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Microcystis sp. 유래 유기물질의 특성: 소독부산물 생성능 및 처리능 = Characterization of Algal Organic Matter of Microcystis sp.: Disinfection By-Product (DBP) Formation Potential and Treatability
저자
김상구 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) ; 서창동 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) ; 설현주 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) ; 김용순 (부산광역시상수도사업본부) ; 손희종 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소)
발행기관
학술지명
대한환경공학회지(Journal of Korean Society of Environmental Engineers)
권호사항
발행연도
2019
작성언어
Korean
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등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
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716-724(9쪽)
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Objectives:This study was evaluated the disinfection by-product formation potential (DBPFP) in the algal organic matter of Microcystis sp. (M-AOM), which lives in the downstream Maeri area of Nakdong River, and the removal efficiency by each drinking water treatment process.
Methods:M-AOM were prepared by ultrasound/extraction/filtration using Microcystis sp. from Maeri area in the downstream of Nakdong River. M-AOM and Nakdong river water sample (N-NOM) were compared to removal efficiency of dissolved organic matter (DOM) and DBPFP in the coagulation/settlement (Coag./Sedi.), biological activated carbon (BAC) and granular activated carbon (GAC) processes. The treatment efficiency characteristics of DOM were evaluated by LC-OCD and fluorescence spectrophotometer. DBPFP was analyzed for trihalomethane formation potential (THMFP), haloacetic acids FP (HAAFP), haloacetonitrile FP (HANFP) and chloral hydrate FP (CHFP), respectively. Jar-tester was used for the Coag./Sedi., the BAC and GAC process were conducted using a laboratory scale acrylic column with an empty bed contact time (EBCT) of 20 min.
Results and Discussion:The contents of humic substances (HS) was high at 50.9% in N-NOM, whereas it was content 26.0% of biopolymers (BP) and LMW-acid (LMW-A) was high at 30.6% in M-NOM. In case of DBPFP, THMFP accounted for 59.5% of the total in N-NOM but CHFP and HANFP accounted for 49.6% and 23.3%, respectively in M-AOM. Thus, There were many differences in the composition of DOM and DBPFP of N-NOM and M-AOM. Both N-NOM and M-AOM showed a high removal efficiency of high molecular weight (HMW) organic matters (BP and HS) during the Coag./Sedi. process, whereas low molecular weight (LMW) organic matters (BB and LMW-org) was high during the GAC and the BAC processes, and the removal efficiency was somewhat different. Residual BP after Coag./Sedi. process was more easily removed by the biodegradation in BAC process rather than GAC process. THMFP and HAAFP which originated from AOM, were able to eliminated about 90% by the Coag./Sedi. process, which was very similar to the removal rate of BP and HS among DOM constituents and they were judged to be involved in THM formation. However, the removal rate of HANFP and CHFP was low, and it could be suspected that HANFP and CHFP formation were occurred in LMW organic matters showing low removal rate by the Coag./Sedi. process. The removal rates of CHFP and HANFP relatively high in the BAC process and total DBPFP showed high removal efficiency in the GAC process.
Conclusions:N-NOM had high contents of HS (50.9%), but M-AOM had high contents of BP (26.0%) and LMW-A (30.6%). THMFP accounted for 59.5% in total DBPFP of the N-NOM and CHFP (49.6%) and HANFP (23.3%) occupied high rate in the DBPFP of M-AOM. N-NOM and M-AOM were high removal from HMW organic matters (BP, HS) showed high removal efficiency by the Coag./Sedi. process, LMW organic matters showed high removal efficiency in the GAC and BAC processes. Also, residual BP after Coag./Sedi. was easily removed by biodegradation in the BAC rather than adsorption in the GAC process. THM and HAA formed in M-AOM could be removed about 90% by Coag./Sedi. process, whereas it was difficult to remove HANFP and CHFP by Coag./Sedi. process. CHFP and HANFP had relatively high removal efficiency in the BAC process and DBPFP removal was excellent overall in the GAC process.
목적:본 연구는 낙동강 하류 매리지역에 서식하는 Microcystis sp.의 조류 유래 유기물질(algal organic matter, AOM)에서의 소독부산물 생성능(disinfection by-product formation potential, DBPFP)과 단위 정수처리 공정별 제거능을 평가하였다.
방법:낙동강 하류 매리지역의 Microcystis sp.를 초음파로 분쇄/여과하여 조제한 AOM 조제수(M-AOM)와 낙동강 하류 매리원수(N-NOM)를 대상으로 응집/침전, 생물활성탄(biological activated carbon, BAC) 및 입상활성탄(granular activated carbon, GAC) 공정 처리 전・후의 용존 유기물질(dissolved organic matter, DOM) 및 DBPFP 제거능을 함께 평가하였다. DOM 농도 및 특성 평가에는 LC-OCD와 fluorescence spectrophotometer를 이용하였으며, DBPFP는 trihalomethane formation potential, THMFP), haloacetic acids FP (HAAFP), haloacetonitrile FP (HANFP) 및 chloral hydrate FP (CHFP) 4종을 각각 분석하였다. 정수처리 공정별 제거능 평가에서 응집/침전은 쟈-테스터를 이용하였으며, BAC와 GAC 실험은 실험실 규모 아크릴 컬럼을 이용하여 공탑 체류시간(empty bed contact time, EBCT)을 20분으로 고정하여 수행하였다.
결과 및 토의:N-NOM에서는 humic substance (HS)의 함량이 50.9%로 높게 나타난 반면, M-AOM에서는 biopolymer (BP)가 26.0%, low molecular weight-acid (LMW-A)가 30.6%의 높은 함량을 나타내었다. DBPFP의 경우, N-NOM에서는 THMFP가 전체의 59.5%를 차지하였으나 M-AOM에서는 CHFP와 HANFP가 각각 49.6% 및 23.3%를 차지하였다. 따라서 N-NOM과 M-AOM의 DOM 및 DBPFP 조성에는 많은 차이가 있었다. N-NOM과 M-AOM은 두 시료수 모두 응집/침전공정에서는 고분자 유기물질(BP와 HS)의 제거율이 높았으나 GAC와 BAC 공정에서는 저분자 물질(BB와 LMW-org)의 제거율이 높게 나타났으며 제거율에는 다소 차이를 보였다. 또한, 응집/침전처리 후 잔존하는 BP는 GAC 공정에서의 흡착보다는 BAC 공정에서의 생물분해에 의해 쉽게 제거가 가능하였다. AOM에서 유래되는 THMFP와 HAAFP는 응집/침전처리에 의해 90% 정도 제거가 가능하였으며, 이는 DOM 구성물질 중 BP와 HS의 제거율과 매우 유사하게 나타나 이들이 THM 생성에 관여하는 것으로 판단되었다. 그러나 HANFP와 CHFP의 제거율은 낮게 나타나 응집/침전처리에 의해 낮은 제거율을 나타낸 저분자 유기물질들에서 HANFP와 CHFP 생성을 의심해 볼 수 있었다. BAC 공정에서는 CHFP와 HANFP가 비교적 제거능이 높았으며, GAC 공정의 경우는 전체적으로 DBPFP 제거능이 우수하였다.
결론:N-NOM는 HS (50.9%)의 함량이 높았으나, M-AOM은 BP (26.0%)와 LMW-A (30.6%)의 함량이 높게 나타났다. N-NOM의 DBPFP 구성비에서는 THMFP가 59.5%를 차지하였으나 M-AOM에서는 CHFP (49.6%)와 HANFP (23.3%)가 높게 나타났다. N-NOM과 M-AOM은 응집/침전처리에 의해 고분자 유기물질(BP, HS)의 제거능이 높았으나 GAC와 BAC 공정에서는 저분자 물질의 제거율이 높게 나타났다. 또한, 응집/침전처리 후 잔존하는 BP는 GAC 공정에서의 흡착보다는 BAC 공정에서의 생물분해에 의해 쉽게 제거 가능하였다. M-AOM에서 생성되는 THMFP와 HAAFP는 응집/침전 처리에 의해 90% 정도 제거가 가능하였으나 HANFP와 CHFP의 경우는 응집/침전 처리로 제거가 어려웠다. BAC 공정에서는 CHFP와 HANFP가 비교적 제거능이 높았으며, GAC 공정의 경우는 전체적으로 DBPFP 제거능이 우수하였다.
분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2027 | 평가예정 | 재인증평가 신청대상 (재인증) | |
2021-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (재인증) | KCI등재 |
2018-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (계속평가) | KCI등재 |
2017-12-01 | 평가 | 등재후보로 하락 (계속평가) | KCI후보 |
2013-01-01 | 평가 | 등재 1차 FAIL (등재유지) | KCI등재 |
2010-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2008-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2006-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2004-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2001-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1998-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.52 | 0.52 | 0.45 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.43 | 0.42 | 0.604 | 0.13 |
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