位于德國(guó)庫克斯港的一家污水處理廠想要在滿足法規(guī)要求的前提下，減少曝氣過程中的能耗和對(duì)化學(xué)品的使用。因此，該廠選擇了賽萊默BLU-X?污水處理廠優(yōu)化技術(shù)。該技術(shù)利用人工智能(AI)來分析污水廠數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)的數(shù)據(jù)。BLU-X系統(tǒng)對(duì)操作曝氣機(jī)的最佳設(shè)定點(diǎn)做出預(yù)測(cè)，將工廠的曝氣能耗降低了26%。本期案例故事詳細(xì)介紹賽萊默如何與客戶通力合作，幫助他們大幅提高效率和可持續(xù)性。

由德國(guó)西北部最大的污水處理公司之一EWE WASSER GmbH（簡(jiǎn)稱EWE）負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)的庫克斯港污水處理廠，為德國(guó)庫克斯港這個(gè)海邊小鎮(zhèn)的近40萬居民和游客提供污水凈化服務(wù)，EWE主要通過23個(gè)現(xiàn)代化的污水凈化廠對(duì)污水進(jìn)行運(yùn)輸和凈化。

優(yōu)化能耗并提升安全性

與大多數(shù)城市一樣，在庫克斯港，泵送和處理是水循環(huán)中能耗最大的環(huán)節(jié)，而曝氣通常占污水處理能耗的50%以上，主要是因?yàn)槠渲兴褂玫臋C(jī)械曝氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和空氣擴(kuò)散器都是能耗較大的技術(shù)。

作為一家有預(yù)見力的污水處理廠，EWE希望用一種系統(tǒng)來優(yōu)化與曝氣相關(guān)的能耗，并通過對(duì)化學(xué)品的使用進(jìn)行更有效的系統(tǒng)控制來加強(qiáng)安全性。盡管EWE想要通過這些優(yōu)化措施來降低運(yùn)營(yíng)成本，但實(shí)施控制系統(tǒng)仍需要確保排污濃度在法定范圍內(nèi)。

在計(jì)算機(jī)環(huán)境中進(jìn)行性能建模

2017年初，EWE與賽萊默達(dá)成合作，將賽萊默的智能決策方法運(yùn)用到庫克斯港污水處理廠中，旨在通過在計(jì)算機(jī)環(huán)境中建立性能模型，幫助更好地理解、控制和提高該廠曝氣流程的效率。在此之前，庫克斯港污水處理廠用手動(dòng)控制的方法來操作工廠的系統(tǒng)傳感器，缺乏優(yōu)化策略。

EWE與賽萊默攜手開發(fā)并部署了BLU-X污水處理廠優(yōu)化技術(shù)，該技術(shù)利用機(jī)器學(xué)習(xí)，并根據(jù)該廠SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建除碳、除氮和除磷過程的模型。BLU-X還構(gòu)建出整個(gè)工廠的實(shí)時(shí)數(shù)字化孿生模型，為每個(gè)流程確定最合適的曝氣和化學(xué)品使用方案，從而與所需的化學(xué)品和生物需氧量達(dá)到一致。

由于EWE沒有能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量進(jìn)水濃度的在線傳感器，因此用多個(gè)“虛擬傳感器”來估算進(jìn)水的碳、氮和磷負(fù)荷。在沒有傳統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)的情況下，這些虛擬傳感器可幫助EWE準(zhǔn)確估算進(jìn)水濃度并以最有效的方式來操作曝氣過程，同時(shí)滿足法規(guī)要求。

2017年8月，在工廠實(shí)施了幾個(gè)月的手動(dòng)操控后，賽萊默為該廠部署了BLU-X，根據(jù)五個(gè)并聯(lián)生物處理罐的曝氣機(jī)的操作需求，預(yù)測(cè)并計(jì)算出最佳設(shè)定點(diǎn)。

節(jié)省的能源可滿足64戶家庭一年的用電需求

2017年底，賽萊默與EWE將第一階段的優(yōu)化結(jié)果與庫克斯港廠之前手動(dòng)操作得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，后者為模型的創(chuàng)建提供了數(shù)據(jù)支持。去除一公斤負(fù)荷的具體能耗是衡量效果的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。大多數(shù)污水處理廠沒有進(jìn)行這項(xiàng)計(jì)算，而這可能導(dǎo)致工廠的能耗出現(xiàn)不必要的波動(dòng)。優(yōu)化該廠的運(yùn)營(yíng)可大幅減少這些波動(dòng)，避免能耗因環(huán)境影響出現(xiàn)峰值。

自實(shí)施BLU-X污水處理廠優(yōu)化技術(shù)以來，庫克斯港廠的曝氣能耗降低了26%，相當(dāng)于每年節(jié)約110萬度電，足以滿足64戶家庭一年的用電需求。此外，工廠的所有排污濃度均符合相關(guān)法規(guī)要求。

用數(shù)字解決方案實(shí)現(xiàn)卓越性能

BLU-X污水處理廠優(yōu)化技術(shù)只是賽萊默致力于幫助水務(wù)公司在為社區(qū)服務(wù)時(shí)實(shí)現(xiàn)卓越性能的一個(gè)例子。賽萊默的數(shù)字解決方案還可以幫助公用事業(yè)單位改善現(xiàn)金流量和服務(wù)成本、確保合規(guī)性和運(yùn)營(yíng)績(jī)效，同時(shí)提高系統(tǒng)的彈性和可持續(xù)性。