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문제 정의
- 그러나 현재 국내의 응집공정, 특히 정수 공정에서의 철염계 무기응집제의 사용은 전무한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 철(Ⅲ) 응집제를 이용한 고도응집공 정을 통한 조류유래 유기물질과 소독부산물질 제거효과와 전염소공정이 소독부산물 형성과 여과 공정에 미치는 영향을 평가해 보았다. 또한 고도산화 중 UV산화공정이 조류 제거 및 THMs 형성에 미치는 영향을 평가하였다.
- 유기물의 성상별 분류를 위해 본 실험에서는 Amberlite XAD-8(Supelco, Superlite XAD-8) 수지를 이용한 유기물의 극성분포를 확인하였다. 실험 전 XAD 수지는 0.
- 응집공정에서 철 주입량에 따른 조류 및 유기물제거에 미치는 영향을 확인하기 위해 응집.침전 후 상등수의 Chlorophyll-a와 탁도, 0.
제안 방법
- 시료 중 잔류하는 염소는 sodium thiosulfate 용액을 이용하여 제거되었다. THMs의 추출은 liquid-liquid extraction method에 의하여 42 mL의 시료에 대하여 3 mL의 pentane(Aldrich, THM grade)을 이용하였으며, 검량선은 BF, BDCM, CDBM, CF 각각에 대하여 작성하고 각 농도의 합을 총 THMs 농도로 이용하였다Internal 마andard로써 1, 1, 2-trichloroethane 을 주입하여 매 실험에 대한 결과 값의 보정을 실시하였다. 2 ug의 추출액은 Gas-chromatography electron capture detector (GC-ECD 5890, Hewlett Packard)에 주입하여 측정 하였으며, 측정에 사용된 컬럼은 DB-5(0.
- 인공호소수 내의 조류성상과 조류유래 유기물질의 특성을 확인하기 위한 조류 배양실험에 이용한 배양조는 지름 25 cm, 높이 30 cm, 5 L 용량의 삼각플라스크 반응조를 이용하였으며, 배양조는 온도조절과 오염을 방지하기 위해 인큐베이터 내부에 설치하였다. 광원은 인큐베이터 내부 상부에 2개의 형광등을 설치하여, 반응조 중심부에서의 조도가 2500 Lux가 되도록 조절하였다. 조내의 온도는 25±1 ℃ 로 유지하였고, 광주기는 16 : 8 (light : dark)로 설정하였으며, 조내부에 조류의 침전을 방지하기 위해 40 rpm의 속도로 교반기를 사용하여 교반시켰다.
- 따라서 본 연구에서는 철(Ⅲ) 응집제를 이용한 고도응집공 정을 통한 조류유래 유기물질과 소독부산물질 제거효과와 전염소공정이 소독부산물 형성과 여과 공정에 미치는 영향을 평가해 보았다. 또한 고도산화 중 UV산화공정이 조류 제거 및 THMs 형성에 미치는 영향을 평가하였다.
- pH의 변화는 수중의 철의 수화속도와 유기물의 음전하도를 변화시켜 응집공정에 큰 영향으로 작용한다. 또한 유 기물과 THMs제거에 있어 철 주입량 실험으로 반응 pH가 큰 영향으로 작용하므로 응집반응에 미치는 pH의 영향을 확인하기 위해 반응 pH를 5-8 범위로 일정하게 조절하면서, 응집. 침전한 상등수의 Chlorophyll-a와 탁도를 측정하였으며, 또한 유기물질의 간접적인 지표인 UV254와 DOC 및 소독부산물인 THMs생성량을 측정하였다(Fig.
- 4 L로 구성되어 있다. 반응기 내 대상 원수의 혼합을 위하여 3 L/min 용량의 순환 펌프를 연결하여 입자의 침전과 약품의 국부 분산을 최소화하였다.
- 조내의 온도는 25±1 ℃ 로 유지하였고, 광주기는 16 : 8 (light : dark)로 설정하였으며, 조내부에 조류의 침전을 방지하기 위해 40 rpm의 속도로 교반기를 사용하여 교반시켰다. 반응조로 이물질의 유입을 방지하기 위해 bio-steristoopper를 사용하였다. 인공배양에 사용된 조류는 인공호소에 존재하는 자연 조류이며, 호소 내 조류성장에 필요한 영양염류가 충분히 존재하기에 호소 원수와 동물성 플랑크톤과 조류를 제거한 여과수를 1 : 4 비율로 35 day 동안 인공 배양하였다.
- 전 염소처리는 취수장에서 정수장의 급속 혼화지까지의 도달시간을 기준으로 접촉시간을 결정하였으며, 통상 40 min에서 60 min 정도가 소요됨에 따라 본 실험에서는 60 min으로 정하였다. 사용된 염소는 차아염소산나트륨 NaOCl (Aldrich, 10-12%, 42405-4) 원액을 4 mg/mL로 희석하여, 주입량을 2, 4, 6, 8, 10 mg/L의 나누어 각각 주입 후 60 min 간 반응 시켰다.
- 25 M의 stock solution으로 조제 후 4℃ 이하의 暗所에 보관되었으며, 철 이온의 수화를 억제하기 위해 1% HCl(Aldrich, 37%, 25814-8)을 주입하고 4주 이상 경과된 stock solution의 경우 폐기하였다. 실제 실험에서 응집제 주입량은 5, 25, 50, 75, 100 mg/L를 주입하였다. 급속 및 완속 혼합의 교반조건을 각각 180 rpm과 40 rpm 로 교반시간을 3 min과 30 min으로 하였다.
- 유기물의 성상별 분류를 위해 본 실험에서는 Amberlite XAD-8(Supelco, Superlite XAD-8) 수지를 이용한 유기물의 극성분포를 확인하였다. 실험 전 XAD 수지는 0.1 N NaOH 로 5일, methanol 1일, diethylether 1일, acetonitrile 1일, methanol 1일간 soxhlet 추출에 의해 전처리를 실시하였다 수지를 통한 흡착은 칼럼에 의해 수행되었는데, 칼럼의 크기는 내경 2 cm, 높이 30 cm로 제작된 유리 컬럼에 수지를 20 cm 충진 후 유량 5 mL/min으로 시수를 통과시켰다. Fig.
- 여과실험은 회분식 dead-end filtration으로 수행하였으며, 전 염소처리와 응집의 각각 조건에서 얻은 상등수를 이용하여, 0.5 atm의 압력을 유지하며 투과수의 부피를 시간에 따라 측정하였다.
- 급속 및 완속 혼합의 교반조건을 각각 180 rpm과 40 rpm 로 교반시간을 3 min과 30 min으로 하였다. 완속교반 후 침전시간은 30 min이었고 침전 후 상등액과 상등액을 0.45 lim membrane을 이용하여 여과한 여액에 대하여 필요한 분석을 실시하였다.
- 용존성 유기물질이 조류에서 생성되는 유기물질임을 확인하기 위해 조류배양기간에 따른 EOM의 주성분인 poly- saccharide와 protein 생성량과 소독부산물인 THMs생성량의 변화를 측정하였다. Fig.
- 전 염소처리가 여과 공정에 미치는 영향을 확인하기 위해, 각 실험조건에서의 상징액을 이용하여 회분식 dead-end filtration으로 여과실험을 수행하였다. 0.
- 전 염소처리는 취수장에서 정수장의 급속 혼화지까지의 도달시간을 기준으로 접촉시간을 결정하였으며, 통상 40 min에서 60 min 정도가 소요됨에 따라 본 실험에서는 60 min으로 정하였다. 사용된 염소는 차아염소산나트륨 NaOCl (Aldrich, 10-12%, 42405-4) 원액을 4 mg/mL로 희석하여, 주입량을 2, 4, 6, 8, 10 mg/L의 나누어 각각 주입 후 60 min 간 반응 시켰다.
- 조류에서 유래되는 유기물질 및 소독부산물인 THMs의 변화를 조류 성장에 따라 확인하기 위해 부영양화된 호소 수에서 채취한 자연조류를 35일간 인공배양하였다. Chung 등2, 13)은 조류의 성장에 따른 생질 량의 농도변화를 Chloro- phyll-a 농도로 나타낼 수 있다고 하였다.
- 조류유래 유기물과 소독부산물질제거에 있어 UV산화의 적용이 가능한지를 검토하기 위해 UV 및 UV/H2O2 산화와 UV/H2O2/Fe3+ 산화와 응집공정을 결합시킨 photo-Fenton 실험을 실시하였다(Fig. 9). 주입된 철 주입량과 반응 pH는 응집반응에서와 같은 25 mg/L 및 pH 5에서, H2O2 주입량은 예비실험을 통해 THMs생성에 영향을 미치지 않으면서 효과적인 UV산화가 이루어지는 농도 0.
- 전 염소처리는 조류의 불활성화 및 후속하는 응집공정에서 응집효율을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 조류제거에 있어 염소 주입량의 영향을 알아보기 위해 원수의 pH를 조정하지 않고 염소 2~10 mg/L로 주입하여 1 hr 반응시킨 후 Chlorophyll-a를 측정하였으며, 이때의 수중 DOC농 도와 염소주입에 따른 UV4와 THMs 변화를 나타내었다. Table 2에서 원수의 Chlorophyll-a농도 98 mg/n 이 염소 주입량 4 mg/L에서는 21.
- 9). 주입된 철 주입량과 반응 pH는 응집반응에서와 같은 25 mg/L 및 pH 5에서, H2O2 주입량은 예비실험을 통해 THMs생성에 영향을 미치지 않으면서 효과적인 UV산화가 이루어지는 농도 0.1 mM로 고정하여 산화반응 실험을 수행하였다.
- 철 주입량 실험에서 저농도의 응집제 주입시 조류유래 유기물질인 AOM이 Fe(Ⅲ)과의 용해성 킬레이트를 형성하여 응집을 방해하기에 반응 pH의 영향 실험에서 철 응집 제의 농도 25 mg/L로 고정하였다. 반응 pH 감소에 따라 Chlorophyll-a와 탁도 제거율은 큰 변화를 보이지 않는 것으로 나타났으나, 반응 pH에 따른 UV254와 DOC제거율은 반응 pH가 감소할수록 UV254와 DOC제거율이 크게 중가하고 있음을 확인할 수 있었다.
- 응집공정에서 철 주입량에 따른 조류 및 유기물제거에 미치는 영향을 확인하기 위해 응집.침전 후 상등수의 Chlorophyll-a와 탁도, 0.45 Lim membrane filter로 여과한 처 리수의 UV2S4와 DOC를 측정하였으며, 소독부산물인 THMs 생성량을 측정하였다.
- 또한 유 기물과 THMs제거에 있어 철 주입량 실험으로 반응 pH가 큰 영향으로 작용하므로 응집반응에 미치는 pH의 영향을 확인하기 위해 반응 pH를 5-8 범위로 일정하게 조절하면서, 응집. 침전한 상등수의 Chlorophyll-a와 탁도를 측정하였으며, 또한 유기물질의 간접적인 지표인 UV254와 DOC 및 소독부산물인 THMs생성량을 측정하였다(Fig. 5).
- 전 염소처리 및 응집공정에서의 유기물 성상별 특성을 파악하기 위해, 전 염소처리 및 응집. 침전한 처리수의 상 등수를 0.45 pm membrane filter로 여과하여, XAD-8 수지를 이용한 유기물 성상별 분류를 실시하였다. Table 3은 각 실험의 조건을, Fig.
대상 데이터
- THMs의 추출은 liquid-liquid extraction method에 의하여 42 mL의 시료에 대하여 3 mL의 pentane(Aldrich, THM grade)을 이용하였으며, 검량선은 BF, BDCM, CDBM, CF 각각에 대하여 작성하고 각 농도의 합을 총 THMs 농도로 이용하였다Internal 마andard로써 1, 1, 2-trichloroethane 을 주입하여 매 실험에 대한 결과 값의 보정을 실시하였다. 2 ug의 추출액은 Gas-chromatography electron capture detector (GC-ECD 5890, Hewlett Packard)에 주입하여 측정 하였으며, 측정에 사용된 컬럼은 DB-5(0.32 mm IDx30 m fused silica capillary)이며 N 를 carrier gas로 이용하였다. 측정 간 컬럼의 온도는 초기 3분간 35℃, 100℃까지 15℃(3/ min, 160℃(2까지 200/min 200℃까지 It/C/min로 승온하고 1분간 200℃로 유지하였다.
- 침전 실험에서는 사각 2 L jar(Gator's Jar)를 사용하였으며, 응집실험에 사용된 응집제는 철염계 응집제인 FeCh . 6H2O(Aldrich, 97%, 10025-77-1)을 사용하였다. 응 집제는 사용 전 0.
- 본 실험에서는 부영양화된 호소수의 수질을 모사하기 위해 연구소 내에 위치한 유효저수량 2, 300 m3, 평균수심 0.7 m, 최대수심 1.1 m, 체류시간 28 day 정도인 인공호소 수를 모델원수로 사용하였다. 시료 채취는 조류의 bloom현 상이 심각하게 발생하는 이른 봄에서 여름(3월~7월)동안 채취한 호소수를 사용하였으며, 원수의 특성을 Table 1에 요약하였다.
- 본 연구에 사용된 UV 산화장치는 25 W low pressure Hg lamp (mercury pressure 0.667-13.3 N/n?)로서, 0.425 ampere 에서의 출력은 1 m 거리에서 253.7 nm가 대략 90%, 그 외 184.9 nm가 10% 정도 발생되며, 반응기는 직경 9 cm, 높이 49 cm이고, UV lamp는 직경 2.2 cm의 석영관으로 보호되어 있다. 반응기의 총 부피는 3.
- 이것은 낮은 농도의 철 응집제 주입량에서는 조류유래 유기물질인 A0M이 Fe(Ⅲ)과의 용해성 킬레이트를 형성하여 A0M의 높은 음전하 도에 의해 불용성 침전물을 생성하지 못하고 응집을 저해하기 때문으로 판단되며, 철 응집제 주입량 50 mg/에서 30% 이상의 유기물 제거가 가능한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 사용된 원수의 경우 Chlorophyll-a 100 mg/m3 이 상으로 높은 조류밀도를 가지는 부영양호소로 THMs 생성량은 179.3 μg/L로 매우 높은.농도를 나타났다.
- 1 m, 체류시간 28 day 정도인 인공호소 수를 모델원수로 사용하였다. 시료 채취는 조류의 bloom현 상이 심각하게 발생하는 이른 봄에서 여름(3월~7월)동안 채취한 호소수를 사용하였으며, 원수의 특성을 Table 1에 요약하였다.
- 인공호소수 내의 조류성상과 조류유래 유기물질의 특성을 확인하기 위한 조류 배양실험에 이용한 배양조는 지름 25 cm, 높이 30 cm, 5 L 용량의 삼각플라스크 반응조를 이용하였으며, 배양조는 온도조절과 오염을 방지하기 위해 인큐베이터 내부에 설치하였다. 광원은 인큐베이터 내부 상부에 2개의 형광등을 설치하여, 반응조 중심부에서의 조도가 2500 Lux가 되도록 조절하였다.
- 조류로부터 유래하는 체외 유기물 EOM(Extracellular Organic Matter)측정 은 polysac-charide와 protein을 측정하였으며, polysaccharide는 standard solution으로 glucose를 사용하여 Dubois Method을 적용하였고, proteine standard solu- tiori으로 BSA(Bovine Serum Albumin)# 사용하여 Hartee- Lowry Method를 적용하였다. 측정은 UV spectrometer 이용하였으며 Polysaccharide는 490 nm, proteine 650 nm 에서 각각 측정하였다.
이론/모형
- THMFP(Trihalomethane formation potential)의 측정 방법은 Standard Method(1)를 따랐으며, 시료는 phosphate buffer 를 이용하여 pH 7.(M.2로 조정하고 유리 염소(Bee chlorine)가 3~5 mg/L로 존재하도록 NaOCl(Aldrich, 10-12%, 42405-4) 을 주입한 후 7일간 25±2℃(2의 incubator에 저장하였다. 시료 중 잔류하는 염소는 sodium thiosulfate 용액을 이용하여 제거되었다.
- 전 염소, 응집처리 및 UV산화 등 반응 처리수는 pH, turbidity, chlotophyll-a, DOC, UV254, alkalinity 등이 즉정되 었으며, 미국 Standard Methods와 수질공정 시험방법에 준하여 분석을 수행하였다.
- 조류로부터 유래하는 체외 유기물 EOM(Extracellular Organic Matter)측정 은 polysac-charide와 protein을 측정하였으며, polysaccharide는 standard solution으로 glucose를 사용하여 Dubois Method을 적용하였고, proteine standard solu- tiori으로 BSA(Bovine Serum Albumin)# 사용하여 Hartee- Lowry Method를 적용하였다. 측정은 UV spectrometer 이용하였으며 Polysaccharide는 490 nm, proteine 650 nm 에서 각각 측정하였다.
성능/효과
- 이로서 조류의 성장이 지체기, 지수정상 7], 정체기, 감쇠기로 구분되는 미생물의 성장곡선과 유사한 경향을 보임을 확인하였다.'4)배양기간 중 조류의 우점종은 녹조류인 Scenedesmus quadricauda였으며, 이는 본 실험에 사용된 인공호소 원수에 존재하는 조류의 우점종과 같았다. 용존성 유기물질의 간접적인 지표인 UV254와 DOC의 경우, 배양기간에 따른 Chlorophyll-a생성량 추세와는 다르게 배양 초기보다 조류의 지수성장기부터 유기물질의 생성량이 크게 증가하는 것으로 나타났다.
- 반응 pH의 증가에 따라 1, 7days의 THMs 생성량은 UVw와 DOC제거율과 비슷한 경향으로 증가하며, THMs 생성량은 염소와의 반응기간이 증가할수록 다소 증가하는 경향을 보였다.2)반응 pH 5에서 1, 7days THMs의 생성량은 69와 79.8 ug/L로 가장 낮게 생성되었으며, 이것은 소독부산물질의 전구물질인 A0M, 즉 용존성 유기물이 반응 pH를 조정한 응집실험에서 상당히 제거되었기 때문으로 판단된다.
- UV254와 DOC의 경우, 5 mg/L의 낮은 농도의 응집제 주입량에서도 각각 29.3, 26.4% 제거율로 전형적인 응집공정 보다 25% 높은 제거율을 나타내며, 철 주입량 25 mg/L에 서는 UV4와 DOC 제거율이 약 60%로 높은 제거율을 보이고 있으므로 유기물 제거에 있어 반응 pH의 영향이 크게 작용하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 조류가 번성한 부영향화 호소수를 전형적인 정수공정으로 처리 시 용존 유기물질과 소독부산물인 THMs를 제거하기 위해서는 적정 반응 pH와 응집제량을 조정함으로서 보다 경제적인 유기물과 THMs제거가 가능할 것으로 판단된다.
- 이는 정체기와 감쇠기 조류 유래 대사생성물의 증가로 인한 용존성 유기물질의 증가량과 일치되는 결과를 보이고 있다. 따라서 조류에 의한 THMs의 발생 억제를 위해서 조류유래 용존성 유기물질의 제거가 중요함을 확인할 수 있었다. 또한 용존성 유기물(DOC)의 특성분석을 통해, 친수성성분 45.
- 또한 T-THMs생성량은 조류의 성장추세, 즉 Chlorophyll-a 농도 추이와 유사한 결과를 보이는 반면, S-THMse DOC 와 UV254농도 변화와 같은 경향을 나타내었다. S-THMs의 경우 지체기와 지수성장기에는 총 THMs 생성량의 40-60 %의 생성량을 보이다가 정체기와 감쇠기의 경우 70%이상의 높은 생성량을 나타내었다.
- 를 결합한 공정에서는 오히려 DOC와 THMs생성량이 증가하였다. 또한 UV산화 공정실험에서 UV/HzCh/Fe, +을 결합시킨 공정이 유기물과 THMs제거에 가장 효과적이었지만 반응 pH를 조정한 응집공정보다는 효과적이지 않았다. 이와 같은 현상은 자외선과 과산화수소의 반응에 의한 산화반응의 경우, 효과적인 조류 세포의 파괴와 방향족 화합물의 산화는 가능하나 THMs의 또 다른 전구물질인 지방족 유기물질의 지속적인 분해가 이루어지지 않기 때문으로 판단된다.
- 따라서 조류에 의한 THMs의 발생 억제를 위해서 조류유래 용존성 유기물질의 제거가 중요함을 확인할 수 있었다. 또한 용존성 유기물(DOC)의 특성분석을 통해, 친수성성분 45.4%, 소수성성분 54.6%로 Variations of THMFP and EOM during the 친수성과 소수성 성분이 비슷한 경향으로 나타났으며, 친수성 성분의 대부분이 polysaccharide에 해당하는 것으로 나타났다. 이는 조류에서 발생하는 EOM의 주성분이 poly- saccharide라는 결과와 일치하며, 호소수 유기물 성상별 분류에서 친수성 성분의 비율이 소수성 성분과 비슷한 비율로 나타난다는 보고와도 일치하고 있다
- 먼저 응집 반응 pH의 영향에서는, 반응 pH를 조정하지 않은 조건(E)의 여과속도는 0.215 mL/sec인 반면에, 반응 pH 5로 조정한 응집조건(C)의 여과속도는 0.286 mL/sec로 여과속도가 향상되었다. 여과속도에 있어 전 염소처리의 영향을 살펴본 결과, 전 염소처리 후 응집조건(B)의 여과속도는 0.
- 철 주입량 실험에서 저농도의 응집제 주입시 조류유래 유기물질인 AOM이 Fe(Ⅲ)과의 용해성 킬레이트를 형성하여 응집을 방해하기에 반응 pH의 영향 실험에서 철 응집 제의 농도 25 mg/L로 고정하였다. 반응 pH 감소에 따라 Chlorophyll-a와 탁도 제거율은 큰 변화를 보이지 않는 것으로 나타났으나, 반응 pH에 따른 UV254와 DOC제거율은 반응 pH가 감소할수록 UV254와 DOC제거율이 크게 중가하고 있음을 확인할 수 있었다. 이때, 최적 반응 pH는 5이며 UV254와 DOC제거율이 각각 68.
- 5 이상에서는 용존성 철의 농도가 가장 낮으며, 철의 주 이온종인 Fe(OH)3에 의한 흡착반응이 매우 제한적으로 일어나기 때문으로 판단된다. 반응 pH의 증가에 따라 1, 7days의 THMs 생성량은 UVw와 DOC제거율과 비슷한 경향으로 증가하며, THMs 생성량은 염소와의 반응기간이 증가할수록 다소 증가하는 경향을 보였다.2)반응 pH 5에서 1, 7days THMs의 생성량은 69와 79.
- 286 mL/sec로 여과속도가 향상되었다. 여과속도에 있어 전 염소처리의 영향을 살펴본 결과, 전 염소처리 후 응집조건(B)의 여과속도는 0.227 mL/sec로 나타낸 반면 반응 pH 5 응집조건의 여과속도는 0.286 mL/sec로 응집조건에서 여과 속도가 더 향상되었다. 두 조건의 실험에서 잔류하는 탁도가 각각 0.
- 조류가 대량번 식한 호소수의 처리에 있어 Chlorophyll-a와 탁도 제거율은 DOC 및 THMs의 제거율과 직접적인 상관관계를 보이지 않았으며, 이는 조류유래 유기물질의 제거가 DOC와 THMs 의 제거에 가장 중요한 인자임을 확인할 수 있었다. 응집 반응의 경우, 반응 pH를 약산성 (pH 5)으로 조정한 경우, 낮은 농도의 철 주입량에서도 DOC와 THMs제거율을 크게 증가시킬 수 있음을 확인하였다. 전 염소처리공정과 UV산화 공정의 경우, 산화반응에 의한 조류 세포의 파괴를 유도하고, 이들의 불완전한 산화는 친수성 저분자량의 지방족 유기화합물 농도를 급격히 증가시키며, 이들 화합물의 존재는 응집반응을 저해함으로서 수중의 DOC농도와 THMs생 성을 가중시킬 수 있음을 확인하였다.
- 응집제 주입량에 따른 Chlorophyll-a와 탁도 제거효율(Fig. 4)은 5 mg/L, 저농도의 철 주입량에서 Chlorophyll-a와 탁도 제거율은 각각 82.2%, 86.0%로 높은 제거효율을 얻었으며, 5 mg/L 이상의 철 응집제 주입량에서는 제거율에 큰 차이를 보이지 않았다. 이것은 일반적인 정수공정, 즉 중성 pH 에서 적정 응집제량으로도 Chlorophyll-ae)- 탁도를 충분히 제거할 수 있는 것으로 나타났다.
- 하지만, 응집의 경우 Chlorophyll-a 농도와 상관없이 uv와 DOC제거율이 일정한 현상이 보였다. 이로서 산화반응에 의해 생성된 친수성의 저분자량 유 기물화합물의 증가에 의해 응집반응에 의한 제거율이 크게 감소될 수 있음을 확인할 수 있었다.
- 2 ug/L이 염소 2 mg/L를 주입한 경우를 제외하고 염소 주입량에 따라 증가하였다. 자연 수 중 소독부산물질의 주 전구물질인 방향족 화합물의 감소에도 불구하고, 염소 주입량에 따른 소독부산물질의 증가는 과도한 산화제 주입에 따른 조류 세포의 파괴로 인해 수중의 용존성 유기물질을 증가시키는 한편, 비록 낮은 THMs 생성잠재성을 가지는 지방족 화합물(aliphatic compound)0] 라 할지라도 그 농도를 급속히 증가시킴으로서 결국 총 THMs의 생성량을 증가시키게 되는 것으로 판단된다.
- 8%로 증가한 것을 확인할 수 있었다. 전 염소처리 와 응집의 각 조건에서의 유기물 제거에 있어서는, 응집만 으로 처리한 경우(C, E)가 염소처리한 후 응집(B, D)보다 더 제거효율이 높았다. 특히, 반응 pH 5 응집조건(C)에서 잔류하는 유기물성분 중 소수성 성분비율은 33%인 반면에 친수성 성분은 67%로 친수성 성분이 응집에 의해 잘 제거 가 되지 않는 성분임을 확인할 수 있었다.
- 응집 반응의 경우, 반응 pH를 약산성 (pH 5)으로 조정한 경우, 낮은 농도의 철 주입량에서도 DOC와 THMs제거율을 크게 증가시킬 수 있음을 확인하였다. 전 염소처리공정과 UV산화 공정의 경우, 산화반응에 의한 조류 세포의 파괴를 유도하고, 이들의 불완전한 산화는 친수성 저분자량의 지방족 유기화합물 농도를 급격히 증가시키며, 이들 화합물의 존재는 응집반응을 저해함으로서 수중의 DOC농도와 THMs생 성을 가중시킬 수 있음을 확인하였다.
- 따라서 조류제 거를 위한 전 염소처리에 따른 DOC의 증가, 특히 응집이 상대적으로 어려운 친수성 성분의 DOC가 증가하여, 최적 응집제 주입량의 증가요인이 되거나 응집공정 후 DOC농도를 중가시키는 요인이 된다. 전 염소처리와 응집의 각 조건에서 조류유래 유기물질 AOM의 주성분이 polysaccha- ride와 protein의 농도는 전 염소처리 조건(A)에서 polysac- charide와 protein 농도가 가장 높았고, 반응 pH를 5로 조 정한 응집조건(C)에서 가장 낮은 농도를 보이고 있다.
- 조류배양 실험을 통해, 부영양화된 호소수의 조류번성이 조류유래 유기물질에 의해 THMs생성량과 수중의 용존성 유기물질 농도변화에 크게 기여할 수 있으며, 이는 조류의 성장단계에 따라 각기 다른 영향을 보였다. 조류가 대량번 식한 호소수의 처리에 있어 Chlorophyll-a와 탁도 제거율은 DOC 및 THMs의 제거율과 직접적인 상관관계를 보이지 않았으며, 이는 조류유래 유기물질의 제거가 DOC와 THMs 의 제거에 가장 중요한 인자임을 확인할 수 있었다. 응집 반응의 경우, 반응 pH를 약산성 (pH 5)으로 조정한 경우, 낮은 농도의 철 주입량에서도 DOC와 THMs제거율을 크게 증가시킬 수 있음을 확인하였다.
- 조류배양 실험을 통해, 부영양화된 호소수의 조류번성이 조류유래 유기물질에 의해 THMs생성량과 수중의 용존성 유기물질 농도변화에 크게 기여할 수 있으며, 이는 조류의 성장단계에 따라 각기 다른 영향을 보였다. 조류가 대량번 식한 호소수의 처리에 있어 Chlorophyll-a와 탁도 제거율은 DOC 및 THMs의 제거율과 직접적인 상관관계를 보이지 않았으며, 이는 조류유래 유기물질의 제거가 DOC와 THMs 의 제거에 가장 중요한 인자임을 확인할 수 있었다.
- 전 염소처리 와 응집의 각 조건에서의 유기물 제거에 있어서는, 응집만 으로 처리한 경우(C, E)가 염소처리한 후 응집(B, D)보다 더 제거효율이 높았다. 특히, 반응 pH 5 응집조건(C)에서 잔류하는 유기물성분 중 소수성 성분비율은 33%인 반면에 친수성 성분은 67%로 친수성 성분이 응집에 의해 잘 제거 가 되지 않는 성분임을 확인할 수 있었다. 따라서 조류제 거를 위한 전 염소처리에 따른 DOC의 증가, 특히 응집이 상대적으로 어려운 친수성 성분의 DOC가 증가하여, 최적 응집제 주입량의 증가요인이 되거나 응집공정 후 DOC농도를 중가시키는 요인이 된다.
- 먼저 전 염소처리의 경우(A) 원수에 비해 DOC농도가 증가함을 나타내고 있는데 이는 전술한 바와 같이 조류 세포 내의 유기물질이 용출되었기 때문으로 판단된다. 특히, 전 염소처리에 의해 용출된 유기물의 성상에서 소수성 성분은 54.6%에서 54.2%로 감소하였지만 친수성 성분은 45.2%에서 45.8%로 증가한 것을 확인할 수 있었다. 전 염소처리 와 응집의 각 조건에서의 유기물 제거에 있어서는, 응집만 으로 처리한 경우(C, E)가 염소처리한 후 응집(B, D)보다 더 제거효율이 높았다.
후속연구
- 4% 제거율로 전형적인 응집공정 보다 25% 높은 제거율을 나타내며, 철 주입량 25 mg/L에 서는 UV4와 DOC 제거율이 약 60%로 높은 제거율을 보이고 있으므로 유기물 제거에 있어 반응 pH의 영향이 크게 작용하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 조류가 번성한 부영향화 호소수를 전형적인 정수공정으로 처리 시 용존 유기물질과 소독부산물인 THMs를 제거하기 위해서는 적정 반응 pH와 응집제량을 조정함으로서 보다 경제적인 유기물과 THMs제거가 가능할 것으로 판단된다.
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