본 연구에서는 생물여과(biofiltration)하여 음용수를 처리할 때 유기탄소를 제거하는 방법을 검토하면서 NOM(UV처리를 한)과 NOM(UV처리를 하지 않은)을 GAC층에 통과시켜 생분해 특성을 검토하였다. 이어서 연속식 운전(원료 NOM의 생분해 정도와 활성탄을 생물막의 매체로 사용)에서 운전 인자(공탑접촉시간(EBCT), 순환비 등)들이 유기 탄소의 제거능에 미치는 영향을 측정하고, UV 처리를 하였을 때 DOC 생분해에 미치는 영향을 측정 관찰하였다.
<h1>서 론</h1> <p>상수원수중 존재하는 천연 유기물질(NOM: Natural Or-ganic Matter)은 유기물질의 총체로서 일반적으로 토양내의 유기물로부터 유출되거나, 인간의 활동으로 인한 오염을 통해 수계에 존재하게 된다. 용존성 유기탄소(DOC: Dis-solved Organic Carbon)는 \( 0.45 \mu \mathrm{m} \) 보다 작은 유기탄소화합물을 말하며, DOC의 주성분은 humic 물질이라고 하는 고분자 물질로서, NOM의 대부분을 차지한다. 생물체군의 퇴화 및 분해에 그 생성 근원을 가지는 humic 물질은 DOC의 약 \( 50 \% \) 이상을 차지하고, 상수원수내 맛과 냄새로 인한 심미적 영향, 미생물 재성장으로 인한 공중 위생에 미치는 잠재적 유해성, 물의 염소처리 과정에서 THM(trihalomethane)과 같은 소독부산물의 전구물질 형성 등의 문제점을 유발하는 것으로 알려져 있다. 또한 humic 물질은 급수과정에서 관로의 미생물 성장에 있어서 영양염으로 작용되어 관망을 부식시키는 원인물질이 되기도 하며, 수도수의 불쾌한 맛과 냄새를 유발하는 등 많은 악영향을 미치는 것으로 보고되고 있다.</p> <p>Humic 물질의 제거에 대해서는 오래 전부터 수처리의 주요 관심 대상이 되어 왔으며, 이 humic 물질은 수처리 시 특히 지표수 처리에서 방해작용을 많이 하기 때문에 정수처리 공정에서 수중의 humic 물질과 산화과정의 상호관계를 고려해서 가장 광범위하게 연구되고 또한 실제 적용되고 있는 공정은 염소처리와 오존처리이다.</p> <p>현재 국내에서 사용되고 있는 정수처리방법에는 염소처리와 물리적 화학적 처리, 여과사를 통한 응집과 침전 및 여과를 주요공정으로 하고 있다. 이러한 공정에서는 입자상 물질의 제거가 주로 일어나므로 용존성 물질의 경우에는 거의 제거가 일어나지 않는다.</p> <p>합성 유기화학물질이나 trihalomethanes의 전구물질 즉, NOM을 제거하는데 있어서 GAC (granular activated carbon) 공정이 많이 활용되고 있다. 또한 NOM은 목적하는 미소 오염물질(micropollutants)를 제거하는데 있어서 활성탄을 사용할 때 활성탄의 흡착능을 저하시킬 뿐만 아니라 미생물의 성장을 촉진시키는 원인이 되기도 한다. 비록 흡착법이 광범위한 유기화합물들을 제거하는데 있어 효과적인 공정으로 널리 인식되고는 있으나 GAC에 흡착된 유기화합물들이 미생물의 성장에 유용한 환경을 만들기 때문에 흡착 표면에서의 생분해(biodegradation)도 간과할 수 없다.</p> <p>음용수 처리에 생물학적 공정을 활용하는데 있어서 가장 경제적인 방법은 생물학 처리 공정만을 사용하여 처리하기보다는 기존의 물리학적 단위 공정에 생물학적 처리를 더하는 병합공정이라 생각된다. Bouwer와 Crowe는 부착 성장 미생물공정을 사용하여 TOC(total organic carbon)의 \(5\sim 75\%\) 제거할 수 있음을 보임으로써 TOC 제거에 생물학적 활성을 사용하는 것이 매우 경제적이라는 것을 증명해 주었다. 그러나 생물학적 활성을 지닌 GAC 공정에서 흡착과 생분해간의 상호 작용은 아직 완전히 규명되지 않고 있다. 생물막에 의한 생분해에서 NOM의 역할은 매우 중요한데, NOM은 박테리아의 대사의 기질원으로써 사용될 수 있기 때문에 생물막의 성장을 촉진시켜 주며, 이 생물막에 의해 NOM의 농도를 더 낮출 수 있게 된다.</p> <p>LeChevallier 등은 오존 처리 공정 후에 GAC와 모래를 충전한 여과기에서 TOC 및 AOC의 제거를 EBCT의 함수로서 조사하여 TOC의 제거능이 향상됨을 보고하였으며, 최근 생물 여과 공정에 많은 관심이 주어지고 있으며 최근 연구는 운전 인자 특히 공탑접촉시간(EBCT)과 같은 운전인자들이 유기 탄소의 제거능에 미치는 영향에 대해 집중되고 있다. 그러나 오존으로 전처리를 하는 경우에는 생물학적 분해가 어려운 유기물을 분해가 가능한 유기물로 전환시키며, 비루스 등의 세균의 효소를 산화시키는 살균 효과도 동반한다. 오존으로 전처리를 하는 경우에 대다수 유기물이나 비루스 등에 대한 산화반응은 우수하지만 오존이 잔류하지 않음으로써 미생물이 배수시스템에서 일정조건하에서 증식하여 여러 가지 형태의 문제를 유발시킬 뿐만 아니라, 유지비가 많이 든다는 단점을 가지고 있어 오존만에 의한 최종처리는 부적합한 것으로 알려져 있다. 그러나 UV 처리법은 염소에 비하여 지속성이 떨어지긴 하지만 미생물의 살균 및 수중에 잔류하지 않는 잇점을 가지고 있다.</p> <p>따라서 본 연구에서는 음용수 처리에 있어서 유기탄소의 제거수단으로써 생물여과(biofiltration) 방법을 검토하고자 하는 것으로, UV 처리를 한 NOM과 UV처리를 하지 않은 NOM을 GAC층을 통과시킬 경우에 있어서 생분해 특성을 검토하였다. 원료 NOM의 생분해 정도와 활성탄을 생물막의 매체로 사용한 연속식 운전에서의 운전 인자 특히, 공탑접촉시간(EBCT), 순환비 등과 같은 운전 인자들이 유기 탄소의 제거능에 미치는 영향에 대해 검토하고, UV 처리가 DOC 생분해에 미치는 영향을 검토하였다.</p>