Vezelballen tegen microverontreinigingen

Leestijd: 7 minuten

Vezelballen tegen micro-verontreinigingen

Festo

31/05/2021

Festo automatiseert ‘s werelds eerste installatie met Fuzzy Filters® voor het verwijderen van microplastics en medicijnen.

Jaarlijks belandt in Duitsland 8.000 ton farmaceutische producten en 10 ton microplastics alleen al in de grootste rivier van Duitsland, de Rijn. Conventionele afvalwaterzuiveringsinstallaties kunnen dergelijke hoeveelheden microverontreinigingen nooit aan. De Noordrijn-Westfaalse stad Barntrup voegde daarom een zuiveringsfase voor microverontreinigingen toe aan haar afvalwaterzuiveringsinstallatie – een wereldprimeur met de zogenaamde Fuzzy Filters® van Bosman en geautomatiseerd met pneumatiek van Festo.

Barntrup afvalwaterzuiveringsinstallatie. In plaats van de grote investering in een bezinkbekken, koos de stad Barntrup voor het krachtigere Fuzzy Filter®. Het enige wat je nodig hebt, is een klein functioneel gebouw dat aan het uiteinde van de installatie direct naast de straat te zien is.
Ruimtebesparend: het krachtige Fuzzy Filter® van Bosman Watermanagement helpt om tot 95 procent van alle sporenstoffen, microplastics en fosfor te verwijderen.

Van deze microverontreinigingen of sporenstoffen is aangetoond dat ze aanzienlijke gevolgen hebben voor het milieu: zo veroorzaken bepaalde bètablokkers, anti-epileptica en anticonceptiva die in het water terechtkomen schade en veranderingen aan organen, geslachtskenmerken en gedrag bij vissen. Wetenschappers proberen momenteel uit te zoeken hoe ze het menselijk organisme beschadigen.


Aktieve kool als basis

Microplastics in groottes van vijf micrometer tot vijf millimeter en sporenstoffen kunnen grotendeels pas in een vierde reinigingsfase worden verwijderd. Actieve kool in poedervorm wordt in een contacttank aan het water toegevoegd. De actieve kool met zijn poreuze en broze structuur heeft een enorm binnenoppervlak. Fysiek gezien heeft een theelepel actieve kool in poedervorm hetzelfde oppervlak als een voetbalveld. Sporenstoffen hebben voldoende ruimte om zich op dit oppervlak op te hopen. Het met actieve kool verrijkte water blijft 15 tot 20 minuten in het contacttank.

Om de actieve kool na dit reinigingsproces uit het water te halen, is in conventionele installaties nog een tank, de zogenaamde bezinktank, nodig. Hier zinkt de actieve kool naar de grond en wordt later afgescheiden en verbrand met het zuiveringsslib, inclusief de daaraan gebonden sporenstoffen. Naast de contacttank voor de actieve koolbehandeling is een forse investering nodig in een groot bezinktank, dat onevenredig veel ruimte in beslag neemt. Metingen hebben aangetoond dat dit proces 80 procent van de medicijnresten en röntgencontrastmiddelen uit afvalwater verwijdert. Afvalwaterzuiveringsinstallaties zonder deze vierde zuiveringsfase houden slechts 30 procent van de opgevangen sporenstoffen tegen.


Elimineren van 95 procent

Maar de verwijdering van 80 procent van de microverontreinigingen was niet voldoende voor het kleine stadje Barntrup in Oost-Westfalen, vooral omdat het gezuiverde water via een riviersysteem een drinkwaterwinningsgebied kan bereiken. “Daarom is in Barntrup gekozen voor ‘s werelds eerste reinigingsinstallatie met Fuzzy Filters® van Bosman Watermanagement”, vertelt Frank Waermer, algemeen directeur en raadgevend ingenieur bij ingenieursbureau Danjes uit Detmold. “Met de gebruikte filterinstallatie halen we zelfs 95 procent eliminatie van alle sporenstoffen en ook de zuivering van microplastics en fosfor uit het afvalwater.” Ingenieursbureau Danjes plande de hele installatie en coördineerde de uitvoering ervan.

“De kern van de filterinstallatie zijn de Fuzzy Filter® Balls”, zegt Dr. Kathrin Gantner, office manager bij Bosman Watermanagement GmbH in Berlijn. Bosman is de installatiebouwer voor filters en flocculatoren. De Fuzzy Filter® Balls bestaan uit kunststofvezels, die met behulp van een clip worden verwerkt tot een bolletje met een diameter van ongeveer 33 millimeter. De hoge porositeit en de lage dichtheid van het medium zorgen ervoor dat een Fuzzy-Filter®-installatie minstens twee tot drie keer zoveel filtreerbare vaste stoffen zoals zand- of doekfilters kan opnemen – een echte wondervezel tegen microverontreinigingen.

 

Errond en erdoor

In tegenstelling tot conventionele filtersystemen stroomt de te filteren vloeistof zowel rond als door het filtermateriaal – en niet langs het medium, zoals bij zandfilters het geval is. De te filteren suspensie stroomt in de verdeelkamer onder het filterbed. In de verdeelkamer wordt het instromende water gelijkmatig verdeeld over het filteroppervlak voordat het door de onderste vaste geperforeerde plaat in het filterbed stroomt. De op de actieve kool geadsorbeerde microverontreinigingen, de neergeslagen fosfor en microplastics worden opgevangen in het filterbed en het gefilterde water stroomt bovenaan weer uit de Fuzzy Filter®.

Zodra een bepaalde troebelheidswaarde of een vooraf gedefinieerde maximale druk in het filterbed wordt bereikt, wordt de terugspoelcyclus gestart. Tijdens het terugspoelen stroomt ongezuiverd water het filter in, terwijl een externe ventilator spoellucht inblaast om het filtermedium in beweging te brengen. De filterballetjes, die vrij tussen de geperforeerde platen bewegen, worden door de luchtstroom dansend in turbulentie gezet, zodat opgehoopte en opgeslagen vuildeeltjes worden losgemaakt en uit het filter worden gespoeld.

De actieve kool wordt met het spoelafvalwater teruggevoerd naar de beluchtingstank en een verdere reiniging wordt gestart, aangezien de actieve kool na de eerste spoeling nog laadcapaciteit heeft voor microverontreinigingen. Na een reinigingscyclus is het slechts gedeeltelijk geladen met sporenstoffen. “Dit proces kan meerdere keren worden herhaald, zodat met het Fuzzy Filter®-proces van Bosman veel meer microverontreinigingen onschadelijk kunnen worden gemaakt dan met het eenmalige actieve koolproces. Hiermee wordt de actieve kool na een enkele reiniging in de bezinktank gecombineerd met het zuiveringsslib en afgevoerd ”, legt Gantner uit.


Automatisering gemakkelijk gemaakt

Het automatisch openen en sluiten van alle kleppen en schuiven voor de instroom van het met microverontreinigingen verontreinigde afvalwater en voor de afvoer van het gezuiverde water wordt uitgevoerd door zwenkaandrijvingen van het type DAPS en de lineaire aandrijvingen DLP – allemaal pneumatisch. Verdere kleppen en schuiven met de bovengenoemde pneumatische aandrijvingen voeren spoellucht aan en openen en sluiten de slibafzuiger. In het kleine pompstation dat water van de biologische zuiveringsfase naar de vierde zuiveringsfase pompt, zijn ook geautomatiseerde kleppen aan het werk.

Met de zwenkaandrijving DAPS wordt het draaimoment gegenereerd met behulp van heugel en rondselkinematica om hoge losbreekmomenten van de klep te overwinnen. De robuustheid en draaimomentenverloop zorgen voor veiligheid voor kleppen met een draaihoek die beperkt is tot 90°, zoals kogelkranen en vlinderkleppen. De pneumatische lineaire aandrijvingen DLP werken rechtstreeks op de schuifplaat en maken betrouwbaar openen / sluiten of nauwkeurige positionering van mesafluiters of guillotinekleppen mogelijk.

Pneumatische lineaire aandrijving DLP: ze werken rechtstreeks op de schuifplaat en zorgen ervoor dat mesafsluiters betrouwbaar worden geopend / gesloten.
Inbouwklaar geleverd: De modulaire MPA-ventieleilanden met multipool-stekker sturen de aandrijvingen aan. Deze ventieleilanden en verzorgingseenheden van de MS6-serie zijn veilig beschermd in schakelkasten.
Pneumatische zwenkaandrijving DAPS: De robuustheid en de draaimomentindeling zorgen voor veiligheid bij kleppen zoals kogelkranen en vlinderkleppen.

Pneumatiek in afvalwatertechnologie

De modulaire MPA-ventieleilanden met multipool sturen de aandrijvingen aan. Deze ventieleilanden en verzorgingseenheden uit de MS6 serie zijn veilig beschermd in schakelkasten die Festo inbouwklaar heeft geleverd. “Zoals we al bij veel van onze projecten hebben gezien, worden de pneumatische componenten van Festo gekenmerkt door hun hoge mate van robuustheid en betrouwbaarheid”, zegt Waermer. “Pneumatiek is de eerste keuze in onze water- en afvalwaterprojecten in vergelijking met elektrische oplossingen, omdat pneumatische componenten aanzienlijk kostenefficiënter en veel compacter zijn dan elektrische. Ze brengen ook explosiebeveiliging met zich mee en kunnen zelfs bij stroomuitval gedurende een bepaalde tijd met hun persluchtreservoir worden gebruikt.”

 

“Bij de planning en uitvoering van het project stond Festo-expert Winfried Plaßmann ons altijd bij met technische bekwaamheid en grote toewijding”, voegt Hermann Klippenstein, de afvalwatermeester van Barntrup, toe. “Wat ons overtuigde, was niet alleen de betrouwbaarheid en consistentie van de pneumatische systemen – inclusief de aansluiting op het procesbesturingssysteem, maar ook de betrouwbaarheid van het advies”, zegt ingenieur Waermer.

Fuzzy Filter® Balls in gebruik: De hoge porositeit en de lage dichtheid van het medium zorgen ervoor dat een Fuzzy-Filter® systeem minimaal twee tot drie keer zoveel filtreerbare vaste stoffen kan opnemen als zand- of doekfilters.cc
Actieve kool in de contacttank: met zijn poreuze en broze structuur heeft het een enorm binnenoppervlak. Hier worden de microverontreinigingen afgezet.
Vezelballen tegen microverontreinigingen: De Fuzzy Filter® Balls bestaan uit kunststofvezels die met behulp van een clip worden verwerkt tot een bolletje met een diameter van ongeveer 33 millimeter.

Contactgegevens

Social Share Buttons and Icons powered by Ultimatelysocial