2024年2月26日
廃水用次レベルの脱水
廃水処理プラントは、私たちの現代の生活に欠かせません。しかし、どのようにしてその運用を継続的に進歩させ、改善することができるのでしょうか？最適化の観点から長年の課題であったものが、実現しました。それは、スラッジ脱水用デカンタの自動制御です。GEA Intellicantのスマートソリューションは、このようなデカンタを、人間が以前行っていたよりも優れた方法で操作します。GEAのデジタル製品担当プロダクトマネージャー、クリスチャン・シュラムが、インタビューでこれらのスマートマシンが持つの最大の可能性について語ります。
「デカンタをスマートにしよう！」これは、GEA Intellicantが世界中の廃水処理プラント事業者に提供しているものです。インタビューに答えてくれたクリスチャン・シュラムは、2年ほど前から開発チームの一員として働いています。
シュラム氏、GEA Intellicantとは、何ですか？
GEA Intellicantは、下水汚泥脱水用のデカンタを監視し、収集したデータに基づいて自動的に最適化するインテリジェントなシステムです。しかも、これらのことをリアルタイムで継続的に行います。このシステムにより、デカンタは常に最適な運転レベルで自動運転されます。下水処理場のオペレーターにとって、これは乾燥物質値の向上、コストの低減、労力の軽減、そしてより安全なプロセスを意味します。GEA Intellicantは、廃水処理プラントにおけるデカンタの自動化において画期的な技術になるのでしょうか？
デカンタを自動的に最適化する試みはこれまでにもありましたが、その原理は、センサーのデータの質と、プロセスパラメーターをリアルタイムで継続的に、しかも長期にわたって確実に分析できるかどうかで決まります。そして、やっと今、センサー技術の準備が整いました。しかし、センサー技術と同様に重要なのが、プロセスの専門知識なしには機能しないということです。結局のところ、重要な問題は、センサーデータをどのように解釈するのか？デカンタを最適に調整するにはどうすればよいのか？になります。この重要なプロセスインテリジェンスがGEAから提供され、Intellicantはそれを使用して廃水処理プラントのGEAデカンタをよりインテリジェントにしています。これがIntellicantの名前の由来です。Intellicantは現在どこで使用され、誰は担当しているのですか？
2年ほど前から、私は、2021年半ばにIntellicantプロジェクトを立ち上げたチームの一員です。ドイツのエルデにあるIntellicantチームは、オートメーション＆スマートサービス部門とプロセス技術およびイノベーション部門と密接に連携しています。成功を収めました。このスマートシステムはすでにドイツのプラントで実証されていますが、現在はデンマークの別のプラントで試運転中です。他の国や廃水処理プラントもこれに続くでしょう。開発の背後にある核心的な問題は何でしたか？
デカンタに投入される汚泥は、温度、雨、さらに大きな事象のパラメータなど、恒久的な変化の影響を受けますが、地場産業の種類もすべて下水汚泥の組成に影響を与えます。そのため、デカンタは最適な動作点で作動するように常に調整する必要があります。今日、これは、1日に数回サンプルを採取し、最も重要な値、すなわち、いわゆる固形物の乾燥物質をチェックすることにより、対応しています。しかし、この値が得られるのは30分後のみです。サンプルの結果、デカンタの設定を調整する必要があると判断された場合、残念ながらこの時間は経済的な観点からすでに失われています。GEA Intellicantは、プロセスをリアルタイムで監視しながら、重要なパラメータを常時チェックします。毎秒が事実上のデータポイントです。「中規模の廃水処理プラントを例にとると、乾物量が1％増えれば、年間最大60,000ユーロの節約になります」
クリスティアン・シュラム
GEA デジタル製品部門のコマーシャルプロダクトマネージャー
このようにして、GEA Intellicantはデカンタを最適な運転ポイントに保ちます。3種類のセンサーが関連するプロセスデータを測定し、VOソフトウェアがデータを直接評価し、デカンタを最適な性能に制御します。
GEA Intellicantは、どのようにリアルタイムモニタリングを管理するのですか？
Intellicantはセンサーパッケージとソフトウェア「Virtual Operator（仮想オペレーター）」で構成されています。センサーパッケージは、フィードの固形分濃度、遠心分離水の濁度、固形分の乾物の3つの重要なプロセスパラメータをリアルタイムで監視します。このセンサーデータは、ローカルネットワーク接続を介して仮想オペレーターに送信されます。これはデカンタの制御システムに統合され、入力されたデータに自動的かつインテリジェントに反応します。これは結果として何を意味するのですか？廃水処理プラントのデカンタは、どのようにコストを削減することができるのでしょうか？
デカンタは最終段階である脱水で、重要な役割を果たします。ここでデカンタ遠心分離機は、下水汚泥からできるだけ多くの水分を除去するために使用されます。多くの場合、残った汚泥は有害廃棄物としてごみ焼却施設で処理する必要があります。国やプラントによって異なりますが、プラントから排出される1トンあたり、最大150ユーロの処分費用がかかります。含水率が低ければ低いほど、重量が小さければ小さいほど、コストは低くなります。従って、自動で最適に動作するデカンタは、作業を節約するだけでなく、コストも削減します。乾燥物質が1％でも多くても、大きな違いが生まれます。遠心分離による脱水後、ろ過ケークの乾燥分は通常25％程度です。この25％をわずか1ポイント増やして26％にすることができれば、中規模の廃水処理プラントでは、年間35,000～60,000ユーロの廃棄コスト（純処分コスト）を節約できることになります。
これをお客様に対して完全に透明化するために、私たちは顧客に月次報告書を提供しています。これにより、GEA Intellicantを使用したデカンタの運転が、プロセス性能とコストの面でどのような成果を上げているかがわかります。また、デカンタのシャットダウンが必要な内部プロセスの変更や雨の日など、この図で影響要因を特定することもできます。
「一定期間にわたってデカンタを最適に稼動させない方が、GEA Intellicantを購入するよりも、はるかにコストがかかります。」
クリスティアン・シュラム
GEA デジタル製品部門のコマーシャルプロダクトマネージャー
GEA Intellicantは、お客様に少なくとも平均1％の乾物増量を提供します。性能は、月次報告書という形でお客様に透明性をもって提供されます。
GEA Intellicantの投資回収にはどれくらいの期間がかかりますか？
最初のステップは、既存のGEAデカンタをアップグレードすることです。センサーパッケージ、設置、初期設定にかかる費用は、複雑さとセンサー要件により、異なります。しかし、ほとんどの場合、これらの投資はシステムの試運転後1年以内に償却することができます。その他の効果、例えばスタッフの作業負荷が大幅に軽減されるなどは、考慮に入れられていません。GEA Intellicantが熟練労働者不足に対処する効果的な手段でもあるのはなぜですか？
残念ながら、プロセスを熟知し、デカンタを実際に操作できる人材は、ますます不足しつつあります。人手不足のため、これらの希少なスペシャリストはデカンタの作業だけでなく、工場内の他の重要な仕事も多く抱えています。このような状況は人手不足につながりやすいのですが、GEA Intellicantを使用することで大幅に緩和することができます。
あるお客様の例を挙げましょう。2人のオペレーターのうちの1人が、数週間不在でした。残されたオペレーターは、私たちのスマートシステムのスイッチを入れれば、それが機能していることがわかるので、非常に満足していました。今のところはこれでうまくいっています。この期間、GEA Intellicantは残されたオペレーターの日常業務をかなり軽減してくれました。しかし、その後でさえも、つまり、スタッフが全員そろっている状態でも、GEA Intellicantは実に良く助けてくれています。数ヶ月の短期間で、GEA Intellicantの利用率は100%になりました。現在、このお客様は仮想オペレーターだけでデカンタを運転しています。この成功に、私たちは非常に満足しています。
