KR101070477B1 - Apparatus and method for treating mine drainage in a semi-passive way - Google Patents

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Abstract

본 발명은 준자연정화식 광산배수 처리장치 및 이를 이용한 광산배수 처리방법에 관한 것으로, 구체적으로 광산배수의 유출경로 상에 배치되고 광산배수 내 고농도의 중금속을 산화시킬 수 있는 중화물질이 담지된 계단형 산화시설, 상기 산화시설을 거친 광산배수가 유입되어 산화된 중금속 고형물을 침전시키는 침전조, 및 상기 침전조를 거친 광산배수 내에 잔류하는 중금속을 처리하는 자연정화시설을 포함하는 준자연정화식 광산배수 처리장치 및 이를 이용한 광산배수 처리방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리는 자연정화식 처리 전에 산화 및 중화반응과 침전공정에 의해 광산배수 내 중금속 함량을 현저히 저감시킨 후 저농도의 중금속 함유 광산배수를 자연정화식 처리에 적용함으로써 기존 자연정화식 광산배수 처리에 있어서 침전물에 의한 자연정화시설의 막힘, 공극의 감소, 및 그로 인한 수명 및 성능의 저하라는 문제점을 해결함과 동시에 고농도의 중금속 함유 광산배수를 우수한 정화효율로 처리할 수 있다.The present invention relates to a semi-natural purification mine drainage treatment apparatus and a mine drainage treatment method using the same. Specifically, the present invention relates to a stepped type of neutralizing material disposed on an outflow path of mine drainage and capable of oxidizing a high concentration of heavy metal in mine drainage. A semi-natural purification mine drainage treatment apparatus including an oxidation facility, a precipitation tank for introducing the mine drainage through the oxidation facility to precipitate oxidized heavy metal solids, and a natural purification facility for treating heavy metals remaining in the mine drainage through the precipitation tank; It relates to a mine drainage treatment method using the same. The semi-natural purification mine drainage treatment according to the present invention significantly reduces the heavy metal content in the mine drainage by oxidation and neutralization reaction and precipitation process before the natural purification treatment, and then applies the low concentration heavy metal-containing mine drainage to the natural purification treatment. In the mine drainage treatment, it is possible to solve the problems of clogging of the natural purification facilities by sediment, reduction of voids, and deterioration of the lifetime and performance thereof, and to treat the mine drainage containing high concentration of heavy metals with excellent purification efficiency.

광산배수, 준자연정화, 계단형 산화시설, 유로형 산화시설, 침전조 Mine drainage, semi-natural purification, staircase oxidation facility, flow path oxidation facility, sedimentation tank

Description

준자연정화식 광산배수 처리장치 및 이를 이용한 광산배수 처리방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING MINE DRAINAGE IN A SEMI-PASSIVE WAY}Semi-natural purification mine drainage treatment device and mine drainage treatment method using same {APPARATUS AND METHOD FOR TREATING MINE DRAINAGE IN A SEMI-PASSIVE WAY}

본 발명은 광산배수의 소극적 처리법에 적극적 처리법을 접목시켜 준자연정화식으로 고농도의 중금속을 함유하는 광산배수를 효과적으로 처리할 수 있는 처리장치 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a treatment apparatus capable of effectively treating a mine drainage containing a high concentration of heavy metals in a semi-natural purification formula by combining an active treatment method with a passive treatment method of the mine drainage and a treatment method using the same.

산업 활동의 증가로 인해 지난 수십 년간 국내에서 광산개발이 활발히 이루어졌으나, 최근에 경제성 및 채산성 문제로 인하여 많은 광산이 휴,폐광되었다. 2006년도 산업자원부의 보고에 따르면, 국내에는 약 2,000여개의 휴,폐광산이 전국적으로 분포하고 있고, 349개의 석탄광산 중 340개가 폐탄광이며 금속광 또한 90% 이상이 폐광되었다 (권현호 등, 광해의 원인과 방지대책, 광해방지, 1(1): 5-25, 2006). 이러한 휴,폐광산은 광산 활동을 중지한 후 자연적으로 발생 가능한 광해에 대해 적절한 처리가 이루어지지 않고 방치되어 토양, 하천, 지하수 등에 심각한 환경오염을 유발하고 있다. 특히 석탄광 등에서 자주 발생하는 산성광산배수(acid mine drainage, AMD)에 의한 하천의 오염은 그 오염 범위가 광범위할 뿐만 아니라, 지속적으로 인간과 자연에 심각한 위협을 주고 있다. Mine development has been active in Korea for the past several decades due to the increase in industrial activity, but recently, many mines were closed due to economic and profitability issues. According to a report by the Ministry of Commerce, Industry and Energy in 2006, about 2,000 hugh and abandoned mines are distributed nationwide, 340 of 349 coal mines are closed coal mines and more than 90% of metal mines are abandoned (Kwon Hyun-ho et al. Causes and Prevention Measures, Mine Reclamation, 1 (1): 5-25, 2006). These suspended mines are left unattended without proper treatment for naturally occurring mines after the mining activities are stopped, causing severe environmental pollution to soil, rivers and groundwater. In particular, pollution of rivers by acid mine drainage (AMD), which occurs frequently in coal mines, is not only wide in scope, but also continues to pose serious threats to humans and nature.

광산배수는 폐갱구를 통해 유출되는 갱내수와 적절한 처리를 하지 않고 방치한 광산 폐기물 적치장에서 유출되는 침출수 등이 있다. 산성광산배수는 광산에 존재하는 황화물, 특히 황철석이나 백철석 등은 지하에서 혐기성 상태로 존재하다가 대기 중에 노출되어 호기성 조건 하에서 물과 산소와 반응하면서 발생된다. 광산배수의 직접적 오염원으로 작용하는 황철석이 산성광산배수를 발생시키는 반응식은 아래와 같다(P.L. Younger 등, Hydrology, Pollution, Remediation, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, 2002).Mine drainage includes the mine water flowing through the closed shaft and the leachate flowing out of the mine waste stockyard without proper treatment. Acid mine drainage is generated by the presence of sulfides in the mine, especially pyrite or pyrite, in the anaerobic state underground and then exposed to the atmosphere to react with water and oxygen under aerobic conditions. The reaction formula of pyrite, which acts as a direct source of mine drainage, generates acid mine drainage (P.L. Younger et al., Hydrology, Pollution, Remediation, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, 2002).

2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4SO4 2- + 4H+ (1)2FeS2+ 7O2+ 2H2O → 2Fe2++ 4SO4 2-+ 4H+ (One)

4Fe2+ + O2 + 4H+ → 4Fe3+ + 2H2O (2)4Fe 2+ + O 2 + 4H + → 4Fe 3+ + 2H 2 O (2)

4Fe3+ + 12H2O → 4Fe(OH)3 + 12H+ (3)4Fe 3+ + 12H 2 O → 4Fe (OH) 3 + 12H + (3)

FeS2 + 14Fe2+ + 8H2O → 15Fe2+ + 2SO4 2- + 16H+ (4)FeS 2 + 14Fe 2+ + 8H 2 O → 15Fe 2+ + 2SO 4 2- + 16H + (4)

4FeS2 + 15O2 + 14H2O → 4Fe(OH)3 + 8H2SO4 (5)4FeS 2 + 15O 2 + 14H 2 O → 4Fe (OH) 3 + 8H 2 SO 4 (5)

상기한 반응은 황을 에너지원으로 이용하는 세균 등에 의해서 더욱 활발히 이루어지며, 생성된 수소이온은 수중의 pH를 낮추어 알루미늄, 망간, 아연, 카드뮴, 납, 비소, 수은 등의 중금속을 용출되게 하고, 이로 인해 환경에 심각한 문제를 야기한다. 산성광산배수를 발생시키는 주 원인물질인 황철석은 국내 지질학적 특성상 대부분의 광산의 암상에 존재하며, 특히 석탄광과 금속광에 풍부하게 분포 하고 있다. The above reaction is more actively performed by bacteria using sulfur as an energy source, and the generated hydrogen ions lower the pH in water to elute heavy metals such as aluminum, manganese, zinc, cadmium, lead, arsenic, and mercury. This causes serious environmental problems. Pyrite, the main cause of acid mine drainage, is present in the rock of most mines due to its geological characteristics in Korea, and is particularly abundant in coal mines and metal mines.

이러한 산성광산배수는 낮은 pH로 인해 독성 중금속의 이동도가 높아 주변 지표수와 지하수를 오염시켜 수중에 서식하는 미생물, 조류, 어류에 치명적일 뿐만 아니라 동식물의 생장을 저해하고 암석, 광산폐기물, 콘크리트 등과 반응하여 구조물을 침식시킨다. 또한, 산성광산배수는 인체 및 유기체에 유해한 독성 금속(철, 알루미늄, 망간, 아연, 카드뮴, 납, 비소, 수은 등)이 용해되어 있어 주변 환경에 심각한 피해를 가져오는 등 생태계의 파괴를 야기할 수 있어 이에 대한 처리가 시급한 실정이다.The acid mine drainage has high mobility of toxic heavy metals due to its low pH, which contaminates the surrounding surface and groundwater, which is not only harmful to microorganisms, algae and fish that live in the water, but also inhibits the growth of plants and animals and reacts with rocks, mine waste, and concrete. To erode the structure. In addition, acid mine drainage contains harmful toxic metals (iron, aluminum, manganese, zinc, cadmium, lead, arsenic, mercury, etc.) that are harmful to humans and organisms. It is urgent to deal with this situation.

이러한 광산배수 처리방법은 물리화학적 처리인 적극적 처리법(active treatment)과 자연정화식 처리인 소극적 처리법(passive treatment)으로 구분된다. 적극적 처리법은 중화제, 응집체와 같은 화공약품과 기계력을 이용하여 광산배수를 처리하는 방법으로 정화효율이 우수한 반면, 침전슬러지 등의 발생으로 인해 2차적인 처리가 필요하고 시설에 대한 지속적인 관리가 요구되어 유지비용이 많이 소모된다. 반면, 소극적 처리법으로는 석회석을 이용한 중화처리, 호기성 및 혐기성 소택지를 이용한 생물학적 처리, 이를 병용한 연속 알칼리도-생성 시스템(successive alkalinity producing system, SAPS) 등이 사용되고 있다. 그러나 SAPS를 이용한 자연정화식 처리법은 SAPS층에서 미생물의 대사작용에 의해 생성된 금속 황화물(metal sulfide, MeS)이 침전되면서 광산배수의 전반적인 흐름이 제한되고, 침전물이 석회석 층의 공극 축소 및 표면적 감소를 야기하고 결국에는 막힘 현상을 유발하여 반응능력을 저하시킴으로써 자연정화 처리장치의 수명 및 성능을 저하시킨다는 문제점이 있다.This mine drainage treatment method is divided into active treatment (physical chemical treatment) and passive treatment (natural treatment). The active treatment method is a method of treating mine drainage using chemicals such as neutralizers and aggregates and mechanical power, and has excellent purification efficiency.However, due to the occurrence of sediment sludge, secondary treatment is required and continuous management of the facility is required. Maintenance costs are high. On the other hand, as a passive treatment, neutralization treatment using limestone, biological treatment using aerobic and anaerobic marshes, and continuous alkalinity producing system (SAPS) using the same are used. However, spontaneous purification using SAPS limits the overall flow of mine drainage due to the precipitation of metal sulfides (MeS) produced by the metabolism of microorganisms in the SAPS layer, and the sediment reduces the pore reduction and surface area of the limestone layer. Causing a blockage and eventually lowering the reaction ability, thereby reducing the life and performance of the natural purification treatment apparatus.

따라서 본 발명의 목적은 철과 알루미늄 등의 중금속을 고농도로 포함하는 광산배수를 자연정화식으로 처리하는 방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 자연정화식 소극적 처리법에 물리, 화학적인 적극적 처리법을 접목시켜 준자연정화식으로 고농도의 중금속을 함유하는 광산배수를 효과적으로 처리할 수 있는 처리장치 및 이를 이용한 처리방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problem of a method of treating a mine drainage containing high concentrations of heavy metals such as iron and aluminum by a natural purification method, by combining physical and chemical active treatment methods with the existing natural purification passive treatment method. The quasi-natural purification formula provides a treatment apparatus capable of effectively treating a mine drainage containing a high concentration of heavy metals and a treatment method using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광산배수의 유출경로 상에 배치되고 광산배수 내 고농도의 중금속을 산화시킬 수 있는 중화물질이 담지된 계단형 산화시설, 상기 산화시설을 거친 광산배수가 유입되어 산화된 중금속 고형물을 침전시키는 침전조, 및 상기 침전조를 거친 광산배수 내에 잔류하는 중금속을 처리하는 자연정화시설을 포함하는 준자연정화식 광산배수 처리장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is disposed on the outflow path of the mine drainage, the stepped oxidation facility carrying a neutralizing material capable of oxidizing a high concentration of heavy metal in the mine drainage, the mine drainage through the oxidation facility is introduced Provided is a semi-natural purification mine drainage treatment apparatus including a precipitation tank for precipitating oxidized heavy metal solids, and a natural purification facility for treating heavy metals remaining in the mine drainage through the precipitation tank.

또한 본 발명은 상기 처리장치를 이용한 준자연정화식 광산배수 처리방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a semi-natural purification mine drainage treatment method using the treatment apparatus.

본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리는 철과 알루미늄 등의 중금속을 함유하는 광산배수를 산화 및 중화반응과 침전공정에 의해 일차적으로 상당부분 제거한 후 저농도의 중금속을 함유하는 광산배수를 자연정화시설에 적용하여 이차적으로 처리함으로써 기존 자연정화식 광산배수 처리에 있어서 과량의 침전물 형성으 로 인한 자연정화시설의 막힘, 공극의 감소, 및 그로 인한 수명 및 성능의 저하라는 문제점은 해결하면서 광산배수 내 고농도의 중금속을 우수한 효율로 처리할 수 있다.The quasi-natural purification mine drainage treatment according to the present invention is a natural purification facility for the mine drainage containing a low concentration of heavy metals after removing a substantial portion of the mine drainage containing heavy metals such as iron and aluminum by the oxidation and neutralization reaction and precipitation process. By applying secondary treatment to the existing natural wastewater treatment, the concentration of high concentration in mine drainage can be solved while solving the problems of clogging of natural purification facilities, reduction of voids, and deterioration of lifetime and performance due to excessive sediment formation. Heavy metals can be treated with good efficiency.

본 발명은 광산배수의 유출경로 상에 배치되고 광산배수 내 고농도의 중금속을 산화시킬 수 있는 중화물질이 담지된 계단형 산화시설, 상기 산화시설을 거친 광산배수가 유입되어 산화된 중금속 고형물을 침전시키는 침전조, 및 상기 침전조를 거친 광산배수 내에 잔류하는 중금속을 처리하는 자연정화시설을 포함하는 준자연정화식 광산배수 처리장치에 관한 것이다.The present invention is disposed on the outflow path of the mine drainage, the stepped oxidation facility carrying a neutralizing material capable of oxidizing a high concentration of heavy metals in the mine drainage, the mine drainage through the oxidation facility is introduced to precipitate the oxidized heavy metal solids The present invention relates to a semi-natural purification mine drainage treatment apparatus including a precipitation tank and a natural purification facility for treating heavy metals remaining in the mine drainage through the precipitation tank.

본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리장치는 고농도의 중금속 함유 광산배수를 자연정화시설로 처리하기 전에 적극적 처리법, 즉 산화 및 중화반응과 침전공정을 도입하여 광산배수 내 고농도의 중금속, 특히 철과 알루미늄을 일차적으로 산화시켜 처리한 후 잔존하는 저농도의 중금속 함유 광산배수를 이차적으로 자연정화시설에서 처리하는 것을 특징으로 한다.The quasi-natural purification mine drainage treatment apparatus according to the present invention adopts an active treatment method, that is, an oxidation and neutralization reaction and a precipitation process before treating a high concentration of heavy metal-containing mine drainage with a natural purification facility, especially iron and iron in the mine drainage. After oxidizing and treating aluminum primarily, the remaining low concentration of heavy metal-containing mine drainage is treated in a natural purification facility.

이하에서는 본 발명에 따른 처리장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리장치에서 산화시설을 개략적으로 도시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리장치에서 산화 침전조를 개략적으로 도시한 것이다.Figure 1 schematically shows a semi-natural purification mine drainage treatment apparatus according to the present invention, Figure 2 schematically shows an oxidation facility in a semi-natural purification mine drainage treatment apparatus according to the present invention, Figure 3 In the semi-natural purification mine drainage treatment apparatus according to the present invention schematically shows an oxidation precipitation tank.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리장치는,Referring to the drawings, the quasi-natural purification mine drainage treatment apparatus according to the present invention,

광산배수의 유출경로 상에 배치되고 유출구(10)를 통해 유출되는 광산배수가 일차적으로 산화 및 중화 처리되는 계단형 산화시설(20), Stepped oxidation facility 20 is disposed on the outflow path of the mine drainage and the mine drainage discharged through the outlet 10 is first oxidized and neutralized,

상기 계단형 산화시설(20)의 하단부에 위치하고 산화시설을 거친 광산배수가 유입되어 광산배수 내 중금속 고형물을 침전시키는 침전조(30), Precipitating tank (30) which is located at the lower end of the stepped oxidation facility 20, the mine drainage through the oxidation facility is introduced to precipitate the heavy metal solids in the mine drainage,

상기 침전조(30)로부터 배출된 광산배수가 유입되어 광산배수 내 잔류 중금속을 흡착 제거하고 광산배수를 중화시키는 SAPS조(40), SAPS tank (40) for introducing the mine drainage discharged from the settling tank 30 to adsorb and remove residual heavy metal in the mine drainage and neutralize the mine drainage;

상기 SAPS조(40)로부터 배출된 광산배수가 유입되어 광산배수 내 잔류 중금속을 산화 및 침전에 의해 제거하는 산화 침전조(50), 및Oxidation precipitation tank 50 for removing the residual heavy metal in the mine drainage by inflow of the mine drainage discharged from the SAPS tank 40, and

상기 산화 침전조(50)로부터 배출된 광산배수가 유입되어 생물학적으로 처리되는 소택지를 포함할 수 있다. A mine drainage discharged from the oxidation precipitation tank 50 may be introduced to include a biologically treated bog.

먼저, 본 발명에 따른 처리장치의 특징적인 구성인 계단형 산화시설(20)은 광산배수 내 함유된 고농도의 중금속을 일차적으로 상당부분 제거하여 광산배수 내 중금속의 농도를 감소시킨다. 폐광의 갱도로부터 유출구(10)를 통해 유출된 광산배수는 계단형 산화시설(20)을 통과하게 되는데, 이때 낮은 수위와 와류(turbulence)의 발생으로 인해 공기 중의 산소와 광산배수의 접촉이 증가하고, 이러한 접촉을 통해 광산배수 내의 중금속, 특히 수용성 철이 불용성 철로 산화되어 침전된다. 광산배수에 다량 함유되어 있는 황철석은 Fe(Ⅱ) 형태로 용존되어 있는데, Fe(Ⅱ)는 pH 6 내지 7 사이에서 침전되지만 광산배수가 계단형 산화시설(20)을 거치면서 Fe(Ⅱ)가 Fe(Ⅲ)로 산화되면 pH가 3 내지 4에서도 침전될 수 있는 상태가 된다. First, the stepped oxidation facility 20, which is a characteristic configuration of the treatment apparatus according to the present invention, primarily removes a large portion of the high concentration of heavy metals contained in the mine drainage to reduce the concentration of heavy metals in the mine drainage. The mine drainage drained from the mine shaft through the outlet 10 is passed through the stepped oxidation facility 20. At this time, the contact between oxygen in the air and mine drainage increases due to the low water level and the generation of turbulence. Through this contact, heavy metals, especially water-soluble iron, in the mine drainage are oxidized and precipitated into insoluble iron. Pyrite contained in a large amount of mine drainage is dissolved in Fe (II) form. Fe (II) is precipitated between pH 6 and 7, but the mine drainage is passed through the stepped oxidation facility (20). Oxidation with Fe (III) leads to a state in which pH can be precipitated even at 3-4.

이처럼 효율적인 산화를 위해서는 계단형 산화시설(20)이 1 ℓ/분의 광산배수 당 최소 0.15 ㎝ 너비, 바람직하게는 0.05 내지 10 ㎝ 너비의 계단이 복수개로, 바람직하게는 1 내지 수백 개로 형성되어 있는 구조를 갖는 것이 바람직하고, 전체 계단의 높이는 광산배수가 유출되는 광산의 높이에 따라 조절할 수 있다. 또한, 계단형 산화시설(20)은 광산배수의 산화뿐만 아니라 침전 유도효과를 상승시키기 위하여 계단형 유로를 콘크리트 구조물 또는 중화물질(21)을 포함하는 콘크리트 구조물로 제작하는 것이 바람직하다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 계단형 산화시설(20)은 콘크리트 구조물 내에 산화칼슘(CaO) 성분을 함유하는 광산배수를 중화시킬 수 있는 중화물질(22)로 석회석, 콘크리트 블록, 인회석, 건조 불가사리, 게 껍질 등을 담지된 형태로 포함할 수 있고, 이러한 중화물질(22)의 흘러내림 및 유출을 방지하기 위하여 상부에 그물망(21)을 설치할 수 있다. For this efficient oxidation, the stepped oxidation facility 20 is formed of a plurality of steps, preferably 1 to several hundreds, at least 0.15 cm wide, preferably 0.05 to 10 cm wide, per 1 l / min. It is preferable to have a structure, the height of the entire staircase can be adjusted according to the height of the mine outflow mine drainage. In addition, it is preferable that the stepped oxidation facility 20 is a stepped flow passage made of a concrete structure or a concrete structure including the neutralizing material 21 in order to increase the precipitation induction effect as well as oxidation of the mine drainage. As shown in FIG. 2, the stepped oxidation facility 20 is a neutralizing material 22 capable of neutralizing a mine drainage containing calcium oxide (CaO) components in a concrete structure, and includes limestone, concrete blocks, apatite, dry starfish, Crab shells and the like may be included in a supported form, and a net 21 may be installed at an upper portion to prevent the neutralization material 22 from flowing down and leaking out.

이처럼 중화물질(22)이 담지된 계단형 산화시설(20)을 광산배수가 통과하게 되면, 공기 중의 산소와의 접촉에 의해 광산배수 내 중금속이 산화됨과 동시에 석회석에 의한 중화가 일어나 광산배수 내 중금속의 침전을 가속화시킬 수 있다.When the mine drainage passes through the staircase oxidation facility 20 carrying the neutralizing material 22 as described above, heavy metals in the mine drainage are oxidized by contact with oxygen in the air and neutralization by limestone results in heavy metals in the mine drainage. May accelerate the precipitation.

계단형 산화시설(20)을 거친 광산배수는 계단형 산화시설(20)의 하단부에 위치하는 침전조(30)로 유입된다. 침전조(30)는 상면이 개구되고 내부에 소정공간이 마련된 웅덩이 형태로 형성되는데, 계단형 산화시설(20)에서 중금속의 산화 및 중화반응에 의해 발생한 고형물을 침전시켜 제거함으로써, 최초 유출된 광산배수보다 훨씬 낮은 농도의 중금속을 함유하는 광산배수를 이후의 자연정화시설로 배출할 수 있는 구조를 갖는다. 본 발명에 따른 준자연정화식 처리장치에 적합한 침전조(30) 는 일반적인 하수처리시설에 사용하는 장방형 침전조로서 고속침강장치가 장착될 수 있으며, 침전조(30) 바닥에 충적된 중금속 침전물은 별도의 펌프에 의해 침전조(30) 외부로 배출될 수 있다. 침전조(30) 내에 중금속 침전물을 모두 충적시키기 위한 광산배수의 수리학적 체류시간은 15분 내지 10일이 바람직하고, 침전물이 모두 충적되면 광산배수는 유출구(34)를 통해 SAPS조(40)로 배출된다. 수리학적 체류시간이 15분 미만이면 중금속 침전이 효율적으로 이루어지지 못하며, 10일을 초과하게 되면 침전조(30)에서 체류시간이 늘어나 넓은 면적의 침전조가 필요하여 경제적이지 못하다. The mine drainage through the stepped oxidation facility 20 is introduced into the settling tank 30 located at the lower end of the stepped oxidation facility 20. The sedimentation tank 30 is formed in a puddle shape in which an upper surface is opened and a predetermined space is provided therein. The stepped oxidation facility 20 precipitates and removes solids generated by the oxidation and neutralization of heavy metals, thereby draining the first mine drainage. The mine drainage containing much lower concentrations of heavy metals can be discharged to subsequent natural purification facilities. The sedimentation tank 30 suitable for the semi-natural purification treatment apparatus according to the present invention is a rectangular sedimentation tank used in a general sewage treatment facility, and may be equipped with a high-speed sedimentation device. By the sedimentation tank 30 can be discharged to the outside. The hydraulic residence time of the mine drainage for all heavy metal deposits in the sedimentation tank 30 is preferably 15 minutes to 10 days, and when all the sediments are filled, the mine drainage is discharged to the SAPS tank 40 through the outlet 34. do. If the hydraulic retention time is less than 15 minutes heavy metal precipitation is not made efficiently, if more than 10 days, the residence time is increased in the settling tank 30 is not economical because a large area settling tank is required.

상기와 같은 계단형 산화시설(20)과 침전조(30)를 거치면서 산화 및 중화반응과 침전공정을 통해 광산배수 내에 용존되어 있는 다량의 중금속, 특히 Fe(Ⅱ)와 Fe(Ⅲ)가 제거되기 때문에, 이후의 자연정화시설에는 저농도의 중금속 함유 광산배수가 유입되어 처리효율을 향상시키고 처리장치의 성능 및 수명을 개선할 수 있다.Through the step-type oxidation facility 20 and the settling tank 30 as described above, a large amount of heavy metals, especially Fe (II) and Fe (III) dissolved in the mine drainage, are removed through oxidation, neutralization and precipitation processes. Therefore, the natural purification facility after the introduction of a low concentration of heavy metal-containing mine drainage can improve the treatment efficiency and improve the performance and life of the treatment apparatus.

계단형 산화시설(20)과 침전조(30)를 거치면서 중금속의 농도가 현저히 저하된 광산배수는 유출구(34)를 통해 자연정화시설로 유입되어 광산배수 내 잔류하는 중금속이 처리된다. 본 발명에 따른 준자연적화식 처리장치에서 자연정화시설은 기존에 광산배수의 자연정화식 처리에 사용되는 범용적인 자연정화시설이 모두 적용될 수 있으며, 일반적으로는 SAPS조(40), 산화 침전조(50) 및 소택지로 구성될 수 있다. The mine drainage in which the concentration of heavy metals is significantly reduced through the stepped oxidation facility 20 and the settling tank 30 is introduced into the natural purification facility through the outlet 34 to treat the heavy metals remaining in the mine drainage. In the semi-natural purification treatment apparatus according to the present invention, the natural purification facility may be applied to all of the general-purpose natural purification facilities used for the conventional natural purification treatment of mine drainage, and in general, the SAPS tank 40 and the oxidation precipitation tank 50. And marshland.

SAPS조(40)는 상면이 개구되고 내부에 소정공간이 마련된 웅덩이 형태로 형성되는데, 상기 SAPS조(40)의 내부에는 그 하측에 석회석층(42)이 소정높이로 적층 되고, 상기 석회석층(42)의 상측에는 소정높이의 유기물층(41)이 적층되며, 이렇게 적층된 유기물층(41)의 상측에 침전조(30)의 유출구(34)로부터 배출된 광산배수가 유입되어 일정높이를 이룬다. 유기물층(41)에서는 광산배수의 산도와 중금속 제거를 동시에 안정적으로 지속할 수 있는 황산염 환원균(SRB: sulfate reducing bacteria)에 의한 황산염 환원반응이 수행된다. 황산염 환원균은 광산배수에 존재하는 황산염을 S2- 이온으로 환원시켜 S2- 이온이 광산배수 내 중금속(Me)과 반응하여 금속 황화합물(MeS) 형태의 침전물을 형성하게 한다. 또한 황산염 환원균에 의한 환원반응이 진행되는 동안에 탄산염 이온이 형성되어 광산배수를 중화시키는 추가적인 효과를 기대할 수 있다. 유기물층(41)은 이러한 황산염 환원균이 지속적으로 성장하고 황산염 환원반응을 통해 광산배수의 황산이온을 환원시키는데 필요한 에너지원을 공급할 수 있는 유기성 물질로 이루어지는데, 본 발명에서 바람직하게 사용되는 유기성 물질로는 버섯퇴비, 콩 비지, 톱밥, 발효 처리된 음식물 쓰레기 등을 예로 들 수 있다.The SAPS bath 40 is formed in a puddle shape in which an upper surface is opened and a predetermined space is provided therein. Inside the SAPS bath 40, a limestone layer 42 is stacked below a predetermined height, and the limestone layer ( The organic material layer 41 having a predetermined height is stacked on the upper side of 42, and the mine drainage discharged from the outlet 34 of the settling tank 30 is introduced to the upper side of the stacked organic material layer 41 to achieve a predetermined height. In the organic material layer 41, a sulfate reduction reaction is performed by sulfate reducing bacteria (SRB), which can stably and simultaneously remove acidity and heavy metals of the mine drainage. Sulfate reducing bacteria reduce the sulfate present in the mine drainage to S 2- ions so that the S 2- ions react with heavy metals (Me) in the mine drainage to form precipitates in the form of metal sulfur compounds (MeS). In addition, carbonate ions are formed during the reduction reaction by the sulfate reducing bacterium, and thus an additional effect of neutralizing the mine drainage can be expected. The organic material layer 41 is composed of an organic material capable of supplying an energy source necessary for continuously growing these sulfate reducing bacteria and reducing sulfate ions of the mine drainage through the sulfate reduction reaction, which is preferably used in the present invention. Examples include mushroom compost, soy bean curd, sawdust, fermented food waste, and the like.

한편, 광산배수의 황산염 환원반응을 제공하는 황산염 환원균은 순수 분리되어 일정한 형태의 담체에 고정시켜 사용할 수도 있으나, 이는 작업의 이중으로 인한 제조효율의 저하와 고정화에 따른 제조비용의 상승을 초래하므로, 본 발명에서는 전술한 버섯퇴비, 콩 비지, 톱밥, 발효 처리된 음식물 쓰레기 등을 기질로 하여 황산염 환원균을 배양시킨 혼합 배양액을 유기성 물질로 사용한다.On the other hand, sulphate reducing bacteria that provide sulphate reduction reaction of mine drainage may be purely separated and fixed to a certain type of carrier, but this may cause a decrease in manufacturing efficiency due to duplication of work and an increase in manufacturing cost due to immobilization. In the present invention, the mixed culture medium in which the sulphate reducing bacterium is cultured using the above-mentioned mushroom compost, soy bean curd, sawdust, fermented food waste as a substrate is used as an organic substance.

본 발명에서 황산염 환원세균으로 적합한 미생물로는 디설포비브리 오(Desulfovibrio), 디설퍼로모나스(Desulfuromonas), 디설포토마큘럼(Desulfotomaculum), 디설포네마 (Desulfonema) 등이 있으나, 그 외에도 본 발명이 의도하는 황산염 환원반응이 가능한 미생물이면 모두 사용될 수 있다.Microorganisms suitable as the sulfate reducing bacterium in the present invention include, but are not limited to, dissulfovibrio, desulfuromonas, desulfotomaculum, and dissulfonema. Any microorganism capable of the intended sulfate reduction reaction can be used.

석회석층(43)은 유기물층(42)에서 황산염 환원세균에 의한 환원반응에 의해 광산배수 내 황산이온이 중금속과 반응하여 형성된 금속 황화합물을 침전시켜 제거하는 역할을 한다. 또한, 석회석층(43)은 그 자체로도 산성의 광산배수와 접촉하면 광산배수 내의 황산이온이 석회석의 칼슘이온과 결합하여 황산칼슘으로 변화되면서 탄산을 발생시켜 광산배수의 pH를 상승시키는 중화반응을 일으킨다. 따라서 SAPS조(40)에 광산배수가 유입되면 유기물층(41)의 황산염 환원균이 환원반응을 일으키고, 이에 의해 광산배수 내의 황산염이 황화수소로 환원되면서 알칼리도가 발생하고, 광산배수 내에 있던 금속 이온, 특히 철 등은 황화수소와 결합하여 유기물층(41)에 충적되고 황화수소와 결합하지 못하는 알루미늄은 석회석 층에서 젤라틴 형태의 알루미늄수산화물로 침전됨으로써 정화작용이 수행된다. 즉, SAPS조(40)에서는 황산염 및 중금속 제거와 광산배수의 중화가 동시에 이루어지고, 이를 위한 SAPS조(40) 내 광산배수의 수리학적 체류시간은 0.5 내지 30일이 바람직하다.The limestone layer 43 serves to precipitate and remove the metal sulfur compound formed by the reaction of the sulfate ion in the mine drainage with the heavy metal by the reduction reaction by the sulfate reducing bacterium in the organic material layer 42. In addition, the limestone layer 43 is a neutralization reaction that raises the pH of the mine drainage by generating carbonic acid when the sulfate ion in the mine drainage is combined with the calcium ion of the limestone and converted to calcium sulfate when the limestone layer 43 contacts the acid mine drainage. Causes Therefore, when the mine drainage flows into the SAPS tank 40, the sulfate reducing bacterium in the organic material layer 41 causes a reduction reaction, thereby reducing the sulfate in the mine drainage to hydrogen sulfide, thereby generating alkalinity, and in particular, metal ions in the mine drainage. Iron and the like are combined with hydrogen sulfide to be deposited on the organic material layer 41, and aluminum which does not bind with hydrogen sulfide is precipitated by gelatinous aluminum hydroxide in the limestone layer, thereby purifying. That is, in the SAPS tank 40, the sulfate and heavy metals are removed and the neutralization of the mine drainage is performed at the same time. For this, the hydraulic retention time of the mine drainage in the SAPS tank 40 is preferably 0.5 to 30 days.

SAPS조(40) 내 석회석층(42)의 하단부에 설치된 배출구(43)를 통해 배출된 광산배수는 연속적으로 산화 침전조(50)와 소택지로 유입된다. 산화 침전조(50)는 일반적으로 사용하는 장방형의 산화 침전조와 더불어 격벽이 설치된 산화 침전조를 사용할 수 있다. 산화 침전조(50) 내에서의 중금속 산화 및 침전을 향상시키기 위하여 침전조 내 광산배수의 유속을 최소화하는 것이 요구된다. 이를 위해 산화 침 전조(50)는 그 내부가 격벽(51)으로 분리되어 있으며, 격벽(51)에는 노치(52)가 형성되어 있어 격벽간 광산배수의 이동을 조절할 수 있는 구조를 갖는다. 이러한 산화 침전조(50) 내에서는 격벽(51)으로 구분된 한 구획에 유입되는 광산배수가 노치(52)의 수위에 도달해야만 이후의 구획으로 광산배수가 이동할 수 있는 구조를 가져 격벽간 광산배수의 이동을 조절할 수 있고, 노치(52)를 각 격벽(51)의 반대편 말단에 지그재그로 설치함으로써 각 구획내 충적된 침전물이 부유하지 않도록 층류(laminar flow)가 형성되게 한다. 이때, 산화 침전조(50) 내 잔류 중금속의 산화 및 침전을 위한 광산배수의 수리학적 체류시간은 30분 내지 10일이 바람직하다. The mine drainage discharged through the discharge port 43 installed at the lower end of the limestone layer 42 in the SAPS tank 40 is continuously introduced into the oxidation precipitation tank 50 and the bog. The oxidation precipitation tank 50 may use an oxidation precipitation tank provided with a partition wall, in addition to a generally used rectangular oxidation precipitation tank. In order to improve the heavy metal oxidation and precipitation in the oxidation precipitation tank 50, it is required to minimize the flow rate of the mine drainage in the precipitation tank. To this end, the oxidizing precipitate tank 50 is divided into partitions 51, and a notch 52 is formed in the partitions 51 to control the movement of the mine drainage between the partitions. In the oxidation precipitation tank 50, the mine drainage flowed into one compartment divided by the partition wall 51 has to reach the level of the notch 52 so that the mine drainage can be moved to the subsequent compartment. The movement can be controlled, and the notches 52 are zigzag at opposite ends of each partition 51 so that laminar flow is formed so that the sediment deposited in each compartment does not float. At this time, the hydraulic residence time of the mine drainage for the oxidation and precipitation of the residual heavy metal in the oxidation precipitation tank 50 is preferably 30 minutes to 10 days.

산화 침전조(50)를 거친 광산배수는 광산배수의 생물학적 처리에 일반적으로 사용되는 소택지 내로 유입된다. 소택지는 인공적으로 제작된 늪지와 같은 지역을 말하는 것으로서, 자연 생태계의 물리적, 화학적 및 생물학적 처리과정을 최적화할 수 있도록 설계된다. 일반적으로 소택지는 오염물질과 반응하여 비독성 형태의 침전물을 생성할 수 있는 생반응성 물질을 함유하고 있어 환경 친화적인 방법으로 광산배수를 처리할 수 있다는 장점이 있다. 본 발명에 적용가능한 소택지는 앞서 기술된 산화 침전조(50)와 유사한 내부 격벽 구조를 가져 광산배수의 유속을 적절히 조절하고, 격벽으로 구분된 각 구획 내에 중금속 제거능이 높은 갈대, 부들, 자생초본류와 같은 반수생식물을 식재하여 정화효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때, 소택지 내 잔류 중금속의 산화 및 침전을 위한 광산배수의 수리학적 체류시간은 30분 내지 10일이 바람직하다. The mine drainage, which has passed through the oxidation precipitation tank 50, is introduced into a bog that is generally used for biological treatment of mine drainage. Flats are areas such as artificially created swamps that are designed to optimize the physical, chemical and biological processes of natural ecosystems. In general, wetlands contain bioreactive substances that can react with contaminants to produce non-toxic forms of sediment, which has the advantage of treating mine drainage in an environmentally friendly way. The blotting paper applicable to the present invention has an internal partition structure similar to the oxidation precipitation tank 50 described above to properly control the flow rate of the mine drainage, and reeds, buds, and native herbaceous plants having high heavy metal removal ability in each partition divided into partition walls. Planting aquatic plants can further improve the purification efficiency. At this time, the hydraulic residence time of the mine drainage for oxidation and precipitation of the residual heavy metal in the marsh is preferably 30 minutes to 10 days.

상기에서는 자연정화시설로 SAPS조, 산화 침전조 및 소택지의 구성을 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 특징이 기존 자연정화시설에 따른 소극적 처리 전에 계단형 산화시설 및 침전조를 이용한 적극적 처리를 적용하는 것이므로, 자연정화시설은 상기에 예시된 구성에 한정되는 것이 아니라 다양한 기존의 광산배수 처리시설 또는 반응기를 사용한 새로운 공정을 포함할 수 있다.In the above, the configuration of the SAPS tank, the oxidation precipitation tank and the marsh land as a natural purification facility has been described as an example. However, since the characteristics of the present invention apply active treatment using a stepped oxidation facility and the precipitation tank before the passive treatment according to the existing natural purification facility. However, the natural purification facility is not limited to the configuration illustrated above but may include new processes using various existing mine drainage treatment facilities or reactors.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리장치는 고농도의 중금속 함유 광산배수를 자연정화식으로 처리하기 전에 적극적 처리법, 즉 산화 및 중화반응과 침전공정을 도입하여 광산배수 내 고농도의 중금속, 특히 철과 알루미늄을 일차적으로 산화시켜 처리함으로써 광산배수의 초기 정화효율을 극대화한 후, 잔류하는 저농도의 중금속 함유 광산배수를 예컨대, SAPS조, 산화 침전조 및 소택지로 구성된 자연정화시설에서 이차적으로 처리하여 광산배수 내 중금속, 황산염, 철 이온 등을 완전히 제거함으로써 광산배수로 오염된 지역의 생태계를 안전하게 복원할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 자연정화식 광산배수 처리에 있어서 침전물에 의한 자연정화시설의 막힘, 공극의 감소, 및 그로 인한 수명 및 성능의 저하라는 문제점을 해결할 수 있다. As described above, the quasi-natural purification mine drainage treatment apparatus according to the present invention is introduced by the active treatment method, that is, the oxidation and neutralization reaction and precipitation process before the high-purity heavy metal-containing mine drainage treatment by natural purification formula, high concentration heavy metals in mine drainage In particular, by oxidizing iron and aluminum primarily to maximize the initial purification efficiency of mine drainage, the remaining low concentration of heavy metal-containing mine drainage is secondaryly treated in a natural purification facility consisting of SAPS tank, oxidation precipitation tank, and marsh By completely removing heavy metals, sulfates, and iron ions in mine drainage, it is possible to safely restore the ecosystem of the area contaminated with mine drainage, and to prevent clogging and voids of natural purification facilities by sediment in existing natural purification mine drainage treatment. Solves the problem of reduction and consequent degradation of life and performance Can.

또한 본 발명은 상기 준자연정화식 광산배수 처리장치를 이용하여 고농도의 중금속 함유 광산배수를 처리하는 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for treating heavy metal-containing mine drainage of high concentration using the semi-natural purification mine drainage treatment apparatus.

본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리방법은 Quasi-natural purification mine drainage treatment method according to the present invention

1) 고농도의 중금속 함유 광산배수가 중화물질이 담지된 계단형 산화시설을 통과하게 하여 광산배수 내에 포함된 중금속을 산화 및 중화 처리하는 단계;1) oxidizing and neutralizing heavy metals contained in the mine drainage by passing a high concentration of heavy metal-containing mine drainage through a stepped oxidation facility carrying neutralization material;

2) 상기 산화 및 중화 처리된 광산배수를 침전조로 유입시켜 광산배수 내 중 금속 고형물을 침전시키는 단계;2) precipitating the metal solids in the mine drainage by introducing the oxidized and neutralized mine drainage into the precipitation tank;

3) 상기 침전물이 제거된 광산배수가 석회석과 유기물이 적층된 SAPS조를 통과하게 하여 광산배수 내 잔류 중금속을 흡착 여과하여 제거하고 광산배수를 중화시키는 단계;3) passing the mine drainage in which the precipitate is removed through an SAPS tank in which limestone and organic matter are stacked to absorb and remove residual heavy metals in the mine drainage and neutralize the mine drainage;

4) 상기 처리된 광산배수를 산화 침전조로 유입시켜 광산배수 내 잔류 중금속을 산화 및 침전시켜 제거하는 단계; 및4) introducing the treated acid mine drainage into an oxidation precipitation tank to oxidize and precipitate residual heavy metals in the mine drainage; And

5) 상기 처리된 광산배수가 소택지를 통과하게 하여 최종적으로 잔류 중금속을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.5) allowing the treated mine drainage to pass through the bog to finally remove residual heavy metals.

단계 1)에서는 계단형 산화시설을 통과하는 광산배수가 산소와 접촉하면서 광산배수 내 함유된 고농도의 중금속, 특히 수용성 철이 불용성 철로 산화되면서 침전된다. 계단형 산화시설은 산화칼슘(CaO) 성분을 함유하는 광산배수를 중화시키고 고농도의 중금속을 흡착할 수 있는 중화물질로 석회석, 콘크리트 블록, 인회석, 건조 불가사리, 게 껍질 등을 포함하고 있어, 광산배수 내 중금속의 산화와 동시에 석회석에 의한 중화가 일어나 광산배수 내 중금속의 침전을 가속화시킬 수 있다.In step 1), the mine drainage that passes through the staircase oxidation facility is contacted with oxygen and precipitates as the heavy metals in the mine drainage, especially water-soluble iron, are oxidized to insoluble iron. Stepped Oxidation Facility is a neutralizing material that can neutralize mine drainage containing calcium oxide (CaO) components and adsorb high concentrations of heavy metals. It includes limestone, concrete blocks, apatite, dried starfish and crab shells. At the same time as the oxidation of the heavy metals in the neutralization by limestone can be accelerated precipitation of heavy metals in the mine drainage.

단계 2)에서는 단계 1)에서 처리된 광산배수를 침전조로 유입시켜 계단형 산화시설에서 중금속의 산화 및 중화반응에 의해 형성된 고형물을 침전시켜 제거하고 최초 유출된 광산배수보다 훨씬 낮은 농도의 중금속 함유 광산배수를 이후의 자연정화시설로 배출한다. In step 2), the mine drainage treated in step 1) is introduced into the settling tank to precipitate and remove solids formed by the oxidation and neutralization of heavy metals in the stepped oxidation facility, and the mine containing heavy metals at a concentration much lower than the first drained mine drainage. The drainage is discharged to subsequent natural purification facilities.

상기 단계 1) 및 2)는 광산배수의 적극적 처리에 해당하는 것으로, 산화 및 중화반응과 침전공정을 통해 광산배수 내에 용존되어 있는 다량의 중금속, 특히 Fe(Ⅱ)와 Fe(Ⅲ)를 제거하기 때문에, 이후의 소극적 처리에 저농도의 중금속 함유 광산배수를 적용할 수 있어 공정의 전반적인 처리효율을 향상시킬 수 있다.Steps 1) and 2) correspond to active treatment of mine drainage, and remove large quantities of heavy metals, especially Fe (II) and Fe (III), dissolved in the mine drainage through oxidation, neutralization and precipitation processes. Therefore, a low concentration of heavy metal-containing mine drainage can be applied to subsequent passive treatment, thereby improving the overall treatment efficiency of the process.

단계 3) 내지 5)는 소극적 처리에 해당하는 자연정화식 공정으로 SAPS조, 산화 침전조 및 소택지를 이용한 처리 단계를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 특징이 기존 자연정화시설에 따른 소극적 처리 전에 계단형 산화시설 및 침전조를 이용한 적극적 처리를 적용하는 것이므로, 자연정화식 공정은 단계 3) 내지 5)에 예시된 구성에 한정되는 것이 아니라 다양한 기존의 광산배수 처리공정 또는 반응기를 사용한 새로운 공정을 포함할 수 있다.Steps 3) to 5) illustrate a treatment step using a SAPS bath, an oxidation precipitation tank and a marsh as an example of a natural purification process corresponding to a passive treatment, but the characteristics of the present invention are stepped before passive treatment according to an existing natural purification facility. Since the active treatment using the oxidation facility and the settling tank is applied, the natural purification process is not limited to the configuration illustrated in steps 3) to 5) but may include a new process using various existing mine drainage treatment processes or reactors. .

먼저 단계 3)은 단계 2)에서 침전물이 제거되어 중금속의 농도가 현저히 낮아진 광산배수를 석회석과 유기물이 적층된 SAPS조를 통과하게 하여 광산배수 내 잔존하는 중금속을 흡착 여과하여 제거하고 광산배수를 중화시키는 단계이다. SAPS조의 내부에는 석회석층과 유기물층이 적층되어 있는데, 유기물층에서는 황산염 환원균에 의한 대사작용으로 광산배수 내의 황산염이 황화수소로 환원되면서 알칼리도가 발생하고, 광산배수 내에 있던 금속 이온, 특히 철 등이 상기 황화수소와 결합하여 유기물층에 충적되고 황화수소와 결합하지 못하는 알루미늄은 석회석 층에서 젤라틴 형태의 알루미늄 수산화물로 침전됨으로써 정화작용이 이루어진다. First, in step 3), the sediment is removed in step 2), and the mine drainage, which is significantly lower in the concentration of heavy metals, is passed through the SAPS tank in which limestone and organic matter are stacked to remove and remove the heavy metals remaining in the mine drainage by neutralization. This is the step. In the SAPS tank, a limestone layer and an organic material layer are stacked. In the organic material layer, alkalinity is generated as the sulfate in the mine drainage is reduced to hydrogen sulfide by metabolic action of sulfate reducing bacteria, and the metal ions, especially iron, etc. in the mine drainage are hydrogen sulfide. Aluminum, which is bound to the organic layer in combination with and does not bind with hydrogen sulfide, is purified by precipitation of gelatinous aluminum hydroxide in the limestone layer.

단계 4)에서는 단계 3)에서 처리된 광산배수에 잔존하는 중금속을 산화 침전조에서 산화시켜 그 침전물을 제거하고, 단계 5)에서는 단계 4)에서 처리된 광산배수를 소택지를 이용한 생물학적 처리에 적용하여 최종적으로 정화하는 단계이다. In step 4), the heavy metal remaining in the mine drainage treated in step 3) is oxidized in an oxidizing precipitation tank to remove the precipitate, and in step 5), the mine drainage treated in step 4) is subjected to biological treatment using a bog. To cleanse.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리방법은 광산배수의 소극적 처리법에 적극적 처리법을 접목시킴으로써 준자연정화식으로 고농도의 중금속을 함유하는 광산배수를 효과적으로 처리할 수 있다.As described above, the quasi-natural purification mine drainage treatment method according to the present invention can effectively treat the mine drainage containing a high concentration of heavy metal in a quasi-natural purification formula by combining the active treatment method with the passive treatment of the mine drainage.

이상으로 본 발명 내용의 특정 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.The specific parts of the present invention have been described in detail, and it is apparent to those skilled in the art that such specific descriptions are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is not limited thereto. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

도 1은 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리장치를 개략적으로 도시한 것이다1 schematically shows a semi-natural purification mine drainage treatment apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리장치에서 산화시설을 개략적으로 도시한 것이다.Figure 2 schematically shows an oxidation facility in a semi-natural purification mine drainage treatment apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 준자연정화식 광산배수 처리장치에서 산화 침전조를 개략적으로 도시한 것이다.Figure 3 schematically shows an oxidation precipitation tank in the semi-natural purification mine drainage treatment apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 광산배수 유출구, 20: 계단형 산화시설10: mine drainage outlet, 20: stepped oxidation plant

21: 그물망, 22: 중화물질 또는 흡착기질21: mesh, 22: neutralizing substance or adsorption substrate

30: 침전조, 40: SAPS조30: sedimentation tank, 40: SAPS tank

41: 유기물층, 42: 석회석층41: organic layer, 42: limestone layer

43: SAPS조 배출구, 50: 산화 침전조43: SAPS bath outlet, 50: oxidation precipitation tank

51: 격벽, 52: 노치51: bulkhead, 52: notch

53,54: 산화 침전조 배출구53,54: oxidation precipitation outlet

Claims (19)

광산배수의 유출경로 상에 배치되고 광산배수 내 고농도의 중금속을 산화시킬 수 있는 중화물질이 담지된 계단형 산화시설, 상기 산화시설을 거친 광산배수가 유입되어 산화된 중금속 고형물을 침전시키는 침전조, 및 상기 침전조를 거친 광산배수 내에 잔류하는 중금속을 처리하는 자연정화시설을 포함하고, 상기 계단형 산화시설이 1 ℓ/분의 광산배수 당 0.05 내지 10 ㎝ 너비의 계단이 복수개로 형성되어 있는 것인, 준자연정화식 광산배수 처리장치.A stepped oxidation facility disposed on an outflow path of the mine drainage and carrying a neutralizing substance capable of oxidizing a high concentration of heavy metals in the mine drainage; a precipitation tank for introducing the mine drainage through the oxidation facility to precipitate the oxidized heavy metal solid; It includes a natural purification facility for processing the heavy metal remaining in the mine drainage through the settling tank, wherein the stepped oxidation facility is formed with a plurality of steps of 0.05 to 10 cm wide per 1 l / min mine drainage, Semi-natural purification mine drainage treatment device. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 처리장치가The processing unit 광산배수의 유출경로 상에 배치되고 유출구를 통해 유출되는 광산배수가 일차적으로 산화 및 중화 처리되는 중화물질이 담지된 계단형 산화시설, Stepped oxidation facility carrying neutralization material disposed on the outflow path of the mine drainage and the mine drainage discharged through the outlet is primarily oxidized and neutralized, 상기 계단형 산화시설의 하단부에 위치하고 산화시설을 거친 광산배수가 유입되어 광산배수 내 중금속 고형물을 침전시키는 침전조, Sedimentation tank for depositing heavy metal solids in the mine drainage is located at the lower end of the stepped oxidation facility through the oxidation facility, 상기 침전조로부터 배출된 광산배수가 유입되어 광산배수 내 잔류 중금속을 흡착 제거하고 광산배수를 중화시키는 SAPS(successive alkalinity producing system)조, SAPS (successive alkalinity producing system) tank for adsorption and removal of residual heavy metals in the mine drainage and neutralize the mine drainage by draining the mine drainage discharged from the sedimentation tank, 상기 SAPS조로부터 배출된 광산배수가 유입되어 광산배수 내 잔류 중금속을 산화 및 침전에 의해 제거하는 산화 침전조, 및Oxidation precipitation tank for removing the heavy metals in the mine drainage by the oxidation and precipitation of the mine drainage discharged from the SAPS tank, and 상기 산화 침전조로부터 배출된 광산배수가 유입되어 생물학적으로 처리되는 소택지를 포함하는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification type mine drainage treatment apparatus, characterized in that the mine drainage discharged from the oxidizing precipitation tank is introduced into a biologically treated. 삭제delete 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 계단형 산화시설에 담지된 중화물질이 석회석, 콘크리트 블록, 인회석, 건조 불가사리, 게 껍질 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification mine drainage treatment apparatus characterized in that the neutralizing material carried in the stepped oxidation facility is selected from the group consisting of limestone, concrete block, apatite, dry starfish, crab shell and mixtures thereof. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 침전조 내 광산배수의 수리학적 체류시간(HRT)이 15분 내지 10일인 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification mine drainage treatment apparatus, characterized in that the hydraulic retention time (HRT) of the mine drainage in the sedimentation tank is 15 minutes to 10 days. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 SAPS조가 그의 내부 하측에 석회석층이 적층되고, 상기 석회석층의 상측에 유기물층이 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification type mine drainage treatment apparatus characterized in that the SAPS tank has a structure in which a limestone layer is stacked below the inside of the SAPS and an organic material layer is stacked on the limestone layer. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 유기물층이 황산염 환원균(SRB: sulfate reducing bacteria)과 유기성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification mine drainage treatment apparatus, characterized in that the organic material layer includes sulfate reducing bacteria (SRB) and organic materials. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 황산염 환원세균이 디설포비브리오(Desulfovibrio), 디설퍼로모나스(Desulfuromonas), 디설포토마큘럼(Desulfotomaculum) 및 디설포네마 (Desulfonema)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-naturally purified photo mine drainage treatment, characterized in that the sulfate reducing bacterium is selected from the group consisting of Desulfovibrio, Desulfuromonas, Desulfotomaculum, and Desulfonema. Device. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 유기성 물질이 버섯퇴비, 콩 비지, 톱밥, 발효 처리된 음식물 쓰레기 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification mine drainage treatment apparatus characterized in that the organic material is selected from the group consisting of mushroom compost, soy bean curd, sawdust, fermented food waste and mixtures thereof. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 SAPS조 내 광산배수의 수리학적 체류시간(HRT)이 0.5 내지 30일인 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification mine drainage treatment apparatus, characterized in that the hydraulic retention time (HRT) of the mine drainage in the SAPS tank is 0.5 to 30 days. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 산화 침전조가 그의 내부가 격벽으로 구분되어 있고, 상기 격벽에는 노치가 형성되어 있으며, 상기 노치가 각 격벽의 반대편 말단에 지그재그로 형성되어 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification mine drainage treatment apparatus, characterized in that the oxidation precipitation tank is divided into partitions, the notch is formed on the partition wall, the notch is formed in a zigzag at the opposite end of each partition wall. . 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 산화 침전조 내 광산배수의 수리학적 체류시간(HRT)이 30분 내지 10일인 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification mine drainage treatment apparatus, characterized in that the hydraulic retention time (HRT) of the mine drainage in the oxidation precipitation tank is 30 minutes to 10 days. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 소택지가 그의 내부가 격벽으로 구분되어 있고, 상기 격벽에는 노치가 형성되어 있으며, 상기 노치가 각 격벽의 반대편 말단에 지그재그로 형성되어 있는 구조를 갖고, 격벽으로 구분된 각 구획 내에 중금속 제거능이 우수한 반수생식물이 식재되어 있는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.The structure has a structure in which the inside is divided into partitions, notches are formed in the partitions, and the notches are formed in a zigzag at opposite ends of each partition wall, and the heavy metal removal ability in each partition divided into partition walls is excellent. Semi-natural purification mine drainage treatment device, characterized in that the half-water plants are planted. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 소택지 내 광산배수의 수리학적 체류시간(HRT)이 30분 내지 10일인 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리장치.Semi-natural purification mine drainage treatment apparatus, characterized in that the hydraulic retention time (HRT) of the mine drainage in the marsh land is 30 minutes to 10 days. 1) 고농도의 중금속 함유 광산배수가 중화물질이 담지된 계단형 산화시설을 통과하게 하여 광산배수 내에 포함된 중금속을 산화 및 중화 처리하는 단계;1) oxidizing and neutralizing heavy metals contained in the mine drainage by passing a high concentration of heavy metal-containing mine drainage through a stepped oxidation facility carrying neutralization material; 2) 상기 산화 및 중화 처리된 광산배수를 침전조로 유입시켜 광산배수 내 중금속 고형물을 침전시키는 단계;2) precipitating the oxidized and neutralized mine drainage to a precipitation tank to precipitate heavy metal solids in the mine drainage; 3) 상기 침전된 금속 고형물을 제거시킨 광산배수가 석회석층과 유기물층이 적층된 SAPS조를 통과하게 하여 광산배수 내 잔류 중금속을 흡착 여과하여 제거하고 광산배수를 중화시키는 단계;3) allowing the mine drainage to remove the precipitated metal solids to pass through the SAPS tank in which the limestone layer and the organic layer are stacked to absorb and remove residual heavy metals in the mine drainage and neutralize the mine drainage; 4) 상기 처리된 광산배수를 산화 침전조로 유입시켜 광산배수 내 잔류 중금속을 산화 및 침전시켜 제거하는 단계; 및4) introducing the treated acid mine drainage into an oxidation precipitation tank to oxidize and precipitate residual heavy metals in the mine drainage; And 5) 상기 처리된 광산배수가 소택지를 통과하게 하여 최종적으로 잔류 중금속을 제거하는 단계;5) allowing the treated mine drainage to pass through a bog to finally remove residual heavy metals; 를 포함하고, 상기 단계 3)에서 유기물층이 황산염 환원균(SRB: sulfate reducing bacteria)과 유기성 물질을 포함하는 것인, 준자연정화식 광산배수 처리방법.To include, wherein in step 3) the organic material layer comprises sulfate reducing bacteria (SRB: sulfate reducing bacteria) and an organic material, semi-natural purification mine drainage treatment method. 제15항에 있어서, The method of claim 15, 단계 1)에서 계단형 산화시설에 담지된 중화물질이 석회석, 콘크리트 블록, 인회석, 건조 불가사리, 게 껍질 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리방법.The quasi-natural purification mine drainage treatment method, characterized in that the neutralizing material carried in the stepped oxidation facility in step 1) is selected from the group consisting of limestone, concrete block, apatite, dry starfish, crab shell and mixtures thereof. 삭제delete 제15항에 있어서, The method of claim 15, 상기 황산염 환원세균이 디설포비브리오(Desulfovibrio), 디설퍼로모나스(Desulfuromonas), 디설포토마큘럼(Desulfotomaculum) 및 디설포네마 (Desulfonema)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리방법.Semi-naturally purified photo mine drainage treatment, characterized in that the sulfate reducing bacterium is selected from the group consisting of Desulfovibrio, Desulfuromonas, Desulfotomaculum, and Desulfonema. Way. 제15항에 있어서, The method of claim 15, 상기 유기성 물질이 버섯퇴비, 콩 비지, 톱밥, 발효 처리된 음식물 쓰레기 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 준자연정화식 광산배수 처리방법.Semi-natural purification mine drainage treatment method characterized in that the organic material is selected from the group consisting of mushroom compost, soy bean curd, sawdust, fermented food waste and mixtures thereof.
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