Helhetlig optimalisering av transportsystem og renseanlegg ved bruk av online styring og kontroll

Transkript

1 Helhetlig optimalisering av transportsystem og renseanlegg ved bruk av online styring og kontroll Harsha Ratnaweera Professor, Norges miljø og biovitenskapelige universitet

2 Mer regn Ł mer overløp og flom Copenhagen 2011

3

4 Utfordringen Mer intens nedbør innenfor kortere perioder: Ł Oppstuving og flom i overvanns- og avløpssystemer: tilbakeslag og vannskader på eiendommer Ł Økt utslipp av forurensning til resipienten Ł Overløp i fellessystemer (CSO) Ł Overløp på renseanlegget: delvis/uten rensing Ł Utslippskravene vil generelt bli strengere Ł Utslippstillatelser: total forurensning, inkluderer overløpene ŁMange europeiske byer har fortsatt fellessystemer

5 Klimaforandringer: Mer nedbør Ł Oftere Ł Økte tilfeller av overløp og flom Norges miljø- og 5

6 Problemet: For mye vann og for liten kapasitet i ledningsnett og renseanlegg (mangel på infiltrasjonskapasitet) Løsningen: Fysisk utvidelse av kapasiteten i både ledningsnett og renseanlegg (flere andre løsninger) Men er det den beste løsningen? Prisgunstig? Realistisk? Optimalt?

7 Tilstanden til norske avløpssystem km (2014) 15% fellessystemer, 55% separatsystemer, 30% nedbørsystemer Gjennomsnittlig levealder 35 år Gjennomsnittlig fornyelsesrate = 0.5% Nasjonalt mål: 1% inntil år 2040 Ł Å øke kapasiteten i avløpssystemet ved å utvide eksisterende infrastruktur er en stor utfordring!

8 Konseptet: Benytte ledig kapasitet i ledningsnettet ved å prioritere og styre Nedbør kan være veldig lokalt Ved vandrende byger vil deler av VA-systemene være overbelastet og andre deler vil ha ledig kapasitet. Kan vi benytte oss av denne ledige kapasiteten? Kan vi få et gjevnere innløp av avløpsvann inn i renseanlegget?

9 Hvis. Ledningsnettmodeller er tilgjengelige Vann nivåer og volumer kan predikeres Det er reserve kapasitet ledig i ledningsnettet Avløpspumper kan bli fjernstyrt Kapasiteten til renseanleggene er fleksible i noen grad så, en intelligent og integrert styring og kontroll av ledningsnett og renseanlegg kan gi en høyere kapasitet

10 Hvordan kan vi nå dette? Forbedring av online og forecast predikasjon av nedbør Validering av online hydrauliske beregninger Utarbeide kommunikasjonsprotokoll for renseanleggsmodeller Vurdering av potensialet ved helhetlig styring av avløpsstrømmer

11 Prosjekt: Helhetlig optimalisering av ledningsnett og renseanlegg med overvåkning, modellering og styring for økonomiske og miljømessige besparelser (Regnbyge 3M) Kontraktsparter Regionalt forskningsfond Oslofjordfondet og prosjektansvarlig Drammen kommune: Prosjektpartnere Offentlige partnere Drammen, Oslo og Trondheim kommune Universiteter NMBU, NTNU, HiØ, HBV Forskningsinstitutter MET, NIVA, SINTEF Energy Konseptutviklere og produkt leverandører ROSIM, DOSCON, NiVUS (DE), WRc (UK) 6,2 mill NOK over 3 år

12 Online prediksjon av nedbørdata Online modellbeskrivelse av kapasitet i nettet Nedbørmåler Værradar

13 Rosie simulering Modellering av ledningsnettstatus

14 Validering av hydrauliske beregninger Utvikling av online mobilt og robust utstyr for aktiv validering mot modelldata Måling av Vannføring Hastighet / Nivå Måling av Nivå Ultralyd

15 All informasjon i en portal Rådata og modelldata: Nedbør Vann nivå Vannføring Hastighet

16 Scenario bank Rekalibrering av avløpsmodeller er tidkrevende, derfor vil en scenario bank med forskjellige tiltak for optimalisering bli utviklet ved å bruke genetiske algoritmer som dekker potensielle situasjoner Basert på prediksjon av vann nivå, som igjen er resultat fra prediksjon av nedbør og kalibrering av avløpssystemet, vil det mest egnede settet med tiltak (f.eks prioriteringen av avløpsstrømmene) bli identifisert fra scenario banken og vil videre bli implementert Renseanlegget vil i første omgang kun motta den predikerte vannføringen, men i fremtiden vil de muligens kunne kommunisere begge veier.

17 Styring av renseanlegg Online integrering av simuleringsprogram som STOAT Master- og phd kandidater

18 Styring av renseanlegg Integrering av avansert online system for styring av kjemikaliedosering tilknyttet driftskontrollanlegget på RA DOSCON Master- og phd kandidater

19 Utvikling av resipientscenario Resipientmodellering

20 Flom simulering Terrengmodellering av flomveier Master- og phd kandidater

21 Er dette realistisk?

22 Mange har jobbet med modellering av avløpssystemet Noen har jobbet med styring av avløpssystemet Men få har startet å jobbe med koblingen av avløpsmodeller med renseanleggene, og resipientmodellering

23

24 Konklusjoner Prediksjon av nedbør og modellering av avløpssystemene kan estimere vann nivåene et par timer i forkant Slike predikasjon kan gi oss muligheten til å identifisere og implementere tiltak som vil redusere skade. Der det er lokale byger, vil avløpssystemene ha reserve kapasitet og ledningsnettet kan bli fjernstyrte dette vil gi muligheten til å bruke skjulte reserver i avløpssystemene. Simulering og prediksjons verktøy, overvåkning for validering og styring er nøkkelkomponenter

25

26 Tusen takk