KR100890297B1 - Neutralization system of acid mind drainage by porous concrete blocks with refilling of alkali material - Google Patents

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KR100890297B1 KR1020070058787A KR20070058787A KR100890297B1 KR 100890297 B1 KR100890297 B1 KR 100890297B1 KR 1020070058787 A KR1020070058787 A KR 1020070058787A KR 20070058787 A KR20070058787 A KR 20070058787A KR 100890297 B1 KR100890297 B1 KR 100890297B1
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임학상
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Abstract

본 발명은 투수성 블록을 이용한 산성광산배수의 중화처리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굵은 골재로서 석회석이나 돌로마이트 채광과정에서 발생한 저품위의 폐석 혹은 건설폐기물로 만든 재생골재를 이용하여 만든 투수성 콘크리트 블록을 산성광산배수가 유출되는 수로 내의 3개 지점에 연직 방향의 벽체를 형성하면서 설치하여 투수성 벽체를 통과하는 산성광산배수가 콘크리트 블록 내에 함유되어 있는 알칼리 물질과 반응하여 중화처리되는 단계; 및 콘크리트 블록 내에 함유된 알칼리 물질이 소진되는 경우 콘크리트 블록 상단 및 블록 측면에 'T'자 형태로 1년간의 화학양론적 요구량 이상으로 알칼리 물질을 재충전하여 산중화능력이 지속적으로 유지되도록 하는 산성광산배수 중화처리시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a neutralization treatment system of acid mine drainage using a permeable block, and more particularly, coarse aggregate is made of permeable concrete made of low-grade waste rock generated from limestone or dolomite mining process or recycled aggregate made of construction waste. Installing the block while forming a vertical wall at three points in the channel through which the acid mine drainage is discharged, and neutralizing the acid mine drainage passing through the permeable wall with an alkali substance contained in the concrete block; And acid mines that maintain acid neutralization capacity by recharging the alkali material above the one-year stoichiometric requirement in the form of 'T' when the alkali material contained in the concrete block is exhausted. It relates to a drainage neutralization treatment system.

산성광산배수, 투수성 콘크리트 블록, 광산폐석, 건설폐기물 재생골재, 알칼리 물질 재충전, 반응벽체 Acid Mine Drainage, Permeable Concrete Block, Mine Waste Rock, Construction Waste Recycling Aggregate, Alkaline Recharge, Reaction Wall

Description

알칼리 물질 재충전 기능을 갖는 투수성 콘크리트 블록에 의한 산성광산배수 중화처리시스템{Neutralization system of acid mind drainage by porous concrete blocks with refilling of alkali material}Neutralization system of acid mind drainage by porous concrete blocks with refilling of alkali material}

도 1은 본 발명에 따른 산성광산배수 중화처리 방법의 일 실시예 평면도이다.1 is a plan view of an embodiment of the acid mine drainage neutralization treatment method according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 산성광산배수 중화처리 방법의 일 실시예 측면도이다.Figure 2 is a side view of one embodiment of the acid mine drainage neutralization treatment method according to the present invention.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 투수성 블록에 대한 산성광산배수 중화실험 결과를 나타낸 것으로서, 굵은 골재 입자 크기별 산성광산배수 처리량에 따른 유출수의 pH 변화를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the results of the acid mine drainage neutralization test for the permeable block according to the first embodiment of the present invention, showing the pH change of the effluent according to the acid mine drainage treatment according to the coarse aggregate particle size.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 투수성 블록에 알칼리 물질을 재충전한 경우의 실험 결과를 나타낸 것으로서, 투수성 블록에 소석회를 주입한 경우와 비교예로서 투수성 블록없이 소석회만 주입한 경우의 산성광산배수 중화실험 결과를 나타낸 것이다. Figure 4 shows the experimental results when the alkaline material is recharged in the water permeable block according to the second embodiment of the present invention, as a comparative example and the injection of only lime without a water permeable block as a comparative example It shows the acid mine drainage neutralization test results.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

L ... 최상류측의 투수성 벽체와 최하류측의 투수성 벽체 사이의 거리L ... the distance between the permeable wall on the most upstream side and the permeable wall on the most downstream side

10,20,30,40 ... 투수성 블록
24 ... 재충전되는 알칼리 물질의 투입량
10,20,30,40 ... permeable block
24 ... Dosage of Alkaline Recharged

50 ... 투수성 블록 상단에 재충전시킨 알칼리 물질50 ... alkali material recharged on top of permeable block

60 ... 투수성 블록 측면에 재충전시킨 알칼리 물질60 ... alkali material recharged on the side of the permeable block

본 발명은 투수성 블록을 이용한 산성광산배수의 중화처리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 (a) 석회석이나 돌로마이트 채광과정에서 발생한 저품위의 폐석 혹은 건설폐기물로 만든 재생골재를 굵은 골재로 이용하여 만든 투수성 콘크리트 블록을 산성광산배수가 유출되는 수로 내에 연직 방향의 벽체를 형성하면서 설치하여 투수성 벽체를 통과하는 산성광산배수가 콘크리트 블록 내에 함유되어 있는 알칼리 물질과 반응하여 중화처리되는 단계; 및 (b) 콘크리트 블록 내에 함유된 알칼리 물질이 소진되는 경우 콘크리트 블록 상단 및 블록 측면에 일정량의 알칼리 물질을 재충전하여 산중화능력이 지속적으로 유지되도록 하는 산성광산배수 중화처리시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a neutralization treatment system of acid mine drainage using a permeable block, and more specifically, (a) made of coarse aggregate made from low-grade waste rock or construction waste generated from limestone or dolomite mining as coarse aggregate. Installing the permeable concrete block while forming a vertical wall in the channel through which the acid mine drainage flows, and neutralizing the acid mine drainage passing through the permeable wall with an alkali substance contained in the concrete block; And (b) an acid mine drainage neutralization treatment system for regenerating a predetermined amount of alkali material on the top and side of the block when the alkali material contained in the concrete block is exhausted so that acid neutralization capacity is continuously maintained.

산성광산배수 (AMD : Acid Mine Drainage)란 황철광 성분이 풍부한 층이 지하수 및 공기의 유입으로 산성화되면서 산성물질을 배출하여 주변 수계의 pH를 저하시키고, pH 저하에 따른 중금속 누출가능성이 증가되는 문제로서 주로 석탄광산에서 이와 같은 문제가 많이 야기되고 있다. 1999년의 산업자원부 조사자료에 의하면 전국의 344개 폐탄광 중 136개소의 폐탄광에서 갱내수가 유출되고 있으며, 갱내 수 유출량은 매일 39,484㎥에 이르고 있다. 산성광산배수는 2∼3 내외의 낮은 pH 와 500∼2,500 mg/ℓ 범위의 SO4 2 -를 비롯한 Fe, Al, Mn 등 금속함량이 높은 것이 특징이다.Acid Mine Drainage (AMD) is a problem in which a layer rich in pyrite is acidified by inflow of groundwater and air to discharge acidic substances, thereby lowering the pH of the surrounding water system and increasing the possibility of heavy metal leakage due to the pH drop. Many of these problems are caused mainly by coal mining. According to a survey by the Ministry of Commerce, Industry and Energy in 1999, 136 waste coal mines out of 344 waste coal mines nationwide, and the amount of water discharged in the mine reaches 39,484m3 daily. Acid mine drainage is characterized by low pH of 2-3 and high metal content of Fe, Al, Mn including SO 4 2 - in the range of 500-2,500 mg / l.

산성광산배수를 처리하기 위한 기술로는 알칼리 물질을 이용한 중화처리방법이 주로 적용되고 있다. 석회석을 활용한 ALD (Anoxic limestone drains) 처리방법, 우분 등의 유기물층에서 황산염 환원 미생물에 의해 알칼리도를 발생시킨 후 석회석 등을 활용하여 금속의 침전을 유도하는 SAPS (Successive alkalinity producing system) 처리방법 등이 주로 적용되는 방법이며, 이외에 소석회, 수산화나트륨, 콘크리트 재생골재, 제강슬래그, 패각류와 같은 알칼리물질을 산성광산배수 처리에 적용하기 위하여 연구한 사례가 있다.As a technique for treating acid mine drainage, a neutralization method using an alkaline substance is mainly applied. ALD (Anoxic limestone drains) treatment method using limestone, SAPS (Successive alkalinity producing system) treatment method which induces alkalinity by sulphate reducing microorganism in organic material layer such as milk powder and induces metal precipitation using limestone This method is mainly applied. In addition, there are cases where alkaline substances such as slaked lime, sodium hydroxide, recycled concrete aggregate, steel slag, shellfish are applied to acid mine drainage treatment.

산성광산배수 처리목적으로 특허출원된 국내기술로는 산성광산배수를 저수하는 정류조와 망사형 카트리지 내에 굴껍질이 충진된 중화조, 침전조를 단위 유니트로 하되, 직렬로 복수개 연속된 장치를 특징으로 하는 산성광산 폐수 처리시스템인 한국등록특허 10-0672080호, 유기물층의 온도를 일정하게 유지하기 위해 폐광의 갱도 내에 유기물층을 설치한 황산염 환원시설을 특징으로 하는 한국등록특허 10-0618305호, 소성된 폐석 및 황토여재를 포함하는 중화조와 황산염 환원세균을 이용한 광산배수 정화방법을 특징으로 하는 한국등록특허 10-0527336호, 1차 집수조, 2차 집수조, 혐기성 인공소택지, 침전조, 호기성 인공소택지 등으로 구성되며, 소택지는 자갈층, 석회석층, 기질물질층, 녹조류 및 식물체층 등으로 구성된 것을 특징 으로 하는 한국등록특허 10-0465454호, 라임스톤층이 구비된 집수조, 응집/침전지, 적니층, 자연정화기로 구성되어 산성배수처리를 목적으로 하는 한국등록특허 10-0566327호, 산성광산배수를 폐콘크리트 재생골재와 접촉반응시켜 중화처리하는 한국공개특허 특2001-0035288호, 폐콘크리트 재생골재 또는 부산석회를 이용하여 염기생성조에서 액상의 알칼리 성분만을 분리하여 중화조에서 산성폐수와 중화처리함으로써 중금속 함유 슬러지의 발생량을 줄이는 것을 특징으로 하는 한국등록특허 10-0499060호 등이 있다.The domestic technology patented for acid mine drainage treatment includes a rectification tank for storing acid mine drainage, a neutralization tank with oyster shells filled in a mesh cartridge, and a settling tank as unit units. Korea Patent No. 10-0672080, an acid mine wastewater treatment system, Korea Patent No. 10-0618305, which features a sulphate reduction facility in which an organic material layer is installed in the tunnel of the abandoned mine to keep the temperature of the organic material layer constant, calcined waste-rock and Korean Patent No. 10-0527336 characterized by the neutralization tank containing the yellow soil filter and the method for purifying the mine drainage using sulphate reducing bacteria, primary collection tank, secondary collection tank, anaerobic artificial settlement, sedimentation tank, aerobic artificial settlement, etc. The marshland is characterized by consisting of a gravel layer, limestone layer, substrate material layer, green algae and plant layer, etc. 0-0465454, a sump tank with a limestone layer, agglomeration / sedimentation, red mud layer, and natural purifier, is registered in Korea Patent No. 10-0566327 for acid drainage treatment, and acid mine drainage is contacted with waste concrete recycled aggregates. Korea Patent Publication No. 2001-0035288, a waste concrete recycled aggregate or by using lime, which neutralizes the reaction, separates the liquid alkaline components from the base production tank and neutralizes the acidic waste water in the neutralization tank to reduce the amount of sludge containing heavy metals. Korean Patent No. 10-0499060 characterized in that the reduction.

이중 황산염 환원시설의 경우 황산염을 환원시키기 위해 유기탄소원으로 주입하는 각종 유기물은 비록 산성광산배수 중의 중금속보다는 환경적 유해성이 작다고 해도, 투입하는 유기물 자체가 수질오염물질이므로 부적정처리시 수계의 수질오염을 일으킬 우려가 있으므로 화학양론적인 측면에서 세밀한 검토하에 주입량을 결정하여야만 하며, 이는 현실적으로 매우 어려운 문제이다.In the case of sulphate reduction facilities, various organic substances that are injected into the organic carbon source to reduce sulphate, although the environmental hazards are less than the heavy metals in acid mine drainage, the organic substances themselves are water pollutants. Because of the possibility of causing an injection, it is necessary to determine the dosage under careful consideration from a stoichiometric point of view, which is a very difficult problem in reality.

폐콘크리트 재생골재를 중화재로 이용하는 방법의 경우 실제 폐콘크리트의 대량 발생처는 도심지인 반면, 산성광산배수 발생지는 산악지역에 위치하며, 재생골재가 부피와 중량을 많이 차지한다는 점을 고려할 때 수송비 부담이 높아지며, 재생골재의 내의 알칼리 공급 능력이 소진된 경우 이를 다시 교체, 운반하여야 하므로, 실제 현장 적용성은 높지 않은 단점이 있다.In the case of using waste concrete recycled aggregate as a neutralizing material, the actual generation of waste concrete is located in urban areas, while acid mine drainage is located in a mountainous area, considering that recycled aggregate takes up a lot of volume and weight. This increases, and when the alkali supply capacity of the recycled aggregate is exhausted, it must be replaced and transported again, so that practical field applicability is not high.

본 발명은 별도의 중화 반응조 설치없이 산성광산배수가 유출되는 수로상에서 중화처리하기 위하여, 굵은 골재로서 산업부산물로 다량 발생하는 석회석이나 돌로마이트 채광과정에서 발생한 저품위의 폐석; 혹은 건설폐기물로 만든 재생골재를 사용한 투수성 콘크리트 블록을 산성광산배수가 유출되는 수로 내에 벽체를 형성하면서 설치하여 투수성 벽체를 통과하는 산성광산배수가 콘크리트 블록 내에 함유되어 있는 알칼리 물질과 반응하여 중화처리되도록 하였다. 한편, 콘크리트 블록 내에 함유된 알칼리 물질이 소진되는 경우 콘크리트 블록 상단 및 블록 측면에 일정량의 알칼리 물질을 재충전하여 산중화능력이 지속적으로 유지되도록 함으로써 유지관리가 용이한 산성광산배수 중화처리시스템을 제공하고자 하였다. The present invention is a low-grade waste-rock generated in the process of mining limestone or dolomite generated in large quantities as industrial by-products as a coarse aggregate in order to neutralize the acid mine drainage channel without installing a separate neutralization reaction tank; Alternatively, a permeable concrete block using recycled aggregate made of construction waste is formed while forming a wall in the channel where the acid mine drainage flows out, and the acid mine drainage passing through the permeable wall reacts with the alkali material contained in the concrete block to neutralize it. To be treated. On the other hand, when the alkali material contained in the concrete block is exhausted to replenish a certain amount of alkali material on the concrete block top and block side to maintain the acid neutralization capacity to provide an acid mine drainage neutralization treatment system easy to maintain It was.

본 발명은 (a)굵은 골재로서 석회석이나 돌로마이트 채광과정에서 발생한 저품위의 폐석; 혹은 건설폐기물로 만든 재생골재를 사용한 투수성 콘크리트 블록을 생산하는 단계; 및 (b)상기의 투수성 블록을 산성광산배수가 유출되는 수로 내에 일정 두께의 벽체를 형성하도록 설치하여 투수성 벽체를 통과하는 산성광산배수가 콘크리트 블록 내에 함유되어 있는 알칼리 물질과 반응하여 중화처리되는 단계; (c)콘크리트 블록 내에 함유된 알칼리 물질이 소진되는 경우 콘크리트 블록 상단 및 블록 측면에 일정량의 알칼리 물질을 재충전하여 산중화능력이 지속적으로 유지되도록 함으로써 유지관리가 용이한 산성광산배수 중화처리시스템을 제공한다.The present invention is (a) coarse aggregate of low-grade waste-rock generated during the limestone or dolomite mining process; Or producing permeable concrete blocks using recycled aggregate made of construction waste; And (b) installing the permeable block to form a wall having a predetermined thickness in the channel through which the acid mine drainage flows, and neutralizing the acid mine drainage passing through the permeable wall with an alkali substance contained in the concrete block. Becoming; (c) When the alkali material contained in the concrete block is exhausted, the acid mine drainage neutralization treatment system is easy to maintain by recharging a certain amount of alkali material on the top and side of the concrete block to maintain the acid neutralization capacity. do.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in more detail the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개략적 도면의 평면도이며, 도 2는 측면도이다.1 is a plan view of a schematic drawing according to an embodiment of the invention, and FIG. 2 is a side view.

본 발명에 따른 산성광산배수 중화방법 중 상기 (a)굵은 골재로서 석회석이나 돌로마이트 채광과정에서 발생한 저품위의 폐석; 혹은 건설폐기물로 만든 재생골재를 사용한 투수성 콘크리트 블록을 생산하는 단계는 알칼리 물질을 다량 함유하고 있는 부산물을 굵은 골재로 사용하여 투수성 콘크리트 블록을 만드는 단계이다. 이때 굵은 골재의 입경은 4∼25mm 범위인 것을 사용하며, 산성광산배수와 반응하는 표면적을 증가시키면서, 최소한의 투수계수를 확보할 수 있는 4∼8mm 범위인 굵은 골재가 더욱 바람직하다. 투수성 블록의 배합재료로는 물, 시멘트, 상기의 굵은 골재, 감수재가 사용되며, 배합비는 28일 압축강도가 50 kgf/㎠ 이상이 확보될 수 있는 수준이면 충분하다. 이와 같은 배합으로 생산된 투수성 블록의 투수계수는 0.1cm/s 이상인 것을 사용한다.In the acid mine drainage neutralization method according to the present invention (a) as a coarse aggregate, low-grade waste-rock generated during the mining process of limestone or dolomite; Alternatively, the production of permeable concrete blocks using recycled aggregates made of construction waste is a step of making permeable concrete blocks using coarse aggregates containing by-products containing a large amount of alkali material. At this time, the particle size of the coarse aggregate is used in the range of 4 to 25mm, while the coarse aggregate of 4 to 8mm range that can secure a minimum permeability coefficient while increasing the surface area reacting with acid mine drainage is more preferable. Water, cement, coarse aggregate, water-reducing material is used as the blending material of the water-permeable block, the compounding ratio is sufficient if the level of 28 days compression strength 50 kgf / ㎠ or more can be secured. The permeability coefficient of the permeable block produced by such a blend is used that is 0.1 cm / s or more.

본 발명에 따른 산성광산배수 중화방법 중 상기 (b)투수성 블록을 산성광산배수가 유출되는 수로 내에 일정 두께의 벽체(10,20,30)를 형성하도록 설치하여 투수성 벽체를 통과하는 산성광산배수가 콘크리트 블록 내에 함유되어 있는 알칼리 물질과 반응하여 중화처리되는 단계는 일종의 투수성 반응벽체 형태로서 산성광산배수가 배출되는 수로상에서 투수성 블록이 갖는 투수계수에 의해 최소한의 체류시간을 가지면서 머무는 동안 투수성 블록이 함유하고 있는 알칼리 물질과 반응하여 중화처리를 도모하는 단계이다. 투수성 블록은 여름철 집중호우시에도 빠른 유속에 의해 썰려가지 않을 정도로 충분한 크기로 하며, 이를 수로 내에 평상시 수위까지 블록으로 제방을 쌓듯이 쌓아서 평시에는 산성광산배수가 투수성 벽체를 통과하여 흘러가도록 설치한다. 바람직하기는 설치된 벽체의 안정성을 확보하기 위해 1:1 내 지 2:1의 경사를 두어서 수로 바닥의 벽체 두께가 보다 두껍고, 수면 부근의 벽체 두께가 얇게 되도록 설치한다.In the acid mine drainage neutralization method according to the present invention, the (b) permeable block is installed to form walls (10, 20, 30) having a predetermined thickness in the channel through which the acid mine drainage flows, and the acid mine passes through the permeable wall. The step of neutralizing the waste water by reacting with the alkali substance contained in the concrete block is a kind of permeable reaction wall, which has a minimum residence time due to the permeability coefficient of the permeable block on the channel where the acid mine drainage is discharged. It is a step to neutralize the reaction by reacting with the alkali material contained in the water-permeable block. Permeable blocks are large enough not to be cut by rapid flow rates even during heavy rains in summer, and they are piled up like dikes into blocks up to the usual level in the channel so that acid mine drainage flows through the permeable walls during normal times. do. Preferably, in order to secure the stability of the installed wall is installed so that the wall thickness of the waterway bottom is thicker, and the wall thickness near the water surface is set to be inclined 1: 1 to 2: 1.

이와 같은 벽체는 산성광산배수가 유출되는 수로 상에서 최소한 3개 지점 이상 설치하며(10,20,30), 벽체 간의 설치 간격은 지형 등 현장 여건을 감안하여 유동적이겠으나, 3개 벽체를 모두 통과하는데 10시간 이상의 체류시간이 확보될 수 있는 거리(L)를 계산하여 설치하는 것이 산중화에 필요한 충분한 평형도달시간 확보 측면에서 바람직하다.Such walls are installed at least three points on the channel where the acid mine drainage flows out (10, 20, 30), and the spacing between the walls may be flexible in consideration of the site conditions such as terrain, but it is necessary to pass all three walls. It is preferable to calculate and install a distance L for which a residence time longer than an hour can be secured in view of ensuring sufficient equilibrium arrival time required for acid neutralization.

아울러 수로상에 설치된 투수성 벽체는 산성물질의 중화 후 금속수산화물 형태로 침전되는 각종 중금속 물질의 침전조 혹은 여과지의 역할도 일부 수행할 것으로 기대된다.In addition, the water-permeable wall installed on the water channel is expected to play a part as a sedimentation tank or filter paper of various heavy metal materials precipitated in the form of metal hydroxide after neutralization of acidic substances.

본 발명에 따른 산성광산배수 중화방법 중 상기 (c)콘크리트 블록 내에 함유된 알칼리 물질이 소진되는 경우 콘크리트 블록 상단(50) 및 블록 측면(60)에 일정량의 알칼리 물질을 재충전하여 산중화능력이 지속적으로 유지되도록 하는 단계는 투수성 블록 내에 함유된 산 중화물질이 소진되는 경우 일정 주기로 공업용 석회 등의 알칼리 물질을 투수성 블록의 공극 내에 살포함으로써 산중화능력을 재충전시키는 것을 특징으로 한다. 투수성 블록으로 제방을 쌓을 때 각 블록 간에 1∼5 cm 정도의 간격을 두고 쌓음으로써 이 사이의 빈 틈에 알칼리 물질이 충전될 수 있도록 한다. 1회 충전시 알칼리 물질의 투입량(24)은 1년 이내에 알칼리 물질의 재충전이 필요없을 정도로 충분한 양을 살포하는 것이 바람직하며, 이는 현장에서 배출되는 산성광산 배수의 pH 및 배출 유량에 좌우되므로 일률적인 적용은 곤란하며, 화학양론적인 측면에서 알칼리 물질의 투입량을 결정하되, 추가로 30% 정도의 여유량이 포함되도록 적용한다.In the acid mine drainage neutralization method according to the present invention, when the alkali material contained in the (c) concrete block is exhausted, the acid neutralization ability is maintained by recharging a predetermined amount of the alkali material on the top of the concrete block 50 and the block side 60. In the step of maintaining the acid neutralizing material contained in the permeable block is characterized in that the acid neutralization capacity by recharging by spraying the alkaline substance such as industrial lime in the air permeable block at regular intervals. When the banks are stacked with permeable blocks, they are stacked at intervals of 1 to 5 cm between each block so that the alkaline gap can be filled in the gaps between them. In one charge, the input amount of alkaline material 24 is preferably sprayed in an amount sufficient to avoid recharging the alkaline material within one year, which is dependent on the pH and discharge flow rate of the acid mine drainage discharged from the site. It is difficult to apply, and in terms of stoichiometry, it is necessary to determine the dose of alkali substance, but to include 30% extra amount.

이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 예시하고자 하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

<실시예 1><Example 1>

4∼8mm, 8∼14mm, 14∼25mm의 3단계로 구분한 건설폐기물 재생골재를 굵은 골재로 사용하였으며, 표 1의 배합비로 투수성 블록을 압축성형기에서 제작하였다. Construction waste recycled aggregate divided into 3 stages of 4 ~ 8mm, 8 ~ 14mm, 14 ~ 25mm was used as coarse aggregate, and permeable blocks were produced in compression molding machine at the mixing ratio of Table 1.

표 1.Table 1.

water 시멘트cement 굵은골재Coarse aggregate 감수제Water reducing agent 물/시멘트 비Water / cement ratio 66.9 kg66.9 kg 267.9 kg267.9 kg 1459.4 kg1459.4 kg 2.68 kg2.68 kg 25 %25%

표 1의 배합으로 제작된 투수성 블록의 28일 압축강도와 정수두 투수계수 실험을 통해 얻어진 투수계수는 표 2와 같다. 굵은 골재의 입경이 작을수록 압축강도는 증가하는 경향을 보이나, 28일 압축강도가 93kg/㎠ 이상의 값을 나타내었다. 투수계수는 골재의 크기가 증가할수록 증가하는 경향을 보였으며, 0.47∼1.86cm/s의 범위를 나타내었다.The permeability coefficients obtained through the 28-day compressive strength and hydrostatic head permeability test of the permeable block manufactured by the formulation of Table 1 are shown in Table 2. The smaller the particle size of the coarse aggregate, the higher the compressive strength, but the 28-day compressive strength of 93kg / ㎠ or more. Permeability coefficient increased with increasing aggregate size and ranged from 0.47 to 1.86 cm / s.

표 2.Table 2.

굵은 골재 입경Coarse aggregate particle size 4∼8mm4-8mm 8∼14mm8-14mm 14∼25mm14-25 mm 28일 압축강도 (kg/㎠)28 days compressive strength (kg / ㎠) 123.1123.1 110.2110.2 93.693.6 투수계수 (cm/s)Permeability (cm / s) 0.470.47 1.261.26 1.861.86

아크릴로 제작한 반응기에 투수성 블록을 설치한 후 정량펌프로 일정 유량의 pH 3 내외의 인공 산성폐수를 연속적으로 통과시키면서 일정 시간 간격으로 투수성 블록을 통과한 배출수를 채취하여 pH와 산중화 능력을 측정하였다.After the permeable block is installed in the reactor made of acrylic, pH and acid neutralization ability is obtained by collecting the discharged water passing through the permeable block at regular intervals while continuously passing artificial acidic wastewater at a constant flow rate of pH 3 with a metering pump. Was measured.

산성광산배수는 투수성 블록을 통과하면서 투수성 블록 내에 함유된 알칼리 물질에 의하여 중화되었다. 도 3은 산성광산배수를 통과시킨 유출수의 시간에 따른 pH 변화를 보여주고 있다. 산성광산배수의 pH를 5이상으로 유지시킬 수 있는 기간은 굵은 골재의 입경에 따라 달랐으나, 골재 입자 크기가 4∼8mm인 경우가 약 120 공극부피에 해당하는 유량을 중화할 수 있었으며, 8∼14mm, 14∼25mm의 골재 입자 크기에서는 이보다 짧은 약 60 공극부피에 해당하는 유량을 중화처리할 수 있었다. 본 실시예에서는 산성광산배수의 체류시간을 투수성 블록의 투수계수에 근거하여 2.4시간으로 짧게 적용한 관계로, 투수성 블록 내의 알칼리 물질이 확산되어 나오는데 필요한 시간이 충분히 확보되지 못하여 pH를 5이상 유지하는 지속 시간이 짧았으나, 충분한 체류시간을 허용하는 경우 산중화가능 시간은 보다 길어지게 된다.The acid mine drainage was neutralized by the alkaline material contained in the permeable block while passing through the permeable block. Figure 3 shows the pH change with time of the effluent passed through the acid mine drainage. The duration of pH of the acid mine drainage was maintained above 5 depending on the particle size of the coarse aggregate, but the aggregate particle size of 4 to 8 mm was able to neutralize the flow rate corresponding to about 120 pore volume. At aggregate particle sizes of 14 mm and 14-25 mm, the flow rate corresponding to about 60 pore volumes shorter than this could be neutralized. In this embodiment, since the residence time of the acid mine drainage was shortly applied to 2.4 hours based on the permeability coefficient of the permeable block, the time required for diffusion of the alkaline substance in the permeable block was not sufficiently secured to maintain a pH of 5 or more. Although the duration is short, the acid neutralization time becomes longer if sufficient residence time is allowed.

<실시예 2><Example 2>

실시예 1에 의하면 투수성 블록 내에 포함된 알칼리 물질이 모두 소진되면 더이상의 산중화 효과는 기대하기 어려워진다. 이때 석회와 같은 알칼리 물질을 투수성 블록 상단과 투수성 블록 사이의 틈새에 일정량을 적용하여 알칼리 물질을 재충전하여 산중화가 지속적으로 이루어지도록 한다.According to Example 1, when all the alkali material contained in the permeable block is exhausted, further acid neutralization effect is difficult to expect. At this time, the alkaline material such as lime is recharged by applying a predetermined amount to the gap between the top of the permeable block and the permeable block so that acid neutralization is continuously performed.

투수성 블록은 투수계수가 커서 처리하고자 하는 산성광산배수가 벽체를 통과할 수 있으며, 중화반응 및 알칼리 물질 용해에 필요한 최소의 머무름 시간을 벽체를 통과하는 동안 확보할 수 있으며, pH 증가로 응집된 금속수산화물은 투수성 블록 내의 공극 및 투수성 블록 표면에 침전됨으로써 여과기능을 기대할 수 있다.The permeable block has a large permeability coefficient, so that the acid mine drainage to be treated can pass through the wall, and the minimum retention time required for neutralization reaction and dissolution of alkaline substances can be ensured while passing through the wall. The metal hydroxide can be expected to have a filtration function by being precipitated on the pores in the permeable block and the surface of the permeable block.

도 4는 산중화능력이 소진된 투수성 블록에 알칼리 물질로서 소석회를 실시예 1의 장치에 6g 주입하였을 때의 배출수의 pH 변화를 나타낸 것이다. 비교예로서 투수성 블록 없이 소석회만 6g 주입하고, 산성폐수를 동일한 유량으로 흘렸을 때의 pH 변화도 함께 나타내었다. 투수성 블록 위에 소석회를 투입한 경우 약 60시간 이후에 pH가 6이하로 감소하였으며, 투수성 블록이 없는 경우에는 약 7시간 이후에 pH가 6이하로 떨어졌다. 두 경우 모두 육안으로 볼 때 소석회가 반응조 내에 존재하였으나, 반응조 내에서 소석회가 미처 용해되기 전에 유입된 산성폐수가 유출됨에 따라 적정한 중화가 이루어지지 않은 결과에 기인한다. 따라서 산중화 물질의 용해를 위해서는 10시간 이상의 충분한 체류시간이 확보되어야만 한다. 현장 여건상 충분한 체류시간을 확보하기 곤란한 경우에는 도 4의 결과에서 볼 수 있는 것과 같이 상대적으로 넓은 표면적을 갖는 상태로 존재하는 투수성 블록 상단과 측면에 알칼리 물질을 투입하는 것이 소석회 단독으로 바닥에 침전되어 있는 상태로 존재하는 것보다는 효과적임을 알 수 있다. Figure 4 shows the pH change of the effluent when 6 g of slaked lime as an alkaline substance is injected into the permeable block that is depleted of acid neutralization into the apparatus of Example 1. As a comparative example, 6 g of only slaked lime was injected without a permeable block, and the pH change when acidic wastewater was flowed at the same flow rate was also shown. When the slaked lime was added to the permeable block, the pH decreased to 6 or less after about 60 hours, and the pH dropped to 6 or less after about 7 hours without the permeable block. In both cases, the hydrated lime was present in the reaction tank visually, but due to the result that the acidic wastewater introduced before the hydrated lime was dissolved in the reactor was not properly neutralized. Therefore, a sufficient residence time of 10 hours or more must be secured for dissolution of acid neutralizing materials. In case that it is difficult to secure sufficient residence time due to the site condition, it is possible to inject alkaline substance into the top and side of the permeable block which exist with a relatively large surface area as shown in the result of FIG. It can be seen that it is more effective than existing in the precipitated state.

본 발명은 투수성 블록을 산성광산배수가 유출되는 수로 내에 투수성 벽체 형태로 설치하여 벽체를 통과하는 산성광산배수가 콘크리트 블록 내에 함유되어 있는 알칼리 물질과 반응하여 중화처리되도록 하고, 산중화물질 소진시에는 추가로 알칼리 물질을 투수성 벽체 표면과 측면에 살포하여 일정 시간 지속적으로 산중화능력을 갖게 한다. 투수성 벽체를 통해 산성광산배수가 흘러갈 경우 일정 체류시간 을 확보하는 장점이 있으며, 산성물질의 중화 후 금속수산화물 형태로 침전되는 각종 중금속 물질의 침전조 혹은 여과지의 역할도 수행하게 된다.The present invention is to install a permeable block in the form of a permeable wall in the channel through which the acid mine drainage flows out so that the acid mine drainage passing through the wall reacts with the alkali material contained in the concrete block and neutralizes the acid neutralizer. In the city, additional alkaline material is applied to the permeable wall surface and sides to ensure acid neutralization for a certain period of time. When acid mine drainage flows through the permeable wall, it has the advantage of securing a certain residence time, and also serves as a precipitation tank or filter paper of various heavy metal substances precipitated in the form of metal hydroxide after neutralization of acidic substances.

Claims (3)

석회석이나 돌로마이트 채광과정에서 발생한 저품위의 폐석; 혹은 건설폐기물 재생골재를 굵은 골재로 이용하여 만든 투수성 콘크리트 블록을 산성광산배수가 유출되는 수로 내에 연직 방향의 벽체를 형성하면서 설치하여 투수성 벽체를 통과하는 산성광산배수가 콘크리트 블록 내에 함유되어 있는 알칼리 물질과 반응하여 중화처리되는 단계; 및 Low quality waste-rock from limestone or dolomite mining processes; Alternatively, a permeable concrete block made of coarse aggregate of construction wastes is installed as a coarse aggregate to form a vertical wall in the channel through which the acid mine drainage flows, so that the acid mine drainage passing through the permeable wall is contained in the concrete block. Reacting with an alkaline substance to neutralize the same; And 콘크리트 블록 내에 함유된 알칼리 물질이 소진된 경우 콘크리트 블록 상단 및 블록 측면에 'T'자 형태로 알칼리 물질을 재충전하여 산중화능력이 지속적으로 유지되도록 하는 단계를 포함하고,When the alkaline material contained in the concrete block is exhausted, the step of recharging the alkaline material in the form of 'T' on the top and side of the block to maintain the acid neutralization capacity, 재충전되는 알칼리 물질의 투입량은 1년간의 화학양론적 요구량 이상으로 하며,The dose of alkaline material to be recharged is more than the stoichiometric requirement for one year, 상기 투수성 벽체는 산성광산배수가 배출되는 수로 상의 3개 지점에 투수성 블록으로 평상시 수위까지 제방을 쌓아서 평시에는 산성광산배수가 투수성 벽체를 통과하여 흘러가도록 설치하며, 3개 벽체를 모두 통과하는데 10시간 이상의 체류시간이 확보될 수 있는 간격으로 설치하는 것을 특징으로 하는 산성광산배수 중화처리방법The water-permeable wall is installed in three points on the water channel through which the acid mine drainage is discharged, with a permeable block piled up to the usual level so that the acid mine drainage flows through the water-permeable wall, and passes through all three walls. Acid mine drainage neutralization treatment method characterized in that the installation at intervals to ensure a residence time of more than 10 hours 제1항에 있어서 굵은 골재의 크기는 4∼25mm 범위인 것을 특징으로 하는 산성광산배수 중화처리방법 The acid mine drainage neutralization method according to claim 1, wherein the coarse aggregate has a size of 4 to 25 mm. 삭제delete
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