서울시 고도정수처리공정 및 재염소 처리 시설에서 브로메이트 생성률 실태조사

A Study on bromate concentration variations in Seoul advanced water treatment  & rechlorination sites

임희아·정의선·송만식·박현

Huia Lim · Eui-sun Jeong · Man-sik Song · Hyeon Park

서울시 상수도연구원 수도연구부 재료연구과

1. Introduction

기후변화, 댐관리 등 의한 수질 환경변화 및 맛있는 물 관심이 대두되면서 고도정수처리의 중요성이 강조되어 왔다.  서울시는 2010년 9월 영등포아리수정수센터 2정수를 시작으로 2015년까지 모든 아리수정수센터에 고도정수처리공정을 도입하였다. 그리고 관말지역까지 잔류염소의 농도를 고르게 유지하기 위해, 2010년 내곡가압장을 시작으로 2014년까지 배수지 및 가압장에 12개의 재염소처리시설을 설치하였다. 수중의 브롬이온이 오존에 산화되거나 및 재염소시설에서 소금의 전기분해과정에서 브로메이트가 발생할 수 있다. 브로메이트는 세계보건기구(WHO)나 국제암연구센터(IARC)에서 인간에게 암을 일으킬 가능성이 있는 물질로 분류하고 있으며, 우리나라의 경우 2011년부터 환경부 감시항목으로 선정되어 관리하고 있다.

본 연구에서는 낮은 농도의 브로메이트를 검출하기 위해 이온크로마토그래프 전기전도도검출기(IC-CD), 이온크로마토그래피 자외선검출기(IC-UV) 및 이온크로마토그래피 질량분석기(IC-MS)을 이용하여 각각 분석법의 정량한계를 비교하였다. 또한, 재염소시설에서 차염(차아염소산나트륨)투입 및 오존강화 주입에 따른 브로메이트 생성률을 조사하였다.

2. Materials and Methods

1,000 mg/L 브로메이트 표준원액(Spex)을 희석하여 각각 0.0005, 0.001, 0.003, 0.005, 0.010, 0.015 및  0.002 mg/L의 작업용액을 조제하였다. 브로메이트를 spike(주입)하여 상대표준편차, 검출한계(method detection limit, MDL) 및 정량한계(minimum report level, MRL)를 구하였고, 표1에 나타내었다.

Table 1.Accuracy, precision and MDL in deionized water

Method	Bromate spike (mg/L)	n	R.S.D. (%)	MDL (mg/L)	MRL (mg/L)
IC-CD	0.003	7	6.9	0.00067	0.003
IC-UV	0.001	7	7.2	0.00023	0.0009
IC-MS	0.001	7	4.0	0.00012	0.0005
MDL = (t) × (s) * t = Student's value for a 99 % confidence level and a standard deviation estimate with n-1 degree of freedom [t = 3.14 for seven replicates] * s = Standard deviation of the replicate analysis

3. Results and Discussion

잔류염소농도를 고르게 유지하기 위해 차염을 주입하는 재염소계통에서는 불검출에서 0.0008 mg/L범위로 미량 검출되었고, 대조공급계통에서는 불검출 되었다.

Fig. 1. Sampling points with rechlorination and control group.

Table 2. Concentrations of bromate in rechlorination and control group

sampling points		bromate (mg/L)
		1st	2nd	3th	4th
Distributing Reservoir		ND	ND	ND	ND
Rechlorination group	Pump Station	ND	ND	0.0008	0.0005
	Distributing Reservoir	ND	ND	0.0008	ND
	Tap at endign sites	ND	ND	0.0008	ND
Control group	Pump Station	ND	ND	ND	ND
	Distributing Reservoir	ND	ND	ND	ND
	Tap at endign sites	ND	ND	ND	ND

또한, 재염소시설에서 차염을 추가투입하여 잔류염소를 약 0.1~0.2mg/L 증가시켜 0.29~1.13mg/L범위로 나타났을 때 브로메이트는 0.0012 ~ 0.0030 mg/L로 범위로 검출되었다. 고도공정시설에서 오존농도를  0~1.3mg/L 강화 투입 시험시 정수에는 브로메이트농도가 불검출에서 0.0005 mg/L의 정량한계 수준으로 나타났다.  오존을 미투입시에도 가입막여과수 및 침지막여과수에서 브로메이트가 불검출에서 0.0022 mg/L 범위로 검출되었다.

4. Conclusion

① 차염을 주입하는 재염소계통에서 브로메이트가 불검출에서 0.0008 mg/L범위로 미량 검출되었음

② 재염소시설에서 차염 추가주입에 따라 잔류염소가 약 0.1mg/L증가함에 따라 브로메이트는 약 0.0003 mg/L 증가되었고, R2가 0.91이상으로 높은 상관성을 보여주었음. 따라서, 재염소시설에서 잔류염소농도를 적절하게 유지하는 것이 중요함

③ 고도정수시설에서 오존투입 농도와 브로메이트와 상관성을 나타내지 않았으나, 안전한 수돗물 공급을 위해 계속적인 모니터링이 필요함

Acknowledgement

본 연구는 서울시 상수도연구원 연구과제 수행의 일부분을 발췌하여 작성한 것으로 연구를 위해 도와주신 서울시와 서울시 상수도연구원 관계자 여러분께 감사드립니다.

References

1. WHO, “Guidelines for drinking water quality”, World health organization firth edition. 2011.

2. WHO, “Bromate in Drinking-water”, Background document for development of WHO guidelines for drinking -water quality. Geneva, World Health Organization (WHO/SDE/WSH/05.08/78). 2005.

3. 환경부, 오존 및 이산화염소에 의한 소독부산물질 관리방안에 대한 연구, 2004

4. 상수도연구원, 염소 및 전기분해 소독제 비교평가, 2009.

5. US EPA, “Stage 1 Disinfectants and Disinfection Byproducts Rule: A Quick Reference Guide”, 2001.

6. 상수도연구원, 차아염소산나트륨 사용에 의한 무기소독부산물 생성패턴고찰, 2012.