상수원에 존재하는 자연 유기물질(NOM)은 정수처리 공정에서 문제를 일으킨다.
NOM은 주로 강 유역에 있는 식물 또는 동물성 물질이 분해 또는 합성되어 유발되는 것으로서, 산화과정에서 염소 등과 반응하여 인체에 해로운 부산물을 생성한다. 특히 염소 처리 시 소독부산물(DBPs)인 트리 할로 메탄(THMs)및 할로 아세트산(HAAs)을 생성한다.
‘D/DBPs(Disinfectant/Disinfection By-Products)Rule’은 염소와 같은 산화제를 투입하기 전에 NOM의 농도를 한계농도
이하로 낮추어야 한다고 규정하고 있다.
이 규정에 따르면,소독부산물(DBPs)의 전구물질을 감소시키기 위해 ‘Enhanced Coagulation’에 의한 총 유기탄소(TOC)의 제거를 권장하고 있다. 부가적으로 강화된 지표수 처리법(EnhancedSurfaceWaterTreatmentRule:ESWTR)도 미생물
의 제거나 비활성화를 보장하기 위해 적절한 소독이 유용하다고 규정하고 있다.
USEPA에서는 소독 부산물 제어를 위한 가장 좋은 방법 중의 하나가 Enhanced Coagulation이라고 하였다.응집을 이용한 방법은 기존의 정수처리 시설을 이용하고, 고도의 기술을 필요로 하지 않는 편리한 이점을 가지고 있다.
따라서 본 연구에서는 정수처리 공정에서 EnhancedCoagulation을 이용,탁도와NOM을 제거하여 소독부산물의 발생을 억제할 수 있는 방안을 모색하고 한강원수의 유기물 특성에 대해 알아보았다.
응집제는 철염계 응집제 FeCl3와 알루미늄계 응집제 PAC 및 PACS를 사용하였다.Jar-test를 통하여
탁도, TOC(Totalorganiccarbon), UV254, TOXFP(Total organichalideformationpotential)의 제거율을 알아보았다.
1.응집제 주입량의 결정은 Jar-test 후에 상등수의 TOC가 35% 이상 제거될 때를 주입량으로 결정하고,이들 처리수의 탁도와 TOC의 감소율을 비교하여 탁도와 TOC를 동시에 제거 할 수 있었다.
2. 기존 재래식 응집 공정과 Enhanced coagulation을 비교한 결과, TOC, UV254, THMFP, TOXFP의 제거 효율을 비교한 결과 최대 40%, 최소 5%의 제거율의 차이를 나타내었다.
3.Enhancedcoagulation을 적용했을 경우,최적의 pH는 6.0이었다. 응집제의 주입량과 응집 pH를 조절하여 Enhanced coagulation을 적용한 결과 근본 개념인 NOM의 제거와 동시에 탁도 제거에 효과적이었다.
일반적인 정수처리 공정은 취수,전염소,혼화,응집,침전,여과,염소소독으로 이루어진다. 이러한 일련의 공정은 암모니아성 질소와 탁도 제거에 좋은 효과가 있지만, 물속의 미량 유기오염물질의 제거나 소독부산물(DBPs;Disinfection
Byproducts)의 발생을 방지하는 효율이 충분하지 않다.
물속에 존재하는 미량의 유기물질은 탁도와 색도 유발,배수관망의 미생물의 번식을 초래한다. 자연수 중에서 휴믹 물질과 같은 용해성 유기화합물들은 정수과정에서 첨가되는 소독제와 반응하여 다양한 소독부산물(DBPs)을 생성하는 것으로
알려져 있다.우리나라는 염소를 정수처리에 사용하고 있는데, 염소는 소독과정 중 원수 중의 유기물과 반응하여 THMs(Trihalomethanes)을 포함한 HAAs (Haloacetic acids), HANs(Haloacetonitriles) 등의 인체에 해로운 소독부산물
(DBPs)을 형성하는 등 정수처리를 어렵게 한다.
한강수계에서 발생되는 DBPs의 대표적인 종류는 THMs(Trihalomethanes), HAAs(Haloaceticacids)및 TOX(Totalorganic halide)라 할 수 있다.TOX는 NPOX(nonpurgeableorganichalide)와 POX(purgeableorganichalide)로 구분되며, 염소와 같은 할로겐 성분이 TOX와 같은 전구물질과 치환 반응 및 첨가반응으로 생성된다. DBPs 중 THMs는 POX의 일부분에 속하며, HAAs 등은 NPOX를 구성한다.
현재 각 정수장마다 처리에 어려움을 겪고 있는 물질은 천연유기물질(natural organicmatter:NOM)이다. NOM은 주로 강 유역에 있는 식물 및 동물성 물질이 썩을 때 유발되는 것으로서, 소독과정 중에 NOM이 염소 등과 반응하여 인체에 해로운 부산물을 생성한다. ‘D/DBPs(Disinfectant/DisinfectionBy-Products) Rule’은 염소와 같은 산화제를 투입하기 전에 NOM의 농도를 한계농도 이하로 낮추어야 한다고 규정하고 있다. 이 규정에 따르면, 소독부산물(DBPs)의 전구물질을 감소시키기 위해 ‘Enhanced Coagulation’에 의한 총 유기탄소(TOC)의 제거를 권장하고 있다. 부가적으로 강화된 지표수 처리법(Enhanced SurfaceWater TreatmentRule:ESWTR)도 미생물의 제거나 비활성화를 보장하기 위해 적절한 소독이 유용하다고 규정하고 있다. USEPA는 소독 부산물 제어를 위한 가장 좋은 방법 중의 하나가 EnhancedCoagulation이라고 하였다.
현재 음용수 중 소독부산물에 대한 관심이 집중되어 있다. US EPA에서는 1979년 음용수에서 총 THMs의 MCLs(Maximum ContaminantLevels)를 0.1㎎/L로 정했다.최근에 우리나라 먹는 물 수질기준에서는 총 THMs의 MCL을 0.1㎎/L, HAA5의 MCL을 0.1㎎/L으로 규정하고 있으며, THMs를 비롯한 Halogenated organic byproducts는 인체에 대한 유해성 때문에 EPA에서는 총 THMs의 MCL을 0.08㎎/L, HAA5의 MCL을 0.06㎎/L로 제안하였으며, 앞으로 그 기준이 강화되고 있는 추세이다.
소독부산물의 생성능(DBPFP)은 원수의 수질특성과 pH,반응시간,수온 등에 따라 다르게 나타나며, 일반적으로 THMFP
(THM Formation Potential)와 HAAFP(HAA Formation Potential)가 주를 이루는 것으로 보고되고 있다.
미국 EPA는 D/DBP Rule을 만들기 위해 급수인구가 10,000명 이상의 대상 정수장 100개를 선정하여 재래식,Enhancedcoagulation,오존,GAC,막을 대상으로 TOC, 총 THMs, HAA5에 대한 연구를 수행하였다. 이중에서 Enhanced
coagulation은 이러한 MCLs를 충족시킬 수 있는 BAT(Best Available Technology)로 선정되었다.이 공정의 특징은 금속염은 수처리에서 탁도 제거에 주로 사용되어 왔으나 몇 가지의 조절로서 소독부산물의 precursor 기를 가진 NOM(NaturalOrganic Matter)의 제거에 이용할 수 있도록 한 것이다. 응집을 이용한 방법은 기존의 정수처리 시설을 이용하고,고도의 기술을 필요로 하지 않는 편리한 이점을 가지고 있다.따라서 본 연구에서는 정수처리 공정에서 Enhancedcoagulation을 이용, 탁도와 NOM을 제거하여 또한 소독부산물의 발생을 억제할 수 있는 방안을 모색하고,
한강 원수의 유기물 특성에 대해 알아보고자 한다.