Gémeo digital ajuda estação de tratamento de águas residuais a reduzir a energia de aeração em 10%

Uma estação de tratamento de águas residuais perto de Tyrol, em Itália, queria minimizar o consumo de energia do seu processo de lodo ativado e ao mesmo tempo continuar a cumprir os requisitos de efluente. Ao implementar a Otimização de Sistema de Tratamento (TSO), que cria modelos digitais de processos de tratamento, a estação reduziu o consumo de energia em 10%, apesar de um aumento da carga de 33%. A estação também reduziu o nitrogénio no efluente em 16% e o fósforo total em 25%.

A ARA Pustertal AG opera a estação de tratamento de águas residuais de Innichen-Sexten, perto de Tyrol, em Itália. A estação de tratamento, que tem uma capacidade para 36.000 habitantes, tem um processo de lodo ativado convencional, com pré-desnitrificação e remoção de fósforo biológico.

As águas residuais tratadas na estação consistem em aproximadamente 25% de águas residuais municipais, 25% de águas residuais comerciais e 50% de águas residuais derivadas do turismo. As águas residuais comerciais incluem água de produções leiteiras locais, de um produtor de sumos e de um produtor de bacon e enchidos -– representando a maior quota de águas residuais comerciais.

Usar dados para apresentar recomendações

Para este projeto, o operador escolheu a Otimização de Sistema de Tratamento da Xylem (TSO). Esta solução fornece uma análise em tempo real de parâmetros operacionais nas estações de tratamento e depois apresenta recomendações aos operadores da estação para os ajudar a operar as suas estações de forma mais eficiente, segura e a um custo reduzido.

A TSO usa uma abordagem de decisão inteligente que maximiza os dados da estação para apresentar resultados altamente executáveis e quantificáveis. Visto que os dados são atualizados em tempo real, a informação é automaticamente recebida no sistema para um refinamento e melhoramento contínuos.

“A maior parte do uso de energia na estação de tratamento é da aeração e bombeamento,” afirma Konrad Engl, Diretor Geral, ARA Pustertal AG. “A aeração introduz oxigénio dissolvido na água residual para ajudar a oxidação aeróbia e remoção de nitrogénio. O bombeamento é usado para fazer mover e recircular a água e o lodo através da sequência dos processos de tratamento. A aeração de águas sujas num estação de tratamento de águas residuais representa a maioria das necessidades elétricas totais da estação.”

Para a estação de Innichen-Sexten, o objetivo era ajudar a um cumprimento seguro com os limites de efluente, ao mesmo que tempo que se minimizava o consumo de energia do sistema de lodo ativado. A estação pretendia otimizar a entrada de oxigénio e o controlo de recirculação automatizado.

Um modelo de gémeo digital com redes neurais

Com base nos objetivos da estação, a Xylem desenvolveu um modelo de gémeo digital dos processos de tratamento da estação. Este modelo, potenciado por redes neurais artificiais, permitiria que a estação compreendesse diferentes correlações entre determinadas cargas influentes, quantidades, temperaturas, perfis de aeração e outros processos variáveis, juntamente com as resultantes taxas de degradação e concentrações de efluente.

O sistema TSO calculou propostas para diferentes cenários que garantissem um cumprimento fiável dos valores de efluente com o mínimo consumo de energia e uso de químicos. Isto também incluiu cálculos do impacto financeiro de cada passo.

O modelo de gémeo digital apresentou previsões baseadas nos valores inseridos, e o sistema TSO calculou o modo de operação mais favorável (aeração da linha individual, recirculação, modo operacional, etc.) alterando seletivamente as variáveis de controlo.

10% de redução no consumo de energia

O sistema TSO pode apresentar recomendações aos operadores da estação, que são depois desempenhadas manualmente, ou pode ligar-se diretamente ao sistema de controlo da estação de tratamento de águas residuais. Se o sistema estiver no modo manual, os operadores recebem notificações com recomendações para ajustar as operações manualmente. Se o sistema estiver no modo automático, a TSO controla a estação de tratamento com recomendações que os operadores supervisionam.

“Com a necessidade urgente de ganhar eficiência energética e reduzir os custos, a TSO da Xylem permitiu-nos alavancar a inteligência de decisão – usando dados para otimizar processos, obter melhores resultados e reduzir o uso de energia,” afirma Konrad Engl, Diretor Geral, ARA Pustertal AG.

Depois de usar a TSO durante quatro meses, a estação de tratamento reduziu o uso de energia em 10%, embora a carga de poluição de entrada tenha aumentado significativamente em 33%. A estação também reduziu o nitrogénio total em 16% e o fósforo total em 25%, em comparação com a operação normal da estação, o que já significou um desempenho de purificação excelente.

Saber mais

Veja como a Otimização de Sistema de Tratamento da Xylem pode melhorar os processos da sua estação. Uma estação de tratamento na Alemanha reduziu a energia da aeração em 30% usando a TSO.
 
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