Fuzzy Flter®: bolas de fibra contra micropoluentes

Bolas de fibra contra micropoluentes

Todos os anos, 8.000 toneladas de produtos farmacêuticos e 10 toneladas de microplásticos acabam no maior rio da Alemanha, o Reno. As estações de tratamento tradicionais de águas residuais terão sempre de combater grandes quantidades de micropoluentes. Por este motivo, a cidade de Barntrup na Renânia do Norte-Vestefália, adicionou uma etapa de purificação para micropoluentes à estação de tratamento de águas residuais, a primeira no mundo a usar as chamadas Fuzzy Filters® da Bosman e automatizada com pneumática da Festo.

Estes micropoluentes ou elementos vestigiais têm demonstrado ter consequências ambientais significativas. Por exemplo, se certos betabloqueadores, medicamentos anti-epilépticos e contraceptivosentrarem na água, provocam danos e alterações a órgãos, às características sexuais e ao comportamento dos peixes. Atualmente, os cientistas estudam de que forma aqueles danificam o organismo humano.


Carvão ativado como base

Na sua maioria, os microplásticos de cinco micrometros a cinco milímetros e os elementos vestigiais só podem ser extraídos na quarta etapa de purificação. Isto é alcançado através da adição de carvão ativado em pó à água no reservatório de contacto. 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 vestigiais. Para fazê-lo, a água enriquecida com carvão ativado é mantida no reservatório de contacto de 15 a 20 minutos. Nas instalações tradicionais, um outro reservatório, o reservatório 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 vestigiais, é posteriormente separado com os lodos residuais e queimado. Além do reservatório de contacto para o tratamento de carvão ativado, também é necessário um maior investimento num 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 das águas residuais. As estações de tratamento de águas residuais sem esta quarta etapa de purificação só retêm 30% dos elementos vestigiais recolhidos.

Vídeo: Águas residuais sem microplásticos e sem fármacos

Em vez do grande investimento num reservatório de sedimentação, a cidade de Barntrup optou pelo Fuzzy Filter® mais eficiente. Só é necessário um edifício pequeno, visível na extremidade remota da instalação, próximo da estrada.

Eliminação de 95%

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 recolha da água potável através da 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 este sistema de filtração, eliminamos 95% de todos os elementos vestigiais e também microplásticos e fósforo das águas residuais." Danjes planeou todo o sistema e coordenou a sua implementação.

"No núcleo do sistema encontram-se 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 usadas com um clipe. A alta porosidade e baixa densidade do meio garantem que o sistema Fuzzy Filter® absorve pelo menos duas a três vezes a quantidade de sólidos filtráveis, como areia ou filtros de pano. Uma verdadeira fibra milagrosa contra os micropoluentes.

À volta e através

Ao contrário dos sistemas de filtração tradicionais, o líquido a ser filtrado flui à volta e através do material de filtração 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 caem 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 purga 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 vestigiais reduz para uma fração. "Este processo pode ser repetido várias vezes, o que significa que o método Fuzzy Filter® da Bosman diminui a perigosidade de muitos mais micropoluentes do que um método de uma só fase de carvão ativado. Com este método, o carvão ativado é combinado com os lodos residuais no reservatório de sedimentação após um ciclo de purificação e depois removido", explica Gantner.

Automação facilitada

As válvulas borboleta e as válvulas de regulação, que permitem que as águas residuais que contêm micropoluentes entrem e a água purificada saia, são abertas e fechadas automaticamente com atuadores de um quarto de volta DAPS, e com atuadores lineares DLP, todos pneumáticos. Outras válvulas borboleta e válvulas de regulação em conjunto com os atuadores pneumáticos mencionados, fornecem o ar de purga e fecham a saída de lodos. As válvulas de regulação automatizadas também são usadas na pequena estação de bombeamento 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 válvulas borboleta. Os atuadores lineares pneumáticos DLP atuam diretamente sobre a placa corrediça e permitem que as válvulas borboleta e de regulação abram/fechem em segurança, como também o alcance de posições precisas.


Pneumática na tecnologia de águas residuais

Os terminais de válvulas modulares MPA com multipinos controlam os atuadores. Estes terminais de válvulas e unidades de manutenção da série MS6 são protegidos em quadros de comando prontos a instalar fornecidos pela Festo. "Como vimos em vários projetos, os componentes pneumáticos da Festo caracterizam-se por um alto nível de robustez e segurança", diz Waermer. "A pneumática é sempre a nossa primeira escolha em relação a soluções elétricas, para os nossos projetos hidráulicos e de águas residuais, porque os componentes pneumáticos são muito mais baratos e compactos do que os elétricos. Para além disso, têm proteção integrada contra explosões e são operáveis durante um determinado período com o reservatório de ar comprimido, mesmo em caso de falha elétrica."

"O especialista da Festo Winfried Plaßmann, apoiou-nos sempre com o planeamento e a execução do projeto, e foi muito generoso ao oferecer-nos o seu tempo e conhecimento", acrescenta Hermann Klippenstein, gestor das instalações de águas residuais de Barntrup. "O que nos impressionou não foi apenas a segurança e a natureza integrada dos sistemas pneumáticos, incluindo a conexão ao sistema de controlo de processos, mas também a confiança nos conselhos que recebemos", afirma Waermer.

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setembro 2020

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