Lumley, D.J., Polesel, F., Sørensen, H.R., Gustafsson, L-G. (2024). Connecting digital twins to control collections systems and water resource recovery facilities: From siloed to integrated urban (waste)water management. Water Practice & Technology 19(6), 2267–2278. (link)

Título

Connecting digital twins to control collections systems and water resource recovery facilities: From siloed to integrated urban (waste)water management

(Conectando gêmeos digitais para controlar sistemas de coleta e instalações de recuperação de recursos hídricos: da gestão de águas residuais urbanas em silos à gestão integrada)

Resumo

The use of digital twins is a rapidly emerging field for improved real-time control (RTC) and decision support for the operation of collection systems and water resource recovery facilities (WRRFs). Digital twins for collection systems can help minimize the impacts of flow variation due to extreme weather events, attenuate flows to the WRRF, and reduce sewer overflows and the associated effects. Similarly, digital twins for WRRFs can help improve process, energy, and cost efficiency, fully utilise plant volumes, reduce carbon footprint, and support operator training. The current study provides an overview of two digital twin applications for collection systems (Future City Flow) and WRRFs (TwinPlant) and presents a first example of digital twin integration for proactive collection system-WRRF operation under wet-weather conditions. Current applications of the integrated digital twin are described, including (i) proactive implementation of wet-weather operation mode in WRRF based on inflow forecast and (ii) evaluation of the impacts of RTC in collection systems on WRRF performance. Other potential application examples are described together with the challenges related to the use of this solution. Overall, this new approach has a wide potential to support the cooperation within water utilities towards the adoption of integrated wastewater management.

TRADUÇÃO LIVRE

O uso de gêmeos digitais é um campo emergente para o aprimoramento do controle em tempo real (RTC) e do suporte à decisão na operação de sistemas de coleta e instalações de recuperação de recursos hídricos (WRRFs). Gêmeos digitais para sistemas de coleta podem ajudar a minimizar os impactos da variação de vazão devido a eventos climáticos extremos, atenuar as vazões para a WRRF e reduzir os transbordamentos de esgoto e os efeitos associados. Da mesma forma, gêmeos digitais para WRRFs podem ajudar a melhorar a eficiência de processos, energia e custos, utilizar totalmente os volumes da planta, reduzir a pegada de carbono e auxiliar no treinamento de operadores. O presente estudo fornece uma visão geral de duas aplicações de gêmeos digitais para sistemas de coleta (Future City Flow) e WRRFs (TwinPlant) e apresenta um primeiro exemplo de integração de gêmeos digitais para operação proativa de sistema de coleta-WRRF em condições de clima úmido. As aplicações atuais do gêmeo digital integrado são descritas, incluindo (i) implementação proativa do modo de operação em clima úmido na WRRF com base na previsão de vazão e (ii) avaliação dos impactos do RTC em sistemas de coleta no desempenho da WRRF. Outros exemplos de aplicação potencial são descritos juntamente com os desafios relacionados ao uso desta solução. De modo geral, esta nova abordagem tem amplo potencial para apoiar a cooperação entre as concessionárias de água rumo à adoção da gestão integrada de águas residuais.

Artigo publicado no site Water Practice & Technology, no Journal of the International Water Association (IWA).