| Summary: | The population of Stockholm is increasing and with it the amount of wastewater that needs treatment. To cope with the increase, Henriksdal wastewater treatment plant (WWTP) in Stockholm, Sweden, is currently being expanded into the worlds largest WWTP using membrane bioreactor (MBR) technology. The plant will be controlled to a greater extent by pumps and good control is therefore vital to maintain operational stability and an energy efficient process. To analyse the intricate system of pumps and equalisation in tunnels a dynamic model is required.One reason for expanding Henriksdal WWTP is the decommissioning of Bromma WWTP. Wastewater from Bromma will be diverted to Henriksdal through a large tunnel which can be used for flow equalization. To examine whether flow equalization in the tunnel can even out diurnal variations and extreme rain events, water flow in the tunnel and throughout the WWTP was modelled. Models of the tunnel, pumps and basins were made in the programming language C and then merged with different controllers in Matlab/Simulink. To simulate different scenarios for the year 2040, data for the rainy year of 2012 was increased to match the expected population for 2040.Based on simulations for a scenario with dry weather the possibility for flow equalization could be shown. It required a thought-out control strategy for the control of Bromma pumping station based on flow measurements from several other inflows to the WWTP. The control strategy also proved adequate in handling downpours by increasing the amount of waste water subjected to biological treatment. When simulating snow melt or heavy rain, damming in the Bromma tunnel could help to prevent overflow if no strict boundaries were used for the water level in the tunnel. With a maximum allowed water level of 10 m it was, however, possible to dam the first flush containing high concentrations of pollutants and nutrients.Flow equalization makes it easier to maintain even levels in the basins for the return activated sludge (RAS), which in turn makes it easier to maintain high levels in said basins. Higher levels in the RAS-basins leads to reduced energy consumption. In the event of further development of the model, it is possible to add calculations of energy usage for the pumps, which would facilitate further optimization of controllers and their parameters. === Stockholms befolkning växer och med den även mängden avloppsvatten som behöver renas. För att kunna klara av kapacitetsökningen och samtidigt även möta de förväntade strängare reningskraven i framtiden byggs Henriksdals reningsverk ut med ny membranteknik emedan reningsverket i Bromma ska läggas ned. Det avloppsvatten som idag renas i Bromma reningsverk ska ledas i en 14 km lång tunnel belägen 30–90 m under marken till Henriksdal via en pumpstation i Sickla. I och med detta skapas möjligheten till magasinering av avloppsvatten i tunneln vid kraftiga regn så att bräddning kan undvikas. Även utjämning av dygnsvariationer blir möjlig vilket kan vara bra för de nya membranen som ska ersätta de nuvarande eftersedimenteringsbassängerna. Utjämning kan även minska behovet av förbigång av biosteget i Henriksdals nya reningsverk vilket leder mindre utsläpp av näringsämnen och föroreningar till Östersjön.För att utreda Brommatunnelns potential till utjämning gjordes modeller över tunneln, pumpstationer och bassänger i Sickla och Henriksdals nya reningsverk i programmeringsspråket C. Modellerna förenklades på olika sätt för att beräkningstiden skulle hållas nere. Dessa modeller kopplades sedan ihop till en större modell i Simulink där även regulatorer till pumpstationerna skapades så att vattenflödet genom reningsverket kunde simuleras. För att kunna simulera tänkbara flöden för 2040 skalades uppmätta flöden från det regniga året 2012 upp till att gälla för den förväntade befolkningsmängden 2040.Utifrån simuleringar av torrt väder kunde det konstateras att det finns goda möjligheter till utjämning av dygnsvariationer med hjälp av smart styrning av pumpstationerna. Simulering av en typisk skyfallstopp visade att även dessa går att utjämna. Vid simulering av snösmältning eller långvariga regn visade det sig att bräddning går att undvika helt om den dämda nivån i Brommatunneln tillåts överstiga 10 m. Med en strikt nivågräns på 10 m var det emellertid möjligt att dämma det initiala flödet, som innehåller mycket näringsämnen och föroreningar, men det registrerades en liten ökning av bräddningen och förbigången av biosteget.Utjämning av flödet gör det lättare att hålla jämna nivåer i returslamtankarna vilket gör det möjligt att hålla nivåerna högre vilket i sin tur leder till minskad energianvändning. Vid en eventuell vidareutveckling av modellen finns möjligheten att lägga till uträkning av energianvändningen för varje simulering vilket skulle underlätta vidare optimering av regulatorer och regulatorparametrar.
|
|---|
