생물활성탄 공정에서의 Sulfonamide계 항생물질 제거특성 (Removal Characteristics of Sulfonamide Antibiotic Compounds in Biological Activated Carbon Process)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 31권 / 2호 / 96 ~ 101페이지
· 저자명 : 손희종, 정종문, 노재순, 유평종

초록

생물활성탄 재질별 sulfonamide계 항생물질 5종의 생분해능을 조사한 결과 유입수의 수온 25℃에서 EBCT 변화에 따른 생물분해율을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄은 EBCT 5~0분에서 18~2%, 야자계나 목탄계의 경우는 11~7% 및 4~6%로 나타나 석탄계 재질의 생물활성탄에서 가장 높은 생물분해능을 나타내었다. Sulfonamide계 5종에 대한 물질별 생분해능을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄에서 5~0분의 EBCT에서 SCP, SMT 및 STZ는 30~0%, SDM과 SMX는 18~0% 정도의 생분해율을 나타내어 SDM과 SMX가 다른 3종 보다는 생물분해능이 낮은 것으로 나타났다. 유입수의 수온 상승에 따라 5~20분의 EBCT에서 생물분해율은 크게 증가하였고, 유입수의 수온이 5℃일 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도상수는 0.0094~0.0118 min-1, 반감기는 58.7~73.7분으로 나타났으며, 수온이 15℃ 및 25℃일 경우는 생물분해 속도상수가 0.0307~0.0397 min-1 및 0.0468~0.0718 min-1로 나타났고, 반감기 17.5~22.6분 및 9.7~14.8분으로 나타났다. 유입수의 수온이 5℃에서 15℃로 상승할 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도상수는 3.2~3.8배 정도 증가하였으며, 수온이 15℃에서 25℃로 상승할 경우는 1.5~1.9배 정도 증가하는 것으로 나타났다.

영어초록

In this study, the effects of three different biological activated carbon (BAC) materials (each coal, coconut and wood based activated carbons), empty bed contact time (EBCT) and water temperature on the removal of sulfonamide 5 species in BAC filters were investigated. Experiments were conducted at three water temperatures (5, 15 and 25℃) and four EBCTs (5, 10, 15 and 20 min). The results indicated that coal based BAC retained more attached bacterial biomass on the surface of the activated carbon than the other BACs, increasing EBCT or increasing water temperature increased the sulfonamide 5 species removal in BAC columns. In the coal-based BAC columns, sulfachloropyridazine (SCP), sulfamethazine (SMT) and sulfathiazole (STZ) removal efficiencies were 30~80% and sulfadimethoxine (SDM), sulfamethoxazole (SMX) removal efficiencies were 18~70% for 5~20 min EBCT at 25℃. The kinetic analysis suggested a first-order reaction model for sulfonamide 5 species removal at various water temperatures (5~25℃). The pseudo-first-order reaction rate constants and half-lives were also calculated for sulfonamide 5 species removal at 5~25℃. The reaction rate and half-lives of sulfonamide 5 species ranging from 0.0094~0.0718 min-1 and 9.7 to 73.7 min various water temperaturs and EBCTs in this study could be used to assist water utilities in designing and operating BAC filters for sulfonamide antibiotic compounds removal.

참고자료

· 없음