용수 및 폐수 처리를 위한 오존 마이크로버블 적용

초록 : 급격한 산업화와 인구증가로 인한 화학물질 사용량의 증가는

기존의 수 처리 방식의 대부분을 차지하는 생물학적 공정의 한계를 불러온다.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로 고급산화공정의 하나인 오존 마이크로버블 기술이 최근 주목을 받고 있다.

본 논문에서는 마이크로버블의 물리학적 및 화학적 특성에 대해 논하고,

 다양한 독성 오염물질의 제거를 중심으로 마이크로버블 오존산화공정을 분석하였다.

또한 다른 처리 기술과 결합한 오존 마이크로버블 기술의 용수 및 폐수처리 전망을 논하였다.

1. 서 론

최근 급격한 산업 고도화, 거대도시화, 인구증가 등으로 인해 화학물질의 사용량이 급증함에 따라

기존의 생물학 적 처리 방식으로는 독성 유기물질의 처리가 어려워지고 있다.

특히 생분해도가 낮은 유기물질은 생물학적 처리 공 정 이후에도 잔류하기 때문에,

이 문제를 해결하기 위한 다양한 물리화학적 수 처리 기술이 개발되고 있다.

최근에는 기존의 생물학적 공정과 고급산화공정을 결합하는 처리공정이 가장 촉망되는 방법으로 주목 받고 있다 (Suty et al. 2004).

고급산화공정 중 강한 산화제를 이용하는 화학적 산화는 난분해성인 유기화합물들을 제거하는데 효율적이며 (Arslan et al. 2001, Tambosi et al. 2009)

기존의 생물학적 공정 기반시설을 최대한 활용할 수 있기 때문에 적절한 비용으로 처리효율을 높일 수 있는 공정이다.

특히 화학적산화공정에 널리 쓰이는 오존은 자체로도 높은 산화력을 지니고 있으며 (2.07 V)

더 높은 산화력을 지니고 있는 수산화라디칼 (2.8 V)을 생성하여,

다수의 유기 또는 무기 화 합물과 산화 반응을 일으킬 수 있다 (Camel et al. 1998, Khadhraoui et al. 2009).

그러나 현재의 오존산화공정은 낮은 오존 용존율과 느린 물질 전달로 인해

오존의 사용율 이 낮아 높은 비용이 발생한다는 단점이 있다 (Chu et al. 2008).

또한 체류시간이 짧아 반응시간이 감소하게 되고,

이로 인해 부분적인 산화반응이 이루어져 중간생성물이 잔류하게 된다 (Mestankova et al. 2016).

이러한 단점들 을 해결하기 위해 오존 사용율을 높일 수 있는 기술 개발의 필요성이 증가하고 있으며,

최근에는 오존 이용 극대화를 위한 마이크로버블 기술이 활발하게 연구되고 있다.

마이크로버블은 작은 버블 크기 (50 m 미만), 넓은 표면적, 긴 체류시간, 낮은 상승속도,

그리고 높은 내압으로 인해 많은 주목을 받고 있다 (Agarwal et al. 2011).

특히 이 기술을 오존산화공정에 적용하여 유기오염물질 분해제거 및 수 처리 효율을 높일 수 있다는

다양한 연구 결과가 발표되었다 (Chu et al. 2007).

따라서 본 논문에서는 마이크로버블의 물리화학적 특성과 오염물질 분해제거 기작을 분석하고,