Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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2008.11a
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pp.472-475
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2008
중금속으로 오염된 토양을 안정화하고자 석탄 광산 배수 처리 시 발생되는 슬러지를 이용하여 중금속 용출 실험을 실시하였다. 용출 실험을 위하여 슬러지를 무게비율로 0%, 1%, 3%를 완전혼합하고, 3%슬러지를 오염토양과 층을 이루어 용출 실험을 실시하였다. 유입 pH를 5.5-6.2와 3-4로 조절하여 용출실험을 실시한 결과 Cu, Zn, Pb, Cr의 용출 농토는 3% M<3% S<1% M<0% 순으로 나타났다. 오염토양 무게 비율로 3% 슬러지를 완전혼합 시 중금속 용출 실험 결과 20년 기준 안정성을 확보할 수 있었다.
Acid mine drainage(AMD) treatment is classified as both passive and active treatment. During the treatment, about 5,000 tons of neutralization sludge is generated as a by-product per year in Korea. This study was conducted to evaluate the characteristics of sludge generated from physico·chemical treatment processes as an active treatment from 5 different sources (D, H, S, T, Y) and the possibility of the sludges being recycled. The sludges have a pH range of 5.86 ~ pH 7.89, and a water content range of 51% ~ 82%. Most of particle sizes were less than 25 ㎛. In analysis of inorganic elements, the concentration of Al, Fe, and Mn were between 1,189 mg/kg ~ 129,344 mg/kg, 106,132 mg/kg ~ 338,011 mg/kg, and 3,472 mg/kg ~ 11,743 mg/kg, respectively. The concentration of As and Zn in sludge-T, Cd in sludge-D, Ni in sludge-H, Zn in sludge-S, and Cd in sludge-Y exceeded the soil contamination standards of Korea. The results from 2 separate kinds of leaching test, the Korea Standard Leaching Test(KSLT) and Toxicity Characteristic Leaching Procedure(TCLP), showed that all the sludges met the Korea groundwater standards. From the XRD and SEM-EDS analysis, the peaks of calcite and quartz were found in the sludges. The sludge also had a high proportion of Fe and O, and the majority of the composition was amorphous iron hydroxide.
This study was undertaken to summarize of the efficiencies of the passive treatment system and suggest future studies for the solution of mine drainage problem. Flow rates of mine drainage from the abandoned coal mines are about 80,000 ton/day. Contaminated mine drainages over about 50 ton/day of flow rate were treated by passive treatment facilities such as Successive Alkalinity Producing Systems(SAPS), oxidation pond and oxic wetland. Chemical analysis for 13 passive coal mine treatment facilities showed that SAPS was the core of treatment facilities because the variation of Fe removal rates was relatively smaller than any other processes and re-leaching of Fe was not measured. The performance and life of SAPS depended on decrease in permeability and retention time due to accumulation of sludge. It is inferred that upgrade of design of the passive treatment system and in-situ treatment using underground void will be necessary for the amelioration of the mine drainage with high metal loading rates.
In this study, the effect of pH and temperature on the adsorption behavior of acid mine drainage (AMD) on coal mine drainage sludge (CMDS) has been investigated during the treatment of coal mine drainage (CMD) by electrical purification method. The pH$_{zero\;point\;charge}$ (pH$_{zpc}$) of CMDS was 5. The removal ratio of copper, zinc, cadmium, iron were increased according to the increase of pH value. The adsorption amount of copper showed 0.64 mg g$^{-1}$ sludge. It was independent of pH value. The adsorption amount of the other metals showed l.l times when pH was 3. The adsorption amount of chromium was a little bit increased at the pH value higher than 7 due to a small amount of the chromium was eluted as $Cr(OH)_6^{3-}$. The amount of metals' absorption were decreased according to temperature was increase at pH value was 3. The selectivity order was Cd>Fe > Zn > Cu. The amount of absorption showed q$_{max}$ Cu 2.747 mg g$^{-1}$ andZn 2.525 mg g$^{-1}$ when pH value higher than 5. It was independent of temperature.
Koh, Il-Ha;Kwon, Yo Seb;Moon, Deok Hyun;Ko, Ju In;Ji, Won Hyun
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.25
no.1
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pp.53-61
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2020
This study assessed the feasibility of coal mine drainage sludge (CMDS) as a stabilizing agent for mercury contaminated soil through pot experiments and batch tests. In the pot experiments with 43 days of lettuce growth, the bioavailability of mercury in the amended soil and mercury content of the lettuce were decreased by 46% and 50%, respectively. These results were similar to those of the soil amended with the sulfide compound (FeS) generally used for mercury stabilization. Thus, CMDS could be an attractive mercury stabilizer in terms of industrial by-product recycling. Batch tests were conducted to examine mercury fractionation including reactions between the soil and acetic acid. The result showed that some elemental fraction changed to strongly bounded fraction rather than residual (HgS) fraction. This made it possible to conclude that mercury adsorption on oxides in CMDS was the major mechanism of stabilization.
Soyoung Jeon;Danu Kim;Jeonghyeon Byeon;Daehyun Shin;Minjune Yang;Minhee Lee
Economic and Environmental Geology
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v.56
no.2
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pp.125-138
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2023
Most of previous cesium (Cs) sorbents have limitations on the treatment in the large-scale water system having low Cs concentration and high ion strength. In this study, the new Cs sorbent that is eco-friendly and has a high Cs removal efficiency was developed by improving the coal mine drainage treated sludge (hereafter 'CMDS') with the addition of Na and S. The sludge produced through the treatment process for the mine drainage originating from the abandoned coal mine was used as the primary material for developing the new Cs sorbent because of its high Ca and Fe contents. The CMDS was improved by adding Na and S during the heat treatment process (hereafter 'Na-S-CMDS' for the developed sorbent in this study). Laboratory experiments and the sorption model studies were performed to evaluate the Cs sorption capacity and to understand the Cs sorption mechanisms of the Na-S-CMDS. The physicochemical and mineralogical properties of the Na-S-CMDS were also investigated through various analyses, such as XRF, XRD, SEM/EDS, XPS, etc. From results of batch sorption experiments, the Na-S-CMDS showed the fast sorption rate (in equilibrium within few hours) and the very high Cs removal efficiency (> 90.0%) even at the low Cs concentration in solution (< 0.5 mg/L). The experimental results were well fitted to the Langmuir isotherm model, suggesting the mostly monolayer coverage sorption of the Cs on the Na-S-CMDS. The Cs sorption kinetic model studies supported that the Cs sorption tendency of the Na-S-CMDS was similar to the pseudo-second-order model curve and more complicated chemical sorption process could occur rather than the simple physical adsorption. Results of XRF and XRD analyses for the Na-S-CMDS after the Cs sorption showed that the Na content clearly decreased in the Na-S-CMDS and the erdite (NaFeS2·2(H2O)) was disappeared, suggesting that the active ion exchange between Na+ and Cs+ occurred on the Na-S-CMDS during the Cs sorption process. From results of the XPS analysis, the strong interaction between Cs and S in Na-S-CMDS was investigated and the high Cs sorption capacity was resulted from the binding between Cs and S (or S-complex). Results from this study supported that the Na-S-CMDS has an outstanding potential to remove the Cs from radioactive contaminated water systems such as seawater and groundwater, which have high ion strength but low Cs concentration.
Koh, Il-Ha;Kwon, Yo Seb;Jeong, Mun-Ho;Ji, Won Hyun
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.26
no.6
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pp.18-26
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2021
Soil aggregation begins with flocculation of clay particles triggered by interfacial reactions of polyvalent cation such as Ca2+ and Fe3+, and they are also known as important elements to control the mobility of arsenic in soil environment. The objective of this study was to investigate the feasibility of CMDS (coal mine drainage sludge) for soil loss reduction and stabilization of arsenic-contaminated soil in a 37% sloped farmland under rainfall simulation. The amount of soil loss decreased by 43% when CMDS was applied, and this result was not significantly different from the case of limestone application, which yielded 46% decrease of soil loss. However, the relative amount of dispersed clay particles in the sediment CMDS-applied soil was 10% lower than that of limestone-applied soil, suggesting CMDS is more effective than limestone in inducing soil aggregation. The concentrations of bioavailable arsenic in CMDS amended soil decreased by 46%~78%, which was lower than the amount in limestone amended soil. Therefore, CMDS can be used as an effective amendment material to reduce soil loss and stabilize arsenic in sloped farmland areas.
In this study, to stabilize the heavy metal in the contaminated soils, the column leaching test based on rainfall and pH value was performed by using coal mine drainage sludge(CMDS): which was generated during electrical purification of abandoned coal mine wastewater. Four types of testing column were used in this study. That were the CMDS and the heavy metal contaminated soils well mixed in 0 wt%, 1 wt%, 3 wt% and 3 wt% layered column. According to the investigation, when the influent pH was $5.5{\sim}6.2$, there were no heavy metal elution at all conditions, and when the influent pH was $3{\sim}3.3$, the order of Cu, Zn, Pb, Cr elution concentration was 3 wt% M(mixed)<3 wt% S(separation)<1 wt% M<0 wt% and the average elution concentration was quite low, the value was 0.005 mg/L. Therefore, CMDS can used as new stabilizer of the heavy metal in the contaminated soils.
In this research, equilibrium of adsorption and kinetics of As(V) removal were investigated. The coal mine drainage sludge(CMDS) was used as adsorbent. To find out the physical and chemical properties of CMDS, XRD (X-ray diffraction), XRF (X-ray fluorescence spectrometer) analysis were carried out. The CMDS was consist of 70% of goethite and 30% of calcite. From the results, an adsorption mechanism of As(V) with CMDS was dominated by iron oxides. Langmuir adsorption isotherm model was fitted well more than Freundlich isotherm adsorption model. Adsorption capacities of CMDS 1 was not different with CMDS 2 on aspect of amounts of arsenic adsorbed. The maximum adsorption amount of two CMDS were respectively 40.816, 39.682 mg/g. However, the kinetic of two CMDS was different. The kinetic was followed pseudo second order model than pseudo first order model. Concentrations of arsenic in all segments of the polymer in CMDS 2 does not have a constant value, but the rate was greater than the value of CMDS 1. Therefore, CMDS 2, which is containing polymer, is more effective for adsorbent to remove As(V).
Possibility of the usage of sludge generated in coal mine drainage treatments as a briquette additive was investigated by the combination of industrial, elemental, and combustion experiments. A series of briquettes having 2% and 6% of sludge were used for the experiments. Compared to the control sample, our results show that all experimental values for the briquettes are very similar. In particular, it is worthy to note that there is no obvious difference in calorific values for the briquettes containing 2% or 6% of sludge. The calorific values are 4,250~4,360 kcal/kg, 4,240~4,250 kcal/kg, 4,180~4,210 kcal/kg, and 4,270~4,360 kcal/kg for the control sample, briquette containing 6% of Hambaek sludge, briquette containing 6% of Hamtae sludge, and briquette containing 2% of Hambaek sludge, respectively. Results of ash fusion temperature show that the temperature is greater than $1,550^{\circ}C$ for the control sample. However, the temperature for the briquettes with 6% of Hambaek sludge and 2% of Hambaek or Hamtae sludge is $1,510^{\circ}C$. For a briquette containing 6% of Hamtae sludge, the temperature of ash fusion is $1,530^{\circ}C$. After combustion, environmental impacts of the briquettes with sludge were tested. Little environmental influence was observed for the combusted briquettes with sludge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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