[논문]인회석을 이용한 도금폐수 내 중금속 제거효율 실내실험

최정찬; 라원진; 강두현

인회석을 이용한 도금폐수 내 중금속 제거효율 실내실험 원문보기

최정찬 (부경대학교 환경지질과학과) , 라원진 (부경대학교 환경지질과학과) , 강두현 ((주)바투환경기술)

본 논문은 광산산성배수(AMD)에서 철 및 알루미늄 제거 효과가 입증되고 ARD(Acid Rock Drainage)에서의 비소제거 효과가 확인된 인회석을 침전제로 사용하여 철, 알루미늄 및 비소가 아닌 다른 중긍속의 제거효율을 알아보기 위해 도금폐수를 이용하여 실내실험을 실시하였다. 실험결과, 도금폐수의 수질분석결과에 의하면 '수질환경보존법 오염물질 배출허용기준' <가>지역 방출수 기준을 초과하는 것은 pH, Zn, Fe, Cu, Cr 및 P였다. 실험 결과 인회석 40번체 통과분-100번체 잔류분을 사용하는 것이 가장 적절할 것으로 생각되며 유속은 1kg의 인회석에 11의 도금폐수를 3시간 동안 반응시키면 경제적, 시간적 측면에서 가장 적절한 것으로 사료된다. 이 경우 pH는 1.98에서 5.30으로 증가하고 Cr, Fe, Cu 및 Zn은 각각 77.10%, 99.58%, 99.39% 및 40.77% 제거되는 것으로 나타났다. 용해율은 0.3619 g/min/kg으로 계산되었다. 그러나 3시간의 반응시간으로는 크롬 및 아연을 기준치 이하로 제거하지 못하므로 인회석 반응조를 다단계로 하는 실험을 수행해 그 결과를 평가해야 할 것이다.

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문제 정의

그러나, 이런 성분 차이에도 불구하고 두 종류의 인회석 모두 국내 ARD 내의 주 오염 중금속인 비소 제거 및 AMD 내의 비소, 아연, 카드뮴, 망간, 철, 알루미늄 및 구리 제거효율이 높은 것으로 나타났다(Choi and West, 1995/ 최정 찬과 이민희, 2004a/최정찬과 이민희, 2004b). 따라서 AMD 및 ARD와 중금속의 종류와 농도가 다른 도금폐수에 대해 인회석의 중금속 제거 효율을 알아보기 위해 실내실험을 실시하게 되었다.

제안 방법

광산배수 내 중금속과 종류 및 농도가 상이할 때의 인회석의 중금속 제거효율을 비교하기 위하여 부 산시내 모 도금업체의 폐수를 수거하여 실내실험을 실시하였다. 입자별 제거효율을 비교하기 위하여 20 번체 잔류분, 40번체 잔류분, 100번체 잔류분 및 200번체 잔류분 각각 1kg 씩 준비하여 도금폐수와 반응시켰다.
입자별 제거효율을 비교하기 위하여 중국산 인회석을 20번체 잔류분, 40번체 잔류분, 100번체 잔류분 및 200번체 잔류분으로 각각 1kg 씩 준비하여 부산광역시 모업체에서 채수한 도금폐수와 반응시켰다. 반응시간은 1kg의 인회석에 11의 도금폐수가 각각 평균 시간 165분, 320분, 469분, 그리고 1093분 (60.43, 31.20, 21.33 및 9.15 x 10^-4 1/min/kg) 호기성 반응하게 하여 유입수 및 유출수의 중금속 농도를 비교/검토하였다. 반응시간을 24시간 이내로 실험한 이유는 도금공장 수처리시설 반응조의 처리속•도를 고려하기 위해서였다.
입자별 제거효율을 비교하기 위하여 20 번체 잔류분, 40번체 잔류분, 100번체 잔류분 및 200번체 잔류분 각각 1kg 씩 준비하여 도금폐수와 반응시켰다. 반응시간은 1kg의 인회석에 11의 도금폐수가 각각 평균 시간 165분, 320분, 469분, 그리고 1093분(60.43, 31.20, 21.33 및 9.15 x 10'4 1/min/kg) 반응하게 하여 유입수 및 유출수의 중금속 농도를 비교/검토하였다. 폐수의 수질분석결과에 의하면 "수질환경보존법 오염물질 배출허용기준"<가>지역 방출수 기준을 초과하는 것은 pH, Zn, Fe, Cu, Cr 및 P였다.
광산배수 내 중금속과 종류 및 농도가 상이할 때의 인회석의 중금속 제거효율을 비교하기 위하여 부 산시내 모 도금업체의 폐수를 수거하여 실내실험을 실시하였다. 입자별 제거효율을 비교하기 위하여 20 번체 잔류분, 40번체 잔류분, 100번체 잔류분 및 200번체 잔류분 각각 1kg 씩 준비하여 도금폐수와 반응시켰다. 반응시간은 1kg의 인회석에 11의 도금폐수가 각각 평균 시간 165분, 320분, 469분, 그리고 1093분(60.
입자별 제거효율을 비교하기 위하여 중국산 인회석을 20번체 잔류분, 40번체 잔류분, 100번체 잔류분 및 200번체 잔류분으로 각각 1kg 씩 준비하여 부산광역시 모업체에서 채수한 도금폐수와 반응시켰다. 반응시간은 1kg의 인회석에 11의 도금폐수가 각각 평균 시간 165분, 320분, 469분, 그리고 1093분 (60.

성능/효과

"분석결과에 의하면 ""수질 환경보존법 오염물질 배출허용기준""지역 방출수 기준을 초과하는 것은 pH, Zn, Fe, Cu, Cr 및 P 였다."
42%의 제거율을 보여 충분한 반응시간을 유지하면 70% 이상의 제거율을 나타낼 것으로 생각된다. 20번체 통과분은 거의 70%이상의 제거율을 보여 입자크기 및 유속과는 관련이 없이 크롬을 제거하는 것으로 나타났다. 철의 경우에는 입자크기와 유속에 관계없이 최저 91.
겉보기단위중량(Bulk unit weight)는 20, 40, 100 및 200 번체 잔류분이 각각 1.673, 1.581, 1.520 및 1.439 g/cnU로 측정되어 입자가 작아질수록 겉보기 단위중량이 적어지는 것으로 나타났다.
58%의 제거율을 보여 거의 대부분이 제거되는 것으로 나타났다. 구리의 경우에는 40번체 잔유분 까지는 반응 시간이 부족해 4.66-72.33%의 제거율을 보이나 40번체 통과분은 91.31-99.58%의 제거율을 보여주며 유속에 거의 영향을 반지 않는 것으로 나타났다.
도금폐수의 주요 중금속 오염원인 크롬은 20번체 잔류분(DY1)의 경우 반응시간이 1093분 미만일 때5.59-7.84%의 제거율을 보여 입자가 커 반응이 제대로 이루어지지 않은 것으로 나타났다. 1093분인 경우는 73.
폐수의 수질분석결과에 의하면 "수질환경보존법 오염물질 배출허용기준"<가>지역 방출수 기준을 초과하는 것은 pH, Zn, Fe, Cu, Cr 및 P였다. 실험 결과 인회석 40번체 통과분-100번체 잔류분을 사용하는 것이 가장 적절할 것으로 생각되며 유속은 1kg의 인회석에 11의 도금폐수를 3시간 동안 반응시키면 경제적, 시간적 측면에서 가장 적절한 것으로 사료된다. 이 경우 pH는 1.
큰 입자의 경우 충분한 반응시간을 주면 폐수 속의 용존 인이 중금속과 반응흐-여 침전할 것으로 사료된다. 인회석의 용해율은 유속에 비례하며 입자가 작아질수록 용해율이 증가하는 것으로 나타났다.

후속연구

3619 g/min/kg으로 계산되었다. 그러나 3시간의 반응시간으로는 크롬 및 아연을 기준치 이하로 제거하지 못하므로 인회석 반응조를 다단계로 하는 실험을 수행해 그 결과를 평가해야 할 것이 다 .

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