KR101169877B1 - The method for settings of operation parameters in advanced oxidation processesAOPs - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자외선(UV)/과산화수소(H2O2) 고도 산화 수처리 공정 조건의 효율적인 설정 방법에 관한 것으로서, 고도 산화 처리조에 유입되는 유입수에 과산화수소를 투입하고, UV 자외선을 조사하여 하이드록실 라디칼을 생성시켜 상기 유입수를 산화 처리하는 고도 산화 수처리 공정에 있어서, 상기 유입수에 포함된 임의의 산화처리 대상물질(P)의 초기유입농도([P]o)를 측정하는 제1단계와; 고도 산화 처리조에서 산화 처리된 처리수 내에 포함될 상기 임의의 산화처리 대상물질(P)의 최종처리농도 목표치([P]t)를 설정하고, 상기 유입수에 투입할 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)의 투입농도([pCBA]o)를 설정하는 제2단계와; 하기 수학식 1에 의하여 고도 산화 처리조에서 산화 처리된 처리수 내에 포함될 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)의 최종계산농도([pCBA]t)를 산출하는 제3단계와; 상기 유입수에 상기 투입 농도([pCBA]o)로pCBA(p-Chlorobenzoic acid)를 투입하고, 상기 고도 산화 처리조에서의 산화 처리 조건을 변경하면서 처리수 내에 포함된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr)를 측정하여 상기 측정된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr)가 pCBA의 최종계산농도([pCBA]t)와 유사해지도록 상기 산화 처리 조건을 조절하는 제4단계를 포함한다.The present invention relates to an efficient setting method of ultraviolet (UV) / hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) advanced oxidation water treatment process conditions, by introducing hydrogen peroxide into the influent flowing into the advanced oxidation treatment tank, and irradiating the UV radicals to hydroxyl radicals An advanced oxidation water treatment process of generating and oxidizing the influent, the method comprising: a first step of measuring an initial inlet concentration [P] o of any oxidation target material P included in the influent; The final treatment concentration target [P] t of the above-mentioned arbitrary oxidation target material (P) to be included in the treated water oxidized in the advanced oxidation treatment tank is set, and the concentration of p-Chlorobenzoic acid (pCBA) A second step of setting an input concentration [pCBA] o; A third step of calculating a final calculated concentration ([pCBA] t) of pCBA (p-Chlorobenzoic acid) to be included in the treated water oxidized in the advanced oxidation treatment tank by Equation 1 below; PCBA (p-Chlorobenzoic acid) was added to the influent at the concentration ([pCBA] o), and the final concentration of pCBA contained in the treated water ([pCBA] was changed while changing the oxidation treatment conditions in the advanced oxidation tank. ] tr) to adjust the oxidation treatment conditions such that the final treatment concentration ([pCBA] tr) of the measured pCBA is similar to the final calculation concentration ([pCBA] t) of pCBA.
Description
본 발명은 고도 산화 수처리 공정에 관한 것으로서, UV/H2O2 고도 산화 수처리 공정 조건의 효율적인 설정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 삶의 질 향상 및 물 환경에 대한 국민적 관심의 증가로 인하여 정수 및 하수 처리에 대한 요구 수준이 지속적으로 증가하고 있고, 이로 인하여 정수 및 하수 처리 공정을 개선하는 다양한 연구가 진행되고 있다. Recently, due to the improvement of the quality of life and the increase of the public's interest in the water environment, the demand for water and sewage treatment is continuously increasing, and various studies are being conducted to improve the water and sewage treatment process.
종래의 통상적인 응집/침전/여과와 같은 물리적 정수처리공정이나, 기존의 생물학적 하수처리공정 등은 내분비계 장애물질(Endocrine disruptor), 맛냄새 유발 물질 등 정수 및 하수 공정에 존재하는 난분해성 유해 오염물질을 처리하는데 한계를 가지고 있다. Conventional physical water treatment processes such as flocculation / sedimentation / filtration, or conventional biological sewage treatment processes are difficult to decompose harmful pollution present in water purification and sewage processes such as endocrine disruptors and taste-inducing substances. There is a limit to the processing of substances.
이에, 기존의 물리적, 생물학적 방법 이외에 난분해성 유해 오염물질을 산화시키는 화학적 방법의 도입이 검토되고 있고, 이러한 화학적 수처리 방법 중의 하나는 강력한 산화제 중의 하나인 하이드록실 라디칼(ㆍOH)을 생성시켜 유입수 내에 존재하는 난분해성 유해 오염물질을 산화시키는 고도 산화 수처리 공정(Advanced Oxidation Process, AOP)이 있다. Therefore, the introduction of a chemical method for oxidizing hardly degradable harmful contaminants in addition to the existing physical and biological methods, and one of such chemical water treatment methods generates hydroxyl radicals (.OH), one of the powerful oxidizing agents, in the influent. There is an Advanced Oxidation Process (AOP) which oxidizes existing hardly degradable harmful pollutants.
이러한 고도 산화 수처리 공정은 오존(O3)/과산화수소(H2O2) 공정, 펜톤 공정, 자외선(UV)/과산화수소(H2O2) 공정 등 다양한 고도 산화 수처리 공정이 있지만, 이 중, 대표적으로는 자외선(UV)/과산화수소(H2O2) 공정이 다른 고도 산화 수처리 공정에 비하여 가장 간단한 공정으로서 많이 이용된다.These highly oxidized water treatment processes include various advanced oxidized water treatment processes such as ozone (O 3 ) / hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) process, Fenton process, ultraviolet (UV) / hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) process. Ultraviolet (UV) / hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) process is widely used as the simplest process as compared to other advanced oxidation water treatment processes.
자외선(UV)/과산화수소(H2O2) 공정을 보다 상세히 설명하면, 유입수에 일정량의 과산화 수소(H2O2)를 투입하고, 자외선(UV)를 조사하여, 반응식 1과 같이 하이드록실 라디칼(ㆍOH)을 생성하여 유입수에 포함되어 있는 난분해성 유해 오염물질을 산화시키는 공정이다.When describing the ultraviolet (UV) / hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) process in more detail, a certain amount of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is added to the influent, and irradiated with ultraviolet (UV), hydroxyl radicals as in
반응식 1
H2O2 + hv → 2ㆍOHH 2 O 2 + hv → 2 OH
그러나, 반응식 1과 같은 반응에 의하여 생성된 하이드록실 라디칼(ㆍOH)은 화학반응에서 용매바구니 (solvent cage) 내부에서의 과산화수소(H2O2)로의 재결합, 처리수 내에 존재하는 과산화수소의 농도, 유입수의 수질 특성 등의 다양한 원인에 의해 난분해성 유해 오염물질의 산화에 직접 사용되는 하이드록실 라디칼(ㆍOH)의 농도가 달라질 수가 있기 때문에 단순히 주입된 과산화수소(H2O2)의 농도와 자외선(UV)의 세기만으로 처리수에서 난분해성 유해 오염물질의 산화 정도를 쉽게 예측할 수 없는 것이다.However, the hydroxyl radical (OH) produced by the reaction as in
결국, 기존의 고도 산화 수처리 공정에서는 처리수로부터 시료를 채취하여 시료에 포함되어 있는 미량의 난분해성 유해 오염물질에 대하여 정성 및 정량 분석을 실시하여 직접적으로 공정 효율을 평가함으로써, 고도 산화 수처리 공정 조건을 설정하여야 하는 것이다. As a result, in the conventional highly oxidized water treatment process, the sample is taken from the treated water and qualitatively and quantitatively analyzed for the trace amount of hardly degradable harmful contaminants contained in the sample, thereby directly evaluating the process efficiency. Should be set.
그러나, 이러한 직접 평가 방법의 경우 유입수의 수질 특성에 따라 달라지고, 유입수에 포함되어 있는 난분해성 유해 오염물질의 종류가 무수히 많은 경우 성분 분석이 곤란한 경우가 발생할 수 있고, 또한, 처리수 내에 존재하는 난분해성 유해 오염물질이 미량인 경우에는 미량 분석에 제약이 많이 따르기 때문에 미량의 난분해성 유해 오염물질을 목표로 하는 정도까지 산화처리가 되었는지를 직접적으로 평가할 수 없어, 유입수에 포함된 특정의 난분해성 유해 오염물질을 고도 산화 수처리 공정을 통하여 산화 처리하여 처리수에 포함되는 특정의 난분해성 유행 오염물질의 함량이 목표하는 정도까지 산화처리를 하기 위한 고도 산화 수처리 공정 조건을 적절하게 설정하기 어려운 한계를 지니고 있는 것이 현실이다.However, such a direct evaluation method is dependent on the water quality characteristics of the influent, and if there are a large number of hardly decomposable harmful contaminants included in the influent, it may be difficult to analyze the components and may be present in the treated water. If the trace amount of hardly decomposable harmful pollutants is limited, the analysis of trace amount is difficult, so it is not possible to directly evaluate whether the oxidation treatment has been carried out to the extent that targets the hardly degradable harmful pollutants. It is difficult to properly set the conditions for the advanced oxidation water treatment process to oxidize harmful pollutants through the advanced oxidation water treatment process to oxidize the specific hardly degradable pollutants contained in the treated water to the desired level. It's a reality.
본 발명은 UV/H2O2 고도 산화 수처리 공정에서 고도 산화 수처리 공정 조건을 변경하면서 처리수에 포함되는 난분해성 유해 오염물질인 산화처리 대상물질의 농도를 직접 분석에 의하여 측정하지 않더라도, 하이드록실 라디칼과의 반응 결과를 나타내는 지표물질인 pCBA의 농도 변화를 측정함으로써, 난분해성 유해 오염물질의 목표처리농도까지 처리할 수 있는 고도 산화 수처리 공정 조건을 설정할 수 있는 방법을 제공하려는 것이다. In the present invention, even if the concentration of the oxidation treatment target material, which is a hardly decomposable harmful pollutant contained in the treated water, is not measured by direct analysis while changing the conditions of the advanced oxidation water treatment process in the UV / H 2 O 2 advanced oxidation water treatment process, the hydroxyl By measuring the change in the concentration of pCBA, an indicator that represents the reaction with radicals, it is intended to provide a method for setting a high oxidation water treatment process conditions that can be treated to target target concentration of hardly degradable harmful pollutants.
특히, 본 발명은 고도 산화 수처리 공정에서 처리된 처리수에 포함되는 난분해성 유해 오염물질이 극히 미량이어서 정량분석이 어렵거나 불가능한 경우에 목표로하는 처리농도까지 처리할 수 있는 고도 산화 수처리 공정 조건을 하이드록실 라디칼과의 반응 결과를 나타내는 지표물질인 pCBA의 농도 변화를 측정함으로써, 극히 미량의 난분해성 유해 오염물질의 목표처리농도까지 처리할 수 있는 고도 산화 수처리 공정 조건을 설정할 수 있는 방법을 제공하려는 것이다. In particular, the present invention provides a highly oxidized water treatment process conditions that can be treated to the target concentration in the case of difficult or impossible quantitative analysis due to the extremely small amount of hardly degradable harmful contaminants contained in the treated water in the advanced oxidation water treatment process By measuring changes in the concentration of pCBA, an indicator of the reaction with hydroxyl radicals, it is intended to provide a method to set the conditions for the treatment of highly oxidative water treatments capable of processing up to target concentrations of extremely low-degradable hazardous pollutants. will be.
본 발명의 일구현예에 따른 고도 산화 수처리 공정의 운전 조건 설정 방법은 고도 산화 처리조에 유입되는 유입수에 과산화수소를 투입하여 하이드록실 라디칼을 생성시켜 상기 유입수를 산화 처리하는 고도 산화 수처리 공정에 있어서, 상기 유입수에 포함된 임의의 산화처리 대상물질(P)의 초기투입농도([P]o)를 측정하는 제1단계와; 고도 산화 처리조에서 산화 처리된 처리수 내에 포함될 상기 임의의 산화처리 대상물질(P)의 최종처리농도 목표치([P]t)를 설정하고, 상기 유입수에 투입할 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)의 투입농도([pCBA]o)를 설정하는 제2단계와; 하기 수학식 1에 의하여 고도 산화 처리조에서 산화 처리된 처리수 내에 포함될 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)의 최종계산농도([pCBA]t)를 산출하는 제3단계와; 상기 유입수에 상기 투입 농도([pCBA]o)로 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)를 투입하고, 상기 고도 산화 처리조에서의 산화 처리 조건을 변경하면서 처리수 내에 포함된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr)를 측정하여 상기 측정된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr)가 pCBA의 최종계산농도([pCBA]t)와 유사해지도록 상기 산화 처리 조건을 조절하는 제4단계를 포함한다. In a method for setting operating conditions of an advanced oxidation water treatment process according to an embodiment of the present invention, in the advanced oxidation water treatment process in which hydrogen peroxide is added to an inflow water introduced into an advanced oxidation treatment tank to generate hydroxyl radicals, and oxidizes the inflow water. A first step of measuring an initial input concentration [P] o of any oxidation treatment target material P included in the influent; The final treatment concentration target [P] t of the above-mentioned arbitrary oxidation target material (P) to be included in the treated water oxidized in the advanced oxidation treatment tank is set, and the concentration of p-Chlorobenzoic acid (pCBA) A second step of setting an input concentration [pCBA] o; A third step of calculating a final calculated concentration ([pCBA] t) of pCBA (p-Chlorobenzoic acid) to be included in the treated water oxidized in the advanced oxidation treatment tank by
수학식 1
상기 수학식 1에서 kOH,P는 고도 산화 처리조에 투입되는 유입수 내의 임의의 산화처리 대상물질(P)의 OH 라디칼에 대한 반응속도상수이고, kOH,pCBA는 pCBA의 OH 라디칼에 대한 반응속도상수이고, [pCBA]0는 pCBA의 초기투입농도이고, [pCBA]t는 pCBA의 고도 산화 처리 후의 최종계산농도이고, [P]0는 고도 산화 처리조에 투입되는 유입수 내의 임의의 산화처리 대상물질(P)의 초기투입농도이고, [P]t는 고도 산화 처리에 의해 처리된 처리수 내의 임의의 산화처리 대상물질(P)의 최종처리농도의 목표치임.In
여기에서, 제4단계는 유입수의 일부를 채취한 채취유입수에 투입 농도([pCBAl]o)로 pCBA를 투입하여 고도 산화 처리조와 별도로 설치된 실험 산화 처리조에 투입하고, 실험 산화 처리조에서의 산화 처리 조건을 변경하면서 처리수 내에 포함된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr2)를 측정하여 측정된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr2)가 pCBA의 최종계산농도([pCBA]t)와 유사해지도록 산화 처리 조건을 조절할 수 있다. Here, in the fourth step, pCBA is added to the influent concentration ([pCBAl] o) to the collected influent which collects a part of the influent, and put into the experimental oxidation treatment tank installed separately from the advanced oxidation treatment tank, and the oxidation treatment in the experimental oxidation treatment tank. The final treatment concentration of pCBA ([pCBA] tr2) measured by measuring the final concentration of pCBA ([pCBA] tr2) contained in the treated water with changing conditions is similar to the final calculated concentration of pCBA ([pCBA] t). The oxidation treatment conditions can be adjusted to cure.
또, 제4단계는 투입 농도([pCBAm]o)로 pCBA를 투입한 증류수를 고도 산화 처리조와 별도로 설치된 실험 산화 처리조에 투입하고, 실험 산화 처리조에서의 산화 처리 조건을 변경하면서 처리수 내에 포함된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr3)를 측정하여 측정된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr3)가 pCBA의 최종계산농도([pCBA]t)와 유사해지도록 상기 산화 처리 조건을 조절할 수 있다. In the fourth step, distilled water in which pCBA was added at a concentration ([pCBAm] o) was added to an experimental oxidation treatment tank installed separately from an advanced oxidation treatment tank, and included in the treatment water while changing the oxidation treatment conditions in the experimental oxidation treatment tank. Adjust the oxidation treatment conditions so that the final treatment concentration ([pCBA] tr3) of the pCBA determined by measuring the final treatment concentration ([pCBA] tr3) of the prepared pCBA is similar to the final calculation concentration ([pCBA] t) of the pCBA. Can be.
이 때, 제4단계에서 측정된 pCBA의 최종처리농도와 pCBA의 최종계산농도의 비가 0.9 ~ 1.1 : 1이 되도록 상기 산화 처리 조건을 조절하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to adjust the oxidation treatment conditions such that the ratio of the final treatment concentration of pCBA and the final calculated concentration of pCBA measured in the fourth step is 0.9 to 1.1: 1.
또, 제4단계에서 산화 처리 조건은 투입되는 과산화수소의 농도, 고도 산화 처리조에 조사하는 자외선(UV)의 세기, 유입수의 유입 유량, 처리수의 배출 유량 또는 고도 산화 처리조의 크기인 것이 바람직하다. 여기에서 과산화수소의 농도는 상기 유입수에 포함된 임의의 산화처리 대상물질(P)의 초기투입농도보다 높은 것이 바람직하고, 유입수에 투입되는 과산화수소의 농도는 유입수에 투입되는 과산화수소의 농도([H2O2])와 과산화수소와 하이드록실 라디칼의 속도 상수 (k.OH,H2O2)의 곱(k.OH,H2O2 x [H2O2])이 임의의 산화처리 대상물질의 농도([P])와 산화처리 대상물질과 하이드록실 라디칼과의 속도상수의 곱(k.OH,P x [P])의 10배 이상이 되도록 설정하는 것이 더욱 바람직하다. In the fourth step, the oxidation treatment conditions are preferably the concentration of hydrogen peroxide introduced, the intensity of ultraviolet (UV) radiation irradiated to the advanced oxidation treatment tank, the inflow rate of the inflow water, the discharge flow rate of the treated water, or the size of the advanced oxidation treatment tank. Here, the concentration of hydrogen peroxide is preferably higher than the initial input concentration of any oxidation treatment target material (P) included in the influent, and the concentration of hydrogen peroxide introduced into the influent is the concentration of hydrogen peroxide ([H 2 O] 2 ]) and the product of the rate constants ( k.OH, H2O2 ) of hydrogen peroxide and hydroxyl radicals ( k.OH, H2O2 x [H 2 O 2 ]) are the concentrations of any oxidation target ([P]) It is more preferable to set it so that it becomes 10 times or more of the product ( k.OH, P x [P]) of the rate constant of an oxidation target material and a hydroxyl radical.
본 발명은 UV/H2O2 고도 산화 수처리 공정에서 고도 산화 수처리 공정의 운전 조건을 변경하면서 처리수에 포함되는 난분해성 유해 오염물질인 산화처리 대상물질의 농도를 직접 분석에 의하여 측정하지 않더라도, 하이드록실 라디칼과의 반응 결과를 나타내는 지표물질인 pCBA의 농도 변화를 측정함으로써, 난분해성 유해 오염물질의 목표처리농도까지 처리할 수 있는 고도 산화 수처리 공정 조건을 설정할 수 있는 방법을 제공하였다. Although the present invention does not measure the concentration of the oxidation treatment target material, which is a hardly degradable harmful pollutant included in the treated water, by changing the operating conditions of the advanced oxidation water treatment process in the UV / H 2 O 2 advanced oxidation water treatment process, By measuring the change in the concentration of pCBA, which is an indicator of the reaction with hydroxyl radicals, a method for setting a high oxidation water treatment process condition capable of processing up to a target treatment concentration of hardly degradable pollutants was provided.
특히, 본 발명은 고도 산화 수처리 공정에서 처리된 처리수에 포함되는 난분해성 유해 오염물질이 극히 미량이어서 정량분석이 어렵거나 불가능한 경우에 목표로하는 처리농도까지 처리할 수 있는 고도 산화 수처리 공정 조건을 하이드록실 라디칼과의 반응 결과를 나타내는 지표물질인 pCBA의 농도 변화를 측정함으로써, 극히 미량의 난분해성 유해 오염물질의 목표처리농도까지 처리할 수 있는 고도 산화 수처리 공정 조건을 설정할 수 있는 방법을 제공하였다.In particular, the present invention provides a highly oxidized water treatment process conditions that can be treated to the target concentration in the case of difficult or impossible quantitative analysis due to the extremely small amount of hardly degradable harmful contaminants contained in the treated water in the advanced oxidation water treatment process By measuring the change in the concentration of pCBA, an indicator that represents the reaction with hydroxyl radicals, we provided a method for setting the advanced oxidation water treatment process conditions that can handle extremely small amounts of difficult-degradable harmful pollutants. .
도 1은 본 발명의 실시예에서 자외선 조사 강도에 따른 표준 대상 물질의 분해 특성을 측정한 그래프1 is a graph measuring the decomposition characteristics of the standard target material according to the ultraviolet irradiation intensity in the embodiment of the present invention
본 발명에 의한 고도 산화 수처리 공정 조건의 설정 방법은 통상의 고도 산화 처리 공정에 모두 적용할 수 있으며, 특히, 고도 산화 처리조에 유입되는 유입수를 과산화수소의 존재하에서 OH 라디칼을 생성함에 따라 유입수에 포함되어 있는 난분해성 유해 오염물질을 분해하는 고도 산화 수처리 공정에서 적용하는 것이 바람직하다. 또, 과산화수소의 존재하에서 OH 라디칼을 생성하는 방법으로는 자외선을 이용하는 방법이 더욱 바람직하다.The method for setting the conditions of the advanced oxidation water treatment process according to the present invention can be applied to all of the conventional advanced oxidation treatment processes. In particular, the influent flowing into the advanced oxidation treatment tank is included in the influent as it generates OH radicals in the presence of hydrogen peroxide. It is desirable to apply it in advanced oxidation water treatment processes that decompose potentially difficult to decompose harmful pollutants. Moreover, as a method of generating OH radicals in the presence of hydrogen peroxide, a method using ultraviolet rays is more preferable.
본 발명은 유입수에 과산화수소를 투입하여 하이드록실 라디칼을 생성시켜 유입수에 포함되어 있는 산화처리 대상물질을 산화 처리하는 고도 산화 수처리 공정에 있어서, 산화 처리된 처리수에 포함되는 산화처리 대상물질의 목표 농도치를 달성하기 위한 산화 처리 조건을 설정함에 있어서, 산화 처리 조건을 변경하면서 처리수에 포함된 특정의 산화처리 대상물질의 최종처리농도를 실제 분석에 의하여 직접 측정하지 않더라도, 하이드록실 라디칼과의 반응 결과를 나타내는 지표물질인 pCBA의 농도 변화를 측정함으로써, 난분해성 유해 오염물질의 목표처리농도까지 처리할 수 있는 고도 산화 수처리 공정의 운전 조건을 설정할 수 있는 것이다. In the present invention, in the advanced oxidation water treatment process in which hydrogen peroxide is added to the influent to generate hydroxyl radicals to oxidize the oxidation target material contained in the influent, the target concentration value of the oxidation target material included in the treated water is oxidized. In setting the oxidation treatment conditions to achieve the result, even if the final treatment concentration of the specific oxidation target substance contained in the treated water is not directly measured by actual analysis while changing the oxidation treatment conditions, the reaction result with the hydroxyl radical By measuring the change in the concentration of pCBA, which is an indicator that indicates, it is possible to set the operating conditions of the highly oxidized water treatment process that can be treated up to the target treatment concentration of hardly decomposable harmful pollutants.
UV가 과산화수소와 반응하여서 하이드록실 라디칼을 생성시키는 반응이나 생Reactions or bioactivity in which UV reacts with hydrogen peroxide to produce hydroxyl radicals
성된 하이드록실 라디칼이 물 안에 존재하는 오염물질과 반응하는 속도는 대부분 빠르게 일어나는데 반해 산화 반응에 의해 생성된 라디칼의 반응성은 상대적으로 느리다. 따라서 처리 대상으로 하는 오염물질이 존재하는 조건하에서 하이드록실 라디칼의 반응은 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The rate at which the formed hydroxyl radicals react with the contaminants present in water occurs most rapidly, while the reactivity of the radicals produced by the oxidation reaction is relatively slow. Therefore, the reaction of the hydroxyl radical under the condition that the pollutant to be treated can be represented by the following equation (2).
수학식 2Equation 2
즉, 수학식 2에서 [ㆍOH]는 하이드록실 라디칼의 농도이고, [H2O2]는 과산화수소의 농도, [A], [B], ....[X]는 반응 용액내에 존재하는 화학 물질의 농도이다. 또한 수학식 2에서 k는 각 물질과 하이드록실 라디칼과의 속도상수를 나타낸다. In other words, in [Formula 2] [· OH] is the concentration of hydroxyl radicals, [H 2 O 2 ] is the concentration of hydrogen peroxide, [A], [B], .... [X] is present in the reaction solution Concentration of chemicals. In Equation 2, k represents a rate constant of each substance and hydroxyl radical.
UV/H2O2 공정에서 과산화수소의 농도를 유해화학물질의 농도에 비해 고농도로 사용할 경우, 유해화학물질은 과산화수소에 비하여 아주 미량으로 존재하기 때문에, 생성된 대부분의 하이드록실 라디칼은 과산화수소와 반응하는 것으로 가정할 수 있다. 예를 들어 과산화수소의 농도가 4 mM이고, pCBA가 2 μM로 용액내에 존재할 경우, 하이드록실 라디칼과 과산화수소의 반응속도는 3 x 107 M-1s-1이고 하이드록실 라디칼과 pCBA의 반응속도는 5 x 109 M-1s-1이므로, k.OH,H2O2 x [H2O2]는 120,000이 되는데 비하여, k.OH,pCBA x [pCBA]는 10,000이므로, 12:1의 비율로 생성된 하이드록실 라디칼 대부분이 과산화수소와 반응하게 된다. When the concentration of hydrogen peroxide is used in the UV / H 2 O 2 process at a high concentration compared to the concentration of harmful chemicals, most of the hydroxyl radicals generated react with hydrogen peroxide because the harmful chemicals are present in very small amounts compared to hydrogen peroxide. Can be assumed. For example, if the concentration of hydrogen peroxide is 4 mM and pCBA is present in the solution at 2 μM, the reaction rate between hydroxyl radical and hydrogen peroxide is 3 x 10 7 M -1 s -1 and the reaction rate between hydroxyl radical and pCBA is Since 5 x 10 9 M -1 s -1 , k .OH, H 2 O 2 x [H 2 O 2 ] is 120,000, whereas k .OH, pCBA x [pCBA] is 10,000, resulting in a ratio of 12: 1. Most of the hydroxyl radicals reacted with hydrogen peroxide.
즉, 하이드록실 라디칼과 빠르게 반응하는 화학물질의 반응 속도가 1010 M-1s-1정도의 수준인 점을 고려하면, 다른 화학 물질이 미량 존재할 경우에도 대부분의 생성된 하이드록실 라디칼은 과산화수소와 우선적으로 반응하게 된다. 이때, 생성된 하이드록실 라디칼의 농도 자체가 높지 않기 때문에 수학식 4에서 하이드록실 라디칼의 자기분해(self-decomposition)는 무시될 수 있다. 이 때, UV/H2O2 고도산화 수처리 공정에서, 과산화수소의 농도를 낮추면 생성된 하이드록실 라디칼이 대상 유해 오염물질과 반응하는 비율은 높아지지만, 생성된 절대량이 줄어들기 때문에 최종 처리 효율은 떨어지게 되므로, 유입수에 투입되는 과산화수소의 농도([H2O2])와 과산화수소와 하이드록실 라디칼의 속도 상수 (k.OH,H2O2)의 곱(k.OH,H2O2 x [H2O2])이 임의의 산화처리 대상물질의 농도([P])와 산화처리 대상물질과 하이드록실 라디칼과의 속도상수의 곱(k.OH,P x [P])의 10배 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 또, 반대로 과산화수소의 농도를 너무 지나치게 높일 경우에는 생성된 하이드록실 라디칼과 반응하는 비율이 너무 높아져서 공정 효율이 다시 떨어지게 된다.In other words, considering that the reaction rate of a chemical that reacts rapidly with hydroxyl radicals is on the order of 10 10 M −1 s −1 , most of the generated hydroxyl radicals are able to react with hydrogen peroxide even in the presence of trace amounts of other chemicals. Respond preferentially. At this time, since the concentration itself of the generated hydroxyl radicals is not high, the self-decomposition of the hydroxyl radicals in Equation 4 can be ignored. At this time, in the UV / H 2 O 2 highly oxidized water treatment process, lowering the concentration of hydrogen peroxide increases the rate at which the generated hydroxyl radicals react with the target harmful pollutant, but the final treatment efficiency is decreased because the absolute amount produced is reduced. Therefore, the product of the concentration of hydrogen peroxide ([H 2 O 2 ]) introduced into the influent and the rate constant (k .OH, H 2 O 2 ) of hydrogen peroxide and hydroxyl radicals (k .OH, H 2 O 2 x [H 2 O 2 ]) It is preferable that the concentration ([P]) of the oxidation target material and the rate constant of the oxidation target material and the hydroxyl radical be 10 or more times the product ( k.OH, P x [P]). On the contrary, if the concentration of hydrogen peroxide is too high, the rate of reaction with the generated hydroxyl radicals becomes too high, resulting in a decrease in process efficiency.
따라서 실제 UV/H2O2 고도산화 공정을 설계할 경우, 유입수의 수질 특성을 고려하여 과산화수도 최적 주입 농도를 결정하는 것이 중요하다. 일반적인 운전 조건의 경우, 앞서 언급한 것처럼 과산화수소의 주입 농도가 미량 오염물질의 농도에 비해 높기 때문에, 대부분의 생성된 하이드록실 라디칼이 과산화수소와 반응하게 되고, 미량 유해 오염물질과 반응하는 하이드록실 라디칼은 정상상태(steady state)로 존재하게 되고 처리 물질은 수학식 3와 같이 유사1차반응(pseudo-first order)으로 감소하게 된다.Therefore, when designing the actual UV / H 2 O 2 advanced oxidation process, it is important to determine the optimal injection concentration of peroxide in consideration of the water quality of the influent. Under normal operating conditions, as mentioned above, since the injected concentration of hydrogen peroxide is higher than the concentration of trace pollutants, most of the generated hydroxyl radicals will react with the hydrogen peroxide, and the hydroxyl radicals that react with the trace harmful pollutants It is in a steady state and the treatment material is reduced in pseudo-first order as shown in Equation 3.
수학식 3Equation 3
수학식 3에서 [A]는 화학물질 (A)의 농도이고, kexp.는 유사 1차 감소 속도이고, kA,.OH는 하이드록실 라디칼과 화학물질(A)의 반응속도이고, [ㆍOH]ss는 정상상태의 하이드록실 라디칼의 농도이다. 특히 용액내에 다른 유해 화학물질(B)이 존재하는 경우에도, 미량으로 존재해서 전체반응에 영향을 미치지 않는 조건이면 (k.OH,H2O2 x [H2O2] >> k.OH,B x [B]), 화학물질(B)의 제거 또한 수학식 3과 마찬가지로 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.[A] in the equation (3) is the concentration of the chemical (A), k exp. Is the quasi-first order rate of decrease, k A, .OH is the rate of reaction of the hydroxyl radical with the chemical (A), and [· OH] ss is the concentration of the hydroxyl radical at steady state. In particular, even in the presence of other harmful chemicals (B) in the solution, if they are present in trace amounts and do not affect the overall reaction (k .OH, H 2 O 2 x [H 2 O 2 ] >> k .OH, B x [B]), the removal of the chemical substance (B) can also be expressed as in Equation 4 as in Equation 3.
수학식 4Equation 4
수학식 4에서 [B]는 화학물질 (B)의 농도이다. 여기서, 수학식 3과 4를 적분하면 다음과 같은 수학식 5와 같이 유도될 수 있다.In Equation 4 [B] is the concentration of the chemical (B). Integrating Equations 3 and 4 may be derived as in Equation 5 below.
수학식 5Equation 5
수학식 5에서 [A]0와 [B]0는 각각 화학물질(A) 및 (B)의 유입농도(초기농도)이고, [A]와 [B]는 화학물질(A) 및 (B)의 UV/H2O2 고도 산화 처리후의 농도이다. In Equation 5, [A] 0 and [B] 0 are inflow concentrations (initial concentrations) of chemicals (A) and (B), respectively, and [A] and [B] are chemicals (A) and (B). The concentration after UV / H 2 O 2 advanced oxidation treatment.
이와 같은 수학식 5는 자외선이 조사되는 반응 접촉조에 유입되는 유입수에 과산화수소를 투입하여 하이드록실 라디칼을 생성시켜 상기 유입수를 산화 처리하는 고도 산화 수처리 공정에 있어서, 실제 공정과 동일한 조건하에서 pCBA와 같은 하이드록실 라디칼과의 반응이 잘 알려진 지표화학물질을 주입하고, UV/H2O2 공정의 처리수에서의 pCBA의 처리농도를 측정하여 산화처리 대상물질의 처리 효율을 산출하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 수학식 5는 수학식 1과 같이 표현될 수 있는 것이다. Equation (5) is a highly oxidized water treatment process in which hydrogen peroxide is introduced into the influent flowing into the reaction contact tank irradiated with ultraviolet rays to generate hydroxyl radicals to oxidize the influent, under the same conditions as the actual process, such as pCBA, Injected surface chemicals well known to react with the oxyl radical, and can be used to calculate the treatment efficiency of the oxidation target material by measuring the concentration of pCBA in the treated water of the UV / H 2 O 2 process. In this case, Equation 5 may be expressed as
본 발명은 유입수에 과산화수소를 투입하여 하이드록실 라디칼을 생성시켜 유입수에 포함되어 있는 산화처리 대상물질을 산화 처리하는 고도 산화 수처리 공정에 있어서, 산화 처리된 처리수에 포함되는 산화처리 대상물질의 목표 농도치를 달성하기 위한 산화 처리 조건을 설정함에 있어서, 산화 처리 조건을 변경하면서 처리수에 포함된 특정의 산화처리 대상물질의 최종처리농도를 실제 분석에 의하여 직접 측정하지 않더라도, 하이드록실 라디칼과의 반응 결과를 나타내는 지표물질인 pCBA의 농도 변화를 측정함으로써, 난분해성 유해 오염물질의 목표처리농도까지 처리할 수 있는 고도 산화 수처리 공정 조건을 설정할 수 있는 것이다. 즉, 처리수에 포함될 임의의 산화처리 대상물질의 최종처리 목표농도를 미리 설정하고, 유입수에 포함되어 있는 산화처리 대상물질의 초기투입농도를 직접 분석에 의해 그 측정값을 얻고, 하이드록실 라디칼과의 반응 결과를 나타내는 지표물질인 pCBA의 초기투입농도를 임의로 설정한 후, 수학식 1을 통하여 고도 산화 처리 후 처리수에 포함될 pCBA의 최종계산농도를 얻을 수 있다.
In the present invention, in the advanced oxidation water treatment process in which hydrogen peroxide is added to the influent to generate hydroxyl radicals to oxidize the oxidation target material contained in the influent, the target concentration value of the oxidation target material included in the treated water is oxidized. In setting the oxidation treatment conditions to achieve the result, even if the final treatment concentration of the specific oxidation target substance contained in the treated water is not directly measured by actual analysis while changing the oxidation treatment conditions, the reaction result with the hydroxyl radical By measuring the change in the concentration of pCBA, which is an indicator that indicates, it is possible to set the conditions of the highly oxidized water treatment process that can be treated to the target treatment concentration of hardly degradable harmful pollutants. That is, the final treatment target concentration of any oxidation target material to be included in the treated water is set in advance, and the measured value of the initial input concentration of the oxidation target material included in the influent is directly obtained to obtain the measured value. After arbitrarily setting the initial input concentration of pCBA, which is an indicator of the reaction result, the final calculated concentration of pCBA to be included in the treated water after the advanced oxidation treatment can be obtained through
본 발명의 일구현예에 따른 UV/H2O2 고도 산화 수처리 공정 조건의 설정 방법은 고도 산화 처리조에 유입되는 유입수에 과산화수소를 투입하여 하이드록실 라디칼을 생성 시켜 상기 유입수를 산화 처리하는 고도 산화 수처리 공정에 있어서, 유입수에 포함된 임의의 산화처리 대상물질(P)의 초기투입농도([P]o)를 측정하는 제1단계와; 고도 산화 처리조에서 산화 처리된 처리수 내에 포함될 임의의 산화처리 대상물질(P)의 최종처리농도 목표치([P]t)를 설정하고, 유입수에 투입할 pCBA의 투입농도([pCBA]o)를 설정하는 제2단계와; 수학식 1에 의하여 고도 산화 처리조에서 산화 처리된 처리수 내에 포함될 pCBA의 최종계산농도([pCBA]t)를 산출하는 제3단계와; 유입수에 투입 농도([pCBA]o)로 pCBA를 투입하고, 고도 산화 처리조에서의 산화 처리 조건을 변경하면서 처리수 내에 포함된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr)를 측정하여 측정된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr)가 pCBA의 최종계산농도([pCBA]t)와 유사해지도록 산화 처리 조건을 조절하는 제4단계를 포함한다. UV / H 2 O 2 advanced oxidation water treatment process conditions setting method according to an embodiment of the present invention by introducing hydrogen peroxide to the influent water flowing into the advanced oxidation treatment tank to generate hydroxyl radicals to oxidize the influent water treatment In the process, the first step of measuring the initial input concentration (P) o of any oxidation target material (P) contained in the influent; Set the final target concentration concentration ([P] t) of any oxidation target material (P) to be included in the treated water oxidized in the advanced oxidation treatment tank, and the input concentration of pCBA to be introduced into the influent ([pCBA] o). Setting a second step; Calculating a final calculated concentration ([pCBA] t) of pCBA to be included in the treated water oxidized in the advanced oxidation treatment tank by
여기에서, 제4단계는 유입수의 일부를 채취한 채취유입수에 투입 농도([pCBAl]o)로 pCBA를 투입하여 고도 산화 처리조와 별도로 설치된 실험 산화 처리조에 투입하고, 실험 산화 처리조에서의 산화 처리 조건을 변경하면서 처리수 내에 포함된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr2)를 측정하여 측정된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr2)가 pCBA의 최종계산농도([pCBA]t)와 유사해지도록 산화 처리 조건을 조절할 수 있다.Here, in the fourth step, pCBA is added to the influent concentration ([pCBAl] o) to the collected influent which collects a part of the influent, and put into the experimental oxidation treatment tank installed separately from the advanced oxidation treatment tank, and the oxidation treatment in the experimental oxidation treatment tank. The final treatment concentration of pCBA ([pCBA] tr2) measured by measuring the final concentration of pCBA ([pCBA] tr2) contained in the treated water with changing conditions is similar to the final calculated concentration of pCBA ([pCBA] t). The oxidation treatment conditions can be adjusted to cure.
또, 제4단계는 투입 농도([pCBAm]o)로 pCBA를 투입한 증류수를 고도 산화 처리조와 별도로 설치된 실험 산화 처리조에 투입하고, 실험 산화 처리조에서의 산화처리 조건을 변경하면서 처리수 내에 포함된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr3)를 측정하여 측정된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr3)가 pCBA의 최종계산농도([pCBA]t)와유사해지도록 상기 산화 처리 조건을 조절할 수 있다. 이 때, 제4단계에서 측정된 pCBA의 최종처리농도와 pCBA의 최종계산농도의 비가 0.9 ~ 1.1 : 1이 되도록 상기 산화 처리 조건을 조절하는 것이 바람직하다. In the fourth step, distilled water in which pCBA was added at a concentration ([pCBAm] o) was added to an experimental oxidation treatment tank installed separately from an advanced oxidation treatment tank, and included in the treatment water while changing the oxidation treatment conditions in the experimental oxidation treatment tank. The oxidation treatment conditions can be adjusted such that the final treatment concentration ([pCBA] tr3) of the determined pCBA is similar to the final calculation concentration ([pCBA] t) of the pCBA by measuring the final treatment concentration ([pCBA] tr3). have. At this time, it is preferable to adjust the oxidation treatment conditions such that the ratio of the final treatment concentration of pCBA and the final calculated concentration of pCBA measured in the fourth step is 0.9 to 1.1: 1.
또, 제4단계에서 산화 처리 조건은 투입되는 과산화수소의 농도, 고도 산화처리조에 조사하는 자외선(UV)의 세기, 유입수의 유입 유량, 처리수의 배출 유량 또는 고도 산화 처리조의 크기인 것이 바람직하다. 여기에서 과산화수소의 농도는 상기 유입수에 포함된 임의의 산화처리 대상물질(P)의 초기투입농도보다 높은 것이 바람직하고, 유입수에 투입되는 과산화수소의 농도는 유입수에 투입되는 과산화수소의 농도([H2O2])와 과산화수소와 하이드록실 라디칼의 속도 상수 (k.OH,H2O2)의 곱(k.OH,H2O2 x [H2O2])이 임의의 산화처리 대상물질의 농도([P])와 산화처리 대상물질과 하이드록실 라디칼과의 속도상수의 곱(k.OH,P x [P])의 10배 이상이 되도록 설정하는 것이 더욱 바람직하다.
In the fourth step, the oxidation treatment condition is preferably the concentration of hydrogen peroxide introduced, the intensity of ultraviolet rays (UV) irradiated to the advanced oxidation treatment tank, the inflow rate of the inflow water, the discharge flow rate of the treated water, or the size of the advanced oxidation treatment tank. Here, the concentration of hydrogen peroxide is preferably higher than the initial input concentration of any oxidation treatment target material (P) included in the influent, and the concentration of hydrogen peroxide introduced into the influent is the concentration of hydrogen peroxide ([H 2 O] 2 ]) and the product of the rate constants ( k.OH, H2O2 ) of hydrogen peroxide and hydroxyl radicals ( k.OH, H2O2 x [H 2 O 2 ]) are the concentrations of any oxidation target ([P]) It is more preferable to set it so that it becomes 10 times or more of the product ( k.OH, P x [P]) of the rate constant of an oxidation target material and a hydroxyl radical.
이하, 본 발명의 일구현예에 대한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 각 실시예에서 UV/H2O2 공정에 의한 OH radical의 생성을 정량화하기 위한 지표 물질로는 pCBA를 선정하였다. pCBA의 속도상수는 문헌값과 수식 1에 표현된 경쟁적 반응 (competitive reaction)을 통한 간접적 방법, gamma radiolysis(방사선 분해) 통한 직접적 방법을 동시에 사용하여 5 x 109 M-1sec-1로 결정되었고 물질의 분석은 HPLC(고성능액체크로마토그래피)를 사용하였다. 본 연구에서 모델 예측된 결과의 적절성을 살펴보기 위한 지표 유해화학물질로는 국내에서 이슈가 되었던 1,4-Dioxane, 맛냄새 유발 물질인 Geosmine과 2-MIB, 제초제인 2,4-dichlorophenoxyacetic acid(2,4-D),내분비계 장애물질(환경호르몬)인 Bisphenol-A를 선정하였다. 각각의 물질들은 HPLC와 GC-MS(Gas Chromatography-Mass Spectroscopy)를 이용해 분석하였고 현 단계에서 극미량 (< 5ppb)의 오염 물질을 농축하는 방식은 사용하지 않았다. 실험에서 과산화수소는 1 mM 이상은 240 nm에서 흡광도를 측정하는 direct method (molecularabsorbance:40 M-1cm-1)을 사용하였으며 1mM 이하는 DMP method를 사용하였다. DMP method는 DMP(2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline)용액, 0.1M phosphate buffer, Copper(II) sulfate 용액을 과산화수소가 포함된 용액과 섞을 후 454nm에서 흡광도를 측정하는 방식이다. In each embodiment of the present invention, pCBA was selected as an indicator for quantifying the production of OH radicals by UV / H 2 O 2 process. The rate constant of pCBA was determined to be 5 x 10 9 M -1 sec -1 using both the literature value and the indirect method through the competitive reaction shown in
본 실시 예에서는 다양한 과산화수소 농도 조건에서 UV 조사량에 따른 pCBA의 감소를 분석하였고 그 결과를 도 1에 나타내었다. 컨트롤 실험에서 과산화수소가 존재하지 않을 때 pCBA의 감소는 나타나지 않았다. 한편, 도 1에서 자외선 조사 강도 20mW/cm2에서 발생하는 하이드록실 라디칼의 농도를 계산한 결과는 다음 표 1에 나타내었다. In this embodiment, the decrease in pCBA according to the UV irradiation at various hydrogen peroxide concentration conditions was analyzed and the results are shown in FIG. The control experiment showed no decrease in pCBA when hydrogen peroxide was absent. Meanwhile, the results of calculating the concentration of hydroxyl radicals generated at 20 mW / cm 2 of ultraviolet ray irradiation intensity are shown in Table 1 below.
여기에서 R2은 과산화수소의 투입농도와 [??OH]의 농도의 상관관계를 나타내는 값으로서 1에 가까울수록 두 변수의 상관성이 크다는 의미이다.Where R 2 is This value indicates the correlation between the concentration of hydrogen peroxide and the concentration of [?? OH]. The closer to 1, the greater the correlation between the two variables.
UV/H2O2 공정 유입수의 경우, 유해 화학물질의 농도는 높지 않기 때문에 pCBA가 아닌 다른 화학 물질의 경우에도 생성된 OH radical의 대부분이 과산화수소와 반응하게 되는 것으로 예측이 가능하다. 즉, 유해화학물질의 속도상수와 농도를 알면, 정량화한 값을 통하여 감소를 예측할 수 있게 된다. 특히 유해화학물질의 농도가 과산화수소의 농도에 비해 미량인 경우 (본 실시 예의 조건에서는 대략 2 mM 이하) 유해화학물질의 농도에 무관하게 제거율을 예측할 수 있게 된다. In the case of UV / H 2 O 2 process influent, the concentration of toxic chemicals is not high, so it can be predicted that most of the generated OH radicals react with hydrogen peroxide even for chemicals other than pCBA. In other words, knowing the rate constant and concentration of the hazardous chemicals, it is possible to predict the reduction through the quantified value. In particular, when the concentration of the toxic chemicals is a small amount compared to the concentration of hydrogen peroxide (about 2 mM or less in the conditions of the present embodiment) it is possible to predict the removal rate irrespective of the concentration of the toxic chemicals.
그 결과, 다음 표 2에 나타낸 바와 같이 유해 화학물질은 효과적으로 제거되었으며, 수식 1을 이용하여 pCBA를 통해 정량화한 값과 실험값이 잘 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 표 2는 72 mW/cm2.sec이라는 높지 않은 UV 조사량에서 다양한 유해 화학물질이 효과적으로 산화되는 것을 보여준다. 실제 공정에서의 높은 UV 조사량을 고려하면, UV/H2O2 공정은 유해화학물질의 제어에 효과적인 것을 알 수 있다. 또한 표 2에서 앞서 언급한 모델과 정량화 실험을 통해 예측한 화학물질의 감소가 실제 실험 결과가 잘 맞는 결과는 UV/H2O2의 운전과 해석에 있어 큰 의미를 지닌다. As a result, as shown in Table 2, the harmful chemicals were effectively removed, and it was confirmed that the values quantified through
결론적으로, 이러한 방법을 사용하면 처리하고자 하는 유해물질의 최종 농도를 설정하고, 그러한 처리 효율을 달성하기 위한 하이드록실 라디칼과의 속도 상수를 계산할 수 있으며 최종적으로 필요한 과산화수소의 주입량과 UV 조사량을 예측하는 것이 가능하다.In conclusion, this method allows you to set the final concentration of the hazardous substance to be treated, calculate rate constants with hydroxyl radicals to achieve such treatment efficiency, and predict the final dose and UV dose required for hydrogen peroxide. It is possible.
Claims (7)
상기 유입수에 포함된 임의의 산화처리 대상물질(P)의 초기투입농도([P]o)를 측정하는 제1단계와;
고도 산화 처리조에서 산화 처리된 처리수 내에 포함될 상기 임의의 산화처리 대상물질(P)의 최종처리농도 목표치([P]t)를 설정하고, 상기 유입수에 투입할 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)의 투입농도([pCBA]o)를 설정하는 제2단계와;
하기 수학식 1에 의하여 고도 산화 처리조에서 산화 처리된 처리수 내에 포함될 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)의 최종계산농도([pCBA]t)를 산출하는 제3단계와;
상기 유입수에 상기 투입 농도([pCBA]o)로 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)를 투입하고, 상기 고도 산화 처리조에서의 산화 처리 조건을 변경하면서 처리수 내에 포함된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr)를 측정하여 상기 측정된 pCBA의 최종처리농도([pCBA]tr)가 pCBA의 최종계산농도([pCBA]t)와 유사해지도록 상기 산화 처리 조건을 조절하는 제4단계를 포함하는 고도 산화 수처리 공정 조건의 설정 방법.
수학식 1
상기 수학식 1에서 kOH,P는 고도 산화 처리조에 투입되는 유입수 내의 임의의 산화처리 대상물질(P)의 OH 라디칼에 대한 반응속도상수이고, kOH,pCBA는 pCBA의 OH 라디칼에 대한 반응속도상수이고, [pCBA]0는 pCBA의 초기투입농도이고, [pCBA]t는 pCBA의 고도 산화 처리 후의 최종계산농도이고, [P]0는 고도 산화 처리조에 투입되는 유입수 내의 임의의 산화처리 대상물질(P)의 초기투입농도이고, [P]t는 고도 산화 처리에 의해 처리된 처리수 내의 임의의 산화처리 대상물질(P)의 최종처리농도의 목표치임.In a highly oxidized water treatment process in which hydrogen peroxide is added to the influent flowing into the advanced oxidation treatment tank to generate hydroxyl radicals, thereby oxidizing the influent.
A first step of measuring an initial input concentration [P] o of any oxidation treatment target material P included in the influent;
The final treatment concentration target [P] t of the above-mentioned arbitrary oxidation target material (P) to be included in the treated water oxidized in the advanced oxidation treatment tank is set, and the concentration of p-Chlorobenzoic acid (pCBA) A second step of setting an input concentration [pCBA] o;
A third step of calculating a final calculated concentration ([pCBA] t) of pCBA (p-Chlorobenzoic acid) to be included in the treated water oxidized in the advanced oxidation treatment tank by Equation 1 below;
PCBA (p-Chlorobenzoic acid) was added to the influent at the concentration ([pCBA] o), and the final concentration of pCBA contained in the treated water ([pCBA] was changed while changing the oxidation treatment conditions in the advanced oxidation tank. ] tr), and a fourth step of adjusting the oxidation treatment conditions such that the measured final concentration of pCBA ([pCBA] tr) is similar to the final concentration of pCBA ([pCBA] t). Method of setting the oxidation water treatment process conditions.
Equation 1
In Equation 1, k OH, P is a reaction rate constant for OH radicals of any oxidation target material (P) in the influent introduced into the advanced oxidation treatment tank, k OH, pCBA is the reaction rate for OH radicals of pCBA Constant, [pCBA] 0 is the initial dosing concentration of pCBA, [pCBA] t is the final calculated concentration after advanced oxidation of pCBA, and [P] 0 is any oxidation target in the influent introduced into the advanced oxidation treatment tank. Initial input concentration of (P), [P] t is the target value of the final treatment concentration of any oxidation target material (P) in the treated water treated by the advanced oxidation treatment.
상기 유입수에 투입되는 과산화수소의 농도는, 유입수에 투입되는 과산화수소의 농도([H2O2])와 과산화수소와 하이드록실 라디칼의 속도 상수 (k.OH,H2O2)의 곱(k.OH,H2O2 x [H2O2])이 임의의 산화처리 대상물질의 농도([P])와 산화처리 대상물질과 하이드록실 라디칼과의 속도상수의 곱(k.OH,P x [P])의 10배 이상이 되도록 설정된 고도 산화 수처리 공정의 조건 설정 방법.The method of claim 6,
The concentration of hydrogen peroxide is added to the influent, the product of the concentration of hydrogen peroxide is added to the inlet water ([H 2 O 2]) with hydrogen peroxide and hydroxyl radical rate constant (k .OH, H2O2) of the (k .OH, H2O2 x [H 2 O 2 ]) is 10 times the product of the concentration of any oxidation target ([P]) and the rate constant of the oxidation target and the hydroxyl radical ( k.OH, P x [P]) Condition setting method of advanced oxidation water treatment process set to be abnormal.
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