GEODA: Xemelgo dixital para o control de EDAR baseado en simulación hidrodinámica avanzada

Desenvolvemento dun xemelgo dixital hidrodinámico para o control de EDAR.

Ou dito doutro xeito… control do reactor biolóxico dunha EDAR mediante un xemelgo dixital baseado nunha rede neuronal artificial adestrada mediante simulacións de dinámica de fluídos computacional para o aforro de enerxía e a mellora do rendemento do tratamento de augas residuais.

O obxectivo principal deste proxecto é desenvolver un xemelgo dixital de reactores biolóxicos de plantas de tratamento de augas residuais (EDAR) baseado na dinámica de fluídos computacional (CFD), que permita un control preciso e eficiente en tempo real. O xemelgo dixital será unha ferramenta de control que utiliza unha rede neuronal artificial (ANN) adestrada mediante simulación CFD para determinar a distribución dos parámetros hidrodinámicos dentro dos reactores. Isto aborda as limitacións de tempo computacional e recursos das simulacións CFD, mantendo ao mesmo tempo a precisión necesaria na distribución para o novo sistema de control.



En concreto, adestrarase a rede neuronal para aprender o comportamento hidráulico dentro do reactor biolóxico, o que permitirá determinar a distribución das variables hidrodinámicas nun tempo moi curto utilizando os resultados xerados mediante simulacións CFD do reactor para diferentes escenarios operativos nesta etapa de tratamento. Os resultados da simulación CFD transferiranse á rede neuronal, proporcionando un alto nivel de detalle para o seu adestramento e verificación. O Xemelgo Dixital Híbrido calculará entón a bioquímica da solución hidrodinámica, facendo que esta distribución dual (variables hidrodinámicas e bioquímicas) estea dispoñible en todo o reactor en tempo real. Esta vasta cantidade de información, calculada dentro do xemelgo dixital do reactor da planta de tratamento de augas residuais e validada por sondas de campo, abre novas vías para un control e un funcionamento dos reactores máis fiables, eficientes e mesmo preditivos. Esta ferramenta, baseada na predición de redes neuronais mediante simulación CFD, propón un novo paradigma no control das plantas de tratamento de augas residuais.



Resultados obtidos: Os principais resultados de GEODA permitiron o desenvolvemento dun xemelgo dixital (DT) que emprega unha rede neuronal artificial (ANN) como ferramenta computacional principal. Esta rede, adestrada con resultados de simulación CFD, é capaz de resolver a hidrodinámica do reactor biolóxico en menos dun minuto sen sacrificar a precisión e o detalle 3D da CFD. O DT está conectado ao sistema SCADA da planta de tratamento de augas residuais, o que garante que se actualice con datos en tempo real do seu xemelgo físico. Como resultado, estes datos actualizados serven como parámetros de entrada para os cálculos hidrodinámicos en tempo real da ANN. Despois de que a ANN realice os cálculos hidrodinámicos, o DT calcula a bioquímica do reactor baseándose nos datos hidrodinámicos, demostrando un nivel de detalle e precisión 3D aínda non alcanzado por outros DT. O GD permite simulacións de tempos de máis de 2 horas e cuxos resultados poden compararse cos datos reais da planta, de xeito que o GD se converte nun sistema de alerta temperá (EWS) e axuda á decisión (DAS) para un control máis sostible e responsable da EDAR.