Sheba 정수 필터는 저개발 지역에서 가정용 정수의 4가지 일반적인 문제인 느린 여과 속도, 정수 필터 청소의 어려움, 유입수의 지역 및 계절 변화에 정수 필터를 적용하는 어려움, 매력적이지 않은 물리적 디자인으로 보급이 어렵습니다. 제안된 디자인은 이러한 문제를 해결하고 두 가지 혁신을 보여줍니다. 여과 매체를 담기 위해 천 여과 백을 사용합니다. 백을 쉽게 제거할 수 있어 정기적인 청소가 간편하고 계절 조건에 따라 필터를 간단하게 수정할 수 있습니다. Sheba에는 또한 사용자가 기계적 가압을 통해 물의 흐름 속도를 수동으로 높일 수 있는 메커니즘이 포함되어 있습니다. 이 디자인은 저비용 옵션으로서의 잠재력을 입증하기 위해 간단한 재료를 사용하여 프로토타입을 제작했습니다. 여과는 모래, 자갈 및 숯으로 이루어졌습니다. 테스트 결과는 혁신의 타당성을 나타내지만 이를 타밀 나두의 남인도 상황에 적용하기 위한 추가 작업이 진행 중입니다.
목차
소개
가정용 정수 시스템은 수년 동안 존재해 왔으며 안전한 식수에 접근할 수 없는 저개발 국가의 (특히) 농촌 인구에게 물 공급을 늘리는 탁월한 방법으로 홍보되는 경우가 많습니다. 문헌에는 다양한 방식으로 기능하는 많은 디자인이 포함되어 있지만 많은 옵션에도 불구하고 서비스를 받지 못하는 인구는 여전히 엄청납니다.
IDDS ( International Development Design Summit )는 2007년 7월과 8월에 걸쳐 미국 케임브리지에 있는 매사추세츠 공과대학(MIT)에서 개최되었습니다. 5명의 참가자로 구성된 우리 팀은 필터 사용률이 낮은 가장 일반적인 이유와 이러한 요구를 해결하기 위한 설계 기술을 이해하기 시작했습니다.
시장의 이해
인도에 거주하는 세 명의 팀원과 중국의 티베트 자치구에 거주하는 한 명의 팀원으로 구성된 중요한 상황 정보가 팀 내에 포함되었습니다. 정보 기반을 넓히기 위해 과테말라, 파키스탄, 탄자니아, 가나, 티베트의 IDDS 참가자 5명을 대상으로 다음 사항에 대해 설문 조사를 실시했습니다.
- 현지에서 사용 가능한 정수기
- 현지 물 여과 방식
- 응답자들이 생각하는 이상적인 정수기 디자인
- 현지에서 허용되는 가격
- 지역 수원
- 지역 물 모으기 관행
- 가정용 물 사용량
이 사용자 프로파일링 및 팀 지식의 결과(문헌 검토로 보완됨)는 가정용 정수 필터의 농촌 보급을 막는 가장 일반적인 문제가 다음과 같다는 것을 발견했습니다.
- 느린 여과 속도
- 필터 청소가 어렵다
- 신뢰할 수 없는 수질
- 매력없고 부피가 큰 디자인
Sheba라는 이름은 발음하기 쉽고 Sheba 여왕과의 관계를 연상시키며 'she'라는 단어를 포함하여 제품의 최종 사용자가 될 집의 여인을 나타냅니다.
프로젝트 요구 사항
이러한 요구 사항뿐만 아니라 가난한 시골 가정을 지원하는 데 암묵적으로 요구되는 다른 요구 사항을 해결하기 위해 팀은 다음 요구 사항을 충족시키기 위해 노력했습니다.
- 현지에서 구할 수 있는 재료로 만들었습니다.
- 구매(1개월 급여 또는 $10로 추정) 및 운영(연간 $4로 추정)이 저렴함
- 세균 관점에서 물 정화(UN 기준)
- 조작이 쉬움(여성과 어린이도 사용할 수 있어야 함)
- 손쉬운 청소(여성/10세 이상 어린이도 특별한 도구 없이 2시간 이내)
- 손쉬운 유지 관리(현지에서 구할 수 있는 도구 및 부품은 대도시에서 구할 수 있음)
- 현지 기술자가 시공 및 조립 가능
- 3주 이내에 시연 가능한 모델이 만들어집니다.
- 일반 가족이 사용할 수 있는 충분한 물을 만듭니다(각각 3L = 매일 18L로 6명 추정).
디자인
필터 설계의 핵심 개념은 여과 물질이 쌓이는 외부 용기(처음에는 버킷)를 사용하는 것입니다. 디자인은 그림 1에 나와 있습니다. 원수는 맨 위 용기에 붓고 파이프를 통해 여과 물질이 들어 있는 하단 버킷으로 이동합니다. 중앙 버킷은 깨끗한 물을 저장하는 저장소 역할을 합니다. 적절한 크기의 중앙 파이프를 사용하면 가압 막대를 사용하여 여과층을 통해 물을 강제로 통과시켜 흐름을 증가시킬 수 있습니다.
여과 편집
이 디자인은 재료의 추가 및 제거를 간단하게 만들고 다양한 여과 재료를 사용할 수 있게 하며 사용자가 계절에 따라 필터를 사용자 정의할 수 있는 가능성을 제공합니다.
천가방을 포함한 스태킹 시스템
- 천 가방은 나일론을 사용하여 현지에서 저렴하게 만들 수 있습니다. 레이어드 디자인으로 특별한 클로저가 필요하지 않습니다.
- 가방의 천 소재는 추가 여과층 역할을 합니다.
- 세라믹 디스크와 같은 재료를 버킷에 직접 넣을 수 있습니다. 모래나 자갈과 같은 느슨한 물질은 천 가방에 넣을 수 있습니다.
- 가방 안에 들어있는 재료는 청소를 위해 쉽게 꺼낼 수 있습니다. 모래와 같은 물질은 백 내에서 청소할 수 있으며 쉽게 필터로 되돌릴 수 있습니다.
- 여과 수정을 위해 새 층을 추가할 수 있습니다(예: 장마철 탁도의 경우 거친 층을 추가하거나 비소 제거를 위해 녹슨 못 층을 추가할 수 있음).
여과재
다음을 포함하여 다양한 여과 재료를 조합하여 사용할 수 있습니다.
- 모래
- 자갈
- 활성탄 – 냄새, 맛 및 일부 화학 물질을 걸러냅니다.
- 철제 파일링(또는 아연 도금되지 않은 녹슨 철 못)
- 다공성 세라믹(잠재적으로 은 포함)
- 기타 일반적인 현지 자료
물리적 디자인
강제 여과
필터 설계는 정상 작동 중에 중력을 통해 물이 흐르도록 하지만 필요할 때 강제 여과를 사용하여 유량을 증가시킬 가능성이 있습니다. 사용자는 물기둥 내에서 플런저형 메커니즘을 사용하여 압력을 추가합니다.
초기 테스트에 따르면 강제 여과의 효능은 필터에 사용되는 여과 재료에 따라 다릅니다. 바이오샌드 유형의 여과 매체를 사용한 테스트에서 여과 효과가 압력 하에서 감소하는 것으로 나타났습니다. 세라믹 여과 매체는 사용되지 않았지만 이것이 더 나은 결과를 제공할 것으로 믿어집니다.
매력
Sheba는 사용자가 지면에서 편안한 거리인 중간 버킷에서 최상단 버킷과 초록을 로드할 수 있도록 하여 물을 쉽게 로드하고 추출할 수 있도록 설계되었습니다. 가정용 재료(예: 플라스틱)의 사용은 목재나 콘크리트보다 더 매력적인 것으로 생각되어 가정에 필터를 포함시키기가 더 쉽습니다.
저비용
낮은 전체 비용으로 최종 제품을 생산할 필요성을 고려하여 설계가 수행되었습니다. 플라스틱 양동이는 거의 보편적으로 구할 수 있고 상대적으로 저렴하며 특정 공급업체에 의존하지 않습니다. 재료 및 인건비를 줄이기 위해(또한 고장 가능성을 줄이기 위해) 연결 수를 최소화했습니다.
비용
| 구성 요소 설명 | |||||
| 뚜껑이 있는 플라스틱 버킷, 밀폐 | 80.00 | 240.00 | |||
| 커넥터, 플라스틱 가시 | 5.00 | 10.00 | |||
| 플라스틱 튜브, 유연한 1/2" | 25.00 | 6.25 | |||
| PVC 파이프, 1.5" | 25.00 | 50.00 | |||
| 노동 | 100.00 | ||||
| 총 | 406.25 | ||||
| 가정: 프로토타입 비용은 원래 비용의 3배 | |||||
| 볼륨 비용(필터 100개) | 135.00 | ||||
| 추가 비용 | |||||
| 마케팅 비용 10% | 14.00 | ||||
| 서비스 5% | 7.00 | ||||
| 교통 5% | 7.00 | ||||
| 간접비 5% | 7.00 | ||||
| 만일의 사태 20% | 28.00 | ||||
| 소계 | 63.00 | ||||
| 필터당 총 비용 | 203.00 | ||||
| 필터당 비용(USD) | ~ 6USD | ||||
토론
우리는보다
- 아이디어는 실용적입니다. 가방을 사용하면 청소, 조립 및 유지 관리가 매우 쉬워집니다.
- 여과 매체 및 다양한 크기의 선택은 우수한 여과 성능을 달성하는 데 중요합니다.
- 여과 성능 저하의 원인을 알 수 없음 – 가능한 원인으로는 필터 경화 시간 부족, 가는 모래 층이 얇음, 가장자리 주변의 누수 등이 있습니다.
다음 단계
- 타밀나두에서 프로토타입 제작
- 세라믹으로 강제 여과 테스트
- 지정된 여과 재료로 기준 설계 개발
결론
- 가정용 필터에 영향을 미치는 일반적인 문제를 해결하기 위해 제안된 혁신적인 솔루션
- 초기 테스트는 성공과 추가 개발의 필요성을 보여줍니다.
- 작업이 진행 중입니다
연락처
- 주바이다 바이
- [Arun Sharma 메일:asharma@cantab.net ]