用于去除微污染物的纤维素球

每年,仅在德国最大的河流莱茵河,就被排放了 8,000 吨的医药产品和 10 吨的塑料微粒。传统的污水处理厂将始终难以处理如此大量的微污染物。这就是为什么德国北莱茵-威斯特法伦州的巴恩特鲁普镇为其污水处理厂增加了微污染物净化阶段,这是全球首个使用 Bosman 公司的 FuzzyFilters® 技术并通过 Festo 气动装置实现自动化的水处理厂。

这些微污染物或微量物质已被证明对环境造成重大影响。例如,某些 β 受体阻滞剂、抗癫痫药和避孕药进入水中会导致鱼类的器官、性特征和行为受损或改变。科学家目前正在研究它们对人体造成的破坏。


活性炭为基础

在大多数情况下,只有在第四净化阶段才能除去尺寸为 5 微米至 5 毫米的微塑料和微量物质。这是通过在接触罐中的水中添加活性炭粉末来实现的。具有多孔和易碎结构的活性炭具有较大的内表面积。用物理术语来说,一茶匙的活性炭粉的表面积与一个足球场一样大。如此之大的表面积为微量物质的积聚提供了很大的空间。富含活性炭的水在接触罐中静置 15 至 20 分钟就可以发生这种情况。在传统工厂中,在上述净化过程之后,需要另一个称为沉淀池的水池来从水中去除活性炭。活性炭落到罐的底部,然后与附着的微量物质一起与污水污泥分离并燃烧。除了用于活性炭处理的接触池外,还需要投入巨资修建一个大型沉淀池,而且该沉淀池占用的空间之大也很不合理。测量结果表明,这种方法从废水中去除了 80% 的药物残留物和 X 射线造影剂。没有第四净化阶段的废水处理厂只能回收大约 30% 的微量物质。

视频:从污水中取出塑料微粒和药物残留

巴恩特鲁普镇没有投入大量资金来修建沉淀池,而是选择了更高效的 FuzzyFilter®。所需要的只是一栋小型公用建筑,在工厂的尽头,靠近道路。

去除率 95%

对于巴恩特鲁普镇来说,去除 80% 的微污染物仍然是不够的,特别是因为净化水可以通过河网进入饮用水集水区。“这就是为什么巴恩特鲁普选择了全球首个配有 Bosman Watermanagement FuzzyFilters® 的净化系统,”位于代特莫尔德的工程公司 Danjes 的常务董事兼咨询工程师 Frank Waermer 解释说。“通过这种过滤系统,我们可以去除高达 95% 的所有微量物质,还可以去除废水中的塑料微粒和磷”。Danjes 设计了整个系统并协调了其实施。

“过滤系统的核心是 FuzzyFilter® 球”,柏林 Bosman Watermanagement GmbH 办公室经理 Kathrin Gantner 博士说。Bosman 是过滤器和絮凝器的制造商。FuzzyFilter® 球是由合成纤维制成,并使用夹子将其成型为直径约 33 毫米的球形。介质的高孔隙率和低密度确保了 FuzzyFilter® 系统可吸收的可过滤固体量至少是沙滤或滤布的 2 到 3 倍,这是一种奇迹般的处理微污染物的纤维。

绕过和经过

与传统的过滤系统不同,要过滤的液体既绕着过滤材料流动又流过过滤材料,而不是沿着介质流动,这一点与沙滤类似。待过滤的悬浮液流入过滤床下方的分配室。在分配室中,流入的水先是均匀地分配到过滤器表面,然后流经下部固定孔板并进入过滤床。活性炭吸附的微污染物以及掉落到罐底的磷和塑料微粒被收集到过滤床中,过滤后的水回流到 Fuzzy Filter® 的顶部。

一旦过滤床中达到指定的浊度值或预定义的最大压力,便开始反冲洗循环。反冲洗包括将原水泵入过滤器,同时外部风机吹入吹扫空气以使过滤介质运动。过滤球可在多孔板之间自由移动,而气流使过滤球运动起来,就像跳舞一样。附着并存储在过滤器中的污染物颗粒因此被疏松并冲洗掉。

活性炭与反洗水一起被泵送回到曝气池中,并开始进一步的净化过程,因为在第一个冲洗循环之后,活性炭可能仍会保留微污染物。一次净化循环后,微量物质的量减少到一小部分。“这一过程可以重复多次,这意味着与单步活性炭方法相比,Bosman 的 FuzzyFilter® 方法可以使更多的微污染物无害化。采用这种方法,仅需一次净化循环,活性炭便与沉淀池中的污水污泥结合并被去除。”Gantner 解释说。

自动化带来更加便捷体验

蝶阀和闸阀可以让含有微污染物的污水流入,而净化水则可以流出,它们通过 DAPS 角行程驱动器和 DLP 直行程驱动器(全气动)自动打开和关闭。其他蝶阀和闸阀与上述气动驱动器结合使用,可提供吹扫空气并可关闭污泥出口。自动闸阀也用于将水从生物净化阶段泵入第四净化阶段的小型泵站。

角行程驱动器 DAPS 的扭矩是通过止拨叉机构产生的,以克服过程阀的高启动扭矩。过程阀(例如球阀和蝶阀)坚固耐用且扭矩分度,旋转角度限制在 90°,增加了一定的安全性。气动直行程驱动器 DLP 直接作用在滑动片上并使蝶阀和闸阀能够可靠地打开/关闭,并且也能达到精确的位置。


污水处理中的气动装置

带多针插头的模块化阀岛 MPA 控制驱动器。这些阀岛以及 MS6 系列的气源处理装置在 Festo 提供的即可安装的控制柜中得到了可靠的保护。“正如我们在许多项目中所看到的那样,Festo 的气动元件表现出了高度的坚固耐用和可靠性,”Waermer 说。“对于我们的水处理和污水项目,气动元件始终是我们选择电动解决方案的首选,因为气动元件比电动元件便宜得多,而且更紧凑。最重要的是,它们内置防爆功能,即使在断电的情况下,也可以使用其压缩贮气罐运行一定时间”。

“Festo 专家 Winfried Plaßmann 在计划和执行项目时为我们提供了很多支持,他毫不吝惜他的专业知识和宝贵时间”,巴恩特鲁普污水处理厂经理 Hermann Klippenstein 补充说。Waermer 说:“给我们留下深刻印象的不仅是气动系统的可靠性和集成性,包括与过程控制系统的连接,还有我们收到的建议的可靠性”。

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