用於去除微污染物的纖維球

每年,僅在德國最大的河流萊茵河,就被排放了 8,000 噸的醫藥產品和 10 噸的塑膠微粒,傳統的污水處理廠將永遠難以處理如此大量的微污染物。這就是為什麼德國北萊茵-威斯伐倫州(North Rhine-Westphalia)的巴恩特魯普(Barntrup)鎮,為其污水處理廠增加了微污染物淨化階段─這是全球第一個使用 Bosman 公司的 FuzzyFilters® 技術、並透過 Festo 氣動裝置進行自動化的水處理廠。

這些微污染物或微量物質已被證明對環境造成重大影響。例如,某些 β 受體阻滯劑、抗癲癇藥和避孕藥,進入水中會導致魚類的器官受損、性特徵和行為改變。科學家目前正在研究它們對人體造成的破壞。


活性碳為基礎

在大多數情況下,只有在第四淨化階段才能除去尺寸為 5 微米至 5 毫米的微塑膠和微量物質,因為接觸槽添加了活性碳粉末。具有多孔和易碎結構的活性碳具有較大的內表面面積,用物理解釋,一茶匙的活性碳粉的表面積與一個足球場一樣大,如此之大的表面積為微量物質的聚積提供了很大的空間。富含活性碳的水,在接觸槽中靜置 15 至 20 分鐘就可以產生這種情況。在傳統工廠中,在上述淨化過程之後,需要另一個稱為沉澱池的水池去除水中的活性碳。活性碳落到槽底,然後與附著的微量物質一起與污水污泥分離並燃燒。除了用於活性碳處理的接觸槽外,還需要投入巨資修建一個大型沉澱池,而且沉澱池佔用的空間之大也很不合理。測量結果表明,這種方法從廢水中去除了 80% 的藥物殘留物和 X 光顯影劑。沒有第四淨化階段的廢水處理廠,只能回收大約 30% 的微量物質。

影片:從污水中取出塑膠微粒和藥物殘留

巴恩特魯普(Barntrup)鎮沒有投入大量資金來修建沉澱池,而是選擇了更高效的 FuzzyFilter®。所需要的只是一棟小型公用建築,在工廠的盡頭,靠近道路。

去除率 95%

對於巴恩特魯普(Barntrup)鎮來說,去除 80% 的微污染物仍然是不夠的,尤其是淨化水可以通過河網進入飲用水集水區。「這就是為什麼巴恩特魯普選擇了世界上第一個具有 Bosman Watermanagement FuzzyFilters® 的淨化系統,」位於德特摩德(Detmold)的工程公司 Danjes 的常務董事兼顧問工程師 Frank Waermer 解釋道。「透過這種過濾系統,我們可以去除高達 95% 的所有微量物質,還可以去除廢水中的塑膠微粒和磷。」Danjes 設計了整個系統並協調了實施過程。

「過濾系統的核心是 FuzzyFilter® 球,」柏林 Bosman Watermanagement GmbH 辦公室經理 Kathrin Gantner 博士說。Bosman 是過濾器和絮凝器的製造商。FuzzyFilter® 球是由合成纖維製成,並使用夾子將其成型為直徑約 33 毫米的球形。介質的高孔隙率和低密度,確保了 FuzzyFilter® 系統吸收的可過濾固體量至少是沙濾或濾布的 2 到 3 倍,這是一種奇跡般的處理微污染物的纖維。

繞過和經過

與傳統的過濾系統不同,要過濾的液體既繞著過濾材料流動又流過過濾材料,而不是沿著介質流動,這一點與沙濾類似。待過濾的懸浮液流入過濾床下方的分配室。在分配室中,流入的水先是均勻地分配到過濾器表面,然後流過下部固定孔板並進入過濾床。活性碳吸附的微污染物以及掉落到槽底的磷和塑膠微粒被收集到過濾床中,過濾後的水回流到 Fuzzy Filter® 的頂部。

一旦過濾床中達到指定的濁度值或預定義的最大壓力,便開始反沖洗循環。反沖洗包括將原水泵入過濾器,同時外部風扇吹入吹掃空氣以使過濾介質運動。過濾球可在多孔板之間自由移動,而氣流使過濾球運動起來,就像跳舞一樣,附著並貯存在過濾器中的污染物顆粒因此被疏鬆並沖洗掉。

活性碳與回洗水一起被泵送回到曝氣槽中,並開始進一步的淨化過程,因為在第一個沖洗循環之後,活性碳可能仍會保留微污染物。一次淨化循環後,微量物質的量減少到一小部分。「這一過程可以重複多次,這表示與單步活性碳方法相比,Bosman 的 FuzzyFilter® 方法可以使更多的微污染物無害。採用這種方法,僅需一次淨化循環,活性碳便與沉澱池中的污水污泥結合並被去除。」Gantner 解釋道。

自動化讓過程變得容易

蝶閥和閘閥可以讓含有微污染物的污水流入,而淨化水則可以流出,它們透過 DAPS 擺動驅動器和 DLP 直線驅動器(全氣動)自動打開和關閉。其他蝶閥和閘閥與上述氣動驅動器結合使用,可提供吹掃空氣並可關閉污泥出口。自動閘閥也用於將水從生物淨化階段泵入第四淨化階段的小型抽水站。

擺動驅動器 DAPS 的扭矩是透過曲柄移動導桿機構產生的,以克服過程閥的高啟動扭矩。過程閥(例如球閥和蝶閥)堅固耐用且扭矩分度,旋轉角度限制在 90°,增加了一定的安全性。氣動直線驅動器 DLP 直接作用在滑動片上,並使蝶閥和閘閥能夠可靠地打開/關閉,而且達到精確的位置。


污水處理中的氣動裝置

具有多針插頭的模組化閥島 MPA 控制驅動器。這些閥島以及 MS6 系列的氣源處理裝置,在 Festo 提供的即可安裝的控制櫃中得到了可靠的保護。「正如我們在許多專案中所看到的那樣,Festo 的氣動元件表現出了高度的堅固耐用和可靠性,」Waermer 說。「對於我們的水處理和污水專案,氣動元件始終是我們選擇電動解決方案的首選,因為氣動元件比電動元件便宜得多,而且更精巧。最重要的是,它們內建防爆功能,即使在斷電的情況下,也可以使用其壓縮儲氣罐運作一定時間。」

「Festo 專家 Winfried Plaßmann 在計劃和執行專案時為我們提供了很多支援,他毫不吝嗇地提供他的專業知識和寶貴時間,」巴恩特魯普(Barntrup)鎮污水處理廠經理 Hermann Klippenstein 補充說。Waermer 說:「給我們留下深刻印像的不僅是氣動系統的可靠性和整合性,包括與過程控制系統的連接,還有我們得到的可靠建議。」

有趣的文章

概覽