Exempel

Gryaab, Göteborg – Ryaverket 

Komma igång med processmodellering

Gryaab utvecklade sin första processmodell för vattendelen av Ryaverket i Göteborg under 2008. Vid tidpunkten fanns en gästforskare med erfarenhet av processmodellering vid Chalmers tekniska högskola som arbetade ihop med Gryaab och som agerade mentor och bollplank vid utvecklingen av modellen. Sedan dess har den ursprungliga processmodellen vidareutvecklats och nya processteg och modeller introducerats inom flera projekt. Modelleringsarbetet för Ryaverket har utförts av personal inom organisationen på Gryaab i mjukvaran GPS-X.

Gryaab har använt processmodellering som ett undersöknings- och utvärderingsverktyg inom flera ombyggnadsprojekt på Ryaverket. Processmodellering har bland annat använts för att utvärdera ekonomiska aspekter av olika driftsstrategier, funktionen av nya processteg samt för att undersöka framtida belastningsscenarier. Gryaab har själv jobbat med att samla in den data som behövs för att kunna genomföra modelleringsprojekten.

Inom Gryaabs första modelleringsprojekt, MoRya, undersöktes kostnadseffektiva långsiktiga strategier för kväverening vid införandet av en ny efterdenitrifierande MBBR. Resultaten från projektet visade bland annat på ett ekonomiskt optimalt riktvärde för metanoldosering, att ett årsmedel på 8 mg N/l istället för 9 mg N/l i utgående vatten skulle öka driftkostnaderna med 7,7 miljoner kr/år och att mängden skivfilterslam kunde ökas med 20% utan att reningsprocessen skulle påverkas negativt.

Inom det efterföljande projektet ModellEN undersöktes hur Ryaverket med efternitrifikation (EN) kunde drivas för att nå olika kvävereningsambitioner och hur dessa olika strategier i sin tur påverkade driftskostnader och miljön. Resultaten från projektet visade bland annat att skulle det innebära kostnadsökningar på närmare 1 miljon kr/år, att samma reningsresultat skulle kosta cirka 3,4 miljoner kr/år mer med en MBBR-fyllnadsgrad på 35% istället för 50% i EN samt att halva biobädden kunde tas ur drift och att 7 mg N/l kunde uppnås mot ökade driftkostnader på 6,2–7,7 miljoner kr/år.

För att undersöka effekterna av ett nytt miljökrav drevs också ett modelleringsprojekt där det beräknades driftskostnader och årsmedel för utgående total-N för den nuvarande anläggningen och olika potentiella ombyggnadsalternativ. Projektet behandlade olika belastningsscenarier som inkluderade låg- och högflödesår med 2030 års prognostiserade belastning. Resultaten visade att den nuvarande anläggningen kunde klara cirka 5,5 mg N/l i utgående total-N i lågflödesscenariot och cirka 6,5 mg N/l i högflödes-scenariot. Rening för att nå ca 6 mg N/l skulle leda till orimligt höga luftningskostnader. Modelleringen visade att det skulle kosta upp mot 8 miljoner kr/år att vinna 0,2 mg N/l med nuvarande processlösning

Maria Neth, som har jobbat med processmodelleringen på Gryaab, sammanfattar hennes erfarenheter med modellering med: ”Modellering kräver en del tid men kommer att ge förståelse och visa på interaktioner i processen som hade varit svåra, nästintill omöjliga, att förutsäga på annat sätt. Detta kan vara oerhört värdefullt och då inte bara i modelleringsarbetet utan i allt processarbete därefter. För att nå ett lyckat modelleringsprojekt, se till att kroka arm med någon som har erfarenhet av modellering för att hjälpa dig framåt och guida dig i de många beslut och avvägningar som behöver göras längs vägen i ett modelleringsprojekt”.

Tekniska verken har använt processmodellering som ett undersöknings- och utvärderingsverktyg inom flera utbyggnad- och ombyggnadsprojekt vid Linköpings reningsverk. Processmodellering har bland annat använts för att analysera olika processkonfigurationer, nya processteg och framtida belastningsscenarier. Tekniska Verken har själva jobbat med datainsamlingen till sina modelleringsprojekt men har fått stöd av konsulter med planeringen.

De genomförda projekten inkluderar bland annat ett projekt där funktionen av nya diffusiva bottenluftarmembran modellerades. Inom ett annat projekt användes modellering för dimensionering och utvärdering av ett möjligt nytt MBBR-steg för efter-nitrifikations-denitrifikationssteg (END) av rejektvatten, detta för att förbättra kvävereningen och för att ta tillvara höga syrekoncentrationer efter ozoneringssteget som används för läkemedelsrening. Inom deras senaste modelleringsprojekt undersöktes utbyggnad av framtida avloppsvattenrening på verket genom att modellera olika möjliga processlösningar och utvärdera olika scenarier. Resultaten från simuleringarna kunde användas för att kvantifiera olika kriterier som reningsresultat, kolkälladosering, slamproduktion och på så vis jämföra resultat från olika scenarier. Då modellen inkluderar en avancerad luftningsmodell kunde problem med syreöverföring i vissa konfigurationer även upptäckas och förklaras tidigt.

Modelleringsarbetet har gett beslutsunderlag som hittills resulterat i installation av nya diffusiva bottenluftarmembran under 2014, förbättrad design och styrning av END-reningen under 2015. För närvarande planeras installationen av nya Salsnes-filter i förluftningen och MBR-installationer för att säkra effektiviteten av Nykvarns framtida avloppsvattenrening efter att flera olika processalternativ hade modellerats och utvärderats.

Diverse erfarenheter och insikter från arbete med modellering

Användandet av processmodellerna har enligt Tekniska verken själva gett dem en ökad processförståelse och utökade möjligheter till processoptimering. Bland annat har det insetts att det fanns en förskjutning mellan DO- och ammoniumtoppar i efterdenitrifikation och att det uppstod kolbrist i processen vid hög reduktion av suspenderat material över Salsnes-filtren i förluftningen.

Robert Sehlén, som har jobbat med processmodelleringen på Tekniska Verken, sammanfattar sina erfarenheter med processmodellering med: ”Samtidigt som det [modellering] tar tid och kan vara enormt frustrerande emellanåt så ger det också väldigt mycket tillbaka då man lär sig väldigt mycket om både befintliga processer och även ser hur förändringar i processkonfigurationer kan ge oväntade resultat. Har man planer på att börja med modellering så måste man räkna med att avsätta en hel del tid. Har man planer på att göra förändringar i processen så är min erfarenhet att det ger ett väldigt bra underlag innan man säter spaden i backen. Om jag skulle börja om idag så skulle jag nog förmodligen satsa på en kommersiell programvara som WEST eller SUMO. Det verkar ju vara väldigt enkelt att komma igång med enklare modeller som man kan använda i lärosyfte. Sen kanske man behöver lite experthjälp för att bygga upp en plant wide modell”.