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(guò) 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(yú)類(lèi)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(guò)在接觸罐中的水中添加活性炭粉末來(lái)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(lái)說(shuō)，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(guò)程之后，需要另一個(gè)稱(chēng)為沉淀池的水池來(lái)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(méi)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(méi)有投入大量資金來(lái)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(lái)說(shuō)，去除 80% 的微污染物仍然是不夠的，特別是因?yàn)閮艋梢酝ㄟ^(guò)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(xún)工程師 Frank Waermer 解釋說(shuō)。“通過(guò)這種過(guò)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(guò)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(shuō)。Bosman 是過(guò)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(guò)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(guò)和經(jīng)過(guò)

          與傳統(tǒng)的過(guò)濾系統(tǒng)不同，要過(guò)濾的液體既繞著過(guò)濾材料流動(dòng)又流過(guò)過(guò)濾材料，而不是沿著介質(zhì)流動(dòng)，這一點(diǎn)與沙濾類(lèi)似。待過(guò)濾的懸浮液流入過(guò)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(guò)濾器表面，然后流經(jīng)下部固定孔板并進(jìn)入過(guò)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(guò)濾床中，過(guò)濾后的水回流到 Fuzzy Filter® 的頂部。

         一旦過(guò)濾床中達(dá)到濁度值或預(yù)定義的最大壓力，便開(kāi)始反沖洗循環(huán)。反沖洗包括將原水泵入過(guò)濾器，同時(shí)外部風(fēng)機(jī)吹入吹掃空氣以使過(guò)濾介質(zhì)運(yùn)動(dòng)。過(guò)濾球可在多孔板之間自由移動(dòng)，而氣流使過(guò)濾球運(yùn)動(dòng)起來(lái)，就像跳舞一樣。附著并存儲(chǔ)在過(guò)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(kāi)始進(jìn)一步的凈化過(guò)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(guò)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(wú)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(shuō)。

       自動(dòng)化帶來(lái)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(guò) 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(kāi)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(guò)止撥叉機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的，以克服過(guò)程閥的高啟動(dòng)扭矩。過(guò)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(kāi)/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(shuō)。“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(zhuān)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(zhuān)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(shuō)。Waermer 說(shuō)：“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(guò)程控制系統(tǒng)的連接，還有我們收到的建議的可靠性"。