초록 ▼

본 연구의 목표는 국내 폐기물 매립지로부터 발생되는 메탄의 대기배출량을 감소시키기 위한 방법으로 바이오필터를 개발하고, 바이오필터 내에서 메탄영양세균의 활성에 영향을 끼치는 환경요인과 바이오필터 설계시 기본인자를 도출하고, 이를 바탕으로 운전최적조건과 그 효율을 판단하고자 하는 것이다.
메탄은 호기성 환경하에서 메탄영양세(methanotroph)에 의해 산화되는데 이러한 원리를 이용하여 폐기물 매립지에서 배출되는 메탄을 처리하기 위한 바이오필터를 개발하였다. 바이오필터 내 함수율, 온도, 충전매질의 종류, 영양분의 첨가 등 바

본 연구의 목표는 국내 폐기물 매립지로부터 발생되는 메탄의 대기배출량을 감소시키기 위한 방법으로 바이오필터를 개발하고, 바이오필터 내에서 메탄영양세균의 활성에 영향을 끼치는 환경요인과 바이오필터 설계시 기본인자를 도출하고, 이를 바탕으로 운전최적조건과 그 효율을 판단하고자 하는 것이다.
메탄은 호기성 환경하에서 메탄영양세(methanotroph)에 의해 산화되는데 이러한 원리를 이용하여 폐기물 매립지에서 배출되는 메탄을 처리하기 위한 바이오필터를 개발하였다. 바이오필터 내 함수율, 온도, 충전매질의 종류, 영양분의 첨가 등 바이오필터의 메탄처리효율에 대한 환경요인의 영향을 파악하였다. 바이오필터의 기본 설계인자 및 최적 운전조건 평가를 위한 연구에서는 충전매질 표층의 식생(plant) 효과, 바이
오필터로 유입되는 메탄의 농도, 바이오필터의 높이, 바이오필터로 유입되는 가스의 속도와 이와 관련된 바이오필터 내 가스의 체류시간, 메탄영양균주의 순응의 효과를 평가하였다. 또한 매립지 복토로부터 농화배양법을 이용하여 메탄영양세균을 분리 및 동정 하여 바이오필터의 처리효율을 높이기 위한 bioaugmentation의 응용방안을 모색하였으며 본 연구의 결과를 바탕으로 실제 대상 매립지를 선정하고 실규모의 바이
오필터시스템을 제작하여 pilot-scale test를 함으로써 현장 적용가능성을 평가하였다. 한편, 토양환경요인을 변수로 하는 메탄산화의 회귀모델을 개발하여, 이를 전국 4개 지역에 위치한 매립지에 적용하여 매립지 최종 복토층의 메탄산화능력을 판단하였다.
본 연구를 통하여 바이오필터 내 환경요인과 운전인자들이 최적의 조건으로 유지·관리된다면 매립지로부터 배출되는 메탄을 처리하기 위한 바이오필터의 적용은 충분히 효율적임을 알 수 있었다. 이러한 시도는 국내에서는 전무하고 국외에서도 초기단계분야로
서, 기술개발 시 기술우위 및 기술선도가 가능하며 미생물의 지속적인 성장으로 추가적인 미생물투입이 불필요하며 이차적인 오염을 야기시키지 않는 장점을 지닌 친환경적이며 경제성 있는 상용화 기술사업이 가능하다.
본 연구의 결과를 토대로 매립가스 내 메탄의 함량에 따라 효율적으로 메탄을 처리하는 방안으로, dual landfill gas treatment system 의 개발을 제안하였다. 즉 가스포집시설이 설치되어 있는 매립지의 경우 매립초기 배출되는 매립가스 내 메탄의 함량이 높을
경우는 메탄을 회수하여 에너지로 이용하고 매립년한이 경과되어 메탄의 함량이 점차 감소함에 따라 에너지로 회수하기에는 효율이 떨어질 경우 바이오필터를 이용하여 배출되는 메탄을 생물학적으로 처리하는 dual 시스템을 개발한다면 전 지구적으로 문제가 되는
지구온난화현상을 완화시킬 수 있으리라 판단된다. 또한 본 연구의 결과는 매립지 안정화 사업으로 배출되는 배가스의 후처리 시에도 적용할 수 있으며 나아가 순환형 매립구조(Sustainable Landfill) 도입 시에도 활용 될 수 있다.
이러한 본 연구의 결과를 국제학술대회(Asian Pacific Landfill Symposium)에 발
표하였으며 국내 학술대회(한국 폐기물학회 11.11-12)에 발표할 예정이다. 또한 국내 학술지(한국환경영향평가학회지 13:187-196)에 연구논문을 게재하였으며 앞으로 SCI급 국제학술지와 국내 학술지에 투고할 예정이다.

Abstract ▼

The purpose of this study was to develop a biofilter to reduce atmospheric
methane emissions from waste landfills. To achieve this purpose, the effect
of environmental factors was evaluated and the optimum design factors and
operational conditions were determined.
A variety of environmen

The purpose of this study was to develop a biofilter to reduce atmospheric
methane emissions from waste landfills. To achieve this purpose, the effect
of environmental factors was evaluated and the optimum design factors and
operational conditions were determined.
A variety of environmental factors related microbial activity including
moisture content, temperature, nutrient addition, the type of filter medium
and innoculation of methanotrophs in the biofilter was evaluated in the
lab-scale study.
The design factors and operation conditions tested in this study were the
plant effect on the surface of open-bed biofilter, acclimation of methanotroph,
influent CH4 concentration, influent landfill gas flow rate and the retention
time in the biofilter. Furthermore, the a certain methanotroph was isolated
from landfill cover soil using enrichment culture for bioaumentation, which is
a method to increase biological treatment efficiency.
Based on this experimental results, the problems in operating the biofilter
were estimated and the pilot-scale test to evaluate the methane oxidation
efficiency of a biofilter in a typical landfill was conducted. In addition, the
regression model of CH4 oxidation rate as a function of environmental
variables was developed using the experimental results of this study, and
then the CH4 oxidation capacity of landfill cover soil located in differnt
location with various environmental conditions using this regression model.
From the result of this study, it can be concluded that the application of a
biofilter was efficient in reducing atmospheric CH4 emissions from landfills.
Therefore, the development of a biofilter can provide a leading position in
use of this technology because it is an emerging stage even in foreign
country as well as Korea and it can be commercialized as an economic and
environment friendly method because it does not need to add any additional
microorganisms, nor induce any secondary contamination.
Based on the result of this study, the dual landfill gas treatment system
depending on the CH4 concentration was proposed, which is the dual system
of energy recovery system and biofilter system.
Finally, the result of this study can be also applied to the landfill
stabilization and the sustainable landfill management.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용 ...6
• 1. 서론...6
• 2. 문헌조사...12
• 3. 연구방법...30
• 4. 결과 및 고찰...43
• 5. 현장적용계획안...85
• 6. 결론...88
• 7. 인용문헌...90