Reningsverk minskar sin energiförbrukning för luftning med 26 % med hjälp av AI
Xylem-lösningen hjälper kunder att minska sitt energiavtryck och öka sin hållbarhet.
Ett reningsverk i Cuxhaven i Tyskland ville minska sin energi- och kemikalieanvändning i luftningsprocessen utan att överskrida de tillåtna utsläppsgränserna. Anläggningen använde Xylems BLU-X™ Treatment Plant Optimization. Systemet använder artificiell intelligens (AI) för att analysera data i anläggningens befintliga SCADA-system och räknar ut de bästa börvärdena för att ha luftarna i drift. Det har gjort att anläggningen minskat sin energianvändning för luftning med 26 procent. Detta är ett utmärkt exempel på hur ett partnersamarbete med Xylem kan hjälpa våra kunder att uppnå helt nya nivåer av effektivitet och samtidigt öka hållbarheten.
Reningsverket i Cuxhaven drivs av EWE WASSER GmbH (EWE), ett av de största avloppsreningsföretagen i nordvästra Tyskland, som ansvarar för transport och rening av avloppsvatten i 23 moderna reningsanläggningar. Cuxhaven-verket har kapacitet att rena avloppsvatten för närmare 400 000 invånare och besökare i denna kuststad.
Optimerar energiförbrukningen och förbättrar säkerheten
Liksom i de flesta städer är pump- och behandlingsprocesserna i Cuxhaven de största energiförbrukarna i vattencykeln. Normalt står luftningen för mer än 50 % av reningens energiförbrukning. Detta beror på energiintensiva tekniska lösningar som mekaniska luftare, blåsmaskiner och diffusorer.
Som en proaktiv reningsoperatör ville EWE ha ett system som optimerade energiförbrukningen kopplad till luftning och som förbättrade säkerheten genom bättre systemstyrning av kemikalieanvändningen. Samtidigt som EWE hoppades kunna sänka driftkostnaderna genom optimering behövde också det implementerade styrsystemet säkerställa att utsläppskoncentrationerna hölls inom lagliga gränser.
Modellerar prestandan i datormiljö
I början av 2017 ingick EWE ett samarbete med Xylem för att tillämpa Xylem-metoden för intelligent beslutstöd på reningsverket i Cuxhaven. Målet var att bättre förstå, styra och öka effektiviteten i luftningsprocesserna genom att modellera prestandan i datormiljö. I Cuxhaven hade man hittills styrt systemsensorerna i anläggningen manuellt och saknade en strategi för optimering.
EWE anlitade Xylem för att utveckla och implementera BLU-X Treatment Plant Optimization. BLU-X-systemet använder maskininlärning för att skapa modeller av processerna för kol-, kväve- och fosforeliminering baserat på data från anläggningens SCADA-system. Med hjälp av BLU-X skapades en digital tvilling av hela anläggningen i realtid så att varje process kunde ges optimal luftning och tillförsel av kemikalier och biologiskt syre exakt efter behov.
Eftersom inga av EWE:s sensorer var tillgängliga online så att koncentrationerna i inflödet kunde mätas i realtid utvecklade man flera ”virtuella sensorer” för att kunna göra en uppskattning av inkommande belastning av kol, kväve och fosfor i inflödet. I avsaknad av traditionella sensordata hjälpte dessa virtuella sensorer EWE att göra exakta uppskattningar av koncentrationen i inflödet och styra luftningsprocessen så effektivt som möjligt samtidigt som de kunde uppfylla myndighetskraven.
Efter flera månaders manuell drift aktiverade Xylem BLU-X i augusti 2017 för att förutsäga och beräkna de bästa börvärdena för att använda luftarna i fem parallella biologiska behandlingstankar.
Sparar tillräckligt med energi för att försörja 64 hushåll i ett år
I slutet av 2017 jämförde Xylem och EWE optimeringsresultaten från den första fasen med tidigare data från den manuella driften på Cuxhaven-anläggningen, data för vilken modellen hade hämtats från. En viktig parameter för en lyckad mätning var den specifika energi som krävdes för att eliminera ett kilogram belastning. De flesta reningsverk gör inte denna beräkning, vilket kan leda till onödiga variationer i anläggningens energiförbrukning. Med den optimerade anläggningsdriften minskade dessa variationer drastiskt och förhindrade situationsbetingade toppar i energiförbrukningen.
Sedan reningsverket i Cuxhaven implementerade BLU-X Treatment Plant Optimization har energiförbrukningen för luftningen minskat med 26 %, vilket motsvarar 1,1 miljoner kilowattimmar per år. Det är tillräckligt mycket energi för att kunna försörja 64 hushåll i ett år. Dessutom uppfyller anläggningen fortfarande alla myndighetskrav för koncentrationer i avloppsvatten.
Digitala lösningar för överlägsen prestanda
BLU-X Treatment Plant Optimization är bara ett exempel på Xylems åtagande att hjälpa vattenoperatörer att serva sina lokalsamhällen med hög prestanda. Xylems digitala lösningar kan hjälpa vatten- och avloppsverk att förbättra kassaflöde och kostnadseffektivitet, säkerställa regelefterlevnad och driftprestanda och uppnå bättre systemresiliens och hållbarhet.
Läs mer om Xylems digitala lösningar för vattenoperatörer.