본 연구는 글로우방전 저온플라즈마에서 생성된 radical을 이용하여 하수 내의 유기오염물질 저감효율과 온도 및 시간의 상관관계를 실험실 수준에서 규명하였다. 글로우방전 저온플라즈마공정이 다양한 온도 조건(20 ℃, 40 ℃, 60 ℃)과 접촉시간(최대 6시간)에서 어떠한 성능을 내는지를 고찰하고, 이를 바탕으로 최적 온도 및 접촉시간에 따른 운전조건 도출하였다. 회분식 실험계획에 따라 유효부피2 L 반응조에 10 L/min의 유량으로 글로우방전 저온플라즈마를 거쳐 발생된 라디칼은 하수에 폭기되어 효과적인 처리를 가져왔다. 총화학적산소요구량(TCODcr)과 총부유고형물(TSS)는 경우 40 ℃에서 최대 55.1 %와 72.8 %의 제거율을 보였다. 이 결과는 저온플라즈마공정이 유기물 제거에 탁월함을 입증하며 온도에 따라 차이가 존재함을 보여준다. 총질소(T-N)의 경우 60 ℃에서 최대 78.6 %가 제거되는 것으로 밝혀졌으나, 그 제거 기작에 대한 규명은 추가실험을 요하는 것으로 판단된다. 이상의 결과는 저온플라즈마공정에서 오염물질이 효과적으로 제거되는 최적의 온도조건(40~60 ℃)과 접촉시간(6 hr)이 존재함을 시사하며, 대상하수와 운전조건에 따른 최적화가 필요함을 보인다.
This study investigates how the radicals generated from glow-discharge non-thermal plasma (GD-NTP) the effectively remove organic pollutants in wastewater according to the temperature and contact time. A laboratory experiment was conducted to evaluate the performance of GD-NTP. Tested temperature conditions range between 20~60 ℃ and contact time up to (maximum 6 hours). Results indicate that temperature and contact time affect the removal of pollutant components significantly. Optimal total chemical oxygen demand and total suspended solids removal were obtained at 40 ℃ as 55.1 % and 72.8 %, respectively. These results demonstrate that the GD-NTP is excellent for organic removal at 40 ℃ while high temperature of 60 ℃ makes the total nitrogen removal efficiency as high as 78.6 % due to intensified ammonia stripping and/or selective catalytic oxidation. The results show that optimum temperature condition (40~60 ℃) and contact time (6hr) are effective for removing contaminants in non-thermal plasma, and optimization according to the target wastewater and operating conditions is necessary.
