Новий підхід Тайванського національного університету оптимізує роботу очисних споруд

Дослідники розробили нову концепцію, яка використовує штучний інтелект для моніторингу очищення стічних вод у режимі реального часу, забезпечуючи екологічну безпеку та максимальне відновлення ресурсів.

Джерело: phys.org

Цей підхід «подвійного переходу» дає змогу очисним спорудам одночасно прогнозувати стан системи та оптимізувати використання енергії. Управління чистою водою більше не полягає лише у видаленні забруднювальних речовин, оскільки сучасне очищення стічних вод має також реагувати на зміну клімату, скорочення викидів вуглецю та зростаючий попит на розумнішу інфраструктуру.

Серед різних забруднювачів аміачний азот є особливо важливим, оскільки він становить екологічну загрозу, але водночас є потенційним ресурсом. Якщо його не контролювати належним чином, він може пошкодити водні екосистеми та збільшити навантаження на очисні споруди. Проте за умови розумного управління азот можна вилучати та використовувати повторно, допомагаючи суспільству наблизитися до циркулярної економіки. Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Water Research, розглядає, як концепція «подвійного переходу» може підтримати майбутнє управління стічними водами.

«Подвійний перехід» означає поєднання екологічної трансформації з цифровою трансформацією. Простими словами, системи водовідведення мають стати не лише більш сталими, а й розумнішими, керованими на основі даних і простішими в контролі. Цей підхід є особливо корисним для управління азотом, оскільки його трансформація у стічних водах є складною і часто залежить від багатьох мінливих умов. Майбутнє очищення стічних вод має вийти за межі традиційної мети видалення забруднювачів, щоб інженери розглядали аміачний азот як частину більшого азотного циклу.

Завдяки кращому проєктуванню процесів, моніторингу та інструментам прийняття рішень станції очищення стічних вод можуть стати платформами для відновлення поживних речовин, зниження викидів та підтримки циркуляції ресурсів. Цифрові інструменти відіграють важливу роль у цій трансформації. Датчики, аналіз даних, моделювання процесів та інтелектуальне керування допомагають операторам чіткіше розуміти процеси всередині очисних систем. Вони також допомагають підвищити стабільність, зменшити непотрібне використання енергії та підтримувати кращі рішення в умовах мінливого складу стічних вод.

Водночас екологічні технології допомагають зменшити вплив на навколишнє середовище та роблять відновлення азоту практичнішим. Ключовий висновок цього дослідження полягає в тому, що стале управління стічними водами вимагає як технологічних інновацій, так і мислення на рівні системи. Самої лише цифровізації недостатньо, а виключно екологічне очищення також може мати практичні обмеження. Коли ці два напрями поєднуються, очищення стічних вод стає надійнішим, менш вуглецевим та ефективнішим з точки зору використання ресурсів.

За словами співавтора дослідження, професора кафедри біоекологічних системних технологій Тайванського національного університету Шу-Юаня Паня, подвійний перехід відкриває новий шлях для з'єднання цифрових інновацій зі сталим управлінням азотом. Це допомагає системам очищення стічних вод перейти від звичайного контролю забруднення до відновлення ресурсів у межах циркулярної економіки.