느린 모래 필터

Slow sand filter
느린 모래 필터

원수를 처리하여 음용품을 제조하기 위한 정수에는 슬로우 샌드필터를 사용한다.일반적으로 깊이는 1~2m(3.3~6.6ft)이며, 단면이 직사각형 또는 원통형일 수 있으며 주로 지표수 처리에 사용된다.탱크의 길이와 폭은 필터가 원하는 유량에 의해 결정되며, 일반적으로 시간당 200–400리터(0.20–0.40m3)의 부하 속도를 가진다.

느린 모래 필터는 모래 표면에서 자연적으로 자라는 복잡한 생물학적 막을 사용한다는 점에서 식수 처리에 사용되는 다른 모든 필터와 다릅니다.모래 자체는 여과 기능을 하지 않고 자외선 처리 및 가압 처리와 달리 기판 역할을 합니다.낮은 에너지 요구 사항과 강력한 성능 때문에 많은 개발도상국에서 선호되는 기술이지만, 영국 등 일부 선진국에서는 런던에 공급되는 물을 처리하는 데 사용된다.느린 모래 필터는 현재 수경 재배 시스템의 영양 용액에 대한 병원체 제어를 위해 테스트되고 있습니다.

역사

다음 항목도 참조하십시오.급수 및 위생 이력
1854년 런던에서 유행한 콜레라 환자군을 보여주는 존 스노의 원본 지도.

물을 정화시키기 위해 모래 필터를 사용한 것은 1804년으로 거슬러 올라갑니다.그때 스코틀랜드 페이즐리의 표백업자인 존 깁은 엔지니어 로버트 톰이 만든 실험용 필터를 설치해 그의 원치 않는 잉여물을 대중에게 [1][2]팔았습니다.이 방법은 이후 20년 동안 민간 물 회사에서 일하는 기술자들에 의해 개선되었고, 1829년 [3][4]런던의 첼시 수도 회사를 위해 기술자 제임스 심슨이 설치한 세계 최초의 처리된 공공 수도 공급으로 끝이 났다.이 시설은 이 지역의 모든 거주자에게 여과수를 제공했으며, 이후 수십 년 동안 네트워크 설계는 영국 전역에서 광범위하게 복제되었습니다.

수처리 관행은 곧 주류가 되었고, 1854년 브로드 스트리트 콜레라 발생 당시 의사 존 스노의 조사 이후 시스템의 장점이 극명하게 드러났습니다.눈은 질병이 해로운 "나쁜 공기"로 인해 발생한다는 당시 지배적이었던 미아즈마 이론을 의심했다.질병의 세균이론은 아직 개발되지 않았지만 스노우의 관찰은 그가 지배적인 이론을 무시하도록 이끌었다.그의 1855년 콜레라 통신 방식에 관한 에세이는 수원과 콜레라 사례 사이의 연관성을 설명하기 위한 도트 분포 지도와 통계 증거를 사용하여 [5]소호에서 콜레라 전염병을 확산시키는 데 있어 물 공급의 역할을 결정적으로 보여주었다.그의 데이터는 지역 의회가 양수기를 비활성화하도록 설득했고, 이로 인해 발병이 즉시 중단되었다.

메트로폴리스 수도법은 처음으로 최저 수질 기준을 포함한 런던의 급수 업체들의 규제를 도입했다.이 법은 "순수하고 건전한 물의 대도시에 대한 공급을 확보하기 위한 규정"을 제정했으며,[6] 1855년 12월 31일부터 모든 물을 "효과적인 여과"할 것을 요구했다.이어 1858년에는 종합적인 화학 분석을 포함한 수질 검사를 의무화하는 법률이 제정되었다.이 법률은 유럽 전역의 유사한 주 공중 보건 개입에 대한 전 세계적인 선례를 만들었다.동시에 하수구 광역위원회가 구성되었고, 전국적으로 정수기가 도입되었고, 테딩턴 록 위에 템스 강의 새로운 취수구가 설치되었다.

1872년 뉴욕의 포킵시가 최초의 느린 모래 여과 [7]공장을 열었을 때 미국에 수처리가 와서 지역 사회에 심각한 영향을 끼쳤던 콜레라와 장티푸스의 발생을 극적으로 줄였다.Poughkeepsie의 설계 기준은 다른 지방자치단체의 모델로 전국적으로 사용되었다.Poughkeepsie의 원래 치료 시설은 [8]1959년에 교체되기 전까지 87년 동안 지속적으로 운영되었습니다.

조작방법

원수는 오른쪽 파이프에서 여과실로 천천히 들어갑니다.물은 모래층을 통과해서 이 방의 바닥까지 내려갈 것이다.이 그림에서 슈무츠데케 층을 볼 수 있습니다.

느린 모래 필터는 미세한 모래 층의 위쪽 몇 밀리미터에 있는 하이포겔 층 또는 슈무츠데케라고 불리는 젤라틴 층(또는 바이오 필름)의 형성을 통해 작동합니다.슈무츠데케는 가동 후 10[9]~20일 이내에 형성되며 박테리아, 곰팡이, 원생동물, 로티페라 및 다양한 수생 곤충 유충으로 구성됩니다.후생 생물막이 노화됨에 따라 더 많은 조류가 발달하는 경향이 있으며 브리오조아, 달팽이 및 환골충을 포함한 더 큰 수생 생물들이 존재할 수 있다.표면 바이오 필름은 음용수 처리에서 효과적인 정화를 제공하는 층이며, 기초 모래는 이 생물학적 처리 층의 지지 매체를 제공합니다.물이 피막층을 통과함에 따라 점액질 매트릭스 내에 이물질 입자가 갇혀 수용성 유기물질이 흡착된다.오염물질은 박테리아, 곰팡이, 원생동물에 의해 대사된다.모범적인 느린 모래 필터에서 생성된 물은 90~99%의 세균 세포 수를 [10]감소시켜 우수한 품질을 자랑합니다.

느린 모래 필터는 바이오 필름이 두꺼워짐에 따라 성능이 서서히 저하되어 필터를 통과하는 유속이 감소합니다.결국 필터를 재정비해야 합니다.여기에는 일반적으로 두 가지 방법이 사용됩니다.우선, 몇 밀리미터의 고운 모래를 긁어내 깨끗한 모래의 새로운 층을 드러냅니다.그런 다음 물을 필터에 다시 담가 몇 시간 동안 순환시켜 새로운 바이오 필름을 현상시킵니다.그런 다음 필터가 최대 볼륨으로 채워지고 다시 [10]작동됩니다.두 번째 방법은 때로 습식 해로우라고 불리며, 물의 수위를 하층 바로 위로 낮추고, 모래를 저어, 그 층에 있는 고형물을 침전시키고 남은 물이 모래를 통과하도록 하는 것입니다.그런 다음 필터 컬럼이 최대 용량까지 채워지고 다시 사용 가능하게 됩니다.습식 해로를 사용하면 필터를 더 [9]빨리 다시 사용할 수 있습니다.

특징들

하우징형 저속 모래 필터 시스템의 일반적인 구성
인공침투는 느린 모래필터의 원리로 작동한다.

느린 모래 필터는 여러 가지 고유한 특성을 가지고 있습니다.

  1. 다른 여과 방법과는 달리, 느린 모래 필터는 생물학적 과정을 사용하여 물을 정화하며, 비가압 시스템입니다.느린 모래 필터는 화학 물질이나 전기가 필요하지 않습니다.
  2. 청소는 전통적으로 기계식 스크레이퍼를 사용하여 이루어지며, 침대가 건조된 후 필터 침대로 들어갑니다.그러나 일부 느린 모래 필터 작업자는 "습식 해로우"라고 불리는 방법을 사용합니다. 즉, 물속에 있을 때 모래를 긁어내 청소에 사용된 물을 배수하여 폐기하는 것입니다.
  3. 도시 시스템의 경우 일반적으로 일정 수준의 중복성이 있는데, 이는 하나 이상의 침대가 서비스 중단 상태일 때 최대 필요한 물 처리량을 달성하는 것이 바람직하기 때문이다.
  4. 느린 모래 필터는 효율적으로 작동하기 위해 상대적으로 낮은 탁도를 필요로 합니다.미생물활성이 높은 여름철, 원수가 탁한 경우에는 생물응고에 의한 필터의 블라인드가 보다 빠르게 발생하므로 전처리를 권장한다.
  5. 온디맨드 방식으로 물을 생산하는 다른 물 여과 기술과 달리, 느린 모래 필터는 느린 일정한 유량으로 물을 생성하며, 보통 피크 사용을 위해 저장 탱크와 함께 사용됩니다.이 느린 속도는 필터 [11]: 38–41 [12]내 생물학적 과정의 건강한 발달을 위해 필요합니다.

많은 시 정수장에서는 한 번에 12개 이상의 침대가 사용되지만 소규모 지역사회나 가정에는 필터 침대가 1~2개밖에 없을 수 있습니다.

각 침대의 바닥에는 일련의 헤링본 배수구가 있으며, 헤링본 배수구는 조약돌 층으로 덮여 있고, 헤링본 층은 거친 자갈로 덮여 있습니다.그 위에 모래 층을 더 쌓은 후 두꺼운 고운 모래 층을 쌓는다.필터 재료의 전체 깊이는 1미터 이상일 수 있으며, 대부분은 미세한 모래 재료입니다.모래 바닥 위에는 정화되지 않은 물의 상층부가 있다.

이점

  • 기계적인 동력, 화학 물질 또는 교환 가능한 부품이 거의 필요 없고 최소한의 조작자 훈련과 정기적인 유지 보수만 필요하기 때문에 종종 빈곤하고 고립된 지역에 적합한 기술입니다.
  • 느린 모래 필터는 단순한 디자인으로 인해 DIY로 만들어질 수 있다. DIY 느린 모래 필터는 아프가니스탄과 다른 나라들에서 [13]가난한 사람들을 돕기 위해 사용되어 왔다.
  • 느린 모래 필터는 WHO,[14] Oxfam [15]및 미국 환경 보호국에[16] 의해 지표수원 처리에 있어 우수한 기술로 인정받고 있습니다.세계보건기구에 따르면, "적절한 상황에서, 느린 모래 여과는 가장 저렴하고 간단할 뿐만 아니라 가장 효율적인 수처리 방법이 될 수 있다."

단점들

  • 여과율이 낮기 때문에 느린 모래 필터는 대규모 도시 시스템을 [11]위해 넓은 면적을 필요로 합니다.미국의 많은 시 시스템은 처음에는 느린 모래 필터를 사용했지만, 도시가 성장함에 따라 높은 진동 원수를 처리해야 하는 필요성 때문에 식수에 [17]대한 수요 증가로 인해 급속 모래 필터를 설치했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 뱅크 여과
  • Biosand 필터 – 느린 모래 필터에 기반한 물 여과 기술
  • 세류 필터 – 암반 등이 고정된 폐수 처리 시스템 유형

메모들

  1. ^ Filtration of water supplies (PDF), World Health Organization
  2. ^ 부찬, 제임스(2003).천재로 붐비는 스코틀랜드 계몽: 에든버러 마음의 순간.뉴욕: 하퍼 콜린스.
  3. ^ "BRIEF HISTORY DURING THE SNOW ERA".
  4. ^ 크라이스트먼, 키스(1998년).염소의 역사.워터월드, 14세, 66~67세
  5. ^ Gunn, S. William A.; Masellis, Michele (23 October 2007). Concepts and Practice of Humanitarian Medicine. ISBN 9780387722641.
  6. ^ 수도에 대한 물 공급에 관한 더 나은 규정을 만들기 위한 법률 (15 및 16 빅트).C.84)
  7. ^ Johnson, George (March 1914). "Present Day Water Filtration Practice". American Water Works Association. 1 (1): 31–80. doi:10.1002/j.1551-8833.1914.tb14045.x. JSTOR 41224153.
  8. ^ "History Poughkeepsies' Water Treatment Facility". pokwater.com. Poughkeepsies' Water Treatment Facility. Retrieved 18 May 2017.
  9. ^ a b 저비용 물 및 위생 기술 센터, 바이오스 및 필터 매뉴얼:설계, 건설, 설치," 2007년 7월.
  10. ^ a b 국립 식수 정화소(미국), 모건타운, WV. "슬로우 샌드 여과"Tech Brief 14, 2000년 6월
  11. ^ a b 미국 환경보호국(EPA)(1990).신시내티, "기존 식수처리시설을 업그레이드하거나 새로운 식수처리시설을 설계하는 기술"문서 번호EPA/625/4-89/023.
  12. ^ HDR Engineering (2001). Handbook of Public Water Systems. New York: John Wiley and Sons. p. 353. ISBN 978-0-471-29211-1. Retrieved 28 March 2010.
  13. ^ DIY 슬로우 샌드 필터
  14. ^ "WHO – Slow sand filtration". Archived from the original on 6 April 2016.{{cite web}}: CS1 maint: bot: 원래 URL 상태를 알 수 없습니다(링크).
  15. ^ "UNHCR eCentre" (PDF). Archived from the original (PDF) on 16 March 2006.
  16. ^ https://wayback.archive-it.org/all/20071220025141/http://www.epa.gov/safewater/regs/swtrsms.pdf[베어 URL PDF]
  17. ^ Logsdon, Gary S. (2011). Water Filtration Practices. Denver, CO: American Water Works Association. pp. 1–2. ISBN 978-1613000847.

레퍼런스