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UF막을 이용한 하수 직접 여과공정에서의 바이러스 제거
이선태 ( Sun Tae Lee ),타나카히로아키 ( Hiroaki Tanaka ) 한국환경기술학회 2018 한국환경기술학회지 Vol.19 No.2
본 연구는 한외 여과(Ultrafiltration; UF)막을 이용한 하수 직접 여과공정의 구축 가능성을 검토하기 위해 연속 운전이 가능한 운전 조건을 평가함과 동시에 수질 항목 및 바이러스 제거 특성을 파악했다. 라인 응집(polyaluminium chloride: 100 mg/L)+UF막(투과유속: 0.5 m/d)의 운전 조건에서 막간 차압의 급격한 상승없이 안정적으로 약 15일간의 연속적인 운전이 가능하다는 것이 확인되었다. 이러한 운전 조건에서 수질 항목인 suspended solids(SS), 총인(T-P), 대장균 군에 대해 각각 >99.9 %, 95~97 %, >99.99 %의 높은 제거율이 나타났으며, 하수 중에 높은 농도로 존재했던 병원성 바이러스인 Norovirus 및 Aichivirus 역시 >99.9 %의 높은 제거율을 보였다. 이는 다른 연구에서 보고된 일반적인 하수처리장에서의 바이러스 제거율보다 높은 수치를 나타냈다. 하수를 이용한 응집 + UF막 처리공정에 있어서 바이러스 제거율은 UF막 처리 앞의 응집처리에서의 바이러스 응집 효과가 좌우하며, 용존 유기물 농도가 높은 하수는 응집제 첨가량을 높여도 바이러스 제거율의 상승을 기대하기 힘들다는 것을 확인할 수 있었다. This study investigated the operating condition for a continuous operation of direct ultrafiltration (UF) membrane filtration using the primary effluent of wastewater treatment plant. Furthermore, we also evaluated the reductions of water qualities, indigenous viruses, and spiked MS2. Flux 0.5 m/d condition of UF operating with line-coagulation (polyaluminium chloride 100 mg/L) could achieved about 15 days continuous operation. The removal efficiencies of suspended solids, total phosphorus and total coliform were achieved with >99.9 %, 95~ 97 % and >99.99 %, respectively. Norovirus and Aichvirus were not detected in treated water of direct UF membrane filtration process with removal efficiencies of >99.9 %, which is higher than removal efficiencies of full treatment of wastewater treatment plants as shown the other studies. However, the virus removal efficiency by direct UF membrane filtration process of the primary effluent was much lower than that of the secondary effluent on the same coagulant dose. It is suggested that the virus removal of direct UF membrane filtration process is not improved significantly by increase of coagulant dose in line-coagulation because higher concentrations of dissolved organic substances in the primary effluent consumed coagulant.
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잔류 의약품류의 제거 및 미생물학적 안전성을 고려한 하수 재이용 기술로서의 UV 및 UV/H₂O₂ 공정의 적용성
김일호(Il Ho Kim),타나카히로아키(Hiroaki Tanaka) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.7
하수 재이용에 대한 관심이 급부상하고 있는 가운데, 재이용수의 미량물질 등에 의한 화학적 리스크와 더불어 미생물학척 안전성에 대한 고려가 요구되고 있다. 본 연구에서는 벤치스케일의 연속식 실험장치를 이용, 미량물질중 최근 주목을 받고 있는 의약품류를 대상으로, UV처리공정의 의약품류 제거효과 및 미생물학적 안전성의 달성 가능성을 고찰하였다. 시험수로 이용한 하수 2차 처리수중에서는 항생물질, 해열진통제 등 38종의 의약품류가 수 ng/L에서 수백 ng/L의 범위로 검출되었으며, 이를 대상으로 하여 UV 및 UV/H₂O₂ 처리실험을 행한 걸과, UV 단독처리에 의한 의약품류의 효과적인 제거에는 상당량의 UV 조사량이 필요할 것으로 예상되었다. 반면, UV/H₂O₂ 공정의 경우,H₂O₂의 첨가농도를 약 l mg/L에서 6 mg/L까지 증가시킴에 따라 각 의약품류의 제거율은 점점 증가하는 것으로 나타났다. 한편,923 mJ/㎠의 UV 조사량과 6.2 mg/L의 H₂O₂를 병용한 UV/H₂O₂ 처리는 Naproxen (>89%)외 모든 의약품류의 농도를 90% 이상까지 감소시킬 수 있었다. 또한, 이 운전조건은 현행 하수처리장 유출수중의 대장균군에 대한 규제농도(3,000/㎠)를 기준으로 하였을 때,4~5 log의 불활성화를 달성할 수 있을 것으로 예상되어, 하수 재이용에 요구되는 California Title 22의 criteria를 만족시킬 수 있을 것으로 판단되었다. Over the last decades, much consideration has been given to microbiological and chemical risks, especially when wastewater was reclaimed as water resources for urban water, irrigation water and recreational water etc. We investigated the performance of UV-based processes such as UV and UV/H₂O₂ for both the removal of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) as an emerging chemical and the inactivation of pathogen with bench-scale experimental study. 38 kinds of PPCPs including antibiotics and analgesics were detected from secondary effluent used as tested water. Bench-scale experimental study showed that UV process would require considerable UV dose for the effective PPCPs removal. Contrarily, PPCPs removal efficiency significantly improved by the combination of H₂O₂ with UV even at a lower UV dose and, moreover, their removal efficiency increased with the increased initial H₂O₂ concentration. Besides naproxen (>89%), concentrations of all the investigated PPCPs decreased by more than 90% of their initial concentrations under 923 mJ/cm3 of UV dose and 6.2 mg/L of H₂O₂. Previous studies showed that this operational condition could get 4~5 log inactivation for Total coliform, indicating that UV/H₂O₂ process will be appropriate to comply with the criteria of California Title 22 for Total coliform.
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UV 불활성화 효과에 의거한 E.coli, RNA 및 DNA 박테리오파지의 대체 지표 미생물로서의 적용성 검토
김일호(Il Ho Kim),와히드마피아(Marfiah Ab Wahid),타나카히로아키(Hiroaki Tanaka) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.11
본 연구는 유효한 분변오염의 지표 미생물로서 제안되고 있는 E.coli와, 병원성 바이러스에 대한 지표 미생물로 추천되는 Qß 파지의 UV 및 UV/H₂O₂에 대한 내성을 비교하였다. 이 결과에 의거, 병원성 바이러스 관리를 위한 E.coli 규제의 유효성을 고찰하였다. 또한, 병원성 바이러스에 대한 대체 지표 미생물로써, Qß 파지, T4 및 lambda 파지의 실제 하수 2차 처리수중에서의 UV 불활성화를 비교하였다. 실험결과, Qß 파지와 E.coli는 UV에 대해 거의 동등한 내성을 보였으나, UV/H₂O₂ 공정에 대해서는 E.coli보다 Qß 파지가 더 높은 내성을 보였다. 이로부터, Qß 파지가 모든 병원성 바이러스의 UV 또는 UV/H₂O₂에 대한 내성을 대표한다고 할 수는 없을지라도, 지표 미생물로써 E.coli의 불활성화 효과에만 의존하는 것은, 소독공정에 따라서는 바이러스류에 대해 충분한 소독효과를 얻지 못할 수도 있음을 알 수 있었다. 한편, T4 및 lambda 등 DNA 파지와 불활성화를 비교하였을 경우, Qß 파지가 UV에 대해 더 낮은 내성을 보였다. 따라서, 불활성화에 대한 지표 바이러스로써 Qß 파지의 이용은 낮은 UV 조사량의 도입에 의해 결과적으로 불충분한 소독효과를 초래할 수도 있을 것 같다. 이 결과는, 병원성 바이러스류에 대해 보다 충분한 불활성화를 달성하기 위해서는 RNA 파지인 Qß보다 T4 및 lambda 등 DNA 파지가 지표 바이러스로써 보다 유효할 수 있음을 보여준다. This study compared UV and UV/H₂O₂ inactivation of E.coli, a possible indicator microorganism for fecal contamination of water, and Qß phage, an indicator for pathogenic viruses. UV inactivation of Qß, T4 and lambda phages in actual secondary effluent was investigated, too. As a result, similar inactivation efficiency between Qß phage and E.coli was observed during UV treatment, while Qß phage showed higher resistance to UV/H₂O₂ than E.coli. Qß phage resistance to UV or UV/H₂O₂ does not reflect those of all pathogenic viruses. However, the result tells that the use of E.coli inactivation efficiency in evaluating microbiological safety of water could not always ensure the sufficient safety from pathogenic viruses. Meanwhile, Qß phage showed less resistance to UV than T4 and lambda phages, indicating that the use of Qß phage as an indicator virus may bring insufficient disinfection effectiveness by causing the introduction of lower UV dose than required. Consequently, it can be thought that T4 or lambda phages would be more desirable indicators in ensuring the sufficient disinfection effectiveness for various pathogenic viruses.
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