Prediction models for post-chlorination require complicated information of reaction time, chlorine dosage considering flow rate as well as environmental conditions such as turbidity, temperature and pH. In order to operate post-chlorination process effectively, the correlations between inlet and outlet of clear well were investigated to develop prediction models of chlorine dosages in post-chlorination process. Correlations of environmental conditions including turbidity and chlorine dosage were investigated to predict residual chlorine at the outlet of clear well. A linear regression model and autoregressive model were developed to apply for the post-chlorination which take place time delay due to detention in clear well tank. The results from autoregressive model show the correlationship of 0.915~0.995. Consequently, the autoregressive model developed in this study would be applicable for real time control for post chlorination process. As a result, the autoregressive model for post chlorination which take place time delay and have multi parameters to control system would contribute to water treatment automation system by applying the process control algorithm.
Rita E. Ampiaw;Muhammad Yaqub;Changyeon Woo;Wontae Lee
Membrane and Water Treatment
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제14권4호
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pp.181-189
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2023
The Covid-19 pandemic has increased demand for chlorine-based sanitizing solutions, most of which contain hypochlorous acid (HOCl) as an active agent. Free chlorine (HOCl) in these sanitizers is crucial for their efficacy. Disposable test strips are affordable and convenient tools for determining various qualitative and quantitative parameters. In this study, disposable opto-chemical test strips were developed by physically immobilizing 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) and o-dianisidine (o-D) reagents on chromatography and filter paper-based test strips for the visualization and detection of free chlorine in the form of HOCl. The reagents undergo a rapid color change upon reaction with chlorine through a redox reaction. The paper-based test strips showed rapid color change within a minute and a low sample volume requirement (1 ml). This portable, disposable paper-based test strip is a simple and cost-effective way to rapidly detect the presence of HOCl sanitizers for home and field applications. Both TMB and o-D successfully detected chlorine. Chromatography paper proved to be the more efficient option among the two papers used as substrates for the reagents (TMB and o-D). It exhibited high retention capacity and high performance in terms of color transformation when reacting with HOCl, even after two months of storage.
Three water treatment plants(WTPs) in Jeju island whose source water have different characteristics from those of the mainland of Korea were investigated. Coefficients of bulk water decay($k_b$) of free chlorine at $5^{\circ}C$ for ES, GJ, NW WTPs were $-0.003hr^{-1}$, $-0.002hr^{-1}$ and $-0.001hr^{-1}$ respectively based on bottle tests. To simulate the free chlorine variations in the distribution system using EPANET, ES WTP was chosen. Free chlorine concentrations of several sites were less than the drinking water quality standards(i.e., 0.1 mg/L); E5(0.03 mg/L), E6(0.02 mg/L), W21(0.02 mg/L) and W25(0.03 mg/L). To maintain more than 0.1 mg/L of free chlorine in the distribution system, at least 1.9 mg/L of chlorine was needed at the WTP, which suggested rechlorination was needed to supply palatable tap water to customers. Two sites, one that diverged into E5 and E6 in the east-line and another located before E21 in the west-line were selected for the appropriate rechlorination locations. The recommended rechlorination dosages were 0.42 mg/L for the east and 0.27 mg/L for the west. The simulated results indicated that the free chlorine could be reduced to 0.4 mg/L at the WTP with rechlorination, and taps with excessive free chlorine could be more stabilized(i.e., 0.1~0.4 mg/L).
안전한 수돗물 공급을 위해 정수처리장부터 최종 단계인 수도꼭지까지 일정 수준 이상의 잔류염소농도가 유지되어야 한다. 하지만 국내 문헌에 따르면 상수공급의 전체 과정 중에 30-60%의 잔류염소가 소실되고, 이에 대한 주요 원인으로 정수처리 과정에서 염소 사용량 감소 추세, 급수배관 내에서 염소분해 손실, 여름철의 높은 온도에 의한 잔류염소 분해 속도 증가, 급수배관의 노후화에 따른 잔류염소 손실, 저수조 내 저장 시 잔류염소 감소 발생 등이 파악되었다. 이러한 이유로 저수조를 거치는 급수 방식의 경우 최종 수도꼭지의 잔류염소 농도가 기준치보다 낮아질 개연성이 높고, 용량과 체류시간을 단순히 고려하는 기존의 저수조 설계 방식으로 인해서 수돗물 공급의 안전성에 대한 우려가 존재한다. 이의 개선 방안 도출을 위해서 본 연구에서는 저수조 내 잔류염소 감소에 관여하는 주요 기작들인 수체 내 잔류염소 분해, 벽체 표면 흡착, 그리고 증발에 의한 물질전달을 수학적으로 묘사하는 공식들과 계수 값들을 문헌을 통해서 획득하고, 일반적 저수조 조건에서 모델 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 저수조에 유입되는 수돗물 내 유기물 농도, 수돗물이 저수조에 유입되는 수리학적조건(난류 정도), 그리고 저수조 벽체 표면 재질의 흡착능 등이 저수조 내 잔류염소 감소에 주요 영향 인자들임을 알 수 있었다. 본 연구에서 획득된 결과들은 잔류염소 감소를 최소화하여 안전한 수돗물 공급을 가능하게 하는 새로운 저수조 설계기법이나 기술 개발에 유용하게 활용될 것이다.
This experiment was carried out for the purpose of reducing alkaloid in reconstituted tobacco sheet and effluent of reconstituted tobacco sheet manufacturing company by treating oxidizing agents such as ozone, sodium hypochlorite, perchloric acid and hydrogen peroxide to tobacco extract created from the manufacturing process of reconstituted tobacco sheet. The effect of alkaloid reduction in tobacco extract by the volume added, time of treatment and pH of oxidizing agents were as follows: 1. When the solid rate of tobacco extract stood at 10 percent, the content of alkaloid, total sugar, total nitrogen and chlorine was 1,600mg/l, 11,000mg/l, 3,200mg/l and 4,000mg/l, respectively. 2. The effect of alkaloid reduction through ozone treatment was in proportion to time of ozone treatment. Alkaloid showed a 31.2 percent reduction under 8 hours' ozone treatment and 0.23g ozone consumed to remove lmg alkaloid. 3. Alkaloid reduction through sodium hypochlorite treatment was influenced by quantity of chlorine in sodium hypochlorite solution. To remove lmg alkaloid, 36.3mg chlorine was used. Reduction of alkaloid was not affected by time of sodium hypochlorite treatment, while showed the best reaction under pH 5-7. 4. The effect of alkaloid reduction by perchloric acid was under the control of the volume added and time of treatment of perchloric acid. The volume of perchloric acid required to remove alkaloid was on the decrease as time of treatment was getting longer. lmg alkaloid was removed by 0.15g perchloric acid under 8 hours' perchloric acid treatment. 5. Alkaloid reduction reacted slowly to the volume added and time of treatment of hydrogen peroxide. Under 8 hours' hydrogen peroxide treatment, it showed maximum removal, registering 10 percent alkaloid reduction.
염소 처리량에 따른 박력분의 백도 및 pH 그리고 리올로지 특성에 미치는 영향에 대해 실험하였다. 염소 처리한 것과 무처리한 박력분의 표백의 정도는 처리량이 2 oz./cwt.까지 표백효과가 있었으나 그 이상부터는 표백효과가 없었고, pH는 처리량 증가에 따라 점차적으로 낮아졌다. Farinogram 특성에서 염소처리량 증가에 따라 흡수율과 반죽의 안정도가 높아진 반면에 MTI값은 감소하였으며, valorimeter value는 일정하지 않았다. Extensogram 특성에서 저항도, 최대저항도 및 신장저항도는 90분과 135분 동안 방치했을때 무처리한 것이 가장 컸으며, 처리량 1 os./cwt.인 것이 가장 낮았으나 2 oz./cwt. 처리의 경우 그 값이 다시 증가하는 경향을 나타냈다. Amylogram의 최고점도와 최고점도시 온도는 처리량 증가에 따라 점증적으로 상승하였으며, 특히 4 oz./cwt. 처리의 경우 최고 점도가 1,160BU로 급격히 상승하였다.
Minimally processed and refrigerated(MPR) 셀러드의 미생물학적 안전성 및 저장성 증대를 위하여 이산화염소와 citric acid 처리를 이용하여 실험한 결과 총 호기성 세균을 3.75 log cycle, 효모와 곰팡이는 3.47 log cycle, 대장균은 3.41 log cycle, Listeria 속은 3.38 log cycle 감소시켰다. 물로 세척한 경우는 샐러드의 미생물을 효과적으로 제거하지 못한 반면 화학적 처리구는 생육 미생물을 3.3-3.7 log cycle 감소시킴으로써 식품의 미생물학적 안전성을 보장해 주었다. 또한 샐러드 저장 중 효소적 갈변 원인인 polyphenoloxidase의 활성을 감소시켜 대구조에 비해서 49.73%의 감소를 보였다. 따라서 이산화염소와 citric acid를 이용한 화학적 처리는 MPR 샐러드의 위생학적 안전성을 보장해 주고 또한 갈변 효소의 활성을 억제함으로써 저장성을 증대시키고 유통기간 연장에 도움이 된다고 판단된다.
주요 식중독균인 E. coli O157:H7, L monocytogenes, S. aureus, S. Typhimurium과 S. Enteritidis를 주어진 이산화염소수 농도에서 시간별로 처리한 inactivation data를 first-order kinetic model과 Weibull model을 이용하여 kinetic parameter를 비교, 분석하였다. 그 결과 Weibull model이 first-order kinetic model보다 inactivation kinetic data에 더 적합한 것을 보였다. 또한 특정 농도의 이산화염소수에서 처리한 survival plot의 tR values(특정 이산화염소수 농도에서 미생물 90%를 감소시키기 위해 필요한 시간)는 Weibull model을 적용 시, E. coli O157:H7가 5 ppm에서 2.49 min, L. monocytogenes가 5 ppm에서 1.47 min, S. aureus가 5 ppm에서 0.94 min, S. Typhimurium이 1 ppm에서 0.87 min 그리고 S. Enteritidis가 1 ppm에서 0.08 min으로 측정 되었다.
이산화염소는 병원미생물에 대한 소독제로 사용되고 있다. 최근 저곡해충에 대한 이산화염소의 산화적 스트레스에 의한 살충력이 확인되었다. 그러나 이산화염소의 산화적 스트레스에 의한 대상 곤충의 체내 분자 종말점에 대해서는 알려지지 않았다. 본 연구는 화랑곡나방(Plodia interpunctella)의 아세틸콜린에스터레이즈가 이산화염소의 분자표적으로 가정하고 노출에 따른 이 효소의 활성을 분석하였다. 아세틸콜린에스터레이즈 활성은 화랑곡나방 발육 시기에 따라 상이했다. 화랑곡나방 5령 유충에서 치사를 일으킬 수 있는 이산화염소 농도 처리는 아세틸콜린에스터레이즈 활성을 뚜렷하게 증가시켰다. 또한 훈증제 형태의 이산화염소 처리에서도 아세틸콜린에스터레이즈 활성 증가가 유발되었다. 화랑곡 나방 5령 유충은 음성주광성을 보이는 데, 이산화염소 처리는 이 선천성 행동을 교란하였다. 이러한 결과는 아세틸콜린에스터레이즈가 이산화염소 처리에 따른 산화적 스트레스의 분자표적 가운데 하나라는 것을 제시하고 있다.
The experiments for the characterization of inactivation were performed in a series of batch processes with the total coliform as a general indicator organism based on chlorine, chlorine dioxide and ozone as disinfectants. The water sam-ples were taken from the outlet of settling basin in a conventional surface water treatment system that is provided with the raw water drawn from the mid-stream of the Han River. The inactivation of total coliform was experimentally ana-lyzed for the dose of disinfectant contact time, pH, Temperature and DOC. The nearly 2.4,3.0,3.9 log inactivation of total coliform killed by injecting 1 mか1 at 5 minutes for chlorine, chlorine dioxide and ozone. For the inactivation of 99.9%(3 log), Disinfectants required were 1.70, 1.00 and 0.60 mか1 for chlorine, chlorine dioxide and ozone, respec-tively. The higher the pH is, the poorer the disinfections effects are in the range of pH 6-9 by using chlorine and ozone. But the irfluence of pH value on killing effects of chlorine dioxide is weak. The parameters estimated by the models of Chick-Watson, Hom, and Selleck from our experimental data obtained for chlorine are: log(N/ $N_{0}$ )=-0.16 CT with n= 1, log(N/ $N_{0}$ )=-0.71 $C^{0.87}$T with n$\neq$1, for Chicks-Watson model, log (N/ $N_{0}$ )= -1.87 $C^{0.47}$$T^{0.36}$ for Hom model. For chlorine dioxide are: log(N/ $N_{0}$ )= -1.53 CT with n = 1, log(N/ $N_{0}$ )= -2.29 $C^{0.94}$T with n$\neq$1,, for Chicks-Watson model, log(N/ $N_{0}$ )= -3.64 $C^{0.43}$$T^{0.24}$ for Hom model and for ozone are: log(N/ $N_{0}$ )= -2.59 CT with n = 1, log(N/ $N_{0}$ )= -2.28 $C^{0.36}$T with n$\neq$1, for Chicks-Watson model, log(N/ $N_{0}$ )= -4.53 $C^{0.26}$$T^{0.19}$ for Hom model.19/ for Hom model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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