Dal webinar di Servizi a Rete è emerso che la gestione degli impianti di trattamento delle acque sta evolvendo rapidamente verso modelli sempre più digitali, integrati e data-driven. Articolo a cura di Emilia Marcotulli
Gli impianti di trattamento delle acque sono oggi chiamati a rispondere a sfide sempre più complesse, che riguardano non solo l’efficienza operativa e la continuità del servizio, ma anche la sostenibilità energetica e ambientale. In questo scenario, l’integrazione tra piattaforme digitali e strumenti avanzati di controllo rappresenta un passaggio cruciale per trasformare i dati in valore operativo concreto.
È questo il focus del webinar di Servizi a Rete “l’innovativo approccio integrato nella gestione dei depuratori”, svoltosi il 21 aprile, che ha approfondito le potenzialità di un modello basato su una visione unificata dei dati e su logiche evolute di ottimizzazione dei processi.
Una partnership per superare i silos informativi
Il webinar si apre con Marcello Di Vincenzo, Head of Business Development and Partnerships di Xylem, il quale mette in luce come la partnership fra Xylem Vue e Createch 360° nasca con l’obiettivo di massimizzare l’impatto operativo attraverso l’integrazione di soluzioni complementari tale da “consentire di unificare i dati e introdurre un livello avanzato di intelligenza di processo, con benefici concreti in termini di rapidità decisionale, controllo e performance complessive”.
Da un lato, infatti, la piattaforma Xylem Vue consente di unificare i dati, superando i tradizionali silos informativi e garantendo una piena visibilità operativa al fine di "rafforzare gli strumenti di ottimizzazione dei processi attraverso soluzioni tecnologiche avanzate”; dall’altro, Createch 360° introduce un livello avanzato di intelligenza di processo, abilitando funzionalità di monitoraggio in tempo reale e controllo evoluto sugli impianti di trattamento, sia in ambito di acque reflue sia di acqua potabile.
In questo contesto, Createch rappresenta un "elemento chiave grazie alla sua capacità di intervenire sul controllo dei processi – dall’aerazione alla gestione dei parametri chimici – integrando il monitoraggio in tempo reale con strumenti di supporto alle decisioni”.
Dalla frammentazione alla visione integrata attraverso il ruolo strategico del data warehouse
La piattaforma sviluppata si basa su un’evoluzione che affonda le radici nelle prime esperienze di digitalizzazione del settore idrico, caratterizzate da una forte frammentazione dei sistemi. Il superamento dei silos applicativi ha portato “allo sviluppo di un’infrastruttura integrata, in cui dati provenienti da fonti diverse – sensoristica, sistemi gestionali e asset – comunicano tra loro”, ha sottolineato Di Vincenzo. Questo consente di ottenere una visione a 360 gradi dei processi, in cui l’ottimizzazione del singolo impianto si inserisce in un quadro più ampio che comprende l’intero sistema idrico. Alla base dell’approccio vi è la costruzione di un data warehouse centralizzato, in cui confluiscono dati eterogenei provenienti da software, sensori, GIS e modelli operativi.
Uno degli elementi distintivi della piattaforma inoltre è “la sua natura modulare e scalabile” tale che la “possibilità di integrare nuove funzionalità consente di adattare il sistema all’evoluzione delle esigenze, mentre la gestione centralizzata di più impianti permette di ottimizzare le risorse e ridurre la necessità di presenza sul campo”.
Inoltre, l’interoperabilità con soluzioni già esistenti garantisce la valorizzazione degli investimenti pregressi, rendendo il sistema flessibile e aperto. Per tale ragione, Marcello Di Vincenzo ha sottolineato come “l’integrazione non si limita agli impianti di depurazione, ma si estende all’intero ciclo idrico” e tra le funzionalità avanzate rientra anche l’impiego di modelli digitali, come i “digital twin”, che permettono di simulare scenari e supportare le decisioni strategiche.
Una piattaforma per la gestione a 360 gradi degli impianti
Marco Suman – Water Process Engineer, Xylem Water Solutions Italia ha evidenziato come un elemento distintivo dell’approccio sopracitato sia “la presenza di un’interfaccia centralizzata che permette di monitorare e gestire impianti anche geograficamente distanti tra loro”. Attraverso un unico ambiente operativo, infatti, è possibile visualizzare in tempo reale le condizioni di esercizio, intervenire sui parametri di processo e modificare i set point, garantendo un controllo rapido ed efficace.
Questa visione unificata ha sottolineato “consente di ottimizzare le operazioni e ridurre la necessità di interventi in loco, migliorando al contempo la reattività del sistema”. Uno degli aspetti centrali della soluzione però è rappresentato “dall’ottimizzazione dei processi, sviluppata anche attraverso l’integrazione con tecnologie avanzate di controllo”. L’approccio infatti consente di intervenire su vari ambiti operativi, tra cui la gestione dell’aerazione, dei ricircoli, dei fanghi e dei consumi energetici.
Grazie all’utilizzo dei dati, è possibile migliorare le performance complessive dell’impianto, introducendo così logiche di controllo avanzate e strumenti di supporto alle decisioni che aumentano l’efficienza e la resilienza del sistema.
Monitoraggio ambientale ed energetico
La piattaforma inoltre integra funzionalità dedicate alla valutazione del carbon footprint e al monitoraggio energetico, consentendo di analizzare i consumi e le prestazioni ambientali non solo a fini di reporting, ma anche come supporto operativo quotidiano, infatti, come esemplifica Suman, vi sono “strumenti per il controllo della qualità del processo, che permettono di monitorare parametri chiave come i carichi in ingresso, la qualità allo scarico e l’andamento delle variabili operative”.
Tra le funzionalità disponibili rientrano anche moduli specifici per la gestione dei reagenti, che consentono di monitorare i consumi, individuare anomalie e pianificare in modo efficiente i riordini. Completano poi il quadro le funzionalità di allarmistica, reportistica automatica e gestione delle attività operative, che contribuiscono a migliorare l’organizzazione e il controllo dell’impianto.
Un ulteriore elemento di valore è rappresentato dalla possibilità di integrare modelli di simulazione del processo. Attraverso la modellizzazione dell’impianto, “gli operatori possono valutare in anticipo l’impatto di interventi di manutenzione o modifiche operative, ottimizzando le scelte senza compromettere la continuità e la qualità del servizio”.
Infine, dal punto di vista architetturale, la soluzione si distingue per la capacità di integrarsi con i sistemi già presenti, senza sostituirli. In particolare, il sistema si affianca alle piattaforme SCADA esistenti, acquisendo i dati provenienti dalla sensoristica e dai controlli locali. Attraverso poi un layer aggiuntivo, le informazioni vengono elaborate per generare KPI e abilitare funzionalità avanzate di monitoraggio e controllo, valorizzando così gli investimenti già effettuati dagli operatori.
Flessibilità di implementazione: on premise e cloud
Le soluzioni esposte possono essere implementate secondo diverse modalità, in funzione delle esigenze specifiche: installazioni locali (on premise), configurazioni in cloud o modelli ibridi. Questa flessibilità consente di adattare il sistema anche a contesti con connettività limitata, garantendo comunque continuità operativa e accesso centralizzato ai dati. L’adozione di strumenti di ottimizzazione avanzata risponde alla “necessità di garantire il rispetto dei requisiti normativi, sempre più stringenti, e al contempo di migliorare l’efficienza energetica e contenere i costi operativi”, ha evidenziato Suman.
La piattaforma, in sostanza, copre tutte le principali fasi del processo depurativo tanto che per la linea acqua, include funzionalità legate al trattamento biologico, alla gestione dell’aerazione, dei ricircoli e del dosaggio dei reagenti, oltre al controllo di processi avanzati come filtrazione e disinfezione.
Per la linea fanghi, sono disponibili moduli per l’ottimizzazione della digestione, la produzione di biogas e la gestione della disidratazione. A questi si affiancano inoltre strumenti di data analytics, che consentono di migliorare la qualità dei dati e supportare il funzionamento degli algoritmi di ottimizzazione. Nel complesso, l’integrazione tra monitoraggio, controllo e ottimizzazione consente di migliorare la resilienza e l’efficienza degli impianti, riducendo i costi operativi e valorizzando le capacità esistenti, tale da rendere il plant management uno strumento strategico per l’evoluzione del settore.
Il depuratore di Brembate
Matteo Salmaso – Direttore Recupero Risorsa Idrica, Uniacque – è poi entrato nel particolare del progetto delineando come “il depuratore di Brembate rappresenta un caso di studio significativo nell’ambito dei processi di digitalizzazione e ottimizzazione”. Il sistema di controllo di processo è stato installato nel 2014 con l’obiettivo di ridurre i costi energetici legati all’aerazione, ottimizzare il dosaggio dei reagenti chimici e garantire il rispetto dei limiti allo scarico, successivamente evoluti nel tempo in funzione dell’aggiornamento normativo.
L’impianto - ha spiegato- è caratterizzato da “due linee biologiche con configurazioni differenti, basate su tecnologie a ossigeno puro, tra cui sistemi di tipo UNOX e soluzioni a mix-flow". L’impianto tratta una portata media di circa 54.000 metri cubi al giorno, corrispondente a una capacità servita di circa 185.000 abitanti equivalenti, pari a circa il 13% della potenzialità complessiva del sistema Uniacque.
Il sistema di monitoraggio invece è basato su una strumentazione articolata che include sensori per l’ossigeno disciolto, analizzatori per ammoniaca su più canali e strumenti per il controllo dei principali parametri di qualità allo scarico, tra cui nitrati e fosforo. Nel tempo, la configurazione della sensoristica è stata ottimizzata per aumentare affidabilità e stabilità del segnale, anche attraverso la sostituzione di strumenti ridondanti con soluzioni integrate.
L’adozione del modulo Createc nel comparto di aerazione consente l’implementazione di logiche di controllo avanzate basate su set point dinamici, che regolano la concentrazione di ossigeno disciolto e la velocità dei compressori, mentre la gestione dei turbocompressori è finalizzata all’ottimizzazione energetica, modulando il funzionamento in base alla domanda del processo e garantendo al contempo continuità operativa attraverso sistemi di backup.
Efficienza energetica e gestione dei cicli biologici
Il sistema integra anche la gestione intelligente dei mixer, attivati nelle fasi di spegnimento dei compressori per mantenere la biomassa in sospensione, con logiche di temporizzazione finalizzate alla riduzione dei consumi energetici. La durata dei cicli di nitrificazione e denitrificazione “viene adattata dinamicamente in funzione delle condizioni operative e della velocità di rimozione dell’azoto, contribuendo a un controllo più preciso del processo biologico”, ha sottolineato Salmaso .
Un ulteriore elemento innovativo riguarda l’integrazione di strategie legate ai costi energetici. La piattaforma consente infatti di adattare i limiti operativi in funzione delle fasce tariffarie, ottimizzando i consumi in base all’andamento del prezzo dell’energia.
Il progressivo aumento della produzione da fonti rinnovabili ha modificato profondamente la struttura dei prezzi energetici, rendendo necessario un approccio dinamico alla gestione dei consumi, che la piattaforma è in grado di supportare attraverso configurazioni personalizzate. Nel depuratore di Brembate è inoltre attivo un sistema di ottimizzazione del dosaggio dei reagenti per la rimozione del fosforo e il controllo si basa su set point dinamici che tengono conto sia dei valori istantanei sia delle medie di concentrazione allo scarico.
Conclusioni: verso un modello integrato e data-driven della gestione idrica
In conclusione, quello che è emerso è che la gestione degli impianti di trattamento delle acque sta evolvendo rapidamente verso modelli sempre più digitali, integrati e data-driven.
L’integrazione tra piattaforme come Xylem Vue e Createch 360° rappresenta infatti un cambio di paradigma che supera la frammentazione dei sistemi tradizionali e la costruzione di architetture basate su data warehouse centralizzati, insieme a soluzioni modulari e scalabili, consente di ottenere una visione unificata dell’intero ciclo idrico.
In questo scenario però è il plant management che si afferma come elemento chiave per il futuro del settore idrico come piattaforma strategica per guidare la transizione verso una gestione più efficiente, sostenibile e intelligente delle risorse.
Articolo a cura di Emilia Marcotulli
