英国一家主要公用事业公司的废水处理仿真

英国一家主要公用事业公司的废水处理仿真

问题与背景:公用事业企业如何提高废水处理系统的效率?

引用参考:英国政府(2018年),
我们的浪费,我们的资源:英国的战略

引用参考:英国政府(2018年),
我们的浪费,我们的资源:英国的战略

英国水务行业供应链和过程控制管理的机遇

英国水务行业供应链和
过程控制管理的机遇

废水处理工艺优化:系统图,模型范围用红色表示为DES

废水处理工艺优化:
系统图,
模型范围用红色表示为DES

英国水务部门的废水和污水价值为87亿英镑,拥有42,000名员工。每天处理超过160亿吨废水。而且,越来越多的废水被转化为可用于能源或其他行业的生物资源。目前,废水部门的放松管制和竞争日益加剧,为水处理周期不同阶段的供应链创新创造了机会。公用事业公司现在正在相互竞争,以管理生物资源,使废水供应链及其物流网络的效率成为一项可盈利的行业。

对于供水公司来说,发展供应链和流程的资源效率可能很困难,特别是在考虑工业可持续性的情况下。为废水物流网络配置和测试新的设计,将生物资源转化为有用的副产品(如能源)是一种选择,这具有经济和环境意义;特别是因为它是一种重要资源,有助于维持和潜在地改善社会生活质量。但是,要在废水处理领域实现资源效率,就需要新颖的模型和新的思维方式。

这就是为什么,当一家英国废水处理公司决定优化其设施网络的物流基础设施时,他们寻求伦敦咨询公司decisionLab的专业知识,该公司专门使用模拟、优化和机器学习创建决策工具。决策实验室工程师需要在无风险环境中模拟和测试废水处理供应链,特别关注新工艺,然后再进行资本投资。通过废水处理仿真模型,他们能够评估不同类型的沉降和厌氧消化设施的利用率,并根据能源投资回报优化其数量。

优化的配置将用于:

在这种情况下,提供有效的废水处理模型的关键是了解操作的可持续性,并确保对物流和能源投资的任何回报都具有可见性。两者都会导致“净正面效益”影响。 为了确定这一点,使用废水供应链处理模型来预测系统是否足够灵活,以使资本支出最小化,并使进一步的基础设施投资成为可能。

解决方案

为了对废水处理设施的网络进行建模,decisionLab团队应用了AnyLogic仿真功能。 该平台具有灵活的建模工具,可以将离散事件和基于智能体的方法结合起来,因此非常适合于对复杂环境进行建模,可以优化开发的模型,以最实现成本最小化和能源回报最大化。 AnyLogic还提供了出色的可视化功能,使工程师能够使用GIS功能更好地显示物流网络,并使数据具有视觉吸引力。


DecisionLab顾问决定重点关注:了解运营的可持续性,确保废水处理物流成本回报以及能源投资回报率为正。为了支持客户,顾问模拟了四种情况:

废水处理仿真模型,显示处理(蓝色),结块(黄色)和消化(红色)的位置和路线
废水处理仿真模型,显示处理(蓝色),
结块(黄色)和消化(红色)
的位置和路线
废水处理仿真结果对四种不同情况下的最佳物流路线进行了基准测试
废水处理仿真
结果对四种不同情况下的
最佳物流路线进行了基准测试

结果

在此基础上,建立了一个面向公用事业提供商工业生态的污水处理仿真模型。该模型可用于支持网络规划和证明各种假设。它专门用于使用上述情景对下列关键绩效指标进行基准测试:

第一个发现是,表现最佳的厌氧消化(AD)设施是在整个供应链中分布5-10百万升容量的设施。这是一个令人惊讶的结果,因为工程团队最初从静态分析中认为,集中式大型设施(容量<10和<20-30百万升)的生产力更高,因为它们可能会消化更多,因此应该能够服务于更高比例的人口。使用仿真模型证明这是错误的。 第二个发现是,中型厌氧消化设施在投资的能源回报率和后处理水服务的人口数量方面要好得多。

厌氧消化能力优化用于系统流量和服务人口
厌氧消化能力优化用于
系统流量和服务人口
2018年和2019年厌氧消化池场的能源投资回报
2018年和2019年厌氧
消化池场的能源投资回报

DecisionLab在AnyLogic中的工作满足了客户的要求。 它使他们能够更好地了解其流程以及采用新颖的基础设施和物流方法来优化其当前供应链的替代方法,从而可以在经济和生态方面实现最大回报。



观看AanandDavé博士在AnyLogic会议上介绍此案例研究的视频,或下载他的演示文稿

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