[논문]매립장 침출수 주요 수질항목에 대한 장기 영향요소

천승규; 김민혁; 원종철

doi:10.7857/jsge.2021.26.1.024

매립장 침출수 주요 수질항목에 대한 장기 영향요소
Long Term Affecting Factors on Major Water Quality Items of Landfill Leachate 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.26 no.1, 2021년, pp.24 - 33

천승규 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원) , 김민혁 (수도권매립지관리공사 물환경처) , 원종철 (수도권매립지관리공사 물환경처)

Abstract ▼ AI-Helper

Analysis of long term affecting factors on water quality items of gas emission form (BOD, COD) and leachate emission form (T-N, non-bio-degradable COD (NBDCOD)) was performed for the SUDOKWON 1st Landfill Site (LS1) and 2nd Landfill Site (LS2). As landfill gas was generated, BOD and COD decreased from 6,887 and 20,025 mg/L in 1993 to 49.5 and 670.2 mg/L in 2019, respectively. TN and NBDCOD increased with waste decomposition but gradually decreased after landfill closure because of the precipitation infiltration effect. Due to the drastic decline of carbon in the leachate, the BOD/TN ratios of LS1 and LS2 declined from 13.0 and 17.0 during early stage of the landfill to 0.07 and 0.16 in 2019, respectively; LS2 and NBDCOD/COD increased from 0.25 to 0.65 during the same period. These conditions caused carbon deficiency in denitrification treatment and a chemical post-treatment request for NBDCOD. The different behaviors of gas emission and leachate emission items suggest the necessity of different strategic approaches in the long term perspective.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Major specification and data of LS1 and LS2
그림 Fig. 1. Annual leachate generation quantity and water quality of LS1.
그림 Fig. 2. Annual carbon emission through landfill gas (LFG) and BOD, COD trends.
그림 Fig. 3. Trends of annual BOD/COD and NBDCOD/COD.
그림 Fig. 4. Carbon emission through LFG and water quality index variations.
그림 Fig. 5. Annual trends of leachate emission form water quality items.
그림 Fig. 6. Satisfying years of effluent criteria for COD and T-N by the effect of precipitation infiltration.
그림 Fig. 7. Transition of the ratios of major water quality items.
표 Table 2. Major landfill stages and water quality items and index of LS1 and LS2

AI 본문요약
AI-Helper

제안 방법

침출원수의 수질항목 중에서는 특히 COD와 T-N이 배출허용기준을 크게 초과하고 있다. 동 매립장의 장기적인 침출수 수질에의 영향요소와 매립폐기물의 특성에 따른 차이를 고찰하기 위해 유사한 공법과 매립용량의 인접 LS2를 함께 검토하였다. 2000년 10월 개장한 LS2는 2018년 10월에 사용 종료된 관계로 아직 매립종료 이후의 특성까지 LS1과 비교하는 것은 곤란하나, 매립초기 그리고 운영기간 및 매립종료 직후의 양태에 대한 LS1 평가를 위해 LS2도 같은 방식으로 2019년 말까지 분석하였다.
수도권매립지내 LS1과 LS2를 대상으로 침출수의 주요 수질항목에 장기적으로 영향을 미치는 요소들을 분석하였다. 연구결과 다음과 같은 결과를 얻었으며, 합리적인 침출수 관리를 위해서는 가스 배출형과 침출수 배출형 수질항목의 특성을 고려한 차별화된 접근이 필요함을 알 수 있었다.

대상 데이터

동 매립장의 장기적인 침출수 수질에의 영향요소와 매립폐기물의 특성에 따른 차이를 고찰하기 위해 유사한 공법과 매립용량의 인접 LS2를 함께 검토하였다. 2000년 10월 개장한 LS2는 2018년 10월에 사용 종료된 관계로 아직 매립종료 이후의 특성까지 LS1과 비교하는 것은 곤란하나, 매립초기 그리고 운영기간 및 매립종료 직후의 양태에 대한 LS1 평가를 위해 LS2도 같은 방식으로 2019년 말까지 분석하였다. Table 1은 이들 두 매립장의 주요 시설현황 및 제원이다.
주 연구대상지인 LS1은 1992년부터 매립을 시작하여 2000년에 종료되었고, 법상으로는 2020년 사후관리종료기간이 도래하였으나, 안정화 평가기준을 만족하고 있지 못해 향후 상당기간 사후관리가 지속되어야 할 것으로 판단된다. 침출원수의 수질항목 중에서는 특히 COD와 T-N이 배출허용기준을 크게 초과하고 있다.

성능/효과

1(a)에서 보는 바와 같이 매립이 진행되고 매립량과 매립구간이 넓어짐에 따라 침출수 발생량이 급격히 증가하여 1998년도에 2.2×;10⁶m³으로 최대였고, 2000년 10월 매립이 종료된 후에는 2001년 39.0%가 급감한 1.
1(a)에서 보는 바와 같이 매립이 진행되고 매립량과 매립구간이 넓어짐에 따라 침출수 발생량이 급격히 증가하여 1998년도에 2.2×10⁶m³으로 최대였고, 2000년 10월 매립이 종료된 후에는 2001년 39.0%가 급감한 1.
LS1의 경우 환경영향평가 협의기준상의 침출수 수질항목은 총 25개이나 원수수질이 배출허용기준을 만족하는 항목 그리고 수질변동이 크거나 배출허용기준에 접근해 있는 총인, n-H(동식물유), n-H(광유류), S-Fe(용해성철) 항목은 제외하였다. 또한 폐기물관리법 시행규칙의 매립장 침출수 배출허용기준이 종래의 무기성 질소(TIN)와 암모니아성 질소(NH₄⁺-N)에서 T-N으로 개정(2020.11.
Fig. 4(a)의 LS1 BOD의 경우 도입단계에서 지표 값은 500 이상, 운영단계는 5~50, 종료이후 5 이하의 수준이었다. COD의 경우도 유사하였는데, 도입기에서 2,000 이상, 운영기간 10~100, 종료이후 10~60 정도이다.
3. LS1은 2000년 BOD 1,614 mg/L, COD 3,994 mg/L에서 매립종료 직후 년인 2001년 각각 266 mg/L, 1,854 mg/L로 급감한 반면, LS2는 2018년 BOD 313mg/L, COD 2,053 mg/L에서 매립종료 직후 년인 2019년 각각 347 mg/L, 2,258 mg/L로서 감소현상을 보이지 않았다. 이는 탄소 공급측면에서 LS1은 음식물류폐기물이 2000년 36.
2. 매립가스 발생에 따라 LS1의 가스 배출형 수질항목인 BOD, COD는 매립초기인 1993년 각각 6,887 mg/L, 20,025 mg/L에서 1994년 3,361 mg/L, 6,049 mg/L로 급감 후, 2019년에는 49.5 mg/L, 670.2 mg/L로 낮아지고 있었다.
5. 메탄 발생이 활발해진 이후 침출수내 탄소량의 급감에 따라 LS1과 LS2의 BOD/T-N은 매립 초기 13.0과 17.0에서 2019년 0.07과 0.16으로 낮아졌으며, 또한 LS2의 경우 NBDCOD/COD는 매립 초기 0.25, 운영기간과 종료 직후 년은 각각 0.64, 0.89로 높아졌다. 이로 인해 T-N의 탈질처리 시 탄소의 부족, NBDCOD 처리를 위한 별도의 화학적 후처리가 요구되는 조건을 야기하였다.
수도권매립지내 LS1과 LS2를 대상으로 침출수의 주요 수질항목에 장기적으로 영향을 미치는 요소들을 분석하였다. 연구결과 다음과 같은 결과를 얻었으며, 합리적인 침출수 관리를 위해서는 가스 배출형과 침출수 배출형 수질항목의 특성을 고려한 차별화된 접근이 필요함을 알 수 있었다.
89로 높아졌다. 이로 인해 T-N의 탈질처리 시 탄소의 부족, NBDCOD 처리를 위한 별도의 화학적 후처리가 요구되는 조건을 야기하였다.
4. 침출수 배출형 항목인 T-N과 NBDCOD의 경우 매립종료 이후 우수 침투에 의한 영향이 점차 커짐에 따라, LS1이 2019년 기준 10년 내에 배출허용기준을 만족하기 위해 요구되는 내부 침출수 교환율은 T-N 43.7%, COD 12.6% 이상으로 추정되었다.

후속연구

공통적으로는 폐기물의 양과 성상, 강수 침투율의 영향을 받으나 매립가스를 통한 탄소의 배출에 직접적인 영향을 받는 가스 배출형 수질과 달리 침출수 배출형 수질은 매립가스 발생량 자체와는 무관하다. 따라서 침출수 처리비용의 절감, 사후 관리 조기종료를 위한 합리적인 침출수 관리를 위해서는 장기적인 안목에서의 차별화된 접근이 필요하다.

참고문헌 (24)

An, S.W., Jeong, Y.C., Yoo, J.Y., Min, J.E., Lee, S.J., and Park, J.W., 2013, Optimal condition of operation parameter for livestock carcass leachate using fenton oxidation process, J. Soil Groundw. Environ., 18(1), 26-35.

원문보기 상세보기
Aghdam, E.F., Scheutz, C., and Kjeldsen, P., 2019, Impact of meteorological parameters on extracted landfill gas composition and flow, Waste Manag., 87, 905-914.

상세보기
Ali, M. and Yue, D., 2020, Population dynamics of microbial species under high and low ammonia nitrogen in the alternate layer bioreactor landfill (ALBL) approach Advances in Climate Change Research, Bioresour. Technol., 315, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123787

상세보기
Burton, S. and Watson-Craik, I., 2002, Nitrogen Balances in Landfills, R&D Technical Report P1-217/TR, Environment Agency, Rio House, Waterside Drive, Aztec West, Almondsbury BRISTOL, BS32 4UD, 1-128, http://www.environmentdata.org/archive/ealit:4831
Byun, B.K., Kim, I.C., Kim, G.R., Eun, J.W., and Lee, J.H., 2019, Stability of bioreactor landfills with leachate injection configuration and landfill material condition, Comput. Geotech., 108, 234-243.

상세보기
Cerminara, G., Raga, R., Hirata, O., and Pivato, A., 2020, Denitrification of low C/N landfill leachate in lab-scale landfill simulation bioreactors, Waste Manag., 113, 236-243.

상세보기
Chen, Y.M., Xu, W.J., Ling, D.S., Zhan, L.T., and Gao, W., 2020, A degradation-consolidation model for the stabilization behavior of landfilled municipal solid waste, Comput. Geotech., 118, https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2019.103341

상세보기
Chun, S.K., 2018, Mass balance analysis on the behavior of major elements disposed at a waste landfill site, Waste Manag., 71, 233-243.

상세보기
Corsino, S.F., Capodici, M., Trapani, D.D., Torregrossa, M., and Viviani, G., 2020, Assessment of landfill leachate biodegradability and treatability by means of allochthonous and autochthonous biomasses, New Biotechnol., 55, 91-97.
Guvenc, S.Y., Dincer, K., and Varank, G., 2019, Performance of electrocoagulation and electro-Fenton processes for treatment of nanofiltration concentrate of biologically stabilized landfill leachate, J. Water Process Eng., 31, https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2019.100863

상세보기
Haro, K., Ouarma, I., Nana, B., Bere, A., Tubreoumya, G.H., Kam, S.Z., Laville, P., Loubet, B., and Koulidiati, J., 2019, Assessment of CH 4 and CO 2 surface emissions from Polesgo's landfill (Ouagadougou, Burkina Faso) based on static chamber method, Advances Climate Change Res., 10(3), 181-191.
Johnson, C.A., Richner, G.A., Vitvar, T., Schittli, N., and Eberhard, M., 1998, Hydrological and geochemical factors affecting leachate composition in municipal solid waste incinerator bottom ash: Part I: The hydrology of Landfill Lostorf, Switzerland, J. Contaminant Hydrol., 33(3-4), 361-376.

상세보기
Lawal-Akinlami, H.A. and Palaniyandi, S., 2017, Comparison of biochemical methane potential and methanogen morphology of different organic solid wastes co-digested anaerobically with treatment plant sludge, Process Saf. Environ. Prot., 107, 216-226.

상세보기
Lim, E.J., Lee, J.Y., and Choi, S.I., 2004, A study on the variation of the coefficient of leachate as final cover systems in the landfill, J. Soil Groundw. Environ., 9(2), 48-53.
Mateus, M.S.C.S., Machado, S.L., and Barbosa, M.C., 2012, An attempt to perform water balance in a Brazilian municipal solid waste landfill, Waste Manag., 32(3), 471-481.

상세보기
Morris, J.W.F. and Barlaz, M.A., 2011, A performance-based system for the long-term management of municipal waste landfills, Waste Manag., 31(4), 649-662.

상세보기
Prajapati, S.K., Malik, A., and Vijay, V.K., 2014, Comparative evaluation of biomass production and bioenergy generation potential of Chlorella spp. through anaerobic digestion, Appl. Energy, 114, 790-797.

상세보기
SUDOKWON Landfill Site Management Corp. (SLC), 2019a, Research on stabilization duration for 1st Landfill Site, 123.
SUDOKWON Landfill Site Management Corp. (SLC), 2019b, LFG Generation Field Monitoring and characteristic analysis of SUDOKWON Landfill, 92-113.
SUDOKWON Landfill Site Management Corp. (SLC), 2020, YEAR 2019 SUDOKWON LANDFILL STATISTICS YEARBOOK, 177-202.
United States Environmental Protection Agency (EPA), 1975, Use of the Water Balance Method for Predicting Leachate Generation From Solid Waste Disposal Sites: a Current Report on Solid Waste Management.
Wu, J., Yan, G., Zhou, G., and Xu, T., 2014, Wastewater COD biodegradability fractionated by simple physical-chemical analysis, Chem. Eng. J., 258, 450-459.

상세보기
Yan, F., Jiang, J., Zhang, H., Liu, N., and Zou, Q., 2018, Biological denitrification from mature landfill leachate using a foodwaste-derived carbon source, J. Environ. Manag., 214, 184-191.

상세보기
Zheng, Q.T., Rowe, R.K., and Feng, S.J., 2020, Control and estimation of maximum gas pressure below landfill cover with horizontal gas wells: Analytical study, Waste Manag., 114, 33-42.

상세보기

저자의 다른 논문 :

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증