1. 염소는 BOD를 줄입니다?
요약 :이 기사는 매달린 고형물과 유기물이 염소의 효율성과 그레이 워터의 UV 소독에 미치는 영향을 탐구합니다. 이 연구는 저농도의 현탁 된 고형물조차도 염소 소독에 부정적인 영향을 미치는 반면, UV 조사는 더 높은 농도까지 영향을받지 않았다. 다수의 선형 회귀 모델은 매달린 고형물, 유기물 및 유리 염소의 초기 농도에 기초하여 염소 또는 UV 용량 요구 사항을 예측하기 위해 개발되었다. 이 기사는 또한 수자원 고갈을 완화하고 비용을 줄이기 위해 포트 불가능한 목적으로 greywater를 치료하는 것의 중요성에 대해 설명합니다.
키 포인트:
1. greywater를 재사용하면 국내수 소비를 낮출 수 있습니다.
2. Greywater는 사용자 건강을 위해 치료 및 소독해야합니다.
삼. 염소화 및 UV 조사는 일반적으로 사용되는 소독 방법입니다.
4. 염소는 효과적이고 비용 효율적이지만 독성적이고 부식성이 있습니다.
5. UV 조사는 광화학 반응을 통한 미생물을 손상시킨다.
6. 미립자 물질과 유기 물질에 의해 소독 효율을 감소시킬 수 있습니다.
7. 용존 및 부유 유기물의 존재에 따라 염소 수요 증가.
8. 입자에 부착 된 미생물은 염소에 의해 효율적으로 덜 소독됩니다.
9. 유기물은 미생물 세포막을 안정화시켜 염소 효율을 감소시킬 수 있습니다.
10. 유기물은 소독 부산물의 형성으로 이어질 수 있습니다.
11. 미립자 물질은 미생물에 의해 수신 된 UV 용량을 감소시켜 효율을 줄입니다.
12. greywater에 입자와 유기물의 존재는 일반적입니다.
13. 염소화 전에 유기물 제거가 권장됩니다.
14. UV 소독 효율에 대한 미립자 물질 및 유기물의 영향은 덜 연구됩니다.
15. UV 소독은 비용 효율적이며 화학 첨가제가 필요하지 않습니다.
질문:
1. Greywater 재사용은 어떻게 물 소비에 도움이됩니까??
답변: Greywater를 재사용하면 국내수 소비가 줄어들어 고갈 된 수자원에 대한 압력을 완화하고 가계 수자기 비용을 줄입니다.
2. greywater에 일반적으로 사용되는 두 가지 소독 방법은 무엇입니까??
답변: 그레이 워터에 일반적으로 사용되는 두 가지 소독 방법은 염소화 및 저압 UV 조사입니다.
삼. 염소를 비용 효율적인 소독제로 만드는 이유?
답변: 염소는 넓은 스펙트럼의 병원체에 효과적이기 때문에 비용 효율적인 것으로 간주되며 잔류 염소는 폐수에 남아있어 운송 시스템 전체에서 지속적인 소독을 보장합니다.
4. 저압 UV 조사의 장점은 무엇입니까??
답변: 저압 UV 조사는 화학 첨가제가 필요하지 않으며 수많은 병원체에 효과적이며 비용 효율적이며 간단하고 안전한 작동 및 유지 보수가 있습니다.
5. 미립자 물질과 유기 물질의 존재가 염소 소독에 어떤 영향을 미칩니 까?
답변: 미립자 물질 및 유기 물질의 존재는 염소 수요를 증가시키고 전반적인 소독 효율을 감소시킵니다. 입자에 부착 된 미생물은 염소에 의해 덜 효율적이며 유기물은 미생물 세포막을 안정화시켜 염소 효율을 더욱 감소시킬 수 있습니다.
6. 소독 과정에서 유기물의 잠재적 위험은 무엇입니까??
답변: 유기물은 소독 부산물의 형성으로 이어질 수 있으며, 그 중 일부는 발암 물질이 알려 지거나 의심되는 발암 물질로 이어질 수 있으며, 건강 위험을 초래하고 소독 과정을 방해합니다.
7. 미립자 물질이 UV 소독 효율에 어떤 영향을 미칩니다?
답변: 미립자 물질은 미생물을 UV 조사에 노출시키고,이를 보호하고, 빛을 흡수하거나 산란시키고, 미생물에 의해 수신 된 UV 용량을 감소 시켜서 UV 소독의 효율을 감소시킴으로써 UV 조사에 노출되는 것을 방해한다.
8. 염소화 전에 유기물을 제거하는 것이 권장되는 이유?
답변: 염소화 전에 유기물을 제거하면 염소 수요와 미생물 재성장의 잠재력이 줄어들어 소독 효율이 향상됩니다.
9. greywater의 현탁 된 고형물에 대해 제안 된 한계?
답변: 이 기사는 greywater의 현탁 된 고형물에 대한 특정 한도를 언급하지 않습니다.
10. 회귀 모델이 염소 또는 UV 용량 요구 사항을 예측하는 데 어떻게 도움이 될 수 있습니까??
답변: 연구에서 개발 된 회귀 모델은 현탁 된 고체의 초기 농도, 유기물, 유리 염소 및 소독 효율 사이의 상관 관계를 확립 할 수 있습니다. 이 모델은 현장 유동 스루 반응기에 필요한 잔류 염소 농도 또는 UV 용량을 예측하는 데 사용될 수 있습니다.
11. greywater를 포기할 수없는 목적으로 처리하는 혜택은 무엇입니까??
답변: greywater를 불가능한 목적으로 처리하면 담수 자원에 대한 수요가 줄어들어 물 비용이 낮아지고 수자원의 고갈을 완화시킵니다.
12. 처리되지 않은 greywater를 사용하는 잠재적 위험은 무엇입니까??
답변: 처리되지 않은 greywater에는 병원균 및 기타 오염 물질이 포함되어 있으며, 치료 및 소독없이 사용되는 경우 환경 및 건강 위험을 포즈에 포함시킵니다.
13. 염소 저장, 취급 및 응용 프로그램이 중요한 이유?
답변: 염소는 독성이 있고 부식성이므로 안전을 보장하고 사고를 예방하려면 적절한 보관, 취급 및 적용이 필요합니다.
14. 소규모 현장 시스템에서 저압 UV 조사를 제공하는 장점?
답변: 저압 UV 조사는 화학 첨가제가 필요하지 않으며, 수많은 병원체에 효과적이며, 초기 자본 투자 및 운영 수준 측면에서 비용 효율적이며 간단하고 안전한 운영 및 유지 보수가 있습니다.
15. 소독 효율에 대한 미립자 물질과 유기물의 영향을 어떻게 해결할 수 있습니까??
답변: 이 기사는 염소화 전에 유기물 제거를 제안하고 UV 소독 효율에 대한 미립자 물질 및 유기물의 영향에 대한 추가 연구의 필요성을 강조합니다.

염소는 BOD를 줄입니다?

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greywater의 염소 및 UV 소독 효율에 대한 현탁 된 고형물 및 유기물의 영향

greywater 재사용 (GW)은 국내수 소비를 낮출 수 있습니다. 그러나 GW는 사용자 건강 보안을 위해 치료 및 소독해야합니다. 이 연구는 실험실 규모와 흐름 스루 설정에서 연구되었으며, 일반적으로 본격적으로 사용되는 두 가지 기술의 소독 효율 (a) 염소화 및 (b) 저압 UV 조사에 일반적으로 사용됩니다. 소독 방법은 일반적으로 발견 된 총 부지 한 고체 (TSS; 3)에서 연구되었다.9–233 mg/L) 및 5D 생화학 산소 수요 (BOD5) 생체 이용 가능한 유기물의 대표/프록시로서 농도 (0-107 mg/l). TSS의 부정적인 영향은 저농도에서도 시작되었습니다 (5 FC에서 불 활성화에서 농도가 50 mg/L보다 높은 경우에만 관찰되었습니다. 실험실 결과에 따라 다수의 선형 회귀 모델이 개발되어 염소화 또는 UV 조사, 초기 FC, TSS 및 BOD에 의한 FC 불 활성화 사이의 상관 관계를 확립했습니다5 농도. 모델은 유동선 원자로의 결과에 대해 검증되었으며 측정 된 FC 불 활성화의 변동성의 대부분을 설명했습니다. 실험실 척도와 유량 반응기 실험 사이의 전환 계수가 확립되었습니다. 이들은 현장 유동 스루 반응기에 필요한 필요한 잔류 염소 농도 또는 UV 용량의 예측을 가능하게합니다. 이 접근법은 운영 및 연구 관점 모두에서 가치가 있습니다.

1. 소개

정원 관개와 같은 불가능한 목적으로 GREYWATER (GW; GW; 변기 용수를 제외한 국내 폐수)은 국내 수요 수요를 줄이고 가계 용수 비용을 줄이면서 고갈 된 수자원에 대한 압력을 완화 할 수 있습니다 [1]. 그러나 처리되지 않은 GW는 병원체 및 기타 오염 물질을 함유하고 치료 및 소독없이 사용하는 경우 환경 및 건강 위험을 초래할 수 있습니다 [2,3]. 염소화 및 저압 UV 조사는 아마도 소규모 현장 GW 시스템에서 가장 널리 사용되는 소독 방법 일 것입니다 [4,5,6].

염소는 광범위한 병원성 미생물에 대해 신뢰할 수 없으며 비용 효율적인 소독제로 간주됩니다 [3,7]. 또한, 적용 후 잔류 염소는 폐수에 남아 있으며, 운반 시스템 전체에 걸쳐 지속적인 소독을 보장하여 잠재적 재성장을 감소시킨다 [8,9]. 또한 염소 투여는 유연하며 간단하고 저비용 장치로 제어 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 염소는 독성이 있고 부식성입니다. 따라서 스토리지, 배송, 취급 및 응용 프로그램은 책임감있게 관리해야합니다.

UV 조사는 DNA 또는 RNA에서 핵산을 손상시키는 광화학 반응을 통해 미생물의 복제를 방지한다 [10]. 소규모 현장 시스템에서 저압 UV (254 nm) 조사를 사용하는 주된 이유는 다음과 같습니다. (1) 화학 첨가제 (운송, 저장 및 무의미한 투여를 필요로하지 않음), (2) 바이러스 및 원생 동물을 포함한 수많은 병원체에 효과적이라는 것이 밝혀졌으며, 이는 클로린-내성에 대한 작용 및 (3)의 비용 및 (3), 그리고 4), 그리고 4), 그리고, 그리고 (3), 4), 그리고, 그리고, 그리고, 그리고, 그리고, 그리고, 그리고, 그리고, 그것은 초기의 투자 및 () 유지 보수는 간단하고 안전합니다 [4].

본격적인 설치에서 다양한 소독 효율 이보고되었으며 [11], 일부 연구는 표준 이하의 수질이 염소와 UV 소독의 효율을 감소시킬 수 있음을 보여 주었다. 구체적으로, 물에 미립자 물질 및 유기 물질의 존재는 이러한 소독 방법에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다’ 공연 [4,12]. 염소화의 경우,이 부정적인 효과는 용해되고 부유 유기물이 염소에 의해 산화 될 때 염소 수요를 증가시킴으로써 발현된다. 따라서, 전체 소독 효율은 감소한다. 미생물은 물에 존재하는 입자에 부착되어 비 첨부되지 않은 박테리아와 비교하여 미생물과 염소 사이의 효율적인 접촉 가능성을 줄입니다 [12,1 3]. 더욱이, 유기물의 존재는 미생물 세포막을 안정화시킴으로써 염소 소독 효율을 더욱 감소시킬 수있다 [14]. 마지막으로, 유기물의 존재는 원치 않는 소독 부산물 (알려진 또는 의심되는 발암 물질 포함)을 형성하여 소독 과정을 방해 할뿐만 아니라 건강 위험을 초래할 수 있습니다. Winward et al. [12] 배치 시스템에서 GW 염소 소독에 대한 유기 및 미립자 물질의 영향을 조사하고 유기물의 증가는 염소 수요를 향상 시켰지만 총 대장균에 영향을 미치지 않았다고 주장했다’ 염소에 대한 저항. 그러나이 저자들은 염소 수요와 미생물 재성장의 가능성을 줄이기 위해 염소화 전에 유기물 제거를 권장했습니다.

UV 조사의 경우, 입자는 표적 미생물의 노출을 방사선에 노출 시키거나 [15,16,17], 빛을 차폐하거나 빛을 흡수하거나 산란함으로써 미생물에 의해 수신 된 UV 용량을 줄임으로써, 결과적으로 방법을 방해합니다’S 효율성. GW에서 미립자 물질과 유기물의 존재는 많은 연구에서 언급되었지만, 소수만은 UV 소독 효율에 대한 부정적인 영향을 논의했습니다. 예를 들어, [4]의 저자는 인공 GW의 소독, 60 mg/L의 현탁 된 고형물의 제안 된 한계 및 125 NTU의 탁도를 제안했으며, UV 반응기 치수에 관계없이 GW (FC)의 4- 로그 감소를 달성하기 위해 GW를 실제로 소독 할 수없는 것 이상으로 연구했습니다. 심판. [18] 여과를 통한 입자 제거를 권장하여 2 NTU의 탁도 수준 (Nephelometric 탁도 단위)을 얻고 UV 소독 효율성을 증가시켰다. 다른 연구는 UV 광의 미생물을 차단하는 입자 크기와 [12], UV 소독으로부터 박테리아 차폐를 유발하는 처리 된 GW에서 특정 박테리아와 관련된 특정 입자 유형에 중점을 두었다 [19].

흥미롭게도, 현탁 된 고형물 및 유기물의 결합 된 영향 (5D 생화학 적 산소 수요로 측정 된 (BOD)에 관한 체계적인 정보는 존재하지 않는다5)), 저압 UV 소독 및 배치 및 연속 흐름 소독 단위의 염소 소독에서. 본 연구5 농도. 실험은 제어 된 배치 실험실 설정 및 유량 반응기에서 수행되었습니다. 또한 연구’S 목표는 TSS와 BOD의 영향을 예측하기위한 회귀 모델 개발이 포함되었습니다5 두 설정 모두에서 염소 및 UV 소독 효율성.

2. 재료 및 방법

이 연구는 두 단계로 수행되었습니다. 처음에 TSS 및 BOD가 다양한 GW 샘플을 처리했습니다5 농도는 차아 염소산염 용액 또는 시준화 된 빔을 사용하여 UV 방사선에 의해 배치 설정에서 소독되었다. 이 단계에서 얻은 결과는 두 개의 다중 선형 회귀 모델을 개발하는 데 사용되었습니다 (하나는 염소화 용이고 다른 하나는 UV 조사 용). 두 번째 단계에서, 현장 처리 시스템 (아래에 요약)으로부터 처리 된 GW는 두 가지 방법 중 하나를 사용하여 유동 스루 소독 장치에서 소독되었다 : 염소 정제 또는 상업적인 저압 UV. 모델’ 적용 가능성 및 검증을 연구 한 후 두 번째 단계의 결과와 비교했습니다.

2.1. GW 치료 시스템

11 개의 단일 가족 전체 스케일 재순환 수직 흐름 구성 습지 (RVFCW) 시스템이 국내 GW를 처리하는 데 사용되었습니다 (그림 S1). RVFCW 시스템은 2 개의 500-L 플라스틱 용기 (1.0 m × 1.0 m × 0.5 m) 서로 위에 배치. 천공 된 바닥이있는 상단 용기는 3 층 침대를 심고 하단 용기는 저수지로 기능했습니다. 침대는 35cm 중간 층의 Tuff 자갈과 5cm 상단 층의 우드 칩스가있는 10cm 하부의 석회암 자갈 층으로 구성되었습니다. GW는 침대 꼭대기로 운반 된 200-l 정착 탱크에서 펌핑되었습니다. 거기에서 침대 층 (불포화 흐름)을 통해 저수지로 속도. GW는 저수지에서 상단 베드로 8 시간 동안 약 300 l/h의 속도로 재순환 한 후 130-μm 필터를 통해 여과 한 다음 정원 관개를 위해 재사용했습니다. 시스템에 대한 추가 세부 사항은 [20,21]에서 확인할 수 있습니다.

2.2. 배치 실험

11 RVFCW로부터의 처리 된 국내 GW 샘플 (1 L)은 연구를 통해 적어도 4 번 수집하고 쿨러로 수집 한 직후 실험실로 가져 왔습니다. 사전 감염된 처리 된 GW의 품질은 다음 매개 변수에 대해 검사 하였다 : 중량 측정법에 의한 TSS5 표준 300-ml 병, 분광 광도계 (Genesys 10, Thermo)에 의한 254 nm에서의 % 조사 전송, HACH 2100p 탁도계를 사용한 탁도, MTEC Agar (Lesher, Michigan USA, Acumedia)를 사용한 막 여과 방법에 의한 FC를 사용합니다. 모든 분석은 표준 절차를 따랐다 [22].

처리 된 GW 샘플은 TSS (1-130 mg/L 범위의 최종 TSS 농도) 또는 유기물 (BOD로 측정 된 최종 TSS 농도의 농도 증가를당한 후에 또는 그대로 또는 후에 검사 하였다5 3-100 mg/L의 농도로, 부유 입자와 다른 비율로 유기물 농도의 조합으로. 처리 된 GW에 상이한 양의 분말 건조 현탁 고형물을 추가하여 TSS 증가를 수행 하였다. 현탁 된 고체는 원시 GW (6000 rpm에서 5 분 동안 원심 분리)를 농축하고 60 ℃에서 48 시간 동안 펠렛을 건조시켜 제조 하였다. 다른 양의 0의 도입으로 유기물 농도가 증가했습니다.알려진 BOD를 갖는 2 μm- 여과 된 원시 GW5 처리 된 GW에 대한 농도. 필요한 성분을 15 분 동안 비키커에서 교반하여 균일 한 혼합물을 생성 하였다. 또한, FC는 추가하여 도입되었다 < 0.5 mL/L GW sample of kitchen effluent to ensure FC concentrations of 10 4 to 10 5 CFU/100 mL. Overall, 432 combinations were tested.

FC의 로그 불 활성화를 계산하여 소독 효율이 결정될 때 소독 전후에 서브 샘플을 분석 하였다.

2.2.1. 염소화 실험

소독제의 효율적인 적용은 염소 농도 및 소독 접촉 시간을 변화시켜 달성 할 수있는 필요한 용량을 고려해야합니다. 필요한 용량은 염소 수요 (폐수 특성) 및 잔류 염소 요구 사항에 따라 다릅니다. [23]에 따르면 유리 잔류 염소 농도는 0 이상이어야합니다.pH에서 최소 30 분 접촉 시간 후 5 mg/L < 8.0. Subsamples were disinfected in a batch mode. Initially, the chlorine demand of the subsamples was determined. For this, aliquots of 25 mL were exposed to four different chlorine doses of 0.5, 1, 3, and 6 mg/L. Samples were gently stirred and after 1 h, the total and free residual chlorine levels were determined by the DPD method [22].

2.2.2. 시합 된 빔 설정

준 평행 빔 벤치 스케일 UV 장치 (Trojan Technologies Inc., 캐나다 온타리오)는 UV 소독의 효율을 테스트하는 데 사용되었습니다 (그림 S2). 이 시스템은 직경이 40mm 인 25cm 길이의 비 반사 콜리 화 빔에 직접 254 nm에서 단색 UV 방사선을 방출하는 11W 저압 수은 증기 미생물 램프로 구성되었습니다. 254 nm (IL Photonic SED240)에서 감지기에 민감한 ILT 1700 방사기 (국제 Light, Peabody, Massachusetts). 샘플 (25 mL 분취 량)은 50 × 35 mm 결정화 접시에 시준 튜브 아래에 놓고 교반 막대 (~ 110 rpm)와 혼합하여 전체 샘플에 균일 한 UV 용량 적용을 허용했습니다.

UV 용량에 대한 제어는 교반 된 샘플의 노출 시간을 변경할 수있는 셔터에 의해 수행되었다. 샘플을 3 개의 UV 조사 용량에 노출시켰다 : 7.5, 15 및 30 mj/cm 2 . 각 UV 용량에 대한 노출 시간은 사건 강도, 반사, 페트리 인자, 발산 및 물 요인을 포함한 여러 요인에 의존했습니다. 이러한 요인을 결정하는 데 사용되는 방법은 [24]에 설명되어 있습니다. 분기 및 반사 요인은 모든 실험에서 일정했으며 그 값은 0이었습니다.960과 0.각각 975. 페트리 팩터는 매주 계산되었고 평균 0.88 ± 0.05. 물 계수는 0에서 다양했습니다.40 ~ 0.89 및 수면에서 측정 된 입사 강도는 0에서 다양했습니다.30 ~ 0.32 MW/cm 2 .

2.삼. 흐름 스루 설정

처리 된 GW 샘플 (10 L)은 현장 전체 규모의 단일 가족 RVFCW (섹션 2)에서 가져 왔습니다.위의 1), 즉시 실험실로 이송되어 연속 흐름 소독 장치로 유입되는 역할을했습니다. 모든 샘플을 TSS, BOD에 대해 분석 하였다5, 254 nm, 탁도 및 FC에서의 조사 전송 % 위에서 설명한 바와 같이. 소독 후, 샘플을 FC에 대해 다시 분석 하였다.

2.삼.1. 흐름 스루 염소화 챔버

슬로우 방출 HTH 정제를 함유하는 500-ml 챔버 (고 시험 차아 염소산염; 70% 이용 가능한 염소, 수력선, Silinierby, Finland)를 통해 처리 된 GW (미리 결정된 유속)를 배출함으로써 염소화를 수행 하였다. 챔버는 필터가없는 500ml AMIAD 필터 하우징입니다 (모델. BSP 1 ″, Amiad Ltd., Amiad, Isael; 그림 1a). 단일 염소 정제를 유동 챔버에 넣고 결정된 접촉 시간에 따라 물이 챔버를 통해 흐르면서 천천히 용해되도록 설계되었습니다. 챔버는 양쪽 끝에서 튜브에 연결되었다; 입력 튜브는 수중 수족관 펌프 (Atman, Model, 102, 중국 광동)에 연결되어 8 L/분에서 입력 흐름을 조절하여 일반 GW 재사용 정원 시스템에서 전형적인 속도를 모방했습니다. 다시 말해, 처리 된 GW의 각 샘플은 동일한 접촉 시간에 노출되었지만, 처리 된 GW의 품질은 상당히 다르므로 필요한 염소 용량에 큰 가변성이있을 수 있습니다. 아울렛 튜브로부터 염소화 된 샘플을 수집 하였다.

2.삼.2. 유량 UV 반응기

저압 연속 흐름 UV 반응기 (UV6A, Watertec Inc., 대만 팬 치아 오 타이페이) 턴온에서 최대 강도까지의 시작 시간을 사용하여 샘플을 조사하는 데 사용되었습니다 (그림 1B). 반응기 (부피가 43ml)는 저압 4W 수은 램프를 함유하고 1이었다.직경 6cm, 13.길이 5cm. UV 반응기에 대한 자세한 내용은 [25]에서 확인할 수 있습니다. 처리 된 GW 샘플을 연동 펌프 (Mas., 24 l/h의 유량에서 시카고, 일리노이 주). 요오드 라이드 – 요오드 화학 액티노 메 트리 (자세한 내용은 [25] 참조)를 사용하여 44 mJ/cm 2 인 반응기의 실제 평균 UV 용량을 결정하고 계산 된 램프 강도는 2입니다.8mW/cm 2 및 평균 거주 시간 14 초.

2.4. 다중 선형 회귀 (MLR) 모델

배치 실험의 결과는 MLR 모델을 개발하는 데 사용되었습니다. 이 모델은 수질 파라미터 및 적용된 소독제 용량 (염소 또는 UV 조사)에 기초하여 FC의 로그 불 활성화를 예측하기위한 것입니다. 모델에 선택된 수질 매개 변수 (TSS, BOD5 소독 이전의 GW의 LOG FC 농도)는 모델 예측 및 결정 계수 (R 2)에 크게 영향을 미칠 것으로 예상되었다. 개발 된 모델은 유동-스루 반응기 실험에서 얻은 현장 회색 물 샘플의 결과에 대해 검증되었습니다. 마지막으로, 모델은 염소화 또는 UV 시합 빔 배치 실험실 설정과 실험적 연속 흐름 원자로 결과 사이의 전환 계수를 제안하는 데 사용되었습니다.

삼. 결과와 토론

삼.1. 배치 실험

다른 BOD를 함유하는 처리 된 GW 샘플5 및 TSS 농도는 염소 또는 UV 조사에 의해 소독되었다. 각 매개 변수의 효과를 구별하기 위해 (TSS 또는 용해 된 BOD5) FC 감소시 배치 소독 실험 (염소화 또는 UV 조사)의 결과는 두 가지 범주로 나뉘 었습니다. (1) BOD를 유지하면서 TSS 농도를 변경합니다5 10 mg/L 미만의 농도 및 (2) BOD 변화5 TSS 농도를 10 mg/L 미만으로 유지하는 동안 농도. 이 임계 값은 이스라엘 정부에 따라 선택되었습니다&rsquo;무제한 처리 폐수 재사용에 대한 S 규제 관개 [26]. TSS와 BOD의 범위는5 이 연구에 사용 된 농도는 GW에서 발견되는 농도를 나타냅니다 [27].

삼.1.1. 염소화

예상 한 바와 같이, TSS 및 유기물의 존재는 FC 제거의 염소화 효율을 감소 시켰으며, 0과 같은 사용 된 더 낮은 초기 염소 농도에 대해 더욱 두드러졌다.5 및 1 mg/L.

염소화 효율의 감소는 일반적으로 BOD가 아닌 TSS 농도가 증가했을 때 더 두드러졌습니다5 농도가 더 높았다 (그림 2). 또한 TSS의 부정적인 영향은 저농도에서도 시작되었습니다 (5 FC에서 불 활성화에서 농도가 50 mg/L보다 높은 경우에만 관찰되었습니다. 이러한 결과는 GW의 대장균이 입자와 관련이 있고 이들에 의해 보호되었다는 것을 제안한 이전의 발견과 일치한다 [12,13]; 따라서, 유기물은 염소 수요 (따라서 잔류 염소 농도)에 영향을 미쳤지 만 박테리아 내성에 영향을 미치는 반면, 이들은 소독에 내성이 있었지만 박테리아 내성은 아닙니다.

삼.1.2. 시합 된 빔

FC의 UV 소독 효율은 UV 용량이 증가함에 따라 증가했지만 TSS 및 BOD의 존재에 의해 부정적인 영향을 받았습니다5 (그림 3). 이것은 이들 성분이 빛을 흡수 및/또는 산란하는 것으로 알려져 있기 때문에 박테리아에 의해 흡수 된 UV 용량을 감소시킬 것으로 예상되었다 [16,28,29,30]. 이 결과는보다 효율적인 소독을 위해 UV 소독 전에 여과를 권장 한 [13]과 일치합니다.

TSS 농도를 증가 시키면 BOD를 증가시키는 것보다 UV 소독 효율이 감소했습니다5 농도 (그림 4). UV FC 불 활성화 효율의 감소는 낮은 UV 용량에서 더 두드러졌습니다 (7.5 및 15 mj/cm 2). 7의.5 mj/cm 2, FC 불 활성화 효율의 감소를위한 임계 값은 50 mg/L tss였으며, TSS 농도가 ~ 100 mg/l 일 때 불 활성화 효율의 ~ 1 로그 감소에 도달했습니다. 15 mJ/cm 2의 UV 용량에서 FC 제거에 대한 높은 TSS의 효과는 낮았으며, 30 mJ/cm 2의 UV 용량은 거의 관찰되지 않았습니다. 이 결과는 TSS 농도가 60 mg/L 미만으로 유지 될 때 저압 UV 조사에 의해 FC의 4 로그 감소를 달성 할 수 있다고 진술 한 [4]의 이전 발견과 일치한다. 대조적으로, 30 mJ/cm 2의 가장 높은 검사 용량에서, 전체 범위의 TSS 및 BOD에 대해 거의 100% FC 불 활성화가 달성되었다5 테스트 된 농도.

바디5 (용해)는 TSS와 다른 경향을 보였으며, UV 용량이 15에서 30 mJ/cm 2로 증가했을 때 FC 불 활성화가 거의 변하지 않음 . BOD의 전체 범위에 대해 거의 100% FC 불 활성화가 달성되었습니다5 테스트 된 농도 (TSS를 유지하는 동안 < 10 mg/L) for UV doses of 15 mJ/ cm 2 and higher. This indicates that TSS influence UV disinfection efficiency more than dissolved organic substances. These findings were demonstrated previously by [31] who suggested that adjusting UV absorption through the composition of organic extracellular polymeric substances does not have a significant effect on UV disinfection. Furthermore, Ref. [30] compared the levels of UV absorption of various constituents and determined that wastewater and surface water organic matter exhibit lower UV absorption than suspended solids.

삼.2. 다중 선형 회귀 (MLR) 모델

MLR 모델은 LOG FC 불 활성화와 TSS, BOD 간의 관계를 설명하기 위해 개발되었습니다5, 처리 된 GW (소독 전)의 로그 FC 농도 (소독 전) 및 측정 된 총 잔류 염소 (식 (1)) 또는 적용된 UV 용량 (식 (2)).

FC불 활성화 = β1· [bod5] + β2· [TSS]+ β삼· [log fc raw]+ β4· [잔류 염소]

FC불 활성화 = β5· [bod5]+ β6· [TSS]+ β7· [log fc raw]+ β8· [UV 용량]

여기서 fc불 활성화 로그 (CFU/100 mL)에있다; 바디5, TSS 및 잔류 염소는 mg/L입니다. 로그 FC RAW는 로그 (CFU/100 mL); MJ/CM 2 및 β에서의 UV 용량1– β8 설명 변수를 추정하는 계수입니다 (표 1).

설명 변수의 조합 (그들 사이의 상호 작용 포함)을 포함하는보다 복잡한 모델이 탐색되었다는 점에 유의해야합니다. 그러나 모델의 적합성을 증가시키지 않았기 때문에 가장 간단한 모델이 제시됩니다. UV/염소화 소독 효율에 대한 다양한 설명 변수의 영향을 비교하려면 변수 평가에 사용되는 효과 크기 테스트 인 효과 크기 테스트&rsquo; 제안 된 모델에 미치는 영향이 적용되었습니다. 이 테스트에서 p- 값은 logworth (-log10(p -value)), 더 큰 효과가 더 중요한 p- 값과 더 큰 logworth 값을 초래한다고 가정합니다 (표 1).

두 모델 모두 초기 미생물 농도가 가장 중요한 매개 변수임을 나타 냈습니다 (긍정적 인 효과가 있음). 염소화의 경우 초기 미생물 농도에 이어 TSS와 BOD가5 농도; 둘 다 FC 불 활성화 (부정적인 효과)의 감소를 초래했습니다. 이 결과는 확립 된 이론과 일치하며 TSS와 BOD의 부정적인 영향을 보여줍니다5 염소 소독. 아마도 일부 BOD5 그리고 TSS는 산화되어 염소 수요를 증가시켜 폐수에서 활성 염소 농도를 감소시키고 결과적으로 FC 불 활성화를 감소시켰다. 또한, 앞서 언급 한 바와 같이, TSS 및 BOD5 미생물 세포막의 안정화로 인한 박테리아 내성을 증가시킴으로써 염소화 효율에 영향을 미칠 수있다 [14] 또는 현탁 된 고체에 대한 박테리아 부착으로 인한 [12,13].

UV 시합 빔으로부터 얻은 MLR 모델은 높은 초기 미생물 농도 및 높은 UV 용량이 FC 불 활성화를 증가시키는 반면, TSS 농도를 증가 시키면 FC 불 활성화가 감소 함을 나타냅니다. 이 경우 용해 된 BOD의 효과5 중요하지 않았습니다 (테스트 된 범위에서). 이러한 결과는 확립 된 이론과 일치하며 UV 소독에 대한 TSS의 부정적인 영향을 보여줍니다 &ldquo;차폐 및 그림자 효과&rdquo; 입자 [29].

삼.삼. 흐름 스루 설정 및 모델 검증

FC, TSS 및 BOD의 농도5 사전 감염 처리 된 처리 된 GW (11 개의 현장 시스템)에서 0-10 6 CFU/100 ML, 3 범위.각각 9–233 mg/L 및 0–107 mg/L (표 2). 소독 후 FC 수를 분석하고 모델 예측과 비교했습니다.

배치상 실험을 기반으로 개발 된 MLR 모델은 연속 유동-스루 소독 설정 (염소화 챔버 및 UV 반응기)의 결과에 대해 검증되었으며 통계적으로 유의 한 것으로 밝혀졌습니다 (P < 0.0001), with R 2 = 0.60 and R 2 = 0.84 for the chlorination and UV irradiation, respectively (Figure 5b,d). Although the quality of the treated GW from the two phases was quite different, as were the means of chlorination and UV irradiation, the models fitted well and explained most of the variability in the measured FC inactivation.

염소화에 대한 상관 관계는 FC, BOD가 주어진 연속 반응기 (본격적인 처리 시스템에서 공통)에 필요한 필요한 잔류 염소 농도를 예측할 수 있음을 시사합니다5 및 식 (3)에 기술 된 바와 같이 처리 된 GW (염소화 전) 및 염소화 후 필요한 최종 FC 농도의 TSS 농도.

[r e q u i r e d r e s i d u d u a l c h l o r i n e] = f c i n a c t i v a t i o n – β 1 · [b o d 5] – β 2 · [t s] – β 3 · [log f c a w] β 4

필요한 잔류 염소, bod 5 및 TSS는 mg/L입니다. FC 불 활성화는 로그에 있습니다 (CFU/100 ml).

특정 GW 품질에 대한 유동 스루 소독 반응기에서 잔류 염소 농도를 제어하려면 반응기에서 염소의 양을 조작해야합니다 (E.g., 염소 정제 수) 및/또는 접촉 시간 (유량을 변경하여).

UV 소독과 관련하여, 흥미롭게도, FC 불 활성화 효율의 모델 (Collimated Beam Batch 실험에 기초한) 간의 차이와 유량-스루 반응기 결과가 발견되었다 (도 5D). 이 차이는 UV 조사가 적용되는 다른 방식으로 인해 발생했을 가능성이 높습니다. 시합 된 빔에서, 샘플은 작고 잘 혼합되고 직접 조사되었으며, 유동 UV 반응기에서는 유동 체제가 더 복잡했다 (부분적으로 잘 혼합되고 부분적으로 플러그 플로우 [25]). 따라서, 반응기를 통과하는 모든 GW가 동일한 UV 용량을받은 것은 아니며, 이는 GW에 존재하는 모든 FC가 동일한 용량에 노출 된 것은 아닙니다. 동일한 로그 비활성화의 경우,이 연구에서 유동선 반응기 (이 연구에서 44 mj/cm 2)에서 측정 된 UV 용량을 모델 예측 UV 용량 (배치 시합 빔 결과에 기초한)으로 나누면 7의 보정 계수 (CF)가 발생했습니다.47 (std = 1.25). 이 요인은 동일한 FC 불 활성화를 위해 Collimated Beam Batch 실험에서 특정 FC 불 활성화에 필요한 UV 용량을 UV 유량-스루 반응기에 의해 필요한 용량으로 변환합니다. 다시 말해, 비슷한 품질의 물에 대한 동일한 로그 FC 불 활성화를 달성하기 위해.이자형., TSS, BOD5 및 전 감염 사전 감염 FC 농도), 유량 반응기에 필요한 UV 용량은 7입니다.시합 된 빔에 필요한 용량보다 47 배 높음. 참조. [32,33] Collimated Beam Experimental 결과와 유량 반응기 결과 사이의 유사한 차이를보고합니다. CF에 의해 수정 된 모델을 사용하여, 유동선 원자로에서 필요한 UV 용량은 실험실 테스트에 기초하여 평가 될 수있다 (식 (4)).

[r e q u i r e d u v d o s e] = c f · f c i n a c t i v a t i o n – β 5 · [b o d 5] – β 6 · [t s] – β 7 · [log f c r a w] β 8

필요한 UV 용량이 MJ/CM 2 인 경우 FC 불 활성화는 로그 (CFU/100 ml), BOD입니다 5 및 TSS는 mg/L입니다. 로그 FC 행의 로그 (CFU/100 mL); CF : 7.47 (Unitless).

4. 결론

이 연구는 처리 된 greywater 품질의 효과를 정량화했습니다 (TSS, BOD5, 및 FC) 배치 및 연속 흐름 설정에서의 염소화 및 UV 소독 효율 모두에서.

처리 된 GW의 염소 소독의 효율은 TSS 및 BOD 증가의 결과로 감소하는 것으로 밝혀졌습니다5 TSS의 영향이 저농도에서 연속적으로 연속적 인 농도, BOD의 효과5 특정 임계 값 농도 이상으로 만 중요해졌습니다. 배치 염소화 실험은 용해 된 유기물이 훨씬 낮은 logworth 값에 의해 반영된 바와 같이, 용해 된 유기물이 TSS보다 상당히 적은 영향에 영향을 미친다는 것을 보여 주었다. 배치 염소화 결과에 기초하여, MLR 모델이 개발되어 유량의 염소화 유닛의 결과에 대해 성공적으로 검증되었습니다.

배치 UV 소독 실험의 결과는 처리 된 GW의 UV 소독 효율이 50 mg/L의 임계 값을 넘어 TSS 농도를 증가시켜 감소 함을 시사합니다. 그러나 적용된 UV 용량이 증가함에 따라 TSS의 영향이 감소했습니다. 용해 된 BOD의 효과5 UV 소독 효율은 무시할 수있는 것으로 밝혀졌다 (테스트 된 농도 범위에서).

유사하게, 배치 UV 소독 실험에 기초하여 MLR 모델이 개발되었고 유동 스루 UV 반응기에 의해 소독 된 처리 된 GW의 결과에 대해 검증되었다. 이 두 모델을 사용하면 배치 결과를 기반으로 유동선 반응기에 필요한 UV 용량 또는 잔류 염소 농도를 평가할 수 있습니다. 이 접근법은 운영 관점뿐만 아니라 연구 관점에서도 가치가 있습니다.

보충 자료

다음은 https : // www에서 온라인으로 제공됩니다.MDPI.COM/2073-4441/13/2/214/S1, 그림 S1 : 현장 재활 수직 유량 구성 습지 (RVFCW) GW 처리 시스템의 개략도 (Alfiya et al., 2013); 그림 S2 : 셔터를 제외한 Trojan UV Collimated Beam System.

저자 기여

개념화, 자금 지원, 방법론, 감독, 검토 및 편집 : A.G. 그리고 e.에프. 방법론, 검증 데이터 큐 레이션, 쓰기 : d.에프.씨. 그리고 y.ㅏ. 시각화, 쓰기 – 원천 초안, 프로젝트 관리 : y.G. 모든 저자는 출판 된 버전의 원고를 읽고 동의했습니다.

자금

이 연구는 Zuk MacCabi Research Fund가 자금을 지원했습니다.

기관 검토위원회 성명서

적용 할 수 없습니다.

사전 동의 명세서

적용 할 수 없습니다.

데이터 가용성 진술

데이터는 기사 또는 보충 자료에 포함됩니다.

이해 상충

저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다. 자금 지원자들은 연구 설계에 아무런 역할을하지 않았다. 데이터의 수집, 분석 또는 해석에서; 원고 작성 또는 결과를 게시하기로 한 결정에서.

명명법

바디5 5 일 생화학 산소 수요
FC 대형 대장균
GW 회색 물
MLR 다중 선형 회귀
RVFCW 수직 유량이 재순환 된 습지
TSS 총 중단 된 고형물
UV 자외선 조사
β1– β8 계수

참조

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물 13 00214 G001 550

그림 1. 유동 유닛 : (ㅏ) 염소화 챔버; (비) UV 반응기.

그림 1. 유동 유닛 : (ㅏ) 염소화 챔버; (비) UV 반응기.

물 13 00214 G001

물 13 00214 G002 550

그림 2. TSS 및 용해 된 BOD의 효과5 총 잔류 염소 농도 범위 0 내에서 분변 대장균 불 활성화에서 처리 된 greywater의 농도.5–1.세 가지 시나리오의 경우 5 mg/L : TSS 증가 (ㅏ), BOD의 증가5 (비) 및 TSS 및 BOD의 증가5 (씨)). 색상은 라인 간격이 0 인 96–100 %에서 불 활성화율을 나타냅니다.5%.

그림 2. TSS 및 용해 된 BOD의 효과5 총 잔류 염소 농도 범위 0 내에서 분변 대장균 불 활성화에서 처리 된 greywater의 농도.5–1.세 가지 시나리오의 경우 5 mg/L : TSS 증가 (ㅏ), BOD의 증가5 (비) 및 TSS 및 BOD의 증가5 (씨)). 색상은 라인 간격이 0 인 96–100 %에서 불 활성화율을 나타냅니다.5%.

물 13 00214 G002

물 13 00214 G003 550

그림 3. TSS 및 용해 된 BOD의 효과5 세 가지 UV 용량 하에서 분변 대장균 불 활성화에서 처리 된 greywater의 농도 : (ㅏ) 7.5, (비) 15 및 (씨) 30 mj/cm 2 . 색상은 라인 간격이 0 인 96–100%에서 불 활성화율을 나타냅니다.5%.

그림 3. TSS 및 용해 된 BOD의 효과5 세 가지 UV 용량 하에서 분변 대장균 불 활성화에서 처리 된 greywater의 농도 : (ㅏ) 7.5, (비) 15 및 (씨) 30 mj/cm 2 . 색상은 라인 간격이 0 인 96–100%에서 불 활성화율을 나타냅니다.5%.

물 13 00214 G003

물 13 00214 G004 550

그림 4. TSS 및 용해 된 BOD의 효과5 3 개의 UV 용량 하에서 FC 불 활성화 : 7, 15 및 30 mj/cm 2 : (ㅏ) 로우 보드에서5 농도 (b) 낮은 TSS 농도에서 (

그림 4. TSS 및 용해 된 BOD의 효과5 3 개의 UV 용량 하에서 FC 불 활성화 : 7, 15 및 30 mj/cm 2 : (ㅏ) 로우 보드에서5 농도 (b) 낮은 TSS 농도에서 (

물 13 00214 G004

물 13 00214 G005 550

그림 5. MLR- 예측 대. 측정 된 FC 불 활성화 : (ㅏ) 배치 염소화 설정, (비) 염소 흐름 스루 챔버, (씨) UV Collimated Beam 및 (디) UV 유량-스루 반응기.

그림 5. MLR- 예측 대. 측정 된 FC 불 활성화 : (ㅏ) 배치 염소화 설정, (비) 염소 흐름 스루 챔버, (씨) UV Collimated Beam 및 (디) UV 유량-스루 반응기.

물 13 00214 G005

테이블

1 번 테이블. 염소화/UV 소독 : MLR 모델의 계수.

1 번 테이블. 염소화/UV 소독 : MLR 모델의 계수.

설명 변수 계수 추정 p- 값 로그 워스
배치 염소화 용해 된 bod5 (mg/l) β1 -0.016 5.43
TSS (mg/l) β2 -0.013 10.8
로그 FC RAW (로그 (CFU/100 ml)) β삼 0.831 22.8
잔류 염소 (mg/L) β4 0.644 2.83
UV 조사 시준 빔 용해 된 bod5 (mg/l) β5 0.001 0.2211 * 0.20
TSS (mg/l) β6 -0.012 23.0
로그 FC RAW (로그 (CFU/100 ml)) β7 0.495 43.5
UV 용량 (MJ/CM 2) β8 0.059 38.2

* 통계적으로 중요하지 않습니다.

테이블

표 2. 유동-스루 실험에 사용 된 11 개의 현장 처리 시스템에서 사전 감염된 처리 된 GW 샘플의 품질 수준. 각 사이트는 4 회 샘플링되었습니다 (n = 44 샘플).

표 2. 유동-스루 실험에 사용 된 11 개의 현장 처리 시스템에서 사전 감염된 처리 된 GW 샘플의 품질 수준. 각 사이트는 4 회 샘플링되었습니다 (n = 44 샘플).

범위 평균 중앙값
TSS (mg/l) 삼.9–233 38 15
용해 된 bod5 (mg/l) 0–107 41 37
% 전염254 nm 39–85 64 67
탁도 (NTU) 1.47–512 87 18
FC (CFU/100 ml) 0–10 6 10 5 10 5

발행자&rsquo;s 참고 : MDPI.

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MDPI 및 ACS 스타일

Friedler, e.; 에프. 차베스, d.; Alfiya, y.; 길 보아, y.; 그로스, a. greywater의 염소 및 UV 소독 효율에 대한 현탁 된 고형물 및 유기물의 영향. 물 2021, 13, 214. https : // doi.org/10.3390/W13020214

AMA 스타일

Friedler E, f. Chavez D, Alfiya Y, Gilboa Y, Gross A. greywater의 염소 및 UV 소독 효율에 대한 현탁 된 고형물 및 유기물의 영향. 물. 2021; 13 (2) : 214. https : // doi.org/10.3390/W13020214

시카고/Turabian 스타일

Friedler, Eran, Diana f. Chavez, Yuval Alfiya, Yael Gilboa 및 Amit Gross. 2021. “그레이 워터의 염소 및 UV 소독 효율에 대한 현탁 된 고형물 및 유기물의 영향” 물 13, 아니오. 2 : 214. https : // doi.org/10.3390/W13020214

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화학적으로 향상된 1 차 처리 폐수에서 생화학 산소 수요 수준에 대한 염소 소독의 영향

Ji Dai, Feng Jiang, Chii Shang, Kwok-Ming Chau, Yuet-Kar Tse, Chi-Fai Lee, Guang-Hao Chen, Jingyun Fang, Liming Zhai; 화학적으로 향상된 1 차 처리 폐수에서 생화학 산소 수요 수준에 대한 염소 소독의 영향. 물 공상 과학 기술 2013 년 7 월 1 일; 68 (2) : 380–386. doi : https : // doi.org/10.2166/WST.2013.257

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염소화/탈염 과정 후 생화학 적 산소 수요 (BOD) 및 유기 강도의 반응 경향은 2 년, 5 개월 화학적으로 향상된 1 차 치료 (CEPT) 폐수 온 사이트 모니터링 프로그램 및 2 개월 실험실 스케일 연구를 통해 탐구되었습니다. 모니터링 결과는 염소 주입 지점에서 더 나은 순간 혼합이 5 일 BOD 수준에서 염소화/탈염증의 영향을 감소 시켰음을 보여 주었다. 실험실 연구 결과는 염소화가 입자 크기 분포, 용해 된 유기 탄소 또는 폐수의 유기 함량의 화학 산소 수요를 변화시키지 않았 음을 보여 주었다. 그럼에도 불구하고, 염소화/탈염증은 생물 활성/생분해 속도 변화에 의해 질화가 억제 될 때 BOD 측정에 큰 영향을 미쳤다.