KR100435308B1 - 폐타이어-왕겨층을 이용한 폐기물 매립지의 매립구조 및이를 이용한 침출수 재순환 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐타이어-왕겨층을 이용한 폐기물 매립지의 매립구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매립지 내에 폐타이어와 왕겨로 이루어진 폐타이어-왕겨층(T-R층)을 적어도 한 층 이상 설치함으로써 매립지 내부에서 폐기물 분해에 의한 폐기물층 및 최종복토층의 부등침하 및 함몰을 감소시켜 구조적 안정을 향상시키고, 사면 및 평면의 차수막과 차수층을 보호하며, 매립지 내부에서 침출수의 균등한 공급과 수평/수직흐름을 좋게 하여 침출수 재순환 처리에 유리한 폐타이어-왕겨층을 이용한 폐기물 매립지의 매립구조 및 이를 이용한 침출수 재순환 시스템에 관한 것이다.
이에 본 발명은 다수의 폐기물층을 포함하여 구성된 폐기물 매립지에 있어서, 상기 폐기물층 내에 서로 엮어진 다수의 통폐타이어를 전면적으로 포설하고 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에 공극율과 투수계수가 크고 완충능력이 우수한 왕겨를 채워 넣은 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층을 설치함으로써 매립지 내부에서 폐기물 분해에 의한 폐기물층의 부등침하 및 함몰을 감소시키고 최종복토층에서의 자하중 및 불균등한 하중에 의해 발생하는 전단력과 인장력을 완화시켜 최종복토층에서 부등침하 및 함몰에 의해 최종복토층이 손상되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조에 관한 것이다.
또한 본 발명은 다수의 폐기물층과 최종복토층이 형성된 폐기물 매립지에 있어서, 상기 최종복토층의 하부 및 폐기물층 내부에 서로 엮어진 다수의 통폐타이어를 전면적으로 포설하고 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에 공극율, 투수계수, 비표면적 및 보습율이 큰 왕겨를 채워 넣은 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층을 설치함으로써 침출수, 매립가스 및 공기의 흐름을 양호하게 하고 상기 폐타이어-왕겨층을 통해 매립지 내부로 침출수를 균등하게 공급하여 혐기성 및 호기성분해를 활성화시켜 침출수의 수질을 개선시키고 폐기물을 조기에 분해시키는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지를 이용한 침출수 재순환 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐타이어-왕겨층을 이용한 폐기물 매립지의 매립구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매립지 내에 폐타이어와 왕겨로 이루어진 폐타이어-왕겨층(T-R층)을 적어도 한 층 이상 설치함으로써 폐기물층 및 최종복토층의 부등침하 및 함몰을 감소시켜 매립지의 구조적 안정을 향상시키고, 사면 및 평면의 차수막과 차수층을 보호하며, 매립지 내부에서 침출수의 균등한 공급과 수평ㆍ수직 흐름을 좋게 하여 침출수 재순환 처리에 유리한 폐타이어-왕겨층을 이용한 폐기물 매립지의 매립구조 및 이를 이용한 침출수 재순환 시스템에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 산업 발달과 소비수준의 향상으로 산업 및 생활 폐기물의 발생량이 크게 증가하고 있다. 이에 따라 각종 폐기물을 친환경적으로 처리하기 위한 기술이 다양하게 개발되고 있으나, 아직도 많은 양의 잉여 폐기물과 부산물이 최종적으로 매립지에 매립되고 있는 실정이다.
일반적으로 폐기물 매립지는 산간이나 계곡에 매립하는 산간/계곡 매립지, 평평한 평지나 늪지에 웅덩이를 파서 매립하는 평지/늪지 매립지, 해안에 매립하는 해안 매립지 등이 있는데 우리나라는 경사면이 넓은 산간/계곡 매립지가 많다. 또한 폐기물을 매립하는 방식에 따라 단순 매립과 위생매립이 있으며 단순 매립은 매립지에 침출수 차단시설을 갖추지 않고 일일복토ㆍ중간복토 등을 하지 않는 매립방식이고 위생매립은 폐기물을 매립하기 전에 하천이나 지하로 침출수가 침투하는 것을 막기 위해 매립지의 바닥면과 사면에 차수층과 차수막을 설치하고 지층으로 스며들지 못한 침출수를 수집하여 처리하는 침출수 처리 처리시설과 폐기물층의 중간복토층이나 최종복토층에 다공성의 가스배제층을 형성하고 이 가스배제층에서 추출된 매립가스를 소각 또는 에너지로 재활용하는 매립가스 처리시설 등을 구비하는 것이다.
도1은 이러한 종래 기술에 따른 위생 매립지의 일예를 보여주는 개략적인 단면도이다. 도면에서 보는 바와 같이, 매립지(100) 바닥에는 바닥기반시설(10)이 설치되고, 사면에는 사면기반시설(30)이 설치되어 있으며, 매립지(100)의 최상 단에는 최종복토층(50)이 설치되어 침출수 및 매립가스가 외부로 누출되는 것을 차단하는 구조를 가지고 있다.
상기 바닥기반시설(10)과 사면기반시설(30)에는 침출수가 유출되는 것을 방지하기 위한 차수층이나 차수막을 설치되는데, 상기 차수층(12)은 점토, 벤토나이트, 고화토, 벤토나이트 매트 등과 같이 수분이 접촉할 때 팽윤되어 치밀한 구조를 갖는 층으로서 침출수를 차단하는 역할을 하고, 상기 차수막(15)은 하부차수층과 더불어 침출수를 차단할 수 있는 고분자 합성수지막이다. 그리고 필요에 따라 상기 차수막(15)위에는 지오컴포지트, 지오네트 또는 지오텍스타일 등과 같은 부직포층이 형성될 수 있다.
이어 상기 차수막(15) 위에는 모래, 자갈 및 쇄석 등으로 이루어진 배수층(20)이 설치되어 침출수의 이동 및 배출을 용이하게 한다. 그리고 상기 배수층(20)에는 침출수를 수집하여 외부로 배출시키기 위한 침출수 집배수관(22)이 설치된다. 한편, 매립지 경사면의 사면기반시설(30)로는 차수층(12) 및 차수막(15)에 가해지는 인장력 및 전단력을 차단하기 위해 통폐타이어를 서로 엮어 고정시킨 다음 통폐타이어 속에 모래 또는 자갈을 채워 넣어 배수기능을 갖도록 한 폐타이어층(70)이 설치된다.
이어서 여러 층의 폐기물층(40)이 매립지 바닥으로부터 차례로 형성되고 각 폐기물층(40)의 상부에는 매립 중에 폐기물이 비산되거나 우수 침투와 악취 발생을 억제하기 위한 중간복토층(60)이 형성된다. 그리고 필요한 경우, 각 폐기물층(40)의 상부 또는 하부에 폐기물에서 생성되는 매립가스를 추출하여 재활용하기 위한 가스포집관(42)이 설치될 수 있다.
그리고 매립지 최상단 폐기물층(40) 위에는 최종복토층(50)이 설치되는데, 상기 최종복토층(50)은 식생대층(51), 배수층(53), 차수막(55) 및 차단층(57)이 차례로 형성되어 빗물이 스며드는 것을 방지하고 매립가스가 대기 중으로 방출되는 것을 방지한다. 또한 최종복토층의 하부에는 모래 및 자갈로 이루어진 가스배제층(90)이 설치되어 매립가스를 추출을 용이하게 한다. 참조번호 42는 가스배제층(90)에 설치된 가스포집관이다.
이와 같이 매립지(100)는 침출수와 매립가스의 방출을 방지하기 위한 차수층과 차단막으로 감싸여진 하나의 밀폐된 공간을 형성한다. 따라서 발생된 침출수와 매립가스가 외부로 누출되어 2차 환경오염을 일으키기 않도록 차수층과 차단막을 보호하는 것이 매우 중요하다. 그러나 매립지에 설치된 차수층과 차단막은 여러 가지 물리적 또는 환경적인 요인에 의해 파손된다.
예를 들어, 매립지 바닥에 설치된 차수층과 차수막은 상부에 적층된 폐기물의 하중에 의한 압축력과 폐기물에 포함된 날카로운 물질에 의해 손상되고, 최종복토층에 설치된 차단층과 차수막은 하부 폐기물층의 부등침하 및 함몰에 의해 발생하는 인장력이나 전단력에 의해 파손되며, 매립지의 사면에 설치된 차수층과 차수막은 폐기물이 침하됨에 따라 발생하는 인장력 및 전단력에 의해 파손된다. 또한 외기에 장시간 노출되는 최종복토층과 매립지 바닥사면 및 평면에 설치된 차수층은 반복적인 동결융해 및 건조수축에 의해 균열이 발생되고, 차수막은 동하절기의 온도변화와 태양의 자외선에 의해 열화되게 된다.
즉, 폐기물 매립지는 폐기물의 하중과 폐기물층의 형성 과정에서 가해지는 다짐 및 압축에 의해 발생되는 물리적 침하와 폐기물의 생화학적 분해에 의해 발생되는 분해 침하를 받게 된다. 특히, 매립 초기에는 다짐, 압축 및 분해 등이 활발하여 침하량이 크고 이러한 경향은 유기물 함량이 증가할수록 커진다. 특히 매립된 폐기물의 성상이 고르지 않거나 다짐 정도가 상이한 경우에는 부등침하가 발생되는데, 이러한 부등침하는 중간복토층의 붕괴를 초래하고 매립이 완료된 후에 발생하는 부등침하는 최종복토층의 차단층과 차수막을 손상시킨다.
한편, 매립지 바닥사면에 설치되는 차수막과 차수층은 매립이 완료되기 전까지 수 년 동안 외기에 그대로 노출되어 있으므로 기후적 요인에 의해 손상 받게 된다. 예를 들어, 진흙층은 수분이 일정하게 유지되거나 수분변화가 없을 때 치밀한 구조를 유지할 수 있으나 장기간 외기에 노출되는 경우에는 기후온도변화에 의해동결융해와 건조수축이 반복되어 틈이 갈라지게 된다. 또한 차수막은 동절기와 하절기의 기온 변화나 태양 자외선에 노출되어 열화되게 된다.
이에 따라 본 발명자는 매립지 침하와 부등침하에 의한 차수층 및 차수막의 물리적 파손과 기온변화 및 태양 자외선에 의한 차수층 및 차수막의 기후적 손상을 방지하여 매립가스와 침출수의 누출에 따른 2차 환경오염을 방지할 수 있는 폐기물 매립지의 매립 구조를 연구하였고 그 해결방법으로써 폐타이어를 이용하여 매립지 내에서 발생되는 물리적 파손을 감소시키는 동시에 폐타이어 속 및 그 주위에 왕겨를 채워 넣어 기후적 원인에 의한 손상까지도 방지할 수 있는 새로운 형태의 매립구조를 발명하게 되었다.
즉, 종래에도 매립지에 폐타이어를 사용하는 기술이 공개된 바 있으나 이러한 종래기술은 폐타이어의 여과기능과 완충기능을 활용하기 위해 매립지의 바닥에 포설하거나 매립지의 사면에 설치하여 차수막의 파손을 방지하는 것을 목적으로 하였다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 공개번호 제1999-0070336호 '폐타이어를 이용한 쓰레기매립구축물 및 그의 형성방법'에서는 폐타이어박편과 통폐타이어로 구성된 집배수층 및 여과층을 차수막 위에 형성하여 배수를 좋게 하고 차수막을 비롯한 하부 적층물을 보호하면서 유해물질을 흡수할 수 있도록 하고, 매립지 경사면의 시공시 폐타이어와 폐타이어 박편으로 폐타이어층을 형성하고 통폐타이어들을 로프로 엮어 서로 고정시킴으로써 이들이 흘러내리지 않도록 하는 기술이 개시되었다.
또한 대한민국 등록특허 등록번호 제0218901호 '폐타이어를 이용한 배수 및 폐기물 매립방법'에서는 침출수를 신속히 배수시키고 매립된 폐기물의 침하시 차수막의 인장파손을 방지할 수 있도록 모래나 자갈이 채워진 다수의 구멍 뚫린 폐타이어를 매립지의 바닥면과 사면에 설치하고 각 폐타이어를 로프로 묶어서 고정하는 기술이 개시되었다.
그러나 이러한 종래 기술에 따른 폐타이어층은 통페타이어 속에 폐타이어 박편이나 모래, 자갈을 채는 것으로서 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 우선, 철선이 내장된 폐타이어를 박편으로 만들거나 절단하는 데는 많은 비용이 소요되며, 이러한 절단 작업을 현장에서 실시하는 것이 매우 곤란하기 때문에 실질적으로 적용하기 어려웠다. 또한 폐타이어 속과 그 주위에 모래 및 자갈 등을 채우기 때문에 자체 하중이 증대되어 차수층 및 차수막 등에 가해지는 인장력 및 전단력을 증대시키는 문제가 있었다. 또한 경사가 급한 매립지 경사면에 설치된 통폐타이어 속에 모래나 자갈을 채우는 것은 실질적으로 매우 어려운 일이며, 만일 일시적으로 통폐타이어 속에 모래나 자갈을 채웠다 하더라도 모래나 자갈이 빗물 등에 의해 쉽게 쓸려내려 가는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 매립지 내에 다수의 통폐타이어를 엮은 폐타이어 층을 형성하되 통폐타이어 속과 그 주위에 모래나 자갈에 비해 가벼운 왕겨를 채워 넣음으로써 폐타이어층의 하중을 적게 하여 차수막과 차수층에 가해지는 인장력 및 전단력을 최소화 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조를 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 통폐타이어 속과 그 주위에 왕겨를 채워 넣음으로써 박편화나 절단 등과 같은 별도의 전처리가 생략되고 모래나 자갈에 비해 저렴할 뿐만 아니라 높은 경사면에서도 설치가 용이하고 외력에 의해 흘려 내리지 않는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 매립지의 경사면과 최종복토층의 경사면에 공극율과 투수계수가 크며 단열효율이 좋은 왕겨를 포함하는 폐타이어-왕겨층을 형성함으로써 배수를 좋게 하고 차수층의 동결융해 및 건조수축을 방지하며 차수막이 자외선에 의해 파손되는 것을 방지하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폐기물층에 서로 엮어진 다수의 폐타이어로 이루어진 폐타이어-왕겨층을 전면적으로 포설함으로써 부등침하 및 함몰에 의해 발생되는 폐기물층의 인장 및 전단 파괴를 방지하여 최종복토층의 차단층과 차수막이 파손되는 것을 방지할 뿐만 아니라 폐기물 매립지 내부에서 침출수 및 매립가스의 흐름이 원활한 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폐기물층에 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층을 전면적으로 포설함으로써 침출수 및 매립가스의 유동을 자유롭게 하고 계속적인 침출수 주입에 의해서도 부등침하를 억제시킬 수 있는 침출수 재순환 처리 시스템을 제공하는 것이다.
도1은 종래 기술에 따른 폐기물 매립지의 구조를 보여주는 개략적인 단면도,
도2는 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층이 설치된 폐기물 매립지의 구조를 보여주는 개략적인 단면도 및 부분 확대도,
도3은 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층을 보여주는 평면도 및 측면도,
도4a는 본 발명에 따라 폐타이어-왕겨층이 설치된 폐기물층을 보여주는 부분 단면도이고 도4b 및 도4c는 폐타이어-왕겨층의 작용을 보여주는 부분 단면도,
도5는 본 발명에 따라 폐타이어-왕겨층이 설치된 매립지 사면을 보여주는 부분 단면도,
도6a는 모래 및 자갈을 채워 넣은 종래 기술에 따른 폐타이어층을 보여주는 부분 단면도이고 도6b는 본 발명에 따라 왕겨를 채워 넣은 폐타이어-왕겨층을 보여주는 부분 단면도,
도7은 본 발명에 따라 폐타이어-왕겨층으로 가스배제층을 형성한 최종복토층을 부분 단면도,
도8은 본 발명에 따라 폐타이어-왕겨층으로 배수층을 형성한 최종복토층의사면을 보여주는 부분 단면도,
도9는 본 발명에 따라 폐타이어-왕겨층으로 배수층을 형성한 최종복토층을 보여주는 부분 단면도,
도10a 및 10b는 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층의 다른 실시예를 보여주는 평면도,
도11a 내지 11c는 사면에 설치된 폐타이어-왕겨층을 고정시키는 방법을 보여주는 단면도,
도12는 본 발명에 따라 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층이 설치된 침출수 재순환 처리 시스템을 보여주는 개념도,
도13은 본 발명에 따른 침출수 재순환 처리용 매립지의 전체적인 구성을 보여주는 개념도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
10 : 바닥기반시설 12 : 차수층
15 : 차수막 17 : 배수층
22 : 침출수 집배수관 30 : 사면기반시설
40 : 폐기물층 50 : 최종복토층
60 : 중간복토층 90 : 가스배제층
100 : 폐기물 매립지 130 : 폐타이어-왕겨층
150 : 폐타이어 170 : 로프
190 : 왕겨 210 : 앵커
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다수의 폐기물층을 포함하여 구성된 폐기물 매립지에 있어서, 상기 폐기물층에 서로 엮어진 다수의 통폐타이어를 전면적으로 포설하고 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에 공극율과 투수계수가 크고 완충능력이 우수한 왕겨를 채워 넣은 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층을 설치함으로써 매립지 내부에서 폐기물 분해에 의한 폐기물층의 부등침하를 감소시키고 최종복토층에서의 자하중 및 불균등한 하중에 의해 발생하는 전단력과 인장력을 완화시켜 최종복토층에서 부등침하 및 함몰에 의해 최종복토층이 손상되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 적어도 하나 이상의 경사면이 형성되고 상기 경사면에는 차수층과 차수막 등이 형성된 폐기물 매립지에 있어서, 상기 차수막의 상단에 다수의 통폐타이어를 전면적으로 설치하고 소정의 로프로 이들 통폐타이어를 서로 엮어 경사 지반에 단단히 고정시키며 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에는 공극율과 투수계수가 크고 단열효율과 완충능력이 좋은 왕겨를 채워 넣은 폐타이어-왕겨층을 설치함으로써 폐기물의 하중과 침하에 의해 발생되는 인장력 및 전단력에 의해 차수막 및 차수층이 인장 파괴되는 것을 방지하고 차수층의 동결융해 및 건조수축과 온도변화, 자외선에 의해 차수막이 손상되는 것을 방지하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조에 관한 것이다.
본 발명은 또한 최종복토층이 형성된 폐기물 매립지에 있어서, 상기 최종복토층의 하부에 통폐타이어를 전면적으로 포설하고 소정의 로프로 이들 통폐타이어를 서로 엮어 고정시키며 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에는 공극율과 투수계수가큰 왕겨를 채워 넣은 폐타이어-왕겨층을 설치함으로써 폐기물의 부등침하 및 함몰에 의해 발생되는 인장력 및 전단력에 의해 최종복토층이 파괴되는 것을 방지하고 차단층의 건조수축을 방지할 뿐만 아니라 매립가스를 신속히 배출할 수 있는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조에 관한 것이다.
또한 본 발명은 최종복토층의 하부 및 폐기물층 내에 서로 엮어진 다수의 통폐타이어를 전면적으로 포설하고 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에 공극율과 투수계수가 큰 왕겨를 채워 넣은 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층을 설치할 뿐만 아니라 상기 폐타이어-왕겨층에 침출수 또는 공기주입 및 가스추출관을 설치함으로써 침출수, 매립가스 및 공기의 흐름을 양호하게 하고 상기 폐타이어-왕겨층을 통해 매립지 하부에서 추출된 침출수나 타 매립지에서 발생된 침출수를 매립지 내부로 균등하게 공급하여 혐기성 및 호기성 분해를 활성화시켜 침출수의 수질을 개선시키고 폐기물을 조기에 분해시키는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지를 이용한 침출수 재순환 시스템에 관한 것이다.
이하 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지 매립구조의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저 도2는 본 발명에 따라 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지를 개략적으로 보여주는 단면도로서, 종래 기술과 동일한 부분은 동일한 부호를 부여하였고 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)은 매립지의 바닥(A)이나 경사면(B)에 설치되거나, 폐기물층(E) 내부에 한 층 이상 설치될 수있으며, 최종복토층의 배수층이나 가스배제층(D) 또는 최종복토층의 사면(C)에 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)은 도3에서 보는 바와 같이, 다수의 통폐타이어(150)를 서로 인접되도록 포설한 다음 소정의 로프(170)를 이용하여 각 폐타이어(150)를 서로 묶어 일체가 되도록 하고, 상기 통폐타이어(150) 속과 인접한 폐타이어 사이의 공간에 왕겨(190)를 채워 넣은 것이다. 이때 상기 통폐타이어(150)는 적어도 하나 이상의 구멍이 형성되어 침출수 및 매립가스의 흐름을 좋게 할 수 있다. 그리고 상기 로프(170)는 폐타이어를 결속하기 용이한 것으로서 장기간 매립되어도 분해되지 않는 것을 사용한다. 그리고 상기 왕겨(190)는 일반 왕겨뿐만 다양한 가공왕겨 예를 들어, 분쇄왕겨, 팽윤왕겨, 탄화왕겨 등이 사용될 수 있고 경우에 따라 퇴비, 톱밥이나 모래, 자갈, 쇄석 등과 혼합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 폐기물층에 설치되는 폐타이어 속에는 왕겨에 모래, 자갈 또는 쇄석을 적당량 혼합함으로써 공극율과 지지력을 보강할 수 있고, 최종복토층의 배수층에 설치되는 폐타이어 속에는 왕겨에 퇴비나 톱밥을 혼합함으로써 수분보유력과 비표면적을 증대시켜 미생물 활성도를 높일 수 있다.
한편, 상기 폐타이어-왕겨층(130)을 폐기물층(40)에 설치할 때에는 침하되는 폐기물층(40)과 함께 침하되도록 기반에 고정시키지 않는다. 그러나 상기 폐타이어-왕겨층(130)을 경사면에 설치할 때는 상기 로프(170)의 일측을 지반에 고정시켜 폐타이어-왕겨층이 침하되지 않도록 한다.
본 발명에 따른 상기 왕겨(190)는 투수계수와 공극율이 커서 침출수 및 매립가스의 유통이 자유롭고 비표면적과 수분보유력이 커서 항상 일정한 수분을 유지하기 때문에 미생물의 활성에 유리할 뿐만 아니라 열전도율이 작아 매립지 내부의 반응열과 대기 온도변화를 차단하는 효과가 우수하다. 또한 왕겨(190)는 모래나 자갈에 비해 공극율이 크고 가볍기 때문에 물리적 완충력도 크다. 아래 비교표는 모래 자갈과 왕겨의 물리적 특성을 비교한 표이다.
| 항목 구분 | 모 래 | 자 갈 | 왕 겨 |
| 공극율(%) | 30-40 | 30-35 | 85-90 |
| 투수계수(cm/sec) | 10-1-10-3 | 10-1이상 | 10-1-10-2 |
| 보습율(%) | 20이하 | 5이하 | 150 |
| 열전도율(w/m*k) | 0.2-0.5 | 0.5-1.0 | 0.05이하 |
| 비표면적(m2/g) | 0.1이하 | 0.01이하 | 1.0이상 |
이하에서는 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)이 설치된 매립지의 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 살펴본다. 먼저 도4a는 본 발명에 따라 폐기물층(40)에 폐타이어-왕겨층(130)이 포설된 경우를 보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 중간복토층(60)의 상부에 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)이 포설되어 매립가스 및 침출수의 유통을 자유롭게 하는 동시에 중간복토층(60)과 폐기물층(40)이 부등침하되는 것을 완화시켜 준다.
즉 도4b에 도시된 바와 같이, 하부 폐기물층(40)에서 부등침하가 일어나더라도 서로 엮어진 폐타이어들이 상부 폐기물층이 부등침하 되는 것을 억제하고 함몰부위로 왕겨가 투입되도록 하여 연쇄적인 부등침하를 방지한다. 따라서 도4c에 도시된 바와 같이 일정 시간이 지나면 폐기물층(40)이 서서히 전반적으로 침하되어 함몰부분이 없어지게 된다.
도5는 본 발명에 따라 매립지 사면에 폐타이어-왕겨층(130)이 설치된 경우를보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 차수막(15) 위에 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)이 포설되어 차수막(15)이 인장 및 전단 파괴되는 것을 방지한다. 즉, 도면에서 보는 바와 같이, 폐기물층(40)의 하중과 침하에 의해 서로 엮어진 폐타이어(150)들이 경사 기반에 단단히 고정되어 있기 때문에 차수막(15)에 미치는 인장력 및 전단력을 완화시킨다.
본 발명에 따라 매립지 사면에 폐타이어-왕겨층(130)을 설치하는 경우에는 모래와 자갈로 채워진 종래의 폐타이어에 비해 훨씬 가볍기 때문에 차수층과 차수막에 인장력 및 전단력을 최소화시킬 수 있으며 차수층(12)의 동결융해 및 건조수축을 방지할 수 있다. 즉, 사면에 설치된 차수층(12)은 동절기의 동결융해 및 하절기의 건조수축에 의해 점차 틈이 생겨 침출수가 누출될 수 있다. 그러나 본 발명의 폐타이어-왕겨층(130)은 단열효율이 좋기 때문에 차수층(12)의 동결융해 및 건조수축을 방지한다.
또한 도6a에 도시된 바와 같이, 경사진 폐타이어(150) 속에 모래나 자갈(180)을 채우는 경우에는 모래나 자갈 자체의 무게로 인해 쉽게 흘러내려가기 때문에 차수막(15)이 노출되거나 모래층이 얇게 되는 문제가 있으나 본 발명에 따른 왕겨(190)는 자체 중량이 가볍고 마찰 경사각이 크기 때문에 도8b에 도시된 바와 같이, 45도 이상의 급경사에서도 흘려내리 않는다. 또한 모래나 자갈은 빗물에 의해 쉽게 쓸려 내려가지만 왕겨는 공극율과 투수계수가 커서 빗물을 쉽게 배수시킨다. 그리고 모래나 자갈(180)은 열전도율이 커서 차수막(15)과 차수층(12)에 외기의 열을 그대로 전달하여 동결융해, 건조수축 및 급격한 온도차에 의한 열화를초래하나 본 발명에 따른 왕겨는 열전도율이 매우 낮아 이러한 것이 방지된다.
한편, 종래에는 모래나 자갈(180)을 사면에 포설된 통폐타이어 속에 채워 넣을 때 반드시 수작업에 의존할 수밖에 없었으나 본 발명에 따른 왕겨(190)는 가볍고 균일하기 때문에 진공 펌프 등 이송설비를 이용하여 기계화할 수 있다. 또한 왕겨에 적당량의 수분을 공급하여 펌핑하는 경우에는 폐타이어의 깊은 속까지 쉽게 채울 수 있게 된다.
이어 도7은 최종복토층(50)의 하부에 폐타이어-왕겨층(130)을 설치하여 매립가스 추출을 용이하게 한 경우를 보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 최종복토층(50)의 하부는 폐기물층(40)에서 발생된 매립가스가 모이는 곳이므로 매립가스의 유통이 자유로운 가스배제층이 필요하다. 그러나 종래에는 모래나 자갈을 사용하여 가스배제층을 형성하였기 때문에 최종복토층(50)의 하중에 의해 공극률이 작아지거나 폐기물층(40)의 부등침하 및 함몰에 의해 가스배제층이 붕괴되어 매립가스 추출이 불가능하게 되는 문제가 있었다. 따라서 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)을 사용하여 가스배제층을 형성하면 공극률이 증대되어 매립가스의 유통이 좋아지는 동시에 하부의 부등침하 및 함몰에 의해 발생하는 최종복토층(50)에서의 인장력 및 전단력을 완화시켜 최종복토층이 손상되는 것을 방지하여 가스배제기능을 유지한다. 한편, 매립가스의 유통을 더욱 좋게 하기 위해서는 폐타이어-왕겨층(130)의 상하로 소정 두께의 왕겨층을 형성하여 가스포집관(42)을 설치하는 것이 바람직하다.
그리고 도8은 최종복토층(50)의 사면에 폐타이어-왕겨층(130)을 설치하여 차단층(57) 및 차수막(55)을 보호하는 경우를 보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 최종복토층(50)을 지면위로 높게 설치하는 경우에는 적어도 하나 이상의 사면이 형성되게 되는데, 종래의 사면에는 차단층(57)과 차수막(55)을 형성하거나 또는 단순히 차수막(55)을 설치하는 구조였다. 따라서 차단층(57)이 동결융해 와 건조수축으로 손상되고 차수막(55)은 온도변화 및 태양 자외선에 의해 열화되는 문제가 있었다. 따라서 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)을 설치함으로써 이러한 문제가 해결될 뿐만 아니라 최종복토층(50)이 침하되는 경우에 차수막(55)에 인장력 및 전단력이 증가하는 것을 억제한다. 또한 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)은 단열효율과 수분보유력이 좋기 때문에 폐타이어-왕겨층(130)의 상부에 설치된 식생대층(51)이 건조되는 것을 방지하여 식물의 성장에 유리한 환경을 조성한다.
한편, 도9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)은 최종복토층(50)의 배수층(53)에 설치될 수 있다. 도면에서 보는 바와 같이, 폐타이어-왕겨층(130)을 배수층(53)에 설치함으로써 배수를 원활히 할 뿐만 아니라 차단층(57)의 동결융해 및 건조수축을 방지하고 차수막(55)을 보호하며 폐기물층의 분해열을 차단하고 적당량의 수분을 보유하여 식생대층(51)이 건조되는 것을 방지한다.
그리고 도10a 및 10b는 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)에 사용되는 폐타이어의 결속 방법을 보여주는 평면도이다. 먼저 도10a는 폐기물층(40)에 설치되는 폐타이어-왕겨층(130)으로서 다수의 폐타이어(150)가 일체로 고정되도록 되도록 가로 세로방향으로 묶은 다음 소정의 동심원을 그리도록 보강 로프(172)를 사용하여 다시 한번 더 묶음으로써 국부적으로 가해진 하중이 전체 폐타이어 층에 골고루 분산되도록 한다. 이어 도10b는 경사면에 설치되는 폐타이어-왕겨층(130)으로서 인장력이 작용되는 수직방향에 인장강도가 큰 로프를 사용함으로써 인장력을 강화시키고 앵커(210)에 고정시킨 것이다. 그리고 경사면에 설치된 폐타이어-왕겨층(130)의 상부에는 소정의 눈금을 갖는 그물망(200)을 더 포설하여 왕겨가 손실되는 것을 방지한다.
이어 도13은 매립지 또는 최종복토층의 경사면에 설치된 폐타이어-왕겨층(130)을 고정시키기 위한 다양한 방법을 보여주는 단면도이다. 도13a는 소단부에 무근콘크리트(230)를 타설하여 앵커(210)를 고정시킨 경우이고, 도13b는 소단부까지 폐타이어-왕겨층(130)을 연장시키고 연장된 폐타이어-왕겨층(130) 위에 토사(250)를 충진하여 고정시키는 경우이며, 도13c는 소단부에 설치되는 기존 배수로(270)에 형성된 철근(280)에 로프를 고정시키는 방법이다.
한편, 본 발명에 따라 가스배제층 및 폐기물층(40)에 하나 이상의 폐타이어-왕겨층(130)을 설치한 폐기물 매립지는 침출수 재순환 처리에 매우 유리한 구조를 갖는다. 즉, 침출수 재순환 처리는 매립지의 하부에서 추출된 침출수를 별도의 처리시설에서 처리하는 대신에 매립지의 상부로 다시 주입함으로써 폐기물층에 수분과 영양물질을 공급하여 호기성 또는 혐기성 미생물의 활성을 유도함으로써 침출수를 자연적으로 개선시키고 폐기물을 조기에 분해시키는 방법이다.
따라서 폐기물 매립지(100)에 침출수를 재순환시키기 위해서는 침출수의 수직 및 수평방향으로의 흐름이 양호하도록 하여 침출수가 균등하게 분산되어야 하는데, 종래의 폐기물 매립지는 침출수의 수평흐름이 좋지 않아 주입된 침출수가 중간복토층(60)의 상부에 과수위층을 형성하거나 폐기물층(40)의 특정 부위에 고랑을 형성하여 흐름으로써 특정부분의 미생물활성화로 부등침하를 일으키는 주요 원인이 되었다.
그러나 본 발명에 따른 폐타이어-왕겨층(130)을 최종복토층(50)의 하부에 설치하여 가스배제층을 형성하고 폐기물층(40) 내부에 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층(130)을 설치함으로써 침출수의 수평 및 수직방향으로의 흐름이 좋아져 중간복토층(60) 상부에 과수위층이 발생되지 않고 폐기물층(40)에서 부등침하가 발생되지 않고 만약 부등침하가 발생되더라도 중간복토층(60) 및 폐기물층(40)의 구조가 안정적으로 보호되어 부등침하가 심화되지 않는다.
그러므로 도12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 침출수 재순환 처리 시스템은 폐기물층 내에 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층(130)을 형성하고, 상기 폐타이어-왕겨층(130)에 침출수 또는 공기주입 및 가스추출관을 설치한 것이다. 따라서 매립지 하부에서 추출된 침출수를 저장조(310) 및 조정조(330)를 통해 상기 폐타이어-왕겨층(130)에 다시 주입함으로써 침출수의 수질을 개선하고 폐기물의 분해를 촉진시킨다. 이때 필요한 경우에는 약품저장탱크(350)를 통해 필요한 영양물질이나 pH조절물질을 주입할 수 있고, 호기성 조건이 요구되는 경우에는 송풍기(370)를 작동시켜 상기 폐타이어-왕겨층(130)에 공기를 주입시킬 수 있다.
즉, 본 발명은 매립 진행 중 또는 매립 완료 후에 폐기물층 내부 및 최종복토층에 설치된 폐타이어-왕겨층에 공기를 주입하여 매립지 전체를 호기성 반응조건으로 함으로써 매립지의 조기 안정화를 촉진시킬 수 있다. 또한 본 발명은 상기 폐타이어-왕겨층을 통해 매립가스를 포집 및 추출함으로써 매립가스 포집 및 추출효율을 증대시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 따라 폐기물층 내에 적어도 하나 이상의 폐기물-왕겨층(130)이 설치된 매립지는 침출수 재순환 처리를 위한 전용 매립지로 이용될 수 있다. 예를 들어, 도13에 도시된 바와 같이, 이웃하거나 이격된 다른 매립지(101,103,103)에서 발생된 침출수를 별도의 파이프라인(390)이나 수송수단을 통해 수거하여 본 발명에 따른 침출수 재순환 처리용 매립지(100)에 주입함으로써 침출수 재순환 처리가 어려운 매립지(101, 103, 105)에서 발생된 침출수가 그대로 방출되는 것을 방지하고 침출수 처리에 드는 비용을 크게 절감할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지는 투수계수와 공극율이 크고, 비표면적과 수분보유력이 크며, 비교적 가볍고 열전도율이 매우 낮은 왕겨로 구성되어 있기 때문에 차수막과 차수층에 가해지는 인장력을 최소화시키고 배수를 좋게 하며 차수층의 동결융해 및 건조수축 그리고 자외선에 의해 차수막의 열화를 방지하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 폐기물층에 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층을 전면적으로 포설함으로써 부등침하에 의해 발생되는 폐기물층의 전단 파괴를 방지하여 폐기물층이 붕괴되거나 부등침하가 심화되는 것을 방지하고 최종복토층의 차단층과 차수막이 파손되는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 또한 폐기물층에 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층을 전면적으로 포설함으로써 침출수 및 매립가스의 유동을 자유롭게 할 뿐만 아니라 하여 부등침하를 유발하지 않고 침출수를 재순환 처리할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 매립 진행 중 또는 매립 완료 후에 폐기물층 내부 및 최종복토층에 설치된 폐타이어-왕겨층에서 매립지 전체를 호기성 반응조건으로 하기 위하여 공극율과 투수계수가 우수한 왕겨와 다공층의 형태를 보호하는 타이어층을 통해 공기를 주입함으로써 매립지의 조기 안정화를 촉진시키는 효과가 있다.
본 발명은 또한 매립 진행 중 또는 매립 완료 후에 폐기물층 내부 및 최종복토층에 설치된 폐타이어-왕겨층에서 매립가스의 효율적인 포집 및 추출을 위하여 공극율과 투수계수가 우수한 왕겨와 다공층 형태를 보호하는 타이어층을 통해 매립가스를 포집 및 추출함으로써 매립가스 포집 밍 추출효율을 증대시키는 효과가 있다.
본 발명은 또한 폐기물층 내에 적어도 하나 이상의 폐기물-왕겨층을 설치하여 침출수 재순환 처리를 위한 전용 매립지로 이용함으로써 이웃하거나 이격된 다른 매립지에서 발생된 침출수를 처리함으로써 침출수의 수질을 개선시키고 침출수 처리비용을 크게 절감하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 통폐타이어 속과 그 주위에 왕겨를 채워 넣음으로써 박편화나 절단 등과 같은 별도의 전처리가 생략되고 모래나 자갈에 비해 저렴할 뿐만 아니라 높은 경사면에서도 설치가 용이하고 외력에 의해 흘려 내리지 않는 효과가 있다.
Claims (13)
- 다수의 폐기물층을 포함하여 구성된 폐기물 매립지에 있어서,상기 폐기물층에 서로 엮어진 다수의 통폐타이어를 전면적으로 포설하고 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에 공극율과 투수계수가 크고 완충능력이 우수한 왕겨를 채운 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층을 설치함으로써 폐기물층의 부등침하 및 불균등한 하중에 의해 발생되는 전단력과 인장력을 완화시켜 부등침하 및 함몰에 의한 최종복토층의 손상을 방지하는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 제1항에 있어서,상기 왕겨는 일반왕겨, 분쇄왕겨, 펠렛왕겨, 팽윤왕겨 및 탄화왕겨 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 왕겨는 퇴비, 톱밥, 모래, 자갈 및 쇄석 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 제1항에 있어서,상기 폐타이어-왕겨층은 다수의 동심원을 이루도록 보조 로프를 더 결속하여 부등침하에 의한 인장력을 분산시키는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 제1항에 있어서,상기 폐타이어-왕겨층에 다수의 가스포집관을 설치하여 상기 폐기물층으로부터 매립가스를 포집 및 추출하는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 적어도 하나 이상의 사면이 형성되고 상기 사면에는 차수층과 차수막이 설치된 폐기물 매립지에 있어서,상기 차수막의 상단에 다수의 통폐타이어를 전면적으로 설치하고 소정의 로프로 이들 통폐타이어를 서로 엮어 경사 지반에 단단히 고정시키며 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에는 공극율과 투수계수가 크고 단열효율이 좋은 왕겨를 채운 폐타이어-왕겨층을 설치함으로써 폐기물의 침하에 따른 인장력 및 전단력으로부터 차수막과 차수층을 보호하고 차수층의 동결융해 및 건조수축과 차수막의 자외선 및 온도변화에 의한 손상을 방지하는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 제6항에 있어서,상기 폐타이어-왕겨층의 상부에 소정의 눈금을 갖는 그물망을 더 설치하여 왕겨가 유실되는 것을 방지하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 최종복토층이 형성된 폐기물 매립지에 있어서,상기 최종복토층의 하부에 통폐타이어를 전면적으로 포설하고 소정의 로프로 이들 통폐타이어를 서로 엮어 고정시키며 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에는 공극율과 투수계수가 큰 왕겨를 채워 넣은 폐타이어-왕겨층을 설치함으로써 폐기물의 침하에 의해 발생되는 인장력 및 전단력에 의해 최종복토층이 파괴되는 것을 방지하고 매립가스를 신속히 배출할 수 있는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 제8항에 있어서,상기 폐타이어-왕겨층의 하부에 소정 두께의 왕겨층을 형성하고 상기 왕겨층에 다수의 가스포집관을 설치하는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 최종복토층이 형성된 폐기물 매립지에 있어서,상기 최종복토층의 사면에 통폐타이어를 전면적으로 포설하고 소정의 로프로이들 통폐타이어를 서로 엮어 상기 최종복토층에 설치된 콘크리트 구조물에 고정시키며 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에는 공극율과 투수계수가 큰 왕겨를 채워 넣은 폐타이어-왕겨층을 설치함으로써 최종복토층의 침하에 따른 인장력에 의해 차수막이 인장 파괴되는 것을 방지하고 차단층의 동결융해 및 건조수축에 의한 손상을 방지할 뿐만 아니라 상기 폐타이어-왕겨층의 상부에 형성된 식생대층의 건조를 방지하는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 제6, 8 내지 10항에 있어서,상기 왕겨는 퇴비, 톱밥, 모래, 자갈 및 쇄석 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지의 매립구조.
- 다수의 폐기물층과 최종복토층이 형성된 폐기물 매립지에 있어서,상기 최종복토층의 하부 및 폐기물층 내에 서로 엮어진 다수의 통폐타이어를 전면적으로 포설하고 상기 통폐타이어 속 및 그 주위에 공극율과 투수계수가 큰 왕겨를 채워 넣은 적어도 하나 이상의 폐타이어-왕겨층과;상기 폐타이어-왕겨층에 설치된 침출수 또는 공기주입관과;상기 폐타이어-왕겨층에 설치된 가스포집관을 포함하여 구성됨으로써 침출수 및 공기의 수평 및 수직흐름을 양호하게 하고 계속적인 침출수 주입에 의해서 부등침하가 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지를 이용한 침출수 재순환 처리 시스템.
- 제12항에 있어서,상기 폐타이어-왕겨층에 이웃한 폐기물 매립지나 이격된 폐기물 매립장에서 발생된 침출수를 주입할 수 있도록 파이프라인을 통해 연통시키는 것을 특징으로 하는 폐타이어-왕겨층이 형성된 폐기물 매립지를 이용한 침출수 재순환 처리 시스템.
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