每年，僅在德國(guó)最大的河流萊茵河，就被排放了 8,000 噸的醫(yī)藥產(chǎn)品和 10 噸的塑料微粒。傳統(tǒng)的污水處理廠將始終難以處理如此大量的微污染物。這就是為什么德國(guó)北萊茵-威斯特巴恩特魯普鎮(zhèn)為其污水處理廠增加了微污染物凈化階段，這是使用 Bosman 公司的 FuzzyFilters® 技術(shù)并通過 Festo 氣動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的水處理廠。

       這些微污染物或微量物質(zhì)已被證明對(duì)環(huán)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(jìn)入水中會(huì)導(dǎo)致魚類的器官、性特征和行為受損或改變。科學(xué)家目前正在研究它們對(duì)人體造成的破壞。

       活性炭為基礎(chǔ)

       在大多數(shù)情況下，只有在第四凈化階段才能除去尺寸為 5 微米至 5 毫米的微塑料和微量物質(zhì)。這是通過在接觸罐中的水中添加活性炭粉末來實(shí)現(xiàn)的。具有多孔和易碎結(jié)構(gòu)的活性炭具有較大的內(nèi)表面積。用物理術(shù)語(yǔ)來說，一茶匙的活性炭粉的表面積與一個(gè)足球場(chǎng)一樣大。如此之大的表面積為微量物質(zhì)的積聚提供了很大的空間。富含活性炭的水在接觸罐中靜置 15 至 20 分鐘就可以發(fā)生這種情況。在傳統(tǒng)工廠中，在上述凈化過程之后，需要另一個(gè)稱為沉淀池的水池來從水中去除活性炭。活性炭落到罐的底部，然后與附著的微量物質(zhì)一起與污水污泥分離并燃燒。除了用于活性炭處理的接觸池外，還需要投入巨資修建一個(gè)大型沉淀池，而且該沉淀池占用的空間之大也很不合理。測(cè)量結(jié)果表明，這種方法從廢水中去除了 80% 的藥物殘留物和 X 射線造影劑。沒有第四凈化階段的廢水處理廠只能回收大約 30% 的微量物質(zhì)。

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

        去除率 95%

         對(duì)于巴恩特魯普鎮(zhèn)來說，去除 80% 的微污染物仍然是不夠的，特別是因?yàn)閮艋梢酝ㄟ^河網(wǎng)進(jìn)入飲用水集水區(qū)。“這就是為什么巴恩特魯普選擇了配有 Bosman Watermanagement FuzzyFilters® 的凈化系統(tǒng)，”位于代特莫爾德的工程公司 Danjes 的常務(wù)董事兼咨詢工程師 Frank Waermer 解釋說。“通過這種過濾系統(tǒng)，我們可以去除高達(dá) 95% 的所有微量物質(zhì)，還可以去除廢水中的塑料微粒和磷”。Danjes 設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)并協(xié)調(diào)了其實(shí)施。

     “過濾系統(tǒng)的核心是 FuzzyFilter® 球”，柏林 Bosman Watermanagement GmbH 辦公室經(jīng)理 Kathrin Gantner 博士說。Bosman 是過濾器和絮凝器的制造商。FuzzyFilter® 球是由合成纖維制成，并使用夾子將其成型為直徑約 33 毫米的球形。介質(zhì)的高孔隙率和低密度確保了 FuzzyFilter® 系統(tǒng)可吸收的可過濾固體量至少是沙濾或?yàn)V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(jīng)過

          與傳統(tǒng)的過濾系統(tǒng)不同，要過濾的液體既繞著過濾材料流動(dòng)又流過過濾材料，而不是沿著介質(zhì)流動(dòng)，這一點(diǎn)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，然后流經(jīng)下部固定孔板并進(jìn)入過濾床。活性炭吸附的微污染物以及掉落到罐底的磷和塑料微粒被收集到過濾床中，過濾后的水回流到 Fuzzy Filter® 的頂部。

         一旦過濾床中達(dá)到濁度值或預(yù)定義的最大壓力，便開始反沖洗循環(huán)。反沖洗包括將原水泵入過濾器，同時(shí)外部風(fēng)機(jī)吹入吹掃空氣以使過濾介質(zhì)運(yùn)動(dòng)。過濾球可在多孔板之間自由移動(dòng)，而氣流使過濾球運(yùn)動(dòng)起來，就像跳舞一樣。附著并存儲(chǔ)在過濾器中的污染物顆粒因此被疏松并沖洗掉。

        活性炭與反洗水一起被泵送回到曝氣池中，并開始進(jìn)一步的凈化過程，因?yàn)樵诘谝粋€(gè)沖洗循環(huán)之后，活性炭可能仍會(huì)保留微污染物。一次凈化循環(huán)后，微量物質(zhì)的量減少到一小部分。“這一過程可以重復(fù)多次，這意味著與單步活性炭方法相比，Bosman 的 FuzzyFilter® 方法可以使更多的微污染物無害化。采用這種方法，僅需一次凈化循環(huán)，活性炭便與沉淀池中的污水污泥結(jié)合并被去除。”Gantner 解釋說。

       自動(dòng)化帶來更加便捷體驗(yàn)

        蝶閥和閘閥可以讓含有微污染物的污水流入，而凈化水則可以流出，它們通過 DAPS 角行程驅(qū)動(dòng)器和 DLP 直行程驅(qū)動(dòng)器（全氣動(dòng)）自動(dòng)打開和關(guān)閉。其他蝶閥和閘閥與上述氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器結(jié)合使用，可提供吹掃空氣并可關(guān)閉污泥出口。自動(dòng)閘閥也用于將水從生物凈化階段泵入第四凈化階段的小型泵站。

        角行程驅(qū)動(dòng)器 DAPS 的扭矩是通過止撥叉機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的，以克服過程閥的高啟動(dòng)扭矩。過程閥（例如球閥和蝶閥）堅(jiān)固耐用且扭矩分度，旋轉(zhuǎn)角度限制在 90°，增加了一定的安全性。氣動(dòng)直行程驅(qū)動(dòng)器 DLP 直接作用在滑動(dòng)片上并使蝶閥和閘閥能夠可靠地打開/關(guān)閉，并且也能達(dá)到精確的位置。

        污水處理中的氣動(dòng)裝置

         帶多針插頭的模塊化閥島 MPA 控制驅(qū)動(dòng)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柜中得到了可靠的保護(hù)。“正如我們?cè)谠S多項(xiàng)目中所看到的那樣，F(xiàn)esto 的氣動(dòng)元件表現(xiàn)出了高度的堅(jiān)固耐用和可靠性，”Waermer 說。“對(duì)于我們的水處理和污水項(xiàng)目，氣動(dòng)元件始終是我們選擇電動(dòng)解決方案，因?yàn)闅鈩?dòng)元件比電動(dòng)元件便宜得多，而且更緊湊。最重要的是，它們內(nèi)置防爆功能，即使在斷電的情況下，也可以使用其壓縮貯氣罐運(yùn)行一定時(shí)間”。

         “Festo 專家 Winfried Pla?mann 在計(jì)劃和執(zhí)行項(xiàng)目時(shí)為我們提供了很多支持，他毫不吝惜他的專業(yè)知識(shí)和寶貴時(shí)間”，巴恩特魯普污水處理廠經(jīng)理 Hermann Klippenstein 補(bǔ)充說。Waermer 說：“給我們留下深刻印象的不僅是氣動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和集成性，包括與過程控制系統(tǒng)的連接，還有我們收到的建議的可靠性”。