المفاعلات الحيوية المدمجة بالذكاء الاصطناعي: مراجعة لهياكل التحكم وتحسين المعلمات التشغيلية لإزالة النيتروجين والفوسفور

تُفرض متطلبات أكثر صرامة لإزالة المغذيات في معالجة مياه الصرف الصحي بسبب التحضر السريع وتضييق معايير جودة المياه. على الرغم من الفصل الممتاز بين المواد الصلبة والسائلة والعلاج البيولوجي الفعال، إلا أن المفاعلات الحيوية في التشغيل التقليدي لا تزال تعاني من انسداد الغشاء، والصلابة المحدودة أمام تنوع التغذية، واستهلاك الطاقة المرتفع. في السنوات الأخيرة، تم تمكين التحكم الدقيق في العمليات والتشغيل الموجه نحو الموارد من خلال دمج الذكاء الاصطناعي (AI) مع المفاعلات الحيوية. يتم تجميع التقدم في أربعة مجالات في هذه المراجعة: تحسين هياكل التحكم للمفاعلات الحيوية، التكيف الذكي مع مياه الصرف الصحي متعددة المصادر، تنظيم المعلمات التشغيلية للغشاء، وتعزيز إزالة النيتروجين والفوسفور. وفقًا للدراسات المبلغ عنها، تم تحقيق زيادات في إزالة النيتروجين الكلي والفوسفور الكلي من خلال استراتيجيات مدفوعة بالذكاء الاصطناعي بينما تم تقليل استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل؛ تحت ظروف تغذية غير متجانسة وديناميكية، تم إثبات تعميم أقوى وتنظيم أكثر فعالية في الوقت الحقيقي مقارنةً بالأساليب التقليدية. بالنسبة للنشر على نطاق واسع، تم تحديد التحديات الرئيسية كتحسين قابلية تفسير النموذج وقابليته للتطبيق، والتغلب على صوامع البيانات، وتحقيق تحسين تعاوني متعدد الأهداف. يُعتبر معالجة هذه التحديات أمرًا مركزيًا لتحقيق معالجة مياه الصرف الصحي الذكية التي تتمتع بالمتانة والقدرة على التوسع وانخفاض الكربون.