완속여과법이란?
완속여과법은 보통침전지를 통과한 침전수를 모래 여과하여 물을 정화하는 시설로, 모래의 유효경은 0.3~0.45mm인 모래를 사용하고, 70~90cm 두께로 설치합니다.
완속여과법은 모래층을 통과하여 원수를 4~5m/day의 여과속도로 침투, 유하시키는 방법 또는 자연유하로 물을 흘려 보내 중력의 힘으로 여과를 하는 방식을 말합니다.
완속여과법은 모래층 표면에 배양한 미생물에 의해 유기물을 제거하고, 물리, 화학, 생물학적 작용으로 부유물, 세균을 제거합니다.
완속여과법의 원리
완속여과법의 원리는 다음과 같습니다.
- 여벌효과(Straining Effect): 완속여과 시스템을 통과하는 동안, 물 속에 떠다니는 큰 입자들은 모래층의 물리적인 장벽에 의해 걸러집니다. 이 과정에서 현탁물질과 같은 큰 입자들이 제거됩니다.
- 흡착과 침전(Adsorption and Sedimentation): 물 속의 작은 입자들은 모래 입자의 표면에 흡착되거나, 느린 여과 과정 동안 중력의 작용으로 침전됩니다. 이로 인해 물리적 여과뿐만 아니라 화학적 오염물질도 제거될 수 있습니다.
- 생물학적 작용(Biological Action): 모래층 상단에 형성되는 생물막(biofilm)에서는 미생물이 번성합니다. 이 미생물들이 유기물, 박테리아, 바이러스 등을 분해하거나 흡수하여 제거합니다. 이 과정은 물을 정화하는 중요한 역할을 합니다.
- 산화작용(Oxidation): 완속여과 과정 중 존재하는 산소는 물 속의 철, 망간과 같은 물질을 산화시켜 제거합니다. 산화된 입자들은 그 후 여벌효과나 흡착과 침전을 통해 제거될 수 있습니다.
완속여과법의 특징
완속여과법의 특징은 다음과 같습니다.
| 완속여과법의 특징 | 설명 |
|---|---|
| 1. 비교적 양호한 원수에 효과적 | 원수의 질이 비교적 양호할 때 더 효과적인 여과 방법입니다. |
| 2. 수중의 현탁물질이나 세균 제거 가능 | 수중에 떠다니는 입자나 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있습니다. |
| 3. 탁도가 낮은 물의 정화에 사용 | 탁도가 낮은 물을 정화하는데 적합한 방법입니다. |
| 4. 급속여과지에 비해 건설비가 많이 듬 | 급속여과 방식에 비해 초기 건설비용이 더 많이 듭니다. |
| 5. 급속여과에 비해 수질이 좋음 | 일반적으로 급속여과 방식에 비해 더 좋은 수질의 여과수를 얻을 수 있습니다. |
| 6. 급속여과지에 비해 관리가 용이하고 여과수질도 안정됨 | 관리가 더 용이하며, 여과수의 질이 더 안정적입니다. |
| 7. 여과속도가 느려 넓은 부지를 필요로 함 | 여과 속도가 느리기 때문에 넓은 부지가 필요합니다. |
| 8. 원수수질에 제약이 있음 | 특정 수준 이상의 원수 수질이 요구됩니다. |
완속여과지의 설계
완속여과지 설계 시 고려해야 할 요소들을 아래와 같이 요약할 수 있습니다.
- 구조 및 형상: 완속여과지는 주로 사각형이나 원형의 형태를 가지며, 내부 구조는 여과를 최적화하기 위해 설계됩니다.
- 여과속도: 여과속도는 일반적으로 시간당 0.1~0.3미터 정도로 매우 느립니다. 이 낮은 속도가 물 속 미세한 입자와 오염물질을 효과적으로 제거합니다.
- 여과면적 및 여과지수: 여과면적은 물을 정화할 수 있는 면적을 의미하며, 여과지수는 여과면적 대비 처리할 수 있는 물의 양을 나타냅니다.
- 모래층의 두께 및 여과모래: 모래층은 일반적으로 70~90cm의 두께를 표준으로 하며, 유효경은 0.3~0.45mm의 입자 크기를 가진 모래가 사용됩니다.
- 자갈층의 두께 및 여과자갈: 모래층 아래에 위치하는 자갈층은 물의 분포와 수집을 돕습니다. 자갈의 크기는 아래로 갈수록 커지며, 여러 층으로 구성될 수 있습니다.
- 하부집수장치: 여과된 물을 모으고 유출시키는 역할을 합니다. 집수관이나 집수구 등으로 구성됩니다.
- 수심 및 여유고: 여과지의 수심은 물이 여과모래를 통과하는 데 필요한 충분한 압력을 제공합니다. 여유고는 여과지 상부의 물 높이를 의미합니다.
- 조절정: 물의 유입량과 여과 후의 유출량을 조절하는 시설입니다.
- 여과수의 역송장치: 여과모래나 자갈층에 쌓인 오염물질을 제거하기 위해 사용되는 시설로, 주기적으로 여과층을 역세척합니다.
- 유입설비: 원수를 여과지로 유입시키는 설비입니다. 유입수의 조건을 조절할 수 있는 기능을 가지고 있습니다.
- 월류관: 여과지의 최대 수위를 조절하고, 초과하는 물을 배출하는 역할을 합니다.
- 배수관: 여과지의 청소나 유지보수 시 사용되는 배수 시설입니다.
- 세사설비: 여과모래나 자갈층을 깨끗하게 세척하기 위한 설비입니다. 주로 역송장치와 연계하여 사용됩니다.
완속여과지 설계는 상기 요소들을 종합적으로 고려하여, 물의 정화 효율성과 운영의 편리성을 동시에 충족시키는 방향으로 진행됩니다.
완속여과지의 설계 요약
| 요소 | 설명 |
|---|---|
| 구조 및 형상 | 주로 사각형이나 원형의 형태, 내부 구조는 여과 최적화 설계 |
| 여과속도 | 시간당 0.1~0.3미터, 낮은 속도로 미세 입자 및 오염물 제거 |
| 여과면적 및 여과지수 | 여과면적: 물 정화 가능 면적, 여과지수: 면적 대비 처리 물량 |
| 모래층의 두께 및 여과모래 | 70~90cm 두께, 0.3~0.45mm 입자 크기 모래 사용 |
| 자갈층의 두께 및 여과자갈 | 물 분포 및 수집 도움, 아래로 갈수록 크기 커짐, 여러 층 구성 |
| 하부집수장치 | 여과된 물 모으고 유출, 집수관이나 집수구로 구성 |
| 수심 및 여유고 | 여과모래 통과 필요한 압력 제공, 여과지 상부 물 높이 |
| 조절정 | 물의 유입량과 여과 후 유출량 조절 |
| 여과수의 역송장치 | 여과층에 쌓인 오염물 제거, 주기적 역세척 |
| 유입설비 | 원수 여과지로 유입, 유입수 조건 조절 기능 |
| 월류관 | 최대 수위 조절 및 초과 물 배출 |
| 배수관 | 청소나 유지보수 시 사용되는 배수 시설 |
| 세사설비 | 여과모래나 자갈층 깨끗하게 세척, 역송장치와 연계 사용 |
마무리
오늘은 완속여과법의 원리 4가지와 특징 및 설계 고려사항에 대해 알아보았습니다.
완속여과법은 침전수를 모래를 통해 여과하여 물을 정화하는 방식으로, 모래의 유효경은 0.3~0.45mm이며, 70~90cm 두께로 설치됩니다. 이 방법은 4~5m/day의 속도로 물을 여과하며, 모래층 표면의 미생물에 의해 유기물, 부유물, 세균 등을 제거합니다.
완속여과의 원리는 여벌효과, 흡착과 침전, 생물학적 작용, 산화작용으로 구성되며, 이를 통해 물리, 화학, 생물학적 오염물질을 제거합니다.
특징으로는 양호한 원수에 효과적이며, 현탁물질과 세균을 제거하고, 탁도가 낮은 물을 정화하는데 적합합니다. 급속여과에 비해 건설비가 많이 들고, 수질이 좋으며, 관리가 용이하고 안정된 여과수질을 제공합니다. 단, 여과속도가 느려 넓은 부지가 필요하며, 원수수질에 제약이 있습니다.
완속여과지의 설계는 여과속도, 여과면적, 모래층과 자갈층의 두께 및 입자 크기, 하부집수장치, 수심과 여유고, 조절정, 역송장치, 유입설비, 월류관, 배수관, 세사설비 등 다양한 요소를 고려해야 합니다.
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