[논문]용수 및 폐수 처리를 위한 오존 마이크로버블 적용

남귀웅; 정진호

doi:10.17820/eri.2016.3.4.256

용수 및 폐수 처리를 위한 오존 마이크로버블 적용
Application of Ozone Microbubbles in the Field of Water and Wastewater Treatment 원문보기

Ecology and resilient infrastructure, v.3 no.4, 2016년, pp.256 - 262

남귀웅 (고려대학교 환경생태공학과) , 정진호 (고려대학교 환경생태공학과)

초록
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급격한 산업화와 인구증가로 인한 화학물질 사용량의 증가는 기존의 수 처리 방식의 대부분을 차지하는 생물학적 공정의 한계를 불러온다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로 고급산화공정의 하나인 오존 마이크로버블 기술이 최근 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 마이크로버블의 물리학적 및 화학적 특성에 대해 논하고, 다양한 독성 오염물질의 제거를 중심으로 마이크로버블 오존산화공정을 분석하였다. 또한 다른 처리 기술과 결합한 오존 마이크로버블 기술의 용수 및 폐수처리 전망을 논하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Rapid industrialization and a significant population growth has led to an increased use of chemicals, which has limited the biological processes that account for most of the existing water and wastewater treatment methods. Ozone microbubble technology, which is one of advanced oxidation processes, has recently attracted attention as a method to solve these issues. In this paper, we reviewed both the physical and the chemical characteristics of microbubbles, and evaluated microbubble-based ozone oxidation processes focusing on the removal of various toxic contaminants. In addition, we discussed the potential of an ozone microbubble process as water and wastewater treatment processes by combining it with other treatment technologies.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 마이크로버블의 물리화학적 특성과 오염물질 분해제거 기작을 분석하고, 오존 마이크로 버블을 이용한 용수 및 폐수 처리 기술의 전망과 발전 가능성을 제시하고자 한다.
오존 산화공정에서 물질 전달율은 기체와 액체 사이의 계면에서 오존이 용해되는 정도를 의미하며 이 값이 높을수록 산화공정의 효율은 높아진다. 따라서 본 논문에서는 오존 마이크로버블을 이용한 오염물질 분해제거와 용수 및 폐수 처리를 중심으로 논하고자 한다 (Table 1).

성능/효과

(2015b)은 아크릴 섬유 단지의 폐수를 오존 마이크로버블과 자외선 조사를 결합하여 처리하는 연구를 진행하였다. 120분동안 처리한 결과 생물분해성은 0.18에서 0.47로 142%증가하였고, COD, UV₂₅₄제거율은 각각 228%, 29%씩 증가하였다. 또한, 하이드록실 라디칼의 생성은 오존 마이크로버블 공정 단독으로 시행할 때 보다 1.
5배 이상 증가하였다. 결과적으로 기존의 오존산화공정보다 화학적 산소요구량과 암모니아성 질소, UV₂₅₄의 제거율이 각각 25%, 9%, 35% 증가하였다. 그리고 Lee et al.
6배 증가하였다고 보고하였다. 결과적으로 오존 마이크로버블을 이용하였을 때 99% 이상의 색도가 30분 이내에 제거되었으며, 이것은 기존의 공정이 70분 소요된 것과 비교하면 매우 높은 효율임을 알 수 있다. Khuntia et al.
그 결과 초음파와 오존 마이크로버블을 결합하였을 때 반응 상수는 6.3 × 10-3 min-1으로 오존 마이크로버블과 초음파 각각의 반응상수의 합인 4.9 × 10-3 min-1보다 높은 값을 나타내었다.
금속 이온들은 아조염류의 일종인 Congo Red (CR)의 색도 제거를 촉진시켰는데, 구리가 가장 효율이 높았고 망간, 2가철, 3가철이 그 뒤를 이었다. 그리고 수산화라디칼의 생성과 TOC 제거율도구리, 망간, 2가철, 3가철의 순서로 색도 제거율과 같은 양상을 보였다.
(2016)은 2가철, 3가철, 망간, 구리를 촉매로 사용하여 오존 마이크로버블의 효율 증진에 대해 연구하였다. 금속 이온들은 아조염류의 일종인 Congo Red (CR)의 색도 제거를 촉진시켰는데, 구리가 가장 효율이 높았고 망간, 2가철, 3가철이 그 뒤를 이었다. 그리고 수산화라디칼의 생성과 TOC 제거율도구리, 망간, 2가철, 3가철의 순서로 색도 제거율과 같은 양상을 보였다.
47로 142%증가하였고, COD, UV₂₅₄제거율은 각각 228%, 29%씩 증가하였다. 또한, 하이드록실 라디칼의 생성은 오존 마이크로버블 공정 단독으로 시행할 때 보다 1.8배 이상 높아졌으며, 오존의 자가분해도 4.1배 증가하였다.
(2011)은 사과 등의 과수용 살충제로 쓰이는 페니트로티온의 제거에 관해 연구를 진행하였다. 페니트로티온을 살포한 상추, 방울토마토, 딸기들을 오존 마이크로버블 용액으로 세척한 결과, 상추의 살충제 잔류물은 효과적으로 제거되었으나 방울토마토는 오존과 수산화라디칼이 두꺼운 과육을 통과하지 못하기 때문에 살충제의 제거율이 감소하였다. 딸기는 거친 표면으로 인하여 오존과의 접촉면적이 높아 방울토마토와 비교하여 높은 제거율을 보였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	강한 산화제를 이용하는 화학적 산화이 적절한 비용으로 처리효율을 높일 수 있는 공정으로 평가받는 이유는 무엇 때문인가?	고급산화공정 중 강한 산화제를 이용하는 화학적 산화는 난분해성인 유기화합물들을 제거하는데 효율적이며 (Arslan et al. 2001, Tambosi et al. 2009) 기존의 생물학적 공정 기반시설을 최대한 활용할 수 있기 때문에 적절한 비용으로 처리효율을 높일 수 있는 공정이다. 특히 화학적 산화공정에 널리 쓰이는 오존은 자체로도 높은 산화력을 지니고 있으며 (2.
	현재의 오존산화공정의 문제들을 해결하기 위해 어떤 연구가 진행 중인가?	2016). 이러한 단점들을 해결하기 위해 오존 사용율을 높일 수 있는 기술 개발의 필요성이 증가하고 있으며, 최근에는 오존 이용 극대화를 위한 마이크로버블 기술이 활발하게 연구되고 있다. 마이크로버블은 작은 버블 크기 (50 μm 미만), 넓은 표면적, 긴 체류시간, 낮은 상승속도, 그리고 높은 내압으로 인해 많은 주목을 받고 있다 (Agarwal et al.
	현재의 오존산화공정의 단점은?	2009). 그러나 현재의 오존산화공정은 낮은 오존 용존율과 느린 물질 전달로 인해 오존의 사용율이 낮아 높은 비용이 발생한다는 단점이 있다 (Chu et al. 2008). 또한 체류시간이 짧아 반응시간이 감소하게 되고, 이로 인해 부분적인 산화반응이 이루어져 중간생성물이 잔류하게 된다 (Mestankova et al. 2016).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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