초록
본 연구는 산성광산배수 (AMD)의 처리 과정에서 생성되는 부산물 ochre의 이화학성, 광물학적 특성 및 환경 분야 활용 가능성을 확인하기 위해 수행하였다. 이를 위하여 적극적 처리법인 물리 화학적 정화 처리시설에서 생성된 ochre-H와 수동적 처리법인 자연 정화 처리시설에서 생성된 ochre-D, ochre-S의 특성을 비교 분석하였다. Ochre-H는 광물 내 침철석 (goethite) 함량 및 철 성분 함량이 다른 시료에 비해 상대적으로 낮게 나타났지만, 소석회 내 칼슘 이온의 인 흡착 능력과 상대적으로 높은 흡착 표면적 등이 장점으로 작용할 수 있다. 또한 환경 생태계의 중금속 오염 가능성이 희박하고 물리 화학적 정화 처리시설에서 균일한 특성의 ochre를 대량 생산할 수 있으므로 실용적이며, 경제성이 높을 것으로 판단된다. Ochre-H의 인 흡착 특성은 Freundlich 흡착등온식모델에 적합하였다. 또한 ochre의 흡착 특성이 단분자층 흡착이 아닌 여러 분자층으로 흡착되어 매우 높은 흡착량을 가지기 때문에 인 출현곡선 (BTC)은 1이 아닌 0.3~0.4 상대농도 범위에서 평형에 도달하였다. 실제로 물 중 인 제거 능력을 평가한 실험에서 인 농도 외에 다른 오염원이 존재할 것으로 예상되는 수질 시료의 경우를 제외한 나머지 시료에서는 수질 및 수생태계 생활환경기준상의 인 농도 I 등급 기준치 이하로 검출되어 정화능력이 우수함을 확인하였다. 또한 정화 처리 과정 중 ochre내의 철 성분이 수질 내로 용출되는 양은 많지 않은 것으로 나타났다. 실험을 통하여 확인한 ochre의 높은 인 제거능력을 이용하여 부영양화 현상에 대한 정화제로 환경 분야에 적용하기 위해서는 오염원이 유입되는 하천 등의 위치를 정확히 파악한 후, 현장에 필터 형태의 pilot을 제작하여 설치하는 것이 중요하며, 또한 슬러지의 일종인 ochre 내 철 등으로 인한 수질오염의 발생 여부를 확인하여 유해하지 않음이 검증되어야 한다.
This study was carried out to find out potential use of ochre as an agent to reduce phosphorus content in water. Ochre is a by-product from treatment of acid mine drainage (AMD) which is composed mostly of $Fe_2O_3$, $Fe_2O_3{\cdot}H_2O$, $FeO{\cdot}OH$ and $Fe(OH)_3$. Three ochre samples (ochre-H, ochre-D and ochre-S) were collected from three treatment facilities in Gangwon province. Physico-chemical characteristics of three ochre samples including pH, electrical conductivity, total phosphorus, available phosphorus, particle size distribution were analyzed. Scanning electron microscopy (SEM) energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF) analysis were also carried out. In addition, experiments for phosphorus removal from water was performed. Calcium content of ochre-H was higher than that of ochre-D and ochre-S, whereas iron content of ochre-H was lower than that of ochre-D and ochre-S. All the phosphorus in water up to maximum 191,411 mg $kg^{-1}$ per unit mass of ochre was removed with ochre-H. Ochre has immense potential as an agent to reduce phosphorus content in water.
