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문제 정의
- 본 연구에서는 Pulse UV 시스템을 이용한 고도산화공정을 이용하여 석유비축시설 발생 폐수의 난분해성물질에 대한 제거 효율을 고찰하고자 한다.
제안 방법
- 본 연구에서는 Pulse UV 장치를 이용한 산화공정을 이용하여 석유저장시설 발생 폐수의 난 분해성 유기오염물질에 대한 제거 효율을 고찰한 결과는 다음과 같다.
- 석유저장시설 발생 폐수 내 난 분해성 물질 처리 효율은 CODMn제거 효율을 가지고 판단하였으며 수질오염 공정 시험 기준으로 분석을 수행하였다. 원수는 염소 성분이 다량 함유되었기 때문에 알칼리 법으로 분석했는데, CODMn 알칼리법은 산성법에 비해 시간도 오래 걸리고 정확도도 약간 떨어진다고 알려져 있지만 해수 성분이 포함되어 있거나 염소 성분이 다량함유 되었을 때 적합한 방법이다(환경부, 2000).
- 실험은 pulse UV에 의한 난 분해성 유기오염물질 제거효과를 고찰하기 위하여, 위의 처리장치에서 pulse UV 공정을 적용한 경우와 적용하지 않은 공정 등 두가지 경우에 대하여 비교실험을 수행하였다. 실험에사용된 폐수가 발생하는 석유비축시설에서 기존에적용하고 있던 공정인 pulse UV 미적용 공정은 응집 .
- 실험은 연속식으로 수행하였고, 처리 용량은 6L/hr 으로 하였다. 응집 .
- 처리시스템은 응집 . 응결 및 부싱분리조(Miao Bubble Flotation, MBF)에서 기름 성분의 물질을 제거하고 모래여과로부유물질을 제거한 뒤 pulse UV조사에 의한 유기물의 특성 변화를 유도하여 활성탄 흡착 공정의 최종처리와 색도 등의 흡착 효과를 높일 수 있도록 구성하였다. 응집 .
- 응집 . 응결 반응조에서 급속교반은 180~200rpm, 완속교반은 40~50rpm으로 하였고, 약품주입량은 Jar-test를 통해 최적의 약품 주입량을 산정하였는데 NaOH와 alum, polymer를 각각 10mg/L, 400mg/L, 100mg/L으로 산정하고 5mg/L/min씩 주입하였다. 가압 부상조는 압력을 3.
대상 데이터
- 실험에 사용된 석유비축시설 발생 폐수는 충청남도 소재의 석유비축시설에서 채취하였다. 폐수 성상은 Table 1과 같다.
- 실험에사용된 폐수가 발생하는 석유비축시설에서 기존에적용하고 있던 공정인 pulse UV 미적용 공정은 응집 . 응결 공정, 부상분리조, 모래여과, 활성탄 흡착으로 이루어진 공정이다.
- 응집 . 응결조에서는 pH조절과 플럭 형 성을 위해 NaOH, alum, polymer를 사용하였다. Pulse UV 장치는 강력한 산화력을 가진 OH 라디칼을 발생시켜 물속에 용존된 유기물을 이산화탄소와 물로 완전히 산화하여 처리한다(Elovitz, M.
성능/효과
- 1. Pulse UV 미적용 공정에 의한 2가지 폐수에 대한 처리 결과 최종 처리 수(방류수) 수질이 각각 54mg/L 과 82mg/L으로 나타났으며, pulse UV 적용 공정의 경우 처리 수질이 각각 7mg/L과 13mg/L으로 나타나, pulse UV 공정 적용으로 방류수의 최종 수질이 크게 개선되었다.
- 2. CODmi의 공정별 처리 효율은 실험에 사용된 두가지 폐수 모두 부상 분리조(MBF)에서의 유기물 제거효과가 가장 크게 나타났고, 다음으로 활성탄(A/C)이었으며 , 모래 여과는 처리 효과가 크지 않았다. 일반적으로 모래여과는 부유물질이나 콜로이드의 제거 에는효과적이나 용존성유기물의 제거에는 효과적이지못하기 때문에 이러한 결과는 타당하다고 판단된다.
- 3. Pulse UV 적용 공정의 경우 최종 처리수의 COD/ 처리효율은 각각 96%와 97%로 두 가지 시료 모두 매우 높게 나타났으며, pulse UV 미적용 공정(각각 68%, 84%)과 비교하여 최대 28%의 처리 효율 개선이 이루어졌다.
- 4. Pulse UV에 의한 직접적인 유기물 제거율은 모래 여과 처리수 대비 9%(wastewater A)에서 15%(wastewater B)로 다른 공정에 비해 상대적으로 낮은 수준을 보이고 있으나, 후속 공정인 활성탄 여과기(A/C)에 의한 처리효율을 최대 28%까지 개선시켰으며 기존 공정에서 최종 처리 후에도 CODMn값이 시간이 지남에 따라 상승하는 문제도 해 결하였다.
- Pulse UV 미적용 공정에 의한 Wastewater A와 Wastewater B의 폐수처리 결과 최종 처리수(방류수) 수질이 각각 54mg/L과 82mg/L으로 나타나, CODm” 방류기준인 40mg/L보다 높은 결과가 나왔다.
- Pulse UV 미적용 공정인 Process 1에 의한 Wastewater A의 난분해성 물질 제거율 68%에 비해, pulse UV가적용된 Process 2에서는 제거율 96%로 28%의 처리효율이 향상되었다. Wastewater B의 경우 Process 1 에 의한 제거율은 84%, Process 2에 의한 제거율은 97%로 13%의 처리 효율이 향상되었다 (Fig.
- 모래여과(SF)를 거친 처리수의 COD/농도는 152mg/L j 으로 67%의 처리효율이 나타났다. Pulse UV장치 에서는 129mg/L으로 농도가 떨어져 제거율이 71%이었으며, 최종 처리수(A/C)에서는 13mg/L으로 97%의 높은 제거 효율이 나타났다.
- 6은 process 2에 대한 Wastewater Be 처리효과를 보여주고 있다. Wastewater B의 원수 CODMn농도는 460mg/L으로 부상분리조(MBF) 처리 시 농도는 190mg/L으로 떨어져 59%의 제거 효율이 나타났다. 모래여과(SF)를 거친 처리수의 COD/농도는 152mg/L j 으로 67%의 처리효율이 나타났다.
- 8배가증가하였다. Wastewater B의 최종 처리수의 CODMN은 처리 직후 83mg/L이었으나, 하루가 경과한 후의 CODMne 190mg/L으로 2.3배가 증가했다. 원유 저장시설 에서 발생하는 폐수 중에 포함된 유기물은 저장탱크에서 원유와 접촉한 면을 통해 폐수 중에 용해된것이라고 예상할 수 있다.
- 공정별 처리 효율은 Wastewater A와 Wastewater B 모두 부상 분리조(MBF)에서의 유기물 제거 효과가 가장 크게 나타났고, 다음으로 활성탄(A/C)이었으며, 모래여과는 처리효과가 크지 않았다. 일반적으로 모래 여과는 부유물질이나 콜로이드의 제거에는 효과적이나 용존성 유기물의 제거에는 효과적이지 못하기 때문에 이러한 결과는 타당하다고 판단된다.
- 본 연구 결과 난 분해성 유기물질의 제거에 pulse UV 처리가 효율적으로 적용될 수 있음을 알 수 있었다. 그러나, 고농도 원유 폐수의 경우 pulse UV 공정만으로는 직접적인 난 분해성 유기물질의 분해는 한계가 있어, 향후 오존공정 또는 과산화수소 등을 활용한 연구가 수행될 필요가 있다.
- 4는 Process 1에 의한 Wastewater B의 처 리효과를 나타낸 것이다. 부상분리조(MBF) 처리수는 530mg/L에서 201mg/L까지 떨어져 처리 효율은 62% 이었고, 모래여과(SF) 처리수는 156mg/L로 71%가 제거되었다. 최종 처리수(A/C)의 CODMn농도는 83mg/L 로 84%의 제거율을 보였다.
- 3은 Process 1에 의한 wastewater A의 처 리효과를 나타낸 것이다. 부상분리조(MBF)에서의 처리수의 CODMn농도는 80mg/L로 처리 효율은 유입수 농도대비 53%가 제거되었고, 모래여과(SF) 처리수에서는 75mg/L로 56%가 제거되었다. 최종 처리 수(A/C) 의 CODMn농도는 54mg/L로 68%의 제거율을 보였다.
- 이 현상은 원폐수에 과산화수소를 투입하는 방법을 통해서도 확인할 수 있다. 상대적으로 빠른 산화반응을 일으키는 과산화수소를 투입하게 되면 산화반응이 급속하게 진행되어 1~2일 정도 걸리던 CODwn 증가 현상이 단 10분 전후로 단축되어 일어나는 결과를 통해서도 확인되었다.
- 식품 중에포함된 유지 성분이 공기 중의 산소에 의해 산화되어알데히드류, 케톤류, 저급지방산 등으로 분해되는 것처럼 이 공기 중에 노출된 폐수 중에 포함된 유기물인기름 성분도 이와 유사한 반응을 거치는 것으로 보인다. 즉 산화 반응전의 일부 기름성분이 CODMn으로검출되지 않다가 산화반응이 진행됨에 따라 상대적으로 분자량이 적은 산화생성물로 전환되어 CODMn 으로 검출됨으로써 보관된 원폐수와 처리수 CODMn 값이 시간이 경과함에 따라 상승하는 현상을 나타낸 것으로 추측된다. 이 현상은 원폐수에 과산화수소를 투입하는 방법을 통해서도 확인할 수 있다.
- 부상분리조(MBF)에서의 처리수의 CODMn농도는 80mg/L로 처리 효율은 유입수 농도대비 53%가 제거되었고, 모래여과(SF) 처리수에서는 75mg/L로 56%가 제거되었다. 최종 처리 수(A/C) 의 CODMn농도는 54mg/L로 68%의 제거율을 보였다.
- 부상분리조(MBF) 처리수는 530mg/L에서 201mg/L까지 떨어져 처리 효율은 62% 이었고, 모래여과(SF) 처리수는 156mg/L로 71%가 제거되었다. 최종 처리수(A/C)의 CODMn농도는 83mg/L 로 84%의 제거율을 보였다.
후속연구
- 그러나, 고농도 원유 폐수의 경우 pulse UV 공정만으로는 직접적인 난 분해성 유기물질의 분해는 한계가 있어, 향후 오존공정 또는 과산화수소 등을 활용한 연구가 수행될 필요가 있다. 또한 UV 조사에 의해 후속 공정인 활성탄의 흡착 효과 증가와 유기물의안정화 등을 규명하기 위하여 유기물 분자량 분포, 친수성 분석 등 유기물특성 분석 에 대한 후속적 연구가 요구된다.
- 그러나, 고농도 원유 폐수의 경우 pulse UV 공정만으로는 직접적인 난 분해성 유기물질의 분해는 한계가 있어, 향후 오존공정 또는 과산화수소 등을 활용한 연구가 수행될 필요가 있다. 또한 UV 조사에 의해 후속 공정인 활성탄의 흡착 효과 증가와 유기물의안정화 등을 규명하기 위하여 유기물 분자량 분포, 친수성 분석 등 유기물특성 분석 에 대한 후속적 연구가 요구된다.
- 이러한 사실은 UV 조사만으로는 난분해성 유기물질을 직접적으로 분해하기에 한계가 있으나, UV 조사에 의해 유기물의 특성의 변화(작은 분자량을 갖는 물질로 변화) 로인하여 후속 공정인 활성탄의 흡착 효과를 증가 시킨 것으로 판단된다. 유기물의 분자량 분석 등 유기물 특성 에 대한 후속적 연구가 필요하다.
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