미세 오염 물질 대 섬유 볼

독일에서는 매년 8,000톤의 의약품이 생산되고 있으며, 독일에서 가장 큰 강인 라인강에만 10톤의 미세 플라스틱이 존재합니다. 기존의 하수 처리 시설은 이러한 양의 미세 오염 물질에 대처할 수 없습니다. 따라서 노르트라인베스트팔렌의 도시인 Barntrup은 하수 처리장에 미세 오염 물질을 위한 정화 단계를 추가했습니다. Bosman의 퍼지 필터(Fuzzy Filters®)와 Festo의 공압으로 자동화된 이 시스템은 세계에서 유일합니다.

이러한 미세 오염 물질 또는 미량 물질은 환경에 중대한 영향을 미치는 것으로 확인되었습니다. 예를 들어, 물에 녹아 있는 특정 베타 차단제, 항간질제 및 피임약 성분은 물고기의 기관, 성별 특성 및 행동에 영향을 주고 이를 변화시킬 수 있습니다. 과학자들은 현재 이것이 인간 유기체를 어떻게 손상시키는지 알아내려고 노력하고 있습니다.


활성탄을 기본으로

5마이크로미터에서 5밀리미터 크기의 미세 플라스틱과 미량 물질은 대부분 4차 정제 단계로만 제거할 수 있습니다. 분말 활성탄은 접촉 수조의 물에 추가됩니다. 다공성이고 부서지기 쉬운 구조를 가진 활성탄은 거대한 내부 표면을 가지고 있습니다. 물리적인 관점에서 볼 때 활성탄 분말 한 티스푼의 표면적은 축구장만큼이나 넓습니다. 미량 물질이 이 표면에 축적되기에 충분한 공간이 있습니다. 이때문에 물에 활성탄을 넣고, 15~20분 동안 접촉 수조에 방치합니다. 이 세척 과정 후, 물에서 활성탄을 제거하기 위해, 기존 시스템에서는 소위 침전조라고 하는 추가적인 수조가 필요합니다. 여기서 활성탄은 바닥에 가라앉고, 나중에 하수 슬러지와 분리되어 결합된 미량 물질을 포함한 상태로 연소됩니다. 활성탄 처리를 위한 접촉 수조 외에도 많은 공간을 차지하는 대규모 침전지에 대한 대규모 투자가 필요했습니다. 측정 결과, 이 ​​절차는 폐수에서 약물 잔류물과 X선 조영제를 80% 제거하는 것으로 나타났습니다. 이 4번째 정화 단계가 없는 하수 처리장은 수집된 미량 물질의 단 30%만 제거합니다.

95% 제거

하지만, 정제수가 수도 시스템을 통해 식수 집수 지역에 도달할 수 있기 때문에 동부 베스트팔렌 지역의 작은 마을인 Barntrup에서는 미세 오염 물질의 80%를 제거하는 것만으로는 여전히 충분하지 않았습니다. "이것이 Barntrup에서 Bosman Watermanagement의 Fuzzy Filters®를 사용한 세계 최초의 정수 시스템을 사용하기로 결정한 이유입니다." Detmold의 Danjes 엔지니어링 사무소의 CEO이자 컨설팅 엔지니어인 Frank Waermer가 이처럼 설명합니다. "필터 시스템을 사용하면 모든 미량 물질의 95%를 제거하고 폐수에서 미세 플라스틱과 인을 정수할 수 있습니다." 엔지니어링 사무소 Danjes는 전체 시스템을 계획하고 구현을 담당했습니다.

"필터 시스템의 핵심은 Fuzzy Filter® 볼입니다." 베를린에 위치한 Bosman Watermanagement GmbH의 사무실 관리자 Kathrin Gantner가 이처럼 말합니다. Bosman은 필터 및 응집체 시스템 제조업체입니다. Fuzzy Filter® 볼은 합성 섬유로 만들어지며, 클립을 사용하여 직경이 약 33mm인 볼로 가공됩니다. 높은 다공성과 낮은 밀도를 지닌 매체는 Fuzzy-Filter® 시스템이 모래나 천 필터와 같은 여과 가능한 고체의 양을 최소 2~3배 흡수할 수 있도록 합니다. 이는 미세 오염 물질에 대한 진정한 기적의 섬유입니다.

주변을 둘러싸고, 통과해 가로질러

기존의 필터 시스템과 달리 여과될 액체는 필터 재료 주위를 둘러싸고 필터 재료를 통과해 흐릅니다. 모래 필터의 경우처럼 매체를 따라 흐르지 않습니다. 여과될 현탁액은 필터 베드 아래의 분배 챔버로 흐릅니다. 분배 챔버에서 유입되는 물은 아래쪽에 고정된 구멍이 있는 판을 통해 필터 베드로 흐르기 전, 필터 표면에 고르게 분배됩니다. 활성탄에 흡착된 미세 오염 물질, 침전된 인 및 미세 플라스틱은 필터 베드에 걸리고, 여과된 물은 상단의 Fuzzy Filter®를 통해 다시 흘러 나옵니다.

필터 베드에서 지정된 탁도 값 또는 이전에 정의한 최대 압력에 도달하는 즉시 백플러싱 사이클이 시작됩니다. 백플러싱 중에는 원수가 필터로 흘러 들어가고 외부 팬이 세정 공기를 불어 넣어 필터 매체를 움직이게합니다. 다공판 사이를 자유롭게 움직이는 필터볼이 기류를 따라 춤을 추듯, 난기류를 일으켜 쌓여있는 먼지 입자가 풀려 필터 밖으로 씻겨 나옵니다.

활성탄은 세정용 폐수와 함께 폭기 탱크로 다시 공급되고 활성탄은 첫 번째 헹굼 후에도 미세 오염 물질을 더 흡착할 수 있는 용량이 남아 있기 때문에 추가 세척 과정이 시작됩니다. 세척 과정 후 미량 물질이 부분적으로만 흡착됩니다. "이 프로세스는 여러 번 반복될 수 있으므로 Bosman의 Fuzzy Filter® 프로세스를 사용하면 일회용 활성탄 프로세스보다 더 많은 미세 오염 물질을 정화할 수 있습니다. 이를 통해 활성탄은 침전조에서 한 번의 세척 과정을 거쳐 하수 슬러지와 결합되어 제거됩니다.” Gantner가 이렇게 설명합니다.

자동화를 더욱 쉽게

미세 오염 물질로 오염된 폐수의 유입과 정화된 물의 유출을 위한 모든 플랩과 슬라이드의 자동 개폐는 DAPS 유형의 반회전 드라이브와 선형 드라이브 DLP로 작동됩니다. 이것은 모두 공압식 장치입니다. 위에서 언급한 공압 드라이브가 있는 추가 플랩과 슬라이드는 플러싱 공기를 공급하고 슬러지 추출기를 열고 닫습니다. 생물학적 처리 단계에서 4단계 정수 단계로 물을 펌핑하는 작은 펌핑 스테이션에는 자동 밸브 역시 작동합니다.

반회전 드라이브 DAPS를 사용하면 밸브의 높은 이탈 토크를 극복하기 위해 레버-암 키네마틱을 통해 토크가 생성됩니다. 견고함과 토크 눈금이 볼 밸브 및 버터플라이 밸브와 같은, 90°로 회전각이 제한된 피팅의 안전을 보장합니다. 공압식 선형 드라이브 DLP는 게이트 밸브에서 직접 작동하며, 게이트 및 제어 밸브의 다양한 위치에 대한 안정적인 개폐 또는 정밀한 접근을 가능하게 합니다.


폐수 기술에서의 공압

멀티핀 플러그가 있는 모듈식 MPA 밸브 터미널이 드라이브를 제어합니다. MS6 시리즈의 이러한 밸브 터미널과 유지보수 장치는 제어 캐비닛에서 안전하게 보호됩니다. Festo는 이것을 설치 준비가 완료된 상태로 공급합니다. "다양한 프로젝트에서 이미 확인했듯이, Festo의 공압 구성 요소는 높은 수준의 견고함과 신뢰성이 특징입니다." Waermer가 이렇게 이야기합니다. "공압 구성 요소는 전기 구성 요소보다 훨씬 더 비용 효율적이고 더 작기 때문에, 전기 솔루션과 비교하여 정수 및 폐수 프로젝트에서 공압 장치는 최고의 선택이 될 수 있습니다. 또한 폭발 방지 기능이 적용되어 있으며, 정전 시에도 압축 공기 저장소로 일정 시간 동안 작동할 수 있습니다."

"프로젝트를 계획하고 실행할 때 Festo의 전문가 Winfried Plaßmann은 항상 전문적인 능력과 헌신으로 당사와 함께했습니다." Barntrup의 폐수 처리의 마스터인 Hermann Klippenstein이 이렇게 덧붙입니다. "우리에게 확신을 준 것은 공정 제어 시스템에 대한 연결을 포함하여 공압 시스템의 신뢰성과 일관성, 그리고 이와 함께 제공한 조언의 신뢰성이었습니다." 엔지니어인 Waermer가 이렇게 말합니다.

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