Digitala tvillingar kan bidra till proaktiva beslut på reningsverk

Genom sitt doktorandarbete med digitala tvillingar vill Christoffer Wärff bidra till mer proaktiva beslut på avloppsreningsverk. Han är också engagerad i ett nätverk för unga i vattenbranschen. Och till våren ska han berätta på en konferens i USA om sin modell för att beräkna fosfathalter.

Christoffer Wärff, 33 år, är industridoktorand på RISE/Lunds universitet. Hans doktorandprojekt, som är kopplat till VA-kluster Mälardalen, har titeln Digital tvilling för hållbar och resurseffektiv drift av avloppsreningsverk och har pågått i tre år.

Projektet utvecklar en generisk metod för implementering av digitala tvillingar på avloppsreningsverk, inklusive processimulering och datavalidering i realtid. Arbetet genomförs i fullskala vid Nordvästra Skånes Vatten och Avlopps (NSVA) reningsverk i Helsingborg.

Vilka är de största nyttorna med en digital tvilling?
– Genom att kombinera prognoser för inflöde till reningsverket med en simuleringsmodell av samma verk kan man optimera processerna, baserat på förväntade resultat några timmar framåt i tiden. Det gör att man kan ställa om till proaktivt beslutsfattande, till skillnad mot det mer reaktiva beslutsfattande som sker i dag.

Varför är simulering i realtid viktigt?
– Det krävs inte (beroende på applikation) realtid på sekundnivå, snarare att simuleringar automatiseras så att de sker med jämna intervall. Exempelvis en gång i timmen eller en gång per dygn, beroende på applikation. Detta är viktigt för att kunna optimera processerna regelbundet.

Vilket är det långsiktiga målet?
– Det slutliga målet är ett mer proaktivt beslutsfattande. Det handlar om att regelbundet optimera anläggningarna för att minimera energiförbrukning och växthusgasutsläpp samtidigt som utsläppskraven nås. Det handlar även om att vara förberedd. Ett exempel är automatisk simulering av scenarier, som att en biolinje behöver tas ur drift. Om man skulle behöva stänga av en linje akut är man förberedd på vad det kan få för effekt på reningsresultaten och hur man kan minimera negativa biverkningar.

Hur går dataöverföringen till från reningsverket till modellen?
– Simuleringsprogramvaran styrs via ett skript i programmeringsspråket Python. NSVA har programvaran aCurve som läser data från deras databas och skickar den till en server där jag kan komma åt den och läsa data via Python. Jag omvandlar den till rätt format och kör simuleringen med exempelvis en optimeringsalgoritm. Detta rullar dock inte automatiskt ännu, då lite arbete med den digitala infrastrukturen hos NSVA återstår innan den uppdaterar var tionde minut som är tanken.

Egen modell för att uppskatta fosfathalter

Christoffer Wärff har nyligen fått ett abstract accepterat till 9th IWA Water Resource Recovery Modelling Seminar, som hålls i april 2024 i USA.

Vad handlar ditt abstract om?
– Jag har byggt en modell för att uppskatta inkommande fosfathalter på timbasis, baserat på halter som är uppmätta från försedimenteringen. Jag beskriver den inkommande halten med en matematisk funktion och har med en modell över försedimenteringen samt internbelastning av fosfat från rejektvatten från rötkammaren. Inkommande halt fosfat justeras sedan till dess att simulerade halter ut från försedimenteringen stämmer med vad som är uppmätt. Detta gör att man kan få inkommande halter till en digital tvilling utan att behöva installera fler dyra sensorer.

Du är ordförande för IWA Young Water Professionals Sverige. Vad är det?
– YWP Sweden är ett nätverk knutet till the International Water Association (IWA) för personer i vattenbranschen som är högst 35 år eller har mindre än fem års branscherfarenhet. Syftet är att stärka ungas roll genom kunskaps- och erfarenhetsutbyte, kompetensutveckling och nätverkande. Allt detta är otroligt viktigt i början av karriären. Vi genomför event och nätverksträffar och har internationella samarbeten och utbyten med motsvarande nätverk i andra länder. Är man intresserad av våra event eller vill engagera sig så följ oss på vår LinkedIn Länk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster.-sida och ta kontakt!

Läs mer om projektet Digital tvilling för hållbar och resurseffektiv drift av avloppsreningsverk Länk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster.

Ta del av Christoffer Wärffs doktorandarbete vid ett seminarium 15 december 2023.
Läs mer här!