美國辛辛那提大都會排水處(以下簡稱MSD)為俄亥俄州85萬居民提供排水管理服務,服務面積約467平方公里。與很多城市一樣,MSD運行維護的合流制排水系統,部分設施最早建設時間可追溯至一個多世紀前。無論是設計施工的原因,還是暴雨導致的入流入滲,這些都會成為排水系統發生溢流的誘因。一旦發生溢流,未經處理的污水會直接排入河流中,城市道路容易出現積水,或地下室被淹等情況會相繼出現。
客戶的挑戰
辛辛那提每年平均有超過4300萬m3的合流制污水排入俄亥俄河及辛辛那提城市流域的支流中。2002年,美國環保署(EPA)與MSD達成一項聯邦同意令,強制要求消減排水系統溢流,并有效緩解合流制溢流至河流中。技術團隊估算此次溢流消減項目預算達31億美金,這筆費用對MSD的用戶來說無法接受。
MSD認識到現有的合流制排水系統無法應對暴雨天氣的挑戰,因此準備了一套全面的雨天改善方案;此外,MSD還意識到將整個排水系統完全分離,或建造深層隧洞都需要大量的資金投入,而且投資回報率低。這些措施只會在排水系統出現高峰流量情況時作用明顯,而且投資建成后一般未能得到充分利用,對社區用戶來說附加價值也不高。
MSD改善方案的目標是最大化現有資本投入,比如截污管、調蓄池、污水處理廠及泵站,減少排水系統溢流,通過先進的控制邏輯實現整個排水系統的改善,優化MSD流域的最佳調度。
賽萊默解決方案
為了克服這些挑戰,MSD與賽萊默合作,借助智能決策的力量,優化現有排水系統性能。MSD與賽萊默重點關注米爾克利克段截流管(以下簡稱MCI),它是MSD排水系統區域內污水流動的主要載體。MCI的最上游端是SS700調蓄池,容量有1.36萬m3,日流量3.78萬m3。結合調蓄池及位于MCI下游的四個實時控制(RTC)點,實現多點控制截污管中的污水量,減少河流排水口的溢流。
從歷史情況來看,SS0700 調蓄池和實時控制站點之間沒有實現聯動控制,MSD需要綜合性的解決方案;因此采用賽萊默BLU-X?實時決策支撐系統,結合流量計、液位計等傳感器和雨量數據,通過數字孿生建立起排水系統的數字影像,運行實時模型,創建一個實時決策支撐系統(RT-DSS)對現有排水系統實現自動的、優化的聯動調度,減少溢流、增加調蓄池存儲容量,并在雨天最大化污水廠處理能力。
基于實時掌握的上下游信息,以及下游不同實時控制點之間發生情況的實時反饋,MSD對SSO-700調蓄池進行調控。由此,MSD在決定污水廠是否采用高效率處理模式,或判斷調蓄池何時蓄水或排水時,對整個排水系統做出優化分析和管理決策的可靠性越強。
SSO700 流程應用分析儀表盤
項目成果
此次項目取得了前所未有的成效。MSD對各站點實時聯動調度后,溢流量每年降低93萬m3(基于2015年雨量);項目預算與原計劃投資相比,轉移給MSD用戶的費用減少了90%,消除每立方米溢流的成本低于2.7美元。
綜上所述,基于實時數據的監控及廠管網一體化調度,賽萊默BLU-X?實時決策支撐系統幫助MSD顯著降低排水管網及污水處理整個排水系統的前期投入和運維費用,減少溢流次數,提高現有基礎設施使用效率。
編輯:王媛媛
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