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남숙현 ( Sook-hyun Nam ),구재욱 ( Jae-wuk Koo ),김은주 ( Eun-ju Kim ),박재로 ( Jae-ro Park ),전숙례 ( Sook Lye Jeon ),박주현 ( Joo Hyun Park ),문병진 ( Byeong-cheon Mun ),황태문 ( Tae-mun Hwang ) 한국수처리학회 2016 한국수처리학회지 Vol.24 No.6
This study was carried out to investigate the coagulation performance of some natural and synthetic material to remove chlorophyll-a and suspended particles in water. This natural coagulant is made of vegetable substances and plant-mineral composites. The removal of chlorophyll-a and suspended particles as a function of time, dose and initial concentration are tested. The natural coagulant dosage is determined with jar tester method. Samples in this study are mixed with water with high contamination of several algae species. The chlorophyll-a removal rate was 98 % and BGA removal rate was 100 % in water with low concentration of chlorophyll-a(sample A). The chlorophyll-a removal rate was 86 % and BGA removal rate was 76 % in water with high concentration of chlorophyll-a(sample C). It could also improve particulate and organic matter removal efficiency, indicating that it was highly effective as the coagulant agent. Also, an optimal dosage of coagulant on sample C becomes 2 times to 3 times larger than sample A. The fluorescence spectroscopy method using EEM showed that the peak of phycocyanin and Chlorophyll-a was simultaneously removed after the coagulant treatment. This method will be useful tool as an monitoring device. As a result of experiment using Daphnia magna as an indicator of toxicity, the optimal concentration of natural coagulant used in this experiments did not have a significant effect on toxicity.
UV 소독에서 E.coli 모니터링을 위한 ATP 적용
남숙현 ( Nam Sookhyun ),이주원 ( Lee Joowon ),구재욱 ( Koo Jae-wuk ),김은주 ( Kim Eunju ),황태문 ( Hwang Tae-mun ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
먹는물의 미생물 감시를 위해 현재 사용되고 있는 표준 방법(Heterotrophic plate counts, HPC)은 배양을 기본으로 하여 많은 시간과 노력이 필요하며, 1~2일이 지나야 결과를 확인할 수 있다. 이는 결과가 나오기 전에 미생물에 오염된 물을 먹을 수도 있다. 따라서 최근에는 미생물을 신속하게 측정 가능한 방법들이 개발되고 있으며, 그 중 하나가 ATP(Total adenosine triphosphate) 측정방법이다. ATP 장점은 분석 시간이 짧아 결과를 수분 내에 얻을 수 있다는 것이다. ATP는 DNA(Deoxyribo-nucleic acid)과 같은 모든 살아있는 유기체의 특징이다. 세포 용해를 통해 세포에서 ATP를 추출한 후, 루시퍼라아제 효소 및 그 기질인 루시페린으로 어세이(Assay)해서, 생물발광 양을 측정한다. ATP 검출은 생명공학적인 방법에 의해 생성된 효소를 이용한 효소 측정을 포함한다. 미생물 활성의 정확한 측정을 위해서는 세포 내(Intra-cellular) ATP와 세포 외(Extra-cellular) 세포 사이의 차이가 필요하며, ATP 측정법은 이 두 가지가 가능하다. 본 연구에서는 E.coli를 대상으로 UV 소독시 불활성화된 E.coli 개체수를 분석하기 위해 ATP 측정법을 적용해보았다. 본 연구에서 E.coli(ATCC 15597)를 사용하였다. 실험에 사용한 자외선 장치는 실험실 규모의 Collimated Beam (저압수은램프, 11 W, Philips Co., Netherlands)으로 파장은 253.7 nm이다. 자외선 조사시 시료는 유리 페트리디쉬에 담아 사용했으며, 자외선 광량(mW/㎠)은 UVX Radiometer(UV254 detector, UVP Co., USA)로 측정하였다. 빛이 수직으로 내려오게 조절하였고, 마그네틱 바를 사용하여 교반하였다. 반응기와 램프 사이의 거리는 5 ㎝로 조정하였다. E.coli 개체수는 HPC로 하였다. ATP는 Clean-TraceTM ATP test(3M, USA)로 측정하여 비교하였다. E.coli 초기농도는 1.2×105 CFU/mL로 하였다. 온도 25 ℃, pH 7.0 조건에서 테스트하였다. ATP 측정방법으로 미생물 불활성도(Inactivation)를 테스트하였다. E.coli를 대상으로 자외선 조사시 E.coli 불활성화를 HPC 방법와 ATP 방법으로 비교 분석한 결과 자외선 강도를 4 mJ/㎠, 6 mJ/㎠, 23 mJ/㎠ 및 34 mJ/㎠로 증가시킴에 따라 E.coli 개체수는 5 log까지 감소하였으나, ATP는 명확하게 감소되는 결과를 나타내지 못하는 것으로 나타났다.
자외선/염소 및 자외선/과산화수소 기술에 의한 Microcystin-LR 처리 특성 비교
남숙현 ( Sookhyun Nam ),이주원 ( Joowun Lee ),김은주 ( Eunju Kim ),구재욱 ( Jaewuk Koo ),황태문 ( Tae-mun Hwang ) 한국수처리학회 2022 한국수처리학회지 Vol.30 No.5
Microcystin-LR (MC-LR), the most widely known toxin produced in cyanobacteria, is problematic because of its toxicity. This study was carried out to evaluate the capability of ultraviolet photolysis of chlorine(UV/Cl<sub>2</sub>) and ultraviolet photolysis of hydrogen peroxide(UV/H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>). Results showed that direct photolysis with 254 nm UV irradiation achieved substantial toxin removal. In particular, in UV/Cl<sub>2</sub> oxidation treatment, the removal rate of MC-LR was improved through various radical reactions that were similar to UV/H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>. In the UV/chlorine process at the pH of 7.0, UV irradiation amount of100 mJ/cm<sup>2</sup> and chlorine concentration of 0.3 mg/L, the MC-LR removal rate was 52.0%, indicating that the removal rate was increased by 24% compared to the UV only treatment. In the UV/chlorine and UV/H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> process at pH 7.0, the first-order degradation rate constants of MC-LR were 3.1×10<sup>-3</sup>~3.6×10<sup>-3</sup> s<sup>-1</sup> and 2.9×10<sup>-3</sup>~3.7×10<sup>-3</sup> s<sup>-1</sup>, respectively. It was shown that the degradation rate constant of MC-LR was lowered by 19.4% at pH 9.0 compared to that of pH 7.0, where the analysis found that the change in pH affected oxidation ability. UV/H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> was not affected by pH. This result affects the energy consumption needed to meet the required 90% elimination of MC-LR.
자외선/염소 및 자외선/H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>에서 Microcystin-LR 제거 특성
남숙현 ( Nam Sookhyun ),이주원 ( Lee Joowon ),구재욱 ( Koo Jae-wuk ),김은주 ( Kim Eunju ),황태문 ( Hwang Tae-mun ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
조류 및 조류독소물질은 수처리 공정운영에서 웨어(Weir)의 오염, 유입스크린의 폐색, 조류매트의 생산, 플럭(Floc)의 침전방해, EOM(Extracellular organic matter)또는 조류에 의한 필터의 폐색, 염소요구량 증가, 응집제 요구량 증가, pH의 변화, 소독부산물의 증가, 맛, 냄새 물질과 남조독성물질의 방출 등 다양한 문제를 발생시킨다. 이러한 조류 독소를 제거하기 위해서는 보다 효과적인 기술이 필요하며, 그 가운데 자외선을 활용한 고도산화공정(Advanced oxidation process, AOP)이 고려되고 있다. 본 연구에서는 국내 정수장의 실제 처리수에 자외선/염소 및 자외선/H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>를 적용하여 사용되는 Microcystin-LR(MC-LR)의 제거특성을 상호 비교하였다. 시료는 국내 N 정수장 모래여과수를 대상으로 하였으며, MC-LR(Cfm Oskar Tropitzsch GmbH, Germany)은 100 ㎍/L로 제조하여 사용하였다. 염소는 5 % 차아염소산나트륨(Sigma-Aldrich, USA)으로, 1000 ㎎/L으로 제조하여 사용하였다. pH 조정은 Buffer 용액(Sigma-Aldrich, USA)으로 조정하였다. 본 연구에 사용한 실험실 규모의 자외선 조사장치(Collimated Beam)를 나타낸 것이다. 자외선 램프는 저압수은램프(11 W, Philips co., Netherlands, 253.7 ㎚)를 사용하였다. 자외선 조사시 시료는 유리 페트리디쉬(Petri-dish)에 담아 사용했다. 시료에 pH를 조정하여 MC-LR 표준시약을 100 ㎍/L 농도로 주입하였다. 자외선/염소와 자외선/H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>에는 자외선 조사량 0, 200, 400, 600 및 800 mJ/㎠에 염소 및 과산화수소 농도를 0.3, 0.6, 0.9, 1.2 ㎎/L로 주입하여 비교 분석하였다. MC-LR의 농도는 액체크로마토그래프(Surveyor, Thermo, USA)로 측정하였다. 검출기는 PDA 238 ㎚를 사용하였으며, 칼럼은 ZORBAX Extend-C18 4.6×150 ㎜, 5 ㎛를 사용하였다. 이동상 A는 아세토니트릴, 이동상 B는 0.05 % 트리클로로아세틱에시드(Trichloroacetic acid, TFA)를 사용하였다. 유량은 1 mL/min로 하고, 주입량은 100 μL로 하였다. 검출한계는 5 ㎍/L이다. 실험 결과 자외선/염소에서 pH 7.0 조건에서 MC-LR의 90 % 제거를 위해 필요한 CT 값은 128 ㎎/L·min으로 나타났고, 90 % 제거를 위해서는 자외선 조사량이 1,000 mJ/㎠ 이상이 필요한 것으로 나타났다. 자외선/H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>에서 pH 7.0 조건의 경우 90 % 제거를 위해 필요한 자외선 조사량은 650 mJ/㎠으로 나타났고, 과산화수소 주입량은 0.3 ㎎/L로 나타났다.