[논문]매립지내 환경에너지단지의 무방류 시스템 구축방안

천승규

doi:10.11001/jksww.2013.27.5.581

매립지내 환경에너지단지의 무방류 시스템 구축방안
Construction Method of Zero Discharge System for Environmental Energy Complex in Landfill 원문보기

上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, v.27 no.5, 2013년, pp.581 - 590

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A research was performed for zero discharge system of waste water which is produced from energy recovery process of waste and biomass. Leachate and all kinds of waste water should be separated and integrated into three categories in addition to converting existing leachate treatment facility into waste water treatment facility as well as introducing a management system of reverse osmosis membrane facility and bioreactor landfill. Following these conditions to better water treatment process, it was likely to produce over 3,000 tons of low-grade recycling water and 2,000 tons of high-grade recycling water per day when zero discharge system of waste water is applied starting from 2016. Economical efficiency was also surveyed in total treatment fee. Present system costs 18,129 million won per year, and suggested zero discharge system would cost 15,789 million won per year.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 침출수와 소화수는 폐수와 분리하는 것이 타당하였다. 또한 침출수와 소화수는 염분 외에 여타 수질이 상이하므로 이 역시 분리하는 것으로 하였다. 이외 소량이지만 환경에너지종합타운내 시설의 대기오염방지설비 등에서 발생하는 폐수는 염도(SO₄^2-)와 T-N 등이 고농도이다.
본 연구는 이러한 취지에서 수도권매립지를 대상으로 발생 침출수와 폐수 등을 각각의 특성에 따라 통합 및 분리처리 하는 방안을 제시하였다. 또한, 바이오리엑터 매립장 운영기술, 매립가스 발전시설과의 연계 등 시설 및 입지특성을 고려한 종합적인 수 처리 설계방법론을 제시하였으며, 향후 매립장 등 환경기초시설 내에 에너지화 단지 또는 시설을 건설·운영할 경우 무방류시스템 도입에 활용할 수 있도록 하였다.
세 번째, 현재와 장래의 물수요량과 사용처 및 요구 수질을 분석하였다. 본 연구에서는 인체와 직접 접촉하는 용수는 수돗물, 기타는 재활용수를 사용하는 것으로 하였으며, 용도별 물의 소요량을 산출하기 위하여 현재의 용수량에 장래 계획된 여러 사업을 감안하였다.
수도권매립지내 침출수와 환경에너지종합타운에서 발생되는 폐수 등을 무방류 하기 위한 기존 수 처리 체계의 개선방안에 대하여 연구했으며, 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.

제안 방법

끝으로 무방류를 위해 본 연구에서 제시한 처리방식과 기존 처리방식에 대해서 경제성 평가를 하였다. 평가에는 시설의 건설운영비와 물의 절감 및 판매이익과 같이 직접적인 비용과 편익만을 계상하였다.
네 번째, 모든 처리대상수에 대하여 통합 또는 분리처리를 결정하였다. 규모의 경제 및 수질 안정성 확보, 그리고 기존 시설의 활용도 제고를 위해 상호보완적이거나 유사한 수질 및 소량의 처리대상수는 통합하였다.
다섯 번째, 이렇게 통합과 분리를 결정한 후 기존 침출수처리시설에서 처리할 처리대상수의 종류와 양을 결정하였다.
두 번째, 배출원 및 기존 수 처리 체계에 대한 조사·분석을 하였다.
수 처리체계 개선을 위한 재설계를 위해서는 모든 대안에 대한 종합적인 검토가 가능하도록 합리적인 작업절차를 설정하여 진행하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 다음과 같이 크게 8단계의 작업절차를 규정하고 단계별로 분석과 검토를 거치며 최종적인 결론을 도출하였다.
세 번째, 현재와 장래의 물수요량과 사용처 및 요구 수질을 분석하였다. 본 연구에서는 인체와 직접 접촉하는 용수는 수돗물, 기타는 재활용수를 사용하는 것으로 하였으며, 용도별 물의 소요량을 산출하기 위하여 현재의 용수량에 장래 계획된 여러 사업을 감안하였다.
여섯 번째, 기존 처리시설에서 처리하지 않게 되는 처리대상수의 종류와 양을 연도별로 분석한 뒤 물의 재이용에 가장 적합한 처리방안을 제시하였다.
개선방식의 경우, 바이오리엑터 매립장 운영에 따른 가스증산과 이로 인한 발전수익의 증대가 예상되고, 이외에도 무방류로 인한 간접적 이익은 대단히 크지만 계량화가 어려우므로 이 부분은 제외하였다. 즉, 비용부문은 시설의 설치비와 연간 운영비의 증감, 그리고 수익의 부분은 수돗물 절감액과 재활용수 판매수입의 두 가지 직접이익만을 계상하였다.

대상 데이터

두 번째, 배출원 및 기존 수 처리 체계에 대한 조사·분석을 하였다. 배출원 조사는 배출시설의 종류, 발생량과 수질을, 그리고 수 처리체계 조사는 처리시설의 규모와 공법, 처리대상수의 양 및 수질, 처리수의 수질과 처리단가를 대상으로 하였다. 이 두 가지의 조사에는 모두 장래의 예상 상황과 계획을 반영하였으며, 현재 가동중인 시설은 내부 운영자료, 그리고 계획시설은 관련 연구보고서 등 예측자료를 활용하였다.
연구 대상지인 수도권매립지는 총 면적 14,050,000 m2으로, 수도권 57개 시·군·구로부터 배출되는 생활 및 건설폐기물 그리고 사업장 폐기물을 반입처리(3,271천톤, 2012)하고 있다.
배출원 조사는 배출시설의 종류, 발생량과 수질을, 그리고 수 처리체계 조사는 처리시설의 규모와 공법, 처리대상수의 양 및 수질, 처리수의 수질과 처리단가를 대상으로 하였다. 이 두 가지의 조사에는 모두 장래의 예상 상황과 계획을 반영하였으며, 현재 가동중인 시설은 내부 운영자료, 그리고 계획시설은 관련 연구보고서 등 예측자료를 활용하였다.

성능/효과

1. 수도권매립지 전체 배출수 총 발생량은 2017년도에 7,589톤/일으로 최대치에 이를 것으로 예상되었다. 용수 소요량은 2019년 기준 6,440톤/일로서 2012년의 약 1.
3. 기존 수 처리체계를 전면 개선할 경우 2016년부터 무방류가 가능했고, 3,000톤/일 이상의 저급 재활용수와 2,000톤/일 내외의 고급 재활용수 생산이 가능하였다.
4. 종래의 방식과 개선된 방식간의 경제성 평가결과, 실 건설·운영비에 있어서 기존 방식은 전체 수 처리를 위해 18,129백만원/년, 개선방식은 15,789백만원/년으로 무방류방식이 경제적으로도 타당하였다.
그러나 에너지화 시설은 처리과정에서 슬러지 건조 응축수나 대기오염방지설비의 세정수 등 다양한 종류의 폐수가 발생하며, 특히, 매립지내 종합에너지화단지의 경우 침출수까지 포함하여 그 발생량이 많기 때문에 주변수계에의 영향과 민원을 야기할 수 있는 문제를 동시에 가지고 있다. 따라서 가장 바람직한 방안은 처리수를 단지내 조경용수, 청소용수, 공정용수 등으로 재이용하고 방류수를 최소화하는 것이다. 그러나 개별 시설별로 이러한 수 처리시설을 갖추는 것은 경제적인 부담이 크고, 아울러 기술적인 이유로 무방류 자체도 어려울 수 있다.
또한, 바이오리엑터 매립장 운영기술, 매립가스 발전시설과의 연계 등 시설 및 입지특성을 고려한 종합적인 수 처리 설계방법론을 제시하였으며, 향후 매립장 등 환경기초시설 내에 에너지화 단지 또는 시설을 건설·운영할 경우 무방류시스템 도입에 활용할 수 있도록 하였다.
65배에 이를 것으로 예상되었다. 물 수요량을 사용용도별 수질기준을 감안하여 수돗물, 고급 및 저급 재활용수로 나누어 산정한 결과는 Fig. 5와 같았으며, 전체의 약 69.9 %는 재활용수의 사용이 가능한 것으로 분석되었다.
수도권매립지 전체 배출수 총 발생량은 2017년도에 7,589톤/일으로 최대치에 이를 것으로 예상되었다. 용수 소요량은 2019년 기준 6,440톤/일로서 2012년의 약 1.65배에 달하게 되며, 용수 중 69.9 %는 재활용수를 사용할 수 있는 것으로 분석되었다.
일곱 번째, 이상의 계획에 따른 처리 후에도 잔존하는 재이용 불가능한 물량에 대해서는 본 연구 대상지가 매립지인 점을 감안하여 그 특성을 활용할 수 있는 방안을 모색하였다.
제2매립장을 대상으로 바이오리엑터 매립장 도입을 위한 관련 연구결과, 초기 24 %의 수분함량에서 RO 농축액 320톤/일과 1,800톤/일의 소화수 주입을 가정하여 계산한 경우 10년 후 수분은 32.3 %로 증가되는 것으로 나타나 수리적인 안정성은 상당기간 문제가 없었다. 또한 Cl를 지표로 하는 비반응성 물질의 매립장내 농도 변화(Kjedsen et al, 2002), 검토결과, 초기 침출수가 3,278 mgCl^-/L일 때 상기의 주입조건에서 10년 후의 침출수 농도는 3,238 mgCl^-/L로서, RO 농축액 외에 소화수를 추가로 주입하는 경우에도 빗물의 유입과 내부 수분의 증가로 인해 실질적인 농도증가는 보이지 않았다(Chun, 2012).
즉, 건설·운영비중 직접이익을 감한 실 운영비에서 기존 방식은 연간 전체 수처리비가 18,129백만원인 반면, 무방류 방식은 15,789백만원으로, 연간 2,340백만원의 비용이 절감될 수 있었다.
종래의 방식과 개선된 방식간의 경제성 평가결과, 실 건설·운영비에 있어서 기존 방식은 전체 수 처리를 위해 18,129백만원/년, 개선방식은 15,789백만원/년으로 무방류방식이 경제적으로도 타당하였다. 즉, 단지의 특성을 잘 분석하여 기존시설과 신규 공법의 상호 연계적인 방식을 채택할 경우, 무방류 방식의 도입이 기술적으로도 가능할 뿐만 아니라, 반드시 고비용을 초래하지 않는다는 것을 알 수 있었다.
첫 번째, 재설계의 목표는 모든 처리수를 완전 무방류하는 것으로 하였다.

후속연구

2. 무방류를 위해서는 모든 처리 대상수를 염도(Cl^-) 등을 기준으로 총 3개의 유형으로 분리하고, 기존 침출수처리시설의 폐수처리시설로의 전환, RO와 바이오리엑터 매립장 운영공법을 도입하여 상호연계 할 필요가 있었다.
BOD와 COD는 제2매립장 침출수가 발생하기 시작한 2001년을 정점으로 급격히 낮아진 뒤 현재는 안정추세이며, 반면, T-N과 Cl^-는 매립초기부터 현재까지 비교적 비슷한 농도를 유지하고 있다. 이미 매립된 폐기물량과 비교하여 추가로 매립되는 양이 상대적으로 적고, 환경에너지종합타운 조성이 마무리되면 무기성 폐기물 중심으로 매립이 진행되기 때문에 향후, 침출수 수질은 현재보다 낮은 농도로 서서히 변화될 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	각종 폐자원 및 바이오매스의 에너지화 사업이 중요한 사업인 이유는?	각종 폐자원 및 바이오매스의 에너지화 사업은 버려지던 자원으로 부터 화석에너지를 대체할 전력, 스팀, 연료를 회수하는 것으로서, 국가적 에너지 문제 해소에 기여하고 신재생에너지 확보율을 높임은 물론, 폐기물의 친환경적 처리를 위해서도 매우 중요한 사업이다(MOE, 2009). 또한, 이러한 에너지 회수시설이 집적된 종합 에너지화 단지는 개별 시설설치에 비해 기반시설 조성면에서 유리하고, 시설간의 상호보완적인 운영, 비용절감 그리고 홍보 측면에서 많은 장점을 가지고 있다.
	에너지 회수시설이 집적된 종합 에너지화 단지가 가지고 있는 문제점은 무엇인가?	그러나 에너지화 시설은 처리과정에서 슬러지 건조 응축수나 대기오염방지설비의 세정수 등 다양한 종류의 폐수가 발생하며, 특히, 매립지내 종합에너지화단지의 경우 침출수까지 포함하여 그 발생량이 많기 때문에 주변수계에의 영향과 민원을 야기할 수 있는 문제를 동시에 가지고 있다. 따라서 가장 바람직한 방안은 처리수를 단지내 조경용수, 청소용수, 공정용수 등으로 재이용하고 방류수를 최소화하는 것이다.
	에너지 회수시설이 집적된 종합 에너지화 단지가 가진 장점은 무엇이 있는가?	각종 폐자원 및 바이오매스의 에너지화 사업은 버려지던 자원으로 부터 화석에너지를 대체할 전력, 스팀, 연료를 회수하는 것으로서, 국가적 에너지 문제 해소에 기여하고 신재생에너지 확보율을 높임은 물론, 폐기물의 친환경적 처리를 위해서도 매우 중요한 사업이다(MOE, 2009). 또한, 이러한 에너지 회수시설이 집적된 종합 에너지화 단지는 개별 시설설치에 비해 기반시설 조성면에서 유리하고, 시설간의 상호보완적인 운영, 비용절감 그리고 홍보 측면에서 많은 장점을 가지고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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