
Hans Cappon
HZ University of Applied Sciences
Het project ‘Digital twin voor het waterbeheer’ is opgedeeld in drie onderwerpen: droogte, waterkwaliteit en waterzuivering. Hans Cappon van HZ University of Applied Sciences is thematrekker waterzuivering.
Hans Cappon is lector van de onderzoeksgroep Water Technology aan de HZ. Hij is ook betrokken bij andere projecten waarin digital twins een rol spelen, zoals het NWO Perspectief-project AquaConnect en EU H2020 project AquaSPICE. Het begrip is dan ook zeker niet nieuw voor Cappon.
Het doel voor dit thema is om door middel van een digital twin eenvoudiger en nauwkeuriger te kunnen sturen op welke hoeveelheid water de zuivering ingaat en hiermee ook op de kwaliteit van het water dat uit de installatie komt. “Om dat te kunnen, moeten we het systeem voor en achter de zuivering beter begrijpen. Bij droog weer moet een zuivering eigenlijk beter werken, omdat de vervuiling geconcentreerder is, dan wanneer het nat is, omdat je na de zuivering altijd onder de lozingsnorm wil zitten. Een digital twin helpt je te bepalen of een grote bui problemen op gaat leveren in het riool en in de zuivering. Als dat het geval is, kun je besluiten om al dan niet meer te bufferen of alles juist gewoon te laten doorstromen, indien het ontvangende watersysteem dat kan hebben.”
Veel rekenwerk
Het klinkt betrekkelijk eenvoudig, maar er komt veel rekenwerk bij kijken. Cappon heeft zijn onderzoek opgeknipt in delen. In de eerste fase richt hij zich op het modelleren van het gebied tussen de riolering in de bebouwde kom en de waterzuivering. Hierbij moeten de onderzoekers rekening houden met wat er normaal (bij droog weer) in het riool terechtkomt, met de neerslag en met wat er in de riolen reeds aan debiet wordt gemeten. “Op de zuivering zelf wordt erg veel gemeten en weten we veel, maar aan de voor- en achterkant nog betrekkelijk weinig. Dat moeten we ook snappen voor dit project.”
Alleen al de hoeveelheid water die in het riool komt, is lastig te bepalen. “We weten nu bijvoorbeeld nog niet eens wat er in sommige woonkernen per uur aan regen valt. Dat heb je wel nodig als je het wilt simuleren.” Daarnaast zijn er veel verschillen tussen de rioolsystemen. “Soms gaat een riool rechtstreeks naar de zuivering, soms via meerdere dorpskernen die het allemaal voeden.” Dit heeft veel invloed en zorgt voor een lange lijst aan variabelen. De tijd dat het rioolwater nodig heeft om naar de zuivering te komen blijkt eveneens moeilijk te voorspellen. De gemeten data blijken soms af te wijken van wat fysisch mogelijk is. De datawetenschappers en watertechnologen moeten dan ook een middenweg zien te vinden. “Bepaalde pieken in neerslag komen pas veel later aan op de zuivering dan volgens de data zou moeten. Ze overlappen soms met andere pieken. Die tijdvertraging moeten we meenemen en dit maakt het modelleren moeilijk.”
Meedenken
De verwachtingen voor een digital twin op dit vlak zijn hoog. Ook Cappon denkt een systeem te kunnen opleveren dat ‘vooruitdenkt’ en zelfregulerend is. “Maar het is erg complex om alles te ontrafelen.”
Ook Cappon benadrukt het belang van het leggen van verbindingen tussen allerlei metingen van verschillende instanties. “We generen heel veel data waar we iets mee moeten. Er zijn heel veel verschillende systemen, die verschillende metingen op verschillende locaties en systemen doen. Daar moeten we een eenheid van zien te maken, zodat het makkelijker is om een analyse te maken.”