Kulki z włókna przeciwko mikrozanieczyszczeniom

Co roku do największej rzeki Niemiec, Renu, trafia 8 000 ton produktów farmaceutycznych i 10 ton mikroplastików. Konwencjonalne oczyszczalnie ścieków nigdy nie poradzą sobie z takimi ilościami mikrozanieczyszczeń. Z tego powodu miasto Barntrup w Nadrenii Północnej-Westfalii wzbogaciło swoją oczyszczalnię ścieków o etap oczyszczania z mikrozanieczyszczeń - pierwszy na świecie, wyposażony w tzw. filtry rozmyte Fuzzy Filters® firmy Bosman i zautomatyzowany za pomocą pneumatyki firmy Festo.

Wykazano, że te mikrozanieczyszczenia lub substancje śladowe mają znaczące konsekwencje dla środowiska: na przykład niektóre beta-blokery, leki przeciwpadaczkowe i środki antykoncepcyjne uwalniane do zbiorników wodnych powodują uszkodzenia i zmiany w organach, cechach płciowych i zachowaniu ryb. Naukowcy próbują obecnie ustalić, w jaki sposób uszkadzają one ludzki organizm.


Węgiel aktywny jako podstawa

Mikroplastiki o wielkości od pięciu mikrometrów do pięciu milimetrów oraz substancje śladowe mogą być w dużej mierze usunięte dopiero na czwartym etapie oczyszczania. Sproszkowany węgiel aktywny jest dodawany do wody w zbiorniku kontaktowym. Węgiel aktywny o porowatej i kruchej strukturze ma ogromną powierzchnię wewnętrzną. W sensie fizycznym jedna łyżeczka proszku węgla aktywnego ma taką samą powierzchnię jak boisko piłkarskie. Na tej powierzchni substancje śladowe mają dużo miejsca do gromadzenia się. W tym celu woda wzbogacona węglem aktywnym pozostaje w zbiorniku kontaktowym od 15 do 20 minut. W celu ponownego usunięcia węgla aktywnego z wody po tym procesie oczyszczania, w konwencjonalnych instalacjach wymagany jest dodatkowy zbiornik, tzw. osadnik. Węgiel aktywny opada na dno zbiornika i wraz z dołączonymi substancjami śladowymi jest później oddzielany z osadem ściekowym i spalany. Oprócz zbiornika kontaktowego do oczyszczania z węglem aktywnym konieczna jest duża inwestycja w duży osadnik, który zajmuje nieproporcjonalnie dużo miejsca. Pomiary wykazały, że metoda ta usuwa ze ścieków 80 procent pozostałości farmaceutycznych i środków kontrastu rentgenowskiego. Oczyszczalnie ścieków bez tego czwartego stopnia oczyszczania zatrzymują tylko około 30 procent zebranych substancji śladowych.

Wideo: ścieki wolne od mikroplastików i leków

Zamiast dużej inwestycji w osadnik, miasto Barntrup zdecydowało się na bardziej wydajny system Fuzzy Filter®. Wystarczy niewielki budynek gospodarczy, widoczny na dalekim końcu zakładu blisko drogi.

Eliminacja 95 procent

Usunięcie 80 procent mikrozanieczyszczeń nie było jeszcze wystarczające dla miasta Barntrup, zwłaszcza że oczyszczona woda może dostać się do zlewni wody pitnej poprzez system rzeczny. "Dlatego też w Barntrup zdecydowano się na pierwszy na świecie system oczyszczania z filtrami rozmytymi tzw. Fuzzy Filters® firmy Bosman Watermanagement" - wyjaśnia Frank Waermer, Dyrektor Zarządzający i inżynier konsultant biura inżynierskiego Danjes z siedzibą w Detmold. "Dzięki zastosowanemu systemowi filtrów osiągamy nawet eliminację 95 procent wszystkich substancji śladowych, jak również dodatkowo oczyszczamy ścieki z mikroplastików i fosforu" Biuro inżynierskie Danjes zaplanowało całą instalację i koordynowało jej realizację.

"Rdzeniem systemu filtracyjnego są Fuzzy Filter®" Balls, mówi dr Kathrin Gantner, kierownik biura Bosman Watermanagement GmbH w Berlinie. Firma Bosman jest producentem wyposażenia filtrów i flokulatorów. Fuzzy Filter® Balls składają się z włókien syntetycznych, które za pomocą klipsa są przetwarzane w kulkę o średnicy około 33 milimetrów. Wysoka porowatość i niska gęstość medium sprawiają, że system Fuzzy-Filter® może wchłonąć co najmniej dwa do trzech razy więcej filtrujących zanieczyszczeń stałych niż filtry piaskowe lub tkaninowe - prawdziwe cudowne włókno przeciwko mikrozanieczyszczeniom.

Wokół i przez

W przeciwieństwie do konwencjonalnych systemów filtracyjnych, filtrowana ciecz przepływa zarówno wokół, jak i przez materiał filtracyjny - a nie wzdłuż medium, jak ma to miejsce w przypadku filtrów piaskowych. Zawiesina przeznaczona do filtrowania wpływa do komory rozdzielczej pod złożem filtracyjnym. W komorze rozdzielczej napływająca woda jest równomiernie rozprowadzana na powierzchni filtra, zanim przepłynie przez dolną stałą płytę perforowaną i trafi do złoża filtracyjnego. Mikrozanieczyszczenia adsorbowane przez węgiel aktywny, jak również fosfor i mikroplastiki, które opadły na dno zbiornika, są zbierane w złożu filtracyjnym, a przefiltrowana woda wypływa z powrotem przez górną część Fuzzy Filter®.

Gdy tylko w złożu filtracyjnym zostanie osiągnięta zdefiniowana wartość mętności lub zdefiniowane maksymalne ciśnienie, uruchamiany jest cykl płukania wstecznego. Podczas płukania wstecznego woda surowa wpływa do filtra, a w tym czasie zewnętrzny wentylator wdmuchuje powietrze oczyszczające, aby wprawić medium filtracyjne w ruch. Kulki filtracyjne, które swobodnie poruszają się pomiędzy perforowanymi płytami, są wprawiane w ruch przez strumień powietrza jak w tańcu; cząstki zanieczyszczeń przylegające do filtra i w nim zalegające są w ten sposób rozluźniane i wypłukiwane.

Węgiel aktywny jest pompowany z powrotem do zbiornika napowietrzającego wraz z wodą z płukania wstecznego i rozpoczyna się dalszy proces oczyszczania, ponieważ węgiel aktywny może nadal zatrzymywać mikrozanieczyszczenia po pierwszym cyklu płukania. Po jednym cyklu oczyszczania ilość substancji śladowych zmniejsza się do ułamka. "Proces ten można powtarzać wielokrotnie, dzięki czemu w procesie Fuzzy Filter® firmy Bosman można unieszkodliwić o wiele więcej mikrozanieczyszczeń niż jednoetapowa metoda z węglem aktywnym. W tej metodzie węgiel aktywny jest łączony z osadem ściekowym w osadniku już po jednym cyklu oczyszczania i usuwany" - wyjaśnia Gantner.

Ułatwienie dzięki automatyzacji

Przepustnice i zasuwy, które umożliwiają dopływ ścieków zawierających mikrozanieczyszczenia i odpływ wody oczyszczonej, są automatycznie otwierane i zamykane za pomocą napędów wahadłowych typu DAPS oraz siłowników liniowych DLP - wszystkie pneumatyczne. Inne przepustnice i zasuwy w połączeniu z wymienionymi siłownikami pneumatycznymi dostarczają powietrze oczyszczające i zamykają wylot osadu. Automatyczne zasuwy stosowane są również w małej pompowni, która przepompowuje wodę ze stopnia biologicznego klarowania do czwartego stopnia oczyszczania.

W napędzie wahadłowym DAPS moment obrotowy jest generowany przez mechanizm jarzmowy, aby pokonać wysokie momenty zrywające zaworu procesowego. Wytrzymałość i stopniowanie momentu obrotowego zapewnia bezpieczeństwo dla zaworów o ograniczonym kącie obrotu 90°, takich jak zawory kulowe i przepustnice. Pneumatyczne siłowniki liniowe DLP działają bezpośrednio na płytę ślizgową i umożliwiają niezawodne otwieranie/zamykanie przepustnic i zasuw oraz osiąganie precyzyjnych pozycji.


Pneumatyka w technice oczyszczania ścieków

Wyspy zaworowe MPA z multi-pinem sterują napędami. Te wyspy zaworowe i zespoły przygotowania poweitrza serii MS6 są bezpiecznie chronione w gotowych do montażu szafach sterowniczych dostarczanych przez Festo. "Jak przekonaliśmy się w wielu naszych projektach, komponenty pneumatyczne Festo charakteryzują się wysoką wytrzymałością i niezawodnością" - mówi Waermer. "Pneumatyka jest pierwszym wyborem w stosunku do rozwiązań elektrycznych w naszych projektach związanych z uzdatnianiem wody i oczyszczaniem ścieków, ponieważ komponenty pneumatyczne są znacznie tańsze i bardziej kompaktowe niż elektryczne. Ponadto mają one wbudowaną ochronę przeciwwybuchową i mogą być eksploatowane przez pewien czas przy użyciu ich zbiornika sprężonego powietrza nawet w przypadku awarii zasilania."

"Podczas planowania i realizacji projektu ekspert Festo, Winfried Plaßmann, zawsze wspierał nas fachową wiedzą i wysokim zaangażowaniem" - dodaje Hermann Klippenstein, kierownik oczyszczalni ścieków w Barntrup. "Przekonała nas nie tylko niezawodność i spójność systemów pneumatycznych - w tym połączenie z systemem sterowania procesem - ale także rzetelność w zakresie doradztwa", mówi inżynier Waermer.

Ciekawe artykuły

Przegląd