생물활성탄 공정을 이용한 geosmin과 2-MIB의 생분해 특성

Abstract

1. 활성탄 재질별 및 안트라사이트 biofilter에서 EBCT 변화에 따른 geosmin과 2-MIB에 대한 제거경향은 거의 유사하게 나타나고 있다. 2. Geosmin과 2-MIB에 대한 BAC 재질별 및 안트라사이트 biofilter에서의 생물분해능은 석탄계〉야자계〉목탄계 〉안트라사이트 순으로 조사되었다. 3. Geosmin과 2-MIB 모두 석탄계 BAC 및 안트라사이트 biofilter에서 유입수의 수온 상승에 따라 각각의 EBCT에서의 생물분해율이 급격히 증가하는 것으로 나타나고 있으며, 전체적으로 geosmin이나 2-MIB의 경우, 수온이 낮고, EBCT가 짧은 조건에서는 석탄계 BAC와 안트라사이트 biofilter와의 생물분해율의 차이가 많고, 수온이 높아지고, EBCT가 길어질수록 석탄계 BAC와 안트라사이트 biofilter와의 생물분해율의 차이는 줄어드는 경향을 나타내었다. 4. Geosmin과 2-MIB의 생물분해 제거율은 수온이 5℃와 25℃일 때 모두 BOM 농도가 높을 때(high BOM) 생물분해능이 낮아지는 것으로 나타나 유입수 중의 BOM농도가 약 0.8ppm 이상일 때 이취물질의 생분해에 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 5. BOM 농도가 낮을 때 geosmin에 대한 석탄계 재질의 BAC에서의 생물분해 속도상수(k)는 0.0766∼0.2897 min-1으로 나타나 수온이 5℃에서 25℃로 증가하면 생물분해 속도상수는 3.8배 정도 증가하여 반감기(t1/2)는 9.05 min에서 2.39 min으로 감소하였다. 야자계와 목탄계 재질의 BAC 및 안트라사이트 biofilter의 경우도 유입수의 수온 상승에 따라 생물분해 속도상수(k)의 증가하여 반감기(t1/2)가 줄어드는 것으로 나타났다. 6. 재질별 비교에서는 석탄계 재질의 BAC가 야자계와 목탄계 재질의 BAC 보다 1.1∼1.2배 정도 큰 생물분해 속도상수를 나타내었고, 석탄계 재질의 BAC가 안트라사이트 biofilter 보다 1.6∼1.8배 정도 큰 생물분해 속도상수를 가지는 것으로 조사되었다. 7. Geosmin과 2-MIB 물질별 생물분해 속도상수와 반감기를 조사한 결과에서는 석탄계 재질의 BAC의 경우 geosmin이 2-MIB 보다 생물분해 속도상수가 1.3∼1.4배 정도 큰 것으로 나타났고, 안트라사이트 biofilter에서도 geosmin이 1.3∼1.5배 정도 큰 것으로 조사되어 2-MIB 보다 geosmin이 생물분해가 쉬운 이취물질로 조사되었다.

Tastes and odor in water caused by geosmin and MIB are the major customer complaints for water utilities. Therefore, control of geosmin and MIB is a worldwide concern. In this study, the effects of biofilter media type(three different activated carbons and anthracite), empty bed contact time(EBCT) and temperature on the removal of geosmin and 2-MIB in BAC filters were investigated. Experiments were conducted at three water temperature (5, 15 and 25℃) and four EBCTs (5, 10, 15, and 20 min). The experimental results indicated that the coal based BAC retained more bacterial biomass on the surface of the activated carbon than the other meterials. In addition, increasing EBCT or increasing water temperature also increased the geosmin and MIB removal in BAC filters. To achieve above 50% of removal efficiency for geosmin and MIB in a BAC filter, above 10 min EBCT at 5℃ and 5 min EBCT at above 15℃ were required. The kinetic analysis indicated a first-order reaction rate for the biodegradation of geosmin and MIB at various water temperatures (5, 15 and 25℃). Data obtained from the BAC filters at various temperatures were also used to evaluate pseudo first-order rate constants for geosmin and MIB. The half-lives evaluated for geosmin and MIB ranging from 2.39 to 10.31 min and 3.35 to 13.97 min, respectively, could be used to assist water utilities in designing and operating BAC filters.