제 11 장 폐기물의 최종처분
1 - 환경적인 관계와 법규제를 포함한 폐기물 매립 처분 방법
- 매립지의 유형과 매립방법 - 매립지 위치 선정시 고려사항 - 매립가스의 처리
- 침출수의 제어 - 지표수의 통제
- 매립구조의 특징과 안정화 - 환경질의 측정
- 매립지의 배치와 기본설계 - 매립지 운전 계획수립 - 매립종료와 사후관리 - 매립지 설계 계산
2 - 해양투기 : 1933년 금지(미국)
1) 1972’ 런던협약
특정물질의 해양투기를 금지하여 해양오염 예방을 목적 가입국 : 87개국
우리나라는 1993년 12월 21일 가입 2) 1996 런던협약 의정서 추진현황
‘72년 협약의 실효성이 문제시되어 배출조건을 강화한 '96의정서 채택 (’96.11) 의정서가 발효되기 위해서는 '72 런던협약 당사국 15개국을 포함한 26개국의 비 준 또는 가입동의가 필요('06.03.24 발효)
우리나라는 2009년 1월 22일 가입, 2월 21일 발효
* 고형폐기물 처리방법
3 11-1 폐기물 매립처분 방법
1. 매립공정
(1) 용어의 정의 : 그림 11-2 - 매립지(landfill)
- 위생매립지(sanitary landfill) - 안전매립지(secure landfill) - 매립(landfilling)
- 셀(cell)
- 당일복토(daily cover) - 층(lift)
- 중간단(bench or terrace) - 최종층(final lift)
- 최종복토(final cover) : 토양, 합성차수막 - 침출수(leachate) - 매립가스(landfill gas)
- 매립지 차수막(landfill liner)
- 매립지 제어설비(landfill control facilities) - 환경감시(environmental monitoring) - 매립종료(landfill closure)
- 사후관리(postclosure care) : 30 – 50년
4 1. 매립공정
5 1. 매립공정
(2) 매립지의 계획, 설계 및 운전의 개요 - 매립지의 배치 및 설계
- 매립지의 운전과 관리 - 매립지에서 발생되는 반응 - 매립가스의 관리
- 침출수의 관리 - 환경감시
- 매립종료와 사후관리
6 1. 매립공정
(3) 현대 매립지의 건설과정 (가) 부지정비
(나) 폐기물 매립작업 (다) 사후관리
(4) 매립지내의 반응 (가) 생물학적 반응 (나) 화학적 반응 (다) 물리적 반응
7 2. 폐기물 의 매립 처분시 고려해야 할 사항
(1) 매립가스 방출
: 악취 및 환경 위해성 감소 (2) 매립가스의 온실효과
: 탄소배출권, CDM ▧ 기후변화협약 ▧ 교토의정서 (3) 침출수의 배출
(4) 매립지의 병원균 관리
(5) 유해폐기물 및 유해가스 처리
3. 미국의 매립지에 대한 규정
- RCRA법의 “폐기물 처분시설과 실무의 구분에 관한 판단조건의 EPA 규정 (40 CFR 258”에 준용
- 청정대기법에서 방출가스 관리 *한국
- 폐기물관리법, 공유수면관리 및 매립에 관한 법률
: 대기환경보존법, 수질 및 수생태계 보존에 관한 법률
8 - 생곡매립장 : 개요
9 - 생곡매립장 : 반입절차 및
처리과정
10 - 생곡매립장 : 개략도
11 - 생곡매립장 : 침출수처리
12 - 생곡매립장 : 자원화
13 - 생곡매립장 : 환경관리
14 11-2 매립지의 분류, 유형과 매립방법
1. 매립 분류 (1) 미국
- 폐기물의 종류
: 유해폐기물, 지정폐기물, 도시폐기물
2. 매립지의 유형
(1) 혼합 도시폐기물 매립지
- 슬러지 매립(물 51%) : 현재 매립이 안됨 - 복토재 사용
: 중간 및 최종 복토재(자연토) (2) 파쇄폐기물 매립지
- 매립하기 전 파쇄하여 매립함.
: 당일 복토를 하지 않음.
(3) 단일성분 폐기물 매립지 (4) 기타 유형의 매립지
(가) 가스발생을 최대로 하는 매립지 (나) 종합처리시설로서 매립지
(다) 습지 매립
15 3. 매립방법
(1) 굴착 매립방식(excavated cell/trench method) : 그림 11-7
(2) 평지 매립방식(area method) : 그림 11-7b, 그림 11-8b - 합성차수막(geomembrane) (3) 계곡 매립방식(canyon method) : 그림 11-9
1. 수송거리
2. 지역적 제한요소 : 표 11-1 3. 이용가능한 토지면적
: 예제 11-1 풀이 4. 현장진입 용이성 5. 복토 확보조건과 지형 6. 기상조건
7. 지표수의 수문학적 조건 8. 지질 및 지반공학적 조건 9. 지역적 환경 조건
: 그림 11-10 10. 사후 토지이용
11-2 매립지의 분류, 유형과 매립방법
16 11-4 매립가스의 조성, 특성, 발생, 이동 및 제어
1. 매립가스의 조성과 특성 (1) 주요 매립가스의 성분
- NH3, CO2, CO, H2, H2S, CH4, N2, O2
- 매립가스 구성비율 및 특성 : 표 11-2, 표 11-3
: 유해폐기물, 지정폐기물, 도시폐기물 - CH4과 CO2 가 주성분
: CH4가 공기중에 5-15%이면 폭발 (2) 미량 매립가스 성분
- 캘리포니아 통합폐기물 관리국 분석자료 : 표 11-4
17 2. 매립가스의 발생
(1) 주요 매립가스의 발생 (가) 1단계 – 초기조정단계 (나) 2단계 – 전이단계 (다) 3단계 – 산형성 단계 (라) 4단계 – 메탄발효 단계 (마) 5단계 – 숙성단계
(바) 각 단계들의 지속시간 : 표 11-5 (사) 발생가스의 양
: 식 11-1, 식 11-2
- 폐기물의 유기물 : (1) 이분해(3개월-5년), (2) 난분해 (5년-50년) : 표 11-6, 표 11-7
- 예제 11-2
18 (2) 시간에 따른 가스발생속도의 변화
- 식 11-3 참조 (3) 미량가스의 발생원 : 표 11-8
19 3. 매립가스의 이동
4. 매립가스의 소극적 제어 방식(passive control of landfill gases) (1) 매립가스 압력제거 및 연소설비
20 (2) 와곽 차집 도랑
: 그림 11-18a (3) 외곽 지중 차단벽 : 그림 11-18b
(4) 매립지내 불투과성 차단막 : 그림 11-18c
- 매립지 밀폐재 : 표 11-11 참조 (5) 미량가스용 흡착벽
21 5. 외곽시설을 이용한 매립지내 가스의 적극적 제어
(1) 외곽 가스 추출정 : 그림 11-19a (2) 외곽 가스 추출도랑 : 그림 11-19b - 추출정 구조 : 그림 11-20 (3) 외곽 공기 주입정
22 6. 수직 및 수평 가스 추출정을 이용한
매립가스의 적극적 제어방법 (1) 수직 가스추출정
: 그림 11-21, 그림 11-22
23 (2) 수평 가스추출정
: 그림 11-23, 그림 11-24
24 7. 매립가스의 관리
(1) 매립가스의 연소(열분해, pyrolysis) : CO2, SO2, NOx
: 그림 11-27, 그림 11-28 (2) 매립가스 에너지회수 시스템 : 그림 11-29, 11-30
매립장(대구) 매립장(진주)
25 11-5 매립지내 침출수의 조성, 발생, 이동 및 제어
1. 침출수의 조성
(1) 침출수의 조성의 다양성 (2) 미량오염물질
26 2. 물수지와 매립지내 침출수의 생성
(1) 매립지 셀에서의 물질수지요소 (가) 상부에서 유입되는 물 (나) 폐기물에 함유된 물 (다) 복토재에 함유된 물 (라) 아래로 유출되는 물
(마) 매립가스의 형성에 소모되는 물 (바) 수증기로 손실된 물
(사) 기타 물의 증감 (2) 매립지 수분 보유능력 (3) 매립지 물수지 계산
27 3. 토양층에서의 침출수 이동
(1) Darcy 법칙
: 투수계수(표 11-15 참조) (11-19)
(2) 침출수의 수직침투 (3) 수리적 등가
(4) 파과시간
4. 침출수 구성성분의 지하 거동 (1) 중금속
- 양이온 교환능(cation exchange capacity, CEC) : 100g의 토양에 흡착될 수 있는 양이온의 meq 1) 유기성 콜로이드 : 100 – 200 meq/100g 2) 점토 : 40 – 80 meq/100g
(2) 미량오염물질
dl KAdh Q =−
28 5. 매립지에서 침출수의 제어
- 합성차수막에 대한 지침 및 규격 : 표 11-16, 표 11-17
29 5. 매립지에서 침출수의 제어
(1) 도시폐기물 매립지의 차수막 시설 : 그림 11-36, 그림 11-37
(2) 단일성분 매립지에서 차수막 설비
(3) 점토 차수막의 시공 : 그림 11-38 참조
30 6. 침출수 집수 시스템
(1) 차수막시스템의 선택 (2) 침출수 집수설비의 설계 (가) 집수경사면
: 그림 11-39 (나) 집수관
: 그림 11-40, 그림 11-41 (다) 침출수의 집수, 배수, 저장설비 : 그림 11-42, 그림 11-43
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32 7. 침출수 관리 대안
(1) 침출수 재순환
: 유기산 -> CH4, CO2로 전환 (2) 침출수 증발
(3) 침출수 처리
: 그림 11-46, 표 11-18 (가) 처리시설 선정
- 침출수의 특성
: TDS, COD, SO42-, 중금속, 독성물질 등
- 매립지의 지형 및 물리적인 조건 (나) 침출수 종합관리시스템
(다) 폐수처리장으로 배출
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34 [그림] 침출수 처리 공정(RO)
[그림] 침출수 처리 공정(호기성 라군) [그림] 침출수
35 11-6 지표수 관리
1. 지표수 조절 시스템
(1) 지표수 배수설비 : 그림 11-48 참조 (2) 우수 유수지 : 그림 11-50 참조 2. 중간 복토층
(1) 중간복토재로 사용되는 물질 : 표 11-19 참조
(2) 폐기물을 사용한 중간복토층 3. 최종 복토
(1) 복토의 일반적인 형태 : 그림 11-52
(2) 일반적인 복토의 설계 : 그림 11-53
(3) 매립복토의 장기운영과 관리
36 4. 중간 및 최종복토층에서의 침투율 결정
단위면적당 하루에 유입되는물의 양 (K : m3/m2/d) - 표 11-15 참조
- 가정
(1) 복토재가 포화됨
(2) 표면에 얇은 수막이 형성됨
(3) 복토층하수에 물의 통과저항이 없음 - 토양별 수분보유능력(FC)
- 고사점(PWP)
37 11-7 매립지의 구조 및 침하 특성
1. 구조적 특성
(1) 폐기물 분해의 영향 (2) 상부하중의 영향 (3) 침하 정도
2. 매립지의 침하
11-8 매립지 환경 모니터링(감시체계) : 그림11-57 참조
1. 통기대 모니터링 : 그림 11-60 참조 2. 지하수 모니터링 : 그림 11-61 참조 3. 매립지 대기질 모니터링 : 그림 11-62 참조
