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[IT] Risparmio Energetico e Miglioramento Depurativo (C,N,P) mediante Controllo a SetPoint Dinamico dell’Ossigeno Disciolto: WDOxy Fuzzy

Lc2WDOxy-Fuzzy Controller

– Concentrazione dell’Ossigeno Disciolto e Controllo Energetico: un controllo adeguato del funzionamento di un impianto di depurazione e in particolare, del reattore biologico  (CSTR a “fanghi attivi” e con rimozione di N e P), si rende necessario sia per garantire la qualità dell’effluente e il rispetto dei limiti di legge, sia per contenere le spese di gestione: aspetto quest’ultimo che sta assumendo un’importanza sempre maggiore a causa dei crescenti costi dell’energia.  Infatti, il controllo della fornitura di aria in un impianto a fanghi attivi è importante per le seguenti motivazioni:

  • la fornitura di ossigeno è una delle principali voci di costo gestionali (10÷30 %);
  • la fornitura di ossigeno è un fattore determinante per l’affidabilità della qualità dell’effluente depurato;
  • la fornitura di ossigeno è un fattore determinante per l’efficienza della sedimentazione dei fanghi e dello stato di salute della biomassa.

Concentrazione dell’Ossigeno Disciolto e Bulking Filamentoso: la concentrazione dell’ossigeno disciolto (OD) nel reattore è un parametro di input di enorme importanza per la sua influenza sul bulking filamentoso e quindi, sulla sedimentabilità dei fanghi. La relazione tra il OD e lo SVI è direttamente influenzata dal carico organico (F/M): più elevato è il carico organico, più alta è la concentrazione di ossigeno disciolto necessaria per prevenire il bulking. La proliferazione di alcuni batteri filamentosi quali lo S.Natans, tipo 1701, e l’H. hydrossis in condizioni di basso ossigeno disciolto può essere attribuita all’elevata affinità (bassa costante di semisaturazione) che essi hanno per l’ossigeno.

Il controllo tradizionale con  Set-Point Prefissato dell’ossigeno disciolto:

  • Non si tiene conto della resa del processo di depurazione: necessaria la misura di un altro parametro (efficienza abbattimento NH4)
  • Non si tiene conto della variabilità del carico entrante: si fornisce troppo o troppo poco ossigeno per la maggior parte del tempo
  • Scarsa stabilità di controllo: i metodi di controllo tradizionali sono troppo semplificati e danno luogo ad instabilità

WDOxy

Il Modello WDOxy Fuzzy è una procedura dinamica di calcolo del Set-Point dell’OD, ovvero della concentrazione di ossigeno disciolto (minima) necessaria per le effettive esigenze real-time del metabolismo batterico della rimozione del carbonio e dell’azoto. La procedura WDOxy Fuzzy si basa su algoritmi bio-processistici e sull’utilizzo in “input” della misura on-line del valore di concentrazione NH4 (in alternativa: ORP), oltre alla misura on-line dell’OD e restituisce in “output” in tempo reale, il valore di set-point ottimale di OD.

Vantaggi del sistema a Set-Point OD Dinamico WDOxy-Fuzzy rispetto al sistema tradizionale a Set-Point Prefissato: 

  • Risposta immediata a picchi entranti e condizioni di variabilità di carico entrante grazie ad un adattamento continuo del set-point di ossigeno disciolto: adattamento del processo biologico alle variazioni di carico in ingresso. Il sistema a set-point OD Dinamico, a differenza del sistema di controllo tradizionale (a set – point fisso di ossigeno disciolto) che evidenzia ampie oscillazioni, dimostra una notevole stabilità nel raggiungimento delle condizioni di processo ottimali, anche di fronte a significative variazioni del carico entrante
  • Maggiore stabilità di processo ed efficienza depurativa, con particolare riferimento al processo di nitrificazione;
  • Elevato risparmio energetico 15-20%  e contestuale eliminazione degli eccessi di nitrificazione, in quanto viene evitata la fornitura di aria in eccesso ed ottenendo un miglior rendimento di trasferimento di ossigeno da parte dei diffusori.
  • Assicura l’efficienza del rendimento di rimozione richiesto.

SOLUZIONE a Set-Point Dinamico:  Liquicontrol NDP

LcLiquidcontrol NDP

EH

Liquicontrol NDP è un innovativo sistema di gestione e controllo dell’ossigeno disciolto in vasca d’aerazione e della concentrazione dell’azoto ammoniacale nell’effluente. Il valore di Azoto ammoniacale viene misurato in continuo, confrontato in tempo reale con il valore desiderato ed infine, utilizzato per il calcolo del set-point variabile dell’ossigeno disciolto. Il valore del set-point di ossigeno disciolto è poi confrontato con la misura dell’ossigeno disciolto presente in vasca in quel momento e determina, grazie ad una regolazione con logica fuzzy, l’erogazione dell’aria.

Per la stima del risparmio energetico relativo al sistema Liquicontrol NDP, è possibile utilizzare un parametro denominato Indice di Prestazione ENergetica: rapporto tra l’energia attiva assorbita dal comparto di aerazione ed i più significativi carichi inquinanti rimossi, pesati secondo l’effettivo contributo alla fornitura d’aria:

IPEN = Energia (kWh/d) / [0,3*CODrimosso (kg/d)+0,7*NH4+rimosso(kg/d)]

SISI-EHLiquicontrol

Ref. in primo piano:

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Per ulteriori informazioni o quotazioni di offerta:

[IT] Servizi di Telemetria, Qualità dei Dati, Data Intelligence & Knowledge: Xeo4 – ANOVA

L’acquisizione di dati alfanumerici da sensori, dispositivi elettronici e informatici, è un processo (non gratuito) di fondamentale importanza per ottenere informazioni e per implementare nuova conoscenza. La qualità dei dati influenza l’intero sistema informativo e di comunicazione e può rendere le attuali avveniristiche tecnologie ICT e di condivisione delle informazioni inesorabilmente fallaci, se non addirittura dannose. La scarsa Qualità dei Dati può ostacolare o danneggiare seriamente l’efficienza e l’efficacia di organizzazioni e imprese. La crescente consapevolezza di tali ripercussioni ha condotto a importanti iniziative pubbliche come la promulgazione del “Data Quality Act” negli Stati Uniti e della direttiva 2003/98 del Parlamento Europeo (http://www.epa.gov/quality/informationguidelines/documents/EPA_InfoQualityGuidelines.pdf).

Xeo4 ed ANOVA propongono un Telecontrollo dell’ultima generazione assieme ai servizi di Data Intelligence & Knowledge finalizzati all’analisi e modellazione dei dati per il controllo di qualità e di efficienza dei processi con particolare riferimento al settore delle acque primarie e reflue all’ambiente, all’energia ed ai processi agro-alimentari.

Xeo4, consolidato fornitore di servizi di telecontrollo, ed Anova, fornitrice di servizi di Data Intelligence & Knowledge finalizzati alla gestione di qualità e dell’efficienza dei processi, al fine di ridurre i costi energetici e di manutenzione offrono ai Committenti un servizio integrato comprensivo di:

  • Telecontrollo e tele gestione degli impianti;
  • Report via web (off-line/ on line) relativi  a  analisi/qualificazione dei dati, analisi dei trend e rilevazioni delle anomalie;
  • Sviluppo di modelli software funzionali/econometrici di ottimizzazione dei costi energetici e di manutenzione:
  • Controllo del processo in tempo reale e rilevazione di eventi anomali e di pre-allarme.

La tecnologia di Telemetria e Telecontrollo WEB server “Rilheva” utilizza una architettura che consente di mantenere un collegamento GPRS simultaneo, bidirezionale e permanente tra le stazioni remote ed il centro di telecontrollo di Xeo4, sfruttando un APN pubblico. Il sistema di telecontrollo WEB server Rilheva proposto costituisce la più moderna, semplificata e sicura forma di gestione di telecontrollo di impianti distribuiti nel territorio, in quanto, i dati acquisiti, vengono gestiti con protocolli standard quali GPRS, TCP/IP, MODBUS/TCP, Web/http/XML, SQL con crittografia sulla infrastruttura trasmissiva che garantisce la totale sicurezza e protezione dei dati trasmessi. Le stazioni remote Rilheva acquisiscono ed elaborano localmente i segnali dagli impianti e li trasmettono al centro di controllo Xeo4 in base alle esigenze dei Committenti. Il suddetto centro di telecontrollo gestito direttamente e completamente da Xeo4 è in grado di svolgere le funzioni standard che consentono, in sintesi, di visualizzare in tempo reale lo stato di funzionamento degli impianti, visualizzare i dati storici, inviare comandi on/off e/o setpoint ai PLC/dispositivi dei Committenti installati presso gli impianti, gestire di allarmi, determinare  la derivata ed il cambio di stato (per i segnali digitali ed i superamento di soglie dei segnali analogici) inviando le sole variazioni significative in modo da ottimizzare il traffico dei dati tra il centro di controllo Xeo4 e le stazioni remote riducendo i costi dell’impiego delle rete GPRS. La modalità di trasmissione  è brevettata. Il  sistema di telecontrollo Rilheva  garantisce affidabilità, elevate prestazioni, semplicità di installazione e facilità di impiego. Le stazioni remote Rilheva possono essere collegate sia direttamente ai segnali digitali ed analogici degli impianti e sia a PLC, inverter, softstarter, data logger ed altri dispositivi per mezzo di porte seriali con protocollo Modbus RTU.

Interfaccia WEB:  gli operatori dei Committenti, operando dalle rispettive sedi, possono accedere al portale WEB del gestore Xeo4 mediante l’impiego di personal computer dotati di normale browser Internet. Il collegamento al portale Rilheva viene realizzato in totale sicurezza con SSL a 128 bit, usato per l’accesso alle banche, al fine di utilizzare le funzioni tipiche del telecontrollo Rilheva.

Vantaggi: l’impiego delle stazioni remote Rilheva GPRS Modbus RTU Master permette di avere i seguenti vantaggi:

  • Canoni di servizi per il collegamento GPRS contenuti e calcolati in base alla quantità di dati trasmessi con riduzione drastica dei costi di trasmissione grazie ad algoritmi di compressione;
  • Stazioni remote fornite in comodato d’uso gratuito ed il centro di telecontrollo è installato presso il centro di telecontrollo Xeo4 che è gestito direttamente e completamente da Xeo4 per cui non sono richiesti ai Committenti investimenti per il suddetto centro di telecontrollo;
  • Accesso di un numero illimitato di utenti presenti nel mondo per mezzo di connessioni Internet in completa sicurezza;
  • Gestione di un numero virtualmente illimitato di impianti in tempo reale

 Servizi per la qualità e ottimizzazione degli impianti: si possono distinguere tre livelli operativi:

  1. DATA ANALYSIS (DA): Qualificazione Dati/Informazioni – report prestazionali (KPI)

Il servizio (DA) prevede un primo intervento finalizzato alla qualificazione dei dati sulla base della identificabilità e tracciabilità (spazio-temporale) degli stessi della verifica del formato e del grado di accuratezza, nonchè della necessità di una riconciliazione degli errori. Viene effettuata inoltre un’analisi del trend storico e la valutazione di indicatori di Controllo e di Efficienza Prestazionale KPI.

  1. EVENT DETECTION (ED): Controllo Avanzato di Processo – Rilevazione Anomalie & Diagnosi

Il servizio (ED) si basa sulle seguenti attività fondamentali:

  • Analisi Multidimensionale dei dati;
  • Rilevazione e Identificazione di Eventi Anomali (FDD);
  • Estrazione di Conoscenza dai dati (KE).

L’estrazione di “Conoscenza” dai dati e dalle informazioni dello scenario di riferimento (impianto/processo), consente di “mettere in chiaro” i modi ed i comportamenti (regole) del sistema di monitoraggio, ciò consentirà di operare una successiva fase di modellazione finalizzata al controllo ed ottimizzazione di processo

  1. DATA MODELLING (DM): Modellazione Funzionale/Econometrica di supporto Decisionale

In sintesi le attività previste per lo sviluppo del servizio prevedono la realizzazione di:

  • Modelli di Controllo Funzionale ed Ottimizzazione di Processo;
  • Modelli di Controllo Predittivo (MPC);
  • Modelli Funzionali/Econometrici a Supporto delle Decisioni di Gestione.

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Servizi DIA-rev1

http://www.youtube.com/watch?v=DXdr0xkE_c8&feature=player_embedded

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Per info:

[IT] FENTON: Sistema Automatico di Controllo della “Compatibilità” dei Reflui Industriali e Speciali per il Trattamento Depurativo Biologico

La presenza di stazioni di pre-trattamento di reflui speciali sta diventando una consuetudine sempre più diffusa in molti degli impianti di depurazione di reflui urbani e di tipo misto, urbani e industriali (es.: a servizio di aree industriali, consorzi ASI, ecc.). Questa scelta è dettata evidentemente, da fattori soprattutto di tipo economico, dati i positivi riflessi sui bilanci gestionali degli stessi impianti. Tra i reflui che vengono in genere conferiti “su gomma” a detti impianti di depurazione, vi sono i percolati di discarica, gli spurghi di fosse settiche, reflui da aziende alimentari, tessili, della lavorazione dei metalli, grafiche, chimiche ecc. Il problema nella gestione dei reflui industriali e speciali è quello della “compatibilità” con il processo depurativo cui i reflui saranno sottoposti, considerando che in genere, trattasi di impianti di depurazione biologica e che ci sono dei limiti allo scarico finale da rispettare (v. D.lgs 152/1999 e succ. D.lgs 258/2000 art.36).

Controllo del Pre-Trattamento di Ossidazione Chimica:

FENTON Multidimensional Fuzzy-Model Control  

Il processo FENTON è un trattamento di ossidazione chimica, che risponde alle esigenze di depurazione di reflui non trattabili biologicamente, quali ad esempio quelli altamente tossici o inorganici.  Anova ha messo a punto un Sistema di Controllo Automatico dei Processi di Ossidazione Chimica FENTON basato fondamentalmente sulla misura real-time del pH, dell’ORP e del COD. La procedura adottata si basa sulla gestione ottimale del dosaggio di H2O2 e FeSO4 sulla base della tipologia di refluo in ingresso a condizioni di pH e temperatura ottimizzate.

Full-size image (54 K)

La tecnologia Fenton si applica per il trattamento di diversi scarichi industriali contenenti composti organici tossici, quali fenoli, formaldeide, coloranti, pesticidi, additivi plastici, ecc. Essa si basa sulla elevata reattività del radicale ossidrile, che si forma in condizioni controllate di pH e temperatura, a partire da acqua ossigenata e ferro. Perché il trattamento si efficace e stabile, occorre in genere che il processo venga messo a punto con prove di laboratorio su campioni rappresentativi delle acque reflue da trattare.

Fenton

Controllo del Trattamento Biologico con procedure SWater Mix e di risparmio energetico WDOxy-Fuzzy:

Procedura SWATER Mix per la verifica della “compatibilità” dei reflui industriali e speciali con il processo depurativo. Il Codice di Calcolo SWATER-Mix contiene, una soluzione a ciò: in aggiunta alle funzionalità già presenti in SWATER Pro è presente la possibilità di simulare (come Dimensionamento/Verifica) le fasi di pre-trattamento fisico-chimico di liquami di tipologia industriale, nei seguenti casi:

  1. liquami misti urbano-industriali conferiti per fognatura dinamica;
  2. liquami speciali conferiti “su gomma” (autobotti, bottini, ecc.);
  3. liquami combinati tra il caso 1) e 2), ovvero liquami speciali miscelati in toto o in parte, ai liquami di cui al sopracitato punto 1).

Il Codice di Calcolo SWATER-Mix contiene, quindi, oltre alle sezioni di Trattamento Preliminare, Primario, Secondario e Terziario tipici degli impianti di depurazione e affinamento delle acque reflue prevalentemente di tipo civile (già presenti in SWATER Pro), anche una sezione di caratterizzazione e pre-trattamento chimico-fisico delle acque reflue industriali e speciali (non pericolose). In definitiva, in SWATER-Mix si ha una sezione aggiuntiva di pre-trattamento Chimico-Fisico ( a valle della grigliatura e dissabbiatura, e precedente ai trattamenti primari) costituita delle seguenti fasi di trattamento:

  1. Caratterizzazione dei Reflui Misti Civile-Industriale che afferiscono per fognatura e dei Reflui Industriali/Speciali che afferiscono per trasporto su “gomma”;
  2. Stoccaggio Iniziale – Pre-Omogeneizzazione;
  3. Correzione (Eventuale) del pH;
  4. Coagulazione-Flocculazione;
  5. Precipitazione Chimica;
  6. Stoccaggio Finale – Omogeneizzazione.

In altri termini,  SWaterMix consente di analizzare diverse situazioni di apporto di acque miste urbane-industriali, con la possibilità di parzializzare e di omogeneizzare le portate di liquame da destinare al trattamento chimico-fisico.

 Campo di Applicazione:  SWaterMix è implementato per impianti di depurazione delle acque reflue miste urbane e industriali o assimilabili costituiti dalle seguenti sezioni di trattamento:

LINEA ACQUE

  • TRATTAMENTI PRELIMINARI:   Sollevamento, Grigliatura, Dissabbiatura Equalizzazione / Bacino di Pioggia
  • TRATTAMENTI CHIMICO-FISICI:   Stoccaggio-Omogeneizzazione,  Neutralizzazione pH, Coagulazione-Flocculazione, Precipitazione Chimica, Omogeneizzazione Finale
  • TRATTAMENTI PRIMARI:  Sedimentazione Primaria, Flottazione
  • TRATTAMENTI BIOLOGICI SECONDARI:   Rimozione del Carbonio, Rimozione dei Nutrienti (Denitro-Nitro), Sedimentazione Secondaria
  • TRATTAMENTI TERZIARI:   Defosfatazione chimica di emergenza, Filtrazione, Disinfezione UV-c, Clorazione.

LINEA FANGHI:  Ispessimento, Digestione Anaerobica, Digestione Aerobica, Post-Ispessimento, Disidratazione

SWATER-Libro

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WDOxydev WDOxy Fuzzy Controller

Innovativo sistema di gestione e controllo dell’ossigeno disciolto in vasca d’aerazione e  dell’azoto ammoniacale nell’effluente, basato su un Modello di Controllo Processo in logica fuzzy. WDOxy-Controller utilizza un approccio dinamico come “strategia di controllo Ossigeno Disciolto”   basata sull’utilizzo di sensori a Ioni Selettivi (NH4 +, NO3-) come analizzatori on-line (in opzione è possibile utilizzare sensori low-cost di ORP.

FUNZIONAMENTO:

https://waterenergyfood.net/2013/06/02/wdoxyfuzzy-control-for-improved-nitrogen-removal-and-energy-saving-in-wwtp-with-predenitrification/

Il valore di Azoto ammoniacale (NH4+) viene misurato in continuo, confrontato in tempo reale con il valore desiderato ed infine utilizzato per il calcolo del set-point (ODsp) variabile dell’ossigeno disciolto. Il valore del set-point di ossigeno disciolto è poi confrontato con la misura dell’ossigeno disciolto OD presente in vasca in quel momento e determina, grazie ad una regolazione con logica fuzzy, l’erogazione dell’aria.

La procedura  WDOxy-Fuzzy può essere facilmente implementata in un qualsiasi sistema di controllo (PLC), nonché in  sistemi di supervisione (SCADA). Può inoltre essere configurato e modificato durante il suo funzionamento.

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Per informazioni: