KR100360944B1 - Method for purification and collection of methane gas in landfill - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쓰레기 매립장의 LFG 포집 및 정제 방법에 대하여 개시한다. 본 방법은, 쓰레기 매립장의 쓰레기 매립방법을 확인하는 단계(s100), 상기 확인된 매립방법에 적용가능한 다수의 LFG 발생량 및 발생속도 계산을 위한 모델식 가운데 하나를 선택하는 단계(s200), 매립장 관련 데이터를 입력하는 단계(s300), 상기 입력된 매립장 관련 데이터를 토대로 상기 모델식을 이용해 가스 발생량, 발생 속도, 누적량 및 조성을 계산하는 단계(s400), 매립지 밀폐조건을 선택하는 단계(s500), 송풍기 출구 압력을 결정하는 단계(s600), 상기 선택된 매립지 밀폐조건과 결정된 송풍기 출구 압력에 따라 발생 가스를 회수 및 정제하기 위한 시설을 설계하기 위한 데이터를 계산하는 단계(s700), 포집, 회수 및 정제 시설이 기본 단가를 입력하는 단계(s800) 및 상기 계산된 데이터와 상기 입력된 기본 단가를 토대로 포집, 회수 및 정제 시설의 경제성을 평가하는 단계(s900)를 포함하여 이루어진다.The present invention discloses a method for collecting and purifying LFG in a landfill. The method includes the steps of checking a landfill method of a landfill site (s100), selecting one of a model formula for calculating a plurality of LFG generation rates and generation rates applicable to the identified landfill site (s200), and a landfill site. Inputting data (s300), calculating gas generation amount, generation rate, cumulative amount and composition using the model equation based on the input landfill-related data (s400), selecting a landfill sealing condition (s500), and a blower Determining an outlet pressure (s600), calculating data for designing a facility for recovering and purifying the generated gas according to the selected landfill closure condition and the determined blower outlet pressure (s700), and collecting, recovering and refining facilities Entering the basic unit price (s800) and the economics of the collection, recovery and purification facilities based on the calculated data and the input base unit price Evaluating step (s900) is made.

Description

쓰레기 매립장의 메탄가스 포집 및 정제 방법{Method for purification and collection of methane gas in landfill}Method for purification and collection of methane gas in landfill

본 발명은 쓰레기 매립장의 메탄가스 포집 및 정제 방법에 대한 것이다. 특히 쓰레기 매립장의 LFG를 포집하고 정제하며 활용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a methane gas collection and purification method of landfills. In particular, it relates to the collection, purification and utilization of LFG in landfills.

현재 도시고형폐기물의 가장 일반적인 처리방법은 매립하는 것이며, 이러한 매립지에서 발생하는 가스(Landfill gas:LFG)는 환경적 측면에서는 큰 해가 되지만 가스 가운데 50∼60%에 이르는 고농도 메탄이 함유되어 있어 이를 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적 문제뿐만 아니라 에너지의 효율적 이용에 큰 효과를 기대할 수 있다.Currently, the most common disposal method of municipal solid waste is landfill, and the landfill gas (LFG) generated by these landfills is a great environmental problem, but it contains 50 to 60% of the high concentration of methane. When used as an alternative energy source, it can be expected to have a great effect on the efficient use of energy as well as environmental problems.

하지만 국내에서는 현재 배출된 쓰레기의 94%를 매립에 의존하고 있고, 1000 여개에 이르는 매립시설 가운데 90% 이상이 비위생 매립시설들이지만, 이러한 쓰레기 처리 방식 때문에 매립지로부터 발생되는 막대한 양의 폐기물 에너지(LFG)가 자원으로 회수되지 못하고 그대로 방출되고 있어 환경 오염 초래 및 활용가능 잠재에너지를 낭비하고 있다. 또한 토지 이용의 고도화를 목표로 하고 있는 우리나라에서는 매립지 확보 및 매립된 부지의 조기 안정화가 요구되고 있다. 그러나 국내의 LFG 회수, 활용 실적이 전무한 상태이며 외국의 폐기물의 상상과 매립지의 특성이 국내의 그것과 다르기 때문에 우리나라의 환경에 적합한 LFG발생 예측 모델 및 포장, 정제, 활용에 따른 최적화 기술 개발이 필요하다.However, in Korea, 94% of the wastes currently discharged are landfilled, and more than 90% of the 1000 landfills are unsanitary landfills, but due to this waste disposal method, huge amounts of waste energy are generated from landfills. ) Is not recovered as a resource but is released as it is, causing environmental pollution and wasting potential energy. In addition, in Korea, which aims to advance land use, it is required to secure landfills and stabilize the landfills early. However, since there is no record of LFG recovery and utilization in Korea, and foreign waste imagination and landfill characteristics are different from those in Korea, it is necessary to develop an LFG generation prediction model suitable for Korea's environment and develop optimization technology for packaging, refining, and utilization. Do.

시간에 따른 메탄 가스 발생속도는 매립지내의 혐기성 메탄 가스 생성 미생물 성장 Kinetics와 활성도의 직접적인 영향을 받으며, 이론적으로 미생물 성장 Kinetics와 활성도의 영향을 받는 혐기성 미생물의 유기물 소비 속도는 반응식 1의 Monod식에 의해 나타낼 수 있음은 잘 알려져 있다.The rate of methane gas evolution with time is directly affected by anaerobic methane-producing microbial growth kinetics and activity in landfills. It is well known that it can be represented.

여기서 X: 바이오 매스 농도(mg/l)Where X: biomass concentration (mg / l)

k: 증식속도 상수(t-1)k: growth rate constant (t -1 )

하지만 이 모델식의 문제점은 내성호흡에 대한 바이오 매스의 감소를 고려하지 않았다는 점이다.The problem with this model, however, is that it does not take into account the reduction of biomass against resistant breathing.

다른 모델식으로는 Palos Verdes 매립지에서 상기한 Monod식에 기초한 개스 생성의 Kinetics를 나타내는 식으로 Palos Verdes Kinetic Model식이 역시 잘 알려져 있다. 그러나 이 모델식의 단점은 t1/2, t99/100값이 상당히 작게 평가되었다는 데 있다.As another model equation, the Palos Verdes Kinetic Model equation is also well known as the expression representing the kinetics of gas generation based on the Monod equation in Palos Verdes landfill. The disadvantage of this model, however, is that the t 1/2 and t 99/100 values are considerably smaller.

본 발명은 상기한 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로 쓰레기 매립장의 메탄가스 포집 및 정제 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for collecting and refining methane gas in a landfill.

본 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 쓰레기 매립장의 메탄가스 포집 및 정제 방법의 흐름도.1 is a flow chart of the methane gas collection and purification method of the landfill according to the present invention.

도 2 는 도 1에 따라 개발된 소프트웨어의 메뉴부 구성 예시도.2 is a diagram illustrating an example of a menu part of the software developed according to FIG. 1.

도 3 은 도 2의 소프트웨어의 데이터 입력부의 구성 예시도.3 is an exemplary configuration diagram of a data input unit of software of FIG. 2;

도 4 는 도 2의 소프트웨어의 가스 발생량·속도·누적량·조성부의 구성 예시도.FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a gas generation amount, speed, accumulation amount, and composition of the software shown in FIG. 2; FIG.

도 5 는 도 4의 소프트웨어를 통한 LFG 발생량 출력 예시도.5 is an exemplary diagram of outputting LFG generation amount through the software of FIG. 4.

도 6 은 도 4의 소프트웨어를 통한 LFG의 연도별 총 발생량을 나타내는 그래프의 예시도.FIG. 6 is an exemplary diagram showing a graph showing the total annual amount of LFG generated by the software of FIG. 4. FIG.

도 7 은 도 4의 소프트웨어를 통한 LFG의 연도별 발생 속도 변화의 예시도.7 is an exemplary view of the generation rate change of the LFG through the software of FIG.

도 8 은 도 4의 소프트웨를 통한 LFG 누적량 및 가용 누적량 예측 그래프의 출력 예시도.FIG. 8 is a diagram illustrating output of an LFG accumulation amount and an available accumulation amount prediction graph through the software of FIG. 4; FIG.

도 9 는 도 4의 소프트웨어를 통한 LFG 조성부의 구성 예시도.9 is an exemplary configuration diagram of the LFG composition unit through the software of FIG. 4.

도 10 은 도 2의 소프트웨어의 회수·정제 시설 설계자료 내역 표시부의 구성 예시도.FIG. 10 is an example of the configuration of a recovery / purification facility design data detail display unit of the software of FIG. 2. FIG.

도 11 은 도 2의 소프트웨어의 LFG 포집·회수·정제시설의 경제성 평가 예시도.FIG. 11 is an exemplary view of economic evaluation of the LFG collection, recovery, and purification facility of the software of FIG. 2; FIG.

도 12 는 도 2의 소프트웨어의 LFG 포집시설, 수집시설, 정제시설, 전체시설 비용 평가 예시도.FIG. 12 is an exemplary view of evaluating the cost of an LFG collection facility, a collection facility, a purification facility, and an entire facility of the software of FIG. 2. FIG.

본 발명에 따른 쓰레기 매립장의 LFG를 포집 및 정제 방법은 도 1 의 흐름도에 도시되어 있듯이, 쓰레기 매립장의 쓰레기 매립방법을 확인하는 단계(s100), 상기 확인된 매립방법에 적용가능한 다수의 LFG 발생량 및 발생속도 계산을 위한 모델식 가운데 하나를 선택하는 단계(s200), 매립장 관련 데이터를 입력하는 단계(s300), 상기 입력된 매립장 관련 데이터를 토대로 상기 모델식을 이용해 가스 발생량, 발생 속도, 누적량 및 조성을 계산하는 단계(s400), 매립지 밀폐조건을 선택하는 단계(s500), 송풍기 출구 압력을 결정하는 단계(s600), 상기 선택된 매립지 밀폐조건과 결정된 송풍기 출구 압력에 따라 발생 가스를 회수 및 정제하기 위한 시설을 설계하기 위한 데이터를 계산하는 단계(s700), 포집, 회수 및 정제 시설의 기본 단가를 입력하는 단계(s800) 및 상기 계산된 데이터와 상기 입력된 기본 단가를 토대로 포집, 회수 및 정제 시설의 경제성을 평가하는 단계(s900)를 포함하여 이루어진다.The method for capturing and refining LFG in a landfill according to the present invention is as shown in the flow chart of FIG. 1, checking the landfill method of the landfill (s100), and generating a plurality of LFGs applicable to the landfill method. Selecting one of the model equations for calculating the generation rate (s200), inputting the landfill-related data (s300), and calculating the gas generation amount, the generation rate, the cumulative amount and the composition by using the model equation based on the input landfill-related data. Computing step (s400), selecting the landfill sealing conditions (s500), determining the blower outlet pressure (s600), the facility for recovering and purifying the generated gas according to the selected landfill sealing conditions and the determined blower outlet pressure Computing the data for designing (s700), input the basic unit price of the collection, recovery and purification facility (s800) and the system On the basis of the data and the input basic unit comprises a step (s900) for evaluating the economic efficiency of the collection, recovery and purification facility.

본 방법에 있어서, 상기 다수의 모델식은 MP 모델식, M-MP 모델식, APP MP 모델식 및 빅 트러스트 모델식을 포함한다. 상기 모델식에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.일반적으로 가연성 성분의 생물학적인 분해는 다음의 3가지 식중 하나의 형태를 따른다고 가정할 수 있다.-dS/dt = k(0차 반응식),-dS/dt = kS(1차 반응식),-dS/dt = kS2(2차 반응식)여기서, S = 분해물질의 농도(mol/L), k= 분해속도상수이다.첫 번째 식은 분해속도가 유기질의 농도에 무관한 0차 반응으로 쓰레기중의 수분함량이나 영양분이 부족하거나 혐기성 박테리아에 독성을 나타내는 물질이 존재하는 경우에 적용될 수 있는 식으로 일존의 전이상태(transient situation)를 의미한다. 세 번째 식과 같이 2차 반응은 분해정도가 유기질의 농도에 크게 의존하는 것으로 분해조건이 최적의 상태로 유지되고 있을 때 적용 가능하다. 실제로 매립가스 발생량 산정시에 2차 반응에 대한 이론발생량은 쓰레기 삼성분에 의한 계산 발생량과 차가 매우 심하므로 폐기물의 분해반응 차수는 1차의 분해속도가 타당하다.1차 반응은 유기질의 농도가 반으로 줄어들면 분해속도도 반으로 줄어드는 것을 의미하는 것으로 적당한 상태의 분해조건이 유지되고 있을 때 적용할 수 있다. 실제로 매립지내에서의 쓰레기 분해속도를 측정하는 데에는 많은 어려움이 있으므로 매립쓰레기의 분해가 어느 차수의 분해식에 부합되는지에 대한 명확한 구분은 불가능하다.두 번째 식인 1차 반응식을 적분하여 아래의 식을 얻을 수 있다.St= S0e-kt(S0= 분해물질의 초기 가스발생량, St= t 시간에 남아있는 분해물질의 가스량)상기의 식과 매립가스 발생모델의 쓰레기 분해속도를 이용하여 이론적인 매립가스 발생속도와 발생량을 예측할 수 있다. 이와 관련된 모델식들은 다음과 같다.① EPA 모델dL/dt = -KL, 1차 반응모델(L : 일정시간 t이후에 발생가능한 잔존 가스량, t : 경과시간, k : 가스발생속도상수)EPA 모델에서 기본적으로 L0(= 8,120ft3/ton-waste) 및 k(= 0.02/year)값은 전체 폐기물에 대한 대표값으로 폐기물에 대한 대표값으로 쓰레기의 함수율 및 화학적 조성이 국내 폐기물과 서로 상이한 미국의 폐기물 특성을 반영한 것으므로 국내 실정을 감안하여 적용하기에는 상당히 불합리할 것으로 판단된다. 또한 EPA 모델은 전체 폐기물을 하나의 동일성상의 폐기물로 1개의 k값을 대입하여 가스 발생량을 예측하는 것을 원칙으로 하고 있다.② Palos Verdes Kinetic 모델Palos Verdes Kinetic 모델은 쓰레기의 분해를 2단계 분해과정으로 해석한다. 2단계의 분해과정을 수학적으로 고찰하여 보면 다음과 같다. 먼저 매립층내에서 쓰레기는 불연속 단분자 일차반응을 한다고 가정하고 1단계 분해과정은 아래와 같다.dL/dt = k1L 또는 lnL = k1t + lnC1dG/dt = k2G 또는 lnG = k2t + lnC2(L : 임의시간 t동안에 쓰레기의 분해에 의하여 생성된 가스의 양,G : 분해시간 t만큼 경과한 경우, 앞으로의 분해에 의하여 생성될 수 있는 가스의 추산량,Q : 생성할 수 있는 총가스량,k1k2: 가스생성속도상수,C1C2: 적분상수)쓰레기의 분해가 반감기에 도달하였을 경우(L=G=Q/2, t=t1/2) 위 식은 다음과 같으며 tt는 반감기를 나타낸다.ln(Q/2) = k1t1/2+ lnC1, ln(Q/2) = k2t1/2+ lnC2위 식들은 다음과 같이 표현할 수 있다.lnL = ln(L/2) - k1(t1/2- t), lnG = ln(L/2) - k2(t - t1/2)③ Sheldon Arleta 모델Sheldon Arleta Model은 Palos Verdes Model과 유사한 것이지만, t1/2의 결정방법이 다르다. Sheldon Arleta Model은 G. M. Fair, E. W. moore의 하수슬러지의 혐기성 소화실험 결과를 근거로 하여 고안한 것이다. Fair 등의 실험에서는 가스발생량의 최대치가 14일째에서얻어졌으며, 40일만에 기질의 99%가 분해되었다. 이 결과로부터 가스량을 최대가스량, 시간을 전분해시간(40일)으로 무차원화하여 가스화 곡선을 작성하였다. 즉 전분해기간의 35%(14/40 * 100)의 시점에서 가스발생이 최대가 되도록 한 것으로 실제 매립지에서 발생가스량의 추정에 적용한 것이다. Palos Verdes Model에 비교해 보면 가스발생량이 최대치가 얻어지는 시기는 7~18배 다른 것으로 나타났다. 본래 하수슬러지의 혐기성 소화실험 결과에 적용한 것이라 직접 매립지에 적용할 경우에는 보정이 필요하다. 실제로 매립지에서 관찰한 가스발생량의 최대치는 모델에서 구해진 시점보다도 조기에 나타나는 경우가 많다.④ Scholl Canyon kinetic 모델Scholl Canyon kinetic 모델은 매립후 빠른 시기에 매립층내가 급격히 혐기성 분위기가 되고 가스발생속도도 최대가 된다고 가정하고 있다. 그후의 발생속도는 Palos Verdes의 제2단계 모델과 같은 관계식에 따른다고 가정한 1단의 반응모델로서 관계식은 다음과 같다.-dL/dt = kL(t : time, L : Volume of methane remaining to be produced after time t)위식을 적분하면L = L0Exp(-kt)G = L0- L = L0[1- Exp(-kt)](L0: 메탄의 총부피(유량), G : t 시간전에 생산된 메탄의 부피(유량))dG/dt = -dL/dt = kL = kL0Exp(-kt)이를 적분하여 t=0, G=0의 초기조건을 대입하면,G = L0(1 - Exp(-kt)) 가 된다. 가스발생속도는 t로 미분하여 kL0e-kt가된다. 매립 년차에 따라 폐기물의 종류를 첨자로 표기하면 어느 시점에서의 매립지 전체의 가스발생속도는 다음 식과 같이 표현할 수 있다.(n : 폐기물 Sub group수, ri: Sub group (i)폐기물의 전폐기물량에 대한 비율, ti: Sub group (i) 폐기물이 매립된 시점부터 발생속도를 구하는 시점까지의 경과시간, ki: Sub group I의 반응정수)본 발명에 적용된 MP 모델식은 상기 EPA 모델식에서 L0(가스 발생량)을 국내 매립장에서의 가스 발생량(102.5m3/ton-waste)을 적용한 모델이다.또한 본 발명에 적용된 M-MP 모델식은 혐기성 유기물질 분해반응식(1차 미분방정식)으로서, C(t)가 유기물질의 농도일 경우 식 dC(t)/dt = -kC(t) 을 미분함으로서 다음과 같은 메탄가스의 발생량 식을 얻은 것이다.m : 매립기간,n : 상의 수(급속분해, 완속분해, 난분해),a : 전이변수(300 m3/ton·waste)Aj: j년 동안 매립쓰레기 톤수,ki: 각 상(i)의 분해속도상수,Co,i,j: 각 상의 가연성분(wt%) 이다.또한 본 발명에 적용된 APP-MP 모델식은 M-MP 모델의 a(전이변수)로 102.5m3/ton·waste 를 적용한 모델식이다.다음으로, 본 발명에 의한 빅 트러스트 모델식은 도시쓰레기를 급속, 완속, 난분해로 구분하고 반감기와 분해가 99/100에 이르는데 걸리는 기간을 고려하여 실제 매립지의 실측 데이터와 매립 기간에 따른 매립량을 연도별로 보정하여 계산한 모델식이다. 그리고 빅 트러스트 모델식은 Monod식에 기초한 Palos Verdes Kinetic Model을 응용하였으며 반감기를 전후로 반응식 2와 3의 두 단계로 나타낼 수 있다.In the present method, the plurality of model equations include an MP model equation, an M-MP model equation, an APP MP model equation, and a big trust model equation. A more detailed description of the model equation follows: In general, it can be assumed that the biological degradation of combustible components follows one of three forms:-dS / dt = k (zero order reaction) -dS / dt = kS (first-order equation), -dS / dt = kS 2 (second-order equation) where S = concentration of degradant (mol / L), k = rate of decomposition constant. This is a zero-order reaction that is independent of organic concentration and can be applied when there is a lack of water or nutrients in the waste or a substance that is toxic to anaerobic bacteria. . As in the third equation, the secondary reaction is highly dependent on the concentration of organic matter and can be applied when the decomposition conditions are maintained at an optimum state. In fact, when calculating the amount of landfill gas generated, the theoretical generation amount for the secondary reaction is very different from the calculated generation amount by waste dust, so the decomposition reaction order of waste is appropriate for the primary decomposition rate. If it is reduced in half, it means that the decomposition rate is also reduced in half and can be applied when proper decomposition conditions are maintained. In practice, there are many difficulties in measuring the rate of waste decomposition in landfills, so it is impossible to make a clear distinction in which order the decomposition of landfill waste corresponds to the equation of decomposition. S t = S 0 e -kt (S 0 = initial gas generation of decomposition products, S t = amount of decomposition products remaining in time t) Using the equation above and the waste decomposition rate of the landfill gas generation model The theoretical landfill gas generation rate and generation amount can be predicted. The related model equations are as follows: ① EPA model dL / dt = -KL, first-order reaction model (L: amount of gas remaining after a certain time t, t: elapsed time, k: gas generation rate constant) EPA model L 0 (= 8,120 ft 3 / ton-waste) and k (= 0.02 / year) are the representative values for the entire waste, and the waste water content and chemical composition are different from the domestic waste. As it reflects the US waste characteristics, it would be unreasonable to apply in consideration of domestic situation. In addition, the EPA model makes it possible to predict the amount of gas generated by substituting one k value for all wastes as a single waste of the same type. ② Palos Verdes Kinetic Model The Palos Verdes Kinetic model is a two-stage decomposition process. Interpret The mathematical decomposition of the two stages is as follows. First assume that the wastes in the landfill are discontinuous monomolecular primary reactions and the first stage decomposition is as follows: dL / dt = k 1 L or lnL = k 1 t + lnC 1 dG / dt = k 2 G or lnG = k 2 t + lnC 2 (L: amount of gas produced by waste decomposition during random time t, G: estimated amount of gas that can be generated by further decomposition if decomposition time t has elapsed, Q: generation Total amount of gas available, k 1 k 2 : Gas generation rate constant, C 1 C 2 : Integral constant) When the decomposition of garbage reaches half-life (L = G = Q / 2, t = t 1/2 ) Where t t represents half-life: ln (Q / 2) = k 1 t 1/2 + lnC 1 , ln (Q / 2) = k 2 t 1/2 + lnC 2 can be expressed as .lnL = ln (L / 2) - k 1 (t 1/2 - t), lnG = ln (L / 2) - k 2 (t - t 1/2) ③ Sheldon Arleta model Sheldon Arleta The model is similar to the Palos Verdes model, but the method of determining t 1/2 is different. The Sheldon Arleta Model was designed based on the anaerobic digestion of sewage sludge from the GM Fair and EW moore. In the experiments of Fair et al., The maximum gas production was obtained on day 14, and in 40 days 99% of the substrate was decomposed. From these results, gasification curves were prepared by dimensioning the maximum gas volume and the time into pre-decomposition time (40 days). In other words, the gas generation is maximized at the point of 35% (14/40 * 100) of the pre-decomposition period, which is applied to the estimation of the amount of gas generated at the landfill. Compared to the Palos Verdes Model, the peak gas generation time was 7 to 18 times different. Originally applied to the results of anaerobic digestion of sewage sludge, correction is necessary when applied directly to landfill. In fact, the maximum amount of gas generated at the landfill site is often earlier than the point obtained from the model. It is assumed that The subsequent rate of development is assumed to be based on the same relationship as Palos Verdes's second-stage model, where the equation is:-dL / dt = kL (t: time, L: Volume of methane remaining to be produced after time t) Integrating the above equation L = L 0 Exp (-kt) G = L 0 -L = L 0 [1- Exp (-kt)] (L 0 : Total volume of methane (flow), G : Volume of methane produced before t time (flow rate) dG / dt = -dL / dt = kL = kL 0 Exp (-kt) By integrating the initial condition of t = 0, G = 0, G = L 0 (1-Exp (-kt)) The gas generation rate is differentiated by t to become kL 0 e -kt . According to the year of landfill, the type of waste is subscripted, and the gas generation rate of the entire landfill at any point can be expressed by the following equation. (n: number of waste subgroups, r i : sub group (i) ratio of total waste volume of waste, t i : sub group (i) elapsed time from when the waste is buried to the rate of occurrence, k i : Reaction constant of Sub group I) The MP model equation applied to the present invention is a model in which the gas generation amount (102.5 m 3 / ton-waste) is applied to L 0 (gas generation amount) in a domestic landfill in the EPA model equation. The M-MP model equation applied to anaerobic organic matter decomposition equation (first differential equation) is obtained by differentiating the equation dC (t) / dt = -kC (t) when C (t) is the concentration of organic matter. Equation of methane gas generation was obtained. m: Landfill period, n: Number of phases (rapid decomposition, slow decomposition, hard decomposition), a: Transition variable (300 m 3 / ton · waste) A j : Tonnage of landfill waste for j years, k i : Each phase (i It is on each of the combustible min (wt%) also 102.5m 3 / ton in a (transition variable) according to the present invention; APP-MP expression model M-MP model applied to,:) degradation rate constant, C o, i, j of. Next, the big trust model equation according to the present invention divides the municipal waste into rapid, slow and hard decomposition, and considers the half-life and the time taken for the decomposition to reach 99/100. It is a model formula calculated by correcting the amount of landfill by year and landfill period. The big trust model was applied to the Palos Verdes Kinetic Model based on the Monod equation, and the half-life can be expressed in two stages of equations (2) and (3).

여기서 G와 L은 각각 시간 t 이전에 생산된 가스의 부피(㎥), 시간 t 이후에 생산될 남아 있는 가스의 부피(㎥)를 나타내고 t1/2은 반감기를 나타낸다. L0는 초기 유기폐기물에 잠재된 가스의 부피(㎥)를 나타낸다.Where G and L each represent the volume of gas produced before time t (m 3), the volume of gas remaining after time t (m 3) and t 1/2 represents half- life. L 0 represents the volume (m 3) of gas latent in the initial organic waste.

그리고 도시폐기물을 급속 분해 폐기물, 완속 분해 폐기물, 난분해성 폐기물로 나누어 각각의 t1/2, t99/100으로부터 가스 생성 속도 상수인 반응식 4와 5에 해당하는 k1(t-1)과 k2(t-1)를 구한다.The municipal waste is divided into a rapid decomposition waste, a slow decomposition waste, and a hardly decomposable waste, and k 1 (t -1 ) and k corresponding to equations 4 and 5 corresponding to the gas generation rate constants from t 1/2 and t 99/100 , respectively. Find 2 (t -1 ).

위의 식에 본 출원인이 부산 석대 매립지에서 시행한 실제 가스발생량 등의 평균값(102.5㎥/가연성분 건조 ton)으로 보정하였으며 매립기간에 따른 매립량을 년도별로 보정하여 계산하였다. 또한 매립지 발생가스의 조성은 매립 당시 가연성 폐기물의 원소분석 자료를 이용해 화학 양론적 방법으로 계산하였다. 만약 원소 분석 자료가 없을 경우 난지도 매립지, 부산 석대 매립지 및 미국 Puente Hill 매립지의 자료를 이용하여 설계자가 선택하여 계산 가능하도록 구성했다.In the above formula, the applicant corrected the average value (102.5㎥ / flammable component dry ton) of the actual gas generation in Busan Seokdae landfill, and calculated the amount of landfill according to the landfill period by year. The composition of landfill gas was calculated by stoichiometric method using elemental analysis data of combustible waste at the time of landfill. If there is no elemental analysis, Nanjido landfill, Busan Seokdae landfill and Puente Hill landfill are used for designers to select and calculate.

그리고 상기 매립장 관련 데이터로는 매립톤수, 매립기간, 쓰레기 밀도, 매립개시년도, 가연성분, 가연성분 분석자료가 포함되는 것이 바람직하다.The landfill-related data may include landfill tonnage, landfill period, waste density, landfill start year, combustible components, and combustible component analysis data.

상기 매립장 관련 데이터로 매립깊이, 매립면적, 매립지상부 온도, 대기압, 회분 및 수분 성분, 가연성분 원소 분석자료를 더 포함되는 것이 또한 바람직하다.Further, the buried depth-related data may further include buried depth, buried area, buried land temperature, atmospheric pressure, ash and moisture components, and combustible elemental analysis data.

상기 가연성분 원소는 탄소, 수소, 산소, 질소 및 황을 포함하며, 상기 가연성분 분석자료는, 쓰레기 성분을 급속 분해, 완속 분해 및 난분해 물질로 분류하는 단계(s310) 및 상기 분류에 따라 조성을 구하는 단계(s320)를 통해 얻어지는 것이 특징이다.The combustible component includes carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, and sulfur, and the combustible component analysis data includes classifying the waste components into rapid decomposition, slow decomposition, and hard decomposition materials (s310) and the composition according to the classification. Characterized by obtaining through the step (s320).

상기 가연성분 분석자료는 반감기 및 분해가 99/100에 이르는데 걸리는 기간을 포함한다.The flammable analytical data includes the time it takes for the half-life and decomposition to reach 99/100.

또한 본 방법에서는 CO2와 CH4를 분리하는 것이 특징이며, 상기 매립지 발생가스 회수시설로는 강제 대류식을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the method is characterized by separating CO 2 and CH 4 , it is preferable to use a forced convection type as the landfill gas recovery facility.

상기 가스 발생량, 발생 속도, 누적량 및 조성을 계산하는 단계(s400)에서는 쓰레기 성분을 급속 분해, 완속 분해 및 난분해 물질 여부에 따른 K1과 K2의 계산을 포함하며 여기서 K1과 K2는 반감기 이전에 적용되는 폐기물의 분해 속도 상수, 반감기 이후에 적용되는 폐기물의 분해 속도 상수를 각각 나타낸다.The step (s400) of calculating the gas generation amount, generation rate, cumulative amount, and composition includes calculation of K1 and K2 depending on whether the waste component is rapidly decomposed, slow decomposed, and hardly decomposed, wherein K1 and K2 are applied before the half-life. The decomposition rate constant of the waste and the decomposition rate constant of the waste applied after the half-life, respectively.

그리고 상기 조성은 탄소, 수소, 산소, 질소 및 황의 몰분율, CH4, CO2, NH3및 H2S의 양론계수 및 CH4, CO2, NH3및 H2S의 체적을 포함한다.And wherein the composition includes carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen and sulfur in a molar fraction, CH 4, CO 2, NH 3 and stoichiometric coefficients of the H 2 S and CH 4, CO 2, NH 3, and the volume of H 2 S.

본 방법에서, 상기 발생 가스를 회수 및 정제하기 위한 시설을 설계하기 위한 데이터는, 포집정 직경, 포집정 길이, 포집관 직경, 포집관 깊이, 포집관 다공깊이, 포집관 다공규격, 공기가 유입되지 않는 최대 흡입압력, 흡입단위 압력당 추출유량, 한 포집정에서의 최대 추출 유량, 영향반경, 최적 포집정수, 총 LFG 추출유량 및 수집관 직경을 포함하는 것이 바람직하다.In this method, the data for designing a facility for recovering and purifying the generated gas includes: collecting well diameter, collecting well length, collecting pipe diameter, collecting pipe depth, collecting pipe pore depth, collecting pipe pore size, air inflow It is preferred to include the maximum suction pressure, the extraction flow rate per suction unit pressure, the maximum extraction flow rate in one collection well, the radius of influence, the optimum collection constant, the total LFG extraction flow rate and the collection tube diameter.

그리고 상기 포집정과 감지정의 설계 데이터는 에너지 보존원리에 입각하여 계산하여 얻어지는 것이 특징이다.And the design data of the collection well and the detection well is characterized by the calculation based on the energy conservation principle.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작원리에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명에서는, 본 발명에 따른 쓰레기 매립장의 메탄가스 포집 및 정제 방법에 의거 개발한 소프트웨어에 의해 소정의 파라메터를 입력변수로 설정하여 LFG 발생량, 발생 속도 및 조성을 구한다. 그리고 매립시설의 설계변수들을 토대로포집정, 포집관의 설계규격 및 적정 포집정수, 송풍기 동력량 등을 구한다. 이것은 강제 대류식 매립지 발생가스 회수시설을 통해 구해진다. 또한 가스터어빈에 의한 전력 생산공정, 도시가스로의 활용, Reciprocating engine을 이용한 전력발생공정, 스팀터어빈을 이용한 전력발생공정에 대한 경제성 평가 자료 등을 제공한다.Hereinafter, the configuration and operation principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, LFG generation amount, generation rate and composition are determined by setting predetermined parameters as input variables by software developed based on the method for collecting and refining methane gas in a landfill according to the present invention. Based on the design variables of the landfill facility, the collection wells, the design specifications of the collection pipe, the proper collection constants, and the blower power are calculated. This is obtained through a forced convective landfill gas recovery facility. In addition, it provides economic evaluation data on power generation process by gas turbine, utilization as city gas, power generation process using Reciprocating engine, and power generation process using steam turbine.

포집정과 감지정을 설계하는데는 많은 이론적인 식이 사용되나 본 발명에서는 Auger식을 사용하였다. 그 이유는 이 식을 적용할 경우 굴착용 유체가 필요없고, 지질층의 교란을 최소로 할 수 있다는 잇점 때문이다.Many theoretical equations are used to design the capture well and the detection well, but the Auger equation is used in the present invention. This is because the application of this formula eliminates the need for drilling fluids and minimizes disturbance of the lipid layer.

도 1 은 본 발명에 따른 쓰레기 매립장의 메탄가스 포집 및 정제 방법의 흐름도를 나타낸다. 본 발명의 방법은 매립장 관련 데이터를 입력하는 입력부분과 입력 데이터를 토대로 본 발명의 출원인에 의해 개발된 모델식을 통해 년도별 매립가스 발생량 및 발생속도 및 가스의 조성을 예측하게 해준다. 여기서 얻어진 정보는 다음 단계에서 LFG 회수 정제 시설을 위한 설계 자료를 구하고 포집, 정제, 활용을 위한 경제성 평가를 할 수 있도록 도와준다.Figure 1 shows a flow chart of the methane gas collection and purification method of the landfill according to the present invention. The method of the present invention allows prediction of landfill gas generation rate and generation rate and gas composition by year through a model formula developed by the applicant of the present invention based on the input portion and input data for inputting landfill-related data. The information obtained here will help in the next step to obtain design data for the LFG recovery and refinery and to evaluate the economics for capture, purification and use.

도 2 는 도 1에 따라 개발된 소프트웨어의 메뉴부 구성 예시도이다. 도 2를 보면 본 방법의 메뉴 구성은 1) 매립장 데이터를 입력하는 부분, 2) 가스 발생량, 속도, 누적량 및 조성을 위한 부분, 3) 회수, 정제시설을 위한 설계자료 부분, 4) 포집, 회수, 경제시설의 경제성 평가 부분으로 이루어진다.2 is a diagram illustrating an example of a menu part of the software developed according to FIG. 1. Referring to Figure 2, the menu structure of the method includes 1) a part for inputting landfill data, 2) a part for gas generation, speed, cumulative amount and composition, 3) a part of design data for recovery and refining facility, 4) collection, recovery, It consists of the economic evaluation part of economic facilities.

도 3 은 도 2의 소프트웨어의 매립장 데이터 입력부의 구성 예시도를 나타낸다. 매립장 데이터 입력부는 크게 일반 현황부, 삼성분 분석자료부, 가연성분 원소분석자료부, 모델식 선택부 및 가연성분 분석자료부로 이루어진다. 이 가운데에는필수 입력사항이 있고 필수 입력사항이 아닌 것도 있다. 예를 들어 가연성분 원소 분석자료부는 필수 입력사항이 아니다.FIG. 3 shows an exemplary configuration of a buried data input unit of the software of FIG. 2. Landfill data input part is composed of general status part, Samsung analysis part, flammable element analysis part, model type selection part and flammable part analysis part. Some of these are required and some are not required. For example, flammable element analysis data sets are not mandatory.

일반 현황부는 매립톤수(톤), 매립기간(년), 매립깊이(m), 매립면적(㎡), 쓰레기밀도(톤/㎥), 매립지상부온도(℃), 대기압(mbar), 매립개시년도(년)를 앱력변수로 한다. 여기서 매립톤수, 매립기간, 쓰레기밀도 및 매립개시년도는 필수 입력사항이다.General status includes landfill tonnage (ton), landfill period (year), landfill depth (m), landfill area (㎡), waste density (ton / ㎥), landfill site temperature (℃), atmospheric pressure (mbar), start of landfill Let (year) be the app force variable. The landfill tonnage, landfill period, waste density, and landfill start year are mandatory fields.

삼성분 분석자료부는 가연성분, 회분 및 수분을 입력사항으로 한다. 이때 가연성분이 필수 입력사항이다.The Samsung Analytical Data Department takes combustible components, ash and moisture as inputs. Combustible components are required.

가연성분 원소분석자료부는 탄소, 수소, 산소, 질소 및 황을 입력사항으로 한다. 특히 매립장별로 자체 데이터가 있으면 입력하여 사용할 수 있고 없으면 난지도, 부산 석대 또는 기타 미국의 자료를 이용할 수 있다.The flammable elemental analysis data section includes carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, and sulfur as inputs. In particular, if the landfill has its own data, it can be entered and used, or if not, Nanjido, Busan Stone University or other US data can be used.

모델식 선택부에는 표준적인 몇개의 모델이 입력되어 있고 이 가운데에서 원하는 모델식을 선택하게 되어 있다. 모델식으로는 다상 모델식(Multi-phase model), 수정 다상 모델식(Modified MP model: M-MP model), 응용 다상 모델식(Applied MP model: APP MP model) 및 빅 트러스트 모델식(Big trust model)이 있다. 여기서 빅 트러스트 모델은 출원인에 의해 만들어진 모델식이다.In the model selection section, several standard models are inputted, and the desired model expression is selected from among them. Models include: Multi-phase model, Modified MP model (M-MP model), Applied MP model (APP MP model), and Big trust model (Big trust model) model). The big trust model here is a model formula created by the applicant.

그리고 가연성분 분석자료부는 급속분해, 완속분해 및 난분해를 입력사항으로 한다. 즉 가연성분 분석 자료부는 쓰레기 성분을 급속 분해, 완속 분해 및 난분해 물질로 분류한 뒤 그 조성을 입력한다. 그리고 반감기와 분해가 99/100에 이르는데 걸리는 기간을 입력한다.The flammable component analysis data section includes rapid decomposition, slow decomposition, and difficult decomposition as input. In other words, the flammable component analysis data section classifies waste components into rapid decomposition, slow decomposition, and hard decomposition substances, and inputs the composition. Then enter the half-life and the time it takes for the decomposition to reach 99/100.

상기한 입력사항들에 대한 입력을 마친 뒤 확인을 누르면 에러 체크를 한다. 에러 체크 결과 에러가 있으면 해당 항목만 다시 확인하여 입력사항을 수정한 뒤 다시 확인을 눌러서 다음 단계로 진행한다.When you have finished entering the above entries, click OK to check for errors. If there is an error as a result of error check, check only the relevant item, correct the input item and press OK again to proceed to the next step.

도 4 는 도 2의 소프트웨어의 가스 발생량·속도·누적량·조성부의 구성 예시도를 나타낸다. 여기서는 선택한 모델식에 따른 쓰레기 분해와 관련된 속도상수들이 출력된다. 즉 이 단계에는 LFG 발생량 데이터 테이블, LFG 년도별 총발생량 그래프, LFG 년도별 발생속도 그래프, LFG 발생량 누적 그래프 및 LFG 조성평가 항목이 포함된다. 이때 출력되는 사항은 급속분해 폐기물, 완속분해 폐기물 및 난분해 폐기물의 K1, K2 이다. 여기서 K1, K2는 반감기 이전에 적용되는 폐기물의 분해속도 상수, 반감기 이후에 적용되는 폐기물의 분해 속도 상수를 각각 나타낸다.FIG. 4 shows an exemplary configuration of the gas generation amount, speed, accumulation amount, and composition of the software of FIG. 2. Here, the rate constants related to waste decomposition according to the selected model equation are output. That is, this step includes the LFG generation data table, LFG year total generation graph, LFG year generation rate graph, LFG generation cumulative graph and LFG composition evaluation items. The output is K1, K2 of rapid decomposition waste, slow decomposition waste and hard decomposition waste. Here, K1 and K2 represent the decomposition rate constants of the wastes applied before the half-life and the decomposition rate constants of the wastes applied after the half-life, respectively.

도 5 는 도 4의 소프트웨어를 통한 LFG 발생량 출력 예시도를 나타낸다. 본 발명의 실시예에서는 도 5 에서 보듯이 추정하고자 하는 예상 발생기간(Yr)과 가용포집 비율(%)을 입력하고 그 결과로 LFG의 발생량을 총 발생량(㎥), 년도별(㎥/Yr), 일일별(㎥/day), 시간별(㎥/hr) 및 분별(㎥/min)로 나타낸다.5 shows an example of output of LFG generation amount through the software of FIG. 4. In the exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the expected generation period Yr and the available capture ratio (%) are inputted as a result. , Daily (㎥ / day), hourly (㎥ / hr) and fractionation (㎥ / min).

도 6 은 도 4의 소프트웨어를 통한 LFG의 연도별 총 발생량을 나타내는 그래프의 예시도를 나타낸다. 도면에서 보듯이 LFG의 년도별 총 발생량 그래프를 볼 수 있으며 그래프나 데이터를 클립보드로 복사하여 다른 프로그램에서 OLE를 통해 불러올 수 있다.FIG. 6 shows an example of a graph showing the total amount of LFG generated per year through the software of FIG. 4. As shown in the drawing, you can see the graph of the total generation amount of LFG by year and copy the graph or data to the clipboard and load it through OLE in other programs.

도 7 은 도 4의 소프트웨어를 통한 LFG의 연도별 발생 속도 변화의 예시도를 나타낸다. 여기서 LFG의 년도별 발생 속도의 변화를 확인할 수 있고, 그래프나 데이터를 클립보드로 복사하여 다른 프로그램에서 OLE를 통해 불러올 수 있다.FIG. 7 shows an exemplary diagram of generation rate change of the LFG through the software of FIG. 4. Here, you can see the change of LFG's generation rate by year, and copy the graph or data to the clipboard and load it through OLE in other programs.

도 8 은 도 4의 소프트웨를 통한 LFG 누적량 및 가용 누적량 예측 그래프의 출력 예시도를 나타낸다. 여기서는 선택한 기간동안 LFG의 누적량과 가용 누적량을 예측할 수 있는 부분을 나타내며, 그래프나 데이터를 클립보드로 복사하여 다른 프로그램에서 OLD를 통해 불러올 수 있다.FIG. 8 illustrates an example of output of an LFG accumulation amount and an available accumulation amount prediction graph through the software of FIG. 4. Here, you can predict the cumulative amount of LFG and the available accumulation amount for the selected period. You can copy the graph or data to the clipboard and load it through OLD in other program.

도 9 는 도 4의 소프트웨어를 통한 LFG 조성부의 구성 예시도를 나타낸다. 여기서는 LFG의 조성을 확인해 볼 수 있다.즉 탄소, 수소, 산소, 질소 및 황의 몰분율, CH4, CO2, NH3, H2S의 양론계수 및 체적을 알 수 있다.9 shows an example of the configuration of the LFG composition through the software of FIG. Here, the composition of LFG can be confirmed: mole fractions of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen and sulfur, stoichiometric coefficients and volumes of CH 4 , CO 2 , NH 3 , H 2 S.

도 10 은 도 2의 소프트웨어의 회수·정제 시설 설계자료 내역 표시부의 구성 예시도를 나타낸다. 여기서는 포집정의 직경, 깊이, 포집관 직경, 깊이, 가동깊이, 가공규격, 공기가 유입되지 않는 최대 흡입압력, 흡입단위 압력당 추출 유량, 양향 반경, 최적 포집정수, 총 LFG 추출 유량 및 수집관 직경에 대한 계산을 하여 상세 내역을 출력한다.FIG. 10 shows an example of the configuration of a recovery / purification facility design data detail display unit of the software shown in FIG. 2. Here, the diameter of the collection well, depth, diameter of the collection pipe, depth, operating depth, processing standard, maximum suction pressure without air inlet, extraction flow rate per suction unit pressure, turning radius, optimum collection constant, total LFG extraction flow rate and collection tube diameter Calculate and print out the details.

즉 매립지의 밀폐조건을 선택하고 얼마의 압력을 걸어 송풍기로 보낼 것인지를 결정한 후 계산버튼을 누르면 포집 시설을 위한 설계 자료가 출력된다.In other words, after selecting the sealed condition of the landfill and deciding how much pressure to send to the blower, the calculation button is pressed and the design data for the collection facility is output.

여기에서 구해진 데이터들은 다음 단계에서 포집, 회수, 정제 시설을 위한 경제성을 분석하는데 필요한 정보가 된다.The data obtained here provide the information needed to analyze the economics of the capture, recovery and purification facilities in the next step.

도 11 은 도 2의 소프트웨어의 LFG 포집·회수·정제시설의 경제성 평가 예시도를 나타낸다. 이 단계에서는 포집, 수집, 정제 시설에 필요한 자재들의 단가들을 입력하면, 포집시설, 수집시설 및 정제시설별로 소요되는 비용을 산출할 수 있어서 상기 시설들의 경제성을 평가할 수 있다.FIG. 11 shows an example of economic evaluation of the LFG collection, recovery, and purification facility of the software of FIG. 2. In this step, input the unit prices of the materials required for the collection, collection, and refining facility, it is possible to calculate the cost for each collection, collection, and refining facility to evaluate the economics of the facilities.

도 12 는 도 2의 소프트웨어의 LFG 포집시설, 수집시설, 정제시설, 전체시설 비용 평가 예시도를 나타낸다. 도시된 바와 같이 LFG 포집시설, 수집시설, 정제시설 및 전체시설을 선택하면 그에 해당하는 시설들의 규격과 수량 그리고 금액이 산출되게 된다.FIG. 12 shows an example of LFG collection facility, collection facility, purification facility, and total facility cost evaluation of the software of FIG. 2. As shown, selecting an LFG capture facility, collection facility, refining facility, and entire facility will yield the specifications, quantities, and amounts of those facilities.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be variously modified and can take various forms and only the specific embodiments thereof are described in the detailed description of the invention. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the detailed description of the invention, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.

본 발명의 실시에 의해 LFG를 대체에너지원으로 이용할 수 있어서 에너비비용이 절감되고, 화석연료를 대체할 수 있어서 온실가스가 저감되어 기후변화협약등 환경규제 대응기반 구축 및 환경문제 해결에 이바지할 수 있다.By implementing the present invention, LFG can be used as an alternative energy source, thereby reducing energy costs and replacing fossil fuels, thereby reducing greenhouse gases, thereby contributing to the establishment of a framework for responding to environmental regulations such as the Climate Change Convention and solving environmental problems. Can be.

그리고 악취 발생, 침출우수 배출, 폭발 가능성 등에 대한 환경오염 방지 및 안정성이 증대되고, 매립지를 조기에 안정화 시킬 수 있어서 매립지의 토지 이용 효율이 극대화 된다.In addition, environmental pollution prevention and stability against odor generation, leachable water discharge, and explosion potential are increased, and landfill can be stabilized at an early stage, thereby maximizing land use efficiency of landfill.

또한 LFG의 회수와 활용을 통해 인근 주민의 주변환경의 개선 및 에너지의공급을 통해 민원 발생이 최소화 되고, 신규 매립장의 설치 시 주민의 이해에 도움을 줄 수 있다.In addition, through the collection and utilization of LFG, the occurrence of civil complaints can be minimized by improving the surrounding environment and supply of energy, and it can help the residents understand when installing new landfills.

이밖에도 인근 주민에게 전기 및 스팀을 제공하고, 농가에는 수경재배 등 온실 난방에 활용함으로써 직접적 이익을 제공하며, 교토의정서에 의한 온실가스 저감분에 대한 배출권(CDM사업)의 판매수익이 예상되며 조건이 비슷하나 기술수준이 낙후되어 있는 중국 등의 동남아 국가에 기술 및 플랜트 수출도 가능하다.In addition, it provides electricity and steam to neighboring residents, and provides farmhouses with direct benefits by utilizing greenhouse heating, such as hydroponic cultivation, and is expected to sell sales of emission rights (CDM business) for greenhouse gas reductions under the Kyoto Protocol. It is also possible to export technology and plants to Southeast Asian countries such as China, which are similar but underdeveloped.

Claims (14)

쓰레기 매립장의 LFG를 포집하고 정제하여 활용하는 방법에 있어서,In the method of collecting, purifying and utilizing LFG of landfill, 쓰레기 매립장에서 LFG 발생량 및 발생속도를 계산하기 위한 다수개의 표준 모델식을 메모리 수단에 저장하는 단계;Storing in the memory means a plurality of standard model equations for calculating the amount and rate of LFG generation at the landfill; 사용자가 대상 쓰레기 매립장의 쓰레기 매립상태에 따라 상기 저장된 모델식 중 하나를 선택하는 단계;Selecting one of the stored model equations according to a landfill state of a target landfill; 사용자가 상기 대상 쓰레기 매립장에 관련된 데이터를 입력하되, 상기 입력 데이터로는 매립톤수, 매립기간, 쓰레기 밀도, 매립 개시년도, 가연성분 비율, 가연성분에 대한 분해 분석자료에 대해서는 필수 입력사항으로 하고, 매립깊이, 매립 면적, 매립지 상부 온도, 대기압, 회분 및 수분 성분의 비율, 가연성분 원소 분석자료에 대해서는 선택 입력사항으로 하여 사용자로부터 쓰레기 매립장에 관련된 데이터를 입력받는 단계;A user inputs data related to the target landfill, but the input data is required for landfill tonnage, landfill period, waste density, landfill start year, combustible component ratio, and decomposition analysis data for combustible components. Receiving data related to a landfill site from a user as a selection input for a buried depth, a landfill area, a landfill top temperature, an atmospheric pressure, a ratio of ash and moisture components, and combustible element analysis data; 사용자로부터 대상 쓰레기 매립장에 관련된 데이터가 입력 완료되었으면 입력된 데이터 상에 잘못된 부분이 없는지 에러 확인을 하는 단계;If the data related to the target landfill is completed from the user, performing an error checking whether there is no wrong part on the input data; 상기 확인 결과 에러가 없으면 상기 입력된 매립장 관련 데이터를 토대로 상기 지정된 모델식을 이용해 가스 발생량, 발생 속도, 누적량 및 조성을 계산한 후 쓰레기 분해와 관련된 속도 상수값, 연도별/일일별/시간별 LFG 발생량, 연도별 LFG 총 발생량 그래프, 연도별 LFG 발생 속도 변화 그래프, 선택기간내 LFG의 누적량 및 가용 누적량 그래프, LFG 조성표를 사용자가 선택할 수 있는 메뉴 방식으로 사용자에게 디스플레이 하는 단계;If there is no error, the gas generation amount, generation rate, cumulative amount and composition are calculated using the designated model equation based on the input landfill-related data, and then the rate constant value related to waste decomposition, LFG generation amount by year / daily / hour, Displaying the total LFG generation amount graph by year, the LFG generation rate change graph by year, the cumulative and available accumulation amount of LFG within the selection period, and the LFG composition table by a user selectable menu method; 사용자로 하여금 설치하고자 하는 쓰레기 매립지의 밀폐조건을 입력하게 하는 단계;Allowing a user to input a sealing condition of a landfill to be installed; 사용자로 하여금 설치하고자 하는 송풍기의 출구 압력을 입력하게 하는 단계;Allowing a user to input an outlet pressure of a blower to be installed; 발생 가스를 회수하고 정제하기 위한 시설을 설계하기 위한 데이터로서 포집정 직경, 포집정 길이, 포집관 직경, 포집관 깊이, 포집관 다공깊이, 포집관 다공규격, 공기가 유입되지 않는 최대 흡입압력, 흡입단위 압력당 추출유량, 한 포집정에서의 최대 추출 유량, 영향반경, 최적 포집정수, 총 LFG 추출유량 및 수집관 직경을 포함하는 데이터를 상기 입력된 매립지 밀폐조건과 송풍기 출구 압력을 근거로 하고, 에너지 보존 원리에 입각하여 계산하는 단계;Data for designing a facility for recovering and purifying the generated gas include: collecting well diameter, collecting well length, collecting pipe diameter, collecting pipe depth, collecting pipe pore depth, collecting pipe pore size, maximum suction pressure without air ingress, Data including extraction flow rate per suction unit pressure, maximum extraction flow rate in one collection well, radius of influence, optimal collection constant, total LFG extraction flow rate and collection tube diameter are based on the above landfill closure conditions and blower outlet pressure. Calculating based on the principle of energy conservation; 설치하고자 하는 LFG 포집시설에 대한 자재들의 기본 단가를 사용자가 입력하는 단계;Inputting a basic unit price of materials for the LFG collection facility to be installed; 설치하고자 하는 강제 대류식 LFG 회수시설에 대한 자재들의 기본 단가를 사용자가 입력하는 단계;A user input of a basic unit price of materials for a forced convection LFG recovery facility to be installed; 설치하고자 하는 LFG 정제시설에 대한 자재들의 기본 단가를 사용자가 입력하는 단계;Inputting a basic unit price of materials for the LFG refinery to be installed; 상기 계산된 데이터와 상기 입력된 기본 단가를 토대로 설치하고자 하는 포집시설, 회수시설, 정제 시설 각각에 대해 소요 자재별로 규격, 전체 소요 수량, 단가, 전체 금액 등을 계산하여 사용자에게 디스플레이 하는 단계를 포함하는, 쓰레기 매립장의 LFG 포집 및 정제 방법.Calculating the specifications, the total required quantity, the unit price, the total amount, etc. for each of the required materials for the collection facility, the recovery facility, and the purification facility to be installed based on the calculated data and the input basic unit price; LFG collection and purification method of landfill. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 모델식은 MP(Multi-Phase) 모델식, M-MP(Modified Multi-Phase) 모델식, APP MP 모델식중 하나인 것을 특징으로 하는, 쓰레기 매립장의 LFG 포집 및 정제 방법.The method of claim 1, wherein the plurality of model equations are Multi-Phase (MP) model, Modified Multi-Phase (M-MP) model, characterized in that one of the APP MP model, landfill LFG collection and Purification method. 제 1 항에 있어서, 상기 모델식으로 빅 트러스트(Big Trust) 모델식을 포함하되, 상기 빅 트러스트 모델식은 도시쓰레기를 급속, 완속, 난분해로 구분하고 반감기와 분해가 99/100에 이르는데 걸리는 기간을 고려하여 실제 매립지의 실측 데이터와 매립 기간에 따른 매립량을 연도별로 보정하여 계산하는 것이 특징인, 쓰레기 매립장의 LFG 포집 및 정제 방법.The method according to claim 1, wherein the model formula includes a Big Trust model formula, wherein the Big Trust model formula divides municipal waste into rapid, slow and hard decomposition, and takes half-life and decomposition to reach 99/100. A method for collecting and refining LFG in a landfill, characterized in that the actual data of landfills and the amount of landfills according to the landfill period are corrected for each year. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 가연성분 원소 분석자료의 가연성분 원소는 탄소, 수소, 산소, 질소 및 황을 포함하며, 대상 쓰레기 매립장에 대한 기 분석 데이터가 있으면 그 데이터를 입력하고, 기 분석된 데이터가 없으면 분석 데이터를 알고 있는 타 쓰레기 매립장에 대한 데이터를 입력하는 것을 특징으로 하는, 쓰레기 매립장의 LFG 포집 및 정제 방법.The flammable element of the flammable element analysis data of claim 1 includes carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, and sulfur, and if there is existing analysis data on a target landfill, the data is inputted, and the analyzed data. If there is no LFG collection and purification method of the landfill, characterized in that to input the data for another landfill knowing the analysis data. 제 1 항에 있어서, 상기 가연성분에 대한 분해 분석자료를 얻는 단계는According to claim 1, wherein the step of obtaining decomposition analysis data for the combustible component 쓰레기 성분을 급속 분해, 완속 분해 및 난분해 물질로 분류하는 단계; 및Classifying the waste components into rapid decomposition, slow decomposition and refractory materials; And 상기 분류된 물질 각각에 대한 비율을 구하여 입력하는 단계;Obtaining and inputting a ratio for each of the classified substances; 상기 분류된 물질 각각에 대한 분해 반감기를 입력하는 단계;Inputting a degradation half-life for each of the classified materials; 상기 분류된 물질 각각에 대한 분해가 99/100에 이르는데 걸리는 기간을 입력하는 단계를 통해 얻어지는 것이 특징인, 쓰레기 매립장의 LFG 포집 및 정제 방법.A method for collecting and purifying waste landfills, characterized in that it is obtained by entering a period of time for which the decomposition for each of the classified substances reaches 99/100. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 입력된 매립장 관련 데이터를 토대로 지정된 모델식을 이용해 가스 발생량, 발생 속도, 누적량 및 조성을 계산하는 단계중 쓰레기 분해와 관련된 속도 상수값은 급속 분해, 완속 분해 및 난분해 물질로 나뉘어진 각 쓰레기 성분에 대한 반감기 이전에 적용되는 폐기물의 분해 속도 상수(K1)과, 반감기 이후에 적용되는 폐기물의 분해 속도 상수(K2)인 것을 특징으로 하는, 쓰레기 매립장의 LFG 포집 및 정제 방법.The method according to claim 1, wherein during the step of calculating the gas generation rate, generation rate, cumulative amount and composition by using a model equation based on the input landfill-related data, the rate constant values related to waste decomposition are divided into rapid decomposition, slow decomposition and hard decomposition materials. Method for collecting and purifying waste landfills, characterized in that the decomposition rate constant (K1) of the waste applied before the half-life for each waste component and the decomposition rate constant (K2) of the waste applied after the half-life. 제 11 항에 있어서, 입력된 매립장 관련 데이타를 토대로 지정된 모델식을 이용해 가스 발생량, 발생 속도, 누적량 및 조성을 계산하는 단계중 상기 조성을 계산하는 단계는 탄소, 수소, 산소, 질소 및 황의 몰분율을 계산하고, CH4, CO2, NH3및 H2S의 양론계수를 계산하고, CH4, CO2, NH3및 H2S의 체적을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 쓰레기 매립장의 LFG 포집 및 정제 방법.12. The method of claim 11, wherein the calculation of the composition of the gas generation rate, generation rate, cumulative amount, and composition using the specified model equation based on the input landfill data is calculated by calculating the mole fraction of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, and sulfur. , CH 4, CO 2, calculating the stoichiometric coefficient of the NH 3 and H 2 S, and CH 4, CO 2, NH 3 and H 2, the landfill, characterized in that it comprises the step of calculating the volume of the S LFG Capture and Purification Methods. 삭제delete 삭제delete
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