Estação de tratamento de águas residuais usa IA para reduzir o uso de energia para aeração em 26%
A solução da Xylem ajuda o cliente a reduzir a pegada de energia e a promover a sustentabilidade.
Uma estação de tratamento de águas residuais em Cuxhaven, Alemanha, pretendia reduzir a utilização de energia e de produtos químicos no seu processo de aeração, cumprindo simultaneamente os requisitos regulamentares. A estação implementou a Otimização da Estação de Tratamento BLU-XTM da Xylem, que usa inteligência artificial (IA) para analisar os dados no sistema SCADA existente da estação. O sistema BLU-X previu os melhores pontos de ajuste para operar os aeradores, permitindo que a estação reduzisse o uso de energia para aeração em 26 por cento – um exemplo poderoso de como a Xylem está a estabelecer parcerias com os nossos clientes para os ajudar a alcançar novas eficiências arrojadas e fazer avançar a sustentabilidade.
A estação de tratamento de águas residuais de Cuxhaven é operada pela EWE WASSER GmbH (EWE), uma das maiores empresas de eliminação de águas residuais do noroeste da Alemanha, responsável pelo transporte e purificação de águas residuais através de 23 modernas estações de purificação de águas residuais. A estação de Cuxhaven tem capacidade para purificar águas residuais para quase 400.000 residentes e visitantes desta cidade do litoral.
Otimização da utilização de energia e melhoramento da segurança
Em Cuxhaven, como na maioria das cidades, os processos de bombagem e tratamento são os maiores consumidores de energia no ciclo da água. E, normalmente, a aeração é responsável por mais de 50 por cento do consumo de energia do tratamento de águas residuais. Isto deve-se a tecnologias de utilização intensiva de energia, como aeradores, ventiladores e difusores mecânicos.
Como operador proativo de tratamento de águas residuais, a EWE queria um sistema para otimizar o consumo de energia associado à aeração e melhorar a segurança com melhor controlo do sistema de utilização de produtos químicos. Enquanto a EWE esperava reduzir os custos operacionais através da otimização, o sistema de controlo implementado também precisava garantir que as concentrações de efluentes estivessem dentro dos limites legais.
Modelagem de desempenho num ambiente de computador
No início de 2017, a EWE firmou uma parceria com a Xylem para aplicar a sua abordagem de inteligência de decisão à estação de tratamento de águas residuais de Cuxhaven. O objetivo era compreender melhor, controlar e aumentar a eficiência dos processos de aeração de Cuxhaven, modelando o desempenho num ambiente de computador. Anteriormente, Cuxhaven operava sensores do sistema da estação de tratamento com controlos manuais e carecia de uma estratégia de otimização.
A EWE fez parceria com a Xylem para desenvolver e implementar a Otimização da Estação de Tratamento BLU-X, que usa aprendizagem de máquina para criar modelos de processos de eliminação de carbono, nitrogénio e fósforo com base em dados do sistema SCADA da estação de tratamento. O BLU-X proporcionou uma cópia digital em tempo real de toda a estação para que cada processo recebesse aeração ideal e provimentos químicos para cumprir a exigência química e biológica de oxigénio necessária.
Como a EWE não tinha sensores online disponíveis para fazer medições em tempo real das concentrações do afluente, foram desenvolvidos vários “sensores virtuais” para calcular uma estimativa das cargas de carbono, nitrogénio e fósforo do afluente. Na ausência de dados de sensores tradicionais, estes sensores virtuais ajudaram a EWE a estimar com precisão a concentração do afluente e operar o processo de aeração da maneira mais eficiente, cumprindo os requisitos regulamentares.
Em agosto de 2017, após vários meses de operação manual da estação de tratamento, a Xylem ativou o BLU-X para prever e calcular os melhores pontos de ajuste para operar os aeradores de cinco tanques de tratamento biológico paralelos.
Poupança de energia suficiente para abastecer 64 residências durante um ano
No final de 2017, a Xylem trabalhou com a EWE para comparar os resultados da otimização desta primeira fase com os dados anteriores da operação manual da estação de tratamento de Cuxhaven, que fornecia dados para o modelo. Um parâmetro crítico para medir o sucesso era a energia específica necessária para eliminar um quilograma de carga. A maioria das estações de tratamento não faz esse cálculo, o que pode levar a flutuações desnecessárias da instalação na utilização de energia. A operação otimizada da estação resultou numa redução drástica nessas flutuações e evitou o pico de consumo de energia ocasional.
Desde a implementação da Otimização da Estação de Tratamento BLU-X, a estação de tratamento de Cuxhaven mostrou uma redução de 26 por cento na utilização de energia para aeração, correspondendo a 1,1 milhão de quilowatts/hora anualmente – energia suficiente para abastecer 64 habitações durante um ano. Além disso, todas as concentrações de efluentes da estação de tratamento continuam a manter a conformidade da regulação.
Soluções digitais para um desempenho superior
A Otimização da Estação de Tratamento BLU-X é apenas um exemplo do compromisso da Xylem em ajudar as concessionárias de água a atingir um desempenho superior ao servir as suas comunidades. As soluções digitais da Xylem podem ajudar as concessionárias a melhorar o fluxo de caixa e a acessibilidade do serviço, garantir a conformidade e o desempenho operacional e melhorar a resiliência e sustentabilidade do sistema.
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