모래와 팽창질석을 이용한 인공 습지 광산 배수 처리 : Performance study on pilot-scale constructed wetland using sand and vermiculite for acid mine drainage
- 발행기관 고려대학교
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 석사
- 학과 대학원 환경생태공학과 수질및토양환경전공
- 식별자(기타) DL:000018551515
- 서지제어번호 000045356943
초록/요약
본 연구에서는 산성 광산 배수 처리를 위한 인공 습지 조성 시 팽창 질석의 적용 가능성을 알아보고자 실내 인공 습지 실험을 수행하였다. 먼저 인공 습지의 기반재로 사용된 모래와 팽창 질석의 중금속 흡착 제거량을 알아보기 위하여 흡착 실험을 수행하였다. 혼합 중금속 용액을 주입하여 모래와 팽창 질석으로 흡착 실험을 수행한 결과 중금속의 흡착제거량은 납 > 카드뮴 > 구리 > 아연의 순으로 나타났으며, 이는 모래와 팽창 질석에서 동일하게 나타났다. 이 결과 중금속의 혼합 존재 시 서로 경쟁 관계에서 흡착 반응이 일어나며, 납이 경쟁관계의 가장 우위에 있는데 반하여 아연이 흡착 반응 시 경쟁 관계의 가장 낮은 위치 인 것으로 판단된다. 팽창 질석을 기반재에 혼합함으로서 중금속의 제거 효율과 식물체의 중금속 흡수량의 변화를 알아보기 위하여 회분식 실험을 수행하였다. 그 결과 기반재를 모래로만 구성한 처리조에 비하여 모래와 팽창 질석을 혼합한 처리조에서 처리 후 배출수의 중금속 농도가 낮게 나타났으며, 이는 흡착 실험 시 팽창 질석이 모래에 비하여 흡착 제거 효과가 높은 것과 일치하였다. 또한 식물을 식재한 경우 중금속의 제거 효율이 향상되었으며, 식물체 내의 중금속 함량도 팽창 질석을 혼합한 실험조에서 더 높게 나타났다. 이는 팽창 질석을 혼합 하였을 경우 중금속의 기반재에 의한 흡착 제거뿐 아니라 식물에 의한 제거율도 향상되는 것으로 판단된다. 팽창 질석의 혼합 비율에 따른 산성 광산 배수의 중금속 처리 효율 및 생물 독성 저감 효과를 알아보기 위해 연속식 처리조의 실험을 수행하였다. 그 결과 처리수의 카드뮴 농도는 모래로만 구성된 처리조에서 0.146 mg L-1으로 가장 높게 나타났으며, 모래와 팽창 질석의 혼합비가 2:1, 1:1, 1:2로 팽창 질석의 혼합비가 높아질수록 0.033 mg L-1, 0.023 mg L-1, 0.017 mg L-1으로 카드뮴의 유출 농도는 낮아지는 것으로 나타났다. 생물독성의 경우, 기반재의 구성이 모래인 처리조와 모래와 팽창 질석의 혼합비가 2:1 및 1:1인 처리조의 독성은 차이를 보이지 않았으나, 모래와 팽창 질석의 혼합비가 1:2인 경우 독성값이 저감되었다.
more목차
CONTENTS
Ⅰ.서론
Ⅱ.연구배경
1.우리나라 산성 광산 배수 및 처리 기술 현황
2.자연 정화 처리 시설에서 여재의 활용
3.생물 독성 평가 (Bioassay)
Ⅲ.재료 및 방법
1.모래와 팽창 질석의 중금속 흡착 실험
2.회분식 파일럿의 중금속 제거
3.연속식 파일럿의 중금속 제거
4.생물 급성 독성 평가
Ⅳ.결과 및 고찰
1.모래와 팽창 질석의 중금속 흡착
1.1단일 중금속 용액의 흡착 실험
1.2혼합 중금속 용액의 흡착 실험
2.습지 파일럿의 중금속 처리 효율 -회분식
2.1팽창 질석의 혼합 시 처리조의 중금속 처리 효율 변화
2.1.1기반재를 모래로 구성한 처리조의 중금속 처리 효율
2.1.2기반재에 팽창 질석을 혼합한 처리조의 중금속 처리 효율
2.2식물체의 중금속 함량
3.습지 파일럿의 중금속 처리 효과 -연속식
3.1혼합비에 따른 중금속 처리 효율
3.2연속식 처리조 식물체 분석 결과
3.3연속식 처리조 배출수의 생물 독성 평가
Ⅴ.결론
Ⅵ.요약
Ⅶ.참고 문헌
LISTOFTABLES
Table1.ConcentrationofheavymetalsinacidminedrainageinKorea
Table2.Treatmentsystem ofabandonedcoalmineforacidminedrainageinKorea
Table3.Concentrationofheavymetals
Table4.Nutrientsolutionconcentrations
Table5.Concentrationofheavymetalincontinueexperiment
Table6.Changesofheavymetalsconcentrationineffluent-Sand(Heavymetalsconcentrationofinflow -A)
Table7.Changesofheavymetalsconcentrationineffluent-Sand(Heavymetalsconcentrationofinflow -10A)
Table8.Changesofheavymetalsconcentrationineffluent-Sand(Heavymetalsconcentrationofinflow -50A)
Table9.Changesofheavymetalsconcentrationineffluent-S+V (Heavymetalsconcentrationofinflow -A)
Table10.Changesofheavymetalsconcentrationineffluent-S+V(Heavymetalsconcentrationofinflow -10A)
Table11.Changesofheavymetalsconcentrationineffluent-S+V(Heavymetalsconcentrationofinflow -50A)
Table12.Heavymetalsconcentrationinplant(S:sand,V:vermiculite)
Table13.Heavymetalsconcentrationinplant(After1week)
Table14.Heavymetalsconcentrationinplant(After3week)
Table15.InitialacutetoxicityofDaphniamagnainheavymetals
LISTOFFIGURES
Figure1.Schematicdiagram ofbatchexperiment.
Figure2.Schematicdiagram ofcontinuousexperiment.
Figure3.Adsorptionconcentrationofheavymetalsforsandbyreactiontime.Inputconcentrationofheavymetals-50mgL-1.(a:Sand,b:Vermiculite)
Figure4.Adsorptionconcentrationofheavymetalsforsandbyreactiontime.Inputconcentrationofheavymetals-100mgL-1.(a:Sand,b:Vermiculite)
Figure5.Adsorptionconcentrationofheavymetalsforsandbyreactiontime.Inputconcentrationofheavymetals-200mgL-1.(a:Sand,b:Vermiculite)
Figure6.Adsorptionconcentrationofheavymetalsforsandbyreactiontime(Inputconcentrationofheavymetals:cadmium,copper,leadandzinc-50mgL-1).
Figure 7.Adsorption concentration ofheavy metals forvermiculite byreactiontime(Inputconcentrationofheavymetals:cadmium,copper,leadandzinc-50mgL-1).
Figure8.Changeofheavymetalsineffluent.(a-sand100%,b-S:V -2:1,c-S:V-1:1,d-S:V-1:2)
Figure9.Acutetoxicity(24h)changeofcontinuousexperimentbyheavymetalstreatment.
Figure10.Acutetoxicity(48h)changeofcontinuousexperimentbyheavymetalstreatment.
