Một cặp song sinh kỹ thuật số cho các công trình xử lý nước thải

Severn Trent đã triển khai một phần mềm kỹ thuật số song sinh dựa trên vật lý và AI tại nhà máy chủ lực Strongford của mình để cắt giảm lượng khí thải nitơ oxit, giảm sử dụng năng lượng và đạt được mức 0 ròng.

Không thể thiếu nhưng phần lớn vô hình, xử lý nước thải chạy 24/7, tiêu thụ năng lượng đáng kể và tạo ra một tỷ lệ đáng kể lượng khí thải nhà kính. Tại Anh, nhiều thập kỷ thiếu đầu tư, nhu cầu gia tăng và biến đổi khí hậu đã đẩy các cơ sở cũ đến giới hạn và đặt cơ sở hạ tầng xanh lên hàng đầu trong chương trình nghị sự của ngành.

Tại Strongford, với sự hỗ trợ từ Quỹ Đổi mới Ofwat, Severn Trent đang chuyển đổi nhà máy xử lý nước thải của mình thành một kế hoạch chi tiết hàng đầu cho ngành, chứng minh khí thải quy trình có thể được giải quyết thông qua đổi mới thực tế. Công ty đang tích hợp và trang bị thêm một bộ công nghệ carbon thấp vật lý cùng với độ trung thực cao Digital Twin vào cơ sở để giảm tác động môi trường và hỗ trợ hành trình hướng tới khí thải ròng bằng không.

Mô hình kỹ thuật số+dữ liệu thế giới thực + quy tắc dựa trên vật lý = ít N₂O

Nitơ oxit (N₂O) mạnh gấp 273 lần so với CO₂ và có thể chiếm tới một nửa tổng lượng khí thải carbon của nhà máy. Để giảm lượng khí mạnh này, Severn Trent khám phá cả công nghệ vật lý và kỹ thuật số. Ngoài việc thử nghiệm công nghệ phá hủy N₂O tiên tiến, dự án Strongford Net Zero Hub cũng xem xét một giải pháp đột phá - mô hình oxit nitơ đầu tiên sử dụng bản sao ảo được điều khiển bởi dữ liệu thực và vật lý - với công nghệ của chúng tôi.

Digital Twin và giải pháp phần mềm hỗ trợ AI làm việc cùng nhau để cung cấp thông tin chi tiết theo thời gian thực về các quy trình xử lý nước thải mà theo truyền thống khó đánh giá. Họ dựa trên 60.000 điểm dữ liệu động và tĩnh và 29.000 phương trình khác nhau để mô hình hóa các quá trình sinh học, hóa học và vật lý phức tạp diễn ra từ thời điểm nước đi vào đến khi nó tồn tại trong nhà máy.

Giải pháp phần mềm hỗ trợ AI cung cấp giám sát thời gian thực

Adam Cartwright, người trước đây lãnh đạo chiến lược phần mềm nước và nước thải của chúng tôi giải thích: “Những gì Trình tối ưu hóa xử lý SIWA làm là cung cấp cho người vận hành các điểm thiết lập kiểm soát được đề xuất để họ có thể chạy các quy trình của họ theo cách giảm thiểu lượng khí thải này.

Ngoài dự án Strongford, các ứng dụng SIWA được hỗ trợ bởi AI như Công cụ tìm rò rỉ SIWA và SIWA Blockering Predictor cũng sử dụng dữ liệu trực tiếp và lịch sử để phân biệt điều kiện bình thường với điều kiện bất thường trên các mạng lưới nước.

Số hóa thúc đẩy hiệu quả sinh thái và năng lượng

Các mô hình dựa trên phần mềm, hoặc cảm biến mềm, ước tính các biến chính - chẳng hạn như nhu cầu oxy sinh học và khí thải oxit nitơ - bằng cách sử dụng dữ liệu có sẵn, ngay cả khi không thể đo trực tiếp. Điều này cung cấp cho người vận hành cái nhìn sâu sắc hơn về hiệu suất và hỗ trợ tuân thủ quy định.

Kết hợp với giám sát chất lượng nước theo thời gian thực, các ứng dụng SIWA cho phép người vận hành tinh chỉnh độ sục khí và định lượng clo, trong số những thứ khác, giảm độ không chắc chắn cũng như tiêu thụ năng lượng và hóa chất.

“Điều chúng tôi thực sự muốn làm là cung cấp khả năng mô phỏng đó để cho phép đội ngũ vận hành của chúng tôi cân bằng tất cả các trình điều khiển cạnh tranh mà họ có ngày nay.” Jess Alce, Trưởng nhóm Đổi mới Chiến lược tại Severn Trent cho biết.

Hiện đại hóa cơ sở hạ tầng trong khi cung cấp dịch vụ liên tục không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Khoảng 400.000 người ở Newcastle-under-Lyme và Stoke-on-Trent phụ thuộc vào hệ thống xử lý nước Strongford. Chúng tôi tự hào mang nhiều thập kỷ kinh nghiệm quy trình của mình vào dự án này, giúp mang lại các hoạt động sạch hơn, bền vững hơn và nâng cao tiêu chuẩn cho một ngành mà chúng tôi quan tâm sâu sắc.

Severn Trent là một công ty nước và nước thải có trụ sở tại Vương quốc Anh, cung cấp 4,6 triệu hộ gia đình và 220.000 doanh nghiệp ở vùng trung du Anh và một phần của xứ Wales.

Nước Severn Trent