Esses micropoluentes ou elementos residuais geram consequências ambientais significativas. Por exemplo, se certos betabloqueadores, medicamentos antiepilépticos e contraceptivos forem despejandos na água, provocam danos e alterações a órgãos, às características reprodutivas e ao comportamento dos peixes. Atualmente, os cientistas estudam de que forma aqueles danificam o organismo humano.
Na sua maioria, os microplásticos de cinco micrômetros a cinco milímetros e os elementos residuais só podem ser extraídos na quarta etapa de purificação. Isso é alcançado pela adição de carvão ativado em pó à água no reservatório de contato. O carvão ativado de estrutura porosa e granulosa tem uma grande área de superfície interna. Fisicamente, uma colher de chá de carvão ativado em pó tem a mesma área de superfície de um campo de futebol. Esta área de superfície tem muito espaço para a acumulação de elementos residuais. Para fazê-lo, a água enriquecida com carvão ativado é mantida no reservatório de contato de 15 a 20 minutos. Nas instalações tradicionais, um outro reservatório, o de sedimentação, é necessário para extrair o carvão ativado da água após este processo de purificação. O carvão ativado cai para a base do reservatório e, em conjunto com os elementos residuais, é posteriormente separado com os lodos residuais e depois queimado. Além do reservatório de contato para o tratamento de carvão ativado, também é necessário um maior investimento em um reservatório de sedimentação, que tenha um espaço desproporcionalmente grande. As medições mostraram que este método retira 80% dos resíduos farmacêuticos e agentes de contraste de raio-X do esgoto. As estações de tratamento de esgoto sem essa quarta etapa de purificação só retêm 30% dos elementos residuais recolhidos.
A extração de 80% dos micropoluentes ainda não era suficiente para a cidade de Barntrup, em especial, porque a água purificada pode entrar na área de coleta de água potável pela rede fluvial. "Foi por isso que Barntrup optou pelo primeiro sistema de purificação do mundo com Fuzzy Filters®, da Bosman Watermanagement", explica Frank Waermer, diretor executivo e engenheiro de consultoria do escritório de engenharia Danjes, em Detmold. "Com esse sistema de filtragem, eliminamos 95% de todos os elementos residuais e também microplásticos e fósforo do esgoto." Danjes planejou todo o sistema e coordenou a sua implementação.
"No núcleo do sistema se encontram as bolas Fuzzy Filter®", diz a Dr.ª Kathrin Gantner, gestora da Bosman Watermanagement GmbH em Berlim. Bosman é o fabricante que produz filtros e floculadores. As bolas Fuzzy Filter® são feitas de fibras sintéticas e têm formato esférico com diâmetro de 33 milímetros, sendo utilizadas com um clipe. A alta porosidade e baixa densidade do meio garantem com que o sistema Fuzzy Filter® absorva pelo menos duas a três vezes a quantidade de sólidos filtráveis, como areia ou filtros de pano. Uma verdadeira fibra milagrosa contra os micropoluentes.
Ao contrário dos sistemas de filtragem tradicionais, o líquido a ser filtrado flui à volta e através do material de filtragem e não ao longo do meio, como no caso dos filtros de areia. A suspensão a ser filtrada flui para a câmara de distribuição debaixo da camada filtrante. Na câmara de distribuição, a água que entra é distribuída, uniformemente, sobre a superfície do filtro antes de fluir para a placa perfurada fixa inferior e para a camada filtrante. Os micropoluentes absorvidos pelo carvão ativado, o fósforo e os microplásticos que descem para a base do reservatório são recolhidos na camada filtrante e a água filtrada retorna para o topo do Fuzzy Filter®.
Assim que alcança um valor de turvação específico ou a pressão máxima predefinida, é iniciado um ciclo de contralavagem. A contralavagem envolve o bombeamento de água bruta para o filtro, enquanto o ventilador externo sopra o ar de escape para movimentar o meio do filtro. As bolas filtrantes, que se movem livremente entre as placas perfuradas, são colocadas em movimento pelo fluxo de ar; as partículas contaminantes aderem e são guardadas no filtro, e, assim, soltas e expelidas.
O carvão ativado é devolvido ao reservatório de aeração com a água de contralavagem e outro processo de purificação inicia, porque o carvão ativado pode continuar a ter micropoluentes após o primeiro ciclo de lavagem. Após um ciclo de purificação, a quantidade de elementos residuais se reduz para uma fração. "Esse processo pode ser repetido diversas vezes, o que significa que o método Fuzzy Filter® da Bosman diminui a periculosidade de muitos mais micropoluentes do que um método de uma só fase de carvão ativado. Com esse método, o carvão ativado é combinado com os lodos residuais no reservatório de sedimentação após um ciclo de purificação e depois removido", explica Gantner.
As válvulas borboleta e as de regulagem, que permitem com que o água residual com micropoluentes entre e a água purificada saia, são abertas e fechadas automaticamente com atuadores de um quarto de volta DAPS e lineares DLP, todos pneumáticos. Outras válvulas borboleta e de regulagem em conjunto com os atuadores pneumáticos mencionados, fornecem o ar de escape e fecham a saída de lodos. As válvulas de regulagem automatizadas também são utilizadas na pequena estação que bombeia água da etapa de tratamento biológico para a quarta etapa de purificação.
O binário do atuador de um quarto de volta DAPS é gerado por um mecanismo corrediço para ultrapassar os binários de arranque altos da válvula de processo. A robustez e a graduação do binário proporcionam segurança às válvulas de processo com um ângulo de rotação limitado a 90°, tais como válvulas de esfera e borboletas. Os atuadores lineares pneumáticos DLP atuam diretamente sobre a placa corrediça e permitem a abertura e o fechamento em segurança das válvulas borboleta e de regulagem, bem como proporcionam posições precisas.
Os terminais de válvulas modulares MPA com multipinos controlam os atuadores. Esses terminais de válvulas e unidades de tratamento de ar série MS6 são protegidos em painéis de comando prontos para serem instalados, fornecidos pela Festo. "Como vimos em diversos projetos, os componentes pneumáticos da Festo se caracterizam por um alto nível de robustez e segurança", diz Waermer. "A pneumática é sempre a nossa primeira escolha para os nossos projetos hidráulicos e de esgoto, porque os componentes pneumáticos são muito mais baratos e compactos do que os elétricos. Além disso, contam com proteção integrada contra explosões e são operáveis durante um determinado período com o reservatório de ar comprimido, mesmo em caso de falta de energia."
"O especialista da Festo Winfried Plaßmann, sempre nos apoiou com o planejamento e a execução do projeto, sendo muito generoso ao nos oferecer o seu tempo e conhecimento", acrescenta Hermann Klippenstein, gestor das instalações de esgoto de Barntrup. "O que nos impressionou não foi apenas a segurança e a natureza integrada dos sistemas pneumáticos, incluindo a conexão ao sistema de controle de processos, mas também a confiança da consultoria que recebemos", afirma Waermer.