複合媒體를 利用한 鑛山排水 處理에 關한 硏究

Abstract

복합매체를 이용한 AMD를 처리한 결과는 다음과 같다.

1. AMD pH는 평균 3.2로 강한 산성이었으며 수은, 카드뮴, 크롬의 유해 중금속은 모두 검출되지 않아, 일반적인 금속광산의 중금속함량 보다는 매우 낮았다.

2. 복합매체는 감람석+제올라이트+활성탄을 3:2:1의 무게비로 혼합하여 700~750℃로 소성·가공하여 제조하였다.

3. 복합매체를 이용한 중화ㆍ흡착시스템 운전조건은 접촉시간 4시간, 매체 충진율 32%, 70일 동안 운전한 결과 pH 3.2의 AMD가 pH 7.2정도를 유지하며, 중화에 의한 중금속 침전물 생성을 보여, AMD의 처리를 위한 중화제로 사용이 입증되었다.

4. 알칼리 용출 누적 총 알칼리도를 복합매체량으로 나눈 복합매체 단위 g당 발생 총 알칼리도를 복합매체의 화학적 지표인 ANP unit (ppm as CaCO3/g)으로 도출하였다. 다양한 투입 복합매체량 대비산정 ANP는 20.05~22.1 범위의 값을 보였다. 산정 된 복합매체 ANP(평균 21.08 ppm as CaCO3/g) 당량 계산을 통해서 CaO 단위로 환산하면, 복합매체 1g에서 CaO 11.8ppm이 발생한 것으로 계산된다.

5. 회분식 실험조건 BED volum 0.32, 접촉시간 4시간으로 실험한 결과 300시간에 5.8㎎/ℓ로 제거율 75.8%를 나타내었으며, 이 때의 복합매체 g당 철 제거량은 15.84㎎ 으로 계산되었다.

6. 철 유입농도 22~40 mg/L 로 평균 19.69mg/L로 유입되었으며, 유출농도는 0.24~2.65mg/L로 평균 유출 농도 0.91mg/L로 제거율이 85.44~98.3%까지 높은 제거율을 보였으며, 10mg/L 로 규정된 오염물질배출허용기준을 만족하였다. 철(III)이온은 불용성 물질로 존재하는 pH 영역에서 Fe(OH)3로 안정하게 존재하는 것으로 예상되었으나, XRD분석결과 더욱 안정한 불용성물질인 Fe2O3(헤마타이트)형태로 존재하였다.

7. 알루미늄의 유입수와 유출수 농도 및 제거율을 나타내었다. 알루미늄의 유입농도는 43~35mg/L로 평균 39.4mg/L이었으며, 유출농도는 0.3~ 2.4mg/L로 평균 유출 농도 0.9mg/L로 제거율이 93.1~99.4%까지 높은 제거율을 보였다. 철의 제거율보다 높은 제거율로 안정적인 제거율을 유지하였다. 알루미늄은 Al(OH)3의 형태로 안정적인 불용성화합물영역에 있었으며, Eh값에 영향을 받지 않고 단지 pH에 따라 농도에만 영향을 받아 Al(OH)3가 생성됨을 알 수 있다.

8. 망간의 유입농도는 4.22~5.39mg/L로 평균 4.87mg/L이었으며, 유출농도는 0.24 ~ 2.3mg/L이며, 평균 제거율은 81.47%로 철이나 알루미늄의 제거율보다 낮은 제거율을 유지하였다. 망간은 낮은 Eh에서 pH가 9.2이상이 유지되지 않아 불용성물질로 변화되지 못하고 이온형태로 존재하여 침전물을 형성하지 못하였기 때문으로 판단된다.

9. 중금속처리의 메커니즘은 침전(precipitation), 공침(co-precipitation) 및 흡착(sorption)으로 철과 알루미늄은 처리중금속과 복합매체가 반응을 통해 불용성고형물이 되어 수중의 유해 금속이온을 불용화 시켜 침전(precipitation)에 의해 제거 하였으며, 망간은 형성된 불용성고형물에 공침과 복합매체에 흡착되어 제거된 것으로 판단된다.