T시 생활폐기물의 물리화학적 특성 및 소각재 용출특성 Physico-Chemical Characteristics of Municipal Solid Waste Generated from T City and Leaching Characteristics of the Incineration Ash원문보기
본 연구는 강원도 T시를 중심으로 생활폐기물의 물리화학적 특성을 조사하여 생활폐기물의 적정관리 방안 및 처리방법에 활용할 수 있는 기초자료를 제공하고 하고자 실시되었다. 조사결과 T 시의 겉보기밀도는 평균 $231kg/m^3$이었으며, 가연성분과 비가연성분은 각각 94.0%와 6.0%이었다. 가연성분 중 음식물류폐기물(32.3%)과 종이류(41.2%)는 최근의 타 지역에 비하여 여전히 높은 비율을 차지하고 있어 철저한 분리배출이 필요하였다. 삼성분 중수분, 가연분, 회분의 함량은 각각 41.3%, 50.5%, 그리고 8.2%이었으며, 원소조성 중 탄소, 수소, 산소, 질소, 황, 염소의 함량은 각각 51.4%, 6.3%, 26.7%, 1.1%, 0.2%, 0.5%를 나타내었다. 습윤저위발열량은 2,704 kcal/kg으로 춘천시의 2,764 kcal/kg와 유사하였으나 과거 구로구, 고양시의 1,467~1,584 kcal/kg 보다는 1,000 kcal/kg 이상 높았다. 또한 조제된 소각재의 용출시험 실시결과 모두 지정폐기물 판정 기준치를 크게 하회하여 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.
본 연구는 강원도 T시를 중심으로 생활폐기물의 물리화학적 특성을 조사하여 생활폐기물의 적정관리 방안 및 처리방법에 활용할 수 있는 기초자료를 제공하고 하고자 실시되었다. 조사결과 T 시의 겉보기밀도는 평균 $231kg/m^3$이었으며, 가연성분과 비가연성분은 각각 94.0%와 6.0%이었다. 가연성분 중 음식물류폐기물(32.3%)과 종이류(41.2%)는 최근의 타 지역에 비하여 여전히 높은 비율을 차지하고 있어 철저한 분리배출이 필요하였다. 삼성분 중수분, 가연분, 회분의 함량은 각각 41.3%, 50.5%, 그리고 8.2%이었으며, 원소조성 중 탄소, 수소, 산소, 질소, 황, 염소의 함량은 각각 51.4%, 6.3%, 26.7%, 1.1%, 0.2%, 0.5%를 나타내었다. 습윤저위발열량은 2,704 kcal/kg으로 춘천시의 2,764 kcal/kg와 유사하였으나 과거 구로구, 고양시의 1,467~1,584 kcal/kg 보다는 1,000 kcal/kg 이상 높았다. 또한 조제된 소각재의 용출시험 실시결과 모두 지정폐기물 판정 기준치를 크게 하회하여 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.
This research was conducted to investigate physico-chemical characteristics of municipal solid waste (MSW) generated from T City, Gangwon-do and leaching characteristics of the incineration ash. From the results, bulk density of MSW in T city was $231kg/m^3$. Combustible and incombustible...
This research was conducted to investigate physico-chemical characteristics of municipal solid waste (MSW) generated from T City, Gangwon-do and leaching characteristics of the incineration ash. From the results, bulk density of MSW in T city was $231kg/m^3$. Combustible and incombustible components were in 94.0% and 6.0%, respectively. Food waste and papers in combustible component occupied 32.3% and 41.2%. Water, volatile solids, and ash content were 41.3%, 50.5%, and 8.2%. C, H, O, N, S, and Cl showed 51.4%, 6.3%, 26.7%, 1.1%, 0.2%, 0.5%, respectively. Low heating value (2,704 kcal/kg) of T city was similar to 2,764 kcal/kg of Chuncheon and was 1,000 kcal/kg higher than 1,467~1,584 kcal/kg of the past Kuro-gu and Koyang city. The specification of leaching characteristics of the incineration ash were within the Korean regulation standard.
This research was conducted to investigate physico-chemical characteristics of municipal solid waste (MSW) generated from T City, Gangwon-do and leaching characteristics of the incineration ash. From the results, bulk density of MSW in T city was $231kg/m^3$. Combustible and incombustible components were in 94.0% and 6.0%, respectively. Food waste and papers in combustible component occupied 32.3% and 41.2%. Water, volatile solids, and ash content were 41.3%, 50.5%, and 8.2%. C, H, O, N, S, and Cl showed 51.4%, 6.3%, 26.7%, 1.1%, 0.2%, 0.5%, respectively. Low heating value (2,704 kcal/kg) of T city was similar to 2,764 kcal/kg of Chuncheon and was 1,000 kcal/kg higher than 1,467~1,584 kcal/kg of the past Kuro-gu and Koyang city. The specification of leaching characteristics of the incineration ash were within the Korean regulation standard.
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문제 정의
본 연구는 강원도 T시를 중심으로 생활폐기물의 특성을 조사하여 생활폐기물의 적정관리 방안 및 처리 방법에 활용할 수 있는 기초자료를 제공하고 하고자 실시되었으며, 얻어진 결론은 다음과 같다.
최종적으로 T시 생활폐기물의 전체적인 물리 화학적 특성은 각 발생원에 대한 인구가중을 고려하여 구하였다. 본 연구에서는 각 발생원별 물리화학적 특성에 초점을 맞추기 보다는 T시 지역의 전체적 특성을 중심으로 타 연구 자료와 비교 검토하였다.
이에 본 연구에서는 강원도 T시를 중심으로 생활폐기물의 특성을 조사하여 생활폐기물의 적정관리 방안 및 처리방법에 활용할 수 있는 기초자료를 제공하고 하고자 하였으며, 소각재의 용출특성을 분석하여 지정폐기물 해당여부에 대해서도 검토를 실시하였다.
제안 방법
그러므로 본 조사에서는 지점 당 약 100kg 이상의 폐기물을 채취하여 현장에서 겉보기 밀도를 측정하고 물리적 조성 별로 분류한 후 각 성분별 무게를 측정하였다. 각 성분별로 원추 사분법으로 시료를 채취하여 실험실로 운반한 후 분석에 이용하였다.
5월(봄철)에걸쳐 수행되었다. 강우에 의한 폐기물의 성상변화를 최소화하기 위하여 시료채취 당일을 포함하여 3일 동안 강우가 없었던 날을 선택하여 시료채취를 실시하였다. 폐기물의 성상은 발생원, 분리수거의 유무, 소득 및 생활수준, 계절 등에 따라 크게 다르기 때문에 본 연구에서는 발생원을 크게 주거지역과 비주거지역으로 구분하였다.
5 cm 정도의 크기로 자른 뒤가연분과 회분을 측정하였다8>. 건조 후 시료는 Planetary Ball Mill(FRITSCH GmbH/Pulverisette6) 을 이용하여 분쇄하였으며, 40 mesh(약 0.64 mm) 체를 통과시킨 후 원소분석과 발열량 분석에 이용하였다. C, H, N, S는 원소분석기(VARIO EL, USA)를 이용하여 분석하였으며, O는 계산에 의하여 결정하였다.
겉보기밀도는 쓰레기종량제 봉투를 파봉한 후 봉투에 담긴 혼합시료(가연성과 비가연성이 혼합된 생활폐기물)를 일정 부피(60L)의 용기에 넣고 약 30cm의 높이에서 3회 낙하시킨 후 감소한 양만큼 보충하고 다시 같은 높이에서 낙하시키는 과정을 3회 반복한 후 시료의 총 무게를 용기부피로 나누었다.
또한 약 90kg의 시료를 대상으로 한 측정치는 신뢰구간 95% 및 2% 오차범위 내에서 전체폐기물의 조성을 잘 반영할 수 있다7). 그러므로 본 조사에서는 지점 당 약 100kg 이상의 폐기물을 채취하여 현장에서 겉보기 밀도를 측정하고 물리적 조성 별로 분류한 후 각 성분별 무게를 측정하였다. 각 성분별로 원추 사분법으로 시료를 채취하여 실험실로 운반한 후 분석에 이용하였다.
물리적 조성분석을 위해 가연성분은 음식물류, 종이류, 비닐/플라스틱류, 목재류, 섬유류, 고무, 피혁류 등 7성분으로 분류하였으며, 비가연성분은 철금속, 비철금속, 유리/도자기류, 기타(토사/연탄재) 등 4성분으로 분류하고 각각의 무게를 측정하였다.
소각재는 겨울철과 봄철의 물리적 조성 평균값을 근거로 하여 각각의 성분을 조제하고 회화시켜 준비한 후 용출시험을 실시하였다. 소각재 용출액에서 Hge 검출되지 않았으며, Cr, Cu, Pb, Cd, As는 각각 0.010, 0.010, 0.050, 0.007, 0.011 mg/L로 기준치를 크게 하회하였다. 염소는 약 6, 930 mg/L가 검출되었으며, 이를 건조질량으로 환산하면 6, 929.
소각재는 겨울철과 봄철의 물리적 조성 평균값을 근거로 하여 각각의 성분을 조제하고 회화시켜 준비한 후 용출시험을 실시하였다. 소각재 용출액에서 Hge 검출되지 않았으며, Cr, Cu, Pb, Cd, As는 각각 0.
이 등(2003)23)은 병원성 폐기물이나 폐목재, 건설폐기물 등을 혼소하고있는 소각로의 소각재에 대하여 발표를 하였는데, 타 연구 결과 보다 다소 높은 농도를 나타내고 있었다. 소각재의 개략적인 화학성분을 알아보기 위해서 X-선 형광분석기로 분석을 하여 [Table 기에 제시하였다. 전체성분 중 CaO가 40.
이를 좀 더 세분화하여 주거지역은 공동주택, 단독주택 및 농촌 지역으로 나누었으며, 비주거지역은 상가지역과 업무지역으로 나누었다. 시료채취는 문전수거를 우선으로 하였으며, 필요시 매립장으로 반입되는 차량에서 실시하고 수거경로를 파악한 후 지역별로 분류하였다. 최종적으로 T시 생활폐기물의 전체적인 물리 화학적 특성은 각 발생원에 대한 인구가중을 고려하여 구하였다.
폐기물의 성상은 발생원, 분리수거의 유무, 소득 및 생활수준, 계절 등에 따라 크게 다르기 때문에 본 연구에서는 발생원을 크게 주거지역과 비주거지역으로 구분하였다. 이를 좀 더 세분화하여 주거지역은 공동주택, 단독주택 및 농촌 지역으로 나누었으며, 비주거지역은 상가지역과 업무지역으로 나누었다. 시료채취는 문전수거를 우선으로 하였으며, 필요시 매립장으로 반입되는 차량에서 실시하고 수거경로를 파악한 후 지역별로 분류하였다.
채취한 시료는 수분손실을 줄이기 위하여 가급적 파쇄의 횟수를 줄여 수분함량을 측정하였으며, 수분 함량측정 후 건조시료를 약 0.5 cm 정도의 크기로 자른 뒤가연분과 회분을 측정하였다8>. 건조 후 시료는 Planetary Ball Mill(FRITSCH GmbH/Pulverisette6) 을 이용하여 분쇄하였으며, 40 mesh(약 0.
시료채취는 문전수거를 우선으로 하였으며, 필요시 매립장으로 반입되는 차량에서 실시하고 수거경로를 파악한 후 지역별로 분류하였다. 최종적으로 T시 생활폐기물의 전체적인 물리 화학적 특성은 각 발생원에 대한 인구가중을 고려하여 구하였다. 본 연구에서는 각 발생원별 물리화학적 특성에 초점을 맞추기 보다는 T시 지역의 전체적 특성을 중심으로 타 연구 자료와 비교 검토하였다.
강우에 의한 폐기물의 성상변화를 최소화하기 위하여 시료채취 당일을 포함하여 3일 동안 강우가 없었던 날을 선택하여 시료채취를 실시하였다. 폐기물의 성상은 발생원, 분리수거의 유무, 소득 및 생활수준, 계절 등에 따라 크게 다르기 때문에 본 연구에서는 발생원을 크게 주거지역과 비주거지역으로 구분하였다. 이를 좀 더 세분화하여 주거지역은 공동주택, 단독주택 및 농촌 지역으로 나누었으며, 비주거지역은 상가지역과 업무지역으로 나누었다.
대상 데이터
T시 지역에서 배출되는 생활폐기물의 질적 특성 파악을 위한 현장 시료채취는 2007년 2월(겨울철)과 2007년 5월(봄철)에걸쳐 수행되었다. 강우에 의한 폐기물의 성상변화를 최소화하기 위하여 시료채취 당일을 포함하여 3일 동안 강우가 없었던 날을 선택하여 시료채취를 실시하였다.
소각재 용출특성을 위한 시료는 겨울철과 봄철의 물리적 조성 평균값을 근거로 하여 각각의 성분비에 따라 조제하고 회화시 켜 준비하였다.
이론/모형
소각재 용출시 험은 폐기물공정시험법 (KSLT, Korean Standard Leaching Test)"에 따라 전처리하고 유도결합플라즈마 원자방출분광기 (ICP-AES; Vista-PRO, Varian, Australia)를 이용하여 분석하였으며, 소각재 화학성분은 X-선 형광분석기 (XRF; ZSX100e, Rigaku, Japan)를 이용하여 분석하였다.
C, H, N, S는 원소분석기(VARIO EL, USA)를 이용하여 분석하였으며, O는 계산에 의하여 결정하였다. Cle 토양화학분석법9)에 따라 전처리한 후 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography, Dionex-500, USA)로 분석하였다. 발열량 분석은 Dulong식을 이용한 예측방법을 이용하였다.
Cle 토양화학분석법9)에 따라 전처리한 후 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography, Dionex-500, USA)로 분석하였다. 발열량 분석은 Dulong식을 이용한 예측방법을 이용하였다.
소각재의 지정폐기물 여부를 판정하기 위하여 한국 용출시험 방법에 따라 용출실험을 실시하였으며, 용출액에 대한 분석결과를 [Table 6]에 나타내었다. 소각재는 겨울철과 봄철의 물리적 조성 평균값을 근거로 하여 각각의 성분을 조제하고 회화시켜 준비한 후 용출시험을 실시하였다.
성능/효과
1. 겉보기밀도는 평균 231 kg/m3이 었으며, 생활권이 비슷한 강원 영서지역 및 춘천시와 유사하였다.
2. 가연성분과 비가연성분은 각각 94.0%와 6.0%이었으며, 가연성분 중 음식물류폐기물(32.3%)과 종이류(41.2%)는 최근의 타 지역에 비하여 여전히 높은 비율을 차지하고 있었다.
3. 삼성분 중 수분, 가연분, 회분의 함량은 각각 41.3%, 50.5%, 그리고 8.2%이었다. T시의 수분함량이 높은 것은 음식물류폐기물 함량이 32.
4. 원소조성 중 탄소, 수소, 산소, 질소, 황, 염소의 함량은 각각 51.4%, 6.3%, 26.7%, 1.1%, 0.2%, 0.5%를나타내었다.
5. 습윤저위발열량은 2, 704 kcal/kg으로 춘천시의 2, 764 kcal/kg 보다는 다소 낮았으나 구로구, 고양시의 1, 467~1, 584 kcal/kg 보다는 1, 000 kcal/kg 이상 높았다.
6. 조제된 소각재의 용출시험 실시 결과 모두 지정폐기물 판정 기준치를 크게 하회하여 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.
소각재의 개략적인 화학성분을 알아보기 위해서 X-선 형광분석기로 분석을 하여 [Table 기에 제시하였다. 전체성분 중 CaO가 40.8%로 대부분을 차지하였으며, 다음으로는 Cl(12.2%), SiO2(11.6%), KQ(8.69%), Al2Os(7.14%), TiOM5.71%), MgO(5.57%), Na2O(2.53%), RO5(2.41%) 순으로 높았다. 중금속류로는 화합물형태로 Cr0(0.
후속연구
9%로 급격히 감소하였는데2), 이는 앞서 언급하였듯이 음식물류폐기물 직매립 금지 조치의 효과인 것으로 판단된다. 동일한 기간인 2007년도의 수분함량이 T 시의 경우 41.3%로 J시의 15.9% 보다 높았던 것으로 보아 T시에 대한 음식물류폐기물의 철저한 분리배출에 대한 계도 및 홍보가 필요할 것으로 사료된다.
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