Intelligent Water Processes (Invapro)

Vannbehandling er avgjørende for et bærekraftig samfunn, med tilførsel av drikkevann til befolkningen og riktig behandling av avløpsvann før utslipp tilbake til naturen. Til tross for sin betydning står sektoren overfor flere og betydelige utfordringer knyttet til økte krav til kvalitet, sikkerhet og miljø. Dette gir seg spesielt utslag i at kapasiteten til eksisterende anlegg utfordres av økende befolkning, demografiske endringer og klimaendringer. Videre har mange anlegg behov for vedlikehold og nybygging. Invapro-prosjektet består av de offentlige samarbeidspartnere VEAS, Trondheim kommune, og Bergen kommune, og forskningspartner SINTEF Digital. Målet med Invapro er å møte de økende kravene og utfordringene ved å utvikle den norske vannbehandlingssektoren i retning av en mer optimal, effektiv og miljøvennlig drift. For å nå dette målet vil prosjektet utnytte maskinlæring (ML) og tilgjengelige driftsdata for å få økt prosesskunnskap og identifisere muligheter for mer optimal prosesskontroll. Spesielt er dagens prosesskontroll i hovedsak basert på lineære og forenklende antakelser, mens prosessene i virkeligheten er ulineære og komplekse. For å øke nøyaktigheten og autonomien vil Invapro utvikle datadrevne algoritmer og ulineær styring for daglig drift av vannbehandlingsprosesser. Effektene av disse vil bli verifisert eksperimentelt ved praktisk implementering prosjektpartnernes eksisterende anlegg. I tillegg har Invapro som mål å legge til rette for innovasjon innen både vannvirksomheten og leverandørindustrien ved å muliggjøre nye tjenester, forretningsmodeller og måter å samarbeide på. Status per 30.september 2020: Arbeidet med prosessbeskrivelse for vannrensedelen ved Veas-anlegget er startet. Dette arbeidet går ut på å beskrive sammenhengene i prosessen, identifisere og hente inn tilgjengelige data, gjennomføre data-analyse, finne sammenhenger og identifisere potensielle nytteverdi i funn. Basert på dette skal forslag til reelle forsøk i anlegget («use-case») utarbeides. Ett «use-case» kan være en del av prosessen som for eksempel er spesielt utfordrende å styre optimalt og/eller der unødig bruk av innsatsfaktorer er spesielt kostnadsdrivende. De samme analysene skal foretas ved drikkevannsrenseanlegg i Bergen og avløpsrenseanlegg i Trondheim. Dette arbeidet starter i 2021. Status per 30.nov 2021: "Use-case" for Veas er identifisert. Data er samlet inn og dataanalyse har startet. Det er gjennomført opplæring i maskinlæring ved Veas. Det er gjennomført innledende møte for etablering av prosessbeskrivelse for å identifisere "use-case" ved drikkevannsrenseanlegg i Bergen. Tilsvarende arbeid for Trondheim starter i 2022.

Water treatment is crucial for a well-functioning and sustainable society. In spite of its importance, the water treatment sector is facing several and significant challenges related to increased requirements for quality, safety and the environment combined with increasing influent and large investment needs for existing facilities. Thus, there is a need for both knowledge-building and innovation to ensure more efficient and optimal operation so 1) the increasing demands can be met, 2) the existing facilities can be exploited to a maximal extent so investments and maintenance can be postponed and/or dispersed over a longer period of time, and 3) the use of chemicals and effluent discharge are minimized. The objective of Invapro is to move the Norwegian water treatment sector towards more optimal, efficient and environmentally friendly operation by exploiting machine learning (ML) and available operational data for increased process knowledge and control of these highly complex and non-linear processes. Previous activities among the project partners confirm that there is a large potential for knowledge and value creation in applying these methods to water treatment processes. Critical R&D challenges in Invapro include integration of existing domain knowledge with data-driven methods to ensure safe, robust and explainable application of data-driven models, and evaluation of benefits and business opportunities enabled by this technology. In particular, Invapro will establish methods, analyses and concrete measures for improved operations of water treatment processes that are of interest both to utility owners and the supplier industry. The project results are expected to improve the competence level in the field among the public sector partners and enhance operation for Norwegian water treatment industry through increased autonomy and knowledge.