제약폐수의 생물학적 처리 시 오존 전처리에 따른 특정 의약물질의 처리 효율 및 생분해도 변화 Degradation of specific pharmaceuticals in wastewater by ozone oxidation as a pretrea[t]ment for biological treatment process원문보기
의약품의 생산 시 배출되는 제약폐수에는 매우 다양한 유기물질 및 난분해성 물질이 포함되어 있다. 배출되는 제약폐수를 처리하기 위한 방법으로는 흡착, 막여과, 산화, 생물학적 처리 등의 방법이 있는데 대부분의 의약품 제조업체에서는 생물학적 처리 공정을 적용하고 있다. 하지만 제약폐수 내 포함된 의약물질의 난분해성 특성 및 미생물에 대한 독성으로 인해 의약물질의 효율적인 제거가 이루어지지 않고 있어 전·후처리 공정의 추가가 검토되고 있다. 그 중 난분해성 유기물질의 분해 및 산화에 효과적 오존을 이용한 방법이 적용되고 있다. 본 연구는 오존 및 생물학적 처리 시 의약물질의 제거 효율 및 생분해도의 변화를 알아보며 동시에 ...
의약품의 생산 시 배출되는 제약폐수에는 매우 다양한 유기물질 및 난분해성 물질이 포함되어 있다. 배출되는 제약폐수를 처리하기 위한 방법으로는 흡착, 막여과, 산화, 생물학적 처리 등의 방법이 있는데 대부분의 의약품 제조업체에서는 생물학적 처리 공정을 적용하고 있다. 하지만 제약폐수 내 포함된 의약물질의 난분해성 특성 및 미생물에 대한 독성으로 인해 의약물질의 효율적인 제거가 이루어지지 않고 있어 전·후처리 공정의 추가가 검토되고 있다. 그 중 난분해성 유기물질의 분해 및 산화에 효과적 오존을 이용한 방법이 적용되고 있다. 본 연구는 오존 및 생물학적 처리 시 의약물질의 제거 효율 및 생분해도의 변화를 알아보며 동시에 전처리로서 적용된 오존이 후단의 생물학적 처리에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 대상 의약물질은 acetylsalicylic acid, caffeine, carbamazepine, ciprofloxacin, ibuprofen을 선정하여 사용하였다. 오존 접촉 실험은 오존 주입량 1, 3, 5mg/L에서의 의약물질 제거 효율을 확인하였으며 생물학적 처리 효율을 알아보기 위해 7일간의 회분식 실험을 진행하였다. 오존 처리 결과 BOD5 / CODcr 분율은 오존 주입량이 증가함에 따라 같이 증가하는 모습을 보였다. 제거 효율은 오존 주입 농도 증가함에 따라 의약물질의 농도가 감소하였으며 오존 5mg/L에서의 실험 결과에서 acetylsalicylic acid, caffeine, carbamazepine, ciprofloxacin이 98% 이상의 제거율을 보였으나 ibuprofen의 경우 69.0%의 비교적 낮은 제거율을 보였다. 생물학적 처리를 통한 의약물질의 제거 효율을 확인하고자 실시한 회분식 실험 결과에서는 처리 기간이 늘어남에 따라 BOD5 / CODcr 분율이 증가하였으며 개별 의약물질의 제거 효율 역시 처리 기간에 따라 제거율이 증가하여 7일차에 90% 이상의 제거율을 보였다. 하지만 carbamazepine의 경우 31.4%의 낮은 처리 효율을 보여 생물학적 처리를 통한 효율적인 제거를 위해서는 전처리가 필요할 것으로 판단된다. 오존 전처리를 통한 생물학적 처리 시 의약물질의 제거 효율을 알아보기 위한 실험 결과 개별 의약물질의 제거율은 처리 기간에 따라 증가하였으나 carbamazepine의 경우 단독으로 생물학적 처리를 적용했을 때와 마찬가지로 38.2%의 낮은 제거율을 보였다. 또한 ciprofloxacin은 3일차 이후 농도가 증가하는 것을 확인할 수 있었는데 이는 6일차 이후 증가한 DOC와 COD와 연관 있다. 미생물의 흡착으로 제거되었던 의약물질 및 난분해성 유기물질의 탈착으로 인해 수중에 존재하게 되는데 이로 인해 DOC와 COD가 증가한 것으로 판단되며 ciprofloxacin의 농도 증가 역시 관련 있다고 판단된다. 각각의 실험을 통해 의약물질의 처리 방법 별 제거율을 확인하였으며, 오존을 통한 의약물질의 효율적 제거를 위해서는 오존의 농도 증가와 더불어 오존이 원활이 분해될 수 있도록 대상 원수의 pH 조정이 필요하며 오존 농도 선정 시 대상 원수 내 오존 소비물질을 고려하여 오존 주입량을 선정해야할 것으로 판단된다. 또한 생물학적 처리 시 제거 효율이 낮은 의약물질의 경우 전처리가 필요하다 판단된다.
의약품의 생산 시 배출되는 제약폐수에는 매우 다양한 유기물질 및 난분해성 물질이 포함되어 있다. 배출되는 제약폐수를 처리하기 위한 방법으로는 흡착, 막여과, 산화, 생물학적 처리 등의 방법이 있는데 대부분의 의약품 제조업체에서는 생물학적 처리 공정을 적용하고 있다. 하지만 제약폐수 내 포함된 의약물질의 난분해성 특성 및 미생물에 대한 독성으로 인해 의약물질의 효율적인 제거가 이루어지지 않고 있어 전·후처리 공정의 추가가 검토되고 있다. 그 중 난분해성 유기물질의 분해 및 산화에 효과적 오존을 이용한 방법이 적용되고 있다. 본 연구는 오존 및 생물학적 처리 시 의약물질의 제거 효율 및 생분해도의 변화를 알아보며 동시에 전처리로서 적용된 오존이 후단의 생물학적 처리에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 대상 의약물질은 acetylsalicylic acid, caffeine, carbamazepine, ciprofloxacin, ibuprofen을 선정하여 사용하였다. 오존 접촉 실험은 오존 주입량 1, 3, 5mg/L에서의 의약물질 제거 효율을 확인하였으며 생물학적 처리 효율을 알아보기 위해 7일간의 회분식 실험을 진행하였다. 오존 처리 결과 BOD5 / CODcr 분율은 오존 주입량이 증가함에 따라 같이 증가하는 모습을 보였다. 제거 효율은 오존 주입 농도 증가함에 따라 의약물질의 농도가 감소하였으며 오존 5mg/L에서의 실험 결과에서 acetylsalicylic acid, caffeine, carbamazepine, ciprofloxacin이 98% 이상의 제거율을 보였으나 ibuprofen의 경우 69.0%의 비교적 낮은 제거율을 보였다. 생물학적 처리를 통한 의약물질의 제거 효율을 확인하고자 실시한 회분식 실험 결과에서는 처리 기간이 늘어남에 따라 BOD5 / CODcr 분율이 증가하였으며 개별 의약물질의 제거 효율 역시 처리 기간에 따라 제거율이 증가하여 7일차에 90% 이상의 제거율을 보였다. 하지만 carbamazepine의 경우 31.4%의 낮은 처리 효율을 보여 생물학적 처리를 통한 효율적인 제거를 위해서는 전처리가 필요할 것으로 판단된다. 오존 전처리를 통한 생물학적 처리 시 의약물질의 제거 효율을 알아보기 위한 실험 결과 개별 의약물질의 제거율은 처리 기간에 따라 증가하였으나 carbamazepine의 경우 단독으로 생물학적 처리를 적용했을 때와 마찬가지로 38.2%의 낮은 제거율을 보였다. 또한 ciprofloxacin은 3일차 이후 농도가 증가하는 것을 확인할 수 있었는데 이는 6일차 이후 증가한 DOC와 COD와 연관 있다. 미생물의 흡착으로 제거되었던 의약물질 및 난분해성 유기물질의 탈착으로 인해 수중에 존재하게 되는데 이로 인해 DOC와 COD가 증가한 것으로 판단되며 ciprofloxacin의 농도 증가 역시 관련 있다고 판단된다. 각각의 실험을 통해 의약물질의 처리 방법 별 제거율을 확인하였으며, 오존을 통한 의약물질의 효율적 제거를 위해서는 오존의 농도 증가와 더불어 오존이 원활이 분해될 수 있도록 대상 원수의 pH 조정이 필요하며 오존 농도 선정 시 대상 원수 내 오존 소비물질을 고려하여 오존 주입량을 선정해야할 것으로 판단된다. 또한 생물학적 처리 시 제거 효율이 낮은 의약물질의 경우 전처리가 필요하다 판단된다.
Pharmaceuticals are used for prevention or treatment of disease for human health. Industrial pharmaceutical wastewater include high CODcr, plenty of non-biodegradable organic matter, and great amounts of compounds persistent to biodegradation. Biological treatment well applied at the wastewater trea...
Pharmaceuticals are used for prevention or treatment of disease for human health. Industrial pharmaceutical wastewater include high CODcr, plenty of non-biodegradable organic matter, and great amounts of compounds persistent to biodegradation. Biological treatment well applied at the wastewater treatment plant. However, due to the limited efficiency to certain PPCPs, several advanced processes such as oxidation and adsorption are considered as pretreatment or post-treatment. Ozone oxidation has shown effectiveness to remove PPCPs. Little research has been done to investigate the changes of BOD5 / CODcr ratio during ozonation. This study examined the fraction changes of biodegradability during ozonation in addition to removal efficiencies of five pharmaceuticals. The increasing ozone concentration contributed to decline UV254, BOD and COD values. The concentration of 5mg/L of ozone was effective in removing individual PPCP and improving the BOD5 / CODcr ratio. With the ozone dose of 5mg/L, more than 98% of the removal were achieved for the PPCPs except for the case of Ibuprofen, which was removed by 69.0%. The batch tests for biological treatment were conducted. The increasing operation duration contributed to improve BOD5 / CODcr ratio and individual PPCP removal except for the case of carbamazepine, which remoed only 31.4%. The result from biological treatment combined with ozone pretreatment showed that BOD5 / CODcr ratio and individual PPCP removal were improved while increaseing treatment duration. On the other hand, carbamazepine was not effectively degraded. It is similar to the result of biological treatment. Ozone concentration is an important design parameter that has to be optimized to effectively remove the PPCP. And some PPCPs were not degraded during the biological treatment. Thus, pretreatment process such as ozonation must be used along with the biological treatment.
Pharmaceuticals are used for prevention or treatment of disease for human health. Industrial pharmaceutical wastewater include high CODcr, plenty of non-biodegradable organic matter, and great amounts of compounds persistent to biodegradation. Biological treatment well applied at the wastewater treatment plant. However, due to the limited efficiency to certain PPCPs, several advanced processes such as oxidation and adsorption are considered as pretreatment or post-treatment. Ozone oxidation has shown effectiveness to remove PPCPs. Little research has been done to investigate the changes of BOD5 / CODcr ratio during ozonation. This study examined the fraction changes of biodegradability during ozonation in addition to removal efficiencies of five pharmaceuticals. The increasing ozone concentration contributed to decline UV254, BOD and COD values. The concentration of 5mg/L of ozone was effective in removing individual PPCP and improving the BOD5 / CODcr ratio. With the ozone dose of 5mg/L, more than 98% of the removal were achieved for the PPCPs except for the case of Ibuprofen, which was removed by 69.0%. The batch tests for biological treatment were conducted. The increasing operation duration contributed to improve BOD5 / CODcr ratio and individual PPCP removal except for the case of carbamazepine, which remoed only 31.4%. The result from biological treatment combined with ozone pretreatment showed that BOD5 / CODcr ratio and individual PPCP removal were improved while increaseing treatment duration. On the other hand, carbamazepine was not effectively degraded. It is similar to the result of biological treatment. Ozone concentration is an important design parameter that has to be optimized to effectively remove the PPCP. And some PPCPs were not degraded during the biological treatment. Thus, pretreatment process such as ozonation must be used along with the biological treatment.
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