Svenskt Vatten Utveckling 25 år
En forskares resa
- från processtyrning till de
globala utmaningarna
Gustaf Olsson
Lunds Tekniska Högskola
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
2 dec. 2015
Utmaningen 1972
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
1
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
The ICA initiative
• Wien 1971 IAWPR conference:
“Design-Operation Interactions for Large
Wastewater Treatment Plants”
• Livlig diskussion: en konferens borde
ägnas åt instrumentering o reglering
• Ledde till den första ICA konferensen 1973
i London
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Key messages – ICA – Prag 2015
Integrate
design and
control
Make use of new instruments:
bioreactors, settlers, sewers,
anaerobic processes
Computers:
Take advantage
of the huge
storage
and processing
capacity
Signal treatment &
monitoring:
Exhaust the information,
operator support,
automatic detection
Internet – the ubiquitous control room
LWWTP Prague Sep 2015
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
2
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Utmaningen 1972
• Kan reglerteknik vara användbar i
reningsverk?
• Utmaning från Axel Johnson – Institutet
för Industriforskning
• Lämplighetsstudie 1973 tillsammans med
Lars Ulmgren
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
South Lake
Tahoe
1973
Lars Ulmgren
Gustaf
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
3
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Chuck Wells, 1973
Application of control
at the Palo Alto wastewater
treatment plant,
California 1973
Dave Stepner
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Käppala 1973
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
4
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Syreprofilen i Käppala
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Aktivslamprocessen
Försök att
reglera
syrehalten
(Käppala)
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
5
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Demonstrationen:
Lutningen
av syrekurvan
korrelerad med
luftflödet
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Sedimentering är inte momentan
Vattenflöde
Utgående susp
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
6
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Instrumentation 1973
• “….the main obstacle to, first the
consideration of and secondly the
development of control and automation in
wastewater systems has been the lack of
adequate instrumentation, especially field
instrumentation”
• DO, conductivity, turbidity were
considered reliably measurable
• New instruments being presented
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Mentorer - inspiratörer
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
7
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
1977
Truett
Garrett
Industrial Electrical Engineering and Automation
John
Andrews
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
In Stockholm:
Preparing for the
ICA conference
1977
John Andrews,
USA
Jim Anderson
USA
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
8
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Erfarenheter 1973-1985
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
DEC PDP-8
1965 –
50000 systems
12 bit diodetransistor logic
Typically – 28 kB, 16-100 AI, 8-15 AO, 200 DI/DO
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
9
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Grafik
á la 1970
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Clemson Workshop 1974
Need:
Information on
instrumentation
testing
Control strategies
based on
computer simulation
Dynamic
mathematical
models
Control strategies
evaluated
in pilot scale
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
10
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Clemson Workshop 1974
Industrial Electrical Engineering and Automation
Professor John F Andrews:
“A course in
Process Dynamics and Control
is commonly found in most
chemical engineering curricula.
We would be well advised
to include a course in
Dynamics and Control of
Wastewater Treatment Systems
in environmental engineering curricula.”
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Vårt första ”expertsystem”
Gävle 1975
Industrial Electrical Engineering and Automation
Thomas Gillblad - GO
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
11
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Ron Briggs, UK, 1981
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Modellbibliotek i Simnon 1985
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
12
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
The modelling champions,
Univ. of Cape Town, 1984
Gerrit v R. Marais
George Ekama
Peter Dold
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Självinställande reglering –
syrereglering 6 bassänger
Käppala 1984 (Lars Rundqwist)
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
13
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Ulf Holmberg 1987
Det går att styra samtidigt som man
tar reda på specifika syreförbrukningen
hos organismerna.
”The Holmberg – Olsson estimator”
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
1 öre/m3 till forskning
1 öre/m3 till forskning
1 öre/m3 till forskning
1 öre/m3 till forskning
1 öre/m3 till forskning
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
14
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Tre
pristagare
Vattenpriset
FVH 40 år
1984
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
15
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
IWA
inspiratörer - vänner
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
ICA
Instrumentation
Control
Automation
Omöjlig figur!
Doug L
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
Anders L J
16
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Prof. Saburo Matsui, Kyoto Univ.
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
2003-2004
Bob Newell
Bo Jacobsen Henrik Aspegren
Bob Newell
Darko Vrecko
Nadja Hvala
Pernille
Ingildsen
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
Mads
Warming
Bengt
Carlsson
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
17
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Dr. Tohru Ohto,
Hitachi, Japan, 2005
Industrial Electrical Engineering and Automation
Dr. Truett Garrett,
Houston, USA, 2005
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Zhiguo Yuan in 2005
Inviting for Cairns 200
Industrial Electrical Engineering and Automation
Changwon Kim, Pusan Univ.
Host in Busan ICA 2005,
IWA Biennial 2012
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
18
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Doug Lumley
Prof. Choi
Industrial Electrical Engineering and Automation
Gustaf
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Henri
Spanjers
Marinus Nielsen,
(†2008)
Industrial Electrical Engineering and Automation
Busan 2005
Zhiguo
Peter
Ulf
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
19
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
The Spanish
ICA heroes
2005
Ignasi
Quim
Eduardo
Lluis
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Ingmar
Eveline
Christian
Peter
Ulf
Christian
John
Rosen Krist
Copp
Gernaey
Quim Krist
MarieNoelle Ingmar
Pons Nopens
Beijing 2006
Hard work.
Tired?
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
20
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
The Girona and
San Sebastian team
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Studenter som blivit
mina lärare
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
21
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Ulf Jeppsson
Industrial Electrical Engineering and Automation
Christian Rosen
2001
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Pernille Ingildsen
Mads Warming
VD Danfoss Analytical
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
22
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Dalius
Misiunas
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Jing Liu
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
23
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Att skriva
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gianguido
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
24
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Bob Newell
Gustaf
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
25
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
2001
Pernille
Ingildsen
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
26
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Finally! ICA ”state-of-the-art”
book 2005
Gustaf
Zhiguo
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Chinese version 2007
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
27
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
2008
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
Michael Dunn
Director
IWA Publishing
28
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Water Science & Technology
Editor in Chief:
• Gustaf Olsson, IEA, Lund University, Sweden
Water Science and Technology (WST) publishes the
best papers selected from biennial, regional and
specialised conferences sponsored by IWA in 24
issues per year, encompassing important
developments in all aspects of water quality
management and pollution control.
Subscription
Information
ISSN: 0273-1223
Volume 53-54, 24 issues,
2006
Industrial Electrical Engineering and Automation
Institutional Rate
(Print & Online Access):
£2956 / US$5238 /
€4553
Papers are selected by a rigorous review procedure
with the aim of rapid and wide dissemination of
research results, development and application of
new techniques, and related managerial and policy
issues.
NEW for 2006 - Water Practice & Technology
This online journal will be launched during 2006 under the
control of the WST Editorial Board to provide the
widest possible rapid publication of high-quality
practice-focused material.
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
International
water leaders
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
29
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Helmut
Kroiss
Paul Reiter
Saburo Matsui
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Jining Chen
President of
Tsinghua Univ.
2015: Minister of
Environment,
China
Zaini Ujang
President of UTM
2014: Chief Secr.
to the
Government of
Malaysia
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
30
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gästprofessurer
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
UTM
Universiti
Teknologi
Malaysia
Johor Bahru
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
31
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Zaini
Ujang
President
UTM
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Seminars with Young Water Professionals
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
32
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Handledning doktorander
Forskarstrategi professorer
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Hedersdoktorsceremoni
Malaysia
2012
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
33
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Tsinghua
University
Beijing
School of
Environment
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Stellenbosch
South Africa
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
34
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Being not so young among Young Water
Professionals
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Magnus Arnell
Industrial Electrical Engineering and Automation
Norhayati Abdullah, YWP
chairperson
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
35
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Karin Jönsson vid UTM
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Studenter vid
Stellenbosch Univ.
Sydafrika
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
36
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Vatten o energi
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Energy cost to produce cold water
kWh / m3
Surface water
0.5 - 4
Recycled water
1-6
Desalination
4-8
Bottled water
1000 - 4000
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
37
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Niger Delta wetland
Industrial Electrical Engineering and Automation
Sivibilagbara swamp
before oil spill
Dr. Nenibarini Zabbey, Univ. of Port Harcourt
Industrial Electrical Engineering and Automation
Lake Nasser
Egypt
Dec 2014
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
38
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Cooling thermal power plants
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
• Population growth
• Climate change
• Urbanization
• Water for
energy
• Water for
food
• Agriculture
impact on
water quantity
and quality
• Energy for water
• Energy for food
Water Energy
Food
Land
• Land use for
energy
• Land use for
food
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
39
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
xxx
IWA Publishing 2012
Climate change consequences
Arctic oil exploration
Industrial Electrical Engineering and Automation
Increasing water stress
Hydropower
More extreme weather
Wetter regions
Cooling thermal plants
Agriculture (=food) crisis
Source: IPCC 2013
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
40
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Renewable energy
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Utmaningarna
finns kvar!
[email protected]
IWA Publishing 2015
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
41
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Industrial Electrical Engineering and Automation
Wind
No cooling water
Solar PV
No air pollution
No water pollution
Water available for other purposes
Power for production?
Power payback time?
Industrial Electrical Engineering and Automation
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
När automationen står klar en dag
och tankemaskinerna brummar,
så sitter i solskenet du och jag
och snurrar våra tummar.
Icke mer är vi fattiga,
hunsade hjon,
som i åtta timmar får streta.
Vi erhåller nämligen folkpension
redan i vaggan kan veta.
Alf Henriksson, Varvet
kring solen, 1959, s. 33
Svenskt Vatten Utveckling 25 år
Gustaf Olsson, Lund University, Sweden
42