Digitalisering på reningsverk igår, idag och imorgon

Relevanta dokument
Energieffektiv vattenrening

Div of Industrial Electrical Engineering and Automation (IEA) Dept of Measurement Technology and Industrial Electrical Engineering (MIE) Faculty of

Kort introduktion till Reglerteknik I

avloppsvattenrening genom reglerteknik Bengt Carlsson Uppsala universitet

Contracting division of Läckeby Water Group. Anaerob behandling av industriella avloppsvatten Daniel Ling 27 Januari 2011

Vägen till en förbättrad biologisk rening på ett koksverk. Erika Fröjd, SSAB Oxelösund

Skandinavisk Ecotech. Carl-Johan Larm vvd Produktchef

Energieffektivare reningsverk

Framtidens flexibla energisystem Städer som tillväxtmotorer 17 nov Birgitta Resvik Ansvarig för samhällskontakter Fortum Corporation

Innehåll. Vad är reglerteknik? Forskning inom processtyrning - Resurseffektiv avloppsvattenrening genom reglerteknik

KILENE AVLOPPSRENINGSVERK. Hammarö kommun

EMERSON. Marine Fuel Measurement Solutions. Emerson Overview. Agenda Marin: Fuel Control - Efficiency. Michael Jägbeck

Resultatkonferens Välkommen!

Carl-Fredrik Lindberg, ABB Corporate Research. Automation Scandinavia, Trådlös kommunikation i industrin - ett PiiA-projekt

Är aeroba granuler något för svensk avloppsrening? Britt-Marie Wilén Institutionen för Bygg- och miljöteknik Avdelningen för Vatten Miljö Teknik

EG Utility Användarträff Årets IT-konferens för dig i energibranschenafdas

Politikerdag 2013 Från GIS till Geografisk förståelse. Lars Backhans


Big (bad?) data - datavalidering

Framtidens Fabrik. Produktionssystem för kunskapsintensiva produkter automation och flexibilitet för ökad industriell konkurrenskraft

Innovation Enabled by ICT A proposal for a Vinnova national Strategic innovation Program

Microobiology in anaerobic wastewater treatment

TENTAMEN i Vattenreningsteknik 1TV361

Kan mikrobiell elektrokemi tillämpas inom avloppsvattenrening?

Kombinera skivfilter med kemisk fällning. Pille Kängsepp

Modellering och simulering av rötningsprocesser

Biogas i skogsindustrin. Anna Ramberg, Holmen (Hallsta Pappersbruk)

Provtagning i vatten. Jens Fölster Inst. För vatten och miljö, SLU

HUBER Membranteknologi

Räkneuppgifter i Vattenreningsteknik - 2

Modellering och styrning av ett biologiskt reningsverk

Industriell reglerteknik: Föreläsning 6

Hur monteras olika modeller/ produkter i samma monteringsflöde?

Läran om återkopplade automatiska system och handlar om hur mätningar från givare kan användas för att automatisk göra förändringar i processen.

Sol(s)ting Innovatum Intressanta exempel på affärsmodeller och teknik Martin Warneryd SP

Strategi för hållbar vattenhantering inom gruvverksamhet -exempel Aitik

Per Eckemark, Oct 16, Ökade krav på överföring och flexibilitet i transmissionsnätet

A metadata registry for Japanese construction field

Bio P nätverket Var kom det ifrån och vart är vi på väg?

Biofilmsprocess med rörligt bärarmaterial för nedbrytning av läkemedelsrester. Sofia Johannesson

Country report: Sweden

Magnus Arnell, RISE Erik Lindblom, Stockholm Vatten och Avfall

Side Stream Hydrolysis and Enhanced Biological Phosphorus Removal at Swedish Waste Water Treatment Plants

MBBR - Nu och i framtiden

Fredrik Nordin, ABB Service Reglerkretsar En underutnyttjad resurs i jakten på ökad produktivitet. ABB April 8, 2016 Slide 1

Är passivhus lämpliga i fjärrvärmeområden?

TENTAMEN i Kommunal och industriell avloppsvattenrening

Etablering av biologisk fosforavskiljning i

Framtidens produktion

Effektiv onlinemätning ger energibesparingar och minskade utsläpp

Affärsmodellernas förändring inom handeln

Kort introduktion till Reglerteknik I

Arrowhead - Process- och energisystem- automation

Säkerhetsfunktioner rstå varandra? Finns behov av att avvika från normal säkerhetsfunktion s vissa betingelser under uppstart, ändringar i processen

TENTAMEN i Vattenreningsteknik 1TV361

Flytta din affär till molnet

Ersättningsprinciper i primärvården svenska erfarenheter. 23 maj 2016

Content of presentation. Long-term effects, maintenance and costs for wastewater treatment wetlands in Sweden. Alhagen - Nynäshamn

Virtuellt VA med digitala tvillingar

D-RAIL AB. All Rights Reserved.

Alexander Medvedev Rum 2111 Dynamiska system

Indikatorer för utvecklingen av de Europeiska energisystemen

MCP-16RC, Air Purification

Välkommen till Sjöstadsverket

Livslängdsbedömning och livslängdsförlängning på turbiner Oskar Mazur

Varför ett nytt energisystem?

Varför byggde vi skivfilter och MBBR?

WAVES4POWER Fosnavåg 24 oktober 2016

Regressionstestning teori och praktik

What does the green economy look like?

The present situation on the application of ICT in precision agriculture in Sweden

Norra Djurgårdsstaden FoU-projekt Smart elnät i stadsmiljö

Nya processlösningar för resurseffektiv kväveavskiljning

Conventional Cruise control / Adaptive Cruise Control

Kapacitet: 23 m3 per timme Använd Teknologi: Partikel filter, Nanofilter (NF), UV, ph justering, klorberedskap, vattenmätning.

DYNAMISK INFRASTRUKTUR

Tunga metaller / Heavy metals ICH Q3d & Farmakope. Rolf Arndt Cambrex Karlskoga

Flytta din affär till molnet

Temasession 1: Nationell handlingsplan för smarta elnät

Statisk olinjäritet. Linjärt dynamiskt system

TENTAMEN i Kommunal och industriell avloppsvattenrening

Utveckla samarbete inom avdelningen. Utveckla samarbetet. mini workshop! i butikens ledningsgrupp. Grid International AB. Grid International AB

Why Steam Engine again??

Att skapa incitament för nätverkssjukvård

Ekosystem, roll för små och medelstora företag och digitaliseringens värde i framtida affärer Moderatorer: Christer Norström, SICS Swedish ICT,

SOLAR LIGHT SOLUTION. Giving you the advantages of sunshine. Ningbo Green Light Energy Technology Co., Ltd.

Gasdagarna Gas kan både lagra och balansera förnybar elproduktion. Lars Gustafsson

Hur påverkar mängden tillskottsvatten kostnader och miljöpåverkan från reningsverken? Catharina Grundestam

1 Internal. Internetdagarna

FLÖDESDESIGN VID AVLOPPSRENINGSVERK

GÄVLE Anna Ryymin Salla Salovaara

Riskhantering. med exempel från Siemens

Health café. Self help groups. Learning café. Focus on support to people with chronic diseases and their families

3 rd October 2017

Beijer Electronics AB 2000, MA00336A,

TRENDERNA SOM FORMAR DIN VERKLIGHET 2014 ÅRETS IT AVDELNING

Modellering av Dynamiska system Bengt Carlsson Rum 2211

Johan Nordgren, Andreas Matussek, Ann Mattsson, Lennart Svensson, Per-Eric Lindgren Division of Medical Microbiology/Molecular Virology Department of

PROFINET MELLAN EL6631 OCH EK9300

Transkript:

Digitalisering på reningsverk igår, idag och imorgon Lunds Tekniska Högskola 1 feb 2018

Sammanfattning Digitaliseringen Nya o fler mätgivare producerar mer data Analys skapar information ur data Beslut automatiska eller mänskliga transparenta på alla nivåer Förnyelsebar energi öppnar nya möjligheter till rent vatten utanför kraftnäten

Viktiga ingredienser i ett smart vattensystem Instrumentering Ställdon aktuatorer Datakraft Datorer har all nödvändig kapacitet Modeller o reglering Dynamiska modeller Reglermetoder Utbildning av operatörer, processingenjörer o processdesigners Incitament Processdesign för flexibel styrning borde få mer uppmärksamhet

1999 Kapitel 25 The Future

Opportunities in 1998 (Olsson-Newell 1999) New and cheaper sensors, particularly for nutrient measurement. Cheap computing power is available today Universal communications enables us to gather data from distant sites.

Instrumentering

Instrumentering Ingen drift kan bli bättre än kvaliteten på mätdata Väsentligt att det finns en tydlig uppgift för varje sensor Instrumentering - inte längre flaskhalsen i regleringen On-line instrument måste kombineras med adekvat analys av mätdata

Spektrometriska On-line mätgivare Olika våglängder NO 2, NO 3 COD, TOC DO Färg

Smarta mätare 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 ph Conductivity ph Conductivity Free Chlorine Free Cl 0 0 01/11 02/11 03/11 04/11 05/11 06/11 07/11 08/11 Data Turbidity 12 10 8 6 4 2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 Turbidity Turbidity Flow Flow 0 0 19/02 20/02 21/02 22/02 Date 6 5 4 3 2 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Flow Turbidity Flow Turbidity 14/08 15/08 16/08 17/08 18/08 19/08 20/08 21/08 Date 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

Instrumentering idag >100 företag utvecklar sensorer för vatten Nätverk av givare Data fusion Internet det allestädes närvarande kontrollrummet

R & D needs in 1998 (Olsson-Newell 1999) Biomass measurements -.. nitrifiers, denitrifiers, and phosphorus accumulating organisms

Bättre o fler sensorer + nya processer en kraftig drivkraft för decentraliserade och diversifierade vattensystem 10-tal sensorer 1000-tals sensorer Vi behöver något typ av automation för att översätta massiva datamängder till användbar information.

Utmaningen Kan IoT tillsammans med många och enkla sensorer ersätta mer komplexa sensorer? Cyber insecurity

Datakraft Analys

R & D needs in 1998 (Olsson-Newell 1999) Detection early detection.. also in sewers and pumping stations Soft sensors - model based estimators.

Analysverktyg Analys av enkla signaler - Filtrering - Outliers - Reparera datafiler - Statistisk analys Matematiska modeller - Linjär regression - Multivariat regression - Diagnos - Enkla dynamiska modeller - Biologiska modeller Key performance indicators - KPI Benchmarking Sekunder Minuter Timmar Dagar Mån År

Modeller Reglering

Weaknesses in 1998 (Olsson-Newell 1999) Design tradition often does not take ICA into account.. Process complexity is increasing rapidly.

Ökande komplexitet (1) Bioreaktorerna anaeroba, anoxiska, aeroba zoner bärarmaterial granuler Sofistikerad luftning Separata luftarzoner Variabel tryckreglering Satsvisa system

Ökande komplexitet (2) Fler recirkulationer t.ex. nitratrecirkulation Kemikaliedosering förbättrad primärsedimentering bio P + kemisk fällning av P Fettsyror Dosering för Bio-P Externa kolkällor denitrifikation

R & D needs in 1998 models (Olsson-Newell 1999) Once past the main bioreactors, the sophistication of existing models falls off rapidly. Better settling and digester models Models for clarification, prefermenters, fixed-film processes and sludge handling Model calibration models not easily identifiable..no established protocols

Modeller Bioreactors ASM Reactor hydraulics Primary settler Pumping Sensors Settler Clarifier 1D 2D 3D settler models Anaerobic digester ADM GHG Interfacing unit processes Plant wide modelling

Modell - integration Interface för integrerade reningsverk Modellinterface ASM1 From Peter Vanrolleghem

Simulatorer Aquasim ASIM SSSP GPS-X WEST BioWin Matlab/ Simulink Simba Dynamita/ STOAT Sumo

Benchmarking Föreslogs 1993 Vi kunde inte ana succén! IWA Task Group ledd av Ulf Jeppsson, Lund Mer än 400 publikationer som utnyttjar benchmarking modeller (BSM) Enorm påverkan på modelleringsarbetet Mindre än väntat som verktyg att jämföra olika reglerstrategier

R & D needs in 1998 design (Olsson-Newell 1999) Trade-off between excess volumes and more control authority. Process intensification through the use of fixed-film processes Processes for water recycling and for the extraction of byproducts and impurities

Reglering handlar om Hur man styr en anläggning eller process mot ett definierat mål, trots störningar På alla nivåer: Utrustning Enhetsprocesser Anläggningsnivå Ledarskap Strategi tid

Regler-utmaningen Att förstå processen Max utbyte av sensorinformation Sensor placering, reglerstruktur Ställdon med tillräcklig reglerauktoritet Relevanta kriterier

Kunskapsgap Hur komplex behöver en regulator vara? >95% av alla regulatorer i processindustrin är PID Osäkerheter Vilka osäkerheter måste man förstå? Vilka osäkerheter kan elimineras via återkoppling?

Integrerad reglering

Systemvid reglering Kukudis, 1973: We must speak of automation in the entire system -- the network of sewers and the plants. Styrning av avloppsnät genomfördes i Cleveland på tidigt 1970-tal

Outlook in 1998 (Olsson-Newell 1999) : Urban water systems in 2020 Holistic. The wastewater water industry in 2020 will become just a part of a "water industry. Full cost recovery. Users of water will pay what it costs. No hidden subsidies.

Systemvid (integrerad) reglering Influent wastewater Det behövs ett strukturerat sätt att Bypass koordinera alla reglersystem! Primary clarifier 2-10 regulatorer 2-10 regulatorer 2-5 regulatorer 4-40 regulatorer Activated sludge reactors Thickener Additional loads Anaerobic digester Secondary clarifier Integrerad reglering! 2-4 regulatorer + 25-1000 pumpar 100-1000s ventiler o kontakter Dewatering Mixing Controllable flow rate Valve Sludge removal Tertiary clarifier 2-10 regulatorer 10-30 regulatorer Gas 2-5 regulatorer (from C. Rosen) Effluent water

På väg mot integrerad.. Utveckling mot integrerade modeller Datorstödsystem för att hantera komplexa beslut Matematiska modeller Regleralgoritmer Kunskapsbaserade system Erfarenheter från operatörer Existerande databaser

Integrerad reglering Nät reningsverk - recipient Minimera bräddning Minimera elektrisk energi Bäst utnyttjande av kolkälla Denitrifikation Bio P Biogas Minimera växthusgaser Alla delprocesser är kopplade till varandra

Kommunikation Decentralisering

Outlook in 1998 (Olsson-Newell 1999) : Urban water systems in 2020 Normally unmanned plants. Monitoring and control will be automatic. Centralised Quality Teams.will now look after ten or maybe even twenty plants

The Smart Water Utility Project Manager of plans and projects Pernille Ingildsen Kalundborg Utility, Denmark Professor Lund University Sweden

Globalt installeras mer förnyelsebar effekt än all ny fossil effekt

Trender förnyelsebar energy Sol PV och vind Skalbart från hushåll till regioner Isolerade områden utanför kraftnäten Urbana områden hybrid-elektriskt Vattensystem: Decentraliserade Återanvändning av vatten Användarengagemang

Småskalig vattenrening RO avsaltning Biologisk rening via solenergi Havsvatten, bräckt vatten, förorenat grundvatten 500 m 3 /dag desal 60 kw

I morgon ICA i hela vattencykeln: Icke-konventionella vattensystem. Det automatiska decentraliserade reningsverket Dricksvattenbehandling Smart vattendistribution Återanvändning av vatten

Water is life Let s treat it wisely Tack! Gustaf.Olsson@iea.lth.se Photo credentials: Unsplash.com and Jag_cz (Shutterstock)