Cyfrowy bliźniak oczyszczalni ścieków – ASOS jako innowacyjny system wsparcia Przemysłu 4.0

Eksperci: dr inż. Bogusław Buczak, Prokurent i Dyrektor Działu Inżynierii Procesowej, SEEN Technologie Sp. z o.o.; dr Karol Trojanowicz, Technolog w Dziale Inżynierii Procesowej, SEEN Technologie Sp. z o.o.

Dla zarządów zakładów przemysłowych oczyszczalnie ścieków były dotychczas głównie centrami koniecznych do poniesienia kosztów (zużycia energii, środków chemicznych i utylizacji osadów), zabezpieczającymi ciągłość produkcji i zgodność z przepisami środowiskowymi. Dziś coraz częściej stają się one strategicznymi elementami łańcucha wartości – źródłem zielonej energii, odzysku cennych zasobów oraz ważnym filarem raportowania ESG. To już nie tylko instalacje wspierające główną działalność zakładów przemysłowych, lecz nowoczesne biorafinerie, które mogą generować przewagę konkurencyjną.

Rosnące wyzwania dla przedsiębiorstw

Rynkowe trendy, takie jak wzrost cen energii, coraz bardziej restrykcyjne regulacje środowiskowe oraz globalna presja na redukcję emisji gazów cieplarnianych sprawiają, że zarządy przedsiębiorstw poszukują narzędzi umożliwiających lepsze administrowanie kosztami i zwiększanie odporności operacyjnej. W wielu branżach – od spożywczej, przez chemiczną, po energetyczną – oczyszczalnie ścieków stają się naturalnym obszarem poszukiwania oszczędności i innowacji.

Koszty energii elektrycznej oraz chemikaliów wykorzystywanych w procesach oczyszczania należą do najdroższych pozycji w budżetach operacyjnych tych działów. Każdy procent redukcji powyższych wydatków to realne oszczędności. Przy okazji redukowany jest również „ślad węglowy” przedsiębiorstwa.

W dobie Przemysłu 4.0 dane są „nową ropą naftową”. Dotyczy to również tak pozornie mało cyfrowych obszarów, jak przemysłowe oczyszczalnie ścieków. Tutaj na pierwszy rzut oka proste reaktory i urządzenia mechanicznego, biologicznego i chemicznego oczyszczania są w istocie niezwykle złożonym systemem, gdzie decyzje podejmowane w jednym miejscu mają kaskadowy wpływ na koszty w innym.

Klasyczne sterowanie, oparte na doświadczeniu operatorów i laboratoryjnych analizach próbek, jest z natury reaktywne i obarczone opóźnieniem – co ogranicza możliwość szybkiej odpowiedzi na zmienne warunki pracy. To trochę jak prowadzenie samochodu patrząc wyłącznie w lusterko wsteczne. Nie pozwala to w pełni wykorzystać potencjału instalacji.

Innowacja: ASOS – Automatic Supervision & Optimization Service

Odpowiedzią na te wyzwania jest ASOS – usługa opracowana przez SEEN Technologie. To system cyfrowego nadzoru i optymalizacji, który wykorzystuje koncepcję cyfrowego bliźniaka oczyszczalni ścieków, czyli wierny, matematyczny model całej oczyszczalni, zaimplementowany w specjalistycznym oprogramowaniu, odwzorowujący nie tylko pojedyncze procesy, ale całość powiązań i interakcji w instalacji. Zasilany jest danymi pomiarowymi z czujników i analizatorów online, pracujących w rzeczywistej oczyszczalni ścieków poprzez sterowniki PLC/SCADA, dzięki czemu stale odzwierciedla aktualny stan technologiczny. Na tej podstawie ASOS automatycznie przeprowadza symulacje, testując różne warianty pracy i wskazując optymalne nastawy procesowe.

ASOS działa jak wirtualne laboratorium i doradca technologiczny w jednym – pozwala sprawdzić w środowisku cyfrowym, jakie efekty przyniesie zmiana parametrów, zanim zostanie ona wprowadzona w rzeczywistej instalacji. W regularnych odstępach czasu wykonuje serie symulacji, testując w bezpiecznym, wirtualnym środowisku różne scenariusze prowadzenia procesu. Jego algorytmy poszukują optymalnych nastawień parametrów (np. stężenia tlenu w bioreaktorach, dawek środków chemicznych), które zapewnią:

• Wymaganą prawem wysoką jakość ścieków na odpływie,
• Minimalizację zużycia energii elektrycznej (spadek nawet do 30% w obszarze napowietrzania),
• Minimalizację zużycia kosztownych reagentów chemicznych (spadek nawet o kilkadziesiąt procent),
• Maksymalizację produkcji biogazu, który może zostać przekształcony na miejscu w energię elektryczną i cieplną.

Znalezione optimum jest następnie – po zatwierdzeniu przez operatora – w pełni automatycznie wdrażane do sterowników PLC/SCADA rzeczywistej oczyszczalni, zapewniając jej ciągłą pracę w najbardziej ekonomicznym i ekologicznym punkcie.

To rozwiązanie, zgodne ze standardami Przemysłu 4.0, łączy modelowanie matematyczne, automatykę i analizę danych w czasie rzeczywistym, przekształcając tradycyjną oczyszczalnię w inteligentny, samodoskonalący się system.

Wymierne korzyści biznesowe

Najważniejsze pytanie z perspektywy zarządu brzmi: jakie korzyści daje wdrożenie ASOS? Implementacja ASOS nie jest wydatkiem na „nowoczesność dla nowoczesności”, ale strategiczną inwestycją o wymiernym zwrocie (ROI), bezpośrednio przekładającą się na wynik finansowy.

• Oszczędności energii – optymalizacja procesu napowietrzania, który odpowiada za 50–70% kosztów energii w biologicznych oczyszczalniach, pozwala zredukować zużycie energii elektrycznej nawet o 30%. Przekłada się to na setki megawatogodzin zaoszczędzonej energii elektrycznej rocznie.
• Mniejsze zużycie chemikaliów – inteligentne sterowanie procesami flotacji ciśnieniowej, fermentacji metanowej czy strącania fosforu pozwala ograniczyć dawki reagentów o kilkadziesiąt procent bez pogorszenia jakości ścieków oczyszczonych. To nie tylko oszczędność finansowa, ale również redukcja masy osadów i niższy wpływ na środowisko.
• Stabilność i bezpieczeństwo – dzięki symulacjom predykcyjnym system działa jako wczesne ostrzeganie przed zakłóceniami, umożliwiając wdrożenie działań prewencyjnych i zwiększając niezawodność instalacji.
• Wsparcie ESG – optymalizacja zużycia energii i zasobów chemicznych wspiera redukcję śladu węglowego i wodnego. Dodatkowo system ułatwia pozyskiwanie tzw. „białych certyfikatów” potwierdzających oszczędności energetyczne, które mogą być zbywane na rynku wtórnym.

Ludzie i technologia – synergia zamiast zastąpienia

Warto podkreślić, że ASOS nie zastępuje inżynierów i operatorów, lecz wzmacnia ich kompetencje. To narzędzie, które przejmuje żmudne obliczenia i analizę wielowymiarowych danych, pozostawiając ludziom rolę decydentów i strategów. Dzięki temu proces zarządzania oczyszczalnią staje się bardziej przewidywalny, a decyzje opierają się na danych, nie na intuicji.

Przyszłość jest cyfrowa

ASOS to przykład, jak technologia Przemysłu 4.0 wkracza do obszaru, który jeszcze niedawno był postrzegany jako marginalny.

Cyfrowe modelowanie i automatyczny nadzór nie są już koncepcją przyszłości – to rozwiązania dostępne dziś i sprawdzone w praktyce. Wdrożenie ASOS może odbywać się etapowo, od optymalizacji wybranych procesów (np. napowietrzania) po pełne zarządzanie całą oczyszczalnią.

Wdrożenie ASOS to pragmatyczna strategia, która w praktyczny i wymierny sposób łączy dbałość o planetę z dbałością o zdrowie finansów przedsiębiorstwa. Jest on koniecznością dla firm, które chcą utrzymać konkurencyjność, odporność i budować wartość w długiej perspektywie. ASOS dowodzi, że nowoczesne technologie środowiskowe są dziś przede wszystkim doskonałymi rozwiązaniami biznesowymi.

ASOS pokazuje, że przyszłość oczyszczalni ścieków jest cyfrowa. I co najważniejsze – ta przyszłość dzieje się już dziś.

Przeczytaj także: Innowacje i rozwój technologii zmieniają oblicze produkcji

Last Updated on 17 listopada, 2025 by Katarzyna Zawadzka