MALLIT VESIJÄRJESTELMIEN TUTKIMUKSESSA

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "MALLIT VESIJÄRJESTELMIEN TUTKIMUKSESSA"

Sinikka Sariola
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 MALLIT VESIJÄRJESTELMIEN TUTKIMUKSESSA Hannu Poutiainen, FT PUHDAS VESI JA YMPÄRISTÖ TUTKIMUSAVAUKSIA MAMKISSA Mikpoli

2 Mitä mallit ovat? Malli on arvioitu kuvaus todellisuudesta joka on rakennettu tietokoneelle. Simulointi on mallin käyttämistä tietyn todelliseen järjestelmän (esim. puhdistamo) toiminnan ymmärtämiseksi ja ennustamiseksi eri tilanteissa.

3 Hannu Poutiainen C18H19O9N + NO3 + H+ + NH4 --> C5H7O2N + CO2 + H2O + N2 (Nitrifioivat bakteerit) C18H19O9N + O2 (+ H+) + NH4 --> C5H7O2N + CO2 + H2O NH4 + CO2 + O2 + --> C5H7O2N + NO3 + H2O + ( ASM3 reaktiot ) H+

4 Tyypilliset käyttötavat globaalisti. n 6000 henkilöä tekee kokoaikaisesti vesijärjestelmien mallintamista Uusien käsittely menetelmien kehittäminen Olemassaolevien laitosten käyttö ja optimointi Laajennuksen suunnittelu ja vaihtoehtotarkastelu Kaikissa isommissa suunnittelutoimistoissa käytettään malleja tarvittaessa Lainmukaisuuden arviointi (uusi ymp.lupa) Prosessin säädön kehittäminen Opetus (yleisesti ja Käyttöhenkilöstö) 4

5 Deterministiset puhdistamomallit International Water Association on kehittänyt jätevedenpuhdistuksen mallinnusta useissa (EU) projekteissa tuloksena malliperhe jolla laaja kansainvälinen hyväksyntä Activated Sludge Model 1 (ASM1, Henze et al., 1987) ja sen variantit (ASM2, ASM2d, ASM3) Kuvaavat orgaanisen hiilen ja typen poistoa std aktiivilieteprosessissa, ASM3 myös biologista fosforinpoistoa Voidaan hyödyntää paikallisessa prosessin tai sen yksittäisten vaiheiden optimoinnissa

6 Tavoitteena on etsiä ja kehittää ratkaisuja ja toimintatapoja joilla vesijärjestelmistä saadaan hallittuja ja optimoituja. Entistä paremmat edellytykset mallintamiselle koska dataa on enemmän ja helpommin saatavissa (on-line mittarit) Determinististen mallien lisäksi myös data-pohjaisia malleja on kokeiltu (sekä lineaariset että epälineaariset mallit) (Poutiainen ym. 2010: Use of sewer on-line total solids data in wastewater treatment plant modelling) Teurastamon kiintoainepiikit korreloivat effluentin kokonaistypen kanssa. Viipymä 7 km linjassa n 2 päivää (datalla analysoitu) Neuroverkkomalli ennusti effluentin kiintoainepitoisuutta hieman paremmin kun lineaarinen monimuuttujamalli

7 Mallien peruskäyttö on toistaiseksi kuitenkin ASM malleihin perustuvaa.

8 Esimerkkejä: Tavoitteet JVP-prosessissa jatk. Tulevan jätevirran ennustaminen ja prosessin ennakoiva säätö tähän perustuen Puhdistusprosessin häiriöiden havaitseminen Häiriöiden ennaltaehkäisy Puhdistetun veden laadun ennustaminen Prosessin tilan (ei mittausparametrien) "visualisointi" esim SOM kartat. "Vaikeiden" mitattavien suureiden soft- sensoring, eli epäsuora mittaus muiden parametrien avulla

9 Mallintamisen laadun kehittäminen Aiemmin mallintaminen on ollut tutkimuspainotteista, Nyt ollaan entistä enemmän siirtymässä mallien jokapäiväiseen hyödyntämiseen (vrt ilmastotutkimus sääennusteet), niin että mallintamisen prosessi hoituu ainakin osin samalla tavoin. Puhdistamon prosessimallin rakentamiselle on luotu standardi prosessi joka takaa aiempaa paremmin että malli on laadukas ja kulloiseenkin käyttötarkoitukseen sopiva. Tähän sisältyy mm. tulosten validointi, jolloin mallin antamaa tietoa uskalletaan käyttää paremmin investointien pohjana, ja tulevaisuudessa myös prosessin säätämiseen. Erityisesti painotetaan kommunikaatiota tilaajan kanssa että tulema ja odotukset vastaavat toisiaan.

11 Mallin rakentaminen: Kenkäveronniemen puhdistamon malli

12 Kalibrointi ja validointi Tarkkuus +/- 15 % OK Seuraavat vaiheet puhdistamon toiminnan tutkiminen ääriolosuhteissa MBR yksikön lisääminen ja tämän uuden prosessin toiminnan tutkiminen

Puhdistamo on vain yksi osa veden kiertokulkua Mamkilla on mahdollisuudet toimia laaja-alaisesti hankkeissa vesi-alueella, ja tätä tukevat ohjelmistotyökalut.

13 Puhdistamo on vain yksi osa veden kiertokulkua Mamkilla on mahdollisuudet toimia laaja-alaisesti hankkeissa vesi-alueella, ja tätä tukevat ohjelmistotyökalut. Pohjaveden ja pintavesien kiertokulun mallintaminen Jokien ja järvien virtaaman ja vedenlaadun mallintaminen Tulvimisen tutkimus Vedenjakeluverkoston riskien hallinta

14 Kiitos!

Samankaltaiset tiedostot

PROSESSIMALLINNUKSEN HYÖDYNTÄMINEN KAKOLANMÄEN JÄTEVEDENPUHDISTAMON PROSESSIAJOSSA

PROSESSIMALLINNUKSEN HYÖDYNTÄMINEN KAKOLANMÄEN JÄTEVEDENPUHDISTAMON PROSESSIAJOSSA Vesihuoltopäivät 10.5.2017 KAKOLANMÄEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO 14 kunnan omistama osakeyhtiö AVL 300 000 keskivirtaama noin