폐광산 폐수처리 방법

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폐광산 폐수처리 방법에 대한 보고서 자료입니다.

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가래, 검정말과 같은 침수식물, 생이가래, 좀개구리밥 등이 활용된다. 식재할 식물의 종류는 다음과 같은 사항을 고려하여 결정하며, 5～7 종의 정수식물을 식재하여 습지의 다양성을 증가시킬 수 있도록 한다.
- 지역의 자생식물
- 오염도가 높은 물속에 잘 자라는 식물
- 오염물질의 흡수 및 제거능이 높은 식물
- 다년생 식물
- 성장이 빠른 식물
- 자연경관형성 식물
- 생물서식지로 활용도가 높은 식물
- 공급 및 재배관리가 용이한 식물
표 5. 인공습지에 이용되는 식물의 종류 (M. Sengupta, 1993)
Emergent
(정수식물)
Phalaris arundinaces
Scirpus validus
Scirpus pungens
Glyceria maxima
Eleocharis dulcis
Colocasia esculenta
Submerged
(침수식물)
Egeria densa
Ceratophyllum demersum
Elodea nuttallii
Myriophyllum aquaticum
Floating
(부수식물)
Lemna minor
Eichhornia crassipes
Wolffia arrhiza
Azolla caroliniana
Hydrocotyle umbellata
Lemna gibba
Lemna spp.
인공습지 (Wetland)조성 후 중금속으로 오염된 수질 내의 오염물질을 식물을 이용한 phytoaccumulation에 이용되는 수생식물에 대한 많은 연구가 이루어졌다.
오염된 수질의 중금속 제거에 관한 국내 연구사례에서는 부레옥잠 (Eichhornia crassipes)을 이용하여 Cr, Cu, Pb, Cu의 제거 연구결과 Cu > Pb > Cd > Cr 순으로 각각 92.9, 91.8, 49.3, 40.0%의 제거 효율을 보여 Cu와 Pb의 제거 효율이 뛰어나다는 보고가 있었다(이 등, 1985). 또한 오염수질 중 수생식물을 이용한 비소 제거 연구를 실시한 기존 연구사례에서 밀리오필룸프로핀큐움 (Myriophyllum propinquum), 자라풀과의 Elodea canadensis와 Lagarosiphon major, 물냉이 (Watercress; Rorippa nasturtium) 등은 건중량 기준 식물체내 비소의 축적이 1,000 mg kg-1의 Hyperaccumulation되는 것으로 조사되었고(Breff Robinson, 2006), Water lettuce(Pistia stratiotes L.; 물상추)도 비소를 축적하는 수생식물로 연구되었던 연구사례도 있었다(Mukherjee S., 2005).
1). Natural Wetland
광산 활동은 새로운 지류를 발생시키게 되며, 여기서 부하되는 물은 인근의 자연 습지로 유입되거나, 평지나 함몰된 지역의 연못으로 유입되어 습지가 생성된다. 이러한 습지는 광산에서 발생되는 물의 수질을 개선시킨다.
그림 6. Natural wetland
2). Aerobic Constructed Wetlands
중금속이 hydroxide나 oxide 형태로 침전되기 위해서는 산화 반응이 일어나야 한다. 습지내 식물들은 습지의 유속을 감소시키고, 물의 체류시간을 증가시켜 습지로 유입된 AMD 내의 금속들이 산소와 충분히 반응할 수 있는 조건을 만들어 낸다. AMD에 용존해 있는 Fe, Mn, Al은 다음과 같은 원리로 습지 내에 정체되게 된다; 여기에는 1) metal hydroxide의 형성 및 침전, 2) 미생물의 황산기 환원의 산물로 생성되는 metal sulfide, 3) 유기물과의 착물형성, 4) 습지 내 negatively-charged site에 있는 다른 양이온과의 이온 교환, 5) 습지 내 식물에 의한 흡수. 이외에도 carbonate에 의한 중화반응, 습지 내 기질 물질에의 부착, algal mat로의 흡착 및 금속 이온 교환 등이 있다(Skousen et al., 1996).
그림 7. Aerobic constructed wetland
3). Anaerobic Wetlands
혐기 상태에서는 두 가지 형태로 알칼리 물질이 생성될 수 있다. Desulfovibrio와 Desufotomaculum 종의 박테리아는 습지 내 유기물에 있는 CH2O와 대사를 위한 에너지원으로 이용되는 SO42-를 반응시켜 H2S와 HCO32-를 생성시킨다. 이러한 박테리아가 황산기를 환원시키는 최적의 pH는 6～9이며, pH 5 이하에서는 활성이 감소한다. 그러나, 이 박테리아들은 2.0～2.8의 낮은 pH로 유입되는 조건에서도 생체환경을 조절하여 황산기를 성공적으로 환원시킬 수 있다고 보고되었다. 그러나, 유입되는 산도가 System의 중화능력을 초과할 경우 System의 pH가 감소하여 황산기의 환원 반응은 정지하게 된다(Eger, 1994). 다른 하나의 경로는 유입되는 산과 습지내에 있는 limestone이 반응하여 HCO32-를 발생시키는 것이다.
그림 8. Anaerobic wetland
▶ 지반침하(subsidence)
지하공동에 의한 지반침하 형태는 지반조건, 동동 규모, 침하발생 원인 등에 따라 달라지는데, 시간에 따라 활동성 침하(active subsidence)와 잔류성 침하(residual subsidence)로 구분할 수 있으며, 형태에 따라 연속형 침하(continuous suvsidence)와 불연속형 침하(discontinuous subsidence)로 구분할 수 있다. 연속침하는 트러프형 침하가 대표적인 형태이며, 불연속 침하는 함몰형 침하가 대표적인 형태이다.
표 . 지하공동의 침하유형 특성
구 분
Trough형 침하
Sinkhole형 침하
경사
대체로 완만
급경사
범위(규모)
대체로 넓은 구역(최소 10m)
대체로 작은 규모 (3m 내외)
침하량
최대 침하량 1m 정도
수 m ~수십 m
발생속도
서서히 발생
갑자기 발생
형태
타원형, Tilting, 접시형태
원통형 혹은 원추형
발생원인
잔주 파괴, 잔주 펀칭 등에 의함
석회공동 천장부의 파괴 (공동폭, 공동심도, Bulking과 전이 작용에 의해 발생)
피해(위험성)
지상구조물에 피해가능
인명 및 시설물에 심각한 타격을 줌

키워드

폐광산,   AMD(Aicd Mine Drainge),   침출수