Un jumeau numérique pour les travaux de traitement des eaux usées

Severn Trent a déployé un logiciel jumeau numérique basé sur la physique et alimenté par l'IA dans son usine phare de Strongford pour réduire les émissions d'oxyde nitreux, réduire la consommation d'énergie et atteindre le zéro net.

Indispensable mais largement invisible, le traitement des eaux usées fonctionne 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, consommant beaucoup d'énergie et créant une part importante des émissions de gaz à effet de serre. Au Royaume-Uni, des décennies de sous-investissement, de demande croissante et de changement climatique ont poussé les installations vieillissantes à leurs limites et placé les infrastructures vertes en tête de l'agenda de l'industrie.

À Strongford, avec le soutien du Fonds d'innovation Ofwat, Severn Trent transforme son usine de traitement des eaux usées en un modèle phare pour le secteur, démontrant que les émissions de processus peuvent être traitées par l'innovation pratique. La société intègre et modernise une suite de technologies physiques à faible émission de carbone parallèlement à une haute fidélité Digital Twin dans l'installation pour réduire l'impact environnemental et soutenir son cheminement vers le zéro émission nette.

Modèle numérique+données du monde réel+règles basées sur la physique = moins de N₂O

L'oxyde nitreux (N₂O) est 273 fois plus puissant que le CO₂ et peut représenter jusqu'à la moitié de l'empreinte carbone totale d'une usine. Pour réduire ce gaz puissant, Severn Trent explore à la fois les technologies physiques et numériques. En plus de mettre à l'essai une technologie avancée de destruction de N₂O, le projet Strongford Net Zero Hub étudie également une solution révolutionnaire - le premier modèle d'oxyde nitreux qui utilise une réplique virtuelle pilotée par des données réelles et de la physique - avec notre technologie.

Le Digital Twin et la solution logicielle alimentée par l'IA travaillent ensemble pour fournir un aperçu en temps réel des processus de traitement des eaux usées qui sont traditionnellement difficiles à évaluer. Ils s'appuient sur 60 000 points de données dynamiques et statiques et 29 000 équations différentes pour modéliser les processus biologiques, chimiques et physiques complexes qui ont lieu à partir du moment où l'eau entre et quand elle existe dans la plante.

La solution logicielle alimentée par l'IA fournit une surveillance en temps réel

« Ce que fait le SIWA Treatment Optimizer, c'est fournir aux opérateurs des consignations de contrôle recommandées afin qu'ils puissent exécuter leurs processus d'une manière qui minimise ces émissions », explique Adam Cartwright, qui a précédemment dirigé notre stratégie logicielle pour l'eau et les eaux usées.

Au-delà du projet Strongford, des applications SIWA alimentées par l'IA telles que Système de recherche de fuites SIWA et SIWA Blockage Predictor utilisent également des données réelles et historiques pour distinguer les conditions normales des conditions anormales dans les réseaux d'eau.

La numérisation favorise l'efficacité écologique et énergétique

Les modèles Software, ou capteurs souples, estiment des variables clés - telles que la demande biologique en oxygène et les émissions de protoxyde nitreux - en utilisant les données disponibles, même lorsque la mesure directe n'est pas possible. Cela donne aux opérateurs un aperçu plus approfondi des performances et soutient la conformité réglementaire.

Combinées à la surveillance de la qualité de l'eau en temps réel, les applications SIWA permettent aux opérateurs d'affiner l'aération et le dosage du chlore, entre autres, réduisant l'incertitude ainsi que la consommation d'énergie et de produits chimiques.

« Ce que nous voulions vraiment faire, c'est donner cette capacité de simulation pour permettre à notre équipe opérationnelle d'équilibrer tous les pilotes concurrents qu'ils ont aujourd'hui. » déclare Jess Alce, responsable de l'innovation stratégique chez Severn Trent.

Moderniser l'infrastructure tout en fournissant un service continu n'est pas une tâche facile. Environ 400 000 personnes à Newcastle-under-Lyme et Stoke-on-Trent dépendent du traitement de l'eau de Strongford. Nous étions fiers d'apporter nos décennies d'expérience en matière de processus à ce projet, en aidant à fournir des opérations plus propres et plus durables et en élevant la barre pour une industrie qui nous tient à cœur.

Severn Trent est une société britannique d'eau et de traitement des eaux usées, approvisionnant 4,6 millions de ménages et 220 000 entreprises dans les Midlands anglais et certaines parties du Pays de Galles.

Eau de Severn Trent