBC2 distributed 0 0 0 - SBR2 distributed 1 1 0 - extended
aeration2 distributed 0 1 0
Imhoff tricking filter2 distributed 0 0 0
EDSS application: A real Case Study List of possible alternatives with favouring, disadvantaging and discarding reasons
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009128
primary1 main treatment
effluent discharge
number of favouring reasons
number of disadvantaging
reasons
number of discarding
reasons - stabilisation
ponds punctual 2 1 0
Imhoff constructed wetland
punctual 1 0 0
Imhoff RBC2 distributed 0 0 0 - SBR2 distributed 1 1 0 - extended
aeration2 distributed 0 1 0
Imhoff tricking filter2 distributed 0 0 0 “this community presents an important contribution of the seasonal population (seasonalpopulation/permanent population = 4.118)”
“this community belongs to a region with suitable climatic conditions for optimalperformance of ponds ”
EDSS application: A real Case Study List of possible alternatives with favouring, disadvantaging and discarding reasons
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009129
EDSS application: A real Case StudyEconomic &
Environmental constraints• Operating costs
• Impact to the media• Detriment of water
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USEREconomic &Environmental constraints
• Operating costs• Impact to the media• Detriment of water
Economic &Environmental constraints
• Operating costs• Impact to the media• Detriment of water
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USER
Features of the small communities
Identification, explanation and evaluation of the alternatives for
the adequate treatment
Habitants equivalents
Nivell de Tractament
Capacitat del medi receptor Superfície disponible
PrimariTractament
principalTractament d'afinament Abocament
50-200 PR gens poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta Aboc. distribuït ò FIS ò IT
poca poca o mitjana FS ò IMH Aboc. distribuït ò FISmolta
molta FS ò IMH Aboc Puntual
50-200 SE gens poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distribuït ò FIS
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP IT ò FVFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
poca poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Distribuït
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Distr.FS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
molta poca FS ò IMH BD ò FP Aboc Puntual
mitjana FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc Puntual
molta FS ò IMH WT ò BD ò FP Aboc PuntualFS ò IMH FV ò FIS Aboc zero
Tractament proposat
Other environmental constraints for certain
treatments• geographical data
• climatic data• stationality
ADEQUATE TREATMENTADEQUATE TREATMENT
Levelof
teatmentV-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+reducció NO3
-
eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primari
si
tract. secundari
no
< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundari
V-NO3-
nucli dins PEIN,AQ o I-NH4
+nucli dins PEIN,
AQ o I-NH4+
reducció NO3-reducció NO3-
eliminació NH4+eliminació NH4+
Habitants equivalents
no
> 300 h.e
si
si
no
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
aigües amunt embassaments a partir
de Camprodon ?
reducció N i Preducció N i P
si
> 1000 h.e
noaigües amunt embassamentsabans Camprodon ? (en Ter i
afluents)
> 500 h.e
reducció N i Preducció N i P
si no
no PEIN, ni AQ ni V-NO3 aigües amunt
embassaments ?
< 200 h.e
tract. primaritract. primari
si
tract. secundaritract. secundari
no
< 500 h.e. ?< 500 h.e. ? nosi
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
no PEIN ni AQ niV-NO3 aigües avall
embassaments ?
tract. primaritract. primari
si no
Riu Ter
....….…….... ……….….........
abocament al Ges, Sorreig, Gurri o riera de St. Martí?
si no
Tract. secundariTract. secundari
DIA
GN
OSI
S
DEC
ISIO
N S
UPP
OR
TD
ATA
GA
THER
ING
Knowledge Basefor the receiving
media
Knowledge Base for the different
wastewater treatments
User interface
USER
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009130
primary1 main treatment
effluent discharge
number of favouring reasons
number of disadvantaging
reasons
number of discarding
reasons
investment cost (€)
operational cost (€,
first year) - stabilisation
ponds punctual 2 1 0 236,800 3,915
Imhoff constructed wetland
punctual 1 0 0 301,200 5,631
Imhoff RBC2 distributed 0 0 0 398,000 6,894 - SBR2 distributed 1 1 0 380,900 8,710 - extended
aeration2 distributed 0 1 0 380,900 8,710
Imhoff tricking filter2
distributed 0 0 0 347,700 7,218
EDSS application: A real Case Study
List of possible alternatives with favouring, disadvantaging and discarding reasons and economic calculations
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009131
EDSS application: A real Case Study
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009132
EDSS application
Ebre
Garona
NogueraRibagorçana
NogueraPallaresa Muga
Fluvià
Tordera
Rieres Maresme
RieresBisbal
La Sènia
El Gaià
Applied to 3,482 small communities grouped in 20 river catchments
El Llobregat
TerSegre
BesòsFoix
Francolí
RieresCosta Brava
Garraf
Meridionals
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009133
EDSS application: Solutions for Ebre river basin
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Biodisc
Fangs actius
Fangs actius + Filtre verd
Fangs actius + wetland
Fangs Actius_N
Fangs Actius_N/D
Fangs Actius_P
Filtre percolador
Filtre verd
Filtres subterranis
Infiltració/percolació
Infiltració/percolació_SE
Infiltració/percolació+Filtre verd
Infiltració/percolació+Wetland
Llacunatge
Llacunatge d'alt rendiment
SBR
SBR_N
SBR_N/D
SBR_P
Wetland
Percentatge
Número total Alternatives: 276
Distribució Habitants
5% 13%
46%
30%
6%
< 50 50 - 200 200 - 1000 1000 - 2000 > 2000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Biodisc
Fangs actius
Fangs actius + Filtre verd
Fangs actius + wetland
Fangs Actius_N
Fangs Actius_N/D
Fangs Actius_P
Filtre percolador
Filtre verd
Filtres subterranis
Infiltració/percolació
Infiltració/percolació_SE
Infiltració/percolació+Filtre verd
Infiltració/percolació+Wetland
Llacunatge
Llacunatge d'alt rendiment
SBR
SBR_N
SBR_N/D
SBR_P
Wetland
Percentatge
Número total Alternatives: 276
Distribució Habitants
5% 13%
46%
30%
6%
< 50 50 - 200 200 - 1000 1000 - 2000 > 2000
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009134
Conclusions
• Selection of WWT for small communities involve not justaspects of technical optimisation, but also environmental,economic and social factors characteristics of the community the receiving environment the available treatment technologies
• to face this complex problem knowledge-based DSS
• satisfactory results according to the pool of experts.
https://kemlg.upc.edu
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
Other Applications
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009136
EDSS per a la gestió, control i supervisió d’EDARs Grup d’Enginyeria del Coneixement i Aprenentatge Automàtic.
Secció d’Intel·ligència Artificial (LSI-UPC) http://www.lsi.upc.es/~webia/KEMLG
Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental (LEQUIA-UdG) http://lequia.udg.es
Departament d’Estadística i Investigació Operativa (EIO-UPC) http://www.eio.upc.es
Grup d’Enginyeria Ambiental. Dept. d’Enginyeria Química (UAB) http://eq3.uab.es/
EDSS per a la determinació dels tractament més adequats per a aigües residuals en aglomeracions de menys de 2000 hab-eq. Conveni ACA-Xarxa Temàtica
UdG, UPC, UB, UAB, CSIC
Other Environmental IDSS Applications (1)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009137
EDSS per a la predicció i minimització de l’impacte de les activitats volcàniques Grup d’Enginyeria del Coneixement i Aprenentatge Automàtic.
Secció d’Intel·ligència Artificial (LSI-UPC) http://www.lsi.upc.es/~webia/gr-SBC/KEMLG
Grup de Sistemes d’Informació Geogràfica. Dept. de Ingeniería de Sistemas Computacionales. Universidad de Las Américas (UDLA, México) http://mailweb.udlap.mx/~gisudla/ss/ss/espanol/index.html
Other Environmental IDSS Applications (2)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009138
EDSS per a la correcta utilització de mesures radar per a previsionsde pluges i inundacions Grup d’Enginyeria del Coneixement i Aprenentatge Automàtic.
Secció d’Intel·ligència Artificial (LSI-UPC) http://kemlg.upc.edu
Grup de Modelització Hidrològica. Dept. d’Enginyeria Hidràulica, Marítima i Ambiental (EHMA-UPC)
http://www.upc.es/ehma/gmh/index.htm
Other Environmental IDSS Applications (3)
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009139
Other Environmental IDSS Applications (4)
Development of an Industrial Design Support System for Air Pollution Treatment [Arcos, 2003]
CARMA+: A General Architecture for Pest Management [Hastings et al., 2003]
A Case-Based Predictive Sequencing Batch Reactor Controller [Wiese et al., 2003]
Multi-perspective Models for Diagnosing Waste Generation in Chemical Processes [Srinivasan & Halim, 2003]
Design of a Model-based Decision Support System for Water Treatment [Struss et al., 2003]
Defining a Decision Support System to Manage Filamentous Bulking Episodes in Activated Sludge Systems [Martínez et al., 2003]
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009140
Other Environmental IDSS Applications (5)
Intelligent Model Management in a Forest Ecosystem Management Decision Support System [Nute et al., 2002]
Implementation of a Multiagent Prototype for WWTP Management [Borrell et al., 2002]
Designing a Multi-Agent System for Integrated Protection in Agriculture [Perini & Susi, 2002]
OntoWEDSS: an ontology-underpinned decision-support system for wastewater management [Ceccaroni et al., 2002]
The STREAMES project: linking heuristic and empirical knowledge into an Expert System to assess stream managers [Comas et al., 2002]
Qualitative Models of Interactions between Two Populations [Salles et al., 2002]
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009141
Other Environmental IDSS Applications (6)
Knowledge Engineering in Environmental Sciences: Application to Systematics of Corals of the Mascarene Archipelago [Conruyt et al., 2002]
A Conceptual Model to Facilitate Knowledge Sharing for ProblemSolving in Wastewater Treatment Plants [Cortés et al., 2002]
Forecasting Red Tides Using an Hybrid Neuro-Symbolic System[Fdez-Riverola et al., 2002]
Specifications of Modular Internet-Based Remote SupervisionSystems for Wastewater Treatment Plants [Lardon et al., 2002]
Water Resource Management: a Case Study for EcoKnowMICS. [Gamboa, 2000]
DSS for Sustainable Land Management: a South-East Asia Case. [Rais et al., 2000]
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009142
Other Environmental IDSS Applications (7)
WWW Technology-based Hydrological Information and Decision Support System [Keskisarja et al, 2000]
Lessons from an Environmental Information System Developed to Select a Radioactive Waste Disposal Site [Veitch, 2000]
Water Quality Model Integration in a Decision Support System [León et al., 2000]
Integrated Assessments of River Health using Decision Support Software [Young et al., 2000]
Assessment of Ecological Responses to Environmental Flow Regimes using s Decision Support System Framework [Booty et al., 2000]
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009143
Other Environmental IDSS Applications (8)
Integration of Environmental Management into Production Organization and Information Systems [Pillep et al., 2000]
A Decision- Support System for Real-Time Management of Water Quality in the San Joaquín River, California [Quinn, 2000]
River Basin Water Quality Management in Nitra Basin river, Slovakia [Makowski & Somlyódy, 2000]
Land Use Planning. A study in Kenya. [Fischer & Makowski, 2000]
Effect-Focused Air Quality Management in Europe [Amann & Makowski, 2000]
Energy Planning in Low Austria [Messner et al., 2000]
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009144
Other Environmental IDSS Applications (9)
Decision Support for Sustainable Land Development: a case study of Donoguan, China [Yeh & Li, 2000]
Decision Support for Incentive Strategies: A rural development application in Central Africa [Gailly & Installé, 2000]
Efficient Strategies: An Application in Water Quality Planning [Lotov et al. , 2000]
Integrated Rural Energy Decision Support Systems [Pokharel & Chandrashekar, 2000]
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009145
Other Environmental IDSS Applications (10)
Natural Resource Conservation and Crop Management Expert Systems. [Rafea, 2000]
Knowledge management in Environmental Decision Support Systems [Cortés et al., 2000]
Knowledge-Based Models for emergency management systems: The ARTEMIS approach [Hernández & Serrano, 2000]
Using description logics to integrate fisher’s ecological knowledge research of artisanal fisheries [Barreriro et al., 2000]
Mining time series meteorological variables using rough sets: a case study [Fernández-Baizán et al., 2000]
A hybrid expert system: GIS and simulation modeling for environmental and technological risk management [Fedra & Winkelbauer, 1999]
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009146
Other Environmental IDSS Applications (11)
Towards Environmental Decision Support Systems [Cortés et al., 1999]
Intelligent Decision Support for Aerial Spray Deposition Management [Potter et al., 1999]
Local Maximum Ozone Concentration Prediction Using Neural Networks [Wieland & Wotawa, 1999]
Applying Cooperative Distributed Problem Solving Methods to Trumpeter Swan Management [Sojda & Howe, 1999]
A Multi-paradigm Decision Support System to improve Wastewater Treatment Plant Operation [Rodríguez-Roda et al., 1999]
Environmental Management Systems - a Role for AI? [Hart et al., 1998]
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2009147
Other Environmental IDSS Applications (12)
Qualitative Reasoning Model for the Prediction of Climatic Data [Mora-López & Conejo, 1998]
Odour Monitoring by the Combination of Sensors and Neural Networks [Bockreis & Jager, 1998]
TRACE – A Development Platform for Environmental Decision Support Systems [Paggio et al., 1998]
Intelligent System for Fish Stock Prediction and Allowable Catch Evaluation [Sazonova & Osipov, 1998]
Inte
llige
nt D
ecis
ion
Supp
ort S
yste
ms
© Miquel Sànchez i Marrè & Karina Gibert, KEMLG, 2011148
Miquel Sànchez i Marrè, Karina Gibert([email protected], [email protected])
http://kemlg.upc.edu/