In order to evaluate the optimum operation condition of ozonation to minimize bromate formation, based on the NOM characteristics of raw waters, the pathway of bromate formation by ozonation in domestic raw waters was investigated. Considering the bromate formation reactions, the fractions of bromate formation from bromide by OH radical and molecular ozone were calculated with measured values of ozone decay rate ($k_c$) and Rct. The results showed that molecular ozone is more important role in the formation of bromate in domestic raw waters than OH radical. The ratio of bromide oxidation reaction by molecular ozone ranged 73~88%. Fractions of $HOBr/OBr^-$ reaction with both molecular ozone and OH radical were also determined. OH radical reaction with $HOBr/OBr^-$ was dominant. The differential equations based on the stoichiometry of bromate formation were established to predict the formation rate of bromate by ozonation. The results shows good correlation with experimental results.
The objective of this study was to investigate the effects of pH and temperature on the formation of bromate, which is ozonation by-products, during ozonation. In this experiment, the operating parameters including pH 3 ~ 10 and temperature 15 ~ $30^{\circ}C$ were studied. Through the study for the bromate formation, reaction rate constant, and ozonation effect index on pH and temperature, the results obtained are as follows. At the same initial pH condition, the increase of pH shown similar trends even if the reaction variables such as temperature and reaction time of ozonation were exchanged. As pH and temperature were increasing, the bromate concentration was increased but bromine(HOBr+OBr) was decreased with increasing pH from 3 to 10. The activation energy(J/mol) for bromate formation decreased with increasing pH. The rate constants of bromate formation for the reaction of ozone and bromide, and ozone dosage coefficient$(K_{0})$ increased with temperature and pH. Ozonation effect index(OI) decreased with increasing temperature and pH.
브롬(Br-)이온을 포함하는 지표수 또는 해수를 상수원 또는 어류양식용 물로 사용할 경우 소독, 살균을 위하여 오존(O$_3$)을 많이 사용한다. 이때 물속에 포함되어 있는 브름(Br-) 이온과 오존과의 반응에 의하여 독성물질인 Bromate(BrO$_3$-)가 산화 부산물로서 생성된다. 이 bromate의 생성반응에 대한 용액의 pH와 반응온도의 영향 및 bromate를 음용수중에 함유시키고 실험동물에 섭취시켰을 때의 생체독성에 미치는 기전을 관찰하였다. Bromate의 생성은 반응온도가 증가할수록 증가되지만, 낮은온도(15$^{\circ}C$)에서는 용액의 초기 pH가 3 인 경우는 초기 pH가 7, 10 인 용액의 경우보다 훨씬 적은 생성량을 나타내었다. Bromate를 음료수중에 0, 0.1, 0.2, 0.4g/L로하여 4, 12, 16, 20, 24주 투여하고서 신조직중의 지질과산화의 함량이 증가되었으며, 혈중 뇨소질소의 활성 및 뇨중 ${\gamma}$-glutamy-ltransferase의 활성은 대조군에 비하여 bromate의 투여로 현저히 증가되었으며, 뇨중 lactate dehydrogenase의 활성에는 별다른 영향이 없었다. Bromate의 투여로 xanthine oxidase 및 aldehyde oxidase의 활성은 bromate의 투여로 현저히 증가되었으며 glutathione의 농도 및 glutathione S-transferase의 활성도 대조군 보다 현저히 억제되었다. Glutathione의 생성계에 미치는 ${\gamma}$-giutarnylcystein synthetase의 활성은 대조군에 비해 bromate의 투여로 억제되었으며 glutathione redurtase의 활성은 별다른 영향이 없었다.
In this study we investigated the removal characteristics of NOM and bromate formation characteristics in SOMT reactor. The system was recently developed as a novel ozone reactor and installed in SJ pilot plant. DOC values were decreased within 3% after treatment of 0.5~2.0 mg/L ozone dosage in SOMT reactor while the $UV_{254}$ value was 69% decreased at 2.0 mg/L ozone dosage. The composition of NOM was analysed by LC-OCD (Organic Cabon Detector) after ozone treatment in SOMT reactor to elucidate the variation of NOM character. Polysaccharide (more than 20,000 g/mol) fraction of NOM was decomposed while building blocks (350~500 g/mol) and neutral (less than 350 g/mol) fraction increased. Spiked bromide reacted with 0.5~2.0 mg/L ozone dosage in the SOMT reactor. The bromate formation was proportional to the ozone dosage ($R^2=0.978$) but not proportional to reaction time. The maximum concentration of formated bromate was not exceeded to 10% of spiked bromide concentration.
본 연구는 humic acid 및 bromide를 함유한 상수 원수에 오존 처리를 수행함에 있어 수질 특성 및 공정조건에 따른 bromate 및 formaldehyde 의 생성을 고찰하였다 . 회분식 실험장치를 이용하여 오존의 주입농도, DOC 농도, bromide 농도, pH, 알칼리도 및 반응 시간을 변화시키면서 오존처리 시 생성되는 대표적인 부산물인 bromate 및 formaldehyde의 거동을 파악하였다. 본 연구에서 검토된 영향 인자 중 수중의 pH조건은 bromate 및 formaldehyde의 생성에 가장 중요한 인자로 나타났다. DOC(dissolved organic carbon) 농도가 증가할수록 bromate 생성은 감소하였고 formaldehyde 의 생성은 증가하였다. 오존처리를 통해 UV254 는 효율적으로 감소되었고, UV254의 감소율 및 오존 농도는 선형 관계를 나타냈다.
Nanosized titania sol has been produced by the controlled hydrolysis of titanium tetraisopropoxide(TTIP) in sodium bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate(AOT) reverse micelles. The physical properties, such as crystallite size and crystallinity according to R ratio have been investigated by FT-IR, XRD and UV-DRS. In addition, the photocatalytic degradation of bromate has been studied by using batch reactor in the presence of UV light in order to compare the photocatalytic activity of prepared nanosized titania. It is shown that the anatase structure appears in the 300~$600^{\circ}C$ calcination temperature range and the formation of anatase into rutile starts above $700^{\circ}C$. The crystallite size increases with increasing R ratio. In the photocatalytic degradation of bromate, the photocatalytic decomposition of bromate shows the decomposition rate increases with decreasing initial concentration of bromate and with increasing intensity of light.
The bromate-1,4-cyclohexanedione-ferroin oscillating reactions are uncovered to support two types of wave activities, in which spontaneous formation of circular waves has been achieved after the disappearance of initial waves. The induction period of the revival wave is typically above 10 hours and its dependence on the initial concentrations of reactants is qualitatively different from that of initial waves. In addition to their differences in propagating speed and wavelength, the initial waves and the revival patterns have different colors, suggesting that different reaction mechanisms are involved in the formation of these spatiotemporal behaviors. Our experiments further show that the addition of hydroquinone to the reacting system can significantly shorten the induction time of the revival wave, which implicates that hydroquinone is not only a product in the bromate-1,4-cyclohexanedione-ferroin oscillating reaction but also plays a critical role in the following reactions.
The objectives of this study are to investigate a bromate behaviour in the processes of advanced water treatment system (AWTS: preozonation, coagulator-settler, rapid sand filter, postozonation, biological activated carbon (BAC) beds) and to investigate the effects of ozonation, pH and ammonia nitrogen on bromate (${BrO^-}_3$) formation. As a result, $BrO_3$ was not detected in the processes of the AWTS without ozonation, while it was detected in a preozonated and postozonated water. For $BrO_3$ formation during June to November, the $BrO_3$ concentration of <9.4${\mu}g/L$ was observed in postozonated water, while it was reduced to about 46% by BAC beds. When applied ozone dosage and ozone contact time for influent with $Br^-$ of <0.3mg/L were 0.5-2.0mg/L.min and 10 min., $BrO_3$ concentration increased with increasing ozone dosage. Longer contact time and lower ozone level also was needed to inhibit the formation of $BrO_3$. At ozone dosage of 1.4 mg/L.min, the formation rate of $BrO_3$ increased with increase of pH value. When $NH_4-N$ concentration increased from 0.1mg/L to 0.4mg/L, $BrO_3$ concentration decreased to about 38%. These results revealed that $BrO_3$ concentration increased with increasing Br level, ozone dosage, and pH value, while it decreased with increase of $NH_4-N$ concentration.
Although disinfection in drinking water treatment plants provides a safer water supply by inactivating pathogenic microorganisms, harmful disinfection by-products may be formed. In this study, the disinfectant, chlorine, was produced on-site from the electrolysis of salt (NaCl), and the by-products of the disinfection process, bromate and chlorate, were analyzed. The provisional guideline levels for bromate and chlorate in drinking water are $10{\mu}g/L$ and $700{\mu}g/L$, in Korea, respectively. Bromide salt was detected at concentrations ranging from 6.0 ~ 622 mg/kg. Bromate and chlorate were detected at concentrations ranging from non-detect (ND) ~ 45.3mg/L and 40.5 ~ 1,202 mg/L, respectively. When comparing the bromide concentration in the salt to the bromate concentration in the chlorine produced by salt electrolysis, the correlation of bromide to bromate concentration was 0.870 (active chlorine concentration from on-site production: 0.6-0.8%, n=40). The correlation of bromate concentration in the chlorine produced to that in the treated water was 0.866.
Kim, Doo-Il;Lee, Chae-Young;Joe, Woo-Hyeun;Lee, Seock-Heon
Environmental Engineering Research
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제14권4호
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pp.244-249
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2009
Designing an ozone contactor is complicated because the residual ozone, log C. parvum inactivation, and bromate formation should be optimized with fluctuating water quality. OCM software was developed to assist a plant designer or an operator to fulfill the sophisticated optimization required in the design or operation of a new or an existing plant. In this article, numerical simulations were carried out using the OCM software for the design of a new ozone contactor under diverse design factors (i.e., three pHs, three temperatures, low and high dispersion numbers, and four and ten cells with complete mixing) with kinetic parameters obtained from the sand-filter effluent of a water treatment plant treating water from the Paldang impoundment. The results of the simulation suggested that a high residual ozone concentration at low pH and low temperature would be challenging, and PFR-like hydrodynamics could lower the residual ozone concentration. The inactivation of C. parvum oocysts increased at a lower pH. A lower dispersion number and more cell division increased the inactivation efficiency. Bromate was instantaneously formed during the initial ozonation stage. The effluent concentration was much lower than the regulatory levels imposed by the USEPA because of the low bromide level in raw water.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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