실 규모 정수처리 공정에서 용존 유기물질 분획들의 제거 특성 (Dissolved Organic Matter Fractions and Their Removal in Full-Scale Drinking Water Treatment Process)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 45권 / 7호 / 288 ~ 295페이지
· 저자명 : 손희종, 배은영, 정은영, 안병렬

초록

목적 : 본 연구는 고도 정수처리공정에서 각 공정별 용존 유기오염물질(dissolved organic matter, DOM)의 분획별제거 효율 특성을 분석하여 정수장의 공정개선을 목적으로 한다.
방법 : 본 연구는 하루 생산용량 180,000 m3의 고도 처리 정수장을 대상으로 15개월 동안 진행하였으며, 원수의 경우, DOC (dissolved organic carbon) 농도와 수온의 변화 및 조류의 영향을 파악하기 위해 조류의 개체수를 포함하였다. 각 공정(전산화, 응집/침전/여과, 후오존, 생물활성탄공정(biological activated carbon, BAC))의 DOC 제거 효율을 분석하였으며, LC-OCD를 이용하여 DOC 구성 유기물질을 분자량 크기별로 biopolymer (BP), humic substance (HS), building blocks (BB), low molecular weight (LMWs) 4종으로 분류하여 각각에 대한 제거 특성을 분석하였다.
결과 및 토의 : 원수의 DOC의 농도는 조류 개체수 증감에 비례하여 변화하였다. 분획들 중 BB와 LMWs의 구성비율은 계절의 변화에 큰 영향을 받지 않았으나, BP는 저수온기에, HS는 고수온기에 구성비율이 큰 폭으로 증가하였다. 전체 고도 정수처리공정의 평균 DOC 제거효율은 59%였으며, BP, HS, BB, LMWs의 평균 제거효율은 각각87%, 65%, 26%, 52%로 분자량이 가장 큰 BP에서 가장 높게 효율을 얻을 수 있으며, BB의 경우 가장 낮은 제거효율을 나타내었다. 응집/침전/여과공정에서 BP, HS, BB, LMWs의 평균 제거율은 각각 84%, 56%, 20%, 18%로 분자량이 클수록 높은 제거율을 나타내었고, 후오존 공정의 경우는 BP에 대해서 평균 16%의 제거율을 나타낼 뿐 다른 분획들에 대한 제거는 거의 발생하지 않았다. BAC 공정에서의 평균 제거율은 LMWs와 BB에서 각각 49%와12%로 저분자량 분획들이 제거되었다. 정수처리 공정을 거치면서 BP 농도는 큰 폭으로 감소하였으나, BB의 경우가장 낮은 제거효율을 나타내어 BAC 공정 처리수에서 상대적으로 높은 구성비율을 나타내었다.
결론 : 정수처리 공정에서 DOM의 제거에는 응집/침전/여과공정과 BAC 공정의 기여율이 높았으며 산화공정(전염소, 전오존, 후오존)은 DOM 제거에 기여하지 않았다. 고분자성 DOM인 BP와 HS의 84%와 50% 이상이 응집/침전/여과공정에서 제거되었고, 저분자성 DOM인 LMWs와 BB의 49%와 12%가 BAC 공정에서 제거되었다. 정수처리공정에서 DOM 분획들 중 BB의 제거율이 낮아 BB의 제거율 향상에 대한 고려가 필요하였으며, 관망에서 미생물재성장능 억제를 위해 BAC 공정에서 LMWs의 제거효율 향상 방안도 함께 고려되어야 할 것으로 평가되었다.

영어초록

Objectives : The objective of this study is to investigate characteristics about removal of dissolved organic matter (DOM) and its fraction for improving operation efficiency in an advanced water treatment plant.
Methods : The monitoring of water quality was conducted at five processes such as raw water, pre-oxidation, after sedimentation, post-ozonation, after biological activated carbon (BAC) from July 2020 to August 2021 in advanced water treatment process (AWTP) supplying 180,000 m3/day. The concentration of DOC (dissolved organic carbon) and number of algae were monitored and LC-OCD was used to fractionate DOC to four species, biopolymer (BP), humic substance (HS), building blocks (BB), and low molecular weights (LMWs).
Results and Discussion : The characteristics of raw water showed that the concentration of DOC and the number of algae increased with an increase in water temperature. The portion of BP and HS significantly increased at low and high water temperature, respectively, while BB and LMWs maintained the similar portion. The removal efficiency of DOC in the AWTP was achieved at 59% with each species of BP, HS, BB, and LMWs obtaining removal efficiency of 87%, 65%, 26%, and 52%, respectively. Coagulation/sedimentation/filtration showed removal efficiency of 84%, 56%, 20%, and 18% for BP, HS, BB, and LMWs, respectively, corresponding to their molecular weight. The effect of post-ozonation would be negligible except for BP. In BAC, removal efficiency of 49% and 12% were obtained for LMWs and BB (low molecular weight, respectively. As a result, the BP portion significantly decreased due to high removal efficiency, while BB portion was increased in the final treated water compared to raw water.
Conclusion : Most of DOM was removed in coagulation/sedimentation/filtration and BAC, whereas oxidation process such as pre-chlorination, pre-ozonation and post-oxidation did not have an effect on DOM removal. In coagulation/sedimentation/filtration, 84% and 54% of the BP and HS were removed, while BAC removed 49% and 12% of LMWs and BB, respectively. It has been recommended to improve the removal efficiency of BB, which obtained the lowest removal efficiency in AWTP, and to enhance the removal efficiency of LMWs in BAC to inhibit microbial regrowth in the distribution system.

참고자료

· 없음