[논문]정수처리에서 TDS가 THMs 생성에 미치는 영향

이슬기; 곽연우; 홍성호

doi:10.11001/jksww.2019.33.3.225

정수처리에서 TDS가 THMs 생성에 미치는 영향
Effects of TDS on formation of THMs in drinking water treatment 원문보기

上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, v.33 no.3, 2019년, pp.225 - 234

이슬기 (숭실대학교 화학공학과) , 곽연우 (숭실대학교 화학공학과) , 홍성호 (숭실대학교 화학공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study is focused on effects of factors that affect the formation of THMs during chlorination in drinking water treatment. During the chlorination, chlorine consumption is increased by increasing the initial chlorine dose, the pH and the total dissolved solid (TDS) concentration. Also THMs formation is increased up to $58.82{\mu}g/L$ and $55.54{\mu}g/L$ by increasing initial chlorine concentration and increasing pH. However, concentration of chloroform is decreased by increasing TDS concentration. This is caused the cation($Na^+$) of the total dissolved solids preferentially reacts with the functional groups of the organic material which influence the trihalomethane formation. But total trihalomethane formation is increased up to $127.46{\mu}g/L$ by $Br^-$ contained in the total dissolved solids. DOC reduction was not influenced by any of the factors.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 THMs 생성에 미치는 영향 인자인 체류시간, 염소주입량 그리고 pH에 대한 고찰과 더불어 양이온성 물질로써 Na⁺이 포함된 TDS을 주입 후 염소 소독 시 주입량 및 반응시간에 따른 THMs 생성량에 대하여 고찰하고자 한다.

제안 방법

TDS로 나타나는 양이온성 물질의 농도에 따른 영향을 평가하기 위하여 NaCl을 주입한 후 접촉시간에 따른 염소 소모량과 DOC 제거 그리고 THMs 생성량을 측정하였다. 이 때, pH는 7로 고정하였으며.
THMs 분석은 시료 50 mL 당 0.1 M Sodium thiosulfate를 0.2 mL 주입하여 반응을 중단시킨 후 5 mL를 채취하여 purge and trap(Lumin, USA), GC(Agilent 6890N) MS(Agilent 5975B)를 이용하여 분석하였다. 분석한 시료의 검량은 THMs Calibration Mix μg/mL in methanol (Supelco, USA)을 사용하여 standard solution(10, 20, 40, 100, 200 μg/L)를 제조하여 사용하였고 검정곡선과의 상관계수는 R² = 0.
양이온성 물질의 영향 및 염소 주입에 따른 THMs 생성 실험은 sodium chloride(0, 500, 1000, 2000, 4000 mg/L)가 용해된 지표수를 이용하여 실험하였으며, buffer solution을 사용하여 pH를 각각 6, 7, 8로 고정시키고 염소 2, 4, 6, 8, 10 mg/L로 주입 후 반응시간을 1, 2, 4, 8, 24시간으로 하여 실험을 진행하였으며, 염소소모량, 용존유기탄소(Dissolved Organic Carbon; DOC), THMs를 분석하였다.

대상 데이터

양이온성 물질은 sodium chloride(Sigma Aldrich, USA)를 용매에 주입하여 사용하였다. 반응을 중단하기 위한 시약으로는 sodium thiosulfate(Sigma Aldrich, USA)를 초순수에 용해시켜 0.1 M로 제조 후 사용하였다.
실험에 사용된 원수는 H 강에서 채수하여 부유물질 제거를 위해 1.2 μm filter로 여과한 후 사용하였다. 원수의 일반적인 특성은 Table 1에 나타내었다.
pH buffer solution은 sodium phosphate monobasic(Sigma Aldrich, USA)과 sodium phosphate diabasic(Sigma Aldrich, USA)을 사용하였다. 양이온성 물질은 sodium chloride(Sigma Aldrich, USA)를 용매에 주입하여 사용하였다. 반응을 중단하기 위한 시약으로는 sodium thiosulfate(Sigma Aldrich, USA)를 초순수에 용해시켜 0.

이론/모형

염소 소모량은 standard method에서 제시한 DPD (N,N-diethyl-p-phenylenediamine) colorimetric method를 이용하였으며, 분석은 분광광도계(DR 6000, Hach, USA)를 사용하여 DPD amine 주입할 경우 나타나는 색도를 530 nm에서 측정하였다

성능/효과

1) 염소 소모는 반응 한 시간에 최대 51.5%까지 소모가 발생하고 이후 완만하게 감소하는 1차 반응으로 감소를 보였으며, 염소 주입량이 증가하고 pH가 높을수록 그리고 TDS 주입량이 증가할수록 염소 소모량은 증가하였다.
2) TTHMs 생성량은 염소 주입량이 증가하고 pH가 높으며, 접촉시간이 길어질수록 증가하였으며 1차 반응식으로 증가를 보였다.
3) 염소 8 mg/L 주입 시 TDS 미주입의 경우 TCM 생성량은 55.16 μg/L, TDS 4,000 mg/L 주입의 경우 19.69 μg/L로 최대 65% 감소한 반면 TTHMs 생성량은 67.18 μg/L에서 127.46 μg/L로 최대 190% 증가하였다.
4) 염소 주입량, pH, TDS 주입량은 DOC 제거에 큰 영향을 주지 않고 약 20% 제거되는 것으로 확인되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	트리할로메탄(Trihalomethane; THMs)이란 무엇인가?	, 2002a ). THMs은 전체 염소소독부산물(TOX) 중 약 40~50%를 차지하며(Park, 2009), 클로로포름(Trichloromethane; TCM), 브로모디클로로메탄(Bromodichloromethane; BDCM), 디브로모클로로메탄(Diboromochloromethane; DBCM) 그리고 브로모포름(Triboromomethane; TBM)의 총량으로 정의된다 (Richardson et al., 2007).
	TTHMs 생성량이 증가하는 조건은 무엇인가?	2) TTHMs 생성량은 염소 주입량이 증가하고 pH가 높으며, 접촉시간이 길어질수록 증가하였으며 1차 반응식으로 증가를 보였다.
	우리나라 물 확보를 위한 총트리할로메탄 기준은 무엇인가?	1 mg/L 이하로 규정하고 있다. 또한, 우리나라도 식수용 수돗물 기준 0.1 mg/L 이하로 규정하여 관리하고 있다 (Ministry of Environment, 2015).

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