[논문]비위생매립지 토양의 매립종료기간에 따른 오염특성 및 산소소비율 평가

신언빈; 김종호; 배우근

비위생매립지 토양의 매립종료기간에 따른 오염특성 및 산소소비율 평가
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신언빈 , 김종호 , 배우근

미생물 활성도와 그에 따른 유기물의 분해율은 미생물의 호흡률과 직접적인 관계가 있다. 본 연구는 매립종료후 경과기간이 1년인 Y 매립지와 10년인 C 매립지의 오염특성을 조사하였고, 오염토양 미생물의 산소소비속도를 이용하여 매립종료기간에 따른 오염토양의 산소소비율을 비교 평가 하고자 하였다. C 매립지의 오염토양에 대한 SCO $D_{cr}$ TOC는 Y 매립지에 비해 낮은 함량으로 나타났으나 T-N, N $H_3$-N의 함량은 큰 차이를 보이지 않았다. TOC/T-N비로 보았을 때 Y 매립지에 비해 C 매립지가 낮은 것으로 나타나 연령이 많은 경우 분해성 유기물의 함량은 적은 것으로 판단된다. 산소소비율 실험결과 Y 매립지가 산소소비율이 높은 것으로 나타났으며, C 매립지도 대조토양에 비해 높은 산소소비율을 보였다. 따라서 매립종료 후 경과기간이 10년인 매립지의 미생물의 산소소비율을 보았을 때 여전히 생물학적 안정화가 종료되지 않은 것을 알 수 있었다.

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문제 정의

따라서 본 연구는 생물학적 조기안정화를 위한 기초실험으로서 생물학적 조기안정화의 주요 인자에 대한 연구를 목적으로 매립종료 후 경과기간이 다른 비위생매립지를 선정하여 오염토양의 특성 및 오염토양의 미생물 산소호흡량을 평가하였다. 호기적 조건전환시 초기 미생물의 산소 소비율은 오염 토양의 생분해성 유기물의 함량과 밀접한 관계가 있다.
호기적 조건전환시 초기 미생물의 산소 소비율은 오염 토양의 생분해성 유기물의 함량과 밀접한 관계가 있다. 따라서 폐기물매립지에서 용출 가능한 오염물질이 가장 많이 흡착되있을 것으로 예상되는 매립지 하부층의 토양시료를 이용하여 용출 실험을 통한 오염특성을 살펴보았다. 유기물 분해시 미생물 활성도는 미생물의 산소소비속도와 직접적 인 관계를 보이 므로4)respiriometer를 이용하여 매립 종료 후 경과기간이 다른 매립지 에 대하여 오염 토양의 미생물 산소 소비율을 비교하였다.

제안 방법

미생물의 산소소비가 일어나발생하는 CO₂는 반응기 내부의 CO₂ trap에 의해 흡착되며 이에 따른 반응기 내의 압력변화에 따라 산소가 주입된다. 따라서 반응기 내부는 항상 호기적 상태가 유지되었으며, 수분은 25%, 온도는 30℃ 등온에서 산소소비율을 단기간(50hr) 측정하였다. 실험은 대상시료와 오염이 없는 것으로 판단되는 일반토양을 대조토양으로 하여 산소소비율을 측정하였다.
따라서 반응기 내부는 항상 호기적 상태가 유지되었으며, 수분은 25%, 온도는 30℃ 등온에서 산소소비율을 단기간(50hr) 측정하였다. 실험은 대상시료와 오염이 없는 것으로 판단되는 일반토양을 대조토양으로 하여 산소소비율을 측정하였다.
오염 토양의 특성을 살펴보기 위하여 폐기물공정시험방법5)에 따른 용출시험을 수행하였다. 용출된 SCODcr, TOC, NH₃-N, T-N을 측정하여 토양시료에 대한 함유량으로 환산하였다.
따라서 폐기물매립지에서 용출 가능한 오염물질이 가장 많이 흡착되있을 것으로 예상되는 매립지 하부층의 토양시료를 이용하여 용출 실험을 통한 오염특성을 살펴보았다. 유기물 분해시 미생물 활성도는 미생물의 산소소비속도와 직접적 인 관계를 보이 므로4)respiriometer를 이용하여 매립 종료 후 경과기간이 다른 매립지 에 대하여 오염 토양의 미생물 산소 소비율을 비교하였다.

대상 데이터

대상 매립지는 매립 종료 후 경과기간이 약 1년 이하인 Y 매립지와 약 10년인 C 매립지로 하였으며 매립지별 특성은 표 1과 같다.
매립지 토양의 오염도를 측정하기 위하여 Y, C 매립지에 대하여 표면에서 6m 깊이의 오염 토양을 채취하여 실험하였다. 시료는 건조하지 않은 상태에서 5mm크기의 체로 가름하여 사용하였다.

이론/모형

시료는 건조하지 않은 상태에서 5mm크기의 체로 가름하여 사용하였다. 오염 토양의 특성을 살펴보기 위하여 폐기물공정시험방법5)에 따른 용출시험을 수행하였다. 용출된 SCODcr, TOC, NH₃-N, T-N을 측정하여 토양시료에 대한 함유량으로 환산하였다.

성능/효과

1) 비위생 매립지 오염토양에서 용출되는 물질 중 SCODcr, TOC는 매립종료 후 경과기간에 긴 경우 크게 감소되는 경향이 나타났으나 NH₃-N, T-Ne 큰 차이를 보이지 않았다. TOC/T-N(C/N 비)로 보았을 때 연령이 적은 Y 매립지가 4.
2) 매립종료 후 경과기간이 10년인 매립지의 미생물의 산소소비율을 보았을 때 여전히 생물학적 안정화가 종료되지 않은 것을 알 수 있었다. 따라서 매립종료 후 경과기간이 오래지난 매립지의 경우 이러한 유기물에 의한 지하수 및 하천수의 오염에 대한 평가가 시급히 이루어져야 할 것으로 판단된다.
50시간의 누적산소소모량을 보았을 때 역시 Y 매립지의 경우 3, 151.2 mgOa/kg 으로 높은 양을 보였으며 C 매립지가 1, 182.7 mgOz/kg로 나타나 C 매립지가 보다 높은 결과를 보였다.
TOC/T-N(C/N 비)로 보았을 때 연령이 적은 Y 매립지가 4.94, 연령이 많은 C 매립지가 0.37로 나타나 매립 종료 후 경과기간에 따라 생분해성 유기물함량은 감소하지만 질소의 함량은 큰 차이를 보이지 않는 것으로 판단된다.
실험결과 산소소비율은 Y 매립지가 C 매립지보다 상당히 큰 것으로 나타났다. Y와 C 매립지 모두 산소소비율이 비교적 일정한 값을 갖는 것으로 보아 분해성유기물의 함량과 함께 호기성 미생물의 양이 높은 것으로 판단된다
대상 매립지중 유기물질의 오염도가 낮게 나타난 C 매립지 토양에 대한 SCODcr, TOC, NH₃-N, T-Ne 154 ㎎/㎏, 78 ㎎/㎏, 50 ㎎/㎏, 210 ㎎/㎏인 것으로 나타났다. 매립종료 후 경과기간이 약 1년 지난 Y 매립지의 경우 SCOD* TOC는 C 매립지와 비교하여 각각 약 15배, 19.
154 ㎎/㎏, 78 ㎎/㎏, 50 ㎎/㎏, 210 ㎎/㎏인 것으로 나타났다. 매립종료 후 경과기간이 약 1년 지난 Y 매립지의 경우 SCOD* TOC는 C 매립지와 비교하여 각각 약 15배, 19.7배 이상 큰 것으로 나타났으며, NH.3-N, T-Ne 각각 약 1.3배, 1.5배로 큰 차이를 보이지 않았다. TOC/T-N(C/N 비) 는 연령이 적은 Y 매립지가 4.
초기 순응 시간은 대략 8시간정도로 연령에 따른 차이를 보이지 않았으며 대조토양은 산소소비를 하지 않은 것으로 나타났다. 실험결과 산소소비율은 Y 매립지가 C 매립지보다 상당히 큰 것으로 나타났다. Y와 C 매립지 모두 산소소비율이 비교적 일정한 값을 갖는 것으로 보아 분해성유기물의 함량과 함께 호기성 미생물의 양이 높은 것으로 판단된다

후속연구

종료되지 않은 것을 알 수 있었다. 따라서 매립종료 후 경과기간이 오래지난 매립지의 경우 이러한 유기물에 의한 지하수 및 하천수의 오염에 대한 평가가 시급히 이루어져야 할 것으로 판단된다.

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