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Characteristics of Stabilization of Excavated Solid Wastes by Aerobic and Anaerobic Landfilling

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Academic year: 2021

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ORIGINAL PAPER 원저

호기 및 혐기매립에 의한 굴착폐기물의 안정화 특성 연구

박진규, 오동익, 이남훈

안양대학교 환경공학과

(2004년 7월 5일 접수, 2004년 9월 17일 채택)

Characteristics of Stabilization of Excavated Solid Wastes by Aerobic and Anaerobic Landfilling

Jin-Kyu Park, Dong Ik Oh, Nam-Hoon Lee Dept. of Environmental Engineering, Anyang University

ABSTRACT

Anaerobic decomposition of municipal solid waste (MSW) had potential adverse impacts such as the production of methane and long-term post closure on human health and the environment. It was demonstrated that aerobic degradation of MSW resulted in the reduction of a methane yield and the enhancement of stabilization of MSW. Excavated solid wastes were both aerobically and anaerobically treated in order to evaluate the effects of air injection on the stabilization of landfill site. The municipal solid waste (MSW) samples were excavated from a 10-year old landfill (operation period: 1991. 11~1994. 11), Jeonju, Korea. Excavated municipal solid wastes are primarily composed of soils and vinyl/plastics. For the two aerobic simulated lysimeters, the levels of O

2

ranged 1.6~23.1% and the levels of CO

2

ranged 1.5~15.1%, which confirmed the aerobic decomposition. Aeration did prevent methane formation. For the anaerobic simulated lysimeter, the CO

2

rose as O

2

was consumed and low levels of CH4 were produced. The pH levels ranged from 7.7 to 8.9 for anaerobic lysimeter and from 7.3 to 8.5 for aerobic lysimeters. As expected, aerobic treatment proved to enhance the removal of biodegradable materials in the excavated solid wastes when monitoring the concentration of BOD, COD, NH

4

-N, and NO

3

-N in the leachate.

Key Words : Lysimeter, Air Injection, Excavated Municipal Solid Wastes, Leachate, Landfill Gas

초 록

폐기물의 혐기성 분해반응은 메탄 발생 및 건강 위해성 등과 같은 악영향을 줄 수 있다. 폐기물을 호기적

(2)

인 조건에서 분해하는 것은 메탄발생 억제 및 폐기물의 조기 안정화를 촉진하는 것으로 알려져 있다. 본 연 구에서는 굴착폐기물을 충전한 모의 매립조를 호기 및 혐기 조건으로 운전함으로써 공기주입이 매립지의 조기안정화에 미치는 영향을 살펴보았다. 본 연구에서는 전주 S 비위생 매립지(매립기간: 1991.

11~1994. 11)에서 폐기물을 굴착하여 시료로 이용하였다. 굴착폐기물은 물리적 조성은 토사류, 비닐/플 라스틱류의 난분해성 및 비분해성 물질이 대부분이었다. 호기성 매립조의 발생가스 조성에서 비교적 높은 산소와 이산화탄소 농도가 나타나 미생물에 의한 호기성 분해가 활발하게 일어나고 있는 것을 알 수 있었 다. 굴착폐기물의 혐기성 분해는 매우 미미하여 혐기성 매립조에서는 저농도의 CH

4

가스가 발생하였다. 모 의매립조의 침출수 pH는 혐기성 매립조 7.7~8.9, 호기성 매립조 7.3~8.5로 약알카리성을 나타내었다.

BOD, COD, NH

4

-N, NO

3

-N의 농도변화를 관찰해 보았을 때, 굴착폐기물에 공기를 주입하여 호기성 조건 을 만들어 주는 것은 유기물의 생물학적 분해를 가속화하여 침출수의 수질 개선에 큰 도움을 주는 것으로 나타났다.

핵심용어 : 모의 매립조, 공기 주입, 굴착폐기물, 침출수, 매립가스

1. 서론

최근 선진국에서는 폐기물 처리기술의 발달, 폐 기물성상의 변화, 폐기물 처리과정에서 매립지 역 할론에 대한 인식변화가 일어나면서 기존의 혐기 성 매립방식과는 다른 매립방식의 연구에 많은 시 간과 노력을 투자하고 있다. 독일, 스페인 등 유럽 에서는 발생된 폐기물을 먼저 기계적-생물학적으 로 전처리한 후 자원화가 가능한 것은 선별·회수 하고, 유해한 물질을 무해화시켜 매립함으로써 매 립지가 부담해야 환경정화용량을 최소화시킴과 동 시에 자원재활용을 적극적으로 도모하는 방향으로 전환하고 있다. 미국에서는 재래의 위생매립지에 서 탈피하여 대체 에너지 생산과 조기안정화를 극 대화시킬 수 있는 생물반응기(bioreactor)형 매립 방식으로의 전환을 적극 모색하고 있으며, 그중 호 기성 매립공법에 대한 연구가 최근 활발히 진행되 고 있다

1)

.

호기성 매립공법은 인위적인 공기주입에 의해 매 립지 내부를 혐기성에서 호기성으로 전환시켜 매 립지내에 존재하는 유기물의 분해를 촉진함으로써 매립지를 조기에 안정화할 수 있는 공법이다

2,3,4)

. 그러나 이 공법은 혐기성 매립공법에 비해 공기주 입에 의한 추가 운전경비가 소요되기 때문에 매립 지 내부의 호기성분해를 효과적으로 촉진하면서도

과다하지 않은 공기 주입량을 검토하여 운전에 따 른 경제성을 제고할 필요가 있다. 또한 매립지를 호기성 또는 혐기성 조건으로 운영할 때 변화하는 매립폐기물의 성상, 침출수 수질 및 매립가스 조성 에 대한 체계적인 연구가 현재까지는 부족하였다.

따라서, 본 연구에서는 비위생매립지 굴착폐기물 을 충전한 모의매립조(lysimeter)를 호기와 혐기 조건으로 운전하면서, 공기주입에 따른 침출수 성 상변화, 매립가스 조성변화, 굴착폐기물의 물성변 화를 관찰하여 호기성 매립방식이 폐기물의 생물 학적 안정화를 얼마나 촉진시킬 수 있는지에 대해 평가하였다.

2. 실험재료 및 방법

2.1 실험대상 폐기물의 채취방법

본 연구에서는 전주 S 비위생 매립지(매립기간:

1991. 11~1994. 11)에서 매립폐기물을 굴착하

여 채취하였다. 매립지의 굴착은 심도 약 2~3m정

도까지 실시하였으며, 매립폐기물 시료는 채취 시

밀봉된 봉지는 파봉하고, 조대 폐기물은 일부 파쇄

한 후 혼합하여 시료의 균질성을 유지하였다. 그

후 채취한 폐기물은 원추 4분법에 의하여 수회 축

분한 후 물리적 조성분석을 위해 약 20㎏을 채취

하였으며, 모의매립조(lysimeter)에 충전할 시료

(3)

Item Wet weight(%)

Physical composition (%, wet basis)

Combustible

Foods ND1

Papers 1.0

Textiles 1.8

Wood 2.9

Rubber/Leather 1.5

Vinyls/Plastics 23.4

Non-combustible

Metals 1.1

Glass 6.8

Soil 61.0

Gravel 0.5

Total 100.0

3-components

(%, wet basis) Landfill wastes

Moisture(%) 38.7

Combustible(%) 17.9

Ash(%) 43.4

1 ND: Not Detected

[Table 1] Physical Composition of Excavated Solid Wastes

는 4℃냉암소에 보관하였다. 침출수는 폐기물층 위에 고인 물을 채수병에 채수하여 냉장고에 보관 하였다.

굴착 폐기물은 물리적 조성, 삼성분 및 화학적 조 성의 분석을 행하였으며, 폐기물의 물리적 조성은 폐기물공정시험법에 따라 원추사분법으로 약 20

㎏ 정도로 축분한 시료를 총 10성분으로 수분별 (hand sorting)하였다.

2.2 실험대상 폐기물의 특성

굴착 폐기물의 물리적 조성 분석결과는 [Table 1]과 같다. 굴착 폐기물중 가연성분은 30.6%를 차지하였고, 불연성 성분은 69.4%로 나타났다. 굴 착 폐기물 중에 종이류와 음식물은 거의 발견되지 않았으며, 비닐 및 플라스틱류와 같은 난분해성 물 질과 토사류와 같은 비분해성 물질이 굴착 폐기물 의 대부분을 차지하는 것으로 나타나 생물학적으 로 쉽게 분해될 수 있는 유기물은 거의 분해된 것 을 알 수 있다.

삼성분 분석결과를 살펴보면 수분이 38.7%, 가 연분이 17.9%, 회분이 43.4%로 조사되었다. 쓰레 기의 유기물함량을 예측할 수 있는 가연분 함량이

굴착폐기물에서 17.9%로 나타나 앞으로도 지속적 인 유기물의 분해가 일어날 것으로 예상된다. 이는 약 10년 정도 경과한 비교적 안정화가 많이 진행 된 매립지의 유기물 함량이 약 6~8%수준인 것과 비교하면 아직 유기물 함량이 높아 안정화되기까 지 많은 기간이 소요될 것으로 보인다

5,6)

.

굴착폐기물에 대한 원소분석은 원소분석기

(EA-1110)를 이용하여 실시하였으며, [Table

2]는 굴착 폐기물의 원소분석 결과를 나타내고 있

다. 매립폐기물이 분해되어 안정화되는 과정에서

유기물(C)은 매립지내에 서식하는 미생물에 의한

분해속도가 비교적 빠르지만 질소(N)는 유기물

(C)에 비해 난분해성 물질이기 때문에 분해속도가

상대적으로 느리다. 따라서 매립폐기물은 분해가

진행되면 C/N비가 자연히 감소하게 되는데, 이러

한 점 때문에 C/N비는 폐기물매립지의 안정화 평

가척도로서 자주 이용되고 있으며, 사용종료매립

지 정비지침에 따르면 C/N비가 10 이하가 되면 안

정화되었다고 한다

7)

. 본 연구의 굴착 폐기물은

C/N비가 77.6으로 나타나 원소분석 결과만을 볼

때는 안정화되는데 상당한 기간이 추가적으로 소

요될 것으로 판단된다.

(4)

Element (weight %, dry base) C/N ratio

C H O1 N S Ash

20.9 2.9 10.2 0.3 0.1 65.6 77.6

1 O = 100-(C+H+N+S+Ash)

[Table 2] Results of Ultimate Analysis for Excavated Solid Wastes

Air pump Thermocouple

Waste layer Sand layer

Gas holder

Saturated NaCl solution Moisture trap

[Fi[Fig. 1] Schematic diagram of simulated lysimeter.

Aerobic lysimeter(A) Aerobic lysimeter(B) Anaerobic lysimeter

Packing density 0.85g/c㎥

Air injection quantity1 0.35 L/㎥/min 3.5 L/㎥/min -

Air injection method Continuous Continuous -

Water injection 220 mL/week 220 mL/week 220 mL/week

1 air volume injected per minute per one cubic meter of excavated solid wastes [Table 3] Operational Conditions of Lysimeter Packed with Solid Wastes

2.3 모의매립조 실험장치 및 운전방법 굴착폐기물의 경우 [Fig. 1]과 같이 내경 20㎝, 높이 55㎝인 아크릴로 제작한 3개의 모의매립조 (2개의 호기성 매립조 (A)와 (B); 1개의 혐기성 매립조)를 설치하여 [Table 3]과 같이 운전하였 다. 모의매립조 하부에는 공기주입을 위한 직경이 0.5㎝인 공기주입구와 침출수 배출을 위한 침출수 배출구를 설치하였다. 그리고 비위생매립지의 대 표적인 특성인 매립지내의 침출수 수위형성 현상

을 모사하기 위해 모의매립조내의 폐기물층 하부 에서 5㎝높이까지 침출수 수위를 유지하도록 하였 다. 모의매립조 상부에는 수분주입을 위해 강우주 입구와 가스배출구를 설치하였다. 침출수는 1주일 에 한번씩 채취하였으며, 모의매립조는 30 ± 2℃

로 유지되는 항온실에서 운영하였다. 인공강우 주 입량은 연간 강우를 1,200㎜로 가정하고, 이 중 대 략 30%가 침투된다고 가정하여 주당 1회씩 220 mL의 증류수를 모의매립조에 주입하였다.

2.3 실험방법 및 분석

모의매립조 운전시에 매립가스의 조성 및 침출수 의 수질을 분석하였다. 매립가스의 조성은 TCD(thermal conductivity detector)가 장착된 가스크로마토그래피(Younglin 600D, Korea)를 이용하여 CH

4

, CO

2

, O

2

, N

2

의 조성을 분석하였다.

매립가스 조성은 실험초기와 후기 2번으로 나누어

서 CH

4

, CO

2

, O

2

, N

2

를 가스크로마토그래피를 이

용하여 분석하였다. 침출수는 주당 1회 채취하여

수질오염공정시험법에 따라 pH, ORP, BOD,

COD, NH

4

-N, NO

3

-N, T-N, T-P를 분석하였

다. 모의매립조 실험 종료 후 굴착폐기물에 대해

다시 원소분석을 실시하였다.

(5)

[Fig. 2] Variations of biogas composition for the aerobic and anaerobic lysimeters.

3. 실험결과 및 고찰

3.1 매립조건에 따른 매립가스 조성변화 실험초기와 실험후기의 각 매립조별 가스 조성을 [Fig. 2]에 나타내었다. 혐기성 매립조의 경우 실험 기간동안 가스 발생량은 거의 없었으며, 실험후기 에 CO

2

농도가 36.0%, N

2

61.8%, CH

4

2.2%의 조 성을 나타내었다. 혐기성 매립조에서 저농도의 CH

4

가스가 발생하였기 때문에 굴착폐기물의 혐 기성 분해는 매우 미미한 것으로 판단된다. 호기성 매립조(A)의 48일째 가스 조성은 O

2

5.0%, CO

2

15.1%로 나타나 미생물에 의한 호기성 분해가 활 발하게 일어나고 있는 것을 알 수 있다. 호기성 매 립조(B)는 실험초기 (6일째)에 비해 실험후기 (48일째)에 O

2

농도가 23.1%에서 13.3%로 감소 하였고, CO

2

는 1.5%에서 6.3%로 증가하였다. 이 는 초기에는 호기성 미생물의 반응이 활성화되지 않아 산소농도가 높았지만, 호기성미생물이 활성 화되면서 산소소모율의 증가하여 실험후기에는 산 소농도가 많이 낮아졌다. 안정화 공법의 운전시에 산소농도의 변화는 매립지내 통기성, 즉 공기가 잘 전달되고 있는지 여부와 함께 미생물의 활성을 평

가할 수 있는 중요한 운전인자로 이용할 수 있다

8)

.

3.2 매립조건에 따른 침출수의 수질변화 침출수의 수질은 매립지의 경과년수와 시료채취 상황에 따라 달라진다. 침출수가 산생성단계에 채 취되었다면 pH는 낮고, BOD, TOC, COD, 영양물 질 그리고 중금속의 농도는 높은 값을 나타낸다.

반면에 침출수가 메탄생성단계에 채취되었다면 pH는 6.5~7정도이고, BOD, COD, TOC, 영양물 질 농도는 매우 낮고, 중금속은 중성의 pH 범위에 서는 용해성이 낮으므로 농도가 낮을 것이다

9,10)

. 침출수의 pH 범위는 존재하는 산의 농도뿐만 아니 라 침출수와 접촉하는 매립가스중의 CO

2

분압에도 영향을 받는다.

[Fig. 3]은 침출수의 pH와 ORP를 나타내고 있 다. 실험 기간중에 혐기성 매립조는 pH 7.7~8.9, 호기성 매립조(A)는 pH 8~8.5, 호기성 매립조 (B)는 pH 7.3~8.5로 약알카리성을 나타내고 있 어 매립조간의 큰 차이는 없었다. 다만, 호기성 매 립조(B)의 경우 약간의 pH저하가 있었는데, 이는 질산화에 의한 pH저하로 생각되어 진다

11)

.

ORP(Eh)값의 경시변화를 보면 혐기성 매립조

(6)

Elapsed time (days)

0 20 40 60

O x id at ion Reduction P o tential (mV )

-200 -100 0 100 200

pH

4 6 8 10 12

ORP of aerobic (A) ORP of aerobic (B) ORP of anaerobic pH of aerobic (A) pH of aerobic (B) pH of anaerobic

[Fig. 3] pH and ORP profiles of leachate.

Elapsed time (day)

0 20 40 60 80

BOD (mg/L)

0 200 400 600 800 1000 1200

COD ( m g /L )

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

BOD of aerobic (A) BOD of aerobic (B) BOD of anaerobic COD of aerobic (A) COD of aerobic (B) COD of anaerobic

[Fig. 4] BOD and COD profiles of leachate.

Elapsed time (days)

0 10 20 30 40 50 60 70

BOD/COD r at io

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20

Aerobic lysimeter(A) Aerobic lysimeter(B) Anaerobic lysimeter

[Fig. 5] BOD/COD profiles of leachate.

와 호기성 매립조(A)는 초기에 -77mV의 값을 나 타냈으며, 시간이 경과하여도 큰 변화는 없었다.

호기성 매립조(B)는 초기에 -120mV를 나타내었 으나 ORP값이 올라가다 다시 내려가는 경향을 나 타내고 있다. ORP곡선은 pH 곡선들과는 반대의 추이를 보이고 있다.

[Fig. 4]에 각 모의매립조 침출수의 BOD 및 COD 농도의 시간에 따른 변화는 나타내었다. 혐기 성 매립조는 BOD가 332~422 mg/L의 범위를 나 타내었으며 시간이 경과함에 따라 농도변화가 적 었지만, 호기성 매립조의 경우 시간경과에 따라 BOD 농도 값이 급격히 낮아졌으며, 호기성 매립조 (B)가 호기성 매립조(A)보다 분해효율이 더 좋은 것으로 나타났다. 혐기성 매립조의 COD는 3,600~4,500 mg/L로 비교적 변화가 적었지만,

호기성 매립조(A)는 1,300~4,700 mg/L, 호기성 매립조(B)는 540~4,450 mg/L의 범위를 나타내 어 시간이 지남에 따라 상당량의 COD성분이 감소 한 것으로 나타났다. 혐기성 매립조에서 침출수의 COD 농도가 초기에 감소하다 다시 증가한 이유는 유기산이 생성되면서 pH가 감소하여 유기물질이 침출수 중으로 더 많이 용해되기 때문이다. 혐기성 매립조는 BOD가 전혀 감소하지 않았지만, 호기성 매립조는 호기성 미생물의 왕성한 분해작용으로 인해 난분해성 유기물이 분해되면서 BOD가 감소 하였다. 따라서, 오래된 매립지의 경우에 매립지내 로 공기를 주입하여 호기성 분해작용을 활성화시 켜 짧은 시간 내에 매립지를 안정화할 수 있을 것 으로 판단된다.

[Fig. 5]는 BOD/COD비를 나타낸 것이다.

BOD/COD값은 생물학적 처리방법의 적용가능성

과 침출수의 안정도를 평가하는 일반적인 지표로

사용된다. BOD/COD비가 0.4~0.8이면 침출수내

에 생분해 가능한 물질이 많이 포함되어 있고,

0.05~0.2이면 숙성단계, 0.1이하이면 안정된 것

으로 평가하고 있다

12)

. 침출수의 COD 값이 높았

음에도 BOD 값이 상대적으로 작게 측정되는 것은

침출수 내에 많은 양의 유기물이 존재하나 실제 생

물학적 분해 가능한 부분은 그에 비해 작기 때문이

다. 초기에 BOD 값이 낮아 BOD/COD비도 초기에

매우 낮은 값을 나타내었음에도 불구하고, 호기성

매립조의 경우 BOD 값이 시간에 따라 낮아지는

(7)

Elapsed time (day)

0 20 40 60 80

NH

4

-N (mg/L )

0 500 1000 1500 2000 2500

NO

3

-N ( m g /L )

0 500 1000 1500 2000

NH4-N of aerobic (A) NH4-N of aerobic (B) NH4-N of anaerobic NO3-N of aerobic (A) NO3-N of aerobic (B) NO3-N of anaerobic

[Fig. 6] NH

4

-N and NO

3-

-N concentration profiles of leachate.

Elapsed time (days)

0 10 20 30 40 50 60 70

NH

4+

-N /NO

3-

-N ra ti o

0 10 20 30 40 50

Aerobic reactor (A) Aerobic reactor (B) Anaerobic reactor

[Fig. 7] NH

4+

-N/NO

3-

-N profiles of leachate.

것을 볼 수 있다. 시간이 경과하면서 더 이상 BOD/COD비가 감소하지 않고 일정하게 유지되는 이유는 생분해성 유기물은 이미 모두 분해되었고 생물학적으로 분해할 수 없는 유기물만이 남기 때 문이다. 공기주입량이 많은 호기성 매립조(B)가 호기성 매립조(A)보다 분해효율이 조금 더 좋은 것으로 나타났다.

[Fig. 6]은 모의매립조별 침출수의 NH

4

-N와 NO

3

-N의 시간경과에 따른 농도변화를 나타낸 것 이다. NH

4

-N농도는 매립조에 상관없이 초기농도 420~480 mg/L 정도의 농도값을 보이고 있으며, 시간이 경과하면서 혐기성 매립조와 호기성 매립 조(A)는 NH

4

-N 농도 값이 점차 증가하는 경향을 나타내고 있다. 그러나 호기성 매립조(B)의 경우 초기농도 값보다 조금씩 낮아지는 경향을 보이고 있다. NO

3

-N의 농도변화는 NH

4

-N와는 반대의 경향을 보이고 있다. 혐기성 매립조와 호기성 매립 조(A)는 별다른 농도변화를 보이지 않고 있으나, 호기성 매립조(B)는 초기에 91 mg/L에서 시간이 경과하면서 증가하기 시작하여 355 mg/L까지 증 가하였다. 이렇게 호기성 매립조(B)의 NH

4

-N와 NO

3

-N의 농도변화가 반대 현상을 나타내는 것은 매립조 내에서의 질산화에 기인하는 것으로 판단 된다. 질산화정도를 파악하기 위해 NH

4

-N/NO

3

-N 비를 [Fig. 7]에 나타내었다. 호기성 매립조(B)는 NH

4

-N/NO

3

-N 비가 점차 감소하여 질산화가 진

행되고 있는 것을 볼 수 있으며, 혐기성 매립조와 호기성 매립조(A)는 NH

4

-N/NO

3

-N 비가 계속 증가하고 있는 경향을 나타내고 있어 질산화가 일 어나지 않은 것을 알 수 있다.

[Fig. 8]과 [Fig. 9]는 매립조별 침출수의 T-N과 T-P의 농도를 나타낸 것이다. 총 질소 (T-N)의 농도를 살펴보면 혐기성 매립조는 시간 경과에 따라 5,170~6,050mg/L 정도의 범위를 나 타내고 있으며, 호기성 매립조(A)도 5,189~5,780 mg/L의 값을 유지하고 있다. 반면 에 호기성 매립조(B)의 경우 실험 시작시 5,890 mg/L의 값을 나타내었으나 시간이 경과하면서 1,350 mg/L로 낮아졌다. 총 인(T-P)의 경우 매 립조의 종류에 상관없이 초기에 56mg/L 정도의 값을 나타내고 있으나 시간이 경과하면서 증가하 는 경향을 나타내고 있다. 호기성 매립조(B)의 경 우 총인의 농도가 감소하다가 다시 증가하고 있는 것을 볼 수 있다.

염소이온은 침출수에 있는 주요한 음이온의 하나 로써 비반응성 물질 특성 때문에 침출수의 오염정 도 및 이동현상을 평가하는데 이용된다. [Fig.

10]과 같이 초기 염소이온 농도는 2,600~2,800

mg/L의 높은 값에서 시간의 경과와 함께 증가하고

있다. 이는 침출수가 매립조 내부에 계속 체류해

있기 때문에 염소이온 농도가 축적된 것으로 판단

된다.

(8)

Elapsed time (days)

0 10 20 30 40 50 60 70

T- P (mg /L )

0 20 40 60 80 100

Aerobic lysimeter(A) Aerobic lysimeter(B) Anaerobic lysimeter

[[Fig. 9] T-P concentration profiles of leachate.

Elapsed time (days)

0 10 20 30 40 50 60 70

0 1000 2000 3000 4000 5000

Aerobic lysimeter(A) Aerobic lysimeter(B) Anaerobic lysimeter

[F[Fig. 10] Cl- concentration profiles of leachate.

[Table 4] Results of Ultimate Analysis for Excavated Solid Wastes After Experiments

Element (% dry basis) C/N

ratio

C H O4 N S Ash

MSW1 18.5 2.6 9.9 0.4 0.2 68.4 77.4

MSW2 17.5 2.5 12.1 0.5 0.2 67.2 34.3

MSW3 19.4 2.7 9.5 0.3 0.2 68.0 72.0

1 MSW in the aerobic lysimeter (A)

2 MSW in the aerobic lysimeter (B)

3 MSW in the anaerobic lysimeter

4 O = 100-(C+H+N+S)-Ash.

Elapsed time (days)

0 10 20 30 40 50 60 70

T -N ( mg /L)

0 2000 4000 6000 8000 10000

Aerobic lysimeter(A) Aerobic lysimeter(B) Anaerobic lysimeter

[Fig. 8] T-N concentration profiles of leachate.

3.3 매립조건에 따른 폐기물의 C/N 변화 [Table 4]에는 매립조건에 따른 굴착폐기물의 C/N비를 나타내고 있다. 실험의 재료인 굴착폐기

물의 초기 C/N비 값은 77.6을 나타내었으며, 각 매립조들의 실험 종료 후 C/N비 값은 혐기성 매립 조 72.0, 호기성 매립조(A) 77.4, 호기성 매립조 (B) 34.3으로 나타났다. 이는 혐기성 매립조의 경 우 분해가 거의 일어나지 않은 것을 나타낸 것이 며, 호기성 매립조의 경우 분해가 활발히 일어난 것을 볼 수 있으며 호기성 매립조(A)보다 호기성 매립조(B)의 유기물 분해가 더욱 활발히 일어난 것을 볼 수 있다.

4. 결 론

본 연구에서는 굴착폐기물을 충전한 모의매립조

(lysimeter)를 호기성과 혐기성 조건으로 운전하

면서 침출수 성상, 매립가스 조성 및 굴착폐기물의

(9)

물성변화를 관찰하여 10년 이상 경과된 매립지의 안정화에 공기주입이 미치는 영향을 살펴본 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 굴착폐기물의 물리적 조성 분석결과, 비닐 및 플라스틱류와 같은 난분해성 물질과 토사류 와 같은 비분해성 물질이 굴착폐기물의 대부 분을 차지하는 것으로 나타나 생물학적으로 쉽게 분해될 수 있는 유기물은 이미 분해된 것으로 나타났다.

2) 굴착폐기물의 삼성분 분석결과, 쓰레기의 유 기물함량을 예측할 수 있는 가연분 함량이 17.9%로 나타나 앞으로도 지속적인 유기물 의 분해 가능성은 있는 것으로 나타났다.

3) 호기성 매립조의 발생가스 조성에서 비교적 높은 O

2

와 CO

2

농도가 나타나 미생물에 의한 호기성 분해가 활발하게 일어나고 있는 것을 알 수 있었다. 굴착폐기물의 혐기성 분해는 매우 미미하여 혐기성 매립조에서는 저농도 의 CH

4

가 발생하였다.

4) 모의매립조 실험에서 침출수의 pH는 혐기성 매립조 7.7~8.9, 호기성 매립조(A) 8~8.5, 호기성 매립조(B) 7.3~8.5로 약알카리성을 나타내어 매립공법에 따른 차이는 미미한 수 준이었다. ORP(Eh)값의 경시변화를 보면 혐 기성 매립조와 호기성 매립조(A)는 초기에 -77mV의 값을 나타냈으며, 시간경과에 따 른 변화는 크지 않았다. 다만 호기성 매립조 (A)는 초기의 ORP값이 -120mV를 나타낸 후 상승하다가 다시 저하하는 경향을 나타내 었다.

5) 혐기성 매립조의 COD와 BOD는 비교적 변화 가 적었지만, 호기성 매립조에서는 시간경과 에 따라 상당량의 COD 및 BOD 농도가 감소 하였다.

6) NH

4

-N 농도는 혐기성 매립조와 호기성 매립 조(A)에서 시간이 경과할수록 증가하는 경향 을 나타내었다. 호기성 매립조(B)에서는 질 산화가 진행됨에 따라 NH

4

-N와 총 질소의 농도는 감소하고, NO

3

-N의 농도는 증가하 였다.

7) 굴착폐기물에 공기를 주입하여 호기성 조건 을 만들어 주는 것은 매립가스 내 메탄가스의 발생을 억제하였으며 유기물의 생물학적 분 해를 가속화하여 침출수의 수질 개선에도 큰 역할을 하는 것으로 나타났다.

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참조

관련 문서

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