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Ottimizzazione degli impianti di trattamento delle acque reflue di piccole dimensioni

Le apparecchiature ad alta efficienza energetica e un sistema di controllo all'avanguardia di facile utilizzo riducono il carico di lavoro dei dipendenti e fanno risparmiare denaro al comune grazie alla riduzione dei costi energetici. Una vera vittoria per l'ambiente, le persone e il comune.

È una mattina gelida nel piccolo comune di Prosselsheim, a pochi chilometri a nord-est della città di Würzburg in Germania. Un team di SüdWasser, un fornitore di servizi municipali e industriali di servizi idrici e di trattamento delle acque reflue, sta collaborando con Siemens per sostituire il sistema di monitoraggio del livello in una stazione di aspirazione delle acque reflue dell'impianto di trattamento delle acque reflue di Prosselsheim. Un nuovo misuratore di livello radar monitorerà continuamente il livello nella stazione di pompaggio e trasferirà le letture al sistema di controllo SIMATIC WinCC Unified per la documentazione, la visualizzazione e l'archiviazione. Questa soluzione consentirà a Elmar Scholl, che lavora per il comune di Prosselsheim, di regolare i punti di commutazione delle pompe per acque reflue in qualsiasi momento e ottimizzare le prestazioni delle stazioni di sollevamento, anche in viaggio o a casa, grazie all'accesso remoto flessibile tramite browser web.

Impianto di depurazione Estenfeld Prosselsheim Ripresa aerea
Colpo alla testa di Michael Werner

Dagli anni '90 all'anno 2024

Il misuratore di livello radar è l'ultima aggiunta alle unità di trattamento delle acque reflue del piccolo impianto con una capacità di trattamento di soli 1.500 abitanti equivalenti. Impianti di dimensioni simili si trovano in tutta la Germania e anche la situazione iniziale prima dell'ammodernamento era abbastanza tipica per questi impianti, come ricorda l'ingegnere del SüdWasser Michael Werner: «L'impianto di trattamento delle acque reflue è stato messo in funzione nel 1993. Trent'anni dopo, molte unità installate nell'impianto non erano più conformi agli standard di efficienza odierni e anche la tecnologia di controllo stava dimostrando la sua età». Ecco perché Prosselsheim ha incaricato SüdWasser di implementare una revisione completa dell'impianto: «Abbiamo essenzialmente aggiornato tutta la tecnologia di processo e controllo con sistemi all'avanguardia».

Abbiamo aggiornato tutta la tecnologia di processo e controllo con sistemi all'avanguardia.
Michael Werner, Ingegnere, Südwasser
L'impianto deve funzionare il più possibile in modalità automatica e fornire i migliori risultati con un investimento di tempo minimo.
Elmar Scholl, Comune di Prosselsheim
L'equipaggio ha estratto il vecchio armadio, ha inserito quello nuovo e ha collegato il sistema, e la sera dello stesso giorno, l'impianto è stato installato e funzionante. Si tolga il cappello!<br/>
Elmar Scholl, Comune di Prosselsheim

Requisiti: affidabilità, efficienza e facilità d'uso

Prosselsheim è un piccolo comune e il tempo e il personale per il funzionamento dell'impianto di trattamento delle acque reflue sono risorse scarse. Nella scelta di un sistema di controllo adeguato, l'affidabilità era ciò che contava di più, afferma Scholl, che lavora per il dipartimento dei servizi infrastrutturali del comune: «Il monitoraggio e il funzionamento dell'impianto di trattamento delle acque reflue sono solo una delle mie responsabilità. Sono in loco solo per le misurazioni e i controlli giornalieri; il resto del tempo ho bisogno che l'impianto funzioni in modalità automatica il più possibile e fornisca i migliori risultati con un investimento di tempo minimo».

Impianto di depurazione Estenfeld Prosselsheim Ritratto Elmar Scholl
Pannello operatore locale dell'impianto di trattamento delle acque reflue di Estenfeld Prosselsheim

Un pacchetto convincente per il sistema di controllo

La scelta del giusto sistema di controllo per l'impianto non era solo una questione di prezzi per Prosselsheim e SüdWasser, «anche se questo è, ovviamente, un aspetto importante per i piccoli comuni», dice Werner. Per Scholl, il fattore decisivo è stato il feedback positivo degli operatori dell'impianto di trattamento delle acque reflue di una comunità nei pressi di Prosselsheim: «Abbiamo chiesto agli operatori locali se sono soddisfatti della soluzione, soprattutto quando c'è un problema. Quello che ci hanno detto è che Siemens fornisce un supporto eccezionale come partner di progetto: una telefonata e il problema viene risolto». Alla fine, il pacchetto di modernizzazione Siemens era all'altezza e Siemens si è aggiudicata il contratto per la fornitura e l'integrazione dei sistemi elettrici e di controllo — «ed è stata la decisione giusta» conferma Werner.

Tutte le azioni dell'operatore hanno lo stesso aspetto su un PC, sul pannello operatore locale o su un dispositivo mobile.

Monitoraggio e documentazione affidabili in loco e da remoto

Dal 2023, l'impianto di trattamento delle acque reflue di Prosselsheim utilizza una soluzione integrata per il sistema di controllo e l'automazione degli impianti di Siemens. I sistemi distribuiti remoti, come il serbatoio di troppopieno per le acque piovane, sono collegati al sistema di controllo e al sistema di manutenzione remota tramite un accesso sicuro alla rete cellulare basato su VPN (Virtual Private Network) utilizzando Telecontrol Server Basic, assicurando che non vi siano interruzioni del sistema anche qui. Tutte le operazioni possono essere monitorate e controllate in SIMATIC WinCC Unified, anche tramite un Tablet PC portatile. L'accesso remoto richiede solo un browser web, quindi la soluzione non richiede manutenzione e le funzionalità di sicurezza informatica integrate garantiscono un accesso remoto sicuro, essenziale per qualsiasi sistema di infrastruttura critica.

Un uomo di mezza età che guarda un tablet.
Impianto di trattamento delle acque reflue Estenfeld Prosselsheim Analisi del comportamento dell'impianto

Modernizzazione senza interruzioni in un solo giorno

Siemens ha progettato la soluzione per Prosselsheim come modello per altri piccoli impianti di trattamento delle acque reflue. I componenti standardizzati e armonizzati supportano una facile modernizzazione dei sistemi di controllo e automazione, una promessa che Siemens è stata in grado di mantenere pienamente a Prosselsheim, come ricorda Scholl: «Il buffering dell'acqua per diversi giorni non è un'opzione per il nostro impianto, quindi la modernizzazione ha dovuto avvenire durante il funzionamento in corso». Ed è esattamente così che è avvenuto il passaggio all'euro: «In un solo giorno, l'equipaggio ha estratto il vecchio armadio, ha inserito quello nuovo e ha collegato il sistema, e la sera dello stesso giorno, l'impianto è stato installato e funzionante. Giù il cappello!»

Transizione fluida

Passare dal vecchio sistema al nuovo è stato altrettanto semplice per Scholl. Tutte le azioni dell'operatore hanno lo stesso aspetto su un PC, sul pannello operatore locale o su un dispositivo mobile, il che rende il sistema molto intuitivo: «È davvero molto facile lavorare nel sistema e, ad esempio, regolare i set point», dice Scholl. «Faccio il login, faccio clic una volta e so cosa devo fare. Non è necessario alcun corso di training.» La soluzione intuitiva richiede un training minimo, quindi i colleghi possono facilmente sostituire Scholl quando necessario. Annika Schultheiß, tecnica di trattamento delle acque presso SüDWasser, lo conferma. Supporta il personale degli impianti di trattamento delle acque reflue, incluso Scholl, nell'ottimizzazione in loco e le piace anche lavorare con SIMATIC WinCC Unified stessa: «Posso, ad esempio, seguire facilmente il comportamento del sistema utilizzando la visualizzazione delle tendenze: le modifiche apportate, le modifiche all'impianto, il risultato».

Funzionamento mobile dell'impianto di trattamento delle acque reflue di Estenfeld Prosselsheim
Serbatoi dell'impianto di trattamento delle acque reflue Estenfeld Prosselsheim

La trasparenza supporta l'ottimizzazione dei processi

E i risultati del progetto di modernizzazione sono già impressionanti: la sola sostituzione delle vecchie unità di processo consente al comune di risparmiare circa 500 kWh di energia al giorno. «Questo mi è già valso gli elogi del sindaco» dice Scholl con un sorriso. Tutti i dati sul consumo di energia vengono registrati dai dispositivi SENTRON PAC e trasmessi al sistema di controllo. La maggiore trasparenza con il nuovo sistema di controllo aiuterà Scholl e Schultheiß anche nelle future ottimizzazioni dei processi: «Stiamo lavorando per migliorare ulteriormente le prestazioni del trattamento e l'efficienza energetica» dice il tecnico.

Notifiche e avvisi automatici

Se qualcosa non funziona come previsto nello stabilimento, Scholl viene avvisato automaticamente tramite messaggio di testo. Presto, questa notifica sarà completata dal App Alarm Control Center di Siemens Solution Partner Alarm IT Factory. L'app invia notifiche pertinenti, lo stato dei messaggi e la disponibilità del team ai destinatari specificati. Un'altra utile funzionalità: gli avvisi notturni ad alta priorità attivano una suoneria del cellulare che viene ripetuta fino alla conferma del messaggio.

Sistema di controllo dell'impianto di trattamento delle acque reflue Estenfeld Prosselsheim

Segnalazione normativa con poco più di un clic del mouse

Combinazione del sistema di controllo con il componente aggiuntivo WinCC ANALISI PM sostituisce anche il registro delle operazioni cartaceo, laboriosamente gestito. Tutti i dati vengono registrati digitalmente, quindi Scholl può tracciare e analizzare i dati provenienti da diverse fonti, compresi i risultati di sonde e misurazioni manuali. Una caratteristica che riduce significativamente il carico di lavoro è la creazione di report obbligatori per la DWA (German Water, Wastewater and Waste Association) e la trasmissione tramite l'interfaccia DaBay. Scholl è particolarmente grato per questa funzionalità: «Prima registravamo i valori del processo nel nostro registro e dovevamo compilare e analizzare manualmente questi valori, operazione che richiedeva due o tre giorni. E, ovviamente, si sono verificati errori di calcolo ed errori». Ora, la segnalazione conforme al DWA richiede solo quattro o cinque ore: tutti i dati vengono compilati nel modello appropriato con un clic. L'unica cosa che resta da fare è controllare il rapporto e inviarlo all'autorità idrica.

Migliore comprensione del processo di trattamento

Per Werner, i vantaggi del nuovo sistema di controllo vanno oltre il miglioramento del funzionamento quotidiano e dell'efficienza dell'impianto; il sistema offre inoltre agli operatori un migliore accesso all'impianto e ai dati dell'impianto, senza richiedere costosi sensori. «Può fare di più con i dati che possiede. Ciò Le consente di controllare meglio il processo di trattamento. Ciò dà agli operatori la sicurezza necessaria per testare nuove strategie e quindi il nuovo sistema di controllo porta a una migliore comprensione del processo di trattamento nel suo insieme». Anche l'integrazione della stazione di sollevamento contribuirà senza dubbio a questa migliore comprensione. Il bando di gara per il potenziamento delle restanti stazioni remote è già in fase di preparazione, afferma Werner, «e sarebbe bello se Siemens si assicurasse anche quei contratti».

È davvero molto facile lavorare nel sistema e, ad esempio, regolare i set point. Faccio il login, faccio clic una volta e so cosa devo fare. Non è necessario alcun corso di training.
Elmar Scholl, Comune di Prosselsheim
Posso seguire facilmente il comportamento del sistema utilizzando la visualizzazione delle tendenze: le modifiche apportate, le modifiche all'impianto, il risultato.
Annika Schultheiß, Tecnico per il trattamento delle acque, Südwasser
In passato ci volevano due o tre giorni per creare manualmente i rapporti normativi. Ora è un processo completamente digitale, senza errori, completato in poche ore.
Elmar Scholl, Comune di Prosselsheim
Può fare di più con i dati che possiede. Ciò porta a una migliore comprensione del processo di trattamento nel suo complesso.
Michael Werner, Ingegnere, Südwasser

Il progetto per i piccoli impianti di depurazione

Siemens supporta la modernizzazione e l'automazione di piccoli impianti di trattamento delle acque reflue come l'impianto di Prosselsheim con un pacchetto hardware e software completo che contiene tutti i componenti necessari per un funzionamento trasparente dell'impianto: SIMATIC WinCC Unified come sistema di controllo e come secondo livello di funzionamento tramite pannelli operatore, controllori SIMATIC per l'automazione degli impianti, sistemi di monitoraggio dell'energia SENTRON PAC, telecontrollo e WinComponente aggiuntivo PM-ANALYZE di InCC per l'analisi dei dati e la reportistica conforme a DWA. Il pacchetto può essere facilmente adattato a requisiti specifici ed è progettato interamente in PORTALE TIA. Per semplificare ulteriormente l'ingegneria del progetto, Siemens fornisce agli utenti un esempio di applicazione gratuito. I gestori degli impianti e gli integratori di sistemi beneficiano quindi di una soluzione completa con un eccellente rapporto qualità-prezzo.

Automatizza gli impianti di depurazione con WinCC Unified
Esempio di applicazione dell'impianto di trattamento delle acque reflue di Estenfeld Prosselsheim