완속여과의 구조 및 운전은?

여과작용의 대부분은 사층 표면에 증식한 세균 등의 미생물과 사층표면에 포착된 현탁질, 콜로이드질 및 미생물활동의 대사물로 형성된 젤라틴질의 수mm 정도의 두께의 생물여과막에서 일어난다. 이와같은 생물막은 수중의 산소가 있으면 즉 호기성조건에서 수중의 생물분해성 유기물이나 하수방류수 중에 함유한 암모니아 등을 호기성산화하고 분해하는 등의 정화작용을 하게 된다.

또 냄새, 맛, 철, 망간, 페놀 등의 미량성분을 산화하고 분해하는 능력도 가지고 있다. 이러한 생물여과막은 원수중의 탁질성분도 잘 제거하며, 또한 세균의 억류제거 능력도 극히 높다.

그러나 이 여과막의 작용은 약 10ppm 정도만으로 존재하는 용존산소의 기초를 두고 있는데, 예를들어 암모니아가 2ppm 이상의 농도로 원수중에 존재하면 이 산소를 소비해 버리므로 완속여과의 기능을 하지 못하게 된다. 일광이 비치는 여과지는 조류가 여과막에서 성장하면서 낮동안에 광합성작용으로 산소를 생성하므로 철, 망간, 암모니아 등의 산화에 매우 유리하다.

그러나 기본적으로 수중에 10ppm 정도 밖에 없는 용존산소에 의존하는 미생물의 작용이므로 여러가지 성분에도 대응할 수 있다는 장점은 있으나, 고농도의 성분에는 대응할 수 없다는 단점이 있다. 또 생물작용에 의해 여러가지 유기물이 장시간에 걸쳐 분해하여 생성된 이탄지 착색수의 주성분인 휴민산 도는 펄빅산 등의 천연 색도에 대해서는 생물여과막으로서의 제거기능을 발휘하지 못한다. BOD에 비해 COD가 매우 높은 물은 완속여과지에서 제거하지 못하는 유기성분이 다량 함유되어 있다고 봐도 괜찮은 된다.

한편 탁도의 제거율은 매우높으나 그 제거가 아주 얇은 5mm의 조밀한 젤라틴상의 여층상층막에서 이루어지므로 고탁도시에는 손실수두가 표면에만 집중되고 급속히 증대되므로 여과를 계속 할 수가 없게된다. 따라서 탁도 10도 정도까지는 완속여과지를 유용하게 이용할 수 있는 한계로 생각하고 있다.

완속여과지의 구조와 운전은 어떻게되나?

여과지는 유입, 유출을 위한 유량조절, 여상의 3개부분으로 구성되어 있다.

여과사층은 60~90cm 정도이며, 급속여과지와 비교하여 입경이 작은 0.3~0.5mm정도의 모래를 40~60cm두께의 자갈층 위에 놓는다. 자갈층 하부에는 다공콘크리트관 등을 배열한 집수장치를 설치하고 그 끝을 유량조절실에 연결한다. 모래층 위의 수심은 1m정도로 하며, 유입관에 의해 사면이 교란되지 않도록 천천히 유입시킨다.

여과속도면에서는 여과 시작할때 1~2m/일 정도로 통과시키는 것이 좋다고 보며, 이후 서서히 속도를 증가시키는 것이 선진국에서는 표준으로 만들어 졌다.

완속여과를 계속하면 손실수두가 증가하여 여과수의 수질은 양호하더라도 물리적으로 여과를 계속할 수 없게 된다. 일반적으로 30~60일이 경과하면 1~2m의 한계손실수두에 도달하며, 여과를 지속할 수 없게 되면 여과지의 물을 모래층이하로 낮추어 사층표면을 1~1.5cm정도 제거하고 다시 원수를 유입시켜 여과를 계속한다.

제거된 모래는 외부에서 세정한 후에 저장하고 이렇게 제거를 반복하여 사층이 약 60cm까지 감소되면 세정하여둔 모래를 다시 여과지에 보충하여 사층의 두께를 90cm정도로 회복시킨후 재사용한다.