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Hydroxyl radical (•OH) water demand is a key parameter which impacts the design and operation of UV/ H 2 O 2 process for water treatment. Long-term monitoring of the •OH water demand in water sources used for drinking water production indicated significant seasonal variations of this parameter (1.59 × 10 4 to 4.98 × 10 4 s −1 ), which coincided with the occurrence of algal blooming events. Pilotscale tests at a drinking water treatment plant confirmed that the UV/H 2 O 2 process performance for contaminant removal is predictable when the •OH water demand is accurately determined through a validated experimental method. A predictive tool was developed to identify the optimum operating conditions of the UV system with the UV/H 2 O 2 process and it was used to demonstrate the significant impact of seasonal variations of •OH water demand on the operating costs.

This study investigated a method to determine an efficient operating condition for the UV/H2O2 process. The OH radical scavenging factor is the most important factor to predict the removal efficiency of the target compound and determine the operating condition of the UV/H2O2 process. To rapidly and simply measure the scavenging factor, Rhodamine B (RhB) was selected as a probe compound. Its reliability was verified by comparing it with a typical probe compound (para-chlorobenzoic acid, pCBA); the difference between RhB and pCBA was only 1.1%. In a prediction test for the removal of Ibuprofen, the RhB method also shows a high reliability with an error rate of about 5% between the experimental result and the model prediction using the measured scavenging factor. In the monitoring result, the scavenging factor in the influent water of the UV/H2O2 pilot plant was changed up to 200% for about 8 months, suggesting that the required UV dose could be increased about 1.7 times to achieve 90% caffeine removal. These results show the importance of the scavenging factor measurement in the UV/H2O2 process, and the operating condition could simply be determined from the scavenging factor, absorbance, and information pertaining to the target compound. 요약 : 본 논문은 먹는물 처리공정에 적합한 고도산화공정 중 하나인 자외선/과산화수소공정의 효율적인 운전을 위한 최적 운전 조건을 도출하는 방법을 연구하였다. 자외선/과산화수소 공정에서 대상물질의 제거효율을 예측하고 그에 따른 운전조 건을 도출하기 위한 핵심 인자인 수산화라디칼 소모인자를 보다 쉽고 빠르게 측정하기 위해 새로운 지표물질인 로다민 비 (Rhodamin B, RhB)를 선정하여 검증하였다. 그 결과, 기존 지표물질인 para-Chlorobenzoic acid (pCBA)와 비교해 약 1.1% 이 하의 오차율로 높은 신뢰성을 가진 것을 확인하였다. 검증된 RhB를 이용하여 측정한 수산화라디칼 소모인자 및 모델링을 통 해 대상물질(Ibuprofen)의 제거효율 예측 가능성을 평가한 결과, 실제 실험값과 평균 오차율 약 5% 내외로 거의 일치하였다. 약 8개월간의 자외선/과산화수소공정 파일럿 플랜트 유입수의 수산화라디칼 소모인자 모니터링 결과, 최대 두 배 정도의 차 이로 크게 변화하였다. 이 차이는 미량오염물질 중 하나인 Caffeine의 목표 제거율을 만족하기 위한 자외선 에너지를 약 1.7 배 증가시켜야 할 정도로 큰 값이다. 이상의 결과를 통해 자외선/과산화수소 공정을 안전하고 효율적으로 운전하기 위해서는 수산화라디칼 소모인자의 측정이 매우 중요하며, 측정된 소모인자, 자외선 흡광도(A254), 대상물질의 정보만 입력하면 자외선/ 과산화수소 공정을 쉽게 제어할 수 있음을 확인하였다. 주제어 : 고도산화공정, 미량오염물질, 수산화라디칼, 수산화라디칼 소모인자, 자외선/과산화수소 공정, 로다민 비 1. 서 론 최근 국내 수계의 녹조 문제가 심각해지면서 갈수기 시기 에 과량 생성되고 있는 맛, 냄새 유발 물질 및 조류 독성물 질의 제어에 대한 관심이 집중되고 있다. 또한, 수질분석기 술이 발전함에 따라 의약물질, 과불화화합물(perfluorinated compounds, PFCs), 내분비계 장애물질(endocrine disruptor, ED), 난분해성 유기 오염 물질(persistant organic pollutants, POPs) 등의 신종오염물질(contaminants of emerging concerns, CECs) 역시 국내 상수원에서 지속적으로 검출되고 있다. 1,2) 특히, 의약물질이나 항생제는 인간이나 동물들의 질병 치료 와 예방을 위해 널리 사용되고 있는데 체내에서 완전히 대 사하지 못하고 체외로 배출되어 수생태계로 유입되면 지속 적인 생물농축 및 독성을 유발하게 된다. 또한, 유출 경로 가 매우 다양하여 폐수처리장의 방류수, 지표수, 먹는 물, 지하수에 이르기까지 다양한 환경매체에서 발견되고 있음 에도 일반적인 정수처리 공정에서 이들 신종오염물질은 완 전히 제거되지 않아 더 큰 문제가 되고 있다. 이에 따라 기 존 정수처리 공정의 한계를 극복하기 위한 방법으로 고도 산화공정(advanced oxidation process, AOP 3) )을 이용한 신종 오염물질 및 맛, 냄새유발 물질 제어에 대한 많은 연구들이 발표되고 있다. 고도산화공정이란 수처리 공정에서 강력한 산화제인 수 산화라디칼(Hydroxyl radical, OH･, 산화전위: 2.8 V)을 생