물 재이용 과정의 안전성관리를 위한 바이러스 지표미생물 개발 :Development of more reliable bacteriophage indicator systems for water reuse

배경선

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자료유형: 학위논문

저자정보: 배경선 (아주대학교, 아주대학교 대학원)

지도교수: 신귀암

발행연도: 2017

저작권: 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수17

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

물 재이용 과정의 안전성관리를 위한 바이러스 지표미생물 개발

배경선 2017.01 학위논문

2016

하수 처리 과정의 염소 소독에 대한 여러 박테리오파지들의 저항성 평가; 물 재이용 과정의 안전성 관리를 위한 바이러스 지표미생물의 개발

배경선 , 신귀암 상하수도학회지 2016.01 학술저널

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전 세계적으로 지속적인 수자원의 고갈로 인하여 하수와 폐수의 재이용률이 증가 하고 있다. 하지만 물 재사용은 수많은 화학 물질과 병원성 미생물이 공중보건과 환경문제를 일으키는 문제점이 있다. 그 중에서도 하수와 폐수의 수백 가지의 병원성 바이러스에 의한 감염성 질병의 잠재적 전파는 물 재사용과 관련된 가장 심각한 문제 중 하나이다(USEPA, 2004). 그러므로 안전한 물 재사용을 위해서 병원성 바이러스를 효과적으로 제거하고 그 제거된 정도를 검증할 수 있는 지표 시스템을 개발하는 것이 시급하다.
따라서 본 연구에서는 소독 과정에 대해서 보다 적절한 바이러스 지표미생물을 결정하기 위하여 여러 박테리오파지 그룹을 대표하는 다양한 박테리오파지를 선정해 실제 하수에서 염소 소독과 자외선 소독에 대한 저항성을 측정하였다. 염소 소독에서 박테리오파지를 각기 다른 세 지역에서 채집한 2차 처리수에 넣은 후, 5℃의 벤치 스케일 배치 시스템에서 다양한 농도의 염소와 반응시켜 주었다. 박테리오파지 φX174의 불활성이 급격히 이루어져 CT 값 5 mg/L*min 에서 ~4 log10 정도 제거가 되었다. 반면에 박테리오파지 PRD1과 MS2는 불활성이 느리게 일어나 CT값 10 mg/L*min 에도 ~1 log10 정도 불활성화 되었다. 자외선 소독에서는 박테리오파지를 각기 다른 두 지역에서 채집한 2차 처리수에 넣은 후, 다양한 용량의 저압(low pressure(LP)) 자외선과 중압(medium pressure(MP)) 자외선에 노출시켜 주었다. LP UV와 MP UV에 대한 박테리오파지 φX174의 불활성은 빠르게 일어나 자외선 용량 20 mJ/cm2 에서 ∼4 log10 정도 제거가 되었다. 하지만 박테리오파지 PRD1과 MS2의 불활성은 훨씬 느리게 일어나 같은 자외선 용량 20 mJ/cm2 에서 ~1 log10 정도 제거가 되었다.
결과적으로, 본 연구의 결과는 하수 처리 과정과 물 재이용을 위한 병원성 바이러스에 대한 지표미생물로 염소 소독에 대해서는 박테리오파지 MS2와 PRD1이, 자외선 소독에 대해서는 박테리오파지 MS2가 적절한 것으로 나타났다.

There has been an accelerating increase in water reuse due to increasing scarcity of water resources. However, it is well recognized that water reuse practice is associated with many human health and ecological risks due to numerous chemicals and pathogenic microorganisms. Especially, the potential transmission of infectious disease by hundreds of pathogenic viruses in wastewater is one of the most serious human health risks associated with water reuse. Therefore, it is an urgent need to effectively remove pathogenic viruses and identify more reliable indicator systems for human pathogenic viruses in water reuse practice.
In this study, we determined the response of different bacteriophages representing various bacteriophage groups to chlorination and ultraviolet disinfection in real wastewater in order to identify a more reliable bacteriophage indicator system for disinfection process in wastewater. In chlorination, different bacteriophages were spiked into secondary effluents from wastewater plants from three different geographic areas, and then subjected to various doses of free chlorine and contact time at 5℃ in a bench-scale batch disinfection system. The inactivation of φX174 was relatively rapid and reached ∼4 log10 with a CT value of 5 mg/L*min. On the other hand, the inactivation of bacteriophage PRD1 and MS2 were much slower than the one for φX174 and only ~1 log10 inactivation was achieved by a CT value of 10 mg/L*min. In ultraviolet disinfection, different bacteriophages in two different real wastewaters were irradiated with several doses of both low pressure (LP) and medium pressure (MP) UV irradiation through bench-scale UV collimated apparutus. The inactivation rate of φX174 by both LP and MP UV was rapid and reached ∼4 log10 within a UV dose of 20 mJ/cm2. However, the inactivation rates of bacteriophage PRD1 and MS2 were much slower than the one for φX174 and only ~1 log10 inactivation was achieved by the same UV dose of 20 mJ/cm2.
Overall, the results of this study suggest that bacteriophage both MS2 and PRD1 for chlorination and bacteriophage MS2 for ultraviolet disinfection could be a reliable indicator for human pathogenic viruses in wastewater treatment processes and water reuse practice.

#disinfection #indicator microorganism #water reuse

표 차례
그림 차례
I. 서론
1. 연구 배경 및 목적 1
II. 이론적 고찰
1. 물 재이용
1.1 물 재이용 정의
1.2 수리학적 순환에서 물 재순환의 역할
1.3 하수 재이용 분야
1.4 물 재이용의 필요성 9
1.5 물 재이용에 대한 공중보건 및 환경적 문제
1.6 간접적 및 직접적 음용수로서의 재이용
1.7 우리나라의 하수 재이용 현황
2 지표 미생물
2.1 지표 미생물의 개념
2.2 총 대장균군(Total coliform)
2.3 분원성 대장균군과 대장균(Fecal coliforms and Escherichia coli)
2.4 분원성 연쇄상구균(Fecal streptococci)
2.5 박테리오파지(Bacteriophage)
2.6 기타 지표 미생물
2.7 우리나라의 지표 미생물
3 박테리오파지
3.1 박테리오파지 정의
3.2 숙주
3.3 구조
3.4 생활사
4 물 재이용 과정에서 소독
4.1 물 재이용 과정에서 소독의 필요성
4.2 염소 소독
4.3 자외선 소독
III. Free Chlorine을 이용한 박테리오파지의 제거
1. 재료 및 방법
1.1 박테리오파지의 추출
1.2 초자류 준비
1.3 하수
1.4 소독제의 생성과 농도 측정
1.5 염소 소독 실험
1.6 박테리오파지 정량과 데이터 분석
2. 결과
2.1 완충용액에서 박테리오파지의 불활성
2.2 실제 하수에서 박테리오파지의 불활성
3. 고찰
4. 결론
IV. 자외선 기술을 이용한 박테리오파지의 제거
1. 재료 및 방법
1.1 박테리오파지의 추출
1.2 자외선 소독 실험
1.3 박테리오파지 정량과 데이터 분석
2. 결과
2.1 완충용액에서 박테리오파지의 불활성화
2.2 실제 하수에서 박테리오파지의 불활성화
3. 고찰
4. 결론
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