The objectives of this study are to investigate a bromate behaviour in the processes of advanced water treatment system (AWTS: preozonation, coagulator-settler, rapid sand filter, postozonation, biological activated carbon (BAC) beds) and to investigate the effects of ozonation, pH and ammonia nitro...
The objectives of this study are to investigate a bromate behaviour in the processes of advanced water treatment system (AWTS: preozonation, coagulator-settler, rapid sand filter, postozonation, biological activated carbon (BAC) beds) and to investigate the effects of ozonation, pH and ammonia nitrogen on bromate (${BrO^-}_3$) formation. As a result, $BrO_3$ was not detected in the processes of the AWTS without ozonation, while it was detected in a preozonated and postozonated water. For $BrO_3$ formation during June to November, the $BrO_3$ concentration of <9.4${\mu}g/L$ was observed in postozonated water, while it was reduced to about 46% by BAC beds. When applied ozone dosage and ozone contact time for influent with $Br^-$ of <0.3mg/L were 0.5-2.0mg/L.min and 10 min., $BrO_3$ concentration increased with increasing ozone dosage. Longer contact time and lower ozone level also was needed to inhibit the formation of $BrO_3$. At ozone dosage of 1.4 mg/L.min, the formation rate of $BrO_3$ increased with increase of pH value. When $NH_4-N$ concentration increased from 0.1mg/L to 0.4mg/L, $BrO_3$ concentration decreased to about 38%. These results revealed that $BrO_3$ concentration increased with increasing Br level, ozone dosage, and pH value, while it decreased with increase of $NH_4-N$ concentration.
The objectives of this study are to investigate a bromate behaviour in the processes of advanced water treatment system (AWTS: preozonation, coagulator-settler, rapid sand filter, postozonation, biological activated carbon (BAC) beds) and to investigate the effects of ozonation, pH and ammonia nitrogen on bromate (${BrO^-}_3$) formation. As a result, $BrO_3$ was not detected in the processes of the AWTS without ozonation, while it was detected in a preozonated and postozonated water. For $BrO_3$ formation during June to November, the $BrO_3$ concentration of <9.4${\mu}g/L$ was observed in postozonated water, while it was reduced to about 46% by BAC beds. When applied ozone dosage and ozone contact time for influent with $Br^-$ of <0.3mg/L were 0.5-2.0mg/L.min and 10 min., $BrO_3$ concentration increased with increasing ozone dosage. Longer contact time and lower ozone level also was needed to inhibit the formation of $BrO_3$. At ozone dosage of 1.4 mg/L.min, the formation rate of $BrO_3$ increased with increase of pH value. When $NH_4-N$ concentration increased from 0.1mg/L to 0.4mg/L, $BrO_3$ concentration decreased to about 38%. These results revealed that $BrO_3$ concentration increased with increasing Br level, ozone dosage, and pH value, while it decreased with increase of $NH_4-N$ concentration.
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문제 정의
(1995)). 따라서 본 연구에서는낙동강 하류 유역의 하천수를 상수원수로 하여 정수 처리하는 정수장에 파일럿 플랜트를 설치하여 고도정수처리시스템의 각 공정에 있어서 BrO-3의 생성과 저감 특성을 조사하였으며, 또한 유입 수의 수질변동과 오존처리에 따른 BrO-3 생성거동에 대한조사를 통하여 고도정수처리시스템에 있어서 브롬 화합물을 저감시키고자 하였다.
그러나 전.후 오존의 처리 특성을 조사하기 위해서 전.후오존주입 농도는 각각 0.
제안 방법
고도정수처리 파일럿 플랜트는 통상적으로 Table 1과 같은 조건을 중심으로 운전하였으며, 응집처리 공정에서 사용된 응집제는 PSO-M(AlO3 7%)로서 50 mg/L 의 농도로 주입하였다. 그러나 전.
5 mg/L로 조성하여 사용하였다. 그리고오존주입농도를 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 mg/L로 변화시키면서 오존접촉시간은 10분으로 하여 실험을 수행하였다. 그 결과원수중의 Br- 주입 농도(0.
낙동강 상수원수를 이용하여 고도정수처리에 따른 BrO-3 의 생성거동을 조사하기 위해서 고도정수처리시스템의 각 처리 공정별 BrO-3 생성 특성 및 유입원수의 수질변동 (pH, NH4-N) 과 오존처리에 따른 BrO 3 생성특성을 조사한 결과 다음과 같은 결론으로 얻을 수 있었다.
4는 고도정수처리시스템에 있어서 각 공정별 BrO-3 의 생성거동을 나타낸 것으로 본 실험은 6월-11월 동안에 수행되었다. 실험기간인 6, 7, 9, 11월 동안 오존주입농도는 실제 정수장의 운전조건에 의거하여 적용하였다. 오존 처리의 경우 전 오존(PRO)은 1.
2 mg/L 로 조성하여 실험한 결과를 정리한 것이다. 실험은 pH를 6.0, 7.0, 8.0, 9.0으로 조절하면서 오존주입 농도와 오존접촉시간을각각 1.4 ㎍/L, 10분으로 하여 수행하였다. 실험 결과 pH 값의 변동에 따른 BrO-3의 생성농도가 pH 6일 때 보다 pH 7, pH 8, pH 9일 때 각각 30%, 46%, 44% 더 증가하는양상을 나타냈는데 이러한 결과는 BrO-3 생성은 수온이 2 0℃ 인 경우 pH가 산성영역이나 중성영역보다는 알카리성영역에서 보다 많이 생성된다는 연구보고와 유사한 결과를나타냈다 (Marhaba와 Medlar, 1993).
실험기간인 6, 7, 9, 11월 동안 오존주입농도는 실제 정수장의 운전조건에 의거하여 적용하였다. 오존 처리의 경우 전 오존(PRO)은 1.2, 1.5, 1.5, 0.8 mg/L, 후 오존(POO)은 1.0, 0.3, 0.7, 0.3 mg/L를 각각 주입하였다. 이때 원수는 낙동강 하천수로서 인공적으로 농도를 조절하지 않고 그대로 사용하였으며, 원수 중의 Br-농도는 67-83 ㎍/L였다.
후오존처리 공정에서의 원수중의 Br-농도와 오존주입 농도에 따른 BrO-3 생성 특성을 나타낸 것이다. 원수로서는 유입수와 모래여과수로를 사용하였으며, 원수 중의 Br-농도(0.1 mg/L 이하)가 매우 낮아 BrO-3 생성연구에 어려움이 있어서 NaBr 용액을 사용하여 Br- 농도를 0.1, 0.2, 0.5 mg/L로 조성하여 사용하였다. 그리고오존주입농도를 0.
4 ㎍/L 변화시키면서 실험한 결과를 나타낸 것이다. 이때오존접촉시간은 5, 10, 20, 30분, 오존주입 농도를 1.3 ㎍/L, Br-농도는 0.3 ㎍/L로 하였다. Fig.
또한 BrO-3 의분석을 위하여 채수한 시료의 전처리는 테프론마개가 달린 갈색 30 mL 유리병에 시료를 담고 시료 내 잔류 오존이 함유되어 있을 경우는 채수 직후에 아황산나트륨 (NazSOj으로 제거하였다. 이와 같이 전처리된 시료는 분석하기 전까지는 냉암소에서 4℃ 를 유지하여 보관하였으며 채취 일부터 4일 이내에 신속히 분석하였다. BrO-3 분석은 일본 상수시험 방법( 日本水道協會, 2001) 중 o-dianisidine법을 이용하였으며, 분석기기는 HPLC(WATERS Alliance UV system) 로서 MDLe 0.
파일럿 플랜트의 처리 용량은 100 m3/일 정도의 규모로서 장치의 재료는 주로 투명 아크릴판과 원통 및 스테인레스 재질을 사용하였다. 파일럿 플랜트는 낙동강 하류 유역에 위치한 취수장내의 건물 내에 설치하여 외부 환경의 영향을 최소화하였다.
회분실험은 총오존주입량을 1.5 mg/L(평균 오존농도/DOC=0.5) 이 되도록 오존발생농도(0.5-3.0 mg/m3.min)와 오존접촉시간(5-38분)의 비율을 조절하면서 수행하였다. 모래여과수를 원수로 하여 Br-농도를 0.
대상 데이터
본 연구를 위해 사용된 파일럿 플랜트의 계통도는 Fig.1 에 나타낸 바와 같이 원수저류조, 전오존 접촉조, 급속교반조, 응집.침 전지, 모래여과지, 후오존 접촉조, 생물활성탄 (BAG) 공정 및 최종처리 수조 등으로 구성된다.
4 μm PDVF filter의 여과수를 사용하였다. 분석기기는 IG (Dionex IC-3000)로서 columne Dionex AS19, AS19 Guard, Eluent는 KOH로하여 최대검출 한계(MDL)는 0.78 μg/L였다. 또한 BrO-3 의분석을 위하여 채수한 시료의 전처리는 테프론마개가 달린 갈색 30 mL 유리병에 시료를 담고 시료 내 잔류 오존이 함유되어 있을 경우는 채수 직후에 아황산나트륨 (NazSOj으로 제거하였다.
3 mg/L를 각각 주입하였다. 이때 원수는 낙동강 하천수로서 인공적으로 농도를 조절하지 않고 그대로 사용하였으며, 원수 중의 Br-농도는 67-83 ㎍/L였다. 그림에 나타난 바와 같이 오존 처리를 하지 않았을 때 BrO-3는 시스템 전 공정에서 검출이 되지 않은 것으로 나타났다.
침 전지, 모래여과지, 후오존 접촉조, 생물활성탄 (BAG) 공정 및 최종처리 수조 등으로 구성된다. 파일럿 플랜트의 처리 용량은 100 m3/일 정도의 규모로서 장치의 재료는 주로 투명 아크릴판과 원통 및 스테인레스 재질을 사용하였다. 파일럿 플랜트는 낙동강 하류 유역에 위치한 취수장내의 건물 내에 설치하여 외부 환경의 영향을 최소화하였다.
이론/모형
이와 같이 전처리된 시료는 분석하기 전까지는 냉암소에서 4℃ 를 유지하여 보관하였으며 채취 일부터 4일 이내에 신속히 분석하였다. BrO-3 분석은 일본 상수시험 방법( 日本水道協會, 2001) 중 o-dianisidine법을 이용하였으며, 분석기기는 HPLC(WATERS Alliance UV system) 로서 MDLe 0.90 μg/L였다. BrO-3 분석을 위한 기기 조건은 Table.
성능/효과
2. pH의 변화(6-9)에 따른 BrO-3의 생성 특성을 조사한결과 pH 6이하일 때보다 pH 7 이상 일때 BrO-3의 생성율이 30-46% 정도 더 증가함으로서 pH가 높을수록 BrO-3 의 생성농도도 증가함을 나타냈다. 또한 NH4-N 주입농도의 변화(0.
3. 고도정수처리시스템에 있어서 각 공정별 BrO-3의 생성 거동을 조사한 결과 오존처리를 하지 않았을 때 BrO-3는 시스템 전 공정에서 BrO-3 이 생성되지 않은 반면에 오존 처리 시 6-9월경에는 원수에서 모래여과수까지는 BrO-3 가거의 생성되지 않았지만 후 오존수에서 0.8-9.4 ㎍/L 정도 생성되는 것으로 나타났다. 9월경에 생성된 BrO3 농도의 약 46%정도가 생물활성탄(BAC) 공정에 의해 저감됨을 나타냈다.
min, 접촉시간 5분을 적용한 운전조건이 BrO-3 생성농도를 2배나 높게증가시켰다. 따라서 BrO-3의 생성비율을 최소화하기 위해서는 낮은 오존발생 농도와 긴 접촉 시간의 비율로 총오존주입량이 되도록 하여 처리하는 것이 적절함을 알 수 있었다.
(2004)는 NH4-N 를 첨가하면 오존분해가 불안정해지고 NH4-N 가거의 소진될 때까지 BrO-3의 생성이 지연된다고 보고하였다. 따라서 원수 BrO-3 농도가 증가할 경우 오존 주입량 감소 및 NH4-N 를 주입하여 BrO-3 생성을 최소화할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 NH4-N 주입에 의한 BrO-3 의 생성억제 방법은 낙동강 하천수중의 Br-농도가 저농도 (<0.
후오존 주입량이 1 mg/L이하 및 2 mg/L이상일때 BrO-3 생성량이 각각 23-50%, 38-59%를 나타냄으로서 오존주입율과 BrO-3 생성량이 밀접한 상관성이 있음을 나타냈다. 또한 오존발생 농도(0.4-3.0 mg/m3.min)와 접촉시간 (5-38분)의 변동에 따른 BrO-3의 생성 특성을 조사한 결과 총오존 주입량은 낮은 오존발생 농도와 긴 접촉 시간의 비율로 산정하는 것이 BrO-3 생성량을 최소화하는데 적절함을 나타냈다.
그림에 나타난 바와 같이 오존 처리를 하지 않았을 때 BrO-3는 시스템 전 공정에서 검출이 되지 않은 것으로 나타났다. 반면에 오존처리를 하였을 때 각 공정별 BrO-3 농포 분포를 조사한 결과 6-9월경까지는 모래 여과수(SF) 까지는 BrO-3 가 거의 검출되지 않았지만 후오존수에서 0.8-9.4 ㎍/L정도의 BrO-3 가 검출되었다. 특히 9 월경에는 여과공정까지 불검출되다가 후오존 처리수에서 9.
4 ㎍/L, 10분으로 하여 수행하였다. 실험 결과 pH 값의 변동에 따른 BrO-3의 생성농도가 pH 6일 때 보다 pH 7, pH 8, pH 9일 때 각각 30%, 46%, 44% 더 증가하는양상을 나타냈는데 이러한 결과는 BrO-3 생성은 수온이 2 0℃ 인 경우 pH가 산성영역이나 중성영역보다는 알카리성영역에서 보다 많이 생성된다는 연구보고와 유사한 결과를나타냈다 (Marhaba와 Medlar, 1993).
4 ㎍/L정도의 BrO-3 가 검출되었다. 특히 9 월경에는 여과공정까지 불검출되다가 후오존 처리수에서 9.4 ㎍/L정도의 높은 BrO-3 농도가 검출되었으며, 후속 공정인 BAC공정에서 46% 정도 감소하는 경향을 보였다. 11 월경에서는 전오존처리에서 생성된 BrO-3 가 침전 여과 공정에서 12% 정도 감소되었다가 후오존처리에서 다시 증가된 후생물활성탄공정에서 7% 제거되는 것으로 나타났다.
4 mg/L일때 접촉 시간 5분까지는 BrO-3 생성이 지연되었지만 5분 이후부터는 직선적으로 증가하는 양상을 보였다. 특히 NH4-N 농도가 0 mg/L, 접촉 시간이 30분일 때 BrO-3 가 14.9 ㎍/L정도 생성된 반면에 NH4-N 농도가 0.4 mg/L, 접촉 시간이 30분일때 BrO-3 가 9.3 ㎍/L정도 나타나 NH4-N 농도의 증가로인하여 BrO-3 생성농도가 약 38% 정도 억제됨을 알 수 있었다. von Gunten (1998)는 HOBr이 NH3과 반응하여 NH?Br이 생성됨으로 브롬산 생성의 주요 물질인 OBr-을줄일 수 있음을 보고하였으며, Bernard et al.
후오존 주입농도가 1mg/L이하일 때 23-50%, 2mg/L이상일 때 38-59%를나타냄으로서 전.후 오존처리 모두 BrO-3 생성에 오존주입농도의 영향이큼을 알 수 있었다.
3 mg/L)의 변동에 따른 BrO3-의 생성 특성을 조사한 결과 전. 후오존 주입량이 1 mg/L이하 및 2 mg/L이상일때 BrO-3 생성량이 각각 23-50%, 38-59%를 나타냄으로서 오존주입율과 BrO-3 생성량이 밀접한 상관성이 있음을 나타냈다. 또한 오존발생 농도(0.
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