Sensores blandos NDMA para reutilización potable: un estudio de desarrollo de modelos

Área de la Ciencia:

• Ingeniería ambiental
• Tecnologías de tratamiento de agua
• Química analítica

Sus antecedentes:

• La N-nitrosodimetilamina (NDMA) es un contaminante cancerígeno en el agua potable.
• El monitoreo y el tratamiento actuales de la NDMA a menudo consumen mucha energía debido a la falta de métodos analíticos en tiempo real.
• Las instalaciones de reutilización potable indirecta se enfrentan a desafíos en la optimización del tratamiento para la eliminación de NDMA.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sensor suave basado en datos para la predicción en tiempo real de la N-nitrosodimetilamina (NDMA).
• Optimizar el control de la dosis de desinfección UV para la eliminación de NDMA en la reutilización potable indirecta.
• Simulación y cuantificación del ahorro energético potencial en los procesos de tratamiento de agua.

Principales métodos:

• Datos de proceso utilizados de una instalación de reutilización potable indirecta por ósmosis inversa (RO) a gran escala.
• Métodos estadísticos y de aprendizaje automático aplicados, incluidos el análisis de componentes principales (PCA) y las máquinas vectoriales de soporte (SVM).
• Desarrolló un modelo de sensor suave para predecir los niveles de NDMA para controlar la dosis de UV.

Principales resultados:

• El análisis de componentes principales (PCA) mejoró significativamente la precisión de los modelos estadísticos y ML al reducir el ruido del sensor.
• Las máquinas vectoriales de soporte combinadas con PCA lograron una reducción de energía del 13 al 31% en comparación con los métodos convencionales.
• Las simulaciones demostraron ahorros de energía basados en diferentes límites reglamentarios y factores de seguridad para el NDMA.

Conclusiones:

• El modelado basado en datos y los sensores blandos ofrecen una solución viable para el control de NDMA en tiempo real en el tratamiento de agua.
• La aplicación de técnicas avanzadas de análisis de datos puede conducir a un ahorro sustancial de energía en las instalaciones de reutilización de bebidas.
• Este enfoque permite un control preciso de las unidades de tratamiento críticas, abordando los desafíos en entornos con sensores.