10 инновационных технологий в сфере сбора и обработки сточных вод в 2025 году и примеры стартапов
Инновационные технологии очистки сточных вод, такие как мембранные биореакторы (MBR) с функциями нанофильтрации и ультрафильтрации, позволяют повысить уровень чистоты воды и снизить энергопотребление.
Платформы предиктивной аналитики на основе искусственного интеллекта собирают данные о работе системы в режиме реального времени. Это позволяет оптимизировать работу оборудования. Алгоритмы машинного обучения предсказывают сбои в работе системы, что сокращает время простоя и продлевает срок службы оборудования.
Усовершенствованные процессы окисления разрушают стойкие органические загрязнители, решая проблемы загрязнения.
Отрасль управления сточными водами должна интегрировать новые технологии, чтобы эффективно использовать ресурсы, очищать воду и соответствовать экологическим нормам.
В этом отчёте показано, как эти технологии помогают работать лучше, тратить меньше и сохранять водные ресурсы.
1. Аддитивное производство
3D-печать позволяет создавать детали для систем очистки сточных вод, которые выдерживают условия окружающей среды. Детали создаются с индивидуальной геометрией, что улучшает контроль потока и долговечность.
Стереолитография (SLA) и порошковое напыление используют коррозионностойкие металлы и высокоэффективные полимеры для создания таких компонентов, как насосы, фильтры и структурные опоры. Эти технологии также позволяют сократить отходы материалов и потребление энергии.
3 практических примера использования 3D-печати в управлении сточными водами
- 3D-печать позволяет изготавливать нестандартные фитинги для труб по конкретным размерам и конфигурации. Это ускоряет выполнение заказа, снижает необходимость в запасах и помогает быстро адаптировать системы под требования объекта.
- Аддитивное производство создаёт прототипы новых технологий очистки или компонентов систем. Этот процесс сокращает время и стоимость инноваций, а также оптимизирует конструкции перед полномасштабным производством.
- Техническое обслуживание на месте позволяет производить запасные части и инструменты непосредственно на объекте. Это сокращает простой и зависимость от внешних поставщиков, повышая устойчивость и оперативность управления сточными водами.
Pipeline Organics
Стартап Pipeline Organics из Великобритании разрабатывает технологию TankArc — биотопливный элемент, который производит экологически чистую электроэнергию из сточных вод.
В этой системе используются специальные покрытия и электроды для извлечения энергии из органических отходов, таких как простые сахара. Электроды увеличивают площадь поверхности и позволяют получить больше энергии без изменения потока сточных вод.
Технология позволяет создавать индивидуальные ферментные покрытия для долговечных, экономически эффективных и экологически чистых энергетических решений.
2. Искусственный интеллект
Искусственный интеллект помогает эффективнее и точнее очищать воду, а также делает этот процесс устойчивым.
Благодаря технологиям искусственного интеллекта, в том числе алгоритмам машинного обучения (ML), можно анализировать большие объёмы данных в режиме реального времени для прогнозирования и автоматизации принятия решений. Это позволяет оптимизировать дозирование химикатов, расход энергии и управление процессом очистки воды.
Интеграция с IoT даёт возможность непрерывно отслеживать качество воды, работу оборудования и другие параметры процесса. На основе полученных данных искусственный интеллект реализует интеллектуальные стратегии управления. Кроме того, датчики предсказывают отказы оборудования, что позволяет снизить время простоя и повысить надёжность очистных сооружений.
3 практических примера использования ИИ в управлении сточными водами
- Алгоритмы искусственного интеллекта анализируют данные в реальном времени от датчиков на оборудовании для очистки сточных вод. Они предсказывают возможные поломки и позволяют проводить техобслуживание до возникновения проблем. Это сокращает время простоя, продлевает срок службы оборудования и снижает затраты на обслуживание.
- Системы искусственного интеллекта также отслеживают качество воды. Они обнаруживают загрязняющие вещества и отклонения, обрабатывая информацию с датчиков качества воды. Такой мониторинг обеспечивает соблюдение экологических норм, защищает здоровье людей и поддерживает высокие стандарты качества воды.
- С помощью искусственного интеллекта можно прогнозировать потребление воды и производство сточных вод, учитывая исторические данные, погодные условия и тенденции потребления. Это помогает оптимально распределять ресурсы, предотвращать перегрузку очистных сооружений и в целом делает систему управления сточными водами более эффективной и устойчивой.
Pallon
Стартап Pallon использует искусственный интеллект для анализа состояния канализации и люков.
Нейросети обнаруживают, локализуют и измеряют дефекты труб, создают их 3D-реконструкцию. Анализ помогает операторам сетей и инспекционным компаниям управлять канализацией: принимать своевременные и экономически эффективные решения на основе последовательных оценок и управления данными, а также ускорять проверки.
3. Дополненная реальность (AR) и виртуальная реальность (VR)
AR и VR — иммерсивные технологии, которые повышают эффективность работы с данными и делают их более наглядными.
AR накладывает цифровую информацию в реальном времени на физический мир с помощью смарт-очков или мобильных приложений. Это позволяет техникам получать доступ к данным прямо на месте.
VR создаёт иммерсивную симуляцию, которая помогает в обучении. Операторы могут перемещаться по виртуальным канализационным станциям и выявлять потенциальные проблемы безопасности ещё до начала строительства.
Объёмные дисплеи и ГИС создают интерактивные 3D-модели подземной инфраструктуры. А интеграция AR с SCADA обеспечивает мониторинг и контроль за работой сточных вод в режиме реального времени.
3 практических примера использования AR и VR в управлении сточными водами
- Операторов обучают с помощью AR и VR. Они погружаются в ситуации, которые имитируют сложные сценарии и аварийные условия. Это повышает квалификацию операторов, они быстрее реагируют и меньше ошибаются во время реальных операций.
- VR также используют для проектирования систем очистки сточных вод. Специалисты тщательно изучают и анализируют 3D-модели перед строительством или модернизацией. Анализ помогает принимать решения, сокращать дорогостоящие переделки и оптимизировать системы для более эффективного обслуживания.
- Удалённые специалисты направляют техников на месте выполнения задач по обслуживанию и ремонту. Цифровые инструкции и визуальные подсказки накладываются на физическую среду. Поддержка в режиме реального времени минимизирует ошибки, улучшает решение проблем и сокращает командировки специалистов.
digital-water.city
Стартап digital-water.city разработал мобильное приложение с использованием AR и VR, которое визуализирует грунтовые воды в городе. Приложение показывает уровни грунтовых вод и схемы течения в реальном времени на мобильных устройствах. Это помогает понять, как работают водные системы.
Приложение сочетает AR с данными от датчиков и предиктивной аналитикой для принятия решений по управлению водными ресурсами.
4. Большие данные и аналитика
IoT-устройства и аналитические платформы помогают использовать данные для повышения эффективности и устойчивости. Облачные системы хранения данных, озёра данных и распределённые сетчатые архитектуры справляются с объёмом и сложностью данных о сточных водах.
Аналитика и большие данные позволяют операторам обрабатывать исторические данные и данные в реальном времени, чтобы выявить закономерности для эффективного принятия решений и прогнозирования. Модели машинного обучения и искусственного интеллекта предсказывают сбои в работе систем, оптимизируют энергопотребление и повышают производительность станции.
Эти технологии вместе с системами мониторинга в режиме реального времени обеспечивают проактивное управление процессами очистки сточных вод, сокращают расходы, улучшают распределение ресурсов и положительно влияют на экологию.
3 практических примера использования больших данных и аналитики в управлении сточными водами
- Аналитика водопотребления помогает детально изучить, как используют воду в разных регионах и за разные периоды времени. Это позволяет точно прогнозировать спрос, разрабатывать более эффективные стратегии водосбережения и оптимально распределять ресурсы.
- Мониторинг производительности системы в режиме реального времени с помощью датчиков и оборудования выявляет неэффективность и потенциальные сбои. Такой мониторинг повышает эффективность работы, сокращает время простоя и снижает затраты на обслуживание.
- Анализ воздействия на окружающую среду. Большие данные и аналитика объединяют экологические данные, чтобы оценить влияние методов управления сточными водами на природу. Это помогает соблюдать нормативные требования, принимать обоснованные решения о защите окружающей среды и снижать экологический след предприятий по очистке сточных вод.
ManholeMetrics
Стартап ManholeMetrics предлагает датчики уровня сточных вод. Они выдают предупреждения о возможном наводнении в режиме реального времени и позволяют предотвратить его.
Интеграция датчиков с моделями помогает операторам инфраструктуры принимать решения на основе данных. Это снижает эксплуатационные расходы, уменьшает ущерб окружающей среде и штрафы регулирующих органов, а также защищает активы.
5. Облачные вычисления
Облачные вычисления — это масштабируемая платформа для хранения, обработки и анализа данных.
Технологии SCADA в сочетании с облачными решениями позволяют непрерывно мониторить и управлять операциями по очистке воды. Передовые протоколы связи, такие как MQTT, передают данные с пограничных контроллеров на облачные системы, повышая эффективность работы и сокращая время простоя.
Облачные платформы также используют алгоритмы машинного обучения для оптимизации процессов обработки. При этом обеспечивается повышенная безопасность и отказоустойчивость.
3 практических примера использования облачных вычислений в управлении сточными водами
- Мониторинг и анализ сточных вод в реальном времени. Облачные платформы отслеживают параметры сточных вод, такие как уровень pH, температура, мутность и концентрация химических веществ. Датчики на очистных сооружениях собирают данные и отправляют их в облако для анализа. Это позволяет операторам быстро реагировать на проблемы и оптимизировать процессы очистки.
- Дистанционное управление и контроль. Операторы управляют процессами очистки сточных вод удалённо с помощью облачных систем. Это помогает управлять несколькими объектами или децентрализованными системами очистки. Контролёры могут регулировать процессы, управлять сигналами тревоги и принимать решения без присутствия на объекте.
- Имитация и моделирование. В облачных вычислениях используются современные инструменты моделирования и симуляции для проверки различных сценариев обработки данных. Это помогает предсказать влияние изменений в работе, погодных условий или уровня загрязнения и эффективно подготовиться к ним.
Aquaphra
Стартап Aquaphra из Канады разрабатывает платформу Aqualedger для мониторинга сточных вод.
Aqualedger использует облачные вычисления и непрерывно отслеживает качество сточных вод в режиме реального времени. Платформа автоматизирует процесс отбора проб и составления отчётов, а также обеспечивает целостность данных.
Решение от Aquaphra помогает оптимизировать процессы управления сточными водами на основе данных, снижает энергопотребление и эксплуатационные расходы, а также уменьшает воздействие на окружающую среду.
6. CleanTech
CleanTech объединяет экологически чистые технологии, которые позволяют повысить эффективность и снизить воздействие на окружающую среду.
Например, биоэнергетика использует органические вещества для производства возобновляемой энергии из сточных вод. Передовые системы фильтрации очищают воду, экономя энергию и снижая количество отходов.
Улавливание и хранение углерода (CCS) уменьшает выбросы углерода при очистке. А электрохимические методы очистки и системы на основе водорослей восстанавливают питательные вещества и снижают количество вредных загрязняющих веществ. Эти технологии делают управление сточными водами более устойчивым и сокращают выбросы парниковых газов.
3 практических примера использования CleanTech в управлении сточными водами
- Энергоэффективная очистка. CleanTech использует современные технологии, такие как мембранная фильтрация и анаэробное сбраживание, что позволяет снизить потребление энергии при очистке сточных вод. Это уменьшает эксплуатационные расходы и «углеродный след» очистных сооружений.
- Возобновляемые источники энергии. Использование солнечных батарей или биогаза позволяет очистным сооружениям вырабатывать собственную энергию. Так они меньше зависят от ископаемого топлива и экономят на электричестве.
- Рециркуляция воды. Технологии очистки позволяют перерабатывать сточные воды для повторного использования в промышленности, сельском хозяйстве или для питья. Это снижает потребность в пресной воде, затраты на её приобретение и соответствует нормам водосбережения.
Algaesys
Австралийский стартап Algaesys разрабатывает систему биоремедиации для очистки сточных вод. В ней применяются экологически чистые технологии, которые позволяют очищать воду без использования энергии.
Система основана на естественной фототрофной биомассе, которая колонизирует вращающиеся брёвна. Она удаляет азот, фосфор и углеродистые загрязнители, а также поглощает микропластик и тяжёлые металлы. Кроме того, система уничтожает стойкие органические загрязнители (например, гормоны и фармацевтические препараты) и дезинфицирует сточные воды. Дополнительной обработки после этого не требуется.
7. Технологии подключения
Технологии подключения, такие как LTE и спутниковые сети, обеспечивают связь между удалёнными объектами и позволяют отслеживать важные параметры сточных вод в реальном времени. Они также оптимизируют работу, сокращают время простоя и повышают эффективность.
Протоколы связи, например Ethernet/IP, улучшают передачу данных для анализа и удалённого управления системами сточных вод.
3 практических примера использования технологий подключения в управлении сточными водами
- Удаленный мониторинг систем очистки сточных вод позволяет в реальном времени получать данные об их работе и условиях окружающей среды. Это обеспечивает более эффективное управление, сокращает количество персонала на объекте и позволяет быстро реагировать на проблемы.
- Интеграция систем очистки с интеллектуальными сетями помогает динамически управлять энергопотреблением и оптимизировать его с учетом возобновляемых источников энергии. Это снижает затраты на электроэнергию и воздействие на окружающую среду, а также поддерживает устойчивое развитие энергетики.
- Устройства IoT устанавливают на всех очистных сооружениях, чтобы связать датчики, оборудование и системы управления. Это улучшает сбор и анализ данных, позволяет контролировать процессы, проводить обслуживание по графику и принимать более эффективные решения.
Heed
Стартап Heed из Новой Зеландии предлагает решение для мониторинга водной инфраструктуры. Оно основано на сетях Cat M1/narrowband-IoT (NB-IoT) и батареях. Решение помогает заранее узнать о возможном переполнении.
В состав решения входят наземный маяк и головное устройство. Вместе они определяют уровень жидкости в инспекционных шахтах. Если маяк, подвешенный на тросе из нержавеющей стали, полностью погружается в воду, он подаёт сигналы тревоги. Головное устройство отправляет уведомления об этом в облачную систему в режиме реального времени. Это позволяет своевременно вмешаться в ситуацию.
Решение оптимизирует рабочий процесс и экономически эффективно благодаря интерфейсу Heed-API. Он интегрирует данные в разные платформы.
8. Интернет вещей (IoT)
Технологии IoT, такие как WSN и LPWAN, позволяют в реальном времени отслеживать и собирать данные на очистных сооружениях. Эти системы используют информацию с датчиков для оптимизации процесса очистки сточных вод.
IoT-платформы применяют облачные вычисления и аналитику для предиктивного обслуживания, оптимизации энергопотребления и соблюдения экологических норм. Подключение 5G и обработка данных на границе повышают скорость и эффективность IoT-приложений в сфере водоотведения.
3 практических примера использования IoT в управлении сточными водами
- Интеллектуальные счётчики, подключённые к сети через технологию IoT, отслеживают расход воды в реальном времени и могут сигнализировать об утечках. Это помогает точнее выставлять счета и обнаруживать неэффективное распределение воды, а также способствует её экономии.
- Постоянный мониторинг трубопроводов и очистных сооружений позволяет отслеживать важные параметры, такие как давление, расход и целостность конструкции. Благодаря этому можно заранее обнаружить потенциальные проблемы, предотвратить дорогостоящие поломки и продлить срок службы объектов управления сточными водами.
- Интеграция датчиков и элементов управления IoT в процессы очистки сточных вод позволяет автоматически регулировать расход, дозировку химикатов и другие параметры на основе данных в режиме реального времени. Это делает работу более эффективной, сокращает ручное вмешательство и обеспечивает стабильное качество воды, снижая затраты и повышая надёжность системы.
DigitalPaani
Индийский стартап DigitalPaani создаёт платформу с поддержкой интернета вещей (IoT) для очистных сооружений. Она собирает данные с датчиков, панелей и микроисследований, чтобы оптимизировать работу станции.
Платформа предоставляет уведомления в реальном времени, информационные панели и отчёты для разных уровней организации. Это помогает контролировать и оптимизировать управление предприятием: от автоматизации оборудования до дозирования химикатов.
Функции платформы позволяют повысить эффективность очистки воды, снизить затраты и создать здания и заводы с нулевым энергопотреблением.
9. Передовая робототехника
Автономные роботы с датчиками высокого разрешения, искусственным интеллектом и ML оценивают состояние инфраструктуры, например, трубопроводов и очистных сооружений. Они собирают и анализируют данные в реальном времени, чтобы оптимизировать работу и уменьшить ручной труд в опасных условиях.
Многосуставные роботизированные руки, беспилотники и роботы, оснащённые биологическими и химическими датчиками, лучше обнаруживают загрязняющие вещества и структурные повреждения. Алгоритмы помогают предсказать сбои в работе водной инфраструктуры, что позволяет проводить профилактическое обслуживание и сокращать дорогостоящие поломки.
3 практических примера использования передовой робототехники в управлении сточными водами
- Робототехника помогает осматривать и обслуживать инфраструктуру сточных вод. Автономные роботы с камерами и датчиками перемещаются по труднодоступным участкам, снижая необходимость присутствия человека в опасной среде. Это уменьшает риск несчастных случаев и позволяет своевременно выявлять проблемы. А это продлевает срок службы активов и минимизирует время простоя.
- Роботизированные системы непрерывно отбирают пробы воды на очистных сооружениях и анализируют их. Такой мониторинг основных параметров качества воды в режиме реального времени повышает точность сбора данных, позволяет быстро реагировать на загрязнение и обеспечивает соблюдение экологических норм.
- Робототехника автоматизирует очистку систем сточных вод от осадка, мусора и других загрязнений. Это повышает эффективность очистки и снижает трудозатраты.
Jazari Dynamics
Стартап Jazari Dynamics разрабатывает систему Smart Panorama для управления сточными водами. Она сканирует внутреннюю поверхность труб с помощью камер и датчиков, создавая подробные изображения состояния конструкции и потока.
Smart Panorama может автономно позиционировать оси, работать на больших расстояниях и перемещаться в разных направлениях. Система также создаёт отчёты о структурных дефектах для оптимизации техобслуживания.
10. Нанотехнологии
Нанотехнологии используют материалы очень маленького размера для удаления загрязнений. Эти материалы, созданные на основе металлов и углерода, а также гибридные композиты, помогают в процессах фильтрации, адсорбции и катализа. Они более эффективны, потому что у них большая площадь поверхности и высокая реакционная способность. Благодаря этому нанотехнологии улучшают процессы очистки и делают их более экологичными.
3 практических примера использования нанофильтрации в очистке сточных вод
- Нанофильтрация — это метод очистки воды, при котором используются мембраны с наноразмерными порами. Они отфильтровывают загрязняющие вещества, такие как тяжёлые металлы и органические соединения. Это повышает качество очищенной воды и снижает потребность в химической обработке.
- Инженерные наночастицы связывают и удаляют из сточных вод токсины, патогены и другие загрязнители. Этот метод повышает эффективность очистки стоков и снижает воздействие на окружающую среду.
- Благодаря нанотехнологиям можно создавать чувствительные сенсоры, которые отслеживают загрязняющие вещества и в режиме реального времени контролируют различные параметры. Эти сенсоры непрерывно следят за ситуацией, что позволяет оперативно вмешиваться в процесс и лучше контролировать качество воды. Это делает систему более надёжной и эффективной.
Worldwide Water Group
Стартап Worldwide Water Group создал SOLARBAG — многоразовую сумку для очистки воды.
Вода очищается с помощью фотохимического процесса. Сетка с нанотехнологическим покрытием активируется солнечным или светодиодным светом и запускает пять реакций: фотодезинфекцию, фотолиз, фотоадсорбцию, фотокаталитическое окисление и фотокаталитическое восстановление. В результате расщепляются сложные химические соединения, уничтожаются патогенные микроорганизмы и поглощаются тяжёлые металлы.
Эти процессы повышают степень очистки воды, а также упрощают использование сумки и делают её экономически эффективной.
26.09.2024, 52 просмотра.