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    ア ァ カ サ ザ タ ダ ナ ハ バ パ マ ヤ ャ ラ ワ ヮ ン イ ィ キ ギ シ ジ チ ヂ ニ ヒ ビ ピ ミ リ ウ ゥ ク グ ス ズ ツ ヅ ッ ヌ フ ブ プ ム ユ ュ ル エ ェ ケ ゲ セ ゼ テ デ ヘ ベ ペ メ レ オ ォ コ ゴ ソ ゾ ト ド ノ ホ ボ ポ モ ヨ ョ ロ ヲ ―

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    ا ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ک ل م ن ه و ی
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    단순 포기장치를 활용한 수돗물의 소독부산물 제거와 탈기특성에 관한 연구 = Air stripping characteristics and removal of disinfection by-products in drinking water using a simple aerator

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    https://www.riss.kr/link?id=T14162596

    • 저자
    • 발행사항

      전주 : 전북대학교, 2016

    • 학위논문사항

      학위논문(박사) -- 전북대학교 대학원 , 환경공학과 , 2016

    • 발행연도

      2016

    • 작성언어

      한국어

    • KDC

      539.15 판사항(6)

    • DDC

      628.162 판사항(23)

    • 발행국(도시)

      전북특별자치도

    • 형태사항

      xiv, 155장 : 삽화, 도표 ; 26 cm

    • 일반주기명

      지도교수: 원찬희
      참고문헌: 장 147-154

    • 소장기관
      • 국립중앙도서관 국립중앙도서관 우편복사 서비스
      • 전북대학교 중앙도서관 소장기관정보

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    다국어 초록 (Multilingual Abstract) kakao i 다국어 번역

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    It has been reported that major reasons for people to avoid tap water include the off-flavor from chlorination and vague anxiety such as disinfection by-products. This study thus set out to introduce the bubble-based air stripping method to promote the drinking of tap water and provide basic data to eliminate chlorine-based disinfectants and disinfection byproducts. A series of experiments and investigations led to the following conclusions:
    1. The concentration of disinfection by-products tended to rise in G Water Treatment Plant based on lake water than D Water Treatment Plant based on river water.
    2. Disinfection by-products and the general correlation coefficient of water quality items through (r), disinfection by-products, and a distinct correlation between a statistical correlation analysis result of water quality items It was hard to grasp.
    3. As for the characteristics of disinfection by-products according to the types of storage, the concentration of THMs made almost a double increase after ten days in a closed container and dropped to 13 % after eight days and then disappeared in an open container.
    4. The experiment results according to the types of storage showed a close correlation between residual chlorine and disinfection by-products, which suggests that people had better drink tap water right away.
    5. The odor threshold of HOCl was mean annual + 0.39 ㎎/L and + 0.19 ㎎/L in D and G Water Treatment Plant, respectively, which makes it no wonder that many people chlorination off-flovor when drinking tap water.
    6. This study evaluated the removal efficiency of disinfection by-products in the air stripping method in terms of water temperature and air supply rate, and found the following results:
    1) Under the same air supply rate, the removal efficiency of THMs was 44 % and 79 % at the water temperature of 8.5 ℃ and 25.2 ℃, respectively, which means that the higher water temperature was, the higher the removal efficiency of disinfection by-products became.
    2) Under the same water temperature condition of 18.2 ℃, the removal efficiency of THMs increased from 49 % at the air supply rate of 1.25 L/min to 67 % at the air supply rate of 5 L/min.
    3) There were few changes to the concentration of HAAs according to the rising air supply rate, but the removal efficiency of CH and HANs increased according to the rising air supply rate.
    7. The KLa values of THMs based on the air stripping method were as follows:
    1) KLa was 0.438/min and 1.058/min at the tap water temperature of 12.4 ℃ and 25.2 ℃, respectively.
    2) KLa was big in the order of CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2, and CHBr3, and the order matches that of bigger Henry's Constant.
    3) When a water temperature-based calculation formula was applied, the KLa values were similar to those of 1), which suggests that they can serve as basic tap water data.
    4) The study examined KLa in deionized water and actual tap water and also the causes of differences in KLa according to water temperature and found that KLa was under the influence of water temperature, trace elements contained, and partial pressure of air.
    8. The KLa values of THMs based on the micro-bubble flotation process were as follows:
    1) It was 0.127/min at 20 ℃ of deionized water and 0.550/min in the air stripping process with a huge difference between the two processes.
    2) The study examined the removal efficiency of THMs according to the specific surface area and volume of bubbles and found that the specific surface area was 6.32 ∼ 24.26 ㎍/㎥-air in the air stripping process and 352.1 ~ 823.7 ㎍/㎥-air in the micro-bubble flotation process. The volume of bubbles was 3.79 ~ 14.55 mg/㎥-air in the air stripping process and 2,134 ~ 4,991 mg/㎥-air in the micro-bubble flotation process. Those findings indicate that the amounts of THMs removals were much bigger in the micro-bubble flotation process.
    3) The huge differences in KLa values between the two processes are attributed to the much less volume of absolute air in the micro-bubble flotation process. In addition, the average diameter of bubbles was 37.0 μm in the micro-bubble flotation process(it is 808.5 μm in the air stripping process), which means that micro-bubbles of relatively slower rise velocity were introduced and thus increased the vapor-liquid reaction time relatively. Those findings require further investigations, experiments, and discussion in the future.
    The findings of this study demonstrate that the air stripping method can serve as an economical and effective way to emit residual chlorine and disinfection by-products in tap water, but its practical application in field needs additional researches on the design of a air stripping system.
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    It has been reported that major reasons for people to avoid tap water include the off-flavor from chlorination and vague anxiety such as disinfection by-products. This study thus set out to introduce the bubble-based air stripping method to promote th...

    It has been reported that major reasons for people to avoid tap water include the off-flavor from chlorination and vague anxiety such as disinfection by-products. This study thus set out to introduce the bubble-based air stripping method to promote the drinking of tap water and provide basic data to eliminate chlorine-based disinfectants and disinfection byproducts. A series of experiments and investigations led to the following conclusions:
    1. The concentration of disinfection by-products tended to rise in G Water Treatment Plant based on lake water than D Water Treatment Plant based on river water.
    2. Disinfection by-products and the general correlation coefficient of water quality items through (r), disinfection by-products, and a distinct correlation between a statistical correlation analysis result of water quality items It was hard to grasp.
    3. As for the characteristics of disinfection by-products according to the types of storage, the concentration of THMs made almost a double increase after ten days in a closed container and dropped to 13 % after eight days and then disappeared in an open container.
    4. The experiment results according to the types of storage showed a close correlation between residual chlorine and disinfection by-products, which suggests that people had better drink tap water right away.
    5. The odor threshold of HOCl was mean annual + 0.39 ㎎/L and + 0.19 ㎎/L in D and G Water Treatment Plant, respectively, which makes it no wonder that many people chlorination off-flovor when drinking tap water.
    6. This study evaluated the removal efficiency of disinfection by-products in the air stripping method in terms of water temperature and air supply rate, and found the following results:
    1) Under the same air supply rate, the removal efficiency of THMs was 44 % and 79 % at the water temperature of 8.5 ℃ and 25.2 ℃, respectively, which means that the higher water temperature was, the higher the removal efficiency of disinfection by-products became.
    2) Under the same water temperature condition of 18.2 ℃, the removal efficiency of THMs increased from 49 % at the air supply rate of 1.25 L/min to 67 % at the air supply rate of 5 L/min.
    3) There were few changes to the concentration of HAAs according to the rising air supply rate, but the removal efficiency of CH and HANs increased according to the rising air supply rate.
    7. The KLa values of THMs based on the air stripping method were as follows:
    1) KLa was 0.438/min and 1.058/min at the tap water temperature of 12.4 ℃ and 25.2 ℃, respectively.
    2) KLa was big in the order of CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2, and CHBr3, and the order matches that of bigger Henry's Constant.
    3) When a water temperature-based calculation formula was applied, the KLa values were similar to those of 1), which suggests that they can serve as basic tap water data.
    4) The study examined KLa in deionized water and actual tap water and also the causes of differences in KLa according to water temperature and found that KLa was under the influence of water temperature, trace elements contained, and partial pressure of air.
    8. The KLa values of THMs based on the micro-bubble flotation process were as follows:
    1) It was 0.127/min at 20 ℃ of deionized water and 0.550/min in the air stripping process with a huge difference between the two processes.
    2) The study examined the removal efficiency of THMs according to the specific surface area and volume of bubbles and found that the specific surface area was 6.32 ∼ 24.26 ㎍/㎥-air in the air stripping process and 352.1 ~ 823.7 ㎍/㎥-air in the micro-bubble flotation process. The volume of bubbles was 3.79 ~ 14.55 mg/㎥-air in the air stripping process and 2,134 ~ 4,991 mg/㎥-air in the micro-bubble flotation process. Those findings indicate that the amounts of THMs removals were much bigger in the micro-bubble flotation process.
    3) The huge differences in KLa values between the two processes are attributed to the much less volume of absolute air in the micro-bubble flotation process. In addition, the average diameter of bubbles was 37.0 μm in the micro-bubble flotation process(it is 808.5 μm in the air stripping process), which means that micro-bubbles of relatively slower rise velocity were introduced and thus increased the vapor-liquid reaction time relatively. Those findings require further investigations, experiments, and discussion in the future.
    The findings of this study demonstrate that the air stripping method can serve as an economical and effective way to emit residual chlorine and disinfection by-products in tap water, but its practical application in field needs additional researches on the design of a air stripping system.

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    목차 (Table of Contents)

    • 제 1 장 서 론 1
    • 1.1 연구배경 및 필요성 1
    • 1.2 연구의 목적 5
    • 1.3 연구의 내용 및 범위 6
    • 제 2 장 이론적 배경 8
    • 제 1 장 서 론 1
    • 1.1 연구배경 및 필요성 1
    • 1.2 연구의 목적 5
    • 1.3 연구의 내용 및 범위 6
    • 제 2 장 이론적 배경 8
    • 2.1 소독 8
    • 2.1.1 개요 8
    • 2.1.2 염소소독 8
    • 2.1.3 염소소독의 원리 10
    • 2.1.4 클로라민의 형성 13
    • 2.1.5 오존 소독 15
    • 2.1.6 혼합산화제의 소독 15
    • 2.2 소독부산물 16
    • 2.2.1 소독부산물의 종류와 특성 16
    • 2.2.2 소독부산물의 생성 메카니즘 18
    • 2.2.3 소독부산물의 위해성과 관리기준 21
    • 2.2.4 트리할로메탄(THMs)의 형성 23
    • 2.2.5 할로아세틱에시드(HAAs)의 형성 27
    • 2.2.6 할로아세토니트릴(HANs)의 형성 28
    • 2.2.7 클로랄 하이드레이트(CH)의 생성 29
    • 2.3 물질전달 31
    • 2.3.1 이중경막이론 31
    • 2.3.2 물질전달 속도 이론 34
    • 2.3.3 물질전달에 영향을 미치는 요소 36
    • 2.3.4 산소전달 이론 38
    • 2.4 탈기와 부상공정 39
    • 2.4.1 탈기공정 39
    • 2.4.2 부상공정 44
    • 2.4.3 공기용해도와 공기 방출량 47
    • 제 3 장 재료 및 방법 52
    • 3.1 실험재료 52
    • 3.2 실험장치 53
    • 3.3 실험방법 및 분석조건 57
    • 3.3.1 수질측정 및 분석방법 57
    • 3.3.2 소독부산물의 분석 58
    • 제 4 장 결과 및 고찰 64
    • 4.1 계절별 소독부산물의 발생특성 64
    • 4.1.1 상수원 수질에 따른 소독부산물 발생특성 64
    • 4.1.2 트리할로메탄(THMs)의 발생과 변동추이 67
    • 4.1.3 할로초산(HAAs)발생과 변동추이 70
    • 4.1.4 할로아세토니트릴(HANs)의 발생과 변동추이 73
    • 4.1.5 클로랄하이드레이트(CH)의 발생과 변동추이 77
    • 4.2. 일반 수질의 특성 80
    • 4.2.1 KMnO4소비량의 변동추이 80
    • 4.2.2 수온의 변동 추이 83
    • 4.2.3 수소이온농도(pH)의 변동추이 86
    • 4.2.4 부유물질(suspended solid)의 변동추이 89
    • 4.2.5 클로로필-a의 변동추이 92
    • 4.3 소독부산물과 일반 수질과의 상관성 분석 95
    • 4.3.1 트리할로메탄(THMs)의 상관성 검토 95
    • 4.3.2 할로아세틱에시드(HAAs)의 상관성 검토 100
    • 4.3.3 수질항목별 상관성 검토 104
    • 4.4 정치형태에 따른 소독부산물의 발생특성 107
    • 4.4.1 폐쇄용기에서의 트리할로메탄의 농도변화 107
    • 4.4.2 개방용기에서의 트리할로메탄의 변화 109
    • 4.4.3 유리잔류염소의 변화 111
    • 4.4.4 트리할로메탄과 유리잔류염소의 상관성 검토 113
    • 4.5 잔류염소 농도와 소독제 후각 역치 115
    • 4.6 탈기에 의한 용존산소의 농도변화 119
    • 4.7 탈기에 의한 소독부산물의 농도 변화 120
    • 4.7.1 수온과 탈기시간(stripping time)에 따른 제거율 120
    • 4.7.2 공기량(air flow rate) 변동에 따른 제거율 122
    • 4.8 소독부산물의 물질전달계수 126
    • 4.8.1 탈기에 의한 트리할로메탄의 물질전달계수 126
    • 4.8.2 수온에 따른 물질전달계수 135
    • 4.8.3 미세기포부상법에 의한 물질전달계수 137
    • 4.8.4 기-액 경계면 및 기포체적에 따른 비교 141
    • 제 5 장 결 론 143
    • 참고문헌 147
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    참고문헌 (Reference)

    1. 상수도공학, 강선홍, 이형집, 독고석, 구자용, 손진식, 김동하, 송지현, 사이텍미디어, 사이텍미디어, 23, , 2004

    2. 산업폐수처리, 김동하, 에듀컨텐츠, 에듀컨텐츠, , 2008

    3. 상수도공학 -계획, 구자용, 유명진, 박귀수, 구윤희, 명규남, 정신호, 이준호, 장미정, 방기웅, 설계 및 운전-, 493-493, , 2006

    4. “ 수돗물 만족도 조사”, 환경부, 한국수자원공사, 11개 기관, , 2013

    5. “수돗물 만족도 조사 ”, 전주시, , 2015

    6. “수질오염공정시험기준”, 환경부, 화수목, 환경부고시 제2015-238호, , 2015

    7. “먹는물수질공정시험기준”, 환경부, 환경부, 환경부고시 제2015-214호, , 2015

    8. “먹는물 수질감시항목 운영지침”, 환경부, , 2008

    9. 용폐수처리와 설계 관리: II 물리적처리, 이정수, 양상현, 도서출판 동화 기술, , 2004

    10. “ 수돗물 불신해소 관련 전국민 여론조사”, 환경부, 서울, , 2005

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    4. “ 수돗물 만족도 조사”, 환경부, 한국수자원공사, 11개 기관, , 2013

    5. “수돗물 만족도 조사 ”, 전주시, , 2015

    6. “수질오염공정시험기준”, 환경부, 화수목, 환경부고시 제2015-238호, , 2015

    7. “먹는물수질공정시험기준”, 환경부, 환경부, 환경부고시 제2015-214호, , 2015

    8. “먹는물 수질감시항목 운영지침”, 환경부, , 2008

    9. 용폐수처리와 설계 관리: II 물리적처리, 이정수, 양상현, 도서출판 동화 기술, , 2004

    10. “ 수돗물 불신해소 관련 전국민 여론조사”, 환경부, 서울, , 2005

    11. “탈기용량 증가를 위한 시스템 영향 평가”, 고용상, 김석범, 김은기, 서영남, 정유석, 박성찬, 한국전력기술, , 2014

    12. “ 수돗물 수질 민 관 합동 검사결과 보도자료”, 환경부, 서울, , 2010

    13. “수도시설의 청소 및 위생관리 등에 관한 규칙”, 환경부, 환경부공고 제2006-289호, , 2006

    14. “DAF공정에서 입자의 부상특성과 영향인자의 제거”, 박상욱, 서남대 학교 박사학위논문, , 2008

    15. 서울시 수돗물 배급수계통에서 소독부산물 분포특성, 장현성, 한국화학공학회, Korea Chem. Eng. Res, Vol. 44, No. 2, April, 216-226, , 2006

    16. “국내 주요 상수원수와 처리 수에서 HAAs 생성 특성”, 변석종, 염철민, 윤제용, 최유식, 조순행, 대한상하수도학회, 상하수도학회지, 16(2), 169-176, , 2002

    17. “상수도시스템에서의 염소소독부산물 생성과 제어”, 김상은, 서울시립 대학교 박사학위논문, , 2009

    18. “ D정수처리장에서 소독부산 물 발생 및 종분포 특성”, 김종민, 전용태, 박종은, 원찬희, 김성준, 한국물환경학회, 한국물환경학회지, 26(3), 406-412, , 2010

    19. 수질오염처리용 포기조에서 산소의 물질전달 특성 연구,, 박성식, 대전대학교, 대전대 학교 석사학위 논문, , 2001

    20. “휘발성유기화합물질 제거를 위한 공기 스트리핑 기술”, 이원태, 국가환 경산업기술정보시스템, http://attfile.konetic.or.kr, , 2011

    21. 염소 및 오존소독시 정수처리공정별 소독부산 물 발생 변화, 김준성, 최용욱, 정용, 한국물환경학회, 한국물환경학회지, 21(6), 678-681, , 2005

    22. “한강원수의 정수과정 중 용존유기물질에 대한 특성연구”, 김현철, 박 사학위논문, 서울시립대학교, 서울, 52-59, , 2004

    23. “에어레이션 시스템의 산소전달 특성에 대한 실험적 연구”, 정성원, 전 남대학교 석사학위논문, , 2010

    24. “탈기를 이용한 휘발성유기오염물의 제거특성에 관한 연구”, 나길조, 영 남대학교 석사학위논문, , 2012

    25. “용존공기부상(DAF)공정을 이용한 생물학적 플록의 부상분리”, 임영환, 곽동희, 김성진, 대한상하수도학회, 대한상하수도학회지, 18(5), 649-655, , 2004

    26. “Diffused Aeration System을 이용한 지하수 내 VOC 제거 효율성 평가”, 김진훈, 최두형, 석희준, 서민우, 한국지반환경공학회, 한국지반환경공학회, 31-37, , 2008

    27. “오존 및 이산화염소에 의한 소독부산물 관리방안에 대한 연구”, 환경부, , 2004

    28. “Air stripping과 활성탄 흡착을 이용한 오염된 지하수 중 BTEX의 제거”, 이동근, 울산대학교 산업대학원 석사학위논문, , 2008

    29. “Pulsed UV처리시 자연유기물질, 잔류염소 및 소독부산물 거 동분석”, 최기석, 국민대학교 대학원, 국민대학교 석사학위 논문, , 2011

    30. “음용수의 염소 소독시 Ca2+ 및 Mg2+이 THMs와 HAAs 생 성에 미치는영향“, 정원태, 충북대학교 석사학위논문, , 2014

    31. “우리나라 고도정수처리 관련 수돗물 만족감 메커니즘에 관한 연구”, 이혁동, 계명대학교 대학원, 계명대학교 박사학위논문, , 2011

    32. 배급수 과정에서의 수질변화조사-잔류 염소 및 탁도의 특성을 중심으로, 구교영, 홍성호, 김성진, 이현주, 서울특별시 수돗물수질평가위원회, 2-4, , 2002

    33. “국내 정수장의 잔류염소농도와 소독부산물(THMs와 HAAs)에 관한 통계학적 분석”, 박진서, 국민대학교 석사학위 논문, , 2009

    34. “인천시 상수도계통에서 소독부산물 모니터링 및 고도정수처리 정수장과의 비교연구“, 박광준, 서울과학기술대학교 산업대학원 석사학위논문, , 2015

    35. 상수의 염소처리시 생성되는 소 독부산물중 Haloacetic acid류의 생성능에 관한 연구 일부 상수 원수를 대상 으로, 김준성, 정용, 임영욱, 박연신, 신동천, 환경독성보건학회, 한국환경독성학회, No.3-4, 23-29, , 1997

    36. “ DAF(dissolved air flotation)를 이용한 정수처리에서 처리조건에 따른 VOCs(volatile organic compounds)의 처리효율에 대한 연 구”, 전세진, 김미정, 대한상하수도학회지, 13(3), 91-100, , 1999

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