용존철과 이부프로펜 처리를 위한 강변여과 대수층내 과황산 산화공정의 적용 타당성 평가 = Feasibility study of persulfate oxidation process in riverbank filtration aquifer for dissolved Fe and ibuprofen removal
저자
안준영 ( Jun-young Ahn ) ; 조재현 ( Jae Hyun Jo ) ; 황인성 ( Inseong Hwang )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2020
작성언어
-주제어
KDC
500
자료형태
학술저널
수록면
1-1(1쪽)
제공처
하천수를 강변의 퇴적층에 통과시켜 물을 정수하는 강변여과기술은 저비용·대용량 원수 확보 기술이며, 하천수 내에 존재하는 탁도, 질산이온, 중금속 뿐만 아니라 박테리아도 물리적·생물지구화학적 반응을 통해 제거할 수 있다. 그러나 강변여과기술은 대수층내 철 광물의 용출로 인하여 여과수 내 철 이온 농도가 증가하고, 일부 의약물질 및 미량오염물질이 강변여과 이후에도 제거되지 않고 여과수에 잔존하는 문제점을 안고 있다. 따라서 여과수 내 용존철 이온과 미량오염물질을 효과적으로 제거하기 위하여 강변여과 공정에 추가적인 후속처리공정이 적용될 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 1) 낙동강 하천수 및 강변여과 대수층의 특성을 조사하고 2) 과황산 기반 산화공정을 통한 2가철 및 미량오염물질의 제거능에 pH 및 용존유기물질(Dissolved organic matter, DOM)의 영향을 회분식 실험을 통해 평가하여 3) 강변여과기술에 과황산 산화공정의 적용 타당성을 평가하고자 하였다.
낙동강 하천수 및 강변여과 대수층의 특성은 문헌조사를 통해 하천수내 수화학적 인자를 분석하고, 낙동강 둔치에서 채취한 대수층 토양의 X-ray diffraction 및 X-ray absorption spectroscopy분석을 통해 조사하였다. 미량오염물질로는 의약물질로 사용량이 많은 이부프로펜을 선정하였으며, 대수층내 철광물 모사를 위해 Lepidocrocite를 사용하였다. 회분식 실험은 Lepidocrocite 또는 실제 대수층 토양에 이부프로펜, 2가철, 과황산염을 특정농도로 주입하여 기본 반응조를 구성한 후 2가철 및 과황산염의 농도별 영향, pH의 영향, DOM 종류 및 농도의 영향을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 과황산 농도는 KI 비색법, 2가철 농도는 페난트로닌 비색법, 이부프로펜 농도는 HPLC를 사용하여 분석하였다.
과황산을 이용한 2가철과 이부프로펜 처리 효율을 평가한 결과, 2가철은 과황산 존재 하에 pH 및 DOM의 종류 및 농도에 관계없이 99.9% 제거되었다. 이부프로펜은 2가철 농도에 비례하여 제거효율이 증가하였으며, 용존유기물질이 존재할 경우 없는 조건에 비해 제거효율이 5~10% 더 높게 나타나 용존유기물질이 과황산에 의한 이부프로펜 제거능을 향상시키는 역할을 하는 것으로 확인되었다. 특히 전자전달능이 상대적으로 높은 휴믹산보다 전자전달능이 낮은 펄빅산에서 제거효율이 더 높은 결과를 보였다. 2가철 및 이부프로펜의 제거효율은 산성조건(pH3)이 중성조건(pH7) 보다 높았다. 실제 낙동강 하천수 및 토양을 이용한 실험조건에서 2가철 및 이부프로펜은 각각 99.9%와 60% 제거되었다. 따라서, 과황산염을 강변여과기술이 적용되는 대수층에 주입한다면 대수층의 철광물에 의해 용출되는 2가철가 주입된 과황산이 반응하여 2가철과 이부프로펜을 동시에 제거할 수 있을 것으로 판단된다.
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