용수재이용을 위한 하수처리 유출수의 UV 소독 후 광회복 조사
Photoreactivation Study of Wastewater Treatment Effluent Disinfected by UV-disinfection for Water Reuse
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초록
본 연구는 하수처리수의 재이용을 위한 UV 소독의 적용성을 평가하기 위하여, 일반적으로 사용하는 저압형 UV 램프에 의한 소독 후 태양광, 형광등, 암실에서의 광회복(photoreactivation)과 재활성(reactivation)에 대해 실험하였으며, 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다.1) UV 처리 후 암실에서 시료를 보관하는 경우에서는 TC, FC, E. coli 농도 모두가 측정시간 마다 약간의 증감변화를 보이면서 전체적으로 변화의 폭은 적었으나, UV 소독 후 빛이 차단된 상태에서도 미생물의 일부가 약 100 MPN / 100mL 정도의 수준까지 회복할 수 있는 것으로 나타났다.2) UV 소독 후 가시광선과 근적외 파장대만을 발산하는 형광등에 노출시켰을 경우 UV 소독 직후 농도보다 TC, FC, E. coli가 약 40∼80 배 광회복되어 1,000 MPN / 100mL 까지 증가하는 경향을 나타내었다. 이 농도는 UV 소독 전 농도의 약 10% 미만 수준의 농도로써 UV 소독에서 소독 후 재이용 사용처가 형광등 노출의 조건일 경우에 광회복에 의한 미생물 농도 상승이 고려해야할 중요한 인자일 것으로 판단된다. 3) UV 소독 후 태양광에 노출시킨 실험에서는 TC, FC, E. coli 의 초기 농도가 10∼30 MPN / 100mL 범위의 농도를 갖은 상태에서 노출 직후 급격하게 감소하기 시작하여, 1,440분(24시간)이 지난 후의 농도가 모두 2.0 MPN / 100mL 이하로 감소하였다. 따라서, UV 소독수가 태양광에 노출될 경우 미생물의 농도는 더욱 낮아져서 광회복보다는 태양광 소독 효과가 더 큰 것으로 나타났다.4) UV 소독을 거치지 않은 상태의 biofilter 처리수를 태양광에 노출시킨 실험에서도 미생물의 농도가 UV소독 후 태양광 노출실험과 유사한 감소형태를 보였으며, TC, FC, E. coli 모두가 1,440분(24시간) 지난 후 99% 이상의 높은 소독효과를 나타내었으며, 그 농도는 10∼30 MPN / 100mL의 범위이었다. 이 결과는 태양광에 의한 소독효과가 상당히 높음을 의미하는데, 태양광에 의한 소독효과가 이와 같이 뚜렷하다고 하여도 고농도의 병원성미생물이 함유된 상태로 소독되지 않고 수계로 노출되면 소독이 충분히 이루어지기까지 기간에 환경위해성 문제가 우려된다.일반적으로 UV 소독 후 처리수가 태양광에 노출되면, 가시광선이나 근적외 파장대로 인한 광회복과, 태양광내의 UV-B와 UV-C에 의한 소독과 같은 상반된 효과가 동시에 발생할 수 있을 것으로 생각된다. 그러나, 태양광의 광회복 효과는 소독효과에 비하여 작아서 전체적으로는 소독효과에 의한 미생물 농도의 추가감소가 이루어지는 것으로 나타났다. 태양광에 노출되는 농업용수나 조경 용수와 같은 용도로의 용수재이용은 본 실험에서 TC, FC, E. coli 모두에게 공통적으로 나타난 현상들을 고려할 때 태양광에 의한 추가 미생물 농도 저감 효과를 기대할 수 있으며, 광회복에 의한 보건위생상의 문제를 우려하지 않아도 될 것으로 생각된다. 실험에 사용한 biofilter 유출수는 일반하수종말 처리장의 유출수보다 상대적으로 미생물 농도가 높았으며, 따라서 본 실험의 결과를 일반하수종말 처리장 유출수에 적용하여도 무리가 없을 것으로 판단된다.
Abstract
Photoreactivation of microorganism following UV-disinfection is one of the research topics of interest in assessing the UV-disinfection performance. Apparent photoreactivation was examined under fluorescent lamp and solar radiation as well as in darkness. Total coliform, fecal coliform, and Escherichia coli were used as indicator microorganisms, and their concentration was monitored with time after UV-disinfection. Under the darkness, their initial concentration of 10~30 MPN/100 mL increased to the level of 100 MPN/100 mL after 24 hours, which implied that part of damaged microorganisms by UV-disinfection might be repairable with time. Under the fluorescent lamp, photoreactivation was more apparent that their concentration increased up to 1,000 MPN/100 mL which might significantly impair the water uses specially in reuse of reclaimed wastewater. However, their concentration further decreased down to below 2 MPN/100 mL under the solar radiation primarily due to additional disinfection by solar radiation rather than photoreactivation. Samples not disinfected by UV-disinfection also demonstrated substantial decrease of their concentration under solar radiation from about 5,000 MPN/100 mL to less than 30 MPN/100 mL in 24 hours. But direct reuse of effluent without disinfection is not recommended because natural decay by solar radiation may take time and be affected by climatic conditions. The result suggests that photoreactivation of pathogenic microorganisms may not be concerned in agricultural reuse of reclaimed wastewater because solar radiation may provide further disinfection after UV-disinfection.