Digital tvilling för hållbar och resurseffektiv drift av avloppsreningsverk

Avloppsreningsverk är idag producenter av rent vatten, energi, värme och näringsämnen. Sverige ligger i framkant inom området, men svenska avloppsreningsverk står inför stora utmaningar. Det handlar om åldrande infrastruktur, striktare reningskrav och klimatförändringar vilket leder till ett kraftigt ökat investeringsbehov.

Att utveckla och implementera digitala tvillingar inom avloppsvattenrening innebär en innovativ och radikal omställning. Det möjliggör: optimering av resursanvändning; ökad produktion av biogas och växtnäring; avsevärt minskade utsläpp av både föroreningar till vatten och av växthusgaser; mer robust, effektiv och hållbar vattenrening; minskade driftskostnader; minskad miljöpåverkan vid byggnation av nya reningsverk; nya möjligheter att utveckla och integrera uppströms- och nedströmsprodukter och tjänster i en cirkulär ekonomi, framför allt för tekniska konsulter.

För NSVA:s reningsverk i Helsingborg ska projektet i full skala utveckla, implementera, demonstrera och verifiera en generisk metod för utveckling och integrering av datakvalitetsgranskning och modellprediktiv realtidsstyrning av processer på avloppsreningsverk i form av en processmodell som integreras med styr- och övervakningssystemet för att möjliggöra realtidsoptimering av processen (så kallad digital tvilling).

Metoderna som utvecklas ska vara generiska, vilket medför att det finns stor potential att omsätta kunskapen till andra processindustrier som behöver rena vatten, exempelvis den mycket vattenintensiva pappers- och massaindustrier (PMI), som därmed skulle kunna minska vattenförbrukning, miljö- och klimatpåverkan samt bli producenter av rent vatten. Dessutom är potentialen för export till andra länder stor.

Mål

Projektet har följande mål:

• En dynamisk processmodell för Öresundsverket tas fram, vilken kan användas för optimering och scenarioanalys
• En generisk metod för implementering av en digital tvilling för avloppsreningsverk, med fokus på simulering, modellprediktiv styrning och datavalideringstekniker i realtid, utvecklas
• Robusta styrstrategier för den digitala tvillingen utvecklas, vilka ska fungera även vid felaktiga sensordata och andra driftstörning - Ett gränssnitt för kommunikation mellan nuvarande styr- och övervakningssystem på Öresundsverket och den digitala tvillingen utvecklas i mjukvaran aCurve
• En digital tvilling implementeras på Öresundsverket i Helsingborg och metoden samt resultat utvärderas i fullskala.

Resultatnytta/Effekter

Projektets resultat väntas bidra till följande:

• Ökade insikter i och kontroll över reningsprocesserna för driftpersonal på avloppsreningsverk
• Minskade driftkostnader för avloppsreningsverk
• Minskade växthusgasutsläpp från avloppsreningsverk
• Minskade utsläpp av föroreningar till vatten
• Minskat behov av processvolym i framtida investeringar på avloppsreningsverk - Ökad möjlighet till återvinning av resurser i avloppsvatten (näringsämnen, biogas, värme)
• Lägre energi- och kemikalieanvändning vid avloppsreningsverk
• Ökade möjligheter till tillverkning av tekniskt vatten (och därmed minskat behov av användning av dricksvatten till tekniska applikationer)

Projektet startade i juni 2020 och avslutas i maj 2023.