Discovering Behavioral Predispositions in Data to Improve Human Activity Recognition

The automatic, sensor-based assessment of challenging behavior of persons with dementia is an important task to support the selection of interventions. However, predicting behaviors like apathy and agitation is challenging due to the large inter- and intra-patient variability. Goal of this paper is to improve the recognition performance by making use of the observation that patients tend to show specific behaviors at certain times of the day or week. We propose to identify such segments of similar behavior via clustering the distributions of annotations of the time segments. All time segments within a cluster then consist of similar behaviors and thus indicate a behavioral predisposition (BPD). We utilize BPDs by training a classifier for each BPD. Empirically, we demonstrate that when the BPD per time segment is known, activity recognition performance can be substantially improved.Comment: Submitted to iWOAR 2022 - 7th international Workshop on Sensor-Based Activity Recognition and Artificial Intelligenc

Slamtorkning som en del av slamhantering vid Syvab Himmerfjärdsverket

Syvab Himmerfjärdsverket i Grödinge som renar omkring 43 Mm3 avloppsvatten årligen är ett av fyra avloppsreningsverk i Stockholmsområdet. Slamhanteringen vid avloppsreningsverk utgör en stor del av verksamheten och en ökad energiutvinning, återföring av viktiga näringsämnen till åkermark utan negativa bieffekter samt en problemfri hantering är några av de utmaningar som behöver bemötas. Dagens situation med osäkerheter med avseende på framtida krav på slamkvalitét, återvinning näringsämnen, m.m. kräver en flexibel slamhantering som kan anpassas till olika tänkbara utvecklingar och som samtidigt ger en resurseffektiv processintegrering med övriga delar av reningsverket. Vid Syvab har därför slamtorkning varit i fokus under flera år. Denna rapport presenterar en kartläggning av slamtorkning som en möjlig del av Syvabs framtida slamhantering; både genom att hjälpa till att bemöta de kända utmaningar som finns i dagens arbete för att kostnadseffektivt minska Syvabs totala miljöpåverkan idag, men även genom att ge den flexibilitet som behövs för anpassning till framtida krav. Resultaten visar att slamtorkning framstår som en resurseffektiv komplettering till Syvabs process. Bedömningen är att torkningen skulle ge en enklare och flexiblare slamhantering där såväl kunskap från tidigare erfarenheter av torkning som samlats vid anläggningen som delar av existerande infrastruktur kan utnyttjas. Konkret framstår följande aspekter som de mest relevanta: § En hygienisering och vikt/volymminskning av slammet skulle åstadkommas men behöver även godkännas för att en slamtorkning skulle vara intressant. § Gödselvärdet av slammet skulle ökas men de totala metall- och fosformängder skulle inte påverkas. § På grund av den minskade slamvolymen/-vikten skulle relaterade transporter minska avsevärt. Transporter till och från slamlagring för hygienisering skulle upphöra helt. § Växthusgasemissioner från slamlagringen och spridning skulle kunna minskas signifikant. § Kväve som vid slamslagring och -spridning skulle emitteras till atmosfären, yt- och/eller grundvatten skulle kunna tas hand om vid reningsverket vilket minskar utsläppen. Den ökade interna kvävebelastningen från torkningen kan tas hand om av den nya rejektvattenbehandlingen. § En optimal integrering av generering av det extra värmebehovet bör kunna ge flera synergieffekter. § Minskade substitutionsvinster p.g.a. minskade volym fordonsbränsle vid användning av biogas för torkning bör kunna balanseras genom en utökning av samrötningen och samordning med övriga anläggningsinterna energiflöden. § Kostnad och återbetalningstid för en slamtorkning är svåra att skatta då dessa beror på värdet av det torkade slammet och biogastillgång och -pris. § En resurseffektiv slamtorkning vid Syvab skulle även kunna ta emot slam från mindre reningsverk i regionen.Syvab Himmerfjärdsverket i Grödinge som renar omkring 43 Mm3 avloppsvatten årligen är ett av fyra avloppsreningsverk i Stockholmsområdet. Slamhanteringen vid avloppsreningsverk utgör en stor del av verksamheten och en ökad energiutvinning, återföring av viktiga näringsämnen till åkermark utan negativa bieffekter samt en problemfri hantering är några av de utmaningar som behöver bemötas. Dagens situation med osäkerheter med avseende på framtida krav på slamkvalitét, återvinning näringsämnen, m.m. kräver en flexibel slamhantering som kan anpassas till olika tänkbara utvecklingar och som samtidigt ger en resurseffektiv processintegrering med övriga delar av reningsverket. Vid Syvab har därför slamtorkning varit i fokus under flera år. Denna rapport presenterar en kartläggning av slamtorkning som en möjlig del av Syvabs framtida slamhantering; både genom att hjälpa till att bemöta de kända utmaningar som finns i dagens arbete för att kostnadseffektivt minska Syvabs totala miljöpåverkan idag, men även genom att ge den flexibilitet som behövs för anpassning till framtida krav. Resultaten visar att slamtorkning framstår som en resurseffektiv komplettering till Syvabs process. Bedömningen är att torkningen skulle ge en enklare och flexiblare slamhantering där såväl kunskap från tidigare erfarenheter av torkning som samlats vid anläggningen som delar av existerande infrastruktur kan utnyttjas. Konkret framstår följande aspekter som de mest relevanta: § En hygienisering och vikt/volymminskning av slammet skulle åstadkommas men behöver även godkännas för att en slamtorkning skulle vara intressant. § Gödselvärdet av slammet skulle ökas men de totala metall- och fosformängder skulle inte påverkas. § På grund av den minskade slamvolymen/-vikten skulle relaterade transporter minska avsevärt. Transporter till och från slamlagring för hygienisering skulle upphöra helt. § Växthusgasemissioner från slamlagringen och spridning skulle kunna minskas signifikant. § Kväve som vid slamslagring och -spridning skulle emitteras till atmosfären, yt- och/eller grundvatten skulle kunna tas hand om vid reningsverket vilket minskar utsläppen. Den ökade interna kvävebelastningen från torkningen kan tas hand om av den nya rejektvattenbehandlingen. § En optimal integrering av generering av det extra värmebehovet bör kunna ge flera synergieffekter. § Minskade substitutionsvinster p.g.a. minskade volym fordonsbränsle vid användning av biogas för torkning bör kunna balanseras genom en utökning av samrötningen och samordning med övriga anläggningsinterna energiflöden. § Kostnad och återbetalningstid för en slamtorkning är svåra att skatta då dessa beror på värdet av det torkade slammet och biogastillgång och -pris. § En resurseffektiv slamtorkning vid Syvab skulle även kunna ta emot slam från mindre reningsverk i regionen. This report is only available in Swedish.Det redovisade arbetet i denna rapport är en del av FoU-samarbetet mellan Syvab och IVL Svenska Miljöinstitutet som syftar till att bidra till en VA-verksamhet som tillgodoser samhällets krav på en resurseffektiv hantering av avloppsvatten och slam

Utvärdering av rötkammaromrörning

Det finns idag inga bra definitioner av vad ”bra omrörning” innebär i rötningssammanhang, och begreppet ”bra omrörning” kan ses utifrån flera olika perspektiv. Denna rapport sammanfattar resultat från flera olika försök och teoretiska resonemang som syftat till att både kartlägga omrörningssituationen i rötkammarna på Syvab och att skatta potential för ökningar i gasproduktion genom förbättrad omrörning. Baserat på resultat från dessa så bedöms Syvabs rötkammare i bästa fall ligga på gränsen för vad som kan räknas som ”god omrörning”. Dagens lösning med enbart rundpumpning bedöms dessutom inte vara en rimlig lösning framöver. Rundpumpningen som enda omrörningslösning utgör också en risk ur driftsäkerhetssynpunkt. Förslagna åtgärder är avsedda att minska påverkan av kortslutningsströmmar i rötkammarna och vid provtagning. Dessutom diskuteras viktiga aspekter vid val av ny omrörningslösning.There are currently no clear definitions of what "good stirring" means in anaerobic digestion situations, and the term "good stirring" can be seen from several different perspectives. This report summarizes results from several experiments and theoretical considerations aimed at both mapping the stirring situation in the Syvab digestion chambers and estimating the potential for increases in gas production through improved stirring. Based on results from these, it is judged, at best, that Syvab's digestion chambers are just in line with what can be considered as a “good stirring”. Moreover, today's solution with round pumping is not considered a sustainable solution in the future. Round pumping as a single stirring solution also poses a risk from operational safety. The proposed measures are aimed at reducing the effect of short-circuiting currents in the digestion chambers and during sampling. In addition, important aspects are discussed in selecting a new stirring solution.Att åstadkomma en effektiv omrörning i rötkammare är en problematik som många anläggningar har att göra med i den dagliga driften och dagens kunskap ger inte grund för konkreta rekommendationer. Med Syvabs rötkammare som exempel ger denna rapport både en teoretiskt och praktiskt genomgång av olika aspekter och resonemang för att utvärdera funktion och att öka förståelse för hur viktig en effektiv rötkammaromrörning är

Discovering behavioural predispositions in data to improve human activity recognition

The automatic, sensor-based assessment of challenging behavior of persons with dementia is an important task to support the selection of interventions. However, predicting behaviors like apathy and agitation is challenging due to the large inter- and intra-patient variability. Goal of this paper is to improve the recognition performance by making use of the observation that patients tend to show specific behaviors at certain times of the day or week. We propose to identify such segments of similar behavior via clustering the distributions of annotations of the time segments. All time segments within a cluster then consist of similar behaviors and thus indicate a behavioral predisposition (BPD). We utilize BPDs by training a classifier for each BPD. Empirically, we demonstrate that when the BPD per time segment is known, activity recognition performance can be substantially improved

Resultat från FoU-samarbete Syvab-IVL

Dagens reningsverk står inför flera utmaningar såsom skärpta reningskrav, ett förändrat klimat, krav på ökad resurseffektivitet och minskad miljöpåverkan från verksamheten. I en strävan att nå mer hållbara lösningar för avloppsvattenrening och slamhantering har IVL Svenska Miljöinstitutet och Syvab påbörjat ett långsiktigt forskningssamarbete. Under 2017 har olika aktiviteter inom områdena klimat- och miljöpåverkan, slamhantering och processoptimering genomförts. Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport kommer att fortsätta och nya aktiviteter för 2018 innefattar bland annat direkta mätningar av växthusgasemissioner, vidare arbete med en effektiv slamhantering, utvärdering av alternativ kolkälla samt utvärdering av pilottester med MBR.Today's wastewater treatment plants (WWTPs) are facing several challenges such as stringent treatment requirements, climate change, demands for increased resource efficiency, and reduced environmental impacts from operations. In an effort to achieve more sustainable solutions for wastewater treatment and sludge handling, IVL Swedish Environmental Research Institute and Syvab started on a long-term research collaboration. During 2017, various activities related to climate and environment impacts, sludge handling and process optimization were carried out. Some of the activities described in this report will continue and new activities for 2018 include e.g. the measurement of direct emissions of greenhouse gases, further work on an efficient sludge management, evaluation of alternative carbon sources, and evaluation of MBR pilot tests.De redovisade aktiviteterna i denna rapport är del av FoU-samarbetet mellan Syvab och IVL Svenska Miljöinstitutet som syftar till att bidra till en VA-verksamhet som tillgodoser samhällets krav på en resurseffektiv hantering av avloppsvatten och slam. Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport innefattar produktion av funktionella kolkällor som framtidens produkt, framtidens slamhantering, lustgasmätning och utvärdering av implementering av termisk hydrolys

Slamavvattning i kommunala reningsverk

Slamhanteringen på kommunala reningsverk står inför förändringar. Tekniska möjligheter att minska till exempel tungmetaller i avloppsslam har nått en gräns där ytterligare steg inte är rimliga. Även i uppströmsarbeten har problem att minska föroreningsnivåer för att klara framtida utsläppskrav för slam uppdagats. Eftersom krav på återvinning av näringsämnen samtidigt blir allt tydligare och intresset för att utnyttja slam som en energiresurs blir allt större, kommer olika andra slambehandlingsmetoder spela en allt viktigare roll i framtiden. De flesta av alternativen för slamhantering kräver ett behandlingssteg där vattenhalten i slammet minskas för att möjliggöra en vidarebehandling av slammet. Detta kan göras med olika metoder såsom gravimetrisk, mekanisk och termisk avvattning vilka presenteras i denna rapport. Möjligheter och potential, men även nackdelar med de olika teknikerna diskuteras. Eftersom vissa slamhanteringsmetoder som till exempel slamförbränning redan nu kan antas spela en viktig roll i framtidens slamhantering, så kommer även slamtorkningen få en viktig roll som ett nödvändigt försteg. Tyskland, som är EUs största slamaktör, samt andra länder, tas upp som ett exempel på hur slamhantering ser ut idag och hur utvecklingen kommer att ske i framtiden. Det är dock viktigt att nämna att Tyskland och andra länder har en egen utvecklad tradition vad gäller slamhanteringen och att den infrastruktur som finns därmed är utgångspunkten för deras vidareutveckling. Sverige har andra förutsättningar och därmed också möjligheter att utveckla egna strategier (Baresel m fl., 2014). Rapportens författare bedömer att det finns en del tekniker för slamavvattning som har en större potential än andra och som samtidigt är kompaktare och kräver mindre resurser för drift. Till dessa kan främst torkningstekniker räknas. Dessutom finns tekniker som än så länge mest finns på ritbordet och som därför är svåra att bedöma med avseende på kostnader och potential. Dessa borde testas i pilotskala för vidareutveckling

Resultat från FoU-samarbete Syvab-IVL - Årsredovisning för 2016

Dagens reningsverk står inför flera utmaningar såsom skärpta reningskrav, ett förändrat klimat, krav på ökad resurseffektivitet och minskad miljöpåverkan från verksamheten. I en strävan att nå mer hållbara lösningar för avloppsvattenrening och slamhantering har IVL Svenska Miljöinstitutet och Syvab påbörjat ett långsiktigt forskningssamarbete. Under 2016 har olika aktiviteter inom områdena klimat- och miljöpåverkan, slamhantering och processoptimering genomförts. I en scenarioutvärdering av kol-fotavtrycket för Himmerfjärdsverket har klimatpåverkan från reningsverket kartlagts och inverkan av olika processändringar utvärderats. Resultaten har visat att de dominerande källorna till klimatpåverkan är direkta utsläpp av lustgas från avloppsvattenreningen och av metan vid slamhantering. Scenarioanalysen har visat att åtgärder som vidtagits har givit en positiv effekt och att det med processoptimeringar och ökad samrötning skulle vara möjligt att nå en klimatneutral verksamhet. Rekommenderade fortsatta åtgärder riktas huvudsakligen mot de direkta emissionerna från processerna genom bättre övervakning, styrning och processändringar. Slamtorkning som komplettering till nuvarande slamhantering har utvärderats och bedömts som en potentiellt resurseffektiv lösning. Fördelar med torkning av slammet är att slammets volym och vikt minskar vilket minskar transportarbetet avsevärt, emissioner av växthusgaser vid lagring och spridning av slam kan minskas och gödselvärdet i slammet ökas. Innan tillämpning i full skala kan bli aktuellt kvarstår dock att torkning godkänns som hygieniseringsmetod för slam. Eftersom slutanvändning av slam har stor betydelse i nuläget och för arbetet med alternativa slamhanteringsmetoder har en kartering av slamsammansättningen genomförts. Flera slamprover analyserades av olika externa laboratorier för fosfor, metaller och läkemedelsrester. Resultaten visade en stor spridning av uppmätta koncentrationer vilket illustrerar vilken svår matris slam är att analysera. Resultaten visar också att valet av analysföretag skulle kunna påverka om kravet för kvoten mellan kadmium och fosfor klaras eller inte. Även svårigheten att analysera läkemedelsrester i slam har visats genom karteringen. Som ytterligare ett led i arbetet mot en effektivare slamhantering har det gjorts en vidareutveckling av det substratverktyg som 2015 utvecklades i samarbete mellan Syvab och IVL. Verktyget har gjorts mer användarvänligt och kan användas både för uppföljning och prognostisering av metallhalter och gaspotential vid mottagande av olika externa substrat till rötningen. Även verksamhetens totala miljöpåverkan har kartlagts för driften av nuvarande och framtida anläggning. Den totala miljöpåverkan från processen minskas i framtidsscenariet, främst på grund av dagens höga miljöpåverkan, vilken blir tydlig vid jämförelse mot andra reningsverk som utvärderats med samma metodik. Huvudanledningen till dagens höga miljöpåverkan är en hög kemikalieförbrukning, där metanol som extern kolkälla till efterdenitrifikationen står för ett mycket stort bidrag. Himmerfjärdsverket står inför en ombyggnation för att möta skärpta utsläppskrav. Med syfte att kunna testa scenarier och ändringar inför ombyggnationen, under ombyggnationen och efter driftsättning av den nya vattenreningslinjen har en dynamisk processmodell tagits fram. Detta arbete är i ett tidigt skede, men resultat från körningarna med modellen har visat att den framtida processen uppnår utsläppskravet på kväve utan behov av extern kolkälla. För att kvantifiera eventuella besparingar vid lägre rötningstemperaturer gjordes fullskaleförsök med rötning vid olika mesofila temperaturer. Resultaten indikerar att det för Syvabs nuvarande process ger en försumbar effekt att variera temperaturen, dock ses en potential till nettobesparing/-vinst om Syvabs uppvärmningslösning kan förbättras. Fullskaleförsök gjordes även med ökad belastning på en rötkammare för att studera hur metanproduktionen påverkas vid temporärt behov att stänga ner en eller flera rötkammare för underhåll eller vid substratöverskott. Med 50 % högre OLR jämfört med referensen minskade gasutbytet per kg VS med 5 %. Från fullskaleförsöken konstaterades att både temperaturvariationer och ökad belastning kunde nås utan indikationer på process- eller driftstörningar. Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport kommer att fortsätta och nya aktiviteter för 2017 innefattar bland annat direkta emissioner av växthusgaser, vidare arbete med en effektiv slamhantering, utvärdering av alternativ kolkälla samt utvärdering av pilottester med MBR.Dagens reningsverk står inför flera utmaningar såsom skärpta reningskrav, ett förändrat klimat, krav på ökad resurseffektivitet och minskad miljöpåverkan från verksamheten. I en strävan att nå mer hållbara lösningar för avloppsvattenrening och slamhantering har IVL Svenska Miljöinstitutet och Syvab påbörjat ett långsiktigt forskningssamarbete. Under 2016 har olika aktiviteter inom områdena klimat- och miljöpåverkan, slamhantering och processoptimering genomförts. I en scenarioutvärdering av kol-fotavtrycket för Himmerfjärdsverket har klimatpåverkan från reningsverket kartlagts och inverkan av olika processändringar utvärderats. Resultaten har visat att de dominerande källorna till klimatpåverkan är direkta utsläpp av lustgas från avloppsvattenreningen och av metan vid slamhantering. Scenarioanalysen har visat att åtgärder som vidtagits har givit en positiv effekt och att det med processoptimeringar och ökad samrötning skulle vara möjligt att nå en klimatneutral verksamhet. Rekommenderade fortsatta åtgärder riktas huvudsakligen mot de direkta emissionerna från processerna genom bättre övervakning, styrning och processändringar. Slamtorkning som komplettering till nuvarande slamhantering har utvärderats och bedömts som en potentiellt resurseffektiv lösning. Fördelar med torkning av slammet är att slammets volym och vikt minskar vilket minskar transportarbetet avsevärt, emissioner av växthusgaser vid lagring och spridning av slam kan minskas och gödselvärdet i slammet ökas. Innan tillämpning i full skala kan bli aktuellt kvarstår dock att torkning godkänns som hygieniseringsmetod för slam. Eftersom slutanvändning av slam har stor betydelse i nuläget och för arbetet med alternativa slamhanteringsmetoder har en kartering av slamsammansättningen genomförts. Flera slamprover analyserades av olika externa laboratorier för fosfor, metaller och läkemedelsrester. Resultaten visade en stor spridning av uppmätta koncentrationer vilket illustrerar vilken svår matris slam är att analysera. Resultaten visar också att valet av analysföretag skulle kunna påverka om kravet för kvoten mellan kadmium och fosfor klaras eller inte. Även svårigheten att analysera läkemedelsrester i slam har visats genom karteringen. Som ytterligare ett led i arbetet mot en effektivare slamhantering har det gjorts en vidareutveckling av det substratverktyg som 2015 utvecklades i samarbete mellan Syvab och IVL. Verktyget har gjorts mer användarvänligt och kan användas både för uppföljning och prognostisering av metallhalter och gaspotential vid mottagande av olika externa substrat till rötningen. Även verksamhetens totala miljöpåverkan har kartlagts för driften av nuvarande och framtida anläggning. Den totala miljöpåverkan från processen minskas i framtidsscenariet, främst på grund av dagens höga miljöpåverkan, vilken blir tydlig vid jämförelse mot andra reningsverk som utvärderats med samma metodik. Huvudanledningen till dagens höga miljöpåverkan är en hög kemikalieförbrukning, där metanol som extern kolkälla till efterdenitrifikationen står för ett mycket stort bidrag. Himmerfjärdsverket står inför en ombyggnation för att möta skärpta utsläppskrav. Med syfte att kunna testa scenarier och ändringar inför ombyggnationen, under ombyggnationen och efter driftsättning av den nya vattenreningslinjen har en dynamisk processmodell tagits fram. Detta arbete är i ett tidigt skede, men resultat från körningarna med modellen har visat att den framtida processen uppnår utsläppskravet på kväve utan behov av extern kolkälla. För att kvantifiera eventuella besparingar vid lägre rötningstemperaturer gjordes fullskaleförsök med rötning vid olika mesofila temperaturer. Resultaten indikerar att det för Syvabs nuvarande process ger en försumbar effekt att variera temperaturen, dock ses en potential till nettobesparing/-vinst om Syvabs uppvärmningslösning kan förbättras. Fullskaleförsök gjordes även med ökad belastning på en rötkammare för att studera hur metanproduktionen påverkas vid temporärt behov att stänga ner en eller flera rötkammare för underhåll eller vid substratöverskott. Med 50 % högre OLR jämfört med referensen minskade gasutbytet per kg VS med 5 %. Från fullskaleförsöken konstaterades att både temperaturvariationer och ökad belastning kunde nås utan indikationer på process- eller driftstörningar. Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport kommer att fortsätta och nya aktiviteter för 2017 innefattar bland annat direkta emissioner av växthusgaser, vidare arbete med en effektiv slamhantering, utvärdering av alternativ kolkälla samt utvärdering av pilottester med MBR. This report is only available in Swedish. English summary is available in the report.De redovisade aktiviteterna i denna rapport är del av FoU-samarbetet mellan Syvab och IVL Svenska Miljöinstitutet som syftar till att bidra till en VA-verksamhet som tillgodoser samhällets krav på en resurseffektiv hantering av avloppsvatten och slam

Wastewater treatment in Sweden 2018

Development over the last 200 years has taken Swedish society from dugout latrines, to underground sewers flowing into lakes or coastal waters, to advanced wastewater treatment plants. Wastewater issues have changed from resolving local sanitary problems to a global environmental issue. This paper ’Wastewater Treatment in Sweden’ is published by the Swedish Environmental Protection Agency (Swedish EPA) to provide an historical overview of development of urban wastewater treatment from 1900s to the present. The paper is published biannually and includes the most recent statistical data from 2016 for releases and sludge from wastewater treatment plants. This information is published in accordance with Article 16 of the Urban Wastewater Treatment Directive (91/271/EEC). The Directive applies to all wastewater collected in sewage systems, but specific requirements apply only to treatment plants serving more than 2,000 persons. For Sweden, this corresponds to over 400 wastewater treatment plants