Hur mäter man kvaliteten på vatten?

Välkommen till Uponor Urbanista där vi diskuterar utmaningarna inom vattenhantering i de nordiska städerna. Från säker vattendistribution till dagvatten och hur man bygger hållbara livsmiljöer. Uponor Urbanista blogg baseras på Urbanista podcast avsnitt. Detta inlägg baseras på en intervju med Patryk Wójtowicz - Forsningschef på Savonia University of Applied Scienses och expert på modellering av vattennätverk inom miljöteknik.

Vad är Kuopio Water Cluster?

- Allt började med en idé om seriös forskning och om du vill vara säker på att Akademin och företag kan samarbeta tätare, skall du alltid sikta mot den aktuella produkten så inom klustret har vi ett universitet, The University of Eastern Finland, likväl som andra allmänna institutioner som The Geological Survey of Finland (GTK) och andra relevanta aktörer. Tillsammans är vi cirka 150 experter. Klustrets roll är att se till att idéer som börjar i Akademin kan omsättas till verkliga produkter. Du måste verkligen ta de svåra besluten på låg nivå för att säkerställa att endast de riktigt bra idéerna kommer att resultera i en produkt, går igenom. Genom klustret kan vi involvera våra medlemmar i ett tidigt stadie. Vi håller oss neutrala för tanken är inte att göra affärer, målet är att supportera innovation och få ut den på marknaden.

Hur fick ni in företagen i klustret? Som en industri kan vi vara motvilliga att prata med andra industrier

- I vårt fall har vi mer än 20 års erfarenhet, och övriga medlemmar arbetade redan tillsammans i olika projekt. Vi började sedan att tänka på hur vi kunde engagera företagen. Antingen hade vi hjälpt dem eller använt deras produkter. Detta gjorde att det var lättare att engagera företagen och deras behov. Om de har en R&D process på gång, kan vi involvera dem i ett projekt. Om de behöver internationalisering eller att gå in på en ny marknad, kan vi vara deras partner och se till att det sker. Om de behöver feedback från vattenledningsägarna har vi dessa kontakter också. Gradvis bygger vi upp medlemsskapet, som endast består av en inbjudan och information om deras produkt. Det är så vi startade.

Kan du berätta mer om forskningen om dricksvattenkvalitet som ni arbetar med?

- I vårt vattenlabb finns det en vattenloop som är en distributionssimulator. Det är en nedskalad version av ett riktigt vattenverk som innehåller varje komponent som ett vattenverk ska ha, t ex vårt eget intagsvatten från en närliggande sjö, en kilometer rör till en pumpstation som pumpar vatten till labbet där det finns tre avdelningarna där vi kan lagra olika typer av vatten. Vi har även våra egna containiserade vattenverk där vi kan tillverka vilken typ av vatten som helst. Om vi går tillbaka till vattenloopen så är den helt automatiserad för att skapa olika situationer och den är full med sensrorer som mäter nära 100 parametrar slumpvis. Det är verkligen en överdrift av sensorer på en och samma plats. Jag kallar det ett dataföretag. Det samlas upp en hel del data, inte bara värden men även status: status på pumpar, ställdon etc. Allt noteras i vår databas så vi vet exakt vad som händer. Vad som är viktigt för oss är metadata, datan som beskriver datan. Snart har vi 5G och även 6G för att kunna hantera en ännu större mängd data.  

Inom en snar framtid, kan vi skapa vilket scenario som helst som kan hända i ett nätverk även en blandkontamination. En blandkontamination sker när avloppsvatten sakta mixas med dricksvatten. Detta händer ofta, oftare än vad vi tror. Vi kan simulera eller återskapa ett sådant scenario. Till exempel, om vi vill simulera vad som skulle kunna hända om vi ominstallerar ett rör utan att följa installationsanvisningarna, vilka skulle konsekvenserna bli? Med sensorerna i vårt labb kan du se exakt hur sensorerna reagerar.

Då kan man titta på den långa listan av "om" scenarior?

- Ja. Vi kan även se långtids- och korttidseffekter. Vi kan även kontrollera temperaturen ner till 5 grader Celsius. Vi kan ändra trycket upp till 5 bar. Vi kan skapa övertryck i nätverket. Så det är inte bara kemisk eller mikrobiologisk förorening utan även hydraulisk förorening.

Ni samlar en hel del data. Skapar ni er egen AI?

- Givetvis, vi är ett universitet, vi har en ICT avdelning och vi skapar data som alla har tillgång till som samarbetar med oss. Vi delar med oss av datan till vilka forskningsteam som helst som är intresserade i utmaningarna med existerande data och att bygga ett medvetenhetssystem.

Vi vet att det är många företag som försöker bygga varningssystem, men kan dessa system verkligen tala om vad som händer, eller ser systemet om det är ett fel i nätverket? Om vi har tillräckligt med information kan vi tolka vad som händer och förklara det för icke-experter. Vi vill ha ett anonymt system som kan tala om "denna pH-sensor är i drift men det är inget fel. Rengör sensorn". Jag nämnde den tillgänliga datan. Jag tror att vi måste hålla denna data öppen och tillgänglig, även för företag, för att skapa nya innovationer. Det är det vi vill göra. Vi experimenterar med blockkedjor för att säkra ägandeskap och dataintegritet. Konceptet är likvärdigt med NFT:s men för oss är det även dataintegritet. Vi gör många saker som inte har antagits av vattenledningsägarna men nu har vi en stor chans p g a det som händer i världen och p g a den ökande digitaliseringen.

Hur öppna har vattenledningsägarna varit för era idéer om ökad digitalisering och teknologi?

- Ledningsägarna måste följa lagar och krav. Deras infrastruktur handlar inte om att ta risker. De behöver behålla sin integritet gällande sin drift och givetvis är det därför de är osäkra inför förändringar i driften mot vad som fungerade för 10, 20 eller 30 år sedan. Förändringar måste ske stegvis. I många fall finns inte möjligheten att testköra systemet vid sidan av, för att se hur det fungerar eftersom du hela tiden måste säkra leveransen av vatten till brukarna.

Med vattenledningsägarna måste spara pengar. Rening av avloppsvatten kräver mycket energi och företagen har en vattenförbrukning som de vill minska. Digitaliseringen kommer att sänka kostnaderna; i framtiden behöver de inte lika mycket personal och kostnaderna kommer att vara på en skälig nivå. Det handlar inte bara om automatisering, det handlar mer om att processerna blir mer effektiva. Till exempel, vi bevakar inte skärmarna hela tiden för att se om någonting händer. Vi har en vision om att 100 % av händelserna i ett vattenledningsnät ska bli upptäckta av sensorer. Vi får inte heller glömma av spillvatten och dagvatten. Klimatförändringarna kommer att skapa många utmaningar för oss i framtiden. I Finland är prognosen en ökning av stormar och översvämningar och vi behöver vara beredda på det.

Du nämnde dagvatten. Testar ni även dagvatten i era labb?

- Våra labb är inte specialiserade på dagvatten eftersom det kräver andra faktorer och värden men vi går mot att arbeta även med dagvatten. Det första steget blir att sätta ut sensorer i dagvattennäten och på så sätt skapa nya lösningar inom det området. I Savonia deltog jag i ett projekt för att rena dagvatten innan det når en vattentäkt. Det finns städer i Finland som samlar upp snö på specifika platser. Så småningom smälter snön och smältvattnet rinner ner i vattentäkterna, du kan ju tänka dig vad som händer då. I Finland är det nu förbjudet att dumpa snö i havet och i Kuopio sätter vi upp en barriär som kommer att stoppa föroreningarna som tungmetaller från vägar och näringsämnen som nitrogener och fosfor innan det når källan. Nästa steg var industriellt dagvatten och det sista projektet var att testa den normala kompositionen av dagvatten.

När tror du att 100 % av händelserna kan spåras av sensorer?

- Så snart som möjligt. Det finns ett teknologiskt tomrum som vi gärna skulle vilja fylla. Givetvis måste sensorerna vara kostnadseffektiva, ha enkel kommunikation och inte behöva strömförsörjning. Om vi är överoptimistiska kanske detta händer inom en femårsperiod men mer realistiskt är nog inom en 10-årsperiod.