고정 필름(모래 또는 기타 미디어) 필터
미디어 필터는 호기성 고정 필름 폐수 처리 시스템입니다. 모래는 물과 폐수를 모두 처리하는 데 가장 일반적으로 사용되는 매체입니다. 싱글 패스 샌드 필터는 100 년 이상 사용되어 왔으며, 이 시스템의 역사적 사용은 1890년대 후반으로 거슬러 올라갑니다. 자갈, 토탄 섬유, 파쇄 유리, 섬유, 폼 등과 같은 다른 매체의 사용은 현장 폐수 처리를 위해 매체 필터 시스템의 성능을 개선할 수 있는 방법에 대한 지식이 쌓이면서 현장 산업에서 인기를 얻고 있습니다.
모래 필터에서 발생하는 폐수 처리 메커니즘에는 물리적, 화학적, 생물학적 과정이 포함됩니다. 스트레이닝 및 침전과 같은 물리적 프로세스는 미디어의 기공 내에서 부유 물질(TSS로 측정)을 제거합니다. 인이나 중금속과 같은 특정 오염 물질의 화학적 흡착은 필터에 사용되는 매체의 특성에 따라 제한적인 역할을 하며, 이는 필터에 사용되는 매체의 특성에 따라 달라집니다. 배지 표면에는 폐수가 배지를 통과하면서 미생물의 성장으로 인해 바이오필름이 형성됩니다. 바이오필름에서 활동하는 미생물은 폐수가 모래 표면을 통과할 때 용해성 및 콜로이드성 폐기물(BOD5 또는 COD로 측정)을 흡수합니다. 생화학적 및 물리적 처리 과정의 결과로 BOD5 및 TSS와 같은 오염 물질이 크게 감소하고 대부분의 암모니아성 질소가 질산성 질소로 전환됩니다(질산화). 폐수의 용존 산소량이 증가하고 처리된 폐수는 정화조 폐수처럼 냄새가 나지 않고 맑아 보입니다.
미디어 필터 처리 장치에는 다음과 같은 기본 구성 요소가 있습니다:
- 컨테이너, 일반적으로 콘크리트 탱크입니다;
- 처리된 폐수를 제거하기 위한 언더 드레인 시스템(일반적으로 슬롯형 PVC 파이프)입니다;
- 처리 매체는 일반적으로 모래입니다;
- 매체 위에 폐수를 도포하는 도징 및 분배 시스템(일반적으로 오리피스 또는 스프레이 노즐이 있는 PVC 파이프).
- 펌프 및 제어 시스템이 포함된 투약 탱크.
폐수 처리 매체를 신중하게 선택하고 처리 시스템을 적절하게 설계하면 특정 유형의 폐수에 대해 원하는 처리 목표를 달성할 수 있습니다.
단일 패스 미디어 필터의 주요 설계 매개 변수는 다음과 같습니다:
- 로딩 속도(유압 및 유기)
- 폐수 분배 시스템 및
- 미디어의 특성.
재계산(멀티패스라고도 함) 미디어 필터 시스템의 주요 설계 매개변수는 다음과 같습니다:
- 로딩 속도 - 유압식 및 유기식,
- 재순환 비율,
- 폐수 분배 시스템,
- 재순환 탱크의 액체 부피 및
- 미디어의 특성
단일 패스 미디어 필터 시스템에서는 일정 시간 간격으로 필터 위에 1차 폐수(정화조 폐수)를 도포(주입)합니다. 애니메이션과 같이 배관망(파이프)에 폐수가 채워지면 스프레이 노즐이 매체(모래) 위에 폐수를 균일하게 도포합니다. 필터 위에 구멍이 뚫린 파이프 네트워크를 사용하여 필터 위에 또는 미디어 내에 몇 인치 정도 배치하여 폐수를 적용할 수도 있습니다. 미디어 위에 유출수를 분사하면 공기가 유출수와 섞일 수 있다는 이점이 있습니다. 그러나 1차 폐수를 살포하면 악취 발생 가능성이 높아지므로 적절한 악취 제어 시스템을 설계에 포함해야 합니다. 적절하게 설계되고 작동하는 재계산 매체 필터에 스프레이 노즐을 사용하면 분사되는 폐수가 1차 폐수와 처리된 폐수의 혼합물이므로 냄새가 발생할 가능성이 거의 없거나 거의 없습니다.
모든 투여 시 매체 위에 적용되는 폐수의 양은 투여 사이클이 끝날 때 폐수가 필터 바닥에 닿지 않도록 하여 매체가 범람하지 않도록 해야 합니다. 애니메이션에서 볼 수 있듯이 스프레이 노즐이 폐수 분사를 멈추면 습윤 전면이 필터의 절반 정도에 도달하고 언더 드레인 시스템을 향해 계속 아래쪽으로 이동합니다. 미디어 필터를 적절히 환기하고 미디어를 통한 공기 흐름이 이루어지도록 하는 것이 중요합니다. 일부 미디어 필터에서는 팬이나 송풍기를 사용한 강제 환기가 설계에 통합되어 호기성 처리를 위한 충분한 공기 공급이 이루어지도록 합니다.
미디어 위에 폐수 주입이 중단되면 몇 분 후 필터가 배수되기 시작합니다. 폐수는 언더 드레인을 사용하여 미디어 바닥에 모인 후 미디어 필터에서 제거됩니다.
단일 패스 시스템에서는 한 번의 통과 후 처리가 완료되어 지하 폐수 분산 시스템으로 분산할 준비가 됩니다. 그러나 재계산 시스템에서는 폐수가 재순환 탱크에 수집되어 미디어 필터로 다시 주입됩니다.
단일 패스 미디어 필터와 재계산 미디어 필터의 주요 차이점은 시스템 크기입니다. 일반적으로 단일 패스 시스템은 재계산 시스템보다 크기가 더 큽니다. 그러나 재계산 시스템은 일반적으로 펌프와 제어 시스템 측면에서 더 복잡합니다. 재계산 매체 필터에서 폐수의 재순환은 배수 역류의 일부가 재순환 탱크로 되돌아가고 나머지는 배출되는 분할 흐름 방식(분배 상자)을 사용하여 이루어집니다. 분할 흐름 방식에서는 하루에 필터를 투여하는 총 횟수는 해당 날짜의 폐수 발생량에 따라 달라집니다. 재순환 탱크에 설치된 볼 플로트 밸브를 사용하여 폐수를 재순환할 수도 있습니다. 재순환 탱크의 수위에 따라 볼 플로트 밸브는 배수 역류가 재순환 탱크로 다시 돌아가도록 허용하거나 배출 탱크로 전환합니다. 이 방법을 사용하면 폐수 발생량에 관계없이 매일 필터에 고정된 횟수를 주입할 수 있습니다. 일반적으로 매일 일정한 횟수로 주입되는 재계산 미디어 필터의 성능이 일정한 횟수로 주입되지 않는 필터보다 우수합니다.
버지니아 공대 켄틀랜드 연구 농장의 레이 르노 교수는 3년 동안 사전 엔지니어링된 사전 포장된 재계산 미디어 필터 시스템의 성능을 평가했습니다. 이 프로젝트에 대한 자세한 내용은 http://filebox.vt.edu/cals/cses/reneau/projects/rmfsum.html 에서 확인할 수 있습니다. 버지니아 공대의 미디어 필터 평가는 평가 과정에서 매일 정화조 폐수의 정확한 양(설계 유량)을 처리 공정에 추가하고 분석을 위해 처리된 폐수 샘플을 수집하는 고도로 '통제된' 조건에서 이루어졌습니다.
현장 하수 및 수도 서비스 부서는 1996 에서 2000 까지 단일 패스 피트 필터 시스템의 현장 평가에 참여했습니다. 이 기간 동안 버지니아의 단독 주택에 수백 개의 토탄 필터를 설치했으며, 필터 성능을 평가하고 필터 폐수의 배출로 인한 얕은 지하수 수질에 미치는 영향을 파악하기 위해 24 사이트를 선정했습니다. 이 연구 결과를 소개하는 기술 논문이 ASAE 컨퍼런스( 2000 )에서 발표되었습니다(파일 링크).
지난 5월( 2000), 고장 난 정화조 폐수 배수구를 수리하기 위해 4가지 유형의 재계산 매체 필터를 구획에 설치했습니다. 이러한 각 필터에 사용되는 미디어는 다르며 필터의 크기와 재계산 방법도 다릅니다. 그러나 폐수 수질은 매우 유사하고 조기에 고장이 난 배수장을 되살릴 수 있을 정도로 좋은 수질로 보입니다. 젠티오 웨스트 프로젝트에 대한 자세한 내용은 파일(젠티오 웨스트 프로젝트.doc)에 포함되어 있습니다.
모든 유형의 미디어 필터 시스템은 유지 관리가 필요하며, 이러한 유형의 시스템 운영 및 유지 관리에 대한 적절한 교육을 받은 전문가가 미디어 필터 사용이 제안된 지역에 상주해야 합니다.