Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Optimering av blåsmaskinstyrning på Bromma reningsverk
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2017 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Optimization of blower control at Bromma wastewater treatment plant (English)
Abstract [en]

The aeration step is the most energy consuming process in the wastewater treatment plant, i.e. making the energy usage in this step more efficient is of great concern both in Sweden and world wide. There are some examples of previous studies investigating ways to make the ae- ration control more efficient, though most of these have focused on for example ammonium feedback control rather than blower control which is the main focus of this study.

Bromma wastewater treatment plant installed three new blowers in december 2016 functioning as suppliers of air to the aeration step in the bioreactor. Since there are still three old blowers operating at the WWTP, there is a need to control two different types of blowers efficiently. This is challenging since the two blower types have different capacities, efficiency and maxi- mum/minimum air flows and a control strategy that optimizes the operation of these two blower types combined needs to take this into account.

Operational data for the blowers was used to generate a second grade polynome for each blower type which gives the efficiency as a function of produced air flow. These polynomes were further utilized to build a script in MATLAB that chooses the most efficient number of blowers operating and at what air flows for a certain total aeration need. The least square method was used to calibrate a model for calculating energy consumption for the simulated control strate- gy. Calculations for energy consumption from the current control strategy and another strategy proposed by the blower deliverer Sulzer were made in order to decide whether the optimized control strategy was an improvement or not.

The simulation results and the calculations for energy consumption indicates that the current control strategy at Bromma WWTP is almost as effective as the optimized control strategy. Both strategies sets the new blowers at the first places in the queue. The optimized strategy appears to be more efficient for flows that requires both new and old blowers operating. From the calculations of energy consumption, it was shown that the control strategy from Sulzer de- mands an energy consumption on levels in between the one for the current control strategy and the optimized control strategy. 

Abstract [sv]

Luftningssteget är den mest energikrävande processen i ett avloppsreningsverk. Det finns därför incitament till att effektivisera energianvändningen då en minskad elförbrukning är positivt både ur ett ekonomiskt perspektiv och ur ett resursmässigt perspektiv. Energibesparingar från luftningssteget har undersökts tidigare genom att främst studera optimering av syreregleringen och luftregulatorn. Det här projektet syftar till att uppnå en minskad effektförbrukning på Bromma reningsverk genom att optimera blåsmaskinsregulatorn, ett mer outforskat forskningsfält. 

På Bromma reningsverk installerades den 16 december 2016 tre nya blåsmaskiner som ska försörja luftningssteget i den biologiska reningen med luft. Det innebär att det finns två olika typer av blåsmaskiner som är i drift på Bromma: den gamla modellen (HST9000) och den nya modellen (HST40). Då dessa två olika typer av blåsmaskiner har olika kapacitet och verkningsgrad är det viktigt att blåsmaskinsregulatorn använder en styrstrategi som ställer dessa maskiner i kö på ett optimalt energieffektivt sätt. Det är även viktigt att i så stor utsträckning som möjligt låta maskinerna generera luftflöden nära sin högsta verkningsgrad. 

Driftinformation för blåsmaskinerna användes för att med hjälp av beräkningar i MATLAB kunna välja ut det effektivaste antalet maskiner i drift, avgöra vilken typ av maskiner som ska användas samt vilket luftflöde respektive maskin ska generera vid ett specifikt luftflödesbehov. Målet var att hitta en optimal styrstrategi för Bromma reningsverk, samt att undersöka om det fanns möjligheter till energibesparingar jämfört med nuvarande implementerade styrstrategi. Effektförbrukningsberäkningar gjordes för både den simulerade optimerade styrstrategin och den nuvarande. Ytterligare en styrstrategi, föreslagen av blåsmaskinsleverantören Sulzer, undersöktes också ur ett energiförbrukningsperspektiv för jämförelse. 

Resultatet av simuleringen och effektberäkningen indikerar att den nuvarande styrningen i princip är lika energieffektiv som den simulerade optimala styrningen. I båda fallen kopplas de nya maskinerna in i första hand. Dock visar resultatet på att den simulerade styrningen är effektivare vid flöden där det krävs att de gamla blåsmaskinerna sätts i drift. Sulzers föreslagna styrstrategi är mer energieffektiv än nuvarande styrning, men inte lika effektiv som den optimerade styrstrategin. 

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , 33 p.
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; 17 019
Keyword [en]
blowers, automatic control, optimization, efficiency, least square method, airation, blower control, Bromma, wastewater treatment plant, wastewater treatment
Keyword [sv]
Blåsmaskiner, reglerteknik, optimering, effektberäkningar, minsta kvadratmetoden, luftning, blåsmaskinsregulator, Bromma, reningsverk, avloppsvattenrening
National Category
Water Treatment
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-333207OAI: oai:DiVA.org:uu-333207DiVA: diva2:1155647
External cooperation
Stockholm Vatten och Avfall
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Presentation
2017-05-30, Skåne, Geocentrum, Villavägen 16, Uppsala, 10:15 (Swedish)
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-11-10 Created: 2017-11-08 Last updated: 2017-11-10Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4404 kB)7 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4404 kBChecksum SHA-512
2f9099b43655238006c68dbd0c6416dee299b37b914df5c0d76290fc2697b3b0eefc6b8fdc8007f85c6ad2e6ac3027378a4028aea60f9d6017a7a3c8a0d84a90
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Earth Sciences
Water Treatment

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 7 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 35 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf