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제안 방법
- 2.2절에서 언급한 식 (1), (3)의 악취지수(odor quotient, OQ)와 총악취지수(sum of odor quotient, SOQ) 식을 적용하여, 다른 처리시설의 공정별 악취기여도를 비교 분석하였다. 이러한 주요 악취원인물질을 선정하기 위해 공정별로 OQ가 높은 물질을 정리하여 Table 4에 나타내었다.
- J시설은 강원도에 위치한 반입량(250톤/일) 규모의 처리시설이며, 측정시기는 여름철로 2회씩 공정별 3회 측정하였고 측정지점은 투입호퍼, 분쇄기, 건조시설, 소화조, 탈취시설에서 측정하였다. B시설은 부산시에 위치한 음식물처리시설이며, 공정은 투입하는 투입구, 건조공정, 냉각공정, 파쇄공정, 사료화공정, 최종적인 방지시설 등으로 이루어져 있다.
- 음식물처리시설 외 하수처리시설 중 A시설은 하루 110만톤의 하수 및 오수를 처리하는 규모로 1처리시설(60만톤/일)과 2처리시설(50만톤/일)로 구분되어있으며, 동계와 하계로 구분하여 1회씩 측정하였다[7,8,10]. N시설은 부산시 진구, 동구, 수영구 일대에서 발생하는 하수를 처리하는 환경기초시설로 1일 최대 34만톤의 하수처리설비를 갖추고 있으며, 측정 횟수는 6, 7월에 각각 4회씩 측정하였다[1]. K시설은 생활하수만을 하루 약 5만톤 처리하는 시설로 유량조정조, 농축조, 슬러지 컨테이너 지점에 대해 6월에 1회, 7월에 2회 측정하였다[11].
- 또한 본 분석에 대한 분석화학적 정도관리(QA/QC)를 위해 검출한계(minimum detection limit, MDL)와 측정분석의 정밀도를 평가하기 위한 상대표준편차(relative standard deviation, RSD)를 구하여 Table 3에 나타내었다. RSD는 동일조건에서 3회 반복 분석하여 크로마토그램의 적분면적과 피크(peak)의 머무름 시간 (retention time, RT)의 정밀도를 확인하여 구하였다[13,14].
- 첫 번째로 공기희석관능법을 통해 얻은 희석배수를 활용한 효율을 Table 5에 분석하여 나타내었으며, 후처리시설 배출구에서 배출되는 악취의 유량과 악취의 희석배수를 곱하여 악취배출속도를 산출한 후 효율을 평가하였다[8]. 두 번째 방법으로는 기기분석법을 통해 분석된 악취농도를 이용하는 방법이며, 최종 처리공정을 거쳐 후드에 의해 포집된 악취물질 별 농도와 바이오필터후단에서 측정된 농도를 비교하여 처리효율을 분석하였다. 희석배수를 활용한 후처리시설의 효율을 평가한 결과, 공정 중 악취배출속도의 최대값은 분쇄공정으로 79,380 OU/min으로 나타났다.
- 악취는 감각적 공해이므로 각 물질별 절대 농도의 비교와 함께 최소감지농도를 활용한 악취지수를 비교하는 방법이 많이 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 악취기여도평가를 위해 기기분석 결과로 얻어진 악취의 농도를 물질별 최소감지농도로 나누어 산출한 악취지수(odor quotient, OQ)를 이용하여 다음 식 (1)~(2)과 같이 악취기여도를 분석하였다. 또한, 악취물질의 세기를 평가하는 방법인 총악취지수(sum of odor quotient, SOQ)는 식 (3)을 활용하여 각 공정별 주요 악취원인 물질을 J시설과 A, N하수처리장과 비교 분석하였다.
- 현재 악취관련 국내 연구에서는 하수처리장과 음식물쓰레기 처리장에 대한 각 처리장별 악취특성에 관한 연구가 진행되고 있으나, 음식물쓰레기 병합처리장에서 발생되는 악취물질에 대한 전반적인 특성에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 음식물과 하수병합처리 시 발생되는 악취와 악취가 유발되는 주요 발생공정에 대한 정확한 판단을 하기위해서 악취농도를 분석하고 이를 바탕으로 한 악취기여도평가를 실시하였다. 또한, 이러한 분석을 통해 가장 문제가 되는 주요 악취물질을 파악함과 동시에 주변 주거지역의 민원을 야기시키는 후처리시설에 대한 처리효율을 평가하였다.
- 물리적인 파쇄를 통해 음식물폐기물을 원하는 크기의 입경을 갖도록 파쇄하는 분쇄공정의 경우, 파쇄된 입자 크기에 따른 표면적 차이로 인해 폐기물이 부패되는 과정에 영향을 줄 수 있고 파쇄하는 과정에서의 악취확산으로 인해 악취농도에 영향을 주게 되어 두 번째 측정지점으로 선정되었다. 또한 최종적으로 음식물폐기물이 처리되고 남은 침출수가 모이는 지점은 현재 완전히 밀폐되지 않은 공간에 모여 처리되고 있어 악취가 지속적으로 유발될 수 있는 문제점이 나타나 측정지점으로 선정하였다. 마지막 측정지점인 바이오필터 후단의 경우 후처리설비의 효율평가를 위해 측정지점으로 선정하였다.
- 이에, 본 연구에서는 부산 수영하수처리장의 음식물쓰레기병합처리 시 악취가 다량 발생하는 각 공정을 분석하여 주요 악취배출 예상물질을 선정하였으며, 복합악취와 지정악취물질의 공정별 악취농도를 분석하였다. 또한, 악취문제와 관계된 주요 악취물질이 무엇인지 규명하기위해 시설 내 발생되는 악취의 공정별, 물질별 악취기여도를 악취지수와 총악취지수를 사용하여 기타 처리시설과의 비교분석을 통해 음식물 병합처리 시 발생되는 악취물질을 파악하고자 하였으며, 바이오필터후단에서 측정한 악취농도를 분석하여 후처리시설의 처리효율을 평가하였다.
- 따라서 본 연구에서는 악취기여도평가를 위해 기기분석 결과로 얻어진 악취의 농도를 물질별 최소감지농도로 나누어 산출한 악취지수(odor quotient, OQ)를 이용하여 다음 식 (1)~(2)과 같이 악취기여도를 분석하였다. 또한, 악취물질의 세기를 평가하는 방법인 총악취지수(sum of odor quotient, SOQ)는 식 (3)을 활용하여 각 공정별 주요 악취원인 물질을 J시설과 A, N하수처리장과 비교 분석하였다. 일반적으로 OQ가 10 이상이면 약한 취기를 느끼고, 100 이상이면 취기를 감지하여 OQ가 100 이상인 물질은 주요 악취원인물질로써 작용하는 것으로 알려져 있다[9].
- 따라서 음식물과 하수병합처리 시 발생되는 악취와 악취가 유발되는 주요 발생공정에 대한 정확한 판단을 하기위해서 악취농도를 분석하고 이를 바탕으로 한 악취기여도평가를 실시하였다. 또한, 이러한 분석을 통해 가장 문제가 되는 주요 악취물질을 파악함과 동시에 주변 주거지역의 민원을 야기시키는 후처리시설에 대한 처리효율을 평가하였다.
- 협잡물과 금속성 등 무거운 물체가 제거된 음식물을 다시 분쇄기에서 미세분쇄 후 중앙 저류조에서 물과 혼합되며, 이송펌프를 이용해 하수병합처리장의 배관을 통해 이송되고 최종적인 악취는 탈취 설비를 통해 제거된다. 본 시설과 처리공정이 다른 시설과의 악취특성을 비교분석하기 위해 J음식물처리시설(이하 J시설)과 B음식물사료화시설(이하 B시설)을 선정하였으며, 침사지, 최소침전지, 포기조, 최종침전지 등으로 구성되어 있는 A하수처리시설, N하수처리시설, K하수처리시설(이하 A시설, N시설, K시설)을 비교분석하였다[7-9].
- 본 연구에서는 음식물쓰레기병합처리시설의 처리공정 별 악취물질 특성을 파악하고 다른 시설과의 악취기여도를 비교분석하였으며, 후처리시설의 효율을 평가한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- B시설은 부산시에 위치한 음식물처리시설이며, 공정은 투입하는 투입구, 건조공정, 냉각공정, 파쇄공정, 사료화공정, 최종적인 방지시설 등으로 이루어져 있다. 음식물처리시설 외 하수처리시설 중 A시설은 하루 110만톤의 하수 및 오수를 처리하는 규모로 1처리시설(60만톤/일)과 2처리시설(50만톤/일)로 구분되어있으며, 동계와 하계로 구분하여 1회씩 측정하였다[7,8,10]. N시설은 부산시 진구, 동구, 수영구 일대에서 발생하는 하수를 처리하는 환경기초시설로 1일 최대 34만톤의 하수처리설비를 갖추고 있으며, 측정 횟수는 6, 7월에 각각 4회씩 측정하였다[1].
- 이에, 본 연구에서는 부산 수영하수처리장의 음식물쓰레기병합처리 시 악취가 다량 발생하는 각 공정을 분석하여 주요 악취배출 예상물질을 선정하였으며, 복합악취와 지정악취물질의 공정별 악취농도를 분석하였다. 또한, 악취문제와 관계된 주요 악취물질이 무엇인지 규명하기위해 시설 내 발생되는 악취의 공정별, 물질별 악취기여도를 악취지수와 총악취지수를 사용하여 기타 처리시설과의 비교분석을 통해 음식물 병합처리 시 발생되는 악취물질을 파악하고자 하였으며, 바이오필터후단에서 측정한 악취농도를 분석하여 후처리시설의 처리효율을 평가하였다.
- 첫 번째로 공기희석관능법을 통해 얻은 희석배수를 활용한 효율을 Table 5에 분석하여 나타내었으며, 후처리시설 배출구에서 배출되는 악취의 유량과 악취의 희석배수를 곱하여 악취배출속도를 산출한 후 효율을 평가하였다[8]. 두 번째 방법으로는 기기분석법을 통해 분석된 악취농도를 이용하는 방법이며, 최종 처리공정을 거쳐 후드에 의해 포집된 악취물질 별 농도와 바이오필터후단에서 측정된 농도를 비교하여 처리효율을 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구시설은 대부분의 공정이 물리적인 공정으로 이루어져 있으며, 주요 공정 중 음식물폐기물이 반입되어 일정시간 보관하는 투입호퍼시설에서 악취가 심할 것으로 예측되어 첫 번째 측정지점으로 선정하였다. 물리적인 파쇄를 통해 음식물폐기물을 원하는 크기의 입경을 갖도록 파쇄하는 분쇄공정의 경우, 파쇄된 입자 크기에 따른 표면적 차이로 인해 폐기물이 부패되는 과정에 영향을 줄 수 있고 파쇄하는 과정에서의 악취확산으로 인해 악취농도에 영향을 주게 되어 두 번째 측정지점으로 선정되었다.
- 일반적으로 음식물의 부패와 보관 시 발생되는 주요 악취물질인 암모니아와 황화수소, 메틸메르캅탄 등의 황화합물, 카르보닐 화합물 중 아세트알데히드 등과 함께 어패류의 유입에 따른 트리메틸아민 등을 포함한 총 11가지 물질을 선정하였다. 암모니아의 경우, UV/Vis 분광광도계(UV/Vis Spectrophotometer) (Shimadzu, UV-1700, Japan)를 사용하여 흡광도 640 nm에서 측정하여 정량하였다.
이론/모형
- 암모니아의 경우, UV/Vis 분광광도계(UV/Vis Spectrophotometer) (Shimadzu, UV-1700, Japan)를 사용하여 흡광도 640 nm에서 측정하여 정량하였다. 알데히드류는 액체크로마토그래프(High performance liquid chromatography, HPLC) (Varian, Pro Star 210, USA)를 사용하였고 황화합물은 GC/PFPD (Varian, GC CP-3800, USA)를 사용하여 -150 ℃의 저온농축-모세관칼럼 기체크로마토그래피 분석법을 이용하여 분석하였다. 또한 본 분석에 대한 분석화학적 정도관리(QA/QC)를 위해 검출한계(minimum detection limit, MDL)와 측정분석의 정밀도를 평가하기 위한 상대표준편차(relative standard deviation, RSD)를 구하여 Table 3에 나타내었다.
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