This research was carried out to examine the concentration and fate of dissolved organic matter due to the increased detention time in middle and down stream of the Nakdong River. Aldo the characteristics of biodegradation of DOM were investigated according to the various water sources. The approaches used to characterize DOM biodegradability include the changes in DOC concentration and DOM fraction. Long-term biodegradation test for each organic source was also conducted. As the result, maximum 50% of DOC was reduced during the first 30 days of biodegradation tests. After 30 days, biodegradation of organic matter was continuously progressed, as showing continuous reduction of DOC. While DOC concentration was reduced, SUVA values for the organic matters were increased. Properties of dissolved organic matter by water sources also showed decreasing hydrophilic components while showing increased hydrophobic components. The more rapid reduction of the hydrophilic components than hydrophobic components might be due to the preferential degradation of the hydrophilic components by microorganisms during biodegradation process.
음요수 중의 유기탄소의 제거수단으로써 biofiltration법의 타당성을 검토하였다.NOM에서의 생분해 가능한 분율을 알아보기위하여 행하여 졌다. UV 조사량을 3가지로 달리하였을 경우에 회분식에서의 생분해능과 비교하였다. 생물여과 반응기 실험의 경우에 생분해 특성을 검토한 결과 EBCT, 순환비 및 유입농도등과 같은 운전피라미터들이 생물여과 반응기의 생분해능에 영향을 미침을 알 수있었다. 생물여과 반응기의 유출수에서의 UV/DOC의 비는 반응기에 공급되는 원료중의 UV/DOC비에 비해 증가하였으며, 이로부터 생분해에 의해 저거된 DOC는 UV에 의해 그다지 흡수되지 않는 물질임을 알 수있었다. 본 여눅를 통해 생분해 가능한 DOC의 부분을 제거하는데 있어서 생물여과공법이 효과적인 방법이라는 것을 알수있었으며 UV처리와 bilfiltration을 연계한 공정은 수처리 시설에서 유출수의 DOC농도는 낮추는데 효과적인 한가지 방안으로 사료되었다.
본 연구의 목적은 가축사체 매몰지 토양에서 추출된 미생물을 이용하여, 가축사체 매몰지 오염 토양 유래 유기탄소의 분해 효과를 분석하고, 분해에 관여하는 미생물의 종을 규명하는 것이다. 경기도 안성에 위치한 가축 매몰지 토양 유래 용존 유기탄소를 대상으로 토양 서식 미생물의 생분해율을 평가한 결과(56일 동안), 1번 용액(초기 용존 유기탄소 농도 = 19.88 mg C/L)에서는 13일 이내에 48%의 용존 유기탄소가 감소하였으며, 56일째 용존 유기탄소는 $8.8{\pm}0.4$ mg C/L로 56% 분해되었다. 2번 용액(초기 용존 유기탄소 농도 = 19.80 mg C/L)에서도 초기 13일 이내에 용존 유기탄소 농도가 급격히 감소하였으며, 56일째 용존 유기탄소는 $6.0{\pm}1.6$ mg C/L로 70%가 분해되었다. 생분해 실험과정에서, 전체 유기탄소 물질에서 방향족 탄소구조의 비율을 나타낸 지표인 $SUVA_{254}$값은 용존 유기탄소와는 다르게, 일정기간(21일) 동안 증가하다가 감소하는 경향을 나타냈다. $SUVA_{254}$값은 1번 용액과 2번 용액 모두, 21일째 가장 높은 값을 나타내었다. 생분해 실험 14일째 미생물 분석 결과, 토양에서 쉽게 발견되는 Pseudomonas fluorescens, Achromobacter xylosoxidans, Nocardioides simplex, Pseudomonas mandelii, Bosea sp. 등 미생물이 검출되었다. 그리고, 56일째 미생물 분석 결과, Pseudomonas veronii가 우점종으로 나타났다.
The various pretreatment processes were evaluated to remove organic pollutants of weathered oil contaminated seawater(WOCS) for reverse osmosis desalination process, Biodegradation, coagulation, ultrafiltration, advanced oxidation processes and granular activated carbon filtration were used to evaluate the potential of organic pollutants removal in WOCS. Dissolved Organic Carbon(DOC) was almost not removed by biodegradation in WOCS. DOC was removed by 25% and 10% with the addition of $FeCl_3$ and PAC in WOCS, respectively. The removal efficiency using ultrafiltration(WOCS 500) was about 20% of DOC and 40% of $E_{260}$, respectively. In AOP application of WOCS, the removal of organic materials was improved up to 60% by the combination of $UV/O_3$ compared to UV process. However, 98% of DOC in woes could be removed by granular activated carbon filtration. It is revealed that activated carbon filtration is the best process for the pretratment of DOC removal.
The various pretreatment processes were evaluated for removal of oil pollutants with weathered oil contaminated seawater in a reverse osmosis desalination process. Weathered oil contaminated seawater was made by biodegradation and photooxidation with oil containing seawater. Coagulation, ultrafiltration, advanced oxidation processes and granular activated carbon filtration was used with pretreatment for dissolved organic carbon. Crude oil was removed but. weathered oil contaminated seawater was not removed by biodegradation and coagulation. DOC and E260 was removed with about 20 % and 40 % by membrane filter of cut off molecular weight 500. So, the most of dissolved organic carbon in weathered oil contaminated seawater was revealed that molecular weight was lower than 500. It is difficult to remove DOC in weathered oil contaminated seawater by advanced oxidation processes treatment, but, E260 was removed more high. However, DOC in weathered oil contaminated seawater was easily adsorbed to GAC. It is revealed that DOC was removed by adsorption.
완속 모래여과 컬럼의 생물막(schmutzdecke)은 운전 시작 30일 정도에 정상상태에 도달하는 것으로 나타났으며, 생체량과 활성도는 각각 $4.5{\times}10^6\;CFU/g$과 $3.42\;mg{\cdot}C/m^3{\cdot}hr$로 나타났다. 정상상태에 도달한 생물 여과층의 박테리아 종 분포는 Pseudomonas sp.가 차지하는 비율이 56%였으며 그 중에서 Pseudomonas fluorescens가 전체비율의 22%를 차지하였다. 운전 시작 30일 후의 용존 유기탄소(dissolved organic carbon, DOC)와 geosmin의 제거율은 각각 27%와 95%로 나타나 최대의 제거율을 나타내었으며, 그 이후에는 DOC와 geosmin의 제거율에는 큰 변화가 없었다. 수온 변화에 따른 DOC와 geosmin의 제거율 변화에서 유입수의 수온이 $5^{\circ}C$일 경우 geosmin과 DOC의 평균 제거율은 각각 62%와 10%로 나타났으나 수온을 $15^{\circ}C$와 $25^{\circ}C$로 증가시켰을 경우에는 geosmin과 DOC의 평균 제거율이 각각 88%와 25% 및 100%와 42%로 나타났다. 수온 변화에 따른 완속 모래여과 컬럼의 상부 생물막 층에서의 geosmin과 DOC에 대한 생물분해 속도상수(k)는 $1.842{\sim}15.965\;hr^{-1}$와 $0.253{\cdot}1.123\;hr^{-1}$이였고, 상부의 생물막 층이 그 하부 보다 DOC와 geosmin에 대한 생물분해 속도상수가 각각 18~32배 및 20~51배 정도 큰 것으로 나타났다.
급수시스템에서 박테리아 재성장의 영양원이 되는 DOC를 정수처리 공정에서 효과적으로 저감시키기 위하여 생분해와 흡착으로 구분하여 네 종류의 DOC로 분획하였고 각각의 제거특성을 연구하였다. 네 종류의 분획 DOC는 흡착성을 가지면서 생분해성이 없는 AnBDOC, 흡착성이 없고 생분해성만이 있는 nABDOC, 흡착과 생분해성을 동시에 나타내는 ABDOC, 흡착과 생분해가 되지 않는 nAnBDOC로 구분하여 분석하였다. 낙동강 중류에 위치한 정수처리장 원수의 조사결과, ADOC가 BDOC보다 약간 높은 비율로 존재하고 있으며, 오존산화 후에는 분획 DOC 중에서 AnBDOC 농도가 가장 많이 제거되었으며, 제거율은 nAnBDOC가 49.5%로 가장 높았다. BAC 공정으로 제거된 분획 DOC 중에는 ADOC가 약 91%를 차지하고 있으므로 흡착에 의한 제거가 우수한 것으로 나타났고, 잔류하는 TDOC 0.50 mg/L 중에는 ADOC가 0.46 mg/L(67.7%)을 차지하고 있으므로 배수관내 미생물 증식 및 소독부생성물의 생성 방지를 위하여 BAC 공정상에서 EBCT증가, 재생주기 등의 운전조건을 개선해야 하는 것으로 나타났다. 정수처리 공정에서 DOC분획 결과로부터 흡착이나 생분해 등으로 제거 가능량을 파악할 수 있으므로 정수처리 공정에 유용한 것으로 나타났다. 염소처리하는 정수처리 공정에서 DOC분획 농도와 밀접한 관계를 가지는 AOX의 분석결과, AOX 7.1 ${\mu}g$/L은 오존산화와 활성탄흡착 공정으로 0.51 ${\mu}g$/L까지 충분히 제거되었다.
Urban stormwater runoff is the one of the most extensive causes of deterioration of water quality in streams in urban areas. Especially, in the Suyeong River watershed, non-point sources from urban-residential areas are the most common cause of water pollution. Also, it has been ascertained that BOD and COD as indexes of organic matter, have limitation on management of Suyeong River's water quality. In this study, changes of organic matter properties of Suyeong River from inflow of non-point source during rainfall were investigated. Fractions of organic matters were analyzed using water samples collected at two sites (Suyeong River and Oncheon Stream) during a rain event. Variations of dissolved organic carbon (DOC) concentration by rainfall were similar to flow rate change in the river. Distribution of organic matter fraction according to change of rain duration revealed that while hydrophilic component increased at initial rainfall, the hydrophobic component was similar to change in dissolved organic carbon (DOC) concentration. Also, the relative proportion of hydrophilic components in organic matter in river water increased, due to rainfall. Results of biodegradation of organic matters revealed that decomposition rate of organic matters during rainfall was higher than that of during a non-rainfall event.
Control degree and property changes of dissolved organic matter (DOM) were conducted by coagulation of chemical treatment for 2 sewage treatment plants with different technical methods. As the result, SUVA value of the second treated water (supernatant of the second settling pond after biological treatment) was increased and DOC was reduced in comparison with supplied raw water. And, SUVA value and DOC were reduced by coagulation after coagulation treatment of the second treated water. Properties of dissolved organic matter for 2 sewage treatment plants's DOC were divided. As the result, there was lots of hydrophilic component with hydrophilicity in case of plant A. In case of the second treated water, Plant A showed fulvic acid with little molecular weight was reduced among the hydrophobic component with hydrophobicity, but numic acide with lots of molecular weight was increased. However, in case of plant B, both fulvic acid with little molecular weight and humic acid with lots of molecular weight were increased among the hydrophobic components with hydrophilicity. Before the operation of phosphorus facility, properties of dissolved organic matter after biodegradation with effluent water showed hydrophilic components were reduced and hydrophobic components were increased. However, after coagulation treatment of the second treated water, hydrophilic components and hydrophobic components were outstandingly decreased or increased. During the biodegradation after coagulation treatment, hydrophilic components were significantly decreased and hydrophobic components were increased.
본 연구에서는 낙엽과 토양에서 추출한 용존 자연유기물질(DOM)을 대상으로 생분해 과정 중 변화하는 분광특성과 pyrene 결합 반응성을 조사하였다. 유기물질 특성 변화 분석을 위해 용존 유기탄소(DOC), 용존 자연유기물질 내 방향족 탄소성분을 나타내는 고유흡광도(Specific UV absorbance: SUVA), synchronous 형광 스펙트럼과 유기탄소결합계수(pyrene organic carbon-normalized binding coefficient: K$_{oc}$) 분석을 실시하였다. 3주간의 배양기간 동안 낙엽 추출 DOM과 토양 DOM의 DOC는 각각 61%, 51% 감소하였다. 배양 전과 후의 분광특성을 비교해 보면 단백질/아미노산 계 형광특징(PLF)은 점차 감소된 반면 SUVA, 펄빅산계 형광 특징(FLF)과 휴믹산 계 형광 특징(HLF)은 점차 증가하였다. 이러한 자연유기물질의 분광특성 변화는 생분해 과정을 통해 휴믹화가 진행되며 자연유기물질 내 비방향족 생분해성 탄소성분이 단단한 구조의 방향족 탄소구조로 변화됨을 시사한다. SUVA 값과 유기오염물질과의 결합정도를 나타내는 K$_{oc}$ 값 사이에서는 시료의 종류와 상관없이 1차 상관관계(r = 0.97)를 보여 주어 생분해가 진행되는 동안 방향족 탄소구조 분포가 자연유기물질의 소수성 오염물질과의 결합 정도에 큰 영향을 미침을 보여주었다. 또한 형광특징 중 FLF와 HLF가 K$_{oc}$ 값과 높은 상관관계를 보였으며 자연유기물질의 기원에 따라 다른 상관관계식을 보여주었다. 본 연구를 통해 생분해가 진행되는 동안 자연유기물질 성분변화 및 소수성 유기오염물질의 거동 예측에 자연유기물질의 분광특성이 좋은 모니터링 지표로 사용될 수 있음을 보여 주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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