[논문]오존 전처리 공정이 생물활성탄 공정의 효율에 미치는 영향

이상훈; 문순식; 신종철; 최광근; 박대원; 심상준; 이진원

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이상훈 (광운대학교 화학공학과) , 문순식 (광운대학교 화학공학과) , 신종철 (광운대학교 화학공학과) , 최광근 (광운대학교 화학공학과) , 박대원 (한국과학기술연구원) , 심상준 (한국과학기술연구원) , 이진원 (광운대학교 화학공학과)

본 연구에서는 오존과 생물활성탄을 연계시킨 공정을 통하여 용존 유기물질의 제거 경향을 살펴보았다. 오존 처리를 거치면서 원수중의 난분해성 용존 유기물질과 같이 생물학적 분해 속도가 느린 화합물의 상당량이 저분자 형태로 전환되었음을 파악할 수 있었으며, 오존 처리후의 생분해성의 향상에 의해 흡착의 부담이 경감되어 활성탄의 수명이 연장되는 것으로 조사되었다. 생물활성탄 반응조 내에서 여층 깊이에 따른 DOC 제거 경향을 알아본 결과, 전체 제거량의 약 50%가 column 상단에서 제거되었으며, 따라서 짧은 EBCT 에서도 용존 유기탄소의 제거는 용이한 것을 사료된다. 또한 유기 오염에 대한 지표로서 국내외에서 일반적으로 고도정수처리의 처리 대상물질로 선정되어 있는 암모니아성 질소의 제거는 75.9%로 상당히 높은 제거율을 나타내었다.

BAC (biological activated carbon) process is a combination of biodegradation and active carbon adsorption. Pre-ozonation of raw water increased in biodegradable organic fraction. This study is to investigate the enhancement of dissolved organic matter removals by pre-ozonation process combined with BAC process at a semi-pilot scale. By biodegradation improvement in pre-ozonation process. the charge of adsorption was reduced and the life of biological activated carbon is extended. And, 48 % of total DOC was remove in the upper compartment of BAC column. The removal of the nitrogen-ammonia shows a considerably high removal ratio with 75.9 %.

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문제 정의

본 연구에서는 오존과 생물활성탄을 연계시킨 공정을 통하여 용존 유기물질의 제거 경향을 살펴보았다. 오존 처리를 거치면서 원수중의 난분해성 용존 유기물질과 같이 생물학적 분해 속도가 느린 화합물의 상당량이 저분자 형태로 전환되었음을 파악할 수 있었으며, 오존 처리후의 생분해성의 향상에 의해 흡착의 부담이 경감되어 활성탄의 수명이 연장되는 것으로 조사되었다.
비용절감 외에 또 하나의 생물활성탄 공정의 장점은 오존주입과 생물활성탄을 거친 처리수는 염소 요구량이 적고, 안정되어 있어, 정수처리 후반부에서 소량의 염소 또는 이산화염소의 주입으로 충분한 잔류소독 효과를 거둘 수 있다는 것이다. 생물활성탄 유출수 중에는 미생물이 분해할 수 있는 유기물질은 거의 다 분해되어 제거되었으므로 배수관망 내의 미생물이 활용할 中 있는 유기물질이 없어 결과적으로 배수관망 내 미생물의 번식을 억제하는 효과도 기대할 수 있다川 따라서 본 연구에시는 최吝 고도처리 기법으로 도입되고 있는 오존 선처리와 생물활성단을 연계시킨 공정을 통하여 효과적인 용존 유기물질 제거를 위한 조건을 조사하고자 하였다.

제안 방법

생물이 발 생하기 쉬 고 증착이 용이 하도록 mesh size 4-8 의 야자계 입 상 활싱탄을 선 정 하이 사용하였다. 또한, 국내의 상수 수실오염 현황을 분석하고, 선진국 등의 음용수 수질 기준 등을 참고하여 상수원수에서 기준 수질 처리 및 난분해성 물질의 처리에 초점을 맞추어 처리 물질을 선정하였다.
본 연구는 실세 원수를 사용하여 연속식으로 약 9개월간 실험을 진행하였으며. 경기도 하남시에 위지한 광암 정수장에서 수행하였다.
본 연구에서 생물활성탄 처리 실험은 4월부터 약 8개월 이상 장기 운전을 진행하였다. 실험 기간 중의 수온은 최저 5.
활성단 처기방시은 이상 활성탄의 흡착 기능만을 이용하기나 생물활싱탄 처리를 이용하는 방식으로 크게 나뉘는데. 본 연구에서는 생물활성탄 처리 방식과 통수방식에 따라 하향류 고정층식 반응기를 제작하여 실험을 진행하였다. 각 column에 한강원수를 미생물의 식종없이 직접 통수시키 약 6수간 순응 시켰다.

대상 데이터

본 연구는 실세 원수를 사용하여 연속식으로 약 9개월간 실험을 진행하였으며. 경기도 하남시에 위지한 광암 정수장에서 수행하였다. 활성단 처기방시은 이상 활성탄의 흡착 기능만을 이용하기나 생물활싱탄 처리를 이용하는 방식으로 크게 나뉘는데.
각 column에 한강원수를 미생물의 식종없이 직접 통수시키 약 6수간 순응 시켰다. 생물이 발 생하기 쉬 고 증착이 용이 하도록 mesh size 4-8 의 야자계 입 상 활싱탄을 선 정 하이 사용하였다. 또한, 국내의 상수 수실오염 현황을 분석하고, 선진국 등의 음용수 수질 기준 등을 참고하여 상수원수에서 기준 수질 처리 및 난분해성 물질의 처리에 초점을 맞추어 처리 물질을 선정하였다.

성능/효과

고】.다한 양의 부유 고형물 (suspended solid : SS)이 유입되어 column 상단이 막히는 현상이 발생하였고, 역세척 빈도를 증가시키는 것만으로는 생물활성탄 처리에 상당한 무리를 가져왔으며 이 기간 동안 탁도의 경우 300 NTU른 상회하는 수치를 기록하였다’ 이후로 8월을 넘어서면서 유입수가 각종 측정 항목에서 안정된 수질을 보였다. 또한, 용존 산소량의 분포는 6.
생물활성탄 반응조 내에서 여층 깊이에 따른 DOC 제거 경향을 알아본 결과, 전체 제거량의 약 50%가 column 상단에서 제거 되었으며, 따라서 짧은 EBCT에서도 용존 유기탄소의 제거는 용이한 것을 사료된다. 또한 유기 오염에 대한 지표로서 국내외에서 일반적으로 고도정수처리의 처리 대상물질로 선정되어 있는 암모니아성 질소의 제거는 75.9%로 상낭히 높은 제거율을 나타내었다.
정도의 분포를 나타내어 원수의 상낭량이 고분자 물질로 구성되어 있음을 파악할 수 있었다. 반면 오존 처리후의 분자량 분포를 살펴보면, 원수에서 가장 많은 양이 관찰되었던 150, 000 정도의 분자량은 약 7% 정도 관찰되었으며, 분자량 55,000 - 75,000 정도에서 약 35% 정도의 분자량 분포를 나타내어, 오존 처리를 거치면서 원수중의 고분자 물질의 상당량이 저분자 형태로 전환되었음을 파악할 수 있었다.
오존 처리를 거치면서 원수중의 난분해성 용존 유기물질과 같이 생물학적 분해 속도가 느린 화합물의 상당량이 저분자 형태로 전환되었음을 파악할 수 있었으며, 오존 처리후의 생분해성의 향상에 의해 흡착의 부담이 경감되어 활성탄의 수명이 연장되는 것으로 조사되었다. 생물활성탄 반응조 내에서 여층 깊이에 따른 DOC 제거 경향을 알아본 결과, 전체 제거량의 약 50%가 column 상단에서 제거 되었으며, 따라서 짧은 EBCT에서도 용존 유기탄소의 제거는 용이한 것을 사료된다. 또한 유기 오염에 대한 지표로서 국내외에서 일반적으로 고도정수처리의 처리 대상물질로 선정되어 있는 암모니아성 질소의 제거는 75.
살펴보았다. 오존 처리를 거치면서 원수중의 난분해성 용존 유기물질과 같이 생물학적 분해 속도가 느린 화합물의 상당량이 저분자 형태로 전환되었음을 파악할 수 있었으며, 오존 처리후의 생분해성의 향상에 의해 흡착의 부담이 경감되어 활성탄의 수명이 연장되는 것으로 조사되었다. 생물활성탄 반응조 내에서 여층 깊이에 따른 DOC 제거 경향을 알아본 결과, 전체 제거량의 약 50%가 column 상단에서 제거 되었으며, 따라서 짧은 EBCT에서도 용존 유기탄소의 제거는 용이한 것을 사료된다.
이것은 오존치미에 의해 생물활싱단 반응조 내의 용존 산소량의 증가료 인하여 미생물 할싱이 증가되었으며, 오존에 의한 산화-루- 인하여 유기물 양의 증가 등으로 DOC 세거가 향상되었음을 판단할 수 있다. 전체 운전 기간 동안의 평균 DOC 제거율은 30.7%를 나타내었으며, EBCT에 따른 I)0C 잔존율을 살펴보면 EBCT 10 분에서는 경향이 보이지 않지만, EBCT 15 분에서는 0.73 정도를 나타내 상당량의 DOC 제거 증가가 발생됨이 관찰되었다. Figure 5는 2존 처리 전 후의 원수의 분자량 분포 변화를 나타낸 :z림이匸).
오존처리선의 원수의 분자량 분포를 살펴보면, 분자량이 150, 000 정도에서 약 30% 정도로 가장 낞은 비율을 차지하고 있으며, 분자량 240, 000 정도에서는 약 11%. 정도의 분포를 나타내어 원수의 상낭량이 고분자 물질로 구성되어 있음을 파악할 수 있었다. 반면 오존 처리후의 분자량 분포를 살펴보면, 원수에서 가장 많은 양이 관찰되었던 150, 000 정도의 분자량은 약 7% 정도 관찰되었으며, 분자량 55,000 - 75,000 정도에서 약 35% 정도의 분자량 분포를 나타내어, 오존 처리를 거치면서 원수중의 고분자 물질의 상당량이 저분자 형태로 전환되었음을 파악할 수 있었다.

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