Un gemello digitale aiuta un depuratore a ridurre il consumo di energia per l’aerazione del 10%

Un impianto di depurazione in Alto Adige era alla ricerca di una soluzione per ridurre al minimo il consumo di energia del proprio processo biologico a fanghi attivi, senza compromettere i parametri di qualità dell’effluente. Grazie ai modelli digitali Treatment System Optimization (TSO) di Xylem, l’impianto è riuscito a ridurre il consumo di energia del 10% aumentando il carico del 33%, oltre a ridurre la quantità di azoto nell’effluente del 16% e quella complessiva di fosforo del 25%.

L’impianto di depurazione delle acque reflue è gestito da ARA Pustertal AG, serve una popolazione di circa 36.000 abitanti e prevede un processo convenzionale a fanghi attivi con pre-denitrificazione e rimozione biologica del fosforo.

Le acque reflue trattate dall’impianto sono costituite indicativamente dal 25% di acque reflue municipali, dal 25% di acque reflue commerciali e dal restante 50% di acque reflue derivanti dai flussi turistici. La parte commerciale comprende anche l’acqua proveniente dai caseifici locali e da produttori di succhi di frutta, pancetta e salsicce, che rappresentano di gran lunga le maggiori utenze.

Indicazioni utili grazie ai dati

Per questo progetto, il gestore dell’impianto ha scelto Xylem Treatment System Optimization (TSO), una soluzione che analizza in tempo reale i parametri operativi fornendo varie indicazioni utili per ottimizzare il funzionamento dell’impianto, incrementarne la sicurezza e ridurre i costi. 

TSO prevede un approccio intelligente che converte i dati relativi a un impianto in misure concrete e quantificabili. Poiché i dati sono aggiornati in tempo reale, vengono immessi immediatamente nel sistema assicurandone sia l’ottimizzazione che il miglioramento continuo.

“I processi che consumano più energia sono aerazione e pompaggio”, afferma Konrad Engl, Direttore Generale di ARA Pustertal AG. “L’aerazione introduce l’ossigeno dissolto nelle acque reflue per facilitare l’ossidazione aerobica e la rimozione dell’azoto, mentre il pompaggio viene utilizzato per movimentare e far ricircolare l’acqua e i fanghi in tutte le fasi di trattamento. In un impianto per la depurazione delle acque reflue, il fabbisogno complessivo di elettricità dell’impianto è assorbito quasi del tutto dall’aerazione”.

Nel caso dell’impianto di San Candido - Sesto, l’obiettivo era quello di rientrare nei limiti di sicurezza previsti per l’effluente riducendo al minimo il consumo di energia per l’impianto a fanghi attivi, oltre a ottimizzare l’apporto di ossigeno e automatizzare il controllo del ricircolo.

Un modello di gemello digitale con reti neurali

Sulla base degli obiettivi specifici dell’impianto, Xylem ha sviluppato un modello di gemello digitale dei processi di trattamento dell’impianto. Grazie alle reti neurali artificiali, questo modello consente di comprendere le varie correlazioni tra carichi di affluente, quantità, temperature, profili di aerazione e altre variabili di processo, oltre ai tassi di degradazione e alle concentrazioni di effluente risultanti.

Le proposte elaborate dal sistema TSO per i vari scenari assicurano sempre la conformità ai valori previsti per l’effluente con il minimo consumo di energia e sostanze chimiche. Infine, il sistema calcola anche l’impatto finanziario di ogni processo.

Il modello di gemello digitale elabora le previsioni in base ai valori in ingresso, mentre il sistema TSO calcola le condizioni operative più favorevoli (aerazione delle singole linee, ricircolo, modalità operativa ecc.) modificando selettivamente le variabili di controllo.

10% di riduzione del consumo energetico

Il sistema TSO può suggerire le misure da adottare al gestore, e in questo caso devono essere attuate manualmente, o direttamente al sistema di controllo dell’impianto. In modalità manuale gli operatori ricevono una notifica con tutte le regolazioni da apportare, mentre in modalità automatica l’impianto è controllato direttamente dal sistema TSO e gli operatori devono solamente supervisionarlo.

“Data la nostra esigenza di aumentare l’efficienza energetica e ridurre i costi, il sistema TSO di Xylem ci ha consentito di sfruttare l’intelligenza decisionale ottimizzando sia i processi che i parametri e riducendo allo stesso tempo il consumo energetico”, afferma Konrad Engl, Direttore Generale, ARA Pustertal AG.

Il sistema TSO è in funzione da 4 mesi e nel frattempo il consumo energetico dell’impianto è diminuito del 10%, nonostante il carico inquinante sia aumentato in misura significativa del 33%. Inoltre, l’impianto ha ridotto il consumo complessivo di azoto del 16% e quello di fosforo del 25% rispetto al normale funzionamento, che presentava già un livello di purificazione eccellente.

Per saperne di più

Ecco come Xylem Treatment System Optimization può ottimizzare i processi del vostro impianto. Un depuratore tedesco riduce il consumo di energia per l’aerazione del 30% con il sistema TSO.
 
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