대전시에서는 하수슬러지 건조연료화시설을 계획 중이며, 시설 규모는 300 톤/일 이다.
대전광역시 하수슬러지 건조연료화시설은 유성구 금고동 위생매립장 부지 내에 들어선다. 사업비는 건조연료화시설 39,400 백만원, 사업기간은 ‘10. 6∼’16. 12 이다.
운영기간은 운영개시 후 15년간이며, 사업추진방식은 민간제안방식(BTO)이다.
2) 공정 검토
슬러지는 기본적으로 안정화, 무해화, 감량화가 필수적이며, 슬러지의 처리기술은 크게 전처리, 중간처리, 최종처리 기술로 구분된다. 전처리는 중간처리 전 탈수, 농축, 개량, 안정화 등을 통한 슬러지의 감량화, 중간처리는 건조, 소각, 탄화, 용융, 연료화, 고화, 퇴비화 등 슬러지 자원화, 최종처리는 처리 또는 중간처리 과정에서 발생된 부산물 처리 및 재이용을 말한다.
일반적으로 슬러지 처리 기술이라 하면 중간처리 기술을 의미하며, 기술적 측면 (감량률, 운영사례), 경제적 측면(시설비, 운영비), 환경ㆍ사회적 측면(환경성, 민원성) 등을 고려한 다각적 검토를 통해 정부의 슬러지 처리정책 및 지역별 특성에 부합 하는 최적의 처리 기술을 선정하는 것이 중요하다.
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-[그림 4-8] 슬러지 처리 기술 분류
3) 투자계획
<표 4-18> 하수슬러지 처리시설 투자계획 사업
기간 규모 (톤/일)
투자계획(백만원)
계 기 투자 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
2010-2016 300
합 계 39,400 - - 500 13,800 14,450 10,650 - - - - -국 고 11,800 - - 150 4,140 4,335 3,175 - - - -
-지방비 - - -
-민 자 19,700 - - 250 6,900 7,225 5,325 - - - - -기 타 7,900 - - 100 2,760 2,890 2,150 - - - - 자료 : 제3차 대전광역시 폐기물처리기본계획(2012), 본 연구에서 재작성
- 71
-<표 4-19> 슬러지 처리 기술 비교 구분건조소각탄화용융연료화고화퇴비화 개요슬러지 함유 수분 가열 제거슬러지 가연성분 연소 분해무 산소 상태에서 슬러지 열분해슬러지 열분해 후 부산물 용융슬러지 건조 후 연료 제품화고화제 첨가하여 슬러지 성상개선슬러지 함유 유기성분 분해
처리 부산물
종류건조물소각회건조물용융슬래그고체탄고화물건조물 발생량/톤0.1∼0.2톤0.1톤0.05∼0.1톤0.03톤0.3톤0.35∼0.4톤0.01∼0.02톤 함수율10~20%10%5~10%0%10%10~40%30% 주활용도시멘트 원료시멘트 원료시멘트/토양개량시멘트 원료대체 연료복토ㆍ성토제토양개량제 재이용실적있음없음있음없음있음있음있음
기술 측면
감량화80∼90%90%85∼90%95%70%60∼65%80% 적용실적의왕, 광양난지 외 다수김해 외 다수용인수원 외인천 외 다수안동 외 다수 기술현황상용단계상용단계상용단계실용단계실용단계상용단계상용단계
환경 측면
대기오염중대소소중중소 악취대소소소중중중 민원할생대대소소중중중
경제 측면
설치비약 1.0억원/톤약 1.2억원/톤약 3.0억원/톤약 2.5억원/톤약 1.0억원/톤약 2.2억원/톤약 3.5억원/톤 설치면적1,0001,3501,2001,2001,2001,3002,450 장점적용실적 다수 처리공정 단순적용실적 다수 기술수준 우수폐열활용 가능 부산물 활용가능폐열활용 가능 부산물 무해화저렴한 설치비 설치면적 적음수요처 확보가능 처리공정 단순운영비용 저렴 환경영향 최소 단점악취 다량발생 장기보관 불가민원발생 가능 부산물 발생국내 운영실적 무 저장시설 필요설치운영비 고가 실용단계 기술수요처 한정 실용단계 기술건조중량 증가 첨가제 추가구입처리기간 장기 시설비용 고가 자료 : 『국내외 하수슬러지 자원화시설 설치 운영사례』, 환경관리공단, 2009. 3, 재작성
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-5. 음폐수 및 음식물 에너지화 시설
1) 개요대전광역시 유성구 금고동 위생매립장 부지 내에 위치하며, 음식물류폐기물 200 톤/일, 음폐수 200톤/일의 내용으로 605 억원(국비 30%, 지방비 70%)의 사업비를 투자하여 2010~2015년 동안 재정사업방식으로 진행한다. 이 사업은 유기성폐기물의 폐자원 에너지화로 저탄소 녹색성장에 기여를 목표로 하고, 음폐수의 해양배출 금지에 대비, 향후 3년 내 육상처리 전환과 음식물류 폐기물의 공공시설 처리율의 60% 이상 제고를 전략으로 사업을 추진한다.
2) 공정 검토
[그림 4-9]는 반입되는 음폐수와 음식물류 폐기물을 개별 혐기성소화 방식을 통해 처리하는 공정이며, 기존 사례를 통하여 방식별(습식/건식) 다양한 기술적용이 가능하다. 개별 처리방식 적용으로 처리공정이 복잡하나, 기술성 및 안정성 확보가 유리하다.
[그림 4-9] 음폐수 및 음식물 개별처리 공정
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-[그림 4-10]은 반입되는 음폐수와 음식물류 폐기물을 혼합하여 통합으로 처리하는 공정이며, 수분함량 90%이상의 조건으로 운영되는 습식소화 방식이 적용된다. 이는 통합처리에 따른 시설 운영 효율성, 경제성 및 편의성 측면에서 유리하다.
[그림 4-10] 음폐수 및 음식물 통합처리 공정
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계 기 투자 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
음폐수
75 2001 652,803 356,240 55 70,080 11 226,300 35 2002 598,710 307,330 51 58,765 10 232,870 39 2003 616,157 321,200 52 37,595 6 257,690 42 2004 533,411 250,755 47 45,260 9 237,250 45 2005 547,281 138,700 25 88,695 16 320,105 59 2006 548,632 119,720 22 102,200 19 326,675 60 2007 544,580 119,720 22 97,455 18 327,770 60 2008 575,824 113,880 20 117,530 20 344,560 60 2009 551,552 106,580 19 89,790 16 355,145 64 2010 568,524 102,565 18 100,740 18 365,365 64 자료 : 전국폐기물발생 및 처리현황(2001∼2010)
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-대전광역시 사업장 폐기물은 배출 시 설계 폐기물, 건설폐기물, 지정폐기물, 의료 폐기물로 나뉜다. 2010년 총 발생량은 1,952,004 톤/년이며, 그 중 4.6%가 매립, 3.3%가 소각, 87.3%가 재활용, 4.8%가 해역배출 되었다.
<표 4-22> 대전광역시 사업장 폐기물 발생 및 처리 현황
(단위 : 톤/년)
연도 합계 매립 소각 재활용 해역배출 기타
2002년 1,611,731 178,339 53,400 1,348,420 31,208 475 2003년 1,803,502 230,206 87,089 1,409,338 75,482 -2004년 1,680,241 108,150 84,607 1,384,591 102,565 365 2005년 1,977,132 98,842 113,187 1,661,772 102,675 730 2006년 1,887,306 82,636 142,204 1,505,479 107,858 48,910 2007년 1,841,060 131,400 144,358 1,456,350 107,894 621 2008년 2,684,721 118,151 175,492 2,269,899 116,654 4,782 2009년 2,280,849 180,091 152,972 1,847,594 96,141 2,920 2010년 1,952,004 89,855 64,775 1,703,337 93,440 2,854 자료 : 전국폐기물발생 및 처리현황(2001∼2010)
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-년도 2009(통계청) 2012 2015 2018 2021
인구 1,498,665 1,512,313 1,535,697 1,557,866 1,578,931
2. 폐기물 발생 및 처리 전망
2009년 현재 통계청 자료에 의한 대전광역시의 총인구는 1,498,665명으로 최근 10년간 인구증가율은 0.83%를 기록하였다. 대전광역시 제3차 폐기물처리 기본계획 에서는 총 8개의 모형 추정방법과 조성법을 활용하여 인구 전망을 산정하였다.
적정모형 선정에 있어 2009년 이전 과거년도 인구증가율 둔화를 감안하면 로지스틱, 곰페르츠 모형이 적합하나 2010년 이후 인구증가율이 과거년도에 비해 급증한 것을 감안하면 등차급수, 등비급수, 지수모형, 수정지수모형, 최소자승법도 반영해야할 모형으로 판단되어, 타 모형과 편차가 가장 큰 모형은 분석에서 제외한 6개 모형에 의한 추계치를 산술평균하여 추계하였다. 전망치는 2012년 1,512,313명, 2015년 1,535,697명, 2018년 1,557,866명, 2021년 1,578,931명으로 나타났다.
<표 4-24> 대전광역시 인구 전망결과
자료 : 대전광역시 제3차 폐기물처리 기본계획, 2012
주1 : 모형에 의한 추정방법은 등차급수, 등비급수, 지수모형, 수정지수모형, 최소자승법, 로지스틱, 곰페르츠 등 7개 모형이 적용되었으며, 조성법은 통계청의 코호트 생잔법의 추계 결과를 활용 주2 : 생잔법에 의한 인구 전망결과 값은 통계청에서 2006년에 발표한 장래인구추계결과를 인용
대전광역시의 향후 10년간 총 생활폐기물 발생량은 2012년 연간 578,635 톤에서 생활폐기물의 재활용률은 2012년 64.2%에서 2021년 81.8%로 증가할 것으로 예측되 었다. 사업장 폐기물 중 약 78,465 톤/년(2009~2011년 평균)만이 금고동 매립장에 매립되었다.
특히 2015년 음식물 에너지화시설(200톤/일 규모), 2016년 생활폐기물 전처리시설 (400톤/일 규모)이 완공된 이후, 전체 생활계폐기물의 25.1%가 에너지화 될 것으로 예측되었다.
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-구 분 2012년 2015년 2018년 2021년
톤/년 % 톤/년 % 톤/년 % 톤/년 %
생활 폐기물
재활용 371,826 64.2 378,907 65.2 471,836 81.1 476,289 81.8 물질재활용 371,826 64.2 320,507 55.2 325,836 56 330,289 56.7 에너지화 - - 58,400 10 146,000 25.1 146,000 25.1 소각 94,097 16.3 92,674 16 72,927 12.5 71,832 12.3 매립2) 112,712 19.5 109,354 18.8 37,413 6.4 34,675 5.9
소계 578,635 100 580,934 100 582,175 100 582,796 100
가정 생활 폐기물
재활용 316,346 67 320,616 68.2 393,616 84 396,865 84.9 물질재활용 316,346 67 262,216 55.8 265,866 56.7 269,115 57.6 에너지화 - - 58,400 12.4 127,750 27.3 127,750 27.3 소각 82,162 17.4 79,935 17 59,532 12.7 57,889 12.4 매립 73,621 15.6 69,569 14.8 15,440 3.3 12,447 2.7 소계 472,128 100 470,120 100 468,587 100 467,200 100
사업장 생활계 폐기물
재활용 55,480 52.1 58,291 52.6 78,220 68.9 79,424 68.7 물질재활용 55,480 52.1 58,291 52.6 59,970 52.8 61,174 52.9
에너지화 - - - - 18,250 16.1 18,250 15.8
소각 11,936 11.2 12,739 11.5 13,396 11.8 13,943 12.1 매립 39,092 36.7 39,785 35.9 21,973 19.3 22,229 19.2 소계 106,507 100 110,814 100 113,588 100 115,596 100
<표 4-24> 대전광역시 생활폐기물 처리별 발생량 예측
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재활용 1,838,870 82.1 2,001,222 82.6 2,264,314 86.5 2,454,881 86.8 물질재활용 1,838,870 82.1 2,001,222 82.6 2,176,714 83.1 2,367,281 83.7
에너지화 - - - - 87,600 3.3 87,600 3.1
소각 168,083 7.5 188,194 7.8 208,707 8 226,337 8 매립 234,002 10.4 234,513 9.7 146,037 5.6 147,679 5.2 소계 2,240,918 100 2,423,929 100 2,619,058 100 2,828,896 100
사업장 폐기물 (보정치)
재활용 2,013,888 83.1 2,176,787 83.5 2,440,427 87.1 2,454,881 86.8 물질재활용 2,013,888 83.1 2,176,787 83.5 2,352,827 84 2,367,281 83.7
에너지화 - - - - 87,600 3.1 87,600 3.1
소각 171,003 7.1 190,932 7.3 211,445 7.5 226,337 8 매립 238,564 9.8 238,710 9.2 149,687 5.3 147,679 5.2 소계 2,423,418 100 2,606,429 100 2,801,558 100 2,828,896 100
배출 시설계
재활용 130,378 30.4 145,197 31.6 249,040 50.8 266,304 51 물질재활용 130,378 30.4 145,197 31.6 161,440 32.9 178,704 34.2
에너지화 - - - - 87,600 17.9 87,600 16.8 소각 123,516 28.8 141,073 30.7 157,023 32 171,952 32.9 매립 174,981 40.8 173,229 37.7 84,644 17.2 84,352 16.1 소계 428,839 100 459,535 100 490,706 100 522,607 100 건설
폐기물 (예측치)
재활용 1,683,891 95.9 1,825,730 96.2 1,977,899 96.5 2,141,820 96.8 물질재활용 1,683,891 95.9 1,825,730 96.2 1,977,899 96.5 2,141,820 96.8
에너지화 - - - - - - -
-소각 28,105 1.6 28,470 1.5 30,733 1.5 30,989 1.4 매립 43,910 2.5 43,654 2.3 40,990 2 39,822 1.8 소계 1,755,869 100 1,897,854 100 2,049,621 100 2,212,630 100 건설
폐기물 (보정치)
재활용 1,858,909 95.9 2,001,295 96.2 2,153,975 96.5 2,141,820 96.8 물질재활용 1,858,909 95.9 2,001,295 96.2 2,153,975 96.5 2,141,820 96.8
에너지화 - - - - - - -
-소각 31,025 1.6 31,208 1.5 33,507 1.5 30,989 1.4 매립 48,472 2.5 47,852 2.3 44,640 2 39,822 1.8 소계 1,938,369 100 2,080,354 100 2,232,121 100 2,212,630 100
지정 폐기물
재활용 24,638 43.8 30,259 45.5 37,413 47.5 46,720 49.9 물질재활용 24,638 43.8 30,259 45.5 37,413 47.5 46,720 49.9
에너지화 - - - - - - -
-소각 16,462 29.3 18,615 28 20,951 26.6 23,433 25 매립 15,111 26.9 17,630 26.5 20,404 25.9 23,506 25.1 소계 56,210 100 66,540 100 78,767 100 93,659 100
<표 4-25> 대전광역시 사업장폐기물 처리별 발생량 예측
80
-제3절 대전시 폐기물 에너지화 잠재량 평가
1. 매립시설 에너지화
금고동 매립장의 최근 3년(2009~2011) 평균 순매립량은 184,686 톤/년이며, 그 중 생활폐기물이 106,220 톤/년, 사업장폐기물이 78,466 톤/년이다. 생활폐기물의 물리적 조성을 보면 음식물 11.7%, 섬유 5.5%, 나무류 21.7%, 종이류 26.1%, 플라스틱류 20.1%, 금속 9.3%, 기타 5.6%로 구성되어 있다. 사업장폐기물의 경우 건설폐기물이 29.3%, 슬러지가 29.8%, 기타 불연물이 40.9%로 되어 있다.
총 매립가스 발생량 산정에서는 1996년 이후 물리적 조성별 순 매립량과 메탄 발생속도 상수, 분해 가능한 유기탄소 비율, 혐기적으로 분해 가능한 유기탄소 비율, 메탄보정계수, 매립가스 중 메탄가스 비율에 관한 계수가 적용되었다. 메탄보정 계수는 준호기성 매립지의 특성을 반영하여 0.5가 적용되었으며, 산화계수(OX)는 복토되는 매립지 기준 값인 0.10이 적용되었다.
대전 금고동 매립장은 2007년 이후 매립가스의 양이 점차 줄어 정상적인 매립가스 포집이 불가능하였으며, 이에 기존 대전시 폐기물발생 및 처리현황 통계의 자료의 매립가스량과 포집량은 현실성을 반영하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이론적인 매립가스량과 메탄 발생량을 계산 후에 그에 따른 포집된 메탄가스량을 산정하였 는데, 2012년 10월 현재 시범운전3) 중인 매립가스 보일러 연료공급시설의 설계치인 회수율 75%를 적용하기로 하였다.
3) 매립가스 보일러 연료공급시설 용량은 40㎥/min이며, 설계 당시 25.8~40.3㎥/min의 범위에서 포집 될 것으로 예측되었으나, 시범운전기간 중에는 20~21㎥/min 정도로 포집되고 있음. 향후 포집공 설비를 보완하면 포집량은 정상적으로 가능할 것으로 예측됨
81
발생량 (CH₄ generated, tCH₄/yr
즉, L = K × F × 16/12
- 82
-생 활 폐 기 물
구분소계음식물섬유나무류종이류고무/ 가죽
플라스 틱류
금속유리정원/
공원 폐기
물기저귀-
물기저귀-메탄가스 기타 (in혼합폐기물 발생량 ert)(bulk) (N㎥/년) 2009110,50810,9344,39335,02625,955-17,42510,564----6,211-4,164,032 2010104,85213,5776,53215,16729,360-23,17410,117----6,925-3,958,635 2011103,30012,8776,50018,91427,899-23,4668,874----4,770-3,779,796 평균106,22012,4635,80823,03627,738-21,3559,852----5,969-3,967,488
사 업 장 폐 기 물
구분소계음식물섬유폐목재제지
석유 제품
고무
건설 폐기
물슬러지
폐수 슬러
지
병원성 폐기물
폐피혁기타혼합폐기물 (bulk)
메탄가스 발생량 (N㎥/년) 200979,025---20,09232,945---25,988-149,328 201075,820---22,30919,796---33,715-180,251 201180,552---26,54717,314---36,691-190,953 평균78,466 ---22,98323,352---32,131-173,511
합계 평균
184,686 ---4,140,998
<표 4-28>대전광역시 폐기물 성상별 발생량 및 메탄가스 발생량 산정 결과 (단위 : 톤/년) 주: 대전 금고동 매립장에반입되는 슬러지는 정수슬러지와 하수준설물이며, 대전하수처리장 슬러지는전량 해양투기되었으며, 2012년부터는일부 민간 위탁 육상매립과 재활용