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생물활성탄 공정에서의 Sulfonamide계 항생물질 제거특성
Removal Characteristics of Sulfonamide Antibiotic Compounds in Biological Activated Carbon Process

손희종    (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소   ); 정종문    (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소   ); 노재순    (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소   ); 유평종    (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소  );
  • 초록

    생물활성탄 재질별 sulfonamide계 항생물질 5종의 생분해능을 조사한 결과 유입수의 수온 $25^{\circ}C$ 에서 EBCT 변화에 따른 생물분해율을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄은 EBCT 5~20분에서 18~82%, 야자계나 목탄계의 경우는 11~67% 및 4~56%로 나타나 석탄계 재질의 생물활성탄에서 가장 높은 생물분해능을 나타내었다. Sulfonamide계 5종에 대한 물질별 생분해능을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄에서 5~20분의 EBCT에서 SCP, SMT 및 STZ는 30~80%, SDM과 SMX는 18~70% 정도의 생분해율을 나타내어 SDM과 SMX가 다른 3종 보다는 생물분해능이 낮은 것으로 나타났다. 유입수의 수온 상승에 따라 5~20분의 EBCT에서 생물분해율은 크게 증가하였고, 유입수의 수온이 $5^{\circ}C$ 일 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도 상수는 0.0094~0.0118 $min^{-1}$ , 반감기는 58.7~73.7분으로 나타났으며, 수온이 $15^{\circ}C$ 및 $25^{\circ}C$ 일 경우는 생물분해 속도상수가 0.0307~0.0397 $min^{-1}$ 및 0.0468~0.0718 $min^{-1}$ 로 나타났고, 반감기 17.5~22.6분 및 9.7~14.8분으로 나타났다. 유입수의 수온이 $5^{\circ}C$ 에서 $15^{\circ}C$ 로 상승할 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도상수는 3.2~3.8배 정도 증가하였으며, 수온이 $15^{\circ}C$ 에서 $25^{\circ}C$ 로 상승할 경우는 1.5~1.9배 정도 증가하는 것으로 나타났다.


    In this study, the effects of three different biological activated carbon (BAC) materials (each coal, coconut and wood based activated carbons), empty bed contact time (EBCT) and water temperature on the removal of sulfonamide 5 species in BAC filters were investigated. Experiments were conducted at three water temperatures (5, 15 and $25^{\circ}C$ ) and four EBCTs (5, 10, 15 and 20 min). The results indicated that coal based BAC retained more attached bacterial biomass on the surface of the activated carbon than the other BACs, increasing EBCT or increasing water temperature increased the sulfonamide 5 species removal in BAC columns. In the coal-based BAC columns, sulfachloropyridazine (SCP), sulfamethazine (SMT) and sulfathiazole (STZ) removal efficiencies were 30~80% and sulfadimethoxine (SDM), sulfamethoxazole (SMX) removal efficiencies were 18~70% for 5~20 min EBCT at $25^{\circ}C$ . The kinetic analysis suggested a first-order reaction model for sulfonamide 5 species removal at various water temperatures (5~ $25^{\circ}C$ ). The pseudo-first-order reaction rate constants and half-lives were also calculated for sulfonamide 5 species removal at 5~ $25^{\circ}C$ . The reaction rate and half-lives of sulfonamide 5 species ranging from 0.0094~0.0718 $min^{-1}$ and 9.7 to 73.7 min various water temperaturs and EBCTs in this study could be used to assist water utilities in designing and operating BAC filters for sulfonamide antibiotic compounds removal.


  • 주제어

    생물활성탄 .   슬폰아마이드계 항생물질 .   생물분해 .   수온 .   공탑체류시간.  

  • 참고문헌 (21)

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  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Son, Hee-Jong ; Yoo, Soo-Jeon ; Roh, Jae-Soon ; Yoo, Pyong-Jong 2009. "Biological Activated Carbon (BAC) Process in Water Treatment" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 31(4): 308~323     

 저자의 다른 논문

  • 손희종 (107)

    1. 1999 "흡착제를 이용한 수중의 미량 이취물질 분석법 개발에 관한 연구" 한국환경위생학회지 = Korean journal of Environmental Health Society 25 (3): 103~107    
    2. 2000 "낙동강 하류 원수의 응집효율 개선을 위한 황산의 적용" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 22 (11): 2059~2065    
    3. 2003 "부산시 상수원수와 수돗물에서의 수인성 장관계 바이러스 분포조사" 생명과학회지 = Journal of life science 13 (2): 197~205    
    4. 2004 "회분식 생물반응기를 이용한 BDOCrapid와 BDOCslow 결정" 水質保全 = Journal of Korean Society on Water Quality 20 (4): 357~364    
    5. 2005 "$MIEX^{(R)}$+응집공정을 이용한 한외여과 공정의 최적화 : 다양한 전처리 공정의 적용에 따른 막 오염 현상 규명" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (7): 753~761    
    6. 2005 "활성탄 공정에서의 염소 소독부산물 제거특성" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (7): 762~770    
    7. 2005 "오존처리에 의한 천연유기물질 변화 및 염소 소독부산물 전구물질 제어" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (10): 1099~1107    
    8. 2005 "생물활성탄 공정에서 활성탄 재질에 따른 부착미생물 군집특성" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (12): 1311~1320    
    9. 2005 "분류된 천연유기물질을 이용한 막 오염 특성 평가" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (12): 1321~1326    
    10. 2006 "원수의 물리.화학적 특성에 따른 막 분리 공정의 전처리 공정 적용성 평가" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (6): 613~619    
  • 노재순 (18)

  • 유평종 (20)

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