가. MBT

1) MBT의 생성배경과 기초

MBT(Mechanical Biological Treatment)는 독일의 폐기물전문기업인 Trienekens Group의 엔지니어링팀과 독일연방환경부가 공동으로 최초 개발한 시스템이다. 1980 년대부터 폐기물처리업을 지속해온 Trienekens그룹의 유사경험을 토대로 형성되었으 며, 엄밀히 말하면 폐기물재활용시설에서 본 기술이 유래되었다고 할 수 있다. 즉 재 활용품을 선별분리하여 순도를 높이고 활용성을 증대하기위해 설치된 재활용선별시 설(MRF: Material Recovery Facility)에서 유래된 시스템이다.

MBT시스템은 우선 단어에 나타나 있는 대로 기계적인 분리선별시스템과 생물학 적인 안정화시스템을 주요 축으로 구성되어 있으며, 매립이나 소각의 전처리개념으 로 출발하였다.

매립의 전처리시스템으로 적용할 경우 매립되는 폐기물이 안정화되어 있으므로 매 립으로 인한 부차적인 오염 즉 침출수와 매립가스로 인한 오염을 최대한 억제할 수 있게 된다. 이는 MBT 과정에서 생분해성이 있는 유기물질과 가연성물질을 최대한 회 수하게 되므로 처리된 잔류물에는 유기탄소성분과 오염물질이 최소화된 상태에서 더 이상 반응성이 없이 안정된 상태로 매립되므로 매립가스발생이 거의 없고, 침출수에 오염물질이 함유되지 않게 된다.

소각의 전처리시스템으로 적용할 경우 처리과정에서 가연성물질인 종이, 플라스틱, 목재류 등을 순도 높게 선별하고, 파쇄과정이 포함되어 있어 입도가 균질할 뿐 아니 라 전처리과정에서 수분이 대부분 휘산되므로 발열량이 일정하고 높은 수준을 유지

하게 되어 소각과정에서 낮은 발열량으로 인한 문제점이나, 발열량의 변동이 적고 성 상을 고르게 혼합하므로 투입되는 폐기물의 급작스런 성상변화로 인한 소각시의 문 제점을 원천적으로 해결할 수 있다. 나아가 처리과정에서 필요하다면 소각시 부차적 으로 발생하는 배가스중의 주요 유해물질 가령 산성가스나 다이옥신 등의 원인물질 이 되는 PVC류나 음식물류 폐기물의 식염 등을 최대한 추출하여 선별적으로 제거할 수 있으므로 안정된 소각시설운전을 보장할 수 있게 된다.

특히 MBT시스템은 기계적 선별과정에서 생분해성유기물을 최대한 회수하여 생물 학적인 처리과정을 거쳐 안정된 물질(Compost)을 생산하므로 이를 토양개질재나 매 립복토재로 활용할 경우 요긴하게 재활용할 수 있게 된. 즉 양과 유해성과 생분해성 을 사전에 해결한다.

MBT를 소각과 매립, 퇴비화등과 병행적용할 경우 무엇보다 매립지 반입량을 15%

수준까지 줄일 수 있고, 소각시설의 용량도 약 50%까지 줄일 수 있으며, 발생된 퇴비 를 재활용하여 환경친화적인 시스템으로 구축할 수 있음은 물론 처리비용 측면에서 도 소각이나 매립만을 단순히 적용할 경우에 비해 훨씬 더 경제적이다.

2) MBT의 공정구성

가) MBT중심의 폐기물관리

MBT시스템은 주로 분리수거과정을 거쳐 매립장으로 반입되는 이른바 더 이상 재 생가치가 없다고 생각되는 잔여폐기물(Residual waste)을 대상으로 하고 있으며, 일 괄소각이나 단순매립 이전에 재생가치가 있는 물질들을 최대한 유용한 형태의 자원 으로 다양하게 회수하는 시스템이다.

<그림 III-1> MBT 물질흐름도

그러기 위해서는 파쇄 파봉, 입도선별, 비중선별, 밀도선별, 풍력선별, 광학선별 등 각종 파쇄선별 단위공정들을 폐기물의 물리화학적 성상을 토대로 구성하게 되며, 기 계적 전처리과정에서 기본적으로 폐기물이 함유하고 있는 수분을 상당량 제거할 수 있게 된다.

처리장 내에서 발생하는 악취는 별도의 악취가스처리시스템에 의해 처리되는데 이 는 벤틸레이션장치를 통해 내부를 부압으로 유지하고 배기된 악취를 동반한 시설내 부공기는 별도로 설치된 바이오필터나 RTO설비에서 깨끗하게 정화한 다음 대기로 배출한다.

MBT, 즉 기계적/생물학적 전처리는 앞에서 설명한 대로 기계적인 전처리와 생물 학적인 전처리로 구성되며, 기계적전처리과정은 반입된 폐기물에서 오염물질과 재활 용가능한 물질을 최대한 선별하는 과정이자 후단공정인 생물학적처리를 준비하는 공 정으로도 이해할 수 있다. 이러한 처리공정을 매립지에서는 매립하기 전에, 소각시설 과 병용할 경우 그 전단에서 이뤄진다 하여 MBP(Mechanical Biological Pre-treatment)라고도 불린다.

기계적 전처리의 주된 시설구성을 구체적인 단위공정시설 중심으로 정리하면 우선 반입된 폐기물의 파봉과 파쇄과정을 거치는데 파봉을 위해서는 스크류형 파봉기나 임팩트형 파봉장비가 사용되며, 반입량이 많지 않을 경우 이동이 가능한 차량견인형 으로 제작된 파쇄장비를 이용하기도 한다. 파쇄과정을 거친 폐기물은 일정한 입도 이 하가 되며, 컨베이어를 통해 후속하는 공정으로 보내진다. <그림 III-2>는 파쇄기가 장착된 호퍼형 파쇄설비가 설치된 한 예이다.

통상 파쇄가 끝난 폐기물은 우선적으로 입도선별과정에 투입되며, 입도선별은 주 어진 폐기물의 성상에서 가연성과 생분해성을 개략적인 분리를 할 수 있는데 이를 위해 일정크기의 천공(perforated)을 가진 원통형드럼을 경사지게 설치하고 이를 회 전시키면서 폐기물을 투입하여 천공으로 작은 입도의 물질이 배출되도록 한 트롬멜 스크린(회전드럼선별장치)이 주된 장치이며, 가볍고 입도가 큰 물질(주로 가연성)은 후속공정으로 배출되고, 무겁고 입도가 작으며, 생분해성유기물이 상대적으로 많이 함유된 물질(주로 토사류와 음식물, 젖은 종이 및 목재파편, 금속파편 등)은 천공사이

로 배출되어 일부 협잡물만 제거한 상태에서 후속하는 생물학적 처리시설로 이송되 게 한다. <그림 III-3>은 트롬멜 스크린이 설치된 한 예이다.

<그림 III-2> 호퍼식 파쇄설비

<그림 III-3> 트롬멜 스크린

입도선별이 끝난 물질성상에서 우선 선별이 용이한 것이 금속물질이며, 금속물질 에는 자력선별이 가능한 철계통의 금속과 자기장을 이용한 선별이 가능한 비철계통 의 금속(주로 알루미늄)을 자력선별장치와 Eddy Current를 이용하여 분리해낸다.

<그림 III-4>와 <그림 III-5>는 각각 벨트식 자력선별장치와 Eddy Current의 외형을 알 수 있는 한 예이다.

<그림 III-4> 벨트식 자력선별기

<그림 III-5> 비철금속선별기 (Eddy Current)

입도선별과 금속류 선별을 마친 물질들은 통상 풍력선별을 통해 주로 가연성물질을 분리하는 과정을 거치게 된다. 공기선별은 입도선별과정에서 혼재되어 배출된 성상중 에서 풍력으로 흡입하거나 불어내는 두 가지 방법에 의해 가벼운 물질이나 밀도가 높 은 물질들이 추출되는 공정으로서 주로 플라스틱필름류, 종이류와 가벼운 목재류등 주로 발열량이 높은 가연성물질들이 선별의 목적이고 그 선별효율은 90%에 달한다.

풍력선별과정에서 회수되지 않은 물질중에서도 가연성물질은 무겁거나 젖은 종이, 목재류 등이 혼재하므로 이를 비중선별할 경우 잔류하는 무거운 물질중에서 추가적으 로 가연성을 회수할 수 있다. 이 선별장치는 주로 발리스틱선별장치로 진동이나 궤도 회전을 하는 장치위에 폐기물을 이송시키면 비중이 상대적으로 높은 물질과 낮은 물 질이 구분되며 이는 우리 생활에서도 쓰여 왔던 쌀에서 돌과 이물질을 선별하는 키와 동일한 원리이다. <그림 III-6>과 <그림 III-7>은 각각 흡입식 풍력선별장치와 발리스 틱선별장치의 한 예이다.

<그림 III-6> 풍력선별장치

<그림 III-7> 발리스틱선별장치

상기의 과정을 거치면 생분해성물질(Biodegradable fraction)과 가연성물질 (Flammable fraction)이 대부분 선별되어 원하는 후속공정으로 이송될 수 있다. 우선 가연성물질의 경우 주로 종이류와 목재류, 플라스틱류가 주를 이루는 고발열량의 물 질들로 이를 추가로 가공하지 않은 상태의 경우는 fluff type의 RDF(RDF3)에 분류되 고, 이를 가공하여 건조 및 소석회투입 후 성형하면 성형RDF(RDF5)로서 후속하는 에 너지회수시설(소각시설, 발전시설, 시멘트킬른, 산업용보일러 등)에서 연료로 활용할 수 있게 된다.

그러나 RDF의 품질중에서 염소성분 함량이 가장 중요한 요소로 대두되면서 혼합 된 플라스틱 중에서 염소성분을 함유한 PVC(Poly Vinyl Chloride)를 선별적으로 분 리해 낼 필요가 발생하였고, 나아가 재활용품을 선별하는 과정에서 필요한 우유팩이 나 PET병 등을 순도 높게 선별할 수 있는 광학선별장치가 개발 적용되고 있다 이는 근적외선 탐지기(Near Infra-red Detector)를 이용하여 특정의 물질 성상을 탐지하여 이를 혼재된 물질들중에서 선택적으로 추출할 수 있게 됨으로서 광범위하게 활용되 고 있다. <그림 III-8>과 <그림 III-9>는 NIR 탐지장치의 일면과 최종적으로 회수된 RDF를 적정입도로 최종 분쇄하는 장치의 일례를 나타낸 것이다.

<그림 III-8> 근적외선 선별장치

<그림 III-9> 가연물 분쇄장치

상기한 장치를 조합하여 기계적전처리시설을 구성한 일례는 <그림 III-10>과 같다.

<그림 III-10> MBT의 구성단계

Composting Process ca. 125,000 Mg/a Municipal Solid Waste 300,000 Mg/a - 1,000 Mg/d

Drum Screen > 80 mm

Ferrous

Ferrous Metals Scrap Press Baling Plant Crusher

Composting Process ca. 125,000 Mg/a Municipal Solid Waste 300,000 Mg/a - 1,000 Mg/d

Drum Screen > 80 mm

Ferrous

Ferrous Metals Scrap Press Baling Plant Crusher

생물학적처리는 기계적 선별과정에서 이송된 폐기물과 원천적으로 분리수거과정

<그림 III-11> 혐기-호기 복합형 생물학적처리

<그림 III-11> 혐기-호기 복합형 생물학적처리