낙동강 하류원수를 대상으로 모의 고도 정수처리공정을 이용한 N-Nitrosamine류 제거능 평가

본 연구에서는 급속모래 여과수와 후오존 처리수에 8종의 nitrosamines (N-nitrosodimethylamine (NDMA), N-nitrosomethylethylamine (NMEA), N-nitrosopyrrolidine (NPYR), N-nitrosodiethylamine (NDEA), N-nitrosopiperidine (NPIP), N-nitrosomorpholine (NMOR), N-nitrosodi-n-propylamine (NDPA), N-nitrosodi-n-butylamine (NDBA))를 투입하여 후오존, 후오존/과산화수소, 자외선, 자외선/과산화수소 및 생물활성탄 공정에서의 제거능을 실험실 규모의 실험장치로 모사하였다. NDMA, NMEA 및 NDEA와같은 단쇄 nitrosamine류들에 대해 오존 투입농도를 2 mg/L로 하여 정수장에서의 후오존 및 후오존/과산화수소 공정을 모사한 결과, 40% 이하의 낮은 제거율을 나타내었다. 반면 NDPA, NPYR, NMOR, NPIP 및 NDBA와 같은 장쇄 및 지방족 고리구조를 가지는 nitrosamine류들은 40~90% 정도의 비교적 높은 제거율을 나타내었다. 정수장의 후오존 공정을 대체할 목적으로자외선 단독공정과 자외선/과산화수소 공정에서의 nitrosamine류들에 대한 제거능을 모사한 결과, 자외선 단독공정에서 조사량 500 mJ/cm2과 1000 mJ/cm2일 때의 제거율이 각각 59~96% 및 86~100%로 나타났으며, 자외선/과산화수소 공정에서의 제거율은 UV 단독공정과 거의 유사하게 나타났다. 생물활성탄 공정에서의 nitrosamine류 8종의 제거능을 모사한 결과, 가장 높은제거율을 나타낸 물질은 NDMA였으며, 수온이 10℃와 25℃일 때 EBCT 15분에서의 제거율이 각각 71%와 94%였으며, 가장낮은 제거율을 나타낸 NMOR의 경우는 각각 27%와 42%의 제거율을 나타내었다. 생물활성탄 공정에서의 제거율은 NDMA, NMEA, NDEA, NDPA, NDBA, NPYR, NPIP, NMOR 순이었다. 낙동강 하류에 위치한 대규모 정수장에서 nitrosamine류의 효과적인 제어를 위해서는 현재 운영 중인 후오존 및 후오존/과산화수소 공정 보다는 자외선을 기반으로 하는 고도 산화공정이 적합하였으나 후오존 및 후오존/과산화수소 공정의 경우도 후단의 생물활성탄 공정과 조합하여 운영하면 정수장으로 유입된 nitrosamine류에 대해 효율적인 제어가 가능한 것으로 평가되었다. In this study, 8 nitrosamines (N-nitrosodimethylamine (NDMA), N-nitrosomethylethylamine (NMEA), N-nitrosopyrrolidine (NPYR), N-nitrosodiethylamine (NDEA), N-nitrosopiperidine (NPIP), N-nitrosomorpholine (NMOR), N-nitrosodi-n-propylamine (NDPA), N-nitrosodi-n-butylamine (NDBA)) were spiked into rapid sand-filtration water and post-ozone treatment water and the removal efficiencies in post-ozone (O3), O3/hydrogen peroxide (H2O2), ultraviolet (UV), UV/H2O2 and biological activated carbon (BAC) processes were simulated on a laboratory scale. As a result of simulating the O3 and O3/H2O2 processes at the drinking water treatment plant (DWTP) with O3 input concentration of 2 mg/L for short chain-nitrosamines such as NDMA, NMEA and NDEA, the removal efficiency was as low as 40% or less. On the other hand, long chain-nitrosamines and aliphatic cyclic structures such as NDPA, NPYR, NMOR, NPIP and NDBA showed relatively high removal efficiencies of about 40% to 90%. The removal efficiencies of nitrosamines in UV alone and in UV/H2O2 processes were 59~96% (UV dosage: 500 mJ/cm2) and 86~100% (UV dosage: 1000 mJ/cm2), respectively. The removal efficiency of UV/H2O2 process was almost similar to that of UV alone process. In the BAC process, NDMA showed the hig