낙동강 하류원수를 대상으로 모의 고도 정수처리공정을 이용한 N-Nitrosamine류 제거능 평가

김경아; 손희종; 서창동; 염훈식; 송미정; 류동춘

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김경아 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) 손희종 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) 서창동 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) 염훈식 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) 송미정 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) 류동춘 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소)

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제41권 제1호

발행연도: 2019.1

수록면: 1 - 9 (9page)

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본 연구에서는 급속모래 여과수와 후오존 처리수에 8종의 nitrosamines (N-nitrosodimethylamine (NDMA), N-nitrosomethylethylamine (NMEA), N-nitrosopyrrolidine (NPYR), N-nitrosodiethylamine (NDEA), N-nitrosopiperidine (NPIP), N-nitrosomorpholine (NMOR), N-nitrosodi-n-propylamine (NDPA), N-nitrosodi-n-butylamine (NDBA))를 투입하여 후오존, 후오존/과산화수소, 자외선, 자외선/과산화수소 및 생물활성탄 공정에서의 제거능을 실험실 규모의 실험장치로 모사하였다. NDMA, NMEA 및 NDEA와 같은 단쇄 nitrosamine류들에 대해 오존 투입농도를 2 mg/L로 하여 정수장에서의 후오존 및 후오존/과산화수소 공정을 모사한 결과, 40% 이하의 낮은 제거율을 나타내었다. 반면 NDPA, NPYR, NMOR, NPIP 및 NDBA와 같은 장쇄 및 지방족 고리구조를 가지는 nitrosamine류들은 40~90% 정도의 비교적 높은 제거율을 나타내었다. 정수장의 후오존 공정을 대체할 목적으로 자외선 단독공정과 자외선/과산화수소 공정에서의 nitrosamine류들에 대한 제거능을 모사한 결과, 자외선 단독공정에서 조사량 500 mJ/cm²과 1000 mJ/cm²일 때의 제거율이 각각 59~96% 및 86~100%로 나타났으며, 자외선/과산화수소 공정에서의 제거율은 UV 단독공정과 거의 유사하게 나타났다. 생물활성탄 공정에서의 nitrosamine류 8종의 제거능을 모사한 결과, 가장 높은 제거율을 나타낸 물질은 NDMA였으며, 수온이 10℃와 25℃일 때 EBCT 15분에서의 제거율이 각각 71%와 94%였으며, 가장 낮은 제거율을 나타낸 NMOR의 경우는 각각 27%와 42%의 제거율을 나타내었다. 생물활성탄 공정에서의 제거율은 NDMA, NMEA, NDEA, NDPA, NDBA, NPYR, NPIP, NMOR 순이었다. 낙동강 하류에 위치한 대규모 정수장에서 nitrosamine류의 효과적인 제어를 위해서는 현재 운영 중인 후오존 및 후오존/과산화수소 공정 보다는 자외선을 기반으로 하는 고도 산화공정이 적합하였으나 후오존 및 후오존/과산화수소 공정의 경우도 후단의 생물활성탄 공정과 조합하여 운영하면 정수장으로 유입된 nitrosamine류에 대해 효율적인 제어가 가능한 것으로 평가되었다.

In this study, 8 nitrosamines (N-nitrosodimethylamine (NDMA), N-nitrosomethylethylamine (NMEA), N-nitrosopyrrolidine (NPYR), N-nitrosodiethylamine (NDEA), N-nitrosopiperidine (NPIP), N-nitrosomorpholine (NMOR), N-nitrosodi-n-propylamine (NDPA), N-nitrosodi-n-butylamine (NDBA)) were spiked into rapid sand-filtration water and post-ozone treatment water and the removal efficiencies in post-ozone (O₃), O₃/hydrogen peroxide (H₂O₂), ultraviolet (UV), UV/H₂O₂ and biological activated carbon (BAC) processes were simulated on a laboratory scale. As a result of simulating the O₃ and O₃/H₂O₂ processes at the drinking water treatment plant (DWTP) with O₃ input concentration of 2 mg/L for short chain-nitrosamines such as NDMA, NMEA and NDEA, the removal efficiency was as low as 40% or less. On the other hand, long chain-nitrosamines and aliphatic cyclic structures such as NDPA, NPYR, NMOR, NPIP and NDBA showed relatively high removal efficiencies of about 40% to 90%. The removal efficiencies of nitrosamines in UV alone and in UV/H₂O₂ processes were 59~96% (UV dosage: 500 mJ/cm²) and 86~100% (UV dosage: 1000 mJ/cm²), respectively. The removal efficiency of UV/H₂O₂ process was almost similar to that of UV alone process. In the BAC process, NDMA showed the highest removal efficiency among 8 nitrosamines. The removal efficiencies of NDMA were 71% and 94%, respectively, when water temp. were 10℃ and 25℃ and EBCT was 15 min. In the case of NMOR with the lowest removal efficiencies, the removal rates were 27% and 42%, respectively. The removal efficiencies in the BAC process were in the order of NDMA, NMEA, NDEA, NDPA, NDBA, NPYR, NPIP and NMOR. In order to effectively control of nitrosamines in large scale DWTPs located downstream of the Nakdong River, an advanced oxidation process based on UV is more suitable than the O₃ and O₃/H₂O₂ processes currently in operation. In the case of the O₃ and O₃/H₂O₂ processes, it was also evaluated that it is possible to efficiently control the nitrosamines introduced into the DWTP when operated in combination with BAC process.

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참고문헌 (47)

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