OHorizons BioSand Filter/ko
바이오샌드 필터(BSF)는 개발도상국의 가정용으로 설계된 간편하고 저렴한 저기술 정수 장치입니다. 모래, 자갈, 그리고 자연적인 생물학적 과정을 이용하여 BSF는 식수에서 병원균을 제거합니다. 병원균이란 질병을 유발할 수 있는 모든 것을 의미합니다. 식수의 경우, 병원균에는 박테리아, 원생동물(단세포 생물), 기생충(기생충), 그리고 바이러스가 포함될 수 있습니다. BSF는 기계나 움직이는 부품 없이 중력에만 의존하기 때문에 전력망이 없는 지역 사회에 이상적입니다. 콘크리트 BSF는 적절하게 관리하면 25년 이상 사용할 수 있으며, 최소한의 유지 보수와 청소만 필요하므로 매우 내구성이 뛰어나고 지속 가능하며 효과적인 정수 장치입니다.
바이오샌드 필터는 사용 시점 기술입니다. 이름에서 알 수 있듯이, 이는 물이 사용되거나 소비되는 시점에서 처리된다는 것을 의미합니다. 이를 통해 사용자는 물의 청결을 최대한 제어하고 재오염 가능성을 줄일 수 있습니다.
현재 연구 및 구현 중인 다양한 유형의 BSF가 있습니다. 전통적인 콘크리트 BSF 외에도 상업용 플라스틱 버전, 스테인리스 스틸 모델, 그리고 다양한 DIY 플라스틱 버킷 설계도가 있습니다.
BioSand 필터 기록
BSF의 역사는 1990년대 초 캐나다 엔지니어 데이비드 만츠 박사가 캘거리 대학교에서 최초의 BSF 프로토타입을 개발하면서 시작되었습니다. 만츠 박사는 19세기 초부터 전 세계 지자체에서 사용해 온 완속 모래 여과기를 가정용으로 개조하는 것을 구상했습니다. 그의 연구와 시험은 현재 전 세계 여러 국가에서 사용되고 있는 콘크리트 BSF 설계로 이어졌습니다.
BioSand 필터는 어떻게 물을 정화합니까?
많은 미생물이 물속에 서식합니다. 육안으로는 보기 힘들 정도로 작지만, 실제로 존재합니다. 이러한 미생물 중 일부에는 유해한 병원균이 포함되어 있습니다. 위 그림에서 볼 수 있듯이, BSF는 기계적 포획, 흡착, 포식, 그리고 자연사라는 네 가지 과정을 통해 식수에서 병원균을 포함한 미생물을 분리합니다. 이러한 과정들을 더 자세히 살펴보고, 바이오샌드 필터의 가장 흥미로운 부분인 생물학적 층에 대해 알아보겠습니다!
BSF에 처음 물을 부으면 큰 미생물은 모래 위쪽에 갇힙니다. 사용 후 처음 몇 주 동안 더러운 물을 필터에 부으면 이러한 미생물은 모래 기둥 위쪽에 계속 축적되어 새로운 집에 정착합니다. 모래 위쪽의 미생물 생태계를 바이오층이라고 하며, 일반적으로 BSF를 사용한 지 한 달 이내에 완전히 형성됩니다. 포식(미생물이 다른 미생물을 먹는 것)은 바이오층에서 발생하며 필터 내부에서 병원균을 제거하는 데 필수적입니다. 바이오층이 완전히 형성되면 물에서 98%의 병원균이 제거됩니다. 바이오층이 없으면 기계적 포획, 흡착 및 자연사를 통해 병원균의 30~70%만 제거할 수 있습니다. BSF를 매일 사용하는 것이 중요합니다. 바이오층에 영양을 공급하고 제대로 기능할 수 있도록 해야 합니다.
생물층에서 잡아먹히지 않은 미생물은 기계적 포획, 흡착 또는 자연사 등을 통해 모래의 아래쪽 층에 있는 물에서 제거됩니다.
필터와 바이오층이 제대로 작동하는 데 중요한 것은 일시 정지 기간입니다.BSF는 간헐적으로 사용하도록 설계되었으므로, 필터에 물을 지속적으로가 아니라 간헐적으로 부어야 합니다.필터를 통해 물이 흐르지 않을 때 이를 일시 정지 기간이라고 합니다.일시 정지 기간은 최소 1시간, 최대 48시간이어야 합니다.일시 정지 기간이 너무 길면 바이오층 내 미생물이 굶어 죽어 바이오층의 효과에 영향을 미칠 수 있습니다.바이오층 위의 고인 물도 마르기 시작하여 바이오층이 죽을 수 있습니다.일시 정지 기간이 너무 짧으면 필터의 하부에서 자연적으로 죽을 시간이 충분하지 않아 해당 병원균이 필터에서 나오는 물에 남아 있을 수 있습니다.마찬가지로, 바이오층 내 미생물은 바이오층에 있는 대부분의 병원균을 먹을 시간이 충분하지 않습니다.
필터를 사용할 때마다 같은 수원의 물을 사용하는 것이 좋습니다.BSF의 일반적인 수원으로는 호수, 강, 하천, 연못과 같은 표면수가 있습니다.빗물, 시추공, 관정 또는 파이프 물은 모두 병원균을 포함할 수 있으며 BSF와 함께 사용할 수도 있습니다.시간이 지남에 따라 생물층은 수원의 특정 양과 유형의 오염에 적응합니다.예를 들어 우기가 시작될 때 수원을 변경하면 오염 수준과 유형이 달라집니다.생물층이 새로운 수원의 오염 수준과 영양소에 적응하는 데 며칠이 걸릴 수 있습니다.이 기간 동안 사용자는 BSF를 계속 사용할 수 있지만 물이 필터를 통과한 후에는 염소 처리 또는 끓이기와 같은 2차 소독 방법을 사용해야 합니다.사용자는 절대로 염소 또는 염소 처리된 물을 필터에 넣지 마십시오.생물층이 죽습니다.
BioSand 필터 생산
콘크리트 필터 본체를 제작하기 위해 강철 주형을 제작했습니다. 수년에 걸쳐 콘크리트 BSF와 해당 강철 주형의 설계는 병원균 제거 효율을 높이기 위해 주기적으로 개선되어 왔습니다. 그러나 필터 제조 공정은 대체로 동일하게 유지되었습니다.
콘크리트를 몰드에 붓고 하룻밤 동안 양생합니다. 8~12시간 후 몰드를 제거하면 콘크리트 필터 본체만 남습니다. 이 과정을 탈형이라고 합니다. 콘크리트가 완전히 양생된 후, 필터는 최종 목적지로 옮겨져 여과 매체를 채웁니다. 최종 결과물은 약 90cm 높이의 콘크리트 가전제품으로, 모래와 자갈을 정성껏 준비하고 계량하여 채웁니다. 설치 후에는 필터를 이동해서는 안 됩니다. 필터를 이동하면 필터 내부의 생물층과 모래가 손상되어 병원균 제거가 저해될 수 있습니다. 분리 자갈(작은 자갈)은 모래가 필터 하단으로 이동하여 배출관을 막는 것을 방지합니다. 배수 자갈(큰 자갈)은 분리 자갈이 배출관을 막는 것을 방지합니다. 배출관은 필터 바닥에 있으며, 깨끗한 물은 이 관을 통과하여 필터에서 마실 수 있습니다.
효율성, 실용성, 그리고 병원균 제거를 극대화하기 위해 BSF와 그에 상응하는 곰팡이의 매개변수를 설계하는 데에는 과학적인 접근이 필요합니다. BSF의 성능을 향상시키기 위해 실험실과 현장에서 수년간의 연구가 진행되어 왔습니다. 예를 들어, 생물층을 유지하려면 습윤하면서도 산소 공급이 가능해야 합니다. 생물층을 보호하기 위해서는 모래 위 5cm 높이의 고인 물을 확보하고, 확산 용기를 사용하여 물이 한꺼번에 튀어 생물층이 손상되는 것을 방지하는 것이 가장 좋습니다.
OHorizons의 바이오샌드 필터 생산용 목재 틀
OHorizons는 콘크리트 바이오샌드 필터 제조 공정에서 혁신의 기회를 발견했습니다. OHorizons의 목재 몰드는 현장 기관과 지역 사회가 기존 방식보다 훨씬 적은 비용으로 바이오샌드 필터를 제작하고 설치할 수 있도록 하는 획기적인 기술입니다. 이를 통해 더 많은 사람들이 깨끗한 물을 더 빨리 얻을 수 있게 됩니다.
목재 틀의 장점
- 내구성(필터 50개/금형)
- 저렴(50~80달러/금형)
- 가벼움(~ 60파운드)
- 현지에서 조달된 재료(모든 재료는 국내에서 구매하여 쉽게 교체 가능)
- 사용이 간편합니다(특별한 기술이나 이전 건설 경험이 필요하지 않습니다)
- 오프 그리드로 만들 수 있습니다
OHorizons에서 설계한 BSF는 한 번 사용할 때마다 11리터의 물을 정수합니다. 즉, 필터에 물을 한 번 부을 때마다 11리터의 식수가 정수됩니다. BSF는 간헐적으로 사용해야 한다는 점을 고려하면, 필터 소유자는 하루에 11리터에서 44리터, 즉 약 3~12갤런의 물을 얻을 수 있습니다.
OHorizons 건설 매뉴얼은 http://www.ohorizons.org/resources/ 에서 무료로 다운로드할 수 있습니다.
BioSand 필터 사용
바이오샌드 필터는 사용하기 매우 간편하며 관엽식물 관리와 비슷합니다. 관리에서 가장 중요한 부분은 오염된 물을 하루 1~4회 공급하여 바이오층이 건강하게 유지되도록 하는 것입니다. 공급된 바이오층은 소화 및 회복 시간이 필요합니다. 이를 휴지 기간이라고 합니다. 사용 후 최소 1시간의 휴지 기간이 필요하며, 효과적이고 효율적인 성능을 위해서는 몇 시간 정도 사용하는 것이 좋습니다. 관엽식물과 마찬가지로 바이오층은 물이 너무 많거나 적으면 생존할 수 없습니다.
일반적으로 콘크리트 바이오샌드 필터는 올바르게 설치하고 사용하면 25년 이상 사용할 수 있습니다. 모래와 자갈은 교체할 필요가 없으며, 바이오샌드 필터는 청소가 거의 필요하지 않습니다. 탁하거나 침전물이 농축된 물을 사용하여 필터의 유량에 문제가 발생하는 경우, 스월 앤 덤프(swirl and dump) 기법이라는 간단한 절차를 사용하여 모래를 쉽게 세척할 수 있습니다. 스월 앤 덤프 기법은 손바닥으로 필터의 최상층 모래를 가볍게 휘저어 표면을 약간 변형시키는 것입니다. 이 과정을 거치면 고인 물이 탁해집니다. 이 물은 제거한 후 새 물로 교체해야 합니다. 원하는 유량을 얻을 때까지 이 과정을 필요한 만큼 반복할 수 있습니다.
사진 갤러리
- 바이오샌드 필터
콘크리트 바이오샌드 필터의 부품
방글라데시 여성들이 완성된 OHorizons 콘크리트 BioSand 필터 뒤에 서 있습니다.
방글라데시 가정에 설치된 OHorizons BioSand 필터.
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