Pulsed UV 처리시 자연유기물질, 잔류염소 및 소독부산물 거동 분석

국문 초록 (Abstract)

254nm의 단일 파장이 방출되는 저압 UV 램프와 달리 200~400nm범위의 파장을 방출하는 Pulse UV를 통해 유기물 특성변화 및 이에 따른 소독부산물 생성변화를 통해 그 효율성을 파악하기 위하여 실험을 실시하였다.

자연유기물(NOM)은 휴믹산, 퓨빅산. 저분량의 유기산, 탄화수소, 단백질, 아미노산 등등의 서로 다른 유기물질로 구성되어있다. 이러한 자연유기물질은 먹는 물에서 염소 소독 시 소독부산물 전구체로 작용하며, 소독제나 산화물을 소모한다. 정수처리시설에서 사용하는 다양한 처리과정을 통해 유기물은 제거되고 그 특성은 변화한다. 이러한 변화는 소독부산물의 반응성에도 영향을 준다. 대부분의 연구는 여러 정수처리과정에서 유기물의 효과적인 제거에 집중되어 왔다. 각 단일처리과정에서 처리되는 유기물은 다른 부분이며 이것은 유기물의 특성과 소독부산물의 생성을 다르게 한다.
본 연구를 통하여 Pulsed UV 조사시간에 따른 잔류염소, 소독부산물의 거동, 분자량별 유기물 제거특성과 각각의 특정 유기물(Humic, Fulvic)의 실험을 통해 유기물의 변화를 HPLC-UVA-TOC system을 이용하여 파악하며 유기물과 소독부산물 생성의 관련성을 알아보았다.
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Pulsed UV 조사시간에 따라 TOC, UV254, UV scan 모두 감소하는 경향을 보인다. 일정 염소 주입 후 변화하는 잔류염소의 시간대별 측정을 통해 UV 조사시간에 따라 염소의 반응성이 증가하여 잔류염소의 농도는 초기부터 급격히 떨어지는 모습을 보였으며 Humic, Fuvic에서의 조사시간 3min과 5min은 원만한 반응을 보이는것을 볼 수 있었다.
소독부산물 측정 결과 역시 Pulsed UV 조사시간에 따라 소독부산물의 양은 줄어드는 현상을 보였으며 특이사항으로 Humic과 Fulvic 물질의 THM에서의 CHCl3의 변화는 조사시간대비 증가 이후 일정시간 이후 다시 줄어드는 모습을 보였다. 유기물 특성 역시 조사시간이 늘어남에 따라 100～10000dalton에 걸쳐 전체적으로 유기물의 제거가 이루어졌다.
본 연구를 통하여 Pulse UV 조사시간에 따른 잔류염소 및 소독부산물의 거동과 유기물 동향도 파악 할 수 있을 것으로 예상한다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장. 서론 1
• 제 2 장. 이론적 배경 4
• 1. 자연유기물(NOM) 4
• 1.1 자연유기물의 구성 4
• 1.2 이동, 기원, 공급원 6
• 1.2.1 강에서 저장과 이동 6
• 1.2.2 용존유기탄소의 기원과 공급원 7
• 가. 타생적 유기탄소 7
• 나. 자생적 유기탄소 14
• 2. 2. 소독(Disinfection) 19
• 2. 1 개요 19
• 2. 2 염소소독 19
• 2.2.1 염소 19
• 2.2.2 염소소독의 원리 21
• 3. 소독소독부산물(Disinfection By-products, DBPs) 24
• 2.1 개요 24
• 2.2 소독부산물의 생성 메카니즘 24
• 2.3 염소소독부산물 25
• 2.4 소독부산물의 인체 유해성 27
• 2.5 소독부산물의 제어방안 27
• 4. 자외선 소독공정 특성 및 이론 29
• 4.1 자외선 소독의 원리 29
• 4.2 자외선 소독의 주요영향인자 31
• 4.2.1 자외선 투과율 31
• 4.2.2 부유물 31
• 4.2.3 용해 유기물의 정도 32
• 4.2.4 사용시간 및 노후상태 32
• 4.2.5 유량 32
• 4.2.6 반응조의 설계 32
• 4.3 자외선 소독 부산물 32
• 4.4 자외선 소독규정 33
• 5. 펄스 UV램프의 특성 35
• 5.1 소독램프의 종류 35
• 5.1.1 저압 수은 램프 35
• 5.1.2 중압 수은 램프 37
• 5.2 Pulsed UV의 특성 38
• 5.2.1 Pulsed UV의 개요 38
• 5.2.2 저압 및 Pulsed UV와의 비교 41
• 제 3 장. 실 험 방 법 45
• 1. 시료 45
• 2. 실험방법 45
• 2. 1 Pulse UV 실험 46
• 3. Free chlorine 측정 47
• 3.1 잔류염소 측정 47
• 3.2 소독부산물 측정 47
• 3.2.1 THMs 측정 48
• 3.2.2 HAAs 측정 48
• 3.3 HPLC-UV-DOC system 49
• 제 4 장. 결과 및 고찰 51
• 1. Pulsed UV 51
• 2. 소독제 거동 58
• 3. 소독부산물 62
• 4. 분자량 분포 69
• 5. 분자량 세부영역 분석 73
• 제 5 장. 결론 75
• 참 고 문 헌 77
• ABSTRACT 81