폭기를 활용한 광산배수 내 용존 철 제거속도 향상 기작
A Mechanism for Enhancing Removal Rate of Dissolved Iron in Mine Drainage Using Aeration
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초록
광산배수 내 용존 철 제거속도를 향상시키기 위한 방법으로 폭기를 활용하고자 서로 다른 특성을 띄는 광산배수를 대상으로 폭기실험을 수행하였다. 대기와의 평형반응을 통해 광산배수 내 DO 농도는 증가하고 DCO2 농도는 감소하게 되는데 탈기된 DCO2는 광산배수의 pH를 상승시킨다. 상승된 DO 농도와 pH 값은 Fe2+가 산화되는데 유리한 환경을 제공하여 Fe2+ 산화속도를 크게 향상시킬 수 있었다. 이 과정에서 폭기는 광산배수-대기 간 접촉면적을 증가시킴으로써 기체교환속도를 큰 폭으로 향상시키는 역할을 하였다. Fe2+의 산화반응은 용존 철 제거과정에서 속도결정단계였으므로 폭기는 광산배수 내 용존 철 제거속도를 향상시키는 효과적인 방법이 될 수 있다. 다만 순 산성을 띄는 광산배수의 경우에는 DCO2 탈기에 의한 pH 증가를 기대할 수 없어 폭기를 통해 광산배수 처리효율을 향상시킬 수 없었다.
Abstract
Aeration was applied on three different mine drainages to verify the removal rate enhancement of dissolved iron. Equilibrium with the atmosphere accelerated the increase in DO and decrease in DCO2 where the latter affected the eventual increase in pH level. The combined effect of the increase in both DO and pH provided a favorable environment for Fe2+ oxidation and this led to the boost in oxidation rate. Aeration, in this process, played an important role in escalating gas exchange rates by increasing the contact area between mine drainages and the atmosphere. Since Fe2+ oxidation was a rate determining step in removing dissolved iron, aeration could be an effective method to expedite the iron removal in mine drainages. In case of net acidic mine drainages, however, aeration could not boost the treatment efficiency due to lack of decarbonation effect which increases the pH of the mine drainages.
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