염소소독에 의한 하수처리장 방류수의 소독부산물 발생에 관한 연구

김증운(Jeung-Woon Kim),송현실(Hyun-SiI Song),배병욱(Byung-Uk Bae) 대전대학교 환경문제연구소 2004 환경문제연구소 논문집 Vol.8 No.-

본 연구에서는 대전광역시 하수종말처리장 4단계 방류수를 대상으로 염소소독 실험을 수행하고 염소 주입농도에 따른 대장균군 및 일반세균의 살균효율과 소독부산물의 생성정도를 조사하였다. 2003년 2월부터 10월까지의 대상하수처리장 4단계 방류수의 대장균군수는 1,100~2,800 개/㎖, 균은 3,500~21,600 개/㎖ 이었으며, 기타 항목별 평균농도는 BOD₅ 10.2, COD_Mn 13.5, SS 7.4 리고 T-N 과 T-P 가 각각 16.243, 0.994 mg/ℓ 이었다. 또한 하수처리장 방류수의 SUVA(specifi absorbance) 값은 2.27 로 친수성, 비방향족, 그리고 저분자량의 물질들로 구성되어 있어 생분해 성이 클 것으로 판단된다. 염소소독 실험결과 pH 7.0, 수온 20±0.5℃ 상태에서 99%이상의 소독을 얻기 위해서는 대장균군의 경우 염소주입농도 1.0 mg/ℓ 에서 10분, 일반세균의 경우 1.0 mg/ℓ 30 분, 2.0 mg/ℓ 에서는 20분, 그리고 3.0mg/ℓ 및 5.0 mg/ℓ 에서는 각각 10분의 접촉시간이 필요한 로 나타났다. 미국의 하수처리장 방류수 대장균군 기준은 1,000 MPN/1OO㎖ 로 염소주입농도 1.0 에서 10분간 접촉시킬 때 이 기준을 만족할 수 있었으며, 이 조건에서 trihalomethanes haloacetonitriles는 검출되지 않았다. pH 7.0, 수온 20±0.5℃, 염소주입농도 20 mg/ℓ, 접촉시 에서 trihalomethanes, haloacetonitriles, 그리고 haloacetic acids의 생성농도는 각각 29.86 그리고 3.1107μg/ℓ 이었으며, chloroform은 22.3467μg/ℓ으로 전체 trihalomethanes의 75.0 내었다. 파과점 염소주입 실험결과, 초기 암모니아성 질소의 농도 1.646 mg/ℓ 의 약 9.1 배까지 염소 입량을 증가시켰을 때 파과점에 도달하였다. 소독부산물의 생성정도는 암모니아성 질소 농도에 반비례하였는데, 암모니아성 질소와 각 소독부산물과의 상관관계(R²)는 trihalomethanes이 O. haloacetonitriles이 0.8169, 그리고 haloacetic acids는 0.7206 이었다. 일반적으로 하수처리는 유기물과 세균이 많기 때문에 높은 농도의 염소소독이 필요할 것이라고 생각되어지나, 본 연구의 결과 수온 및 초기 pH의 영향에 크게 상관없이 소량의 염소주입만으로도 충분한 소독효과를 기대할 수 있었다. 아울러 방류수역의 희석율을 고려하면, 염소소독 후 발생되는 소독부산물은 자체의 휘발과 희석작용에 의해 그 양이 현저히 감소됨으로써 소독부산물이 상수원으로 유입되는 문제는 크지 않을 것으로 판단된다. In Korea, the disinfection of discharged wastewater has become mandatory in 20 municipal wastewater treatment plant (WWTP) have to satisfy the discharge limits. investigate the disinfection efficiency of chlorine and the effect of chlorination on the DBPs (disinfection by-products) in the discharged wastewater. chlorine disinfection conducted. For these purpose, the Daejeon municipal WWTP was selected as a targ water samples were taken from the final sedimentation basin. Based on the experiment the optimum disinfection strategy was proposed, which would satisfy the newly disinfection limits. Typical concentrations of index microorganisms in the discharged wastewater was in the range of 1,100 ~ 2,800 CFU/㎖ for total coliforms and 3,500 ~ 21,600 CFU/㎖ for heterotrophic bacteria. Analysis of other water quality parameters showed that discharged wastewater contained 10.2 mg/ℓ of BOD₅, 13.5 mg/ℓ of COD_Mn, 7.4 mg/ℓ of SS, 16.243 mg/ℓ of T-N, and 0.994 mg/ℓ of T-P The SUVA (specific UV absorbance) value of discharged wastewater was 2.27. This result indicates that the organic component of discharged wastewater is mainly consisted of non-humic substances, which are characterized by hydrophilic, non-aromatic, and low-molecular weights. In the case of total coliforms, the survival rate was 8.9% when 0.5 mg/ℓ of chlorine was contacted for 30 min at pH 7.0, 20±0.5℃. In order to get more than 99% of disinfection efficiency, it was proved that more than 10 min of contact time was required when chlorine dose was 1.0 mg/ℓ. In the case of heterotrophic bacteria, in order to achieve more than 99 % of disinfection efficiency at pH 7.0, 20±0.5℃, the required contact time was 30 min at chlorine dose of 1.0 mg/ℓ, 20 min at 2.0 mg/ℓ, and 10 min at 3.0 mg/ℓ and 5.0, respectively When the discharged wastewater was disinfected with 1.0 mg/ℓ chlorine for 10 min, it was possible to satisfy the U.S. EPA's total coliforms standard (1,000MPN/100㎖). The residual chlorine concentration was 0.42 mg/ℓ in this experimental condition, but both THMs and HANs were not detected probably due to the formation of combined chlorine. When the discharged wastewater was disinfected with 20 mg/ℓ of chlorine for 180 min at pH 7.0, 20±0.5℃, the concentrations of THMs, HANs, and HAAs was 29.8, 2.9, and 3.1 μg/ℓ, respectively. The concentration of chloroform was 22.3467 μg/ℓ, corresponding to 75 % of the total THMs. When the NH₃-N concentration of discharged wastewater was 1.646 mg/ℓ, about 9.1 times of chlorine dosage was required to obtain breakpoint chlorination. It was found that the formation of DBPs was inversely proportional to the concentration of NH₃-N present in wastewater. The correlation coefficient (R²) between NH₃-N and three kinds of DBPs was 0.9647 for THMs, 0.9038 for HANs, and 0.8489 for HAAs, respectively.

광분해에 의한 용존 유기물질의 분자량 변화가 소독부산물 생성능에 미치는 영향

임정희(Jung Hee Lim),허진(Jin Hur) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.11

본 연구에서는 두 가지 기원의 표준 휴믹물질 혼합 시료와 Suwannee River fulvic acid (SRFA)을 사용하여 광분해로 인한 용존 유기물질의 스펙트럼 특성 변화와 이에 따른 소독 부산물 생성능의 변화를 조사하였다. 혼합시료의 염소소독부산물 발생잠재력(DBPFP)은 specific UV absorbance (SUVA) 값에 비례하여 증가하였다. 7일간 광분해 후 혼합시료의 SUVA 값은 모두 감소하였다. 그러나 동일 시료에서 DBPFP 값은 SUVA 감소폭보다 적었다. 비록 두 변수 사이에 직선성은 유지되었으나 같은 SUVA 범위 내에서의 DBPFP 값은 오히려 감소하는 경향을 보였다. 이 결과는 광분해로 인해 염소소독부산물 전구체역할을 하는 비방향족 물질이 생성될 수 있음을 시사하였다. SRFA 시료에 대해 4일과 13일 광분해하여 각각 저분자와 고분자 부분에서의 DBPFP 값을 비교한 결과 광분해 후 유기탄소 당 염소소독부산물 발생량 변화양상은 염소소독부산물 종류에 따라 다르게 나타났다. 유기탄소 당 trihalomethenes (THMs) 발생은 광분해 후 고분자 부분에서 더 높았으나 haloacetic acids (HAAs)의 경우 고분자와 저분자 부분 사이의 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 광분해 시간에 따른 유기탄소 당 DBPFP 값변화 패턴도 용존 유기물 분자량에 따라 다르게 나타났다. THMs의 경우 고분자 부분에서는 광분해 시간에 따라 증가하는 경향을 보였으나 저분자에서는 큰 변화를 보이지 않았다. 반면 HAAs은 고분자에서 지속적인 감소 경향을, 저분자 부분에서는 증가 후 다시 감소하는 경향을 보였다. 본 연구결과 수중 유기물질은 전반적으로 광분해에 따라 소독부산물 생성능이 초기에 오히려 증가할 수 있으며 광분해 시간이 충분히 지속된 후에야 감소함을 보여주었다. UV-induced transformations in the characteristics of dissolved organic matter (DOM) and the subsequent effects on the disinfection by-product formation potential (DBPFP) were investigated using the mixtures of the two humic substances with different sources, and two different size fractions of Suwannee River fulvic acid (SRFA). 7 day-photodegradation resulted in the decrease of specific ultraviolet absorbance (SUVA) of the mixtures as well as the specific DBPFP. After the irradiation, however, higher specific DBPFP values were consistently observed at the same range of the SUVA values. This suggests that non UV-absorbing components, generated by the UV-irradiation, may contribute to the formation of DBPs. Two different molecular size fractions of SRFA showed dissimilar responses to photodegradation. The behavior was also influenced by the types of the DBPs generated. Higher levels of trihalomethenes (THMs) were formed per organic carbon for the high molecular fraction compared to the low molecular fraction, whereas no differences were found in the formation of haloacetic acids (HAAs) between the two different size fractions. The formation of the two types of DBPs also differed by the irradiation times. Specific formation potential of THMs consistently increased upon the irradiation, whereas HAAs showed the initial increase followed by the decrease in their specific formation potential.

소독부산물 전구물질(NOM) 제거를 위한 응집공정의 최적화에 관한 연구

고길현(Gil hyun Go),전영욱(Young-wook Jeon),김수현(Suhyun Kim),강임석(Lim seok Kang) 대한환경공학회 2019 대한환경공학회지 Vol.41 No.6

소독부산물이 전 세계적으로 문제가 제기되면서 보다 신뢰성 있고 효율적인 수처리 공정 기술 개발에 많은 관심이 집중되고 있다. 소독부산물 형성을 줄이기 위한 NOM 제거의 중요성은 증가하고 있다. 응집 공정은 NOM을 용이하게 제거 하기 위한 하나의 방법이다. 따라서 본 연구에서는 NOM의 특성과 소독부산물 형성의 관계를 조사하고, 소독부산물의 감소를 위해 NOM의 효율적인 제거를 위한 최적의 응집 조건을 알아내는 것이다. 황산알루미늄과 제2염화철의 최적 응집 조건은 0.15 mM 응집제 주입량에서 pH 5.5로 나타났다. pH 5.5 조건에서 0.15 mM의 제2염화철의 주입한 경우 용존유기탄소는 55% 제거, 트리할로메탄은 65%, 할로아세틱애시드는 67% 감소하였다. 황산알루미늄의 경우 용존유기탄소는 46.3%, 트리할로메탄은 61%, 할로아세틱애시드는 49% 감소하였다. 원수의 pH가 낮을수록 응집공정에 의해 NOM의 제거는 증가하였고 소독부산물 생성은 감소하였다. 또한 제2염화철이 황산알루미늄보다 NOM을 제거하고, DBPs 생성을 감소시키는데 더 효과적이었다. As the problems of disinfect by-products (DBPs) around the world become an issue, much attention has been focused on developing more reliable and efficient water treatment processing technologies. The removal of NOM to reduce the formation of DBPs is increasingly important. Facilitating the removal of NOM is one of the key reasons for using coagulation. Therefore, the objective of this study was to investigate relationships between the properties of NOM precursors and DBPs formation, and find out the optimum coagulantion conditions for efficient removal of NOM to reduce the amount of DPBs formation. The optimum conditions for the alum and ferric chloride coagulation pH for removal of NOM was 5.5 with 0.15mM coagulant dose. When adjusting pH to 5.5 with 0.15 mM ferric chloride 55% DOC removal, 81.7% THMs reduction and 89.4% HAAs reduction was achieved. when using alum 46.3% DOC removal, 70.2% THMs reduction and 74.7% HAAs reduction was achieved. The results showed that lowering pH of raw water increased the removal of NOM during coagulation process and reduced DBPs formation. Also, ferric chloride was more effectively than alum for remove NOM and reduce DBPs formation.

pH, 수온, 염소주입량이 정수장 소독부산물 생성에 미치는 영향

이기창(Ki Chang Lee),이원태(Wontae Lee) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.9

본 연구는 경북 소재 A정수장의 원수를 대상으로 pH, 수온, 염소주입량에 대한 소독부산물(trihalomethanes, haloacetic acids, haloacetonitriles, chloral hydrate 등 16종) 생성능을 조사하고 여과수의 소독부산물 생성능과 비교하였다. 조사한 소독부산물의 생성능은 대부분 중성 pH에서 높았다. 다만, dichloroacetic acid, chloroform, bromodichloromethane의 생성능은 염기성pH에서 증가하였다. Chloral hydrate, haloacetic acids, haloacetonitriles의 생성능은 수온의 증가와 함께 직선형으로 증가하였고, trihalomethanes의 생성능은 지수함수의 증가추세를 보였다. Chloral hydrate, trihalomethanes, trihaloacetonitriles의 생성능은 염소주입농도 2.0 mg/L Cl₂까지 급격하게 상승하였고, 2.0~5.6 mg/L Cl₂에서는 완만하게 증가하였다. 여과수의 소독부산물 생성능은 원수에 비해 대부분의 물질에서 낮게 나타났다. 다만, trihalomethanes은 여과수가 원수보다 약 1.4배 높은 생성률을 나타냈다. This study investigated formation potential of 16 disinfection byproducts (DBPs) (e.g., g trihalomethanes, haloacetic acids, haloacetonitriles, chloral hydrate, etc.) upon chlorination of raw water at various pH, water temperatures, and chlorine doses. We also compared the DBP formation potential (DBPFP) of raw and filtered waters. Most of DBPs were formed higher at neutral pH, but dichloroacetic acid, chloroform, and bromodichloromethane were formed higher over pH 7. As water temperature increased, concentrations of chloral hydrate, haloacetic acids, and haloacetonitriles linearly increased while that of trihalomethanes exponentially increased. Formation of chloral hydrate, trihalomethanes, and trihaloacetonitriles significantly increased up to 2.0 mg/L Cl₂ of chlorine addition, then gradually increased at 2.0~5.6 mg/L Cl₂. Filtered water formed less DBPs than raw water in most DBPs except for trihalomethanes.

이산화염소를 이용한 선박평형수 내 지표 미생물 불활성화

박종훈(Jong-Hun Park),심영보(Young-Bo Sim),강신영(Shin-Young Kang),김상현(Sang-Hyoun Kim) 응용생태공학회 2018 Ecology and resilient infrastructure Vol.5 No.3

선박평형수 처리에의 적용을 목적으로 다양한 미생물 농도, 소독제 주입량, pH 조건에서 이산화염소의 소독 효과를 조사하였다. 살균 반응 속도 및 소독 부산물 생성 여부는 선박평형수 처리에 일반적으로 사용되는 소독제인 염소와 비교 평가하였다. 선박평형수 배출 규제 항목인 E. coli 와 Enterococcus의 이산화염소에 의한 사멸 효과는 유사 2차 반응으로 모사하였다. 선박평형수 처리를 위한 최적 이산화염소 투입 농도는 1 mg/L으로 나타났다. pH 7.2 - 9.2 범위에서 이산화염소의 살균 반응 속도 상수의 변화폭이 5% 이내였던데 비해 같은 유효염소 농도에서의 염소의 살균 반응 속도 상수는 E. coli 기준 17%, Enterococcus 기준 25% 감소하여 약 염기성인 선박평형수의 소독에 이산화염소가 염소에 비해 효과적임을 확인하였다. 또한 생태계를 교란할 수 있는 소독 부산물 생성에 있어서도 염소에 비해 현격히 낮은 결과를 보였다. 소독 후 장기 보관 시 30일까지는 지표 세균 및 플랑크톤의 재증식은 발견되지 않았다. 이산화염소는 선박평형수에 적합한 소독제로 판단된다. Disinfection of ballast water using chlorine dioxide was investigated under various initial microorganism contents, dose concentrations and pH values. Kinetics of microorganism inactivation and byproduct generation of chlorine dioxide treatment were compared with the chlorine treatment. Results of treatments with chlorine dioxide concentrations of 0 to 10 mg Cl₂/L showed that The optimum concentration of chlorine dioxide required for disinfection of ballast water was 1mg/L. The difference among the second order reaction constants for bacterial disinfection at pH 7.2 to 9.2 for chlorine dioxide was less than 5% for both bacteria. This result implied that the bactericidal effects of chlorine dioxide was independent of the pH in the examined range. On the other hand, the inactivation kinetics of chlorine for E. coli and Enterococcus decreased by 17% and 25%, respectively, when pH increased from 7.2 to 9.2. The bactericidal power of chlorine dioxide was superior to sodium hypochlorite above pH 8.2, the average pH value of sea water. Furthermore, treatments of chlorine dioxide generated less harmful byproducts than chlorine and had a long-term disinfection effect on bacteria and phytoplankton from the results of experiment for 30 days. Chlorine dioxide would be a promising alternative disinfectant for ballast water.

합성유기질소 성분에서의 염소 소독부산물 생성 특성

손희종(Hee Jong Son),황영도(Young Do Hwang),노재순(Jae Soon Roh),빈재훈(Jae Hoon Bean) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.5

14종의 합성유기질소 화합물들에서의 염소 소독부산물 생성 특성을 조사한 결과, 단위 DOC당 THM 생성능은 Br- 첨가 유무에 관계없이 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline, anthranilic acid 및 4-nitroaniline에서 높게 나타났다. 단위 DOC당 HAA 생성능 조사결과, Br- 첨가 유무에 관계없이 단위 DOC당 THM 생성능과 유사한 생성특성을 보였으나 특이하게 p-nitrophenol에서 가장 높은 생성능을 나타내었으며, 생성된 HAAFP의 대부분이 TCAAFP로 나타났다. 단위 DOC당 HAN 생성능은 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline 및 anthranilic acid에서 Br- 첨가 유무에 관계 없이 높은 생성능을 나타내었고 다른 합성유기질소 화합물들에 비해 aniline에서 높은 생성능을 보였으며, 반응성이 높은 4종의 합성유기질소 화합물들에서 생성되는 HAN 구성종의 대부분은 DCAN으로 나타났다. 단위 DOC당 chloral hydrate와 chloropicrin의 생성능을 조사결과에서 3-aminobenzoic acid와 2-aminophenol에서 생성능이 높은 것으로 나타났고, 전체적으로 10 mg/㎍이하의 비교적 낮은 생성능을 보였다. 염소 소독부산물 생성능이 높은 6종의 합성유기질소 화합물들과 시판 humic acid에서의 Br- 첨가 유무에 따른 단위 DOC 당 총 DBP 생성능을 조사한 결과에서 Br-를 첨가한 경우는 aniline〉anthranilic acid〉3-aminobenzoic acid〉4-nitroaniline〉humic acid〉p-nitrophenol〉2-aminophenol 순으로 나타났고, Br-를 첨가하지 않은 경우는 anthranilic acid〉aniline〉p-nitrophenol〉humic acid〉4-nitroaniline〉3-aminobenzoic acid〉2-aminophenol 순으로 조사되었다. 또한, aniline, anthranilic acid, 4-nitroaniline 및 p-nitrophenol의 경우는 염소와의 반응성이 아주 높은 것으로 조사되었다. This study was conducted to analyze and determine formation potentials for chlorination disinfection by-products (DBPs) from 14 synthetic nitrogen compounds with or without Br-. 5 of 14 compounds were 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline, anthranilic acid and 4-nitroaniline that were relatively shown high for formation of THMs/DOC whether or not Br- presented. 6 compounds that were p-nitrophenol, 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline, anthranilic acid and 4-nitroaniline were shown high for formation of haloacetic acids (HAAs)/DOC whether or not Br- presented. Trichloroacetic acid (TCAA) was dominated in 6 compounds. The formation of haloacetonitriles (HANs)/DOC whether or not Br- presented was high in 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline and anthranilic acid. Specially, aniline was detected 14.6∼16.1 ㎍/mg. The formation of chloral hydrate (CH)/DOC and chloropicrin (CP)/DOC were shown high in 3-aminobenzoic acid and 2-aminophenol in 14 compounds. 6 compounds (3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline, anthranilic acid, 4-nitroaniline, p-nitrophenol) and a commercial humic acid were tested for the formation of DBPs/DOC whether or not Br- presented. When Br- was added, the DBPs/DOC was higher for the order of aniline〉anthranilic acid〉 3-aminobenzoic acid〉4-nitroaniline〉humic acid〉p-nitrophenol〉2-aminophenol. And when Br- was not added, the DBPs/DOC was higher for the order of anthranilic acid〉aniline〉p-nitrophenol〉humic acid〉4-nitroaniline〉3-aminobenzoic acid〉2-aminophenol.

뇨 성분에서의 염소 소독부산물 생성 특성

서인숙(In Sook Seo),손희종(Hee Jong Son),안욱성(Wook Sung Ahn),유선재(Sun Jae You),배상대(Sang Dae Bae) 大韓環境工學會 2008 대한환경공학회지 Vol.30 No.3

7종의 뇨 성분에서의 염소 소독부산물 생성 특성을 조사한 결과, kynurenine, indole 및 uracil에서 단위 DOC당 염소 소독부산물 생성능이 비교적 높게 나타났다. Kynurenine, indole 및 uracil에 대해 Br- 첨가 유무에 따른 THMs/DOC를 조사한 결과, Kynurenine은 Br-를 첨가하지 않은 경우, THMs/DOC가 86.9 μg/mg으로 나타났으며, Br-를 첨가하였을 경우는 THMs/DOC는 100.8 μg/mg으로 Br-를 첨가하지 않은 경우보다 높게 나타나고 있다. Indole의 경우도 Br-를 첨가하지 않은 경우 보다 Br-을 첨가한 경우에 THMs/DOC가 6.58 μg/mg에서 31.4 μg/mg 정도로 높아지는 것으로 조사되었다. 또한, HAAs/DOC를 조사한 결과에서도 kynurenine에서 가장 높은 생성능을 보이고 있으며, 다음으로 uracil과 indole 순으로 조사되었다. 특히, THMs의 경우와는 반대로 kynurenine과 indole에서 Br-이 첨가된 경우 HAAs/DOC가 현저히 감소되는 것으로 나타나고 있다. Br-를 첨가하지 않은 경우에 kynurenine과 indole에서는 생성된 HAAs의 대부분을 TCAA가 차지하고 있는 것으로 나타났으나, uracil의 경우는 DCAA의 생성능이 높은 것으로 나타났다. Br- 첨가 유무에 따른 HANs/DOC를 조사한 결과에서는 kynurenine에서의 생성능이 가장 높았고, 대부분이 DCAN으로 나타났으며, Uracil의 경우에는 염소처리에 의해 HAN은 생성되지 않았다. 또한, CH/DOC 조사결과에서는 kynurenine과 indole에서는 낮은 생성능을 보인 반면, uracil의 경우 CH/DOC가 Br-를 첨가하지 않은 시료에서는 1,270 μg/mg, Br-를 첨가한 시료에서는 1,027 μg/mg으로 나타나 매우 높은 반응성을 나타내고 있다. Kynurenine, indole 및 uracil에 대해 Br- 첨가 유무에 따른 THMs과 HAAs 생성능 변화를 살펴본 결과, kynurenine과 indole의 경우는 Br-가 첨가되었을 경우 THMs/DOC가 높아지는 것으로 나타나고 있다. Kynurenine은 Br-가 첨가되었을 경우 THMs/DOC가 큰 폭으로 증가한 것이라기보다는 HAAs/DOC가 감소되어 Br- 첨가에 따라 THMs/DOC가 큰 것으로 나타났으며, indole의 경우는 kynurenine과는 반대로 THMs/DOC가 증가하여 나타난 결과이다. This study was conducted to analyze and determine the formation potential of chlorination DBPs from seven urinary compounds with or without Br-. Three of seven components were kynurenine, indole and uracil that were relatively shown high the formation potential of chlorination DBPs concentrations. The reported results of THMs/DOC with or without Br- in kynurenine showed that THMs/DOC was detected 86.9 μg/mg when Br- was not added, and THMs/DOC was detected 100.8 μg/mg when Br- was presented. In indole, THMs/DOC was increased from 6.58 μg/mg to 31.4 μg/mg when Br- was added. Moreover, among them, the highest, second- highest and third-highest HAAs/DOC were shown in kynurenine, uracil and indole respectively. Specially, HAAs/DOC was significantly deceased in kynurenine and indole when Br- was presented. This was a totally different phenomenon for THMs/DOC. TCAA was dominated in HAAs for kynurenine and indole, and DCAA was also dominated in HAAs for uracil. The highest formation of HANs/ DOC was shown in kynurenine whether or not Br- presented, and DCAN was predominant in HANs. HANs was not formed by chlorination in uracil. In addition, the formation of CH/DOC was relatively low in kynurenine and indole. The formation of CH/DOC was specially high(1,270 μg/mg) in uracil when Br- was not added. The formation of CH/DOC was 1,027 μg/mg in uracil when Br- was added. The formations of THMs and HAAs were also investigated in kynurenine, indole and uracil when Br- was presented or not. The formation of THMs/DOC was higher in kynurenine and indole when Br- was presented. The formation of HAAs/DOC was reduced in kynurenine when Br- was added. The result could be attributed to higher formation of THMs/DOC in kynurenine when Br- was added. The formation of HAAs/DOC was also reduced in indole when Br- was added. To the contrary, this result was not attributed to higher formation of THMs/DOC in indole when Br- was added.

배·급수관망의 잔류염소 확보를 위한 적정 재염소 주입량 산정 및 효과분석

김도환(Do Hwan Kim),이두진(Doo Jin Lee),김경필(Kyoung Pil Kim),배철호(Chul Ho Bae),주혜은(Hye Eun Joo) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.10

일반적으로 정수처리 공정에서 염소에 의한 소독공정은 수인성 질병을 억제하고 상수도관망에서 미생물의 재성장을 억제하는 목적으로 사용되고 있다. 그러나 염소소독은 수중의 유기물과 반응하여 소독부산물(Disinfection By-products; DBPs)과 같은 발암성 물질을 생성함으로 적절한 염소 주입이 필요하고 최근에는 관말지역에서의 잔류염소 확보를 위해 상수관로나 배수지 등에서 재염소를 실시하는 경향이 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 정수장에서 최적의 염소주입과 재염소 주입량을 산정하기 위하여 미국 EPA에서 개발한 EPANET 2.0을 사용하여 최적 염소 주입량을 산정하고 그 효과를 모의하였다. 대상지역 상수관로에 대한 수질을 모의하기 위하여 bottle test를 통해 수체감소계수(kbulk)를 도출하였으며, systermatic analysis method를 이용하여 관벽감소계수(kwall)를 도출하였다. 배·급수계통에서의 수질을 정확히 예측하고자 유량과 체류시간 등을 고려한 수리해석 모델을 기초로 하여 상수도관망에서의 잔류염소 농도를 예측하고 염소주입 농도에 따른 소독부산물(DBPs)인 트리할로메탄(Trihalomethanes; THMs)의 생성변화를 실험을 통해 확인하였다. 수체감소계수(kbulk)를 도출한 결과 온도가 높을수록 초기에 빠른 감소를 보였으며, 25℃의 경우 25시간이 지난 이후에는 절반이상이 감소하였다. 대상지역에 재염소 주입시설을 도입할 경우 최적 재염소 주입량을 산정하였으며, 관망도상에서 경제적으로 유리한 지점을 선정할 수 있었다. In general water treatment process, the disinfection process by chlorine is used to prevent water borne disease and microbial regrowth in water distribution system. Because chlorines were reacted with organic matter, carcinogens such as disinfection by-products (DBPs) were produced in drinking water. Therefore, a suitable injection of chlorine is need to decrease DBPs. Rechlorination in water pipelines or reservoirs are recently increased to secure the residual chlorine in the end of water pipelines. EPANET 2.0 developed by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) is used to compute the optimal chlorine injection in water treatment plant and to predict the dosage of rechlorination into water distribution system. The bulk decay constant (kbulk) was drawn by bottle test and the wall decay constant (kwall) was derived from using systermatic analysis method for water quality modeling in target region. In order to predict water quality based on hydraulic analysis model, residual chlorine concentration was forecasted in water distribution system. The formation of DBPs such as trihalomethanes (THMs) was verified with chlorine dosage in lab-scale test. The bulk decay constant (kbulk) was rapidly decreased with increasing temperature in the early time. In the case of 25 degrees celsius, the bulk decay constant (kbulk) decreased over half after 25 hours later. In this study, there were able to calculate about optimal rechlorine dosage and select on profitable sites in the network map.

고농도 차아염소산나트륨 발생장치의 소독부산물 제어에 관한 연구

조해진(Haejin Cho),신현수(Hyunsoo Shin),고성호(Sungho Ko) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.3

상수도 소독공정에서 사용되고 있는 차아염소산나트륨은 일반적으로 유효염소 0.8 %로 생산되어 투입되고 있으며, 투입량이 많아질수록 소독부산물(Chlorate)이 증가되었고 수질기준을 초과하게 된다. 이에 따라 본 연구에서는 유효염소를 12%로 높인 차아염소산나트륨 발생장치의 전해조에 대해 소독부산물을 제어할 수 있도록 양극수 pH를 조절하였다. 실험결과 전해조 내 양극수 pH를 4.2(일반적인 차아염발생장치 운전 pH)에서 1.53으로 조절함으로서 Chlorate 농도는 95% 이상 낮아진 것으로 나타났으며, 또한 낮은 전류가 인가됨에 따라 양극의 효율도 15% 개선되는 결과를 얻었다. 이 장치의 개발로 대용량 상수도에서도 안전한 차아염소산나트륨의 적용이 가능하여 소독공정의 안전성 향상에 기여할 것으로 기대된다. Sodium hypochlorite used in water disinfection processes is generally in the production of chlorine to 0.8%. As the dose of chlorine increases, disinfection by-products (Chlorate) also increase simultaneously and exceed water quality standards. In this study, the electrolytic cell of a sodium hypochlorite generator (12% chlorine) was adjusted to control the production of the disinfection by-products. As a result, it was possible to reduce Chlorate concentrations by more than 95% by adjusting the pH of the electrolytic cell from 1.53 to 4.2 (normal pH of the electrolytic cell). As a low current is required to obtain these results, a 15% improvement in the efficiency of the positive electrode is also observed. For the development of High Sodium Hypochlorite Generation can be used in a safe sodium hypochlorite solution, which is expected to contribute to improvement in the safety of the disinfection process.

낙동강 수계의 천연유기물질 분포특성과 소독부산물 생성능 평가

김용순,손희종,서창동,김희영,이원태,황인성 대한환경공학회 2018 대한환경공학회지 Vol.40 No.12

In this study, NOM characteristics and disinfection by-products (DBPs) formation potential using LC-OCD were evaluated for main stream and tributaries from upstream to downstream of Nakdong River basin by season and sampling site. The concentration of chlorophyll-a (Chl-a) at the main stream tended to increase gradually from upstream to downstream, however the correlation with DOC concentration was not high. The DOC concentration of main stream is considered to be influenced by the adjacent tributary rather than Chl-a. In the case of NOM in the main stream, HS was dominant with 51.2~59.3%, followed by BB (17.5~19.1%), LMWs (13.4~17.6%) and BP (8.4~14.3%), respectively. The aromacity and average molecular weight of HS, the dominant NOM compound, were investigated, and the aromacity and average molecular weight were higher in the downstream than in the upstream and decreased in the midstream where sewage effluent was introduced. In the case of DBPs, THMFP and HAAFP were relatively higher in the mid- and down- stream than in the upstream. The correlation between DOC component concentration and DBPFP concentration showed the highest correlation with HS and THMFP concentration of 0.70. 본 연구에서는 낙동강 상류부터 하류까지 본류와 지류 주요지점들에 대해서 계절별 및 지점별로 LC-OCD를 이용한 NOM 농도와 특성 및 소독부산물 생성능을 평가하였다. 본류 지점에서 조류(클로로필-a, Chl-a) 농도는 상류에서 하류로 갈수록 점진적으로 증가하는 경향을 나타내었으나 DOC 농도와의 상관성은 높지 않았다. 본류의 DOC 농도의 경우 조류농도보다는 인접한 지류의 영향을 받는 것으로 판단된다. 본류에서의 NOM 구성비는 HS가 51.2~59.3%로 5종의 NOM 가운데 가장 높았으며, 다음으로 BB (17.5~19.1%), LMWs 성분 (13.4~17.6%), BP (8.4~14.3%) 순서로 나타났다. HS의 aromacity와 평균분자량 변화를 조사한 결과, 상류에 비해 하류지점들에 함유된 HS의 aromacity와 평균 분자량이 더 높았으며, 하수방류수가 유입되는 중류구간에서는 비교적 낮게 나타났다. 소독부산물의 경우, THM 생성능(formation potential, FP)과 HAAFP는 상류에 비해 중·하류에 위치한 지점들에서 비교적 높게 나타났다. DOC 구성물질 농도와 DBPFP 농도와의 상관성 평가결과 HS와 THMFP 농도와의 상관성이 0.70으로 가장 높은 상관성을 보였다.