선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 대규모 파일럿 시설을 이용한 본 실험에서는 다양한 원수의 수질을 정수처리공정에 적용하기 위하여 동일한 운전 방법으로 총 5회 실험을 실시하였다. 역세는 모래 여과조의 수두에 의해 자동적으로 역세가 실시되도록 프로그램 되어있으나 실험과정에서 역세의 영향을 고려하기 위해 역세주기를 8시간으로 고정, 강제적으로 역세가 되도록 하였으며, 총 3회의 역세주기 내에서 실험을 시작하고 완료하도록 설계하였다.
- 왜냐하면 제거효율을 평가하기 위해서는 연속적으로 높은 농도의 Cryptosporidium을 주입하여 공정별 제거효율을 분석하여야 하나 높은 농도의 Cryptosporidium 을 다량으로 얻기가 매우 어렵기 때문이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 Cryptosporidium 유사체인 형광비드 (Cryptracer) 를 이용하여 실공정수준의 파일럿플랜트에서 공정별 Cryptosporidium 제거효율과 제거효율에 영향을 미치는 환경요인 등을 파악하여 먹는물 생산에 있어서 Cryptosporidium 관리방안을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 즉, 실험은 모두 첫 역세 후 4시간 이후부터 탁도 등의 이화학적 수질을 1시간 간격으로 실험 종료시까지지속적으로 즉정하였다. Cryptosporidium 대체물인 형광 비 드는 첫 이화학적 수질측정 이후 접종을 개시하여 지속적으로 일정량을 유지하도록 하였다. 형광비드의 제거율을 평가하기 위하여 2차 역세 후부터 3차 역세 직전까지 3~4회의 시료를 채취하여 분석하였다.
- Cryptosporidium 제거율의 지표로서 탁도 및 입자수의 가능성을 조사하기 위해 실험과정동안 원수, 혼화조, 응집침전후, 모래여과후 지점에서의 탁도변동과 모래여과후 지점에서의 입경별 입자수를 조사하였다(Fig. 4). 혼화조에 응집제 및 형광비드가 주입됨에 따라 전반적으로 혼화조의 탁도가 원수의 탁도보다 높게 나타났으며 이후 지점인 응집침전공정에서 일부 탁도가 제거되었고 급속모래여과공정을거치면서 대부분 탁도가 제거되었다.
- 따라서, 미국에서는 Cryptosporidium을 효율적으로 관리하기 위하여 1998년에 Interim Enhanced Surface Water Treatment Rule (IESWTR)을 제정(US EPA, 1998)하여 Cryptosporidium의최대허용농도 목표치(Maximum Contaminant Level Goal, MCLG) 를 0 으로 설정하고 급속모래여과 또는 직접여과를이용하는 시스템에서 Cryptosporidium을 최소 2 log 수준으로 제거하도록 하였다. 또한 Cryptosporidium으로부터 먹는물의 안전성을 강화하기 위하여 여과수의 탁도기준을 강화하여 통합여과수에서의 탁도기준을 매달 전체시료의 95% 가 0.3 NTU를 초과하지 않도록 하고 어떤 경우에라도 1.0 NTU 를 초과하지 않도록 하였다.
- 수온은 일반알코올 온도계를 이용, 현장에서 바로측정하였으며, pH는 pH meter(model 920A, ORION, USA), 탁도는 탁도계(2100N, HACA, USA)를 이용하였다. 입자수는 입자분석기(Pamas sbss-c, PAMAS, Germany)를 이용하여 분석하였다.
- 수질은 수온, pH, 탁도 및 입자수(particle count)를 분석하였다. 수온은 일반알코올 온도계를 이용, 현장에서 바로측정하였으며, pH는 pH meter(model 920A, ORION, USA), 탁도는 탁도계(2100N, HACA, USA)를 이용하였다.
- 이후 교반속도가 각기 다른 3조의 응집조로 구성된 응집지를 거치면서 형성된 플록은 침전지에서 침전된 후 위어를 통해 상등액은 급속모래여과를 거치도록 구성되었다. 여과지는 감쇄여 과방식을 채택하였으며, 여재의 충전깊이는 120 cm (자갈 10 cm, 모래 110 cm)이고 여과속도 120~150 m/day로 운전하였다. 표준정수처리 파일럿 시스템의 제원은 Table 1과 같다.
- 총 5회 실험을 실시하였다. 역세는 모래 여과조의 수두에 의해 자동적으로 역세가 실시되도록 프로그램 되어있으나 실험과정에서 역세의 영향을 고려하기 위해 역세주기를 8시간으로 고정, 강제적으로 역세가 되도록 하였으며, 총 3회의 역세주기 내에서 실험을 시작하고 완료하도록 설계하였다. 즉, 실험은 모두 첫 역세 후 4시간 이후부터 탁도 등의 이화학적 수질을 1시간 간격으로 실험 종료시까지지속적으로 즉정하였다.
- 수온은 일반알코올 온도계를 이용, 현장에서 바로측정하였으며, pH는 pH meter(model 920A, ORION, USA), 탁도는 탁도계(2100N, HACA, USA)를 이용하였다. 입자수는 입자분석기(Pamas sbss-c, PAMAS, Germany)를 이용하여 분석하였다.
- 역세는 모래 여과조의 수두에 의해 자동적으로 역세가 실시되도록 프로그램 되어있으나 실험과정에서 역세의 영향을 고려하기 위해 역세주기를 8시간으로 고정, 강제적으로 역세가 되도록 하였으며, 총 3회의 역세주기 내에서 실험을 시작하고 완료하도록 설계하였다. 즉, 실험은 모두 첫 역세 후 4시간 이후부터 탁도 등의 이화학적 수질을 1시간 간격으로 실험 종료시까지지속적으로 즉정하였다. Cryptosporidium 대체물인 형광 비 드는 첫 이화학적 수질측정 이후 접종을 개시하여 지속적으로 일정량을 유지하도록 하였다.
- 한편, 본 실험에 앞서 형광비드를 이용하여 Cryptosporidium 난포낭 제거효율을 평가할 수 있는지 여부를 조사하기 위하여 Cryptosporidium과 형광비드를 소규모 급속 모래 여과 컬럼에 접종하여 제거율을 비교하였다.
- 한편, 실험 3, 4, 5조건에서는 원수부터 정수처리공정 단계별로 입경별 입자수를 측정하여 입자수 제거율을 측정하였다. 그 결과, 처리효율이 떨어지는 동절기 조건인 실험 5 조건에서 총입자수 제거율이 2.
- 형광비드 분석을 위해 채수된 시료 중 혼화지 및 모래여과 전 시료는 시료 100 mL를 25 mL로 농축하고 그 중 50 UL 를 웰슬라이드에 놓고 건조시킨 후 현미경 검경하였으며, 모래여과 후 시료는 1 L를 100 uL로 농축하여 전량웰슬라이드에 놓고 건조시킨 후 현미경 검경하였다.
- 수행하지 않았다. 형광비드(1012/10 L)를 연동 펌프를 이용하여 6.94 mL/min의 속도로 접종시키면 착수정에서 혼화조로 들어오는 원수의 유입속도가 약 100 m3/day( = 69.4 L/min)이므로 약 107/L정도가 되도록 혼화조에접종한 다음 각 채수지점에서 시료를 채수하여 분석하였다.
- 한편, 본 실험에 앞서 형광비드를 이용하여 Cryptosporidium 난포낭 제거효율을 평가할 수 있는지 여부를 조사하기 위하여 Cryptosporidium과 형광비드를 소규모 급속 모래 여과 컬럼에 접종하여 제거율을 비교하였다.
- Cryptosporidium 대체물인 형광 비 드는 첫 이화학적 수질측정 이후 접종을 개시하여 지속적으로 일정량을 유지하도록 하였다. 형광비드의 제거율을 평가하기 위하여 2차 역세 후부터 3차 역세 직전까지 3~4회의 시료를 채취하여 분석하였다. 시료는 원수, 혼화지 및 모래 여과 전후의 지점에서 채수하였다.
대상 데이터
- 1). 본시설은 팔당 및 풍납 원수를 도수관을 통해 공급받아 원수에 포함된 모래 등의 큰 입자는 침사지에서 제거된 후 혼화조로 유입되었으며, 미리 Jar test에 의해 결정된 최적 농도의 PAC(Poly aluminium chloride)가 자동적으로 혼화조에 정량주입되었다. 이후 교반속도가 각기 다른 3조의 응집조로 구성된 응집지를 거치면서 형성된 플록은 침전지에서 침전된 후 위어를 통해 상등액은 급속모래여과를 거치도록 구성되었다.
- 형광비드의 제거율을 평가하기 위하여 2차 역세 후부터 3차 역세 직전까지 3~4회의 시료를 채취하여 분석하였다. 시료는 원수, 혼화지 및 모래 여과 전후의 지점에서 채수하였다.
- 표준정수처리공정에 의한 원생동물 제거효율 실험은 인천시 상수도사업본부 수질연구소에 설치된 처리용량 100 톤/일의 파일럿 플랜트를 이용하여 수행하였다(Fig. 1). 본시설은 팔당 및 풍납 원수를 도수관을 통해 공급받아 원수에 포함된 모래 등의 큰 입자는 침사지에서 제거된 후 혼화조로 유입되었으며, 미리 Jar test에 의해 결정된 최적 농도의 PAC(Poly aluminium chloride)가 자동적으로 혼화조에 정량주입되었다.
성능/효과
- 1) 크립토스포리디움과 형광비드의 제거율간에 매우 유의한 상관관계 (r2=0.83) 를 나타내어 형광비드를 크립토스포리디움 난포낭 제거효율 평가의 지표로 사용할 수 있을 것으로 판단되 었으며, 형 광비드가 크립 토스포리 디 움보다 제거율이 유사하거나 낮게 나타나 크립토스포리디움을 사용한 경우보다 제거율이 저평가될 것으로 예상되었다.
- 2) 정수장과 동일한 원수를 사용하는 표준정수처리공정의 대규모 파일럿(일일 생산규모 100톤)의 연속공정에서 Cryptosporidium 대체물로 형광비드를 사용하여 제거율을 평가한 결과, 우기 집중 폭우로 인하여 원수 탁도의 변동이 매우 심했던 조건(36.3~92.7 NTU) 및 동절기(평균 수온 1.2℃)를 제외하고, 급속여과공정까지 평균 4.3~ 5.6 log까지 제거되었다. 형광비드로 예측해 본 Cryptosporidium 의 제거효율에 가장 큰 영향을 끼치는 인자는 탁도의 변동과 수온으로 나타났다.
- 3) Cryptosporidium 제거율의 지표로서 탁도와 입자수의 가능성을 조사한 결과, 입자수는 갑자기 증가하는 등 탁도보다 훨씬 변동이 커 Cryptosporidium 제거효율을 평가하는데 적절하지 않은 것으로 나타났다.
- 동일한 조건에서 수행한 제거율 실험에서형광비드가 Cryptosporidium보다 제거율이 유사하거나 낮게나타났고 특히 제거효율이 높은 유효여과단계에서 형광비드 제거율의 저하가 크게 나타났다. Cryptosporidium과 형광비드의 제거율간에는 매우 유의한 상관관계 (r2=0.83) 를나타내어 형광비드를 Cryptosporidium 난포낭 제거효율 평가의 지표로 사용할 수 있을 것으로 판단하였고, Cryp- tosporidium을 사용한 경우보다 제거율이 저평가될 것으로예상되었다.
- 않았다. 그 결과, 모래여과후 지점에서의 탁도는 0.3~ 12.6 NTU를 나타내어 현재 국내 정수처리기준인 0.3 NTU를 만족할 수 없었다. 실험 2~5에서는 모래여과후 지점에서의 탁도가 0.
- 그 결과, 처리효율이 떨어지는 동절기 조건인 실험 5 조건에서 총입자수 제거율이 2.31 log, 크립토스포리 디움과유사한 직경인 3~7 um 입자수 제거율이 2.45 log를 나타내어 오히려 실험 3, 4 조건보다 제거율이 더 높은 것으로 나타났다.
- 그러므로, 홍수기 등 원수에서 탁도 변동이 심한 경우와 동절기에 원수에서 병원성 Cryptosporidium 이 다량 존재할 때 충분히 응집침전이 이루어지지 않는다면 Cryptosporidium 에 대한 오염사고가 일어날 가능성이 충분히 있을 것으로 판단된다.
- 비교하였다. 동일한 조건에서 수행한 제거율 실험에서형광비드가 Cryptosporidium보다 제거율이 유사하거나 낮게나타났고 특히 제거효율이 높은 유효여과단계에서 형광비드 제거율의 저하가 크게 나타났다. Cryptosporidium과 형광비드의 제거율간에는 매우 유의한 상관관계 (r2=0.
- 1~3 um의 작은 입자수의 누출이 높았다. 또한 실험 시작 후 11시간대에 탁도에서는 나타나지 않은 입자수가 갑자기 증가하는 현상이 나타나 입자수의 변동이 탁도보다 민감함을 알 수 있었다.
- 2 NTU 이하를 나타내었다. 모래여과후 지점에서의 입경별입자수에 있어서는 입경이 가장 작은 1~3 um의 입자 수가 가장 많이 검출되었고 입경이 클수록 낮게 검출되었다.
- 본 연구에서는 연속 공정상에 동일한 방식으로 운전하면서 수질조건이나 환경조건의 변화에 따른 영향을 조사하기 위하여 모두 5회 접종 실험을 실시하였으며, 본 실험 조에 유입된 원수는 전염소처리를 하지 않는 것으로 확인되었다. 각 실험시 Cryptosporidium의 제거에 영향을 미칠 수 있는 원수 수질인 탁도, pH, 수온 등 주요 인자와 조건별 접종된 형광비드 수 및 입자수에 대한 조사결과를 Table 3에 나타내었으며, 각 실험조건에서의 단위공정별 탁도, 형광비드 및 입자수의 제거효율은 Table 4에 나타내었다.
- 본 연구의 결과는 Cryptosporidium을 대상으로 한 것이아니고 앞에서 설명한 대로 제거율이 Cryptosporidium 보다다소 낮은 형광비드를 사용하여 얻은 결과로서 실제 Cryptosporidium을 적용한다면 제거율이 다소 더 높아지는것을 감안한다면, States 등(1995)의 응집침전공정에서 Cryptosporidium 제거율이 0.5~1 log, Cryptosporidium을 접종하여 실험한 전체 제거율이 2.9 log 제거율을 나타낸 결과 (Nieminski and Ongerth, 1995)와 비교할 때 비슷하거나 다소 높은 제거율을 나타낸다고 할 수 있다.
- 실험 2는 홍수기가 1 주일 정도 경과하여 탁도가 어느 정도 안정화되고 탁도의 변동이 그다지 심하지 않은 조건이었으며, 형광비드는 9, 840, 000~13, 050, 000 개/L의 개체수로주입되었다. 실험 3은 평균수온이 23℃, 탁도의 범위가 1.
- 실험 2의 경우 입자수가 안정되게 낮게 유지되다가 8시경에 탁도에는 나타나지 않은 입자수 증가 현상이 나타났다. 실험 3, 4의 경우에도 전반적으로 입자수가 낮고 안정되게 유지되었으나 역시 1~3 um의 작은 입경의 입자수가상대적으로 높게 나타났다.
- 실험 3은 평균수온이 23℃, 탁도의 범위가 1.4~7.7, 실험 4는 평균수온 20.6℃, 탁도의 범위가 0.9~1.6 NTU 의 비교적 안정한 수질조건을 나타내었으며 형광비드는 각각 2, 845,000~4, 615,000 개/L, 3, 235,000~5, 325,000 개 /L의 개체수로 주입되었다. 이러한 조건에서의 형광비드 및탁도제거율은 응집 침전공정에서 각각 0.
- 실험 5는 평균수온이 1.2℃, 탁도범위가 2.5~2.7 NTU 의 조건과 형광비드는 8, 940, 000~11, 300, 000 개/L의 개체수로 주입되었으며, 대표적인 동절기의 수질을 반영하였는데 이 조건에서는 형광비드 및 탁도 제거효율은 응집침전공정에서 각각 0.56 log, 0.50 log 를 나타내어 전반적으로 제거효율이 저하되었다. 이는 박상정 등(2007)에 의한 실험실 규모에서의결과에서 5 NTU의 저탁도 시료, 저온(5℃)의 조건은 적정응집제 요구량이 증가하며, 증가된 응집제량으로도 제거효율이 저하됨을 보고한 것과 일치한 결과를 얻을 수 있었다.
- 실험조건별로 보면, 실험 1에서는 탁도의 누출이 높았고, 특히 1~3 um의 작은 입자수의 누출이 높았다. 또한 실험 시작 후 11시간대에 탁도에서는 나타나지 않은 입자수가 갑자기 증가하는 현상이 나타나 입자수의 변동이 탁도보다 민감함을 알 수 있었다.
- 1℃ 를 나타내어 홍수기를 대표하는 수질을 반영하였다. 이 조건에서 형광비드는 1, 115,000~6, 620, 000 개/L의 개체 수로 주입되었으며 공정별 형광비드 및 탁도제거율은 응집침전 공정에서 각각 0.53 log, 0.44 log, 모래 여과 공정에서 각각 2.13 log, 0.69 log로 전체 제거효율은 각각 2.66 log, 1.13 log를 나타내어 실험 2~4의 평수기 조건에서의 전체형광비드 및 탁도 제거효율보다 현저히 저하되었다. 저하 원인은 pH 7~8 및 실온의 조건에서 원수 탁도와는 상관없이 응집제 농도만 적정하면 99%(2 log) 이상 제거율을 나타내는 것으로 보고한 이전의 연구결과(정현미와 박상정, 2006) 로 미루어볼 때 원수의 탁도가 높았기 때문이라기보다는 탁도의 변동성이 워낙 심하여 적정 응집제의 농도를 맞출 수 없었기 때문이며, 불완전한 응집침전은 이후 급속 모래 여과 공정에 영향을 끼쳤고, 이로 인해 전체 제거효율이 훨씬 낮아진 것으로 판단된다.
- 이들 결과로부터 Cryptosporidium의 제거효율을 평가하는지표로서 모래여과수의 탁도와 입자수를 비교하면 입자수증가 현상이 두드러지고 탁도보다 훨씬 변동이 커 Cryptosporidium 제거효율을 평가하는데 입자수는 적절하지 않는 것으로 나타났다.
- 조건 5에서도 1~3 um의 입경 분포비율이 점차 높아졌는데 저온의 영향으로 응집반응에 영향을 끼쳐 미세한 플록의 형성으로 인해 다른 크기의 입경보다 제거가 부족한 것으로 추측되었다. 크립토스포리디움과 유사한 크기인 3~7 um 입자수는세 조건 모두에서 정수처리공정을 거쳐도 분포비율에는 큰차이를 나타내지는 않은 것으로 나타났다.
- 특히 실험 5의 경우에서는 실험과정 내내 일정한 탁도를 유지하였고, 모래여과수의 탁도 또한 0.1 NTU 이하로 탁도를 유지하였으나, 입자수에 있어서는 2시간경 및 12시간경에 1~3 um 입경의 입자수 증가 현상을 나타내었다.
- 6 log까지 제거되었다. 형광비드로 예측해 본 Cryptosporidium 의 제거효율에 가장 큰 영향을 끼치는 인자는 탁도의 변동과 수온으로 나타났다.
- 4). 혼화조에 응집제 및 형광비드가 주입됨에 따라 전반적으로 혼화조의 탁도가 원수의 탁도보다 높게 나타났으며 이후 지점인 응집침전공정에서 일부 탁도가 제거되었고 급속모래여과공정을거치면서 대부분 탁도가 제거되었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.