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UV AOP

UV-Oxidation (산화)

UV-Oxidation은 자외선을 H2O2(또는 다른 산화제)와 병행하여 사용한다.이는 광화학적 공정으로 산화공법에 의해 물속의 유기물질을 파괴시키는 공법이다. 자외선 산화 반응은 H2O2의 광분해에 의해 시작된다. UV photons가 물에 용해되어 있는 과산화수소에 흡수되면 Hydroxyl Radical이 생성된다.

Hydroxyl Radical은 오염물질 분자를 공격해서 기본물질 형태로 (예:CO2, H2O)파괴시키는 매우 반응성이 높은 화학종이다. UV/H2O2공법 또는 UV-Oxidation은 많은 고도 산화처리 공법들(Advanced Oxidation Processes)중에서 가장 효과적인 공법 중 하나이다. Hydroxyl Radical은 독성의, 부식성이 있으며 악취를 갖는 기체인 불소 다음으로 가장 강력한 반응성의 화학종이다.

UV-Oxidation 시스템은 현장에서 H2O2를 광분해시켜 Hydroxyl Radical을 생성시킨다. H2O2를 자외선에 노출시켜 두 분자의 Hydroxyl Radical로 만든다. 일단 생성되면 물에서 목표오염물질과 반응할 뿐만 아니라 다른 종들과도 비선택적으로 반응한다.

UV-Oxidation 공법은 오염물질의 직접적인 광분해를 증대시키고 또한 대부분의 경우 오염물질의 분해속도를 증가시키는 효과를 갖는다. 많은 물질들은 직접 광분해 될 수 없다. 이와 같은 오염물질들의 파괴는 UV Oxidation에 의존한다.

과산화수소의 광분해 단계

1step. 물에 용해된 과산화수소
2step. 광자를 흡수하는 과산화수소 분자
3step. 매우 높은 에너지와 반응성의 하이드록실 라디칼 형성

물기잔류물질로 완전분해 단계

4step. 오염물질을 공격하는 하이드록실 라디칼
5step. 동시에 발생하는 광분해
6step. 오염물질을 분해시키는 하이드록실 라디칼
* 반응의 완결 : 이산화탄소, 물로 전환된 오염물질

uv.jpg

고도정수처리

이, 취미(Taste Odor)유발물질

음용수의 물맛은 매우 중요하다. 이 맛은 녹조(Algae Blooms), 소독에 사용된 약품 또는 화학물질의 오염 등으로 인해 훼손 될 수 있다. 음용수의 취수원으로 원수를 저장하고 있는 호소나 댐, 저수지에는 조류 등 미생물이 급속히 성장 할 수 있으며, 미생물 Cyanobacteria인 녹조류)들이 죽을 때 방출하는 화학 물질들에는 2-MIB(2-methylisoborneol)와 geosmin(trans-1,10-dimethyl-trans 9-decalol)등이 포함되어 있으며, 이들은 ppt(parts per trillion) 수준의 극히 낮은 농도에서도 물에서 자극적인 흙냄새, 곰팡이 냄새를 낸다.

2-MIB와 geosmin은 물에서 제거하기가 매우 어려워 많은 정수장 등은 호수와 댐, 저수지에서 조류 등 미생물을 죽이기 위해서 약품처리 방법에 의존하고 있다. 이 방법은 수생태계를 위험에 빠지게 할 뿐만 아니라 물맛 자체도 훼손시킨다. 오존을 사용하기도 하지만 대부분 자연의 지표수에는 일정 수준의 브롬화물(Bromide)이 존재해 있어서 오존과 반응하여 브롬산염(Bromate)을 생성시킨다. 이는 USEPA IRIS의 매우 위험한 발암물질로서 농도 0.05ppb에서 백만분의 일 확률의 암 발생 위험이 있다. 더욱이 오존은 Cryptosporidium을 효과적으로 처리 할 수 없다.

UV-Oxidation system은 브롬산염(Bromate)이나 DBPs(소독부산물)을 생성시키지 않고 Crytosporidium을 효과적으로 처리 할 수 있다. NEOTEC의 UV-Oxidation system은 단순 소독모드(연중 대부분 H2O2주입 없이 단순 소독) 와 이, 취미 처리모드 (늦 여름에서 초가을의 1~3개월 간) 의 두가지 모드로 운전 할 수 있도록 되어 있으며 이러한 운전 방식은 오존공법 보다 훨씬 저렴한 비용으로 운영을 유지 할 수 있으며 추가적으로 UV의 소독효과로 염소 투입량을 현저히 줄여 주어 염소 냄새와 THMs가 생성되지 않는다.

Taste and Odor-Causing Compounds in Drinking Water

음용수중 이,취미의 일차적인 원인은 algae와 bacteria이다. 그럼에도 폐수의 방류나 화학물질의 유출 등과 같은 인위적인 요인들 역시 이, 취미를 방출하는 물질의 근원이 된다. 이러한 화학물질들은 지하수와 지표수 모두에 영향을 줄 수 있다.

Type of Taste and Odor Problems

Taste and Odor Source
Geosmin
곰팡이 MIB, Isopropylmethoxypyrazine(IPMP), Isobutylmethoxypyrazine(IBMP)
테레빈유, 기름 Methyl tert-butyl ether(MTBE)
비린내 / 썩는냄새 2, 4-Heptadienal, Decadienal, Octanal
염소냄새 Chlorine
약품냄새 Chlorophenols, Iodoform
기름, 페인트 Hydrocarbons, Volatle organic compounds (VOCs)
금속 Iron, Copper, Zinc, Manganese
Green Algae

고도정수처리 기술 비교표

처리공법 처리대상오염물질 부산물
/위험물질
폐기물 비용
(초기투자/유지관리)
NDMA와
1,4Dioxane
농약 VOCs Taste
&Odor
MTBE 환경호르몬 소독
UvPhotolysys와 UVOxidation 000 000 00 000 00 00 00 최소 매년 교체되는 램프
(계획된 재활용 시설에서 처리)
\\/\\
오존   000 00 000 0 00 00 Bromate 발암물질 배기되는 오존가스의 처리 \\\/\\\
막분리(RO)   00 00 0 0 000 0 오염된 폐기물
/brine농축물
유입유량의 20% 이르는 농축 Brine 처리 \\\/\\
활성탄 흡착   000 000 00 00 00   오염된 폐기용 활성탄 오염물질들이 흡착된 폐활성탄의 처분 또는 재생 \/\\
Air Stripping   00 000   0     오염된 배기가스 기화된 오염물질
(추가적인 폐가스 처리시설 필요)
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하천 녹조 발생으로 유발되는 조류기인 이취미 유발밀질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 일정한 pH 조건에서 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입함으로써, 기존의 오존이나 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 흡착공정이 필요 없고, 유입원수의 수질특성에 따라 선택적으로 염소 주입위치 및 주입량을 가능하게 하는 연구입니다.

조류과제 요약.pdf