전처리된유기성오니와생활폐기물혼합에따른유기성오니매립방법평가 279 의정서에의하여국제적인규제가강화되고, 비준안이 2006 년 3 월에통과됨에따라해양배출에대한규제를하지않 을수없게되었다. 2) 해양수산부에서는배출량이계속적으 로증가해온오니류에대한규제를중점적으로검토하여 2005

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덕문 제
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1 大韓環境工學會誌論文 - Original Paper - 278~ 전처리된유기성오니와생활폐기물혼합에따른유기성오니매립방법평가 고재영 배재근 도인환 박준석 * 서울산업대학교에너지환경대학원 * 강원대학교환경방재공학과 (2007 년 11 월 12 일접수, 2008 년 2 월 5 일채택 ) Evaluation of Landfilling Method of Organic Sludge from Mix of Pre-treated Organic Sludge and Municipal Solid Waste Jae-Young Ko Chae-Gun Phae In-Hwan Do Joon-Seok Park* Graduate School of Energy and Environment, Seoul National University of Technology *Department of Environmental Disaster Prevention Engineering, Kangwon National University ABSTRACT : This research was performed to evaluate the landfilling method of organic sludge from mix of pre-treated organic sludge (OS) and municipal solid waste(msw). Organic sludges were dried, composted, and solidified as pre-treatment and the OS and MSW were mixed in ratios of 2 to 8 and 4 to 6. Approximately 1,800~2,500 L of landfill gas(lfg) was generated in the lysimeter with solidified-os, which was higher than 1,150~1,650 L of the dried- and composted- ones. Maximum H 2S concentration was found in the following order : Composted-20(80 ppmv) > Composted-40(55 ppmv) > Dried-20(30 ppmv) > Dried-40 Solidified-20 Solidified-40 (20 ppmv). BOD 5 at initial leachate generation period was 38,000 mg/l for Composted-40, 28,000 mg/l for Dried-40, 26,000 mg/l for Dried-20, 21,000 mg/l for Composted-20 and Solidified-40, and Solidified-20 for 17,000 mg/l. In the final period of experiment, BOD 5 was low as 300~500 mg/l in the lysimeter with solidified-os and MSW and showed 2,000~3,500 mg/l in dried- and composted-ones. As the results, landfilling by mix of solidified-os and MSW was evaluated as the most appropriate method for biodegradable organics. Direct landfilling of OS is permitted for landfill site with CDM facility. Therefore, mixed landfilling of solidified-os and MSW should be considered for much more LFG generation as methane. Key Words : Organic Sludge, Landfill Gas(LFG), Lysimeter, Odor, Leachate 요약 : 본연구는건조, 퇴비화, 고화로전처리된유기성오니와생활폐기물을각각 2 : 8 과 4 : 6 으로혼합하여매립할경우매립지환경에미치는영향을평가하고유기성오니의직매립금지조치이후적정처리방안을모색하기위하여실시하였다. 고화오니는약 1,800~2,500 L 의가장활발한가스발생량을나타내어건조및퇴비오니의 1,150~1,650 L 보다높았다. 악취중황화수소최대농도는 Composted-20( 약 80 ppmv) > Composted-40( 약 55 ppmv) > Dried-20( 약 30 ppmv) > Dried-40 Solidified-20 Solidified-40 ( 약 20 ppmv) 순으로나타났다. 침출수발생초기 BOD 5 는 Composted-40 에서약 38,000 mg/l 으로가장높게나타났으며, Dried-40 이약 28,000 mg/l, Dried-20 이약 26,000 mg/l, Composted-20 과 Solidified-40 이 21,000 mg/l 를나타내었으며, Solidified-20 이 17,000 mg/l 로가장낮았다. 570 일차고화오니의 BOD 5 는 300~500 mg/l, 건조및퇴비오니는 2,000~3,500 mg/l 의농도를나타내었다. 고화처리된오니를생활폐기물과혼합할경우빠른분해로매립가스가가장많이발생되었으며, 악취및침출수농도도가장낮게나타나유기성고화처리후매립쪽으로유도되는것이가장바람직하였다. 최근매립가스재이용 (CDM) 사업을수행하는매립장에대해서는직매립을허용하고있으므로유기성오니매립시에는반드시생활폐기물과혼합하는것이필요하며, 메탄가스를보다많이생산하기위해서는고화오니를혼합매립하는것이가장유용할것으로판단된다. 주제어 : 모형매립조, 유기성오니, 전처리, 매립가스, 악취, 침출수 1. 서론 * 분해가용이하며수분함량이높은유기성폐기물 ( 음식물 류폐기물및오니등 ) 의직매립은매립장내악취발생, 해 충발생, 매립지의사면붕괴등에의하여주변지역에환경 문제를야기시키고침출수처리등매립지운영 관리상에 많은어려움을발생시킨다. 이에따라각종음식물류폐기 Corresponding author phae@snut.ac.kr Tel: Fax: 물과오니류에대해서는각각 2001 년 1 월과 2003 년 7 월부터직매립이금지되었다. 1~3) 이러한조치에따라반입되 는폐기물량이감소하고, 반입폐기물의성상이개선되면 서매립지의수명연장과주변환경개선의효과를이루었 다. 음식물류폐기물과유기성오니의직매립금지조치는육 상에서재활용혹은처리하는방향으로유도하기위하여 실시되었으나, 유기성오니의경우육상처리시설의미비로 해양배출에의존하게되었으며, 근래에는발생되는하수 오니의 80% 정도가해양배출되고있다. 유기성오니의해 양배출은 1988 년부터국내에서허용되었으나, 런던협약 96 J. of KSEE / Vol. 30, No. 3, March, 2008

2 전처리된유기성오니와생활폐기물혼합에따른유기성오니매립방법평가 279 의정서에의하여국제적인규제가강화되고, 비준안이 2006 년 3 월에통과됨에따라해양배출에대한규제를하지않 을수없게되었다. 2) 해양수산부에서는배출량이계속적으 로증가해온오니류에대한규제를중점적으로검토하여 2005 년 5 월 22 일에해양오염방지법시행규칙을개정하여 규제항목을대폭증가시켰다. 이에따라 2011 년도에는오 니류대부분이해양배출이불가능하게될것으로예상된다. 오니관련정책이직매립금지, 해양배출규제강화로진행 됨에따라전량육상처리가전제되고있어현행직매립금 지와관련하여효율적인관리방안을수립하는것이필요 하다. 현재유기성오니는소각하거나시멘트 합성고분자 화합물의이용기타이와유사한방법으로고형화또는 고화처리하여매립하거나생물학적처리방법으로처리하 여퇴비로사용하거나환경부장관이정하여고시하는용 도및방법에따라처리할수있다. 4) 고형화와고화처리는 폐기물의재활용과매립을목적으로한다는방법상의차이 가있음에도불구하고현행법체계내에서는기술의정의 및체계정립에대한구체적기준이없는실정이다. 김 등 7) 은고화기술의분류체계정립을위하여다음과같이 고형화와고화처리의정의를폐기물관리법내에구분하여 명시할것을제안한바있다. 1) 고형화는슬러지등에시멘 트등의고화제를이용하여고체화시킨후양생과정을거 치는처리방법으로최종물은매립목적으로사용하며, 고화 처리는시멘트등의고화제를고체화및안정화시키는처 리방법으로최종물은매립지복토등의재활용목적으로 사용하는것이라고하였다. 오니는수분함량 85% 이하로 탈수 건조한후에는관리형매립시설에매립이가능하다. 그러나시설용량 10,000 m 3 / 일이상의하 폐수종말처리 시설과 700 m 3 / 일이상의폐수배출시설, 축산폐수 분뇨 처리시설에서발생하는오니는바로매립할수없다. 다만, 매립가스를회수하여재이용하는시설이설치된매립시설 의경우에는 500 톤 / 일미만까지는수분함량 75% 이하로처리하여매립할수있다. 2) 현재까지유기성오니의직매립금지에관한연구는미미 한실정이며, 유기성오니의전처리후에매립지복토재로 활용하고자하는연구가일부진행된바있다. 5~8) 고재영 등 9) 은수분함량이 75% 와 85% 인유기성오니를직매립할 경우악취와침출수의발생등매립지주변환경에심각한 문제를야기시키므로현행유기성오니의직매립금지법은 환경적으로타당하며, 유기성오니는매립보다는재활용또 는처리후매립쪽으로유도되는것이바람직하다고보고하였다. 9) 고재영등 10) 은건조, 퇴비화, 고화로전처리한유 기성오니를단일매립할경우고화처리가가장적합한방법이라고하였다. 10) 그러나단일매립의경우에도침출수 및악취문제가여전히존재하고있고우수의배제가어 려워보다나은개선방안이필요할것으로판단된다. 이에본연구는건조, 퇴비화, 고화로전처리된유기성 오니와생활폐기물과의혼합매립시혼합비율을달리하여 매립할경우매립가스및침출수의특성변화를평가하고 유기성폐기물 ( 유기성오니및음식물류폐기물 ) 의직매립금지조치이후적정처리방안을모색하기위하여실시하였다. 2. 실험재료및방법 2.1. 실험장치 모형매립조 (lysimeter) 는높이 140 cm, 직경 40 cm PVC 재질의원통형관을사용하여제작하였다. 이를부피로환산하면 176 L가된다. 이중에서 113 L에대하여충전을실시하였다. 인공강우주입시편류현상을방지하고균등배분될수있도록살수장치를설치하였다 (Fig. 1). 모형매립조의내부온도를측정하기위하여폐기물층상부, 중앙, 하단부분에 bimetal 온도계를설치하여온도변화를관측할수있도록하였다. 모형매립조상부에는침하량을측정하기위하여침하판을설치하였다. 모형매립조외벽은단열재로감싸서가능한외부온도의영향을받지않도록하였다. 운전중발생되는가스는반응기상부에외통높이 18.5 cm, 직경 9 cm, 내통높이 18.5 cm, 직경 7.4 cm인가스발생량측정장치를제작하여내부에물을충전 ( 充塡 ) 하고폐기물분해에의해생성된가스로상승되는내통의높이를시간단위로측정하여발생량을측정하였다. 모형매립조하부에는발생되는침출수의양을측정하고시료를채취할수있도록하였다 실험방법본연구를수행하기위하여건조, 퇴비화, 고화로전처리된유기성오니와생활폐기물과의혼합비율에따라총 6 개의모형매립조를준비하였다. 각모형매립조에는건조, 퇴비화및고화로전처리된유기성오니와생활폐기물을혼합하여충전하였다 (Table 1). 각모형매립조는전처리오니와생활폐기물의혼합비에따라명명하였다. 예를들어 Dried-20은건조오니 20% 와생활폐기물 80%, Dried-40은건조오니 40% 와생활폐기물 60% 를충전한것을의미하며, 고화오니에생활폐기물 40% 를혼합충전한경우에는 Fig. 1. Schematics of lysimeter used in this research. 대한환경공학회지 30 권 3 호, 2008 년 3 월

3 280 고재영 배재근 도인환 박준석 Table 1. Experimental condition for this research Lysimeter Chemical composition of volatile solids(%) C H O N S Moisture content Korean proximate analysis(%) Volatile solids Dried Dried Composted Composted Solidified Solidified Ash Lysimeter Weight of materials filled in lysimeter(kg) MSW FW Paper Plastic Wood Texture POS Total packing weight (kg) Bulk density (kg/m 3 ) Mix ratio of POS : MSW Dried : 8 Dried : 6 Composted : 8 Composted : 6 Solidified : 8 Solidified : 6 FW : Food waste, MSW : Municipal Solid Waste; POS : Pre-treated Organic Sludge Solidified-40이라고명명된다. 건조오니는서울 S하수처리장에서, 퇴비오니는 엔지니어링에서, 고화오니는수도권매립지에서구하여사용하였다. 생활폐기물은 2004년수도권매립지에반입되는폐기물의조성에따라조제하였으며, 이때생활폐기물중분해용이한음식물류폐기물은약 15% 정도차지하였다. 모형매립조의물리화학적특성및운전조건을 Table 1에나타내었다. 충전물질의탄소함량은모두약 55~60% 의범위에있었으며, 원소조성에서는큰차이를나타내지않았다. 삼성분중수분함량은고화오니가 40% 혼합된 Solidified-40에서약 50% 로가장높았다. 생활폐기물에전처리조건이다른유기성오니를혼합비를달리하여충전할경우밀도를동일하게맞추는것보다는다짐조건을동일하게하는것이더바람직할것으로판단되어모형매립조내충전물을채운후 10 kg의금속제로 10 cm 높이에서 10회씩낙하시켜표면이수평이되도록골고루다짐하였다. 그결과 6개모형매립조의충전밀도는 170~290 kg/m 3 의범위에있었다. 실험은 25 항온실에서수행하였으며, 인공강우는다음과같이계산하여주입하였다. 가장큰위생매립지인수도권매립지의위치를고려하여인천지역의 1971년부터 2000년까지 30년간월평균강수량 (9.6 cm) 을산출하고범봉수등 11) 이사용한강우침투율 35% 를적용하였다. 따라서인공강우주입량은 [20 cm 20 cm 3.14( 반응기면적 )] [9.6 cm/ 월 ( 인천지역 30년월평균강수량 )] [0.35( 강우침투율 )] = 4,220 ml/ 월로계산되었으며, 10일에 1.4 L씩주입하였다. 가스조성 (CH 4, CO 2, O 2) 은가스측정기 (LMSxi, Gas Data Co., UK) 를이용하여측정하였다. 암모니아 (NH3), 황화수소 (H 2S), 메틸메르캅탄 (CH 3SH), 디메틸메르캅탄 ((CH 3) 2SH) 은가스검지관 (Gastec, Japan) 을이용하였으며, 검출한계는 각각 0.5 ppm, 0.25 ppm, 0.1 ppm, 0.1 ppm 이었다. 침출수의 ph, BOD5, CODCr, NH3-N 와 TN 은폐기물공정시험법 12) 과 Standard Methods 13) 에따라분석하였다 매립가스및악취 3. 결과및고찰 여러가지전처리오니와생활폐기물의혼합비에따른영 향을평가하기위하여 6 개의모형매립조를약 600 일동안 운전하였으며, 이때에발생된누적가스량을 Fig. 2 에나 타내었다. 매립가스는약 50 일차부터발생되기시작하였다. 건조오니와퇴비오니는지속적으로발생이되었으며, 400 일차이후에건조오니는다소증가하였으나퇴비오니는 둔화되기시작하였다. 혼합비에따른영향을살펴보면건조 오니와퇴비오니는생활폐기물을 20% 와 40% 혼합하였을 때가스발생량에는큰차이를나타내지않았다 (Fig. 2(a)). 그러나고화오니에생활폐기물을혼합한경우가장활발 한가스발생량을나타내었으며, 특히생활폐기물을 40% 혼합한경우 (Solidified-40) 가약 2,500 L 로 20% 혼합한경 우 (Solidified-20) 의약 1,800 L 보다발생량이 1.4 배정도 많았다. 혼합비를달리한건조오니와퇴비오니의가스발 생량은 1,150~1,650 L 의범위이었다. 매립가스는유기물 이분해되는과정에서발생하므로가스발생량을휘발성고 형물 (VS) 기준으로환산하여 Fig. 2(b) 에나타내었다. 전체 적인경향은큰차이가없으나 Dried-20 에서는단위 VS kg 당발생량이다소증가하였다. Dried-20 과 Composted-20 은약 110 L/kg(VS) 로 Dried-40 의약 100 L/kg(VS) 와 Com- J. of KSEE / Vol. 30, No. 3, March, 2008

4 전처리된유기성오니와생활폐기물혼합에따른유기성오니매립방법평가 281 Fig. 2. Biogas produced during operation time. posted-40의 87 L/kg(VS) 보다높았으며, Solidified-20에서는 130 L/kg(VS) 이발생되었다. Solidified-40에서는 VS 기준으로도 175 L/kg의가장많은가스가발생하였다. 최근매립가스재이용 (CDM) 사업을수행하는매립장에대해서는직매립을허용하고있다. 본실험에서유기성오니를고화처리하여생활폐기물과혼합매립할경우가장많은매립가스 (as methane) 를발생시켰으므로단기간내에매립가스를회수할수있을것으로판단된다. 수도권매립지에서는 2006년 12월에매립가스이용을위한 50 MW 발전소를준공하여가동에들어갔는데 14) 본실험결과수도권매립지의경우고화처리된유기성오니를생활폐기물과매립할경우매립가스회수가용이할것으로판단된다. 매립지를모사한모형매립조 (lysimeter) 의매립가스중메탄 (CH 4), 이산화탄소 (CO 2), 산소 (O 2) 의조성변화를 Fig. 3에나타내었다. 실험초기에는모두산소가 21% 였으며, 나머지는질소 79% 로대기조건과동일하였다. 본실험에사용하였던가스측정기 (LMSxi, Gas Data Co., UK) 는가스조성의총합을 100% 로환산하여메탄, 이산화탄소, 산소, 그리고질소의농도를나타낸다. 메탄농도의증가속도는고화오니가가장빨랐으며, 건조오니는상대적으로느리게증가하였으나약 150일경에는메탄의농도가모두 40~55% 로안정하게유지되었다 (Fig. 3(a)). 이산화탄소도메탄과마찬가지로혐기성분해에의한산물로써메탄보다는빠 Fig. 3. Composition of biogas produced during operation time. 른증가속도를나타내었다. 초기부터급격히증가하여 60~ 80% 의범위를나타내었다가메탄이안정화되었던약 150 일이후에는 45~60% 의범위를나타내었다 (Fig. 3(b)). 산소는이산화탄소와반대로초기에급격한감소를나타낸후실험기간내내검출되지않아혐기성조건이잘유지되고있음을알수확인할수있었다 (Fig. 3(c)). 반응기간동안에발생되는악취를 Fig. 4에나타내었다. 암모니아는실험기간내내검출되지않아서본논문에서는논의하지않았다. 전체적으로악취농도는가스발생시점이후빠른증가를나타내었다가급격히감소하는추세를보였다. 황화수소는퇴비오니에서주로높게나타났는데 Composted-20은최고약 80 ppmv, Composted-40은약 55 ppmv까지검출되었다 (Fig. 4(a)). 건조오니 (Dried-20 과 Dried-40) 와고화오니 (Solidified-20 과 Solidified-40) 의경우 Dried-20에서약 30 ppmv까지검출되었을뿐대체로 20 ppmv 이하의농도를나타내었다. 실험조건에따른황화수소농도는 Composted-20 > Composted-40 > Dried-20 대한환경공학회지 30 권 3 호, 2008 년 3 월

5 282 고재영 배재근 도인환 박준석 > Dried-40 Solidified-20 Solidified-40 순으로나타났 다. 문헌에의하면전처리하지않은수분함량 85% 의유기 성오니를매립한경우에황화수소가최고 150 ppmv 까지발생되었으며, 9) 생활폐기물만을매립한경우 30 ppmv 이 하로발생되었다. 이로써전처리오니와생활폐기물을혼합 한모형매립조에서발생되는황화수소는대부분전처리 오니에서기인하는것으로판단되며, 유기성오니를전처 리할경우전처리하지않은경우보다황화수소농도를 2~ 5 배정도저감시킬수있음을알수있었다. 그러나공업 지역배출허용기준 (0.06 ppmv) 15) 과악취감지농도 (0.025~0.1 ppmv) 16) 를고려해볼때여전히높은농도이므로악취저 감에대한지속적연구가필요할것이다. 메틸메르캅탄과 디메틸메르캅탄은농도변화가심하여데이터값을실선으 로연결할경우값을판독하기어려울것으로판단되어실 선을제외하고표시하였다 (Fig. 4(b) 와 (c)). 메틸메르캅탄 은 Composted-20 과 Composted-40 에서 0.5 ppmv로가장높게나타났고, 디메틸메르캅탄은 Composted-40에서 1.0 ppmv 로높게나타났으나황화수소농도와비교해볼때상대적으로낮은수치여서모형매립조별차이가크게나타나지않는것으로판단된다 침출수본모형매립조에서발생되는침출수량을누적하여 Fig. 5 에나타내었다. 전모형매립조에서침출수는 100여일이후부터본격적으로발생되기시작하여매 10일마다 1,000~ 1,500 ml 정도발생하였다. 건조오니는 Dried-20이 Dried-40 보다더많이발생하였는데이는 Dried-40의경우수분을많이흡수할수있는건조오니의혼합비가 40% 로높았기때문으로판단된다. 전처리된퇴비오니와고화오니의경우생활폐기물에대한혼합비를 20% 와 40% 로변화시켰을때침출수발생량에는큰차이가없는것으로나타났다. 침출수가처음발생되는시점은 Composted-40이 60일차로가장빨랐고 Dried-40이 110일차로가장늦었는데 60 일차부터실험이종료된 570일차까지매 10일마다발생되는평균침출수량을 Fig. 6에나타내었다. 대체적으로건조오니가퇴비또는고화오니보다침출수가다소적게 Fig. 4. Concentration of odorous compounds during operation time. Fig. 5. Leachate volume generated from lysimeters. J. of KSEE / Vol. 30, No. 3, March, 2008

전처리된유기성오니와생활폐기물혼합에따른유기성오니매립방법평가 283 Fig. 6. Mean leachate volume generated from lysimeters every 10 days after 60 days. 발생이되었으며, 특히 Dried-40 의경우평균 915 ml 로 퇴비또는고화오니보다 200 ml 가량적게발생되었다.

6 전처리된유기성오니와생활폐기물혼합에따른유기성오니매립방법평가 283 Fig. 6. Mean leachate volume generated from lysimeters every 10 days after 60 days. 발생이되었으며, 특히 Dried-40 의경우평균 915 ml 로 퇴비또는고화오니보다 200 ml 가량적게발생되었다. 한등 17) 은유기성폐기물직매립금지에따른매립폐기물 분해특성을연구한결과침출수발생량은 ( 생활폐기물 + 음 식물류 + 하수슬러지의혼합 ) > ( 생활폐기물 + 하수슬러지의 혼합 ) > ( 음식물류가제외된생활폐기물 ) 의순이었다고하였다. 17) 침출수의 ph 변화를 Fig. 7 에나타내었다. 침출수발생 초기 ph 는약 8 정도를나타내다가시간이경과함에따라 5~6.5 정도까지감소하였으며, 이후다시중성부근으로 회복되기시작하였다. 다만 Dried-40 의경우 350 일이후 ph 가 8 이상으로상승하였다. 초기에 ph 가감소하는것은 폐기물의분해과정에서생성되는유기산의영향으로일 반적으로나타나는현상으로볼수있다. 장성호등 18) 은 음식물류폐기물의경우알칼리도를조절한경우조절하 지않은경우보다유기산이더많이발생되었다고보고 하였다. 생활폐기물을단독매립한경우에 ph 는 5 부근까지하강하였고, 15) 전처리된유기성오니를단일매립한경우 ph가 6.5 정도로하강했던 10) 고재영등의연구에의하면본실험에서 ph가급격히하강한데에는생활폐기물의기여가더컸을것으로생각된다. 침출수의 BOD 5 와 COD Cr 을 Fig. 8에제시하였다. 침출수발생초기 BOD5는 Composted-40에서약 38,000 mg/l으로가장높게나타났으며, Dried-40이약 28,000 mg/l, Dried- 20이약 26,000 mg/l, Composted-20 과 Solidified-40 이 21,000 mg/l를나타내었고, Solidified-20이 17,000 mg/l로가장낮았다 (Fig. 8(a)). 건조오니에서대체적으로높은농도를나타낸것은건조오니가단순수분함량만을조절한처리로서매립후지속적인강우의유입으로수분함량이증가하고중력수가하강하면서유기성분이유출될수있는조건이형성되면서일어난결과로생각된다. 건조오니초기수분함량은 20% 정도였으며, 퇴비오니와고화오니는 30~ 50% 정도를나타내었다 (Table 1). 발생초기에약 17,000~ 21,000 mg/l의농도를나타내었던고화오니의경우혼합비에관계없이 200일경부터 BOD5가 700 mg/l 이하로급격히감소하며가장빠른안정화를나타내었다. 570일차고화오니의 BOD5는 300~500 mg/l, 건조및퇴비오니는 2,000~3,500 mg/l의농도를나타내었다. COD는 BOD 5 보다높은농도를나타내었으나전체적인농도변화의양상은 BOD 5 와유사함을알수있었다 (Fig. 8(b)). 침출수의 TN과 NH3-N의변화는 Fig. 9에나타나있다. TN은농도가높은순으로는 Dried-40 > Composted-40 Fig. 7. ph of leachate generated from lysimeters. Fig. 8. BOD and COD of leachate generated from lysimeters. 대한환경공학회지 30 권 3 호, 2008 년 3 월

7 284 고재영 배재근 도인환 박준석 Fig. 10. Variation of settlement in lysimeters. Fig. 9. TN and NH3-N of leachate generated from lysimeters. Dried-20 > Composted-20 > Solidified-40 > Solidified-20 이었다. 최고 TN농도는 Dried-40에서 가장 높은 4,600 mg/l 를 나타내었으며, Solidified-20은 700 mg/l로 가장 낮았다. NH3-N 농도는 TN보다는 배 정도 낮았으며, 변화 양상은 TN과 유사하게 나타났다 침하량 및 온도 모형매립조의 운전일수 경과에 따른 침하량 변화를 Fig. 10에 나타내었다. 실험 초기부터 약 50일차까지 침하량이 계속 증가하였다가 300일차까지 유지되었으며, 이후 침하 Fig. 11. Variation of temperature in lysimeters. 온도가 감소하기 시작하여 를 유지하였다. 300일 차 이후에 온도가 다소 감소하는 것은 분해용이한 유기성 분이 상당량 분해되어 반응열에 의한 온도상승 효과가 두 드러지게 둔화되었기 때문으로 사료된다. 4. 결 론 량이 다시 회복되는 현상을 나타내었다. 침하량은 Solidified-40에서 약 12 cm로 가장 높았으며, Solidified-20이 약 본 연구는 건조, 퇴비화, 고화로 전처리된 유기성오니와 8 cm, Composted-20, Composted-40 그리고 Dried-40이 약 6 cm를 나타내었고, Dried-20이 약 4 cm 정도로 가장 낮 생활폐기물을 각각 2 : 8과 4 : 6으로 혼합하여 매립할 경 우 매립가스 및 침출수의 특성변화를 평가하고 유기성오 았다. 전반적으로 볼 때 침하량은 주로 고화오니, 퇴비오 니, 건조오니 순으로 높게 나타났다. 반응 후반에 계속적 니의 직매립금지 조치이후 적정 처리방안을 모색하기 위 하여 실시하였으며, 도출된 결론은 다음과 같다. 으로 침하가 일어나거나 유지되지 않고 회복되는 이유는 10일마다 인공강우가 주입되었기 때문에 수분의 영향이 10) 1) 고화오니에 생활폐기물을 혼합한 경우 가장 활발한 작용한 것으로 생각된다. 본 연구에서 모형매립조내 온도변화는 외기가 25 로 가스발생량을 나타내었으며, 특히 생활폐기물을 40% 혼 합한 경우(Solidified-40)가 약 2,500 L로 20% 혼합한 경우 유지되는 항온실에서 온도를 측정하였다. 약 300일차까지 모형매립조간 온도변화는 큰 차이가 없었으며, 운전기간 (Solidified-20)의 보다 발생량이 약 1,800 L 보다 1.4배 정 도 많았다. 혼합비를 달리한 건조오니(Dried-20과 Dried-40) 내내 를 유지하였다(Fig. 11). 300일차 이후에는 와 퇴비오니(Composted-20과 Composted-40)의 가스발생량 J. of KSEE / Vol. 30, No. 3, March, 2008

8 전처리된유기성오니와생활폐기물혼합에따른유기성오니매립방법평가 285 은 1,150~1,650 L의범위이었다. 2) 황화수소최대농도는 Composted-20( 약 80 ppmv) > Composted-40( 약 55 ppmv) > Dried-20( 약 30 ppmv) > Dried-40 Solidified-20 Solidified-40( 약 20 ppmv) 으로나타났다. 3) 첫침출수발생이후 60일차부터 570일차까지매 10 일마다발생되는평균침출수량은대체적으로건조오니가퇴비또는고화오니보다침출수가다소적게발생이되었으며, 특히 Dried-40의경우평균 915 ml로퇴비또는고화오니보다 200 ml 가량적게발생되었다. 4) 침출수발생초기 BOD5는 Composted-40 에서약 38,000 mg/l으로가장높게나타났으며, Dried-40 이약 28,000 mg/l, Dried-20 이약 26,000 mg/l, Composted-20 과 Solidified-40 이 21,000 mg/l를나타내었으며, Solidified-20이 17,000 mg/l 로가장낮았다. 570일차고화오니의 BOD 5 는 300~500 mg/l, 건조및퇴비오니는 2,000~3,500 mg/l의농도를나타내었다. 5) 침하량은 Solidified-40에서약 12 cm로가장높았으며, Solidified-20이약 8 cm, Composted-20, Composted-40 그리고 Dried-40이약 6 cm를나타내었고, Dried-20이약 4 cm 정도로가장낮았다. 전반적으로볼때침하량은주로고화오니, 퇴비오니, 건조오니순으로높게나타났다. 6) 종합적으로판단할때고화오니를생활폐기물과혼합할경우빠른분해로매립가스가가장많이발생되고침하량도가장컸으며, 악취및침출수농도도가장낮게나타나유기성오니고화처리후매립쪽으로유도되는것이가장바람직하였다. 최근 CDM 사업을수행하는매립장에대해서는직매립을허용하고있으므로유기성오니매립시에는반드시생활폐기물과혼합하는것이필요하며, 메탄가스를보다많이생산하기위해서는고화오니를혼합매립하는것이가장유용할것으로판단된다. 참고문헌 1. 김영구, 배재근, 류돈식, 유기성오니처리체계법적 제도적검토를통한개선방안연구, 한국폐기물학회춘계학술연구발표논문집, pp. 512~519(2006). 2. 신총식, 유기성오니처리종합대책 ( 안 ), 한국폐기물학회춘계학술연구발표논문집, pp. 1~17(2006). 3. 배재근, 유기성오니의효율적관리및처리를위한시스템구축방안, 한국폐기물학회춘계학술연구발표논문집, pp. 79~99(2006). 4. 환경부, 폐기물관리법 (2007). 5. Ingelmo, F., Canet, R., Ibañez, M. A., Pomares, F., García, J., Use of MSW compost, dried sewage sludge and other wastes as partial substitutes for peat and soil, Bioresour. Technol., 63, 123~129(1998). 6. 지민구, 김규하, 이수구, 김세범, 김송호, 하수슬러지발효 / 고화에의한매립장복토재의 Lysimeter 평가, 한국폐기물학회추계학술연구회발표논문집, pp. 68~71(2005). 7. 김민길, 이중명, 박성훈, 현재혁, 김지훈, 정병두, 하수슬러지고화물의매립지일일복토재로활용방안, 환경공동학술대회초록집, p. 152(2007). 8. 송상훈, 정새롬, 박진규, 김혜진, 이남훈, 고화하수슬러지복토재가매립폐기물의분해에미치는영향, 환경공동학술대회초록집, pp. 406~407(2007). 9. 고재영, 배재근, 박준석, 유기성오니직매립금지에대한수분함량의영향검토, 한국환경보건학회지, 33(5), 470~ 477(2007a). 10. 고재영, 배재근, 박준석, 유기성오니전처리방법이매립지환경에미치는영향, 한국폐기물학회지, 24(6), 553~ 561(2007b). 11. 범봉수, 배재호, 조광명, 혐기성및준호기성모의매립조의운전특성비교, 대한환경공학회지, 23(11), 1899~ 1907(2001). 12. 환경부, 폐기물공정시험법 (2004). 13. APHA-AWWA-WPCF, Standard Methods for the Examination of Water & Wastewater(2002). 14. 파이낸셜뉴스, 쓰레기에너지도자원, 매립가스발전소준공 (2006). 15. 환경부, 악취방지법 (2007). 15. 고재영, 배재근, 박준석, 음식물류폐기물직매립금지가매립지가스및침출수특성에미치는영향, 공업화학, 18(6), 612~617(2007c). 16. Massacci, G., Physico-chemical characteristics and toxicology of landfill gas components, Landfilling of Waste: Biogas, Christensen, T. H., Cossu R., Stegmann R.(eds.), E&FN SPON, London, 73~84(1996). 17. 한정훈, 권정안, 이경대, 김용진, 신총식, 천승규, 송수성, 유돈식, 이경호, 이동훈, 대형모형매립조를이용한유기성폐기물매립비율에따른도시고형폐기무의침하특성비교실험, 한국폐기물학회추계학술연구발표논문집, pp. 474~477(2006). 18. 장성호, 조한진, 박진식, 전처리방법에따른음식폐기물의유기산발생특성, 한국폐기물학회추계학술연구발표논문집, pp. 259~262(2006). 대한환경공학회지 30 권 3 호, 2008 년 3 월

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