Realtids procesmåling og modellering af vandkvalitet i forsyningssystemer Anders Lynggaard-Jensen, DHI VTUF Tech dage, Vandhuset, 11. juni 2013
Projekttildeling
Oversigt Arbejdspakker 1. Udvikling/etablering af datagrundlag 2. Udvikling af fluorescenssensor 3. Fortolkning af online målinger 4. Vandkvalitetsmodel 5. Projektstyring og formidling Resultater
Aktivitets- og tidsplan Arbejdspakke Milepæl Fase 1, Projektmåned Fase 2, Projektmåned 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 1: Udvikling/etablering af datagrundlag KE 1.1 Udvikling/design af målestationer A KE 1.2 Etablering af målestationer A KE 1.3 Dataopsamling, validering og lagring A KE 1.4 Visualisering af datagrundlag A DHI 1.5 Udvidelse med fluorescenssensor D KE 1.6 Visualisering af fluorescens data D DHI 2: Udvikling af fluorescens sensor AAU 2.1 Normaltilstand A AAU 2.2 Anormaltilstand C AAU 2.3 Konstruktion og design D AAU 3: Fortolkning af online målinger DHI 3.1 Absorbansspektre A DHI 3.2 Normaltilstand B DHI 3.3 Anormaltilstand C DHI 3.4 PCA og Cluster analyse D DHI 3.4 Fluorescensspektre E AAU 4: Vandkvalitetsmodel AAU 4.1 Etablering af model B AAU 4.2 Automatisering og visualisering C DHI 4.3 Autokalibrering og alarmering E AAU Hovedansvarlig 5: Projektstyring og formidling Grontmij 5.1 Projektstyring fase 1 C Grontmij 5.2 Projektstyring fase 2 E Grontmij 5.3 Formidling 1 A Grontmij 5.4 Formidling 2 C Grontmij 5.5 Formidling 3 E Grontmij
1: Udvikling/etablering af datagrundlag Udvikling/design af målestationer Etablering af målestationer Dataopsamling, validering og lagring Visualisering af datagrundlag Udvidelse med fluorescenssensor Visualisering af fluorescens data
Sensorer Standardbestykning: Ilt + temp Ledningsevne + temp ph + temp Turbiditet På udvalgte placeringer måles også: UV-absorbans - Spektrum og bl.a: Nitrat, Turbiditet, org.stof (DOC, TOC )
Placering af målestationer
Fuldt bestykket målestation
på arbejde i Greve
og ved NordVand
Standard station på Lejre Vandværk
VTUF DIMS Fællessystem Host: DHI Systemoversigt Replikering af alle data Udvalgte flow/tryk data, mv. HOFOR DIMS VTUF-DB Data fra målepaneler på 7 værker, samt udvalgte VKD data og flow/tryk fra SRO HOFOR DIMS Drift GREVE SRO NORDVAND SRO HOFOR SRO HOFOR VandKvalitets Database VTUF målestationer (HOFOR, Greve og Nordvand): Som HOFOR målepaneler + UV-VIS spektrometer, mv. HOFOR målepaneler på 7 værker: tubiditet, ph, ledningsevne, ilt og temperatur
Dataopsamling målestation Nordvand
Dataopsamling målestation Nordvand
Dataopsamling målestation Nordvand
Status datagrundlag Stationer etableret Ejby under flytning til Åkandevej, og UV-absorbans ved at blive monteret ved Nordvand Kommunikation OK med alle stationer data flyder i VTUF database på HOFOR Realtidsdatavalidering og visualisering igangværende Replikering af data til VTUF database ved DHI udestår
2: Udvikling af fluorescens sensor Normaltilstand Anormaltilstand Konstruktion og design
Fingerprinting (1) normal tilstand Prøve 1 Prøve 2 Prøve 3 40 8060 100 6040 10080 40 8060 100 Prøve 4 Prøve 5 Prøve 6 40 8060 100 40 8060 100 40 8060 100
Fingerprinting (2) normal tilstand Prøve 7 Prøve 8 Prøve 9 4020 60 0 80 40 80 60 20 0 80 6040 Prøve 10 Prøve 11 Prøve 12 20 60 40 0 80 20 0 80 6040 20 0 80 6040
Detektion af spildevand anormal tilstand Prøve 1 Prøve 1 + 0.1% SPV 20 60 40 0 80 Prøve 1 + 0.3% SPV 20 0 80 6040 20 0 80 6040
Koncentrering af prøve Rent vand 16 14 12 1086420 18 3D Graph 9 3D Graph 5 6040 10080 30 20 100 6050 40 2010 30 0 40
Anvendelse af ionbytter Spildevand Dowex HCR 150 100 Spildevand Dowex Marathon 150 100 150 100
Status fluorescens sensor Fingerprinting fungerer fint her udestår forsøg med repeterbarhed samt databehandling af blandprøver. Detektion ikke tilfredsstillende detektionsgrænsen for spildevand i drikkevand er på 10-3. 10-4 - 10-5 med anvendt koncentreringsmetode når heller ikke målet på 10-6. Med fluorescens og HPLC er detektionsgrænsen for spildevand i drikkevand er på 10-4
3: Fortolkning af online målinger Absorbansspektre Normaltilstand Anormaltilstand PCA og Cluster analyse Fluorescensspektre
Absorbansspektrum
Spektre fra forskellige kildepladser Absorbans i vand 0,5 0,45 0,4 0,35 Absorbans (AU) 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 190 210 230 270 290 310 330 370 390 Bølgelængde (nm) Deioniseret Deioniseret Deioniseret DHI DHI Carl Jensens Vej Enemærket DHI
Realtidsbehandling af absorbansspektre FFFFFF = FFFFFF aaaa + bbbb + FFFFFF aaaa + bbbb
Status fortolkning af onlinemålinger Metoder og software er klar til at fortolke data i realtid signalbehandling, virtuelle sensorer, mv. Fortolkning sker på validerede data Arbejdspakken er ikke startet endnu, da data har manglet
4: Vandkvalitetsmodel Etablering af model Automatisering og visualisering Autokalibrering og alarmering
Status vandkvalitetsmodel En samlet hydraulisk model for de tre forsyninger er etableret sammenkobling i vandudvekslingspunkter, hvor også fuldt bestykkede målestationer er placeret Vandkvalitetsmodel bygges ovenpå, således denne kan anvendes på de større strækninger Automatisering og realtidsmodellering er ikke startet endnu foretages på server hostet af DHI, så alle projektdeltagere har adgang
Konklusion Projekt er pt. forsinket, men det påregnes at det meste af forsinkelse indhentes Målestationer/sensorer og dataopsamling overgår nu til driftsfase erfaringer herunder TCO skal rapporteres Fingerprinting er OK detektionsgrænse for spildevand i drikkevand stadig for høj Identifikation af normale/anormale tilstande i realtid starter nu Hydraulisk model for de tre forsyninger er sammenbygget og sættes i realtidsdrift