조류 독소 제거를 위한 최적가용기법(BAT)으로서 차아염소산나트륨을 활용한 MC-LR 저감 성능 평가

• 영문명: Evaluation of MC-LR Removal by Sodium Hypochlorite Disinfection as Best Available Technology (BAT) for Algal Toxin Removal
• 발행기관: 적정기술학회
• 저자명: 윤준(Jun Yun) 너멀쿠마샤하이(Nirmal Kumar Shahi) 맹민수(Minsoo Maeng) 독고석(Seok Dockko)
• 간행물 정보: 『적정기술학회지』Vol.10 No.3, 163~168쪽, 전체 6쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2024.12.31

국문 초록

최근 기후변화로 인한 수온 상승 및 영양염류의 과다유입으로 인해 국내외 수계 내 유해 남조류가 급증함에 따라 녹조현상이 발생하여 문제가 되고 있다. 이러한 유해남조류는 다양한 독성물질을 생성하는데 그 중 microcystin은 수자원에서 가장 일반적으로 검출되고 있는 독소이며, 그 중 microcystin-LR(MC-LR)이 가장 독성이 강하다고 알려져 있다. 이러한 microcystin 제거 시, 수처리 시설 내 최적가용기법으로 차아염소산(NaOCl)을 이용한 염소 소독 처리 방법은 소독부산물 생성을 최소화하는 범위 내에서 MC-LR 제거에 있어 효과적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 microcystin 염소 소독 시, 온도, pH 등 다양한 인자들에 영향을 받는데 그 중 원수 내 유기물의 유무와 같은 환경인자는 microcystin 제거효율에 영향을 줄 수 있다. 본 연구에서는 국내 낙동강에서 원수를 채수하여 조류세포로부터 고농도의 유기물을 함유하고 있는 IOM(Intracelluar organic matter) 추출 원수 및 탈이온수에 NaOCl을 주입하여 각각의 MC-LR 염소 소독 제거율과 pesudo-first-order 반응 동역학 해석을 통해 원수 내 유기물이 MC-LR 염소 소독에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과, 염소 소독을 통한 IOM 내 MC-LR 제거율은 최대 17%인 반면, 탈이온수 내 MC-LR 제거율은 최대 99%의 제거율을 보였고, pesudo-first-order 식을 통해 도출된 제거 속도 상수는 각각 3.99×10-5s-1, 9.11×10-4s-1로 탈이온수 내 MC-LR 제거에 비해 IOM 내 MC-LR 제거가 더 느리게 진행되고 제거율이 낮음을 알 수 있다. 이를 통해 원수 내 유기물의 함량이 높으면 염소가 유기물과 먼저 반응하여 소모되어 microcystin에 대한 염소 소독능이 감소하고 microcystin 제거율이 감소한다는 것을 알 수 있다. 본 연구는 조류독소 제거에 대한 최적가용기법으로서 염소 소독이 적합하며, 염소 소독 전, 전처리를 통해 유기물의 양을 충분히 저감시켜야 함을 보여준다.

영문 초록

Harmful cyanobacteria produce various toxic substances, among which microcystin is the most commonly detected toxin in water resources, with microcystin-LR(MC-LR) known to be the most toxic. For the removal of microcystin, sodium hypochlorite(NaOCl) disinfection is recognized as an effective best available technology(BAT) in water treatment facilities for MC-LR removal, within limits that minimize the formation of disinfection by-products. However, chlorine disinfection of microcystin is affected by various factors, including temperature and pH, with environmental factors such as the presence of organic matter in raw water potentially influencing the efficiency of microcystin removal. In this study, raw water was collected from the Nakdong River, and Intracellular Organic Matter(IOM) was extracted from algal cells. NaOCl was then added to both the IOM raw water and DI water to assess the chlorine disinfection rate of MC-LR removal and to analyze the pseudo-first-order reaction kinetics, evaluating the impact of organic matter in raw water on MC-LR chlorination. The results showed that the MC-LR removal rate in IOM by chlorine disinfection was a maximum of 17%, while the MC-LR removal in deionized water reached up to 99%. The pseudo-first-order reaction rate constants were 3.99×10-5 s-1 and 9.11×10-4 s-1 for IOM and deionized water, respectively, indicating that MC-LR removal in IOM was slower and had a lower removal rate compared to that in deionized water. This study demonstrates that chlorine disinfection is suitable as the BAT for algal toxin removal and highlights the need to reduce the amount of organic matter through pre-treatment before chlorine disinfection.

목차

서론

실험 재료 및 방법

실험 방법

실험 분석

결과 및 고찰

결론

Acknowledgment

References

키워드

BAT Cyanobacteria Microcystin NaOCl Organic matter