Att sätta upp en reningsverksmodell
1. Reningsverkslayout
Baserat på vad som har bestämts i tidigare delar av modelleringsprojektet är det i denna del av projektet som modellen av reningsverket börjar ta sin form. För varje processenhet ska detaljnivån för varje ingående delmodell samt alla nödvändiga/önskade förenklingar och antaganden definieras. Beslutet om vilken detaljnivå som krävs för ett visst syfte bör inkludera en senior modellerare för att säkerställa att all nödvändig dynamik modelleras. En för detaljrik modell kommer att öka tidsåtgången som krävs för att sätta upp modellen och tiden det tar att köra den. Onödiga detaljer kommer att kräva mer data och kommer att öka insatsen som krävs för att kalibrera och validera modellen. Om modellen å andra sidan inte är tillräckligt detaljerad finns risken att den inte blir tillräckligt noggrann för att kunna uppnå syftet med modellerings-projektet.
2. Delmodellsstruktur
En reningsverksmodell består av flera delmodeller och varje modellerad processenhet inom reningsverket modelleras genom att använda en eller flera delmodeller. De flesta kommersiella simuleringsprogramvaror har ett grafiskt gränssnitt där olika delmodeller, eller kombinationer av delmodeller, representeras av olika ikoner eller figurer. Ikonerna kan dras och släpas in i ett designfönster där olika processenheter kopplas ihop för att beskriva flöden på reningsverket. I detta steg översätts det existerande flödesschemat (som verket drivs enligt) och omblandnings-förhållandena som råder verket för att beskriva hydrauliken i modellen. Valet av delmodell för att beskriva en viss process kommer att ha påverkan på modelleringsresultatet och grundliga överväganden bör ligga till grund för det slutgiltiga valet av modeller som ska användas. Särskilt viktigt är att se till att delmodellerna som väljs noggrant kan beskriva flöden, omblandning och sedimentation inom verket och de nödvändiga biologiska reaktioner som krävs för modelleringssyftet. I tabellen nedan sammanfattas några vanliga delmodeller enligt Rieger et al. (2013).
Typ av delmodell | Delmodeller | ||||||
Hydraulik- och transportmodeller |
|
||||||
Sedimenteringsmodeller |
|
||||||
Inputmodeller |
|
||||||
Outputmodeller |
|
||||||
Biokinetiska modeller |
|
||||||
Luftningsmodeller |
|
||||||
Fosforfällningsmodeller |
|
||||||
Andra delmodeller |
|
3. Kopplingar till databaser eller filer
När modellstrukturen väl är på plats i simuleringsprogramvaran behöver inputdata tillhandahållas. För statiska modellkörningar behövs uppmätta (eller uppskattade) medelkoncentrationer och flöden och för dynamiska modellkörningar behövs tidsseriedata kopplat till den valda input-modellen för att fraktionera data korrekt. Vissa programvaror tillåter kopplingar till externa databaser medan andra kräver att data matats in i ett intern dataformat. Oavsett hur data matas in kommer input-modellen att beräkna värden för alla tillståndsvariabler vilka sen blir indata till processmodellen.
4. Grafer och tabeller
Kalibrering behöver typiskt grafer och tabeller som innehåller både simulerade och uppmätta värden. Vissa programvaror tillhandahåller paket för statistisk utvärdering av modellens anpassningsgrad till empiriska data. Outputen från modellen bör presenteras på ett sådant vis att det går att jämföra reningsverkets prestanda för olika scenarier. Grafer och tabeller som är informationsrika eller tillhandahåller information vid viktiga punkter i verket bör användas (exempelvis om utgående ammoniumhalter alltid är nära noll kan koncentrationsprofilen i reaktorerna möjliggöra en bättre insikt i verkets effektivitet än en graf av utgående ammonium).
5. Modellgranskning
När modellen har satts upp bör testkörningar genomföras för att se till att modellen fungerar och att den är korrekt implementerad i mjukvaran där den har satts upp, att den innehåller alla nödvändiga delprocesser och att den producerar outputs inom rimliga förväntade intervall (trots att modellen inte är kalibrerad). Beräkningstiden bör också undersökas för att verifiera att den är rimlig för att klara av projektkraven. Simuleringstiden är viktig faktor att ta hänsyn till då antalet modellkörningar och scenarier som analyseras inom ett modelleringsprojekt kan kräva mycket tid. För stora projekt med komplicerade modeller kan det till och med vara intressant att undersöka möjliga inställningar för den numeriska lösaren för att optimera simuleringstiden.