KR100473400B1

KR100473400B1 - 폐기물 매립장의 건설방법

Info

Publication number: KR100473400B1
Application number: KR10-2002-0059891A
Authority: KR
Inventors: 신순주; 이강원
Original assignee: 한국파라마운트 주식회사
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2005-03-10
Also published as: KR20040029585A

Abstract

본 발명은 폐기물 매립지의 건설 방법에 관한 것으로, 특히, 벤토나이트를 이용하여 차수층을 형성하는 폐기물 매립지의 건설 방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명인 폐기물 매립지의 건설 방법은 매립지 용 터 파기를 한 후, 원지반의 상부에 잡석과 유공관을 포함하는 지하수 배제층을 형성하는 단계와, 현지토에 벤토나이트 15 내지 20 중량%를 혼합하여 형성한 혼합 차수재를 이용하여 상기 지하수 배제층의 상부에 차수층을 형성하는 단계와, 상기 차수층의 상부에 보호토층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

폐기물 매립장의 건설방법{A Method for construction of Waste landfills}

현대에는 인구의 증가와 생활 수준의 향상으로 인하여 쓰레기 배출량이 급격히 증가하였으며, 이러한 쓰레기 처리에 따른 많은 방법들이 연구되고 있다. 그 중, 현재 가장 많이 이용되고 있는 방법은 쓰레기를 소각하는 방법과 쓰레기를 매립하는 방법이 있으나, 쓰레기 소각 방법은 환경 오염 물질을 배출하며, 지역 사회의 소각장의 거부가 심한 문제점이 있어 쓰레기 매립이 선호되고 있는 경향이다. 그러나, 이러한 쓰레기 매립지에서도 침출수와 유해 가스가 발생하며, 특히 침출수의 유출 및 악취로 인하여 주변 환경 오염이 발생하고 있는 실정이다.

이에 폐기물 관리법은 폐기물 매립지의 건설 시, 침출수의 투수율에 대하여 1×10^-7㎝/sec이하로 규제를 하고 있다. 이를 만족하기 위한 종래의 폐기물 매립지의 건설 방법을 살펴보면 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같다.

즉, 종래의 폐기물 매립지의 바닥면은 원지반토(10)의 상부에 투수 계수가 1×10^-7㎝/sec이하인 다짐점토층(20)을 형성하고, 그 상부에 고밀도 폴리에틸렌 필름(30), 부직포(40)를 설치하며, 그 상부에 투수 계수가 약 1㎝/sec인 보호층으로서 배수층(50)을 약 30㎝ 형성한다. 그리고, 배수층(50)인 보호층의 상부에 폐기물(W)을 적재하게 된다. 이 때, 차수층으로서 형성된 다짐점토층(20)은 약 50㎝로 형성하나, 그 상부에 고밀도 폴리에틸렌 필름(30)을 형성하지 않을 경우(도 1b의 경우)에는 다짐점토층(20)을 약 100㎝로 형성하여야 한다.

이러한 종래의 폐기물 매립지의 건설에서 차수층으로 형성되는 다짐점토층(20)으로서는 자연 상태의 점토를 사용하는 것이 일반적이지만, 과압밀 점토인 경우에는 낮은 투수성은 유지하지만, 시공성에 문제점이 있으므로 이러한 결점을 보완하기 위하여 흙이나 모래의 혼합토를 사용하고 있으며, 특히, 현장토와 벤토나이트를 혼합한 혼합 차수재를 일반적으로 사용한다.

그러나, 이러한 종래의 혼합 차수재에서는 침출수를 차수하기 위한 벤토나이트의 최적의 혼합비가 밝혀지지 않아, 최적의 벤토나이트 혼합량을 함유하는 최적의 혼합 차수재를 사용하지 못함으로 인하여, 차수층의 차수 실패 또는 원재료의 낭비 및 시공 원가 증가 등의 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 침출수의 차수를 위하여 최적의 벤토나이트 량을 포함하는 혼합차수재를 이용하여, 최적의 차수층을 형성하고, 원재료의 낭비를 방지하여 시공 원가를 절감하는 폐기물 매립지의 건설 방법을 제공하려는 것이다.

이를 위한 본 발명인 폐기물 매립지의 건설 방법은 매립지용 터 파기를 한 후, 원지반의 상부에 잡석과 유공관을 포함하는 지하수 배제층을 형성하는 단계와, 상기 지하수배제층의 상부에 15 내지 50mm의 입자 크기를 가지는 화강풍화토로 이루어진 현지토에 벤토나이트 15 내지 20 중량%를 혼합하여 형성한 혼합차수재를 이용하여 차수층을 형성하는 단계와, 상기 차수층의 상부에 보호토층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 차수층을 형성하는 상기 혼합차수재는 지오라이트 5 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 차수층을 형성하는 단계 이후 상기 보호토층을 형성하는 단계 이전에, 상기 차수층의 상부에 벤토나이트 매트 또는 벤토나이트-지오라이트 매트, 고밀도 폴리에틸렌 필름(H.D.P.E)을 설치하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고밀도 폴리에틸렌 필름(H.D.P.E)을 설치한 이후 상기 보호토층을 형성하는 단계 이전에, 상기 고밀도 폴리에틸렌 필름의 상부에 지오-콤포지트(Geo-composite)를 설치하는 단계를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

우선, 폐기물 매립지를 건설하기 위하여 필수적인 차수층의 형성을 위한 혼합차수재의 제조에 있어서, 최적의 벤토나이트 함유량을 측정하기 위한 실험 및 그 결과에 대하여 설명한다.

혼합차수재가 폐기물 관리법에서 정하는 투수율 1×10^-7㎝/sec을 만족시키기 위하여 현지토와 벤토나이트의 최적의 혼합비를 살펴보기 위하여 현지토로서 사용되는 시료는 24시간 노건조시킨 후 4번체 통과 시료를 사용하고, 도 2의 그래프에 나타난 바와 같은 입도 분포와 아래 표 1과 같은 기본 물성을 가지는 화강풍화토와 아래 표 2와 같은 화학적 구성 성분 및 함량을 가지는 벤토나이트와 지오라이트를 사용하였다.

시험항목	시험결과
시험항목	시험내용	화강풍화토
비중시험	비중(Gs)	2.62
현장 함수비 시험	자연함수비(%)	11
액ㆍ소성 시험	액성한계(LL,%)	-
	소성한계(PL,%)	NP
	소성지수(PI)	-
입도 시험	유효입경(D₁₀,mm)	0.085
	(D₃₀, mm)	0.28
	(D₆₀, mm)	0.85
	균등계수, Cu	10
	곡률계수, Cg	1.09
	통일분류	SW-SM
	#200번체 통과량(%)	8.53
	-	-
A다짐 시험	최적 함수비(%)	13
A다짐 시험	최대 건조단위 중량(t/m³)	1.88

구성성분	함량(%)
구성성분	벤토나이트(미국산)	지오라이트(국내산)
SiO2(규산)	61.7	65.4
Al2O3(산화알루미늄)	20.1	13.2
Fe2O3(산화철)	4.3	13.2
MgO(산화마그네슘)	2.6	0.92
CaO(산화칼슘)	1.0	3.57
Na2O(산화나트륨)	2.5	2.03
K2O(산화칼륨)	0.3	1.77
LOI	5.8	-
Ig-Loss(건조감량)	-	11.2
CㆍEㆍC(양이온치환능력)	-	70∼140(meq/100g)

그리고, 본 실험에서 투수 계수의 측정을 위한 침출수 시료는 1일 폐기물 매립량이 국내 최대인 수도권 매립지에서 발생한 침출수를 대상으로 하였으며, 본 실험에 사용된 수도권 제 2매립지의 침출수 성분은 아래 표 3과 같다.

항목	침출수(mg/L)
pH	6.3
BOD₅	14,585
CODcr	24,835
SS	190
T-N	589
NH3-N(as N)	301
AlK	3,555
T-P	4.79
Cu	0.177
Cd	0.004
Cr⁺⁶	0.127

본 실험의 대상이 되는 혼합차수재의 공학적 특성을 살펴보기 위하여, 도 1및 상기 표 1의 특성을 가지는 화강풍화토와 상기 표 2의 함량을 가지는 벤토나이트를 하기 표 4와 같이 혼합하여 KSF 2312의 A다짐을 실시하였다. B는 벤토나이트를 의미하고, S는 화강풍화토를 의미하며, 벤토나이트(B)와 화강풍화토(S)의 혼합비는 중량비로 나타낸 것이다.

시료명칭	B/S(%)
B00	0
B05	5
B10	10
B15	15
B20	20

상기 표 4와 같이 혼합된 혼합차수재를 시료로 사용하여, 벤토나이트의 혼합 비율에 따른 최대건조단위중량(t/m³)을 살펴보면, 도 3과 같은 결과가 나타난다. 즉, 벤토나이트의 혼합비가 증가할수록 최대건조단위중량은 선형적 관계로 감소하고 있으며, 이는 벤토나이트가 화강풍화토의 단위 중량보다 작기 때문이다.

그리고, 상기 표 4와 같이 혼합된 혼합차수재를 시료로 사용하여, 화강풍화토와 벤토나이트의 혼합비에 따른 최적함수비(%)의 관계를 살펴보면 도 4와 같은 결과가 나타난다. 즉, 벤토나이트의 혼합비가 10 중량%까지는 최적함수비가 약 14.9%까지 증가하다가, 벤토나이트의 혼합비가 10%이상에서는 그 증가 양상이 급격히 감소하여 벤토나이트의 혼합비가 20 중량% 일 때에는 약 15.2%로 나타났다.

또, 상기 표 4와 같이 혼합된 혼합차수재를 시료로 하여 KSF 2303 & 2304-95인 액ㆍ소성 시험을 실시한 결과는 표 5와 같이 나타났다.

시료명칭	액성한계	소성한계	소성지수(PI)
B00	N.P	N.P	N.P
B05	39%	N.P	N.P
B10	41%	N.P	N.P
B15	42%	15%	27%
B20	45%	17%	29%

즉, 벤토나이트의 혼합비가 증가할수록 액성 한계는 벤토나이트 혼합비 5%에서부터 나타나지만, 소성 한계는 벤토나이트 혼합비 15 중량% 이상부터 나타나 미국 EPA 시공 조건인 소성 지수(PI)가 10% 이상 30 % 이하인 조건을 만족하고 있다. 이처럼 벤토나이트 혼합비에 따라서 액ㆍ소성 한계가 증가하는 것은 벤토나이트의 전기적 특성에 인한 물의 흡착 능력에 기인하는 것이다.

그리고, 상기 표 4와 같이 혼합된 혼합차수재를 시료로 사용하여, 벤토나이트와 화강풍화토의 혼합비에 따른 일축압축강도시험은 한국공업규격기준인 일축압축강도 시험(KS F 2341-97)의 규정에 따라 시험을 실시하였으며, 일축압축시험에 필요한 공시체 제작은 정해진 혼합비에 따라 혼합한 몰드에 넣고 시료를 안정시킨 후, 최대 변형이 일어나는 순간의 하중을 측정하였다. 일축압축강도의 실험 결과는 도 5와 같다. 즉, 벤토나이트의 혼합비가 증가할수록 일축압축강도도 증가하는 경향을 보이는데, 이는 벤토나이트의 팽창성으로 인한 공극의 감소 현상과 벤토나이트 자체의 점착력으로 인하여 일축압축강도가 증가되는 것이다. 벤토나이트 혼합비 15 중량%에 대한 일축압축강도는 약 11.95t/m²으로 나타났다.

마지막으로, 벤토나이트, 지오라이트의 혼합비에 따른 여러 혼합차수재와 벤토매트 및 반응매트 설치에 따른 투수성 및 정화 특성을 규명하기 위하여, 하기 표 6과 같은 실험 조건으로 실험을 실시하였다.

차수재종류	벤토나이트혼합비(중량%)	지오라이트혼합비(중량%)	반응매트내지오라이트혼합비(%)	투수 특성
차수재종류	벤토나이트혼합비(중량%)	지오라이트혼합비(중량%)	반응매트내지오라이트혼합비(%)	일반수	침출수
혼합차수재	0	-	-	0	0
	5	-	-	0	0
	10	-	-	0	0
	15	-	-	0	0
	20	-	-	0	0
혼합반응차수재	10	5	-	0	0
	10	10	-	0	0
	15	5	-	0	0
	15	10	-	0	0
혼합차수재+ 벤토매트	15	5	-	0	0
혼합차수재+ 벤토매트	15	10	-	0	0
혼합차수재+ 반응매트	15	5	-	0	0
혼합차수재+ 반응매트	15	10	-	0	0
혼합반응차수재+ 반응매트	15	5	-	0	0
	15	5	-	0	0
	15	10	5	0	0
	15	10	10	0	0

즉, 상기 표 6에 나타낸 조건에 따른 투수 특성 및 정화 특성을 실험하기 위하여, 한국공업규격기준인 변수위시험방법(KSF 2322)의 규정에 따른 변수위 투수시험과 압력식 정수위 투수 시험을 실시하였다.

이러한 변수위 및 압력식 정수위 투수 시험의 결과에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

우선, 화강풍화토와 벤토나이트의 혼합비에 따른 혼합차수재의 일반수에 대한 투수 특성을 살펴보면 도 6a에 나타난 그래프와 같은 결과를 보인다. 즉, 모든 시료는 일정한 시간의 경과에 따라서 투수 계수가 점진적으로 감소하였고, 비교적 안정된 값을 나타내었다. 즉, 혼합비에 따라서 9.87×10^-6㎝/sec ∼ 7.04×10^-7㎝/sec로 나타났고, 폐기물 관리법 기준인 1×10^-7㎝/sec를 만족시키는 투수 계수는 벤토나이트 혼합비 15 중량%이상에서 나타났다. 벤토나이트의 혼합비가 높아질수록 투수 계수가 감소하는 것은 벤토나이트의 팽창성으로 공극이 감소했기 때문이다.

그리고, 화강풍화토와 벤토나이트의 혼합비에 따른 혼합차수재의 침출수에 대한 투수 계수의 변화를 살펴보면 도 6b에 도시된 바와 같다. 즉, 벤토나이트의 혼합비에 따라서 3.206×10^-6㎝/sec ∼ 3.13×10^-8㎝/sec로 나타났으며, 침출수에 의한 투수 실험에서도 폐기물 관리법 기준인 1×10^-7㎝/sec를 만족시키는 벤토나이트 혼합비는 15 중량%이상에서 나타났다.

상기와 같은 실험 결과 화강풍화토와 벤토나이트의 혼합비에 따른 혼합차수재의 일반수와 침출수에 대한 투수 계수를 비교하여 보면, 도 6c에 도시된 바와 같으며, 그 정확한 수치는 다음 표 7과 같다.

벤토나이트혼합비(%)	투수계수 (㎝/sec)
벤토나이트혼합비(%)	일반수	침출수
0	9.87×10^-6	3.21×10^-6
5	4.44×10^-6	1.02×10^-6
10	2.31×10^-7	1.47×10^-7
15	9.13×10^-8	4.10×10^-8
20	7.04×10^-8	3.13×10^-8

즉, 벤토나이트의 혼합비가 증가함에 따라, 혼합차수재의 투수 계수가 지수함수 관계로 감소하였고, 혼합비 15 중량%이상부터는 폐기물 관리법 기준인 1×10^-7㎝/sec 이하의 투수 계수를 보였다. 그러나, 벤토나이트의 혼합비 15중량%이상부터는 벤토나이트의 팽창성으로 인한 공극 감소에 의하여 투수 계수의 감소율이 급격히 줄었는 것을 알 수 있다.

그리고, 일반수와 침출수에 의한 투수 계수의 차이는 침출수 성분 중 부유 물질의 함유로 인한 공극의 감소 현상이 더 크기 때문에 일반수에서의 투수 계수보다 침출수에서의 투수 계수가 더욱 작게 나타나는 것이다.

다음으로, 화강풍화토에 벤토나이트 10 중량% 및 15 중량%를 혼합한 혼합차수재를 기준으로 하여, 지오라이트를 5 중량% 및 10 중량% 혼합한 혼합반응차수재의 투수시험결과를 보면, 일반수에 있어서의 투수 계수는 도 7a에 나타난 그래프와 같으며, 침출수에 있어서의 투수 계수는 도 7b에 나타난 바와 같다. 그리고, 벤토나이트와 지오라이트 혼합비에 따른 투수 실험 결과의 정확한 수치는 다음 표 8과 같다.

벤토나이트혼합비(%)	지오라이트혼합비(%)	투수계수(㎝/sec)
벤토나이트혼합비(%)	지오라이트혼합비(%)	일반수	침출수
10	0	2.31×10^-7	1.47×10^-8
	5	2.12×10^-7	1.801×10^-8
	10	2.275×10^-7	2.27×10^-8
15	0	9.13×10^-8	4.10×10^-8
	5	8.23×10^-8	7.20×10^-8
	10	9.20×10^-8	9.30×10^-8

즉, 투수 실험 결과 지오라이트를 혼합한 혼합반응차수재의 투수 계수도 벤토나이트 혼합비 15 중량%에서 폐기물 관리법 기준인 1×10^-7㎝/sec 기준을 만족하는 것으로 나타나, 투수 계수는 벤토나이트의 혼합비에 따라서 그 크기가 결정되어지며, 지오라이트가 혼합되더라도 벤토나이트의 혼합에 의하여 결정된 투수 계수에 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있다. 따라서, 지오라이트의 혼합비 5 중량% 또는 10 중량% 에서는 차수재의 투수 특성에는 영향을 미치지 않아 침출수의 정화 특성 재료로 사용 가능함을 알 수 있다. 또한, 투수 실험 후, 침출수는 악취가 상당 부분 제거되었으므로, 이는 반응물질인 지오라이트가 악취의 원인인 암모늄 이온을 제거하여 나타나는 것으로 판단된다.

다음은 상술한 화강풍화토와 벤토나이트 15 중량%를 혼합한 혼합차수재와 화강풍화토, 벤토나이트 15 중량% 및 지오라이트 10 중량%를 혼합한 혼합반응차수재에 두겹의 지오텍스타일 사이에 약 6㎜의 벤토나이트를 삽입시킨 벤토나이트매트(이하, 벤토매트)와 벤토나이트와 지오라이트 5 또는 10 중량%를 혼합하여 삽입시킨 벤토나이트-지오라이트 매트(이하, 반응매트)를 설치하여 투수 계수를 실험한 결과는 도 8a 및 도 8b에 나타난 그래프와 같으며, 그 각각의 정확한 투수 계수는 다음 표 9와 같다.

벤토나이트혼합비(%)	지오라이트혼합비(%)	매트내의 지오라이트혼합비(%)	투수계수(㎝/sec)
15	0	0	5.12×10^-8
		5	5.32×10^-8
		10	5.50×10^-8
15	10	0	5.11×10^-8
		5	5.23×10^-8
		10	5.36×10^-8

즉, 벤토나이트를 15 중량% 포함하는 혼합차수재에 벤토매트 또는 반응매트를 적용한 투수실험 결과 벤토매트 또는 반응매트를 적용하지 않은 혼합차수재의 투수계수보다 훨씬 감소하는 것으로 나타났으며, 벤토나이트 15 중량%와 지오라이트 10 중량%를 포함하는 혼합반응차수재에 벤토매트 또는 반응매트를 적용하여 투수 실험을 한 결과, 벤토매트 또는 반응매트를 적용하지 않은 혼합반응차수재의 투수 계수보다 훨씬 감소한 것을 알 수 있다. 따라서, 혼합차수재 또는 혼합반응차수재와 더불어 벤토매트 또는 반응매트를 적용함으로서, 차수에 대한 안전율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같은 실험 결과, 벤토나이트가 증가함에 따라 혼합차수재의 투수 계수가 지수함수 관계로 감소하였고, 벤토나이트의 혼합비가 15 중량%이상부터는 벤토나이트의 혼합비가 증가하더라도, 투수 계수의 감소 효과가 크게 나타나지 않으며, 벤토나이트의 혼합비 15 중량%의 근처에서 일반수에 대한 투수 계수가 폐기물 관리법 기준인 1×10^-7㎝/sec 보다 낮게 나타나므로, 혼합차수재의 벤토나이트의 최적의 혼합비는 약 15 중량%임을 알 수 있다.

그리고, 일반수와 침출수를 사용한 혼합차수재에 대한 투수 실험에서 일반수에 비하여 침출수의 투수 계수가 더 낮은 결과를 나타내므로, 일반수에 의한 실험에 의하는 경우 폐기물 매립지를 더욱 안전적으로 설계 할 수 있음을 알 수 있다.

또, 최적의 벤토나이트 혼합비 15 중량%에 지오라이트 혼합비 0, 5, 10 중량%에서 일반수 및 침출수를 이용한 투수 실험 결과 유사한 결과를 나타나므로, 지오라이트 혼합비 5, 10 중량%에서는 차수재의 투수 특성에 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한 투수 실험 후, 침출수에 악취가 상당부분 제거되었는데 이는 악취의 원인인 암모늄 이온이 지오라이트에 흡착된 것으로써, 벤토나이트를 혼합한 혼합차수재에서 지오라이트를 혼합함으로서, 침출수의 차수 이외에 정화 기능도 할 수 있음을 알 수 있다.

마지막으로, 혼합차수재와 혼합반응차수재에 벤토매트와 반응매트를 적용한 차수재의 투수실험결과 최적 벤토나이트 혼합비 15 중량%인 경우에 비해 최소 43%의 투수계수가 작게 나타나 혼합차수층에 벤토매트의 적용성이 우수하여, 차수에 대한 안전율을 향상시킬 수 있다.

이하, 상술한 실험 결과를 반영한 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 폐기물 매립지의 건설 방법은, 도 9에 도시된 바와 같이, 매립지용 터 파기를 한 후, 원지반의 상부에 잡석(111)과 유공관(112)을 포함하는 지하수 배제층(110)을 형성하는 단계와, 현지토(121)에 벤토나이트(122) 15 내지 20 중량%를 혼합하여 형성한 혼합차수재를 이용하여 지하수 배제층(110)의 상부에 차수층(120)을 형성하는 단계와, 차수층(120)의 상부에 보호토층(130)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이때, 현지토는 그 입자가 15 내지 50mm인 것을 선별하여 사용하는 것이 바람직하며, 특히 화강풍화토를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 현지토를 선별한 후에는 선별된 현지토에 벤토나이트를 약 15 내지 20 중량%를 혼합하여 혼합차수재를 제조하며, 이렇게 제조된 혼합차수재를 지하수 배제층의 상부에 포설ㆍ다짐함으로서 차수층(120)을 형성한다.

즉, 차수층(120)을 형성하는 혼합차수층을 제조함에 있어서, 상술한 실험의 결과를 바탕으로 폐기물 관리법의 투수 계수 기준인 1×10^-7㎝/sec 보다 이하의 투수 계수를 가지도록 하기 위한 최적의 벤토나이트 혼합비로 약 15 중량%이상으로 하며, 폐기물 관리법의 투수 계수 기준을 만족하면서 벤토나이트의 낭비를 줄이기 위하여 20 중량%이하로 하는 것이다. 따라서, 혼합차수재가 현지토와 함께 벤토나이트 15 내지 20 중량%를 포함함으로서, 폐기물 관리법에서 기준으로 정하는 투수 계수를 만족시킬 수 있으며, 또한, 상기 표 5에서 상술한 바와 같이, 벤토나이트 혼합비 15 중량% 이상부터 미국 EPA 시공 조건인 소성 지수(PI)가 10% 이상 30 % 이하인 조건을 만족하므로, 차수층(120) 형성을 위한 시공성도 우수한 것이다.

그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 차수층(120) 형성을 위한 혼합차수재는 현지토(121)와 벤토나이트(122) 15 내지 20 중량%을 포함하면서, 지오라이트(123)를 약 5 내지 10 중량% 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 벤토나이트(122)의 함유량에 의하여 폐기물 관리법 상의 투수 계수를 만족하면서, 지오라이트(123)를 5 내지 10 중량% 포함함으로서 침출수의 유출이 발생하더라도 침출수의 정화를 꾀할 수 있는 것이다. 또, 혼합차수재에 지오라이트(123)를 포함시키더라도 벤토나이트(122)의 15 내지 20 중량% 함유에 의한 투수 계수에는 영향을 미치지 않음은 상술한 실험에서 확인한 바이다.

그리고, 도 11a에 도시된 바와 같이, 차수층(120)을 형성하는 단계 이후 보호토층(130)을 형성하는 단계 이전에, 혼합차수재로 형성된 차수층(120)의 상부에 벤토나이트 매트(140) 또는 벤토나이트-지오라이트 매트(140-1)를 설치하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서, 벤토나이트 매트(140)와 벤토나이트-지오라이트 매트(140-1)는 도 11b에 도시된 바와 같으며, 벤토나이트 매트(140)는 두겹의 지오텍스타일 부직포(141)의 사이에 벤토나이트(142)가 삽입되어 형성된 것이며, 벤토나이트-지오라이트 매트(140-1)는 두겹의 지오텍스타일 부직포(141-1)의 사이에 벤토나이트와 지오라이트 5 내지 10 중량%의 혼합물(142-1)이 삽입되어 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 차수층(120)을 형성하는 단계 이후 보호토층(130)을 형성하는 단계 이전에, 혼합차수재로 형성된 차수층(120)의 상부에 고밀도 폴리에틸렌 필름(H.D.P.E)(150)을 설치하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

따라서, 폐기물 매립지의 건설에서 현지토(121)에 벤토나이트(122) 15 내지 20 중량%를 혼합시켜 형성한 혼합차수재로 차수층(120)을 형성하여, 폐기물 관리법상의 투수 계수를 만족시키면서, 벤토나이트 매트(140) 또는 벤토나이트-지오라이트 매트(140-1), 고밀도 폴리에틸렌(150)을 더 포함함으로서, 침출수의 차수를 더욱 안정적으로 꾀할 수 있는 것이다.

그리고, 도 13a에 도시된 바와 같이, 고밀도 폴리에틸렌 필름(H.D.P.E)(150)을 설치한 이후에 보호토층(130)을 형성하는 단계 이전에, 고밀도 폴리에틸렌 필름(150)의 상부에 지오-콤포지트(Geo-composite)(160)를 설치하는 단계를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 여기에서 지오-콤포지트(160)는 두겹의 직포 또는 부직포로 형성된 투수성 시트(161) 사이에 보강망(162)이 삽입되어 있다. 따라서, 고밀도 폴리에틸렌 필름(150)의 상부에 지오-콤포지트(160)를 설치함으로서, 시공 중 또는 시공 후 폐기물의 매립 과정에서 고가의 고밀도 폴리에틸렌 필름(150)의 훼손을 방지할 수 있는 것이다.

본 발명은 침출수의 차수를 위하여 최적의 벤토나이트량을 포함하는 혼합차수재를 이용하여, 최적의 차수층을 형성하는 폐기물 매립지의 건설 방법을 제공하였으며, 이로 인하여 벤토나이트와 지오라이트 등의 원재료의 낭비를 방지하였으며, 시공 원가를 절감하게 되었다.

도 1a 및 도1b는 폐기물 관리법에서 규정하는 폐기물 매립지의 바닥면 단면도.

도 2는 본 발명의 실험에 사용되어진 화강풍화토의 입도분포를 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명의 실험에서 사용되어진 혼합차수재의 벤토나이트 혼합비에 따른 최대건조단위중량을 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명의 실험에서 사용되어진 혼합차수재의 벤토나이트 혼합비에 따른 최적함수비를 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명의 실험에서 사용되어진 혼합차수재의 벤토나이트 혼합비에 일축압축강도를 나타낸 그래프.

도 6a 내지 도 8b는 본 발명의 실험에 따른 시료의 투수 계수를 나타낸 그래프.

도 9 내지 도 11a, 도 12, 도 13a는 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립장의 바닥면의 개략적인 단면도.

도 11b는 본 발명의 일 실시예에 사용되어진 벤토나이트 매트 또는 벤토나이트-지오라이트 매트의 사시도.

도 13b는 본 발명의 일 실시예에 사용되어진 지오-콤포지트의 부분 절단 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명 *

100 : 원지반 110 : 지하수 배제층

111 : 잡석 112 : 유공관

120 : 차수층 121 : 현지토

122 : 벤토나이트 123 : 지오라이트

130 : 보호토층 140 : 벤토나이트 매트

141, 141-1 : 지오텍스타일 부직포 142 : 벤토나이트

142-1 : 벤토나이트와 지오라이트의 혼합물

150 : 고밀도 폴레에틸렌 필름(H.D.P.E)

160 : 투수성 시트 161 : 지오텍스타일 부직포

162 : 보강망

Claims

매립지용 터 파기를 한 후, 원지반의 상부에 잡석과 유공관을 포함하는 지하수 배제층을 형성하는 단계와;

상기 지하수배제층의 상부에 15 내지 50mm의 입자 크기를 가지는 화강풍화토로 이루어진 현지토에 벤토나이트 15 내지 20 중량%를 혼합하여 형성한 혼합차수재를 이용하여 차수층을 형성하는 단계와;

상기 차수층의 상부에 보호토층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징인 폐기물 매립지의 건설 방법.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 차수층을 형성하는 상기 혼합차수재는 지오라이트 5 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이 특징인 폐기물 매립지의 건설 방법.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 차수층을 형성하는 단계 이후 상기 보호토층을 형성하는 단계 이전에, 상기 혼합차수재로 형성된 차수층의 상부에 벤토나이트 매트를 설치하는 단계를 더 포함하는 것이 특징인 폐기물 매립지의 건설 방법.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 차수층을 형성하는 단계 이후 상기 보호토층을 형성하는 단계 이전에, 상기 혼합차수재로 형성된 차수층의 상부에 벤토나이트-지오라이트 매트를 설치하는 단계를 더 포함하는 것이 특징인 폐기물 매립지의 건설 방법.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 차수층을 형성하는 단계 이후 상기 보호토층을 형성하는 단계 이전에, 상기 혼합차수재로 형성된 차수층의 상부에 고밀도 폴리에틸렌 필름(H.D.P.E)을 설치하는 단계를 더 포함하는 것이 특징인 폐기물 매립지의 건설 방법.
제 6항에 있어서,

상기 고밀도 폴리에틸렌 필름(H.D.P.E)을 설치한 이후 상기 보호토층을 형성하는 단계 이전에, 상기 고밀도 폴리에틸렌 필름의 상부에 지오-콤포지트(Geo-composite)를 설치하는 단계를 더 포함하는 것이 특징인 폐기물 매립지의 건설 방법.