KR100726353B1 - 침출수 처리용 복합반응성 정화장치 및 그 방법 - Google Patents

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백원석
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 각종 쓰레기 또는 폐광물을 매립하는 매립시설에서 발생되는 오폐수 등의 침출수를 생화학적 및 물리적으로 정화하여 배출하는 정화장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 매립층에서 발생되는 오폐수 등의 침출수를 정화하여 배출하도록 되어 있는 매립시설의 정화장치에 있어서, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 모래와 황토와 벤토나이트와 제올라이트가 일정비율로 혼합되어 있어 침출수의 중금속 및 유기물질을 흡착제거하도록 되어 있는 흡착제거층과, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체와 모래와 황토가 일정비율로 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체에는 호기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 호기조건이 유지되면서 질산화반응이 일어나도록 되어 있는 호기성투수벽체층과, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체와 모래와 황토가 일정비율로 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체에는 혐기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 혐기조건이 유지되면서 탈질반응이 일어나도록 되어 있는 혐기성투수벽체층이 정화장치케이스 내부에 차례로 적층되어 있고 상기 흡착제거층과 호기성투수벽체층과 혐기성투수벽체층의 상면과 하면에는 각각 부직포층이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 침출수 처리용 복합반응성 정화장치 및 그 방법에 관한 것이다.
복합반응성 정화장치, 호기성투수벽체층, 흡착제거층, 혐기성투수벽체층, 폴리우레탄 담체, 유공관

Description

침출수 처리용 복합반응성 정화장치 및 그 방법{The composite reactivity clean apparatus of dirty and waste water and the cleaning method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 복합반응성 정화장치의 분해 상태를 나타낸 개략도
도 2는 본 발명에 따른 복합반응성 정화장치의 사시개략도
도 3은 본 발명에 따른 복합반응성 정화장치가 설치된 매립시설의 단면 개략도
도 4는 본 발명에 따른 복합반응성 정화장치가 횡방향으로 설치된 상태의 단면개략도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1. 복합반응성 정화장치
2. 호기성투수벽체층
3. 흡착제거층
4. 혐기성투수벽체층
5a, 5b. 폴리우레탄 담체
6. 산소공급용 유공관
7. 탄소원공급용 유공관
8. 정화장치케이스
9a, 9b, 9c, 9d. 부직포층
10. 펌프
본 발명은 각종 쓰레기 또는 폐광물을 매립하는 매립시설에서 발생되는 오폐수 등의 침출수를 생화학적 및 물리적으로 정화하여 배출하는 정화장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 매립층에서 발생되는 오폐수 등의 침출수를 정화하여 배출하도록 되어 있는 매립시설의 정화장치에 있어서, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 모래와 황토와 벤토나이트와 제올라이트가 일정비율로 혼합되어 있어 침출수의 중금속 및 유기물질을 흡착제거하도록 되어 있는 흡착제거층과, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체와 모래와 황토가 일정비율로 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체에는 호기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 호기조건이 유지되면서 질산화반응이 일어나도록 되어 있는 호기성투수벽체층과, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체와 모래와 황토가 일정비율로 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체에는 혐기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 혐기조건이 유지되면서 탈질반응이 일어나도록 되어 있는 혐기성투수벽체층이 정화장치케이스 내부 에 차례로 적층되어 있고 상기 흡착제거층과 호기성투수벽체층과 혐기성투수벽체층의 상면과 하면에는 각각 부직포층이 구비되어 있어 매립시설에서 발생되는 침출수가 정화장치케이스 내부로 유입되면서 상기 각 층을 통해 차례로 투수되어 질소성분 및 각종 중금속 등의 유해물질이 제거되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 침출수 처리용 복합반응성 정화장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 각종 쓰레기나 폐광물 등을 매립하는 매립시설은 측면둘레를 따라 연직차수벽 및 제방을 설치하고 바닥면을 깊게 파 바닥차수층을 설치하며, 상기 바닥차수층에는 침출수집수관을 설치하거나 또는 바닥차수층 자체를 집수정쪽으로 경사지게 설치하여 쓰레기 등이 매립된 매립층에서 발생되는 오폐수 등의 침출수가 상기 침출수집수관 또는 경사진 바닥차수층을 따라 집수정으로 유입되도록 하고 상기 집수정에 일시적으로 저장된 침출수는 이송관을 통하여 인근 하수종말처리장으로 보내져 정화 처리된 후 정화된 물만 하천으로 방류하도록 되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 매립시설은 자체 침출수처리장의 설치 및 운영비용이 높은 관계로 인근 하수종말처리장에서 하수와 함께 침출수를 처리하도록 함으로써 그 처리효율이 떨어지며, 또한 대부분이 노천 매립식이어서 빗물의 대부분이 침출수로 전환되어 침출수의 발생량이 많고, 집중호우 등으로 인해 강수량이 급격히 증가하는 경우에는 상기 집수정에 일시적으로 모인 침출수가 곧 바로 정화처리되지 못하고 이송관을 통해 인근 하수종말처리장으로 이송된 후 정화 처리해야 하므로 인근 하수종말처리장의 용량이 초과된 양의 침출수가 공급되면 침출수의 처리불능 사태가 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 간단한 구조로 되어 있어 설치 및 운영비용이 적게 들며, 흡착층과 호기성미생물 및 혐기성미생물의 복합 반응으로 침출수에 포함된 각종 질소성분과 중금속 등의 각종유해물질을 효과적으로 제거하도록 하여 정화처리된 처리수가 배출되도록 하고, 매립시설 자체에 일체로 설치되어 침출수를 정화 배출할 수 있는 복합반응성 정화장치를 제공함으로써 별도의 하수종말처리장을 이용할 필요없이 매립층에서 발생되는 오폐수 등의 침출수를 매립시설 자체에서 신속하게 정화하여 배출하도록 하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 각종 매립층에서 발생되는 오폐수 등의 침출수를 정화하여 배출하도록 되어 있는 매립시설의 정화장치에 있어서, 모래와 황토와 벤토나이트와 제올라이트가 일정비율로 혼합되어 있어 중금속 및 유기물질을 흡착제거하도록 되어 있는 흡착제거층과, 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체와 모래와 황토가 일정비율로 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체에는 호기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 호기조건이 유지되면서 질산화반응이 일어나도록 되어 있는 호기성투수벽체층과, 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체와 모래와 황토가 일정비율로 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체에는 혐기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 혐기조건이 유지되면서 탈질반응이 일어나도록 되어 있는 혐기성투수벽체층이 정화장치케이스 내부에 일정 부피비로 차례로 적층되어 있고 상기 흡착제거층과 호기성투수벽체층과 혐기성투수벽체층의 상면과 하면에는 각각 부직포층이 구비되어 있어 매립시설에서 발생되는 침출수가 정화장치케이스 내부로 유입되면서 상기 각 층을 통해 차례로 투수되어 질소성분 및 각종 중금속 등의 유해물질이 제거되도록 되어 있는 것에 본 발명의 특징이 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 침출수 처리용 복합반응성 정화장치(1)는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 각종 쓰레기나 폐광물을 매립하는 매립층에서 발생되는 오폐수 등의 침출수를 정화하여 배출하도록 되어 있는 통상의 매립시설에 일체로 연설되거나 또는 매립시설의 집수정을 통해 모아진 침출수를 처리하기 위해 연설되는 것으로, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 모래 및 황토의 혼합물 80 ~ 90중량%와 벤토나이트 5 ~ 10중량%와 제올라이트 5 ~ 10중량%가 혼합되어 있어 침출수의 중금속 및 유기물질을 흡착제거하도록 되어 있는 흡착제거층(3)과, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체(5a) 10 ~ 30부피%와 모래 및 황토의 혼합물 70 ~ 90부피%가 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체(5a)에는 호기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 호기조건이 유지되면서 질산화반응이 일어나도록 되어 있는 호기성투수벽체층(2)과, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체(5b) 10 ~ 30부피%와 모래 및 황 토의 혼합물 70 ~ 90부피%가 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체(5b)에는 혐기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 혐기조건이 유지되면서 탈질반응이 일어나도록 되어 있는 혐기성투수벽체층(4)이 정화장치케이스(8) 내부에 차례로 적층되어 있어 매립시설에서 발생되는 침출수가 정화장치케이스(8) 내부로 유입되면서 상기 각 층을 통해 차례로 투수되어 질소성분 및 각종 중금속 등의 유해물질이 제거되도록 되어 있다.
상기 폴리우레탄 담체(5a)(5b)는 폴리우레탄 프리폴리머(Polyurethaneprepolymer) 44 ~ 50중량%와 비이온성 계면활성제가 혼합된 수용액 46 ~ 52중량%와 활성탄 2 ~ 8중량%가 혼합반응되어 발포된 것으로, 먼저 비이온성 계면활성제를 물 1L에 20 ~ 40g 정도로 혼합하여 수용액을 제조하고 입도가 0.05 ~ 2.0mm정도의 분말상태인 활성탄을 상기 비이온성 계면활성제 수용액에 상기 비율로 혼합한 다음 50 ~ 60℃로 가온된 폴리우레탄 프리폴리머를 첨가 교반하여 반응시킨 후 틀에 넣어 발포 팽창시켜 활성탄이 담지된 폴리우레탄 폼을 형성하게 되며 상기 폴리우레탄 폼은 일정크기로 잘라 폴리우레탄 담체(5a)(5b)를 형성하게 된다.
상기와 같이 활성탄 분말이 일정비율로 첨가됨으로써 공극율이 향상되고 침출수에 포함된 중금속 등의 유해물질이 활성탄에 흡착되어 제거되도록 한다.
상기 폴리우레탄 담체(5a)(5b)는 공극율이 0.7 ~ 0.9 정도로 유지되도록 제작되어 있고, 담체의 크기는 대략 가로 2cm, 세로 2cm, 높이 2cm의 작은 정육면체형으로 잘라 다수개 사용하는 것이 바람직하고, 필요에 따라서는 정화장치케이 스(8)의 크기에 따라 상기 폴리우레탄 담체(5a)(5b)의 크기를 임의대로 조절하여 제작할 수도 있다.
상기 폴리우레탄 담체(5a)(5b)는 표면에 형성된 수많은 공극에 호기성 미생물 또는 혐기성 미생물을 통상의 방법으로 부착시켜 미생물막을 형성한 상태로 호기성투수벽체층(2)과 혐기성투수벽체층(4)에 각각 전체 부피에 대하여 10 ~ 30부피%로 혼합 사용된다.
필요에 따라서, 상기 활성탄 대신 표면에 수많은 공극이 형성되어 있는 제올라이트 분말을 혼합 첨가하여 폴리우레탄 담체를 제조할 수 도 있다.
상기 흡착제거층(3)은 침출수 중의 중금속 및 유기물을 1차적으로 흡착제거하는 부분으로, 전체부피의 1/4 ~ 2/5정도를 차지하도록 되어 있으며 모래 및 황토의 혼합물 80 ~ 90중량%와 벤토나이트 5 ~ 10중량%와 제올라이트 5 ~ 10중량%가 혼합되어 있되, 상기 모래 및 황토의 혼합물은 모래 70 ~ 90중량%와 황토 10 ~ 30중량%가 혼합되어 있어 침출수가 일정유속을 유지하면서 서서히 흡착제거층(3)을 통과하도록 되어 있으며, 상기 벤토나이트는 입경이 1 ~ 100㎛정도의 것이 사용되고 각종 중금속을 흡착하는 기능성이 뛰어난 물질로 황토와 함께 상기 비율로 참가되어 침출수에 포함된 각종 중금속물질을 흡착 제거하도록 되어 있다.
상기 제올라이트는 입경이 0.1 ~ 5mm정도의 것이 사용되며 표면에 수많은 공극이 존재하여 각종 중금속을 흡착하는 기능성이 뛰어난 물질로 침출수에 포함된 각종 중금속물질을 흡착 제거하도록 되어 있다.
상기 흡착제거층(3)의 상면과 하면에는 각각 부직포층(9a)(9b)이 구비되어 있어 흡착제거층(3)을 통과하는 침출수에 의해 흡착제거층(3)을 구성하는 모래, 황토, 벤토라이트, 제올라이트의 입자가 하부의 호기성투수벽체층(2)으로 혼입되는 것을 방지하도록 되어 있다.
상기 호기성투수벽체층(2)은 전체부피의 1/4 ~ 2/5정도를 차지하도록 되어 있으며, 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체(5a)가 호기성투수벽체층(2)의 부피에 대하여 10 ~ 30부피%로 첨가되고 모래 및 황토의 혼합물이 70 ~ 90부피% 혼합되어 있되, 상기 모래 및 황토의 혼합물은 모래 70 ~ 90중량%와 황토 10 ~ 30중량%가 혼합되어 있어 침출수가 일정유속을 유지하면서 서서히 호기성투수벽체층(2)을 통과하도록 하고 침출수 중의 중금속과 각종 유해물질을 흡착 제거하도록 되어 있으며, 상기 폴리우레탄 담체(5a)는 나이트로조모나스(Nitrosomonas), 나이트로벡타(Nitrobacter), 나이트로소글로에아(Nitrosogloea), 나이트로시스티스(Nitrosocystis), 나이트로시스티스(Nitrocystis) 등의 호기성 질산화 미생물이 다량 부착되어 있어 호기조건이 지속적으로 유지되면서 폴리우레탄 담체(5a)에 부착된 호기성 미생물에 의해 침출수에 포함된 암모니아 등의 질소(N)성분이 질산화반응을 일으켜 질산이온(NO2-)이나 아질산이온(NO3-)으로 질산화되도록 되어 있다.
또한, 상기와 같이 지속적으로 호기조건을 유지하기 위하여 다수개의 구멍이 천공된 산소공급용 유공관(6)이 호기성투수벽체층(2)의 내측에 매설되어 있어 상기 산소공급용 유공관(6)을 통해 외부로부터 호기성투수벽체층(2) 내부로 공기를 지속적으로 유입하여 산소공급이 이루어지도록 되어 있다.
상기 호기성투수벽체층(2)의 상면과 하면에는 각각 부직포층(9b)(9c)이 구비되어 있어 호기성투수벽체층(2)을 통과하는 침출수에 의해 호기성투수벽체층(2)을 구성하는 모래, 황토의 입자가 하부의 혐기성투수벽체층(4)으로 혼입되는 것을 방지하도록 되어 있다.
상기 혐기성투수벽체층(4)은 침출수가 가장 마지막으로 통과되면서 탈질반응이 일어나도록 하는 층으로, 전체부피의 1/4 ~ 2/5정도를 차지하도록 되어 있으며 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체(5b)가 혐기성투수벽체층(4)의 부피에 10 ~ 30부피%로 첨가되고 모래 및 황토의 혼합물이 70 ~ 90부피% 혼합되어 있되, 상기 모래 및 황토의 혼합물은 모래 70 ~ 90중량%와 황토 10 ~ 30중량%가 혼합되어 있어 침출수가 일정유속을 유지하면서 서서히 혐기성투수벽체층(4)을 통과하도록 하고 침출수 중의 중금속과 각종 유해물질을 흡착 제거하도록 되어 있으며, 상기 폴리우레탄 담체(5b)는 소우도모나스(Pseudomonas), 미크로코쿠스(Micrococcus), 아크로모액터(Archromoacter), 바실리우스(Bacillus), 파라코쿠스(Paracoccus), 로도박터(Rhodobacter), 로시박터(Roseebacter) 등의 혐기성 탈질화 미생물이 다량 부착되어 있어 혐기조건이 지속적으로 유지되면서 폴리우레탄 담체(5b)에 부착된 혐기성 종속영양 미생물에 의해 상기 호기성투수벽체층(2)을 통과하면서 질산이온(NO2-) 이나 아질산이온(NO3-)으로 질산화된 침출수 중의 질소성분을 질소가스(N2)로 전환시켜 배출시키도록 되어 있다.
또한, 상기와 같이 지속적으로 혐기조건을 유지하기 위하여 다수개의 구멍이 천공된 탄소원공급용 유공관(7)이 혐기성투수벽체층(4)의 내측에 매설되어 있고 상기 탄소원공급용 유공관(7)을 통해 외부로부터 혐기성투수벽체층(4) 내부로 지속적으로 탄소원(메탄올, 에탄올 등)을 공급하면서 혐기조건 및 탈질효율을 극대화시키도록 되어 있다.
상기 혐기성투수벽체층(4)의 상면과 하면에는 각각 부직포층(9c)(9d)이 구비되어 있어 혐기성투수벽체층(4)을 통과하는 침출수에 의해 혐기성투수벽체층(4)을 구성하는 모래, 황토의 입자가 하부로 유출되는 것을 방지하도록 되어 있다.
상기 흡착제거층(3)과 호기성투수벽체층(2)과 혐기성투수벽체층(4)에 사용된 모래는 입도가 20 ~ 30mesh 정도의 가는 모래가 사용되고 황토는 통상적으로 흡착력, 해독력, 자정력이 우수한 성질을 지니고 있어 중금속 등의 흡착효율을 증대시키기 위해 첨가 사용되고 입도 0.02mm 이하의 것이 사용되며, 상기와 같이 일정입도를 지닌 모래와 황토가 일정비율로 혼합사용됨으로써 침출수가 복합반응성 정화장치(1)를 일정유속으로 최적의 정화처리 효율을 나타내면서 통과되도록 되어 있다.
상기 정화장치케이스(8)는 도 3에 도시된 바와 같이 통상의 콘크리트혼합물 등으로 제조된 케이스로서, 매립시설의 집수정을 통해 모이는 침출수가 일측에 형성된 유입구를 통해 유입되면서 타측에 형성된 유출구를 통해 유출되도록 되어 있되, 침출수가 내부에 구비된 상기 흡착제거층(3)과 호기성투수벽체층(2)과 혐기성투수벽체층(4)을 차례로 통과하면서 정화처리되도록 되어 있으며, 상기와 같이 흡착제거층(3)과 호기성투수벽체층(2)과 혐기성투수벽체층(4)이 정화장치케이스(8)의 내부에 상하로 차례로 적층된 구조로 구성되거나, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 정화장치케이스(8)의 내부에 횡방향으로 흡착제거층(3)과 호기성투수벽체층(2)과 혐기성투수벽체층(4)이 차례로 설치되어 정화장치케이스(8)의 유입구측에 설치된 펌프(10)를 통해 침출수가 유입되고 상기 흡착제거층(3)과 호기성투수벽체층(2)과 혐기성투수벽체층(4)을 횡방향으로 통과하면서 정화처리되어 유출구로 배출되도록 구성할 수도 있다.
상기와 같이 적층된 본 발명의 복합반응성 정화장치(1)는 필요에 따라 매립장을 둘러싸도록 시공된 차수벽의 일측 벽면으로 구성하여 투수벽체로 사용함으로써 매립장에서 발생되는 침출수를 집수정에 모아서 정화하는 대신 투수벽체로 구성된 복합반응성 정화장치(1)를 통과하면서 정화되어 배출되도록 할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 다음과 같다.
< 실시예 1 : 폴리우레탄 담체의 제조 >
비이온성 계면활성제로 Tween-85(Adrich chemical Co, USA)를 물 1L에 30g 첨가하여 수용액을 제조하고 상기 비이온성 계면활성제 수용액 110g에 활성탄 분말 10g을 첨가하여 혼합한 다음 폴리우레탄 프리폴리머로 Hypol-3000(Dow chemical Co, USA) 113.2g을 55℃의 물중탕으로 2시간 동안 가열한 상태에서 활성탄분말이 혼합된 상기 비이온성 계면활성제 수용액에 첨가 혼합하여 25초동안 교반하면서 반응시킨 후 원형틀에 부어 발포 팽창시키고 3분간 건조시킨 다음 틀로부터 폴리우레탄 폼을 분리하여 완전히 건조시키고 가로 2cm, 세로 2cm, 높이 2cm의 크기의 정육면체로 균일하게 절단하여 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체를 다수개 제조하였다.
< 실시예 2 : 복합반응성 정화장치의 제조 >
상부에 유입구와 하부에 유출구가 형성된 콘크리트재질의 직육면체형 Vertical Pilot(가로 200cm, 세로 100cm, 높이 120cm, 두께 20cm)의 바닥면에 부직포층을 0.5cm 두께로 깔고 그 상부에는 혐기성 탈질 미생물인 소우도모나스(Pseudomonas), 미크로코쿠스(Micrococcus), 아크로모액터(Archromoacter), 바실리우스(Bacillus), 파라코쿠스(Paracoccus), 로도박터(Rhodobacter), 로시박터(Roseebacter)가 동일비율로 통상의 방법에 의해 부착된 폴리우레탄 담체와 모래 80중량%와 황토 20중량%가 혼합된 모래 및 황토의 혼합물을 2 : 8의 부피비로 고르게 혼합하고 35cm 높이로 충진하여 혐기성투수벽체층을 형성하며, 상기 혐기성투수벽체층의 상면에는 부직포층을 0.5cm 두께로 깐 다음 그 상부에 호기성 질산화 미생물인 나이트로조모나스(Nitrosomonas), 나이트로벡타(Nitrobacter), 나이트로소 글로에아(Nitrosogloea), 나이트로시스티스(Nitrosocystis), 나이트로시스티스(Nitrocystis)가 동일비율로 통상의 방법에 의해 부착된 폴리우레탄 담체와 모래 80중량%와 황토 20중량%가 혼합된 모래 및 황토의 혼합물을 2 : 8의 부피비로 고르게 혼합하고 35cm 높이로 충진하여 호기성투수벽체층을 형성하며, 상기 호기성투수벽체층의 상면에는 부직포층을 0.5cm 두께로 깐 다음 그 상부에 모래 80중량%와 황토 20중량%가 혼합된 모래 및 황토의 혼합물 86중량%와 벤토나이트 7중량% 제올라이트 7중량%가 고르게 혼합된 흡착제거층을 35cm 높이로 충진하고 상기 흡착제거층의 상면에는 0.5cm 두께로 부직포층을 깐 다음, 상기 혐기성투수벽체층과 호기성투수벽체층에는 각각 직경 1.5cm의 실리콘 튜브로 된 미세 유공관(有孔管)을 내측에 동일한 길이로 매설하여 혐기성투수벽체층으로는 탄소원으로 메탄올을 지속적으로 공급(공급량 : 농도 99%의 메탄올로서 10ml/day)하여 혐기조건을 유지하고 호기성투수벽체층으로는 산소의 공급원으로서 공기를 지속적으로 공급(공급량 50psi)하여 호기조건을 유지하도록 하였다.
상기와 같이 흡착제거층과 호기성투수벽체층과 혐기성투수벽체층은 동일한 높이로 적층하였으며 각 층은 동일한 압축강도(2.23kgf/㎠)로 다짐한 상태로 충진하였다.
상기 실시예 2에서의 현장 설치용 복합반응성 정화장치를 이용하여 침출수 정화능력을 측정하였는데, 채취한 서로 다른 쓰레기 매립장 침출수(A)(B)를 실시예 2의 복합반응성 정화장치에 통과시키기 전 BOD, COD, T-N농도(총 질소성분의 농도 ), T-P농도(총 인성분의 농도), NH4-N의 농도(암모니아의 농도)를 각각 측정한 후 Vertical Pilot의 상부쪽 유입구를 통해 채취한 매립장 침출수(A)(B)를 유입시키고 Vertical Pilot의 하부쪽 유출구를 통과하여 배출된 처리수의 BOD, COD, T-N농도(총 질소성분의 농도), T-P농도(총 인성분의 농도), NH4-N의 농도(암모니아의 농도)를 각각 5회 반복 측정하여 평균값을 비교하였다.
< 표 1 > 매립장 침출수(A)(B)가 복합반응성 정화장치를 통과하기 전후의 BOD, COD, T-N농도, T-P농도, NH4-N의 농도 측정 결과표
BOD (mg/L) COD (mg/L) T-N농도 (mg/L) T-P농도 (mg/L) NH4-N의 농도
매립장 A 침출수 200.8 340.5 180.3 40.9 160.7
처리수 100.1 180.4 60.1 8.2 50.3
매립장 B 침출수 325.0 141.2 280.4 152.2 270.8
처리수 120.4 60.7 81.5 30.1 79.5
상기 <표 1>에서와 같이 실시예 2의 복합반응성 정화장치를 통과한 매립장의 침출수는 전체적으로 높은 정화 처리율을 나타내었는데, BOD와 COD는 각각 56.6%와 52.0%의 평균처리율을 나타내었고, T-N농도(총 질소성분의 농도)와 T-P농도(총 인성분의 농도)는 각각 68.8%와 80.1%의 평균처리율을 나타내었으며, NH4-N의 농도(암모니아의 농도)는 69.7%의 평균처리율을 나타내어 실시예 2의 복합반응성 정화장치 를 통과한 매립장 침출수(A)(B)가 전체적으로 크게 정화되어 배출됨을 알 수 있었다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 복합반응성 정화장치가 전체적으로 간단한 구조로 되어 있어 설치 및 운영비용이 적게 들며, 호기성미생물 및 혐기성미생물의 복합반응으로 침출수에 포함된 각종 질소성분과 중금속 등의 각종유해물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 전체적으로 수질이 크게 정화된 처리수를 배출하여 오염된 매립장의 침출수가 배출되어 수질이나 주변 토양을 오염시키는 것을 방지할 수 있고, 매립시설 자체에 일체로 구비되도록 설치하여 침출수를 정화 배출하도록 함으로써 별도의 하수종말처리장을 이용할 필요없이 매립층에서 발생되는 오폐수 등의 침출수를 매립시설 자체에서 신속하게 정화하여 배출하도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 각종 매립층에서 발생되는 침출수를 정화하여 배출하도록 되어 있는 매립시설의 침출수 정화장치에 있어서, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 모래 및 황토의 혼합물 80 ~ 90중량%와 벤토나이트 5 ~ 10중량%와 제올라이트 5 ~ 10중량%가 혼합되어 있어 침출수의 중금속 및 유기물질을 흡착제거하도록 되어 있는 흡착제거층(3)과, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체(5a) 10 ~ 30부피%와 모래 및 황토의 혼합물 70 ~ 90부피%가 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체(5a)에는 호기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 호기조건이 유지되면서 질산화반응이 일어나도록 되어 있는 호기성투수벽체층(2)과, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5을 차지하도록 되어 있고 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체(5b) 10 ~ 30부피%와 모래 및 황토의 혼합물 70 ~ 90부피%가 혼합되어 있되 상기 폴리우레탄 담체(5b)에는 혐기성 미생물이 부착되어 있어 지속적으로 혐기조건이 유지되면서 탈질반응이 일어나도록 되어 있는 혐기성투수벽체층(4)이 정화장치케이스(8) 내부에 차례로 적층되어 있고 상기 흡착제거층(3)과 호기성투수벽체층(2)과 혐기성투수벽체층(4)의 상면과 하면에는 각각 부직포층(9a)(9b)(9c)(9d)이 구비되어 있어 매립시설에서 발생되는 침출수가 정화장치케이스(8) 내부로 유입되면서 상기 각 층을 통해 차례로 투수되어 질소성분 및 각종 중금속과 같은 유해물질이 제거되도록 되어 있는 것을 특징으로 침출수 처리용 복합반응성 정화장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 흡착제거층(3)과 호기성투수벽체층(2)과 혐기성투수벽체층(4)의 모래 및 황토의 혼합물은 모래 70 ~ 90중량%와 황토 10 ~ 30중량%로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 침출수 처리용 복합반응성 정화장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 호기성투수벽체층(2)은 호기조건을 지속적으로 유지하기 위하여 다수개의 구멍이 천공된 산소공급용 유공관(6)이 내측에 매설되어 있어 상기 산소공급용 유공관(6)을 통해 외부로부터 호기성투수벽체층(2) 내부로 공기를 지속적으로 유입하여 산소공급이 이루어지도록 되어 있고, 상기 혐기성투수벽체층(4)은 혐기조건을 지속적으로 유지하기 위하여 다수개의 구멍이 천공된 탄소원공급용 유공관(7)이 내측에 매설되어 있어 상기 탄소원공급용 유공관(7)을 통해 외부로부터 혐기성 투수벽체층(4) 내부로 지속적인 탄소원이 공급되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 침출수 처리용 복합반응성 정화장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 벤토나이트는 입경이 1 ~ 100㎛로 되어 있고, 제올라이트는 입경이 0.1 ~ 5mm로 되어 있는 것을 특징으로 하는 침출수 처리용 복합반응성 정화장치.
  5. 제 1항에 있어서, 폴리우레탄 담체(5a)(5b)는 폴리우레탄 프리폴리머 44 ~ 50중량%와 비이온성 계면활성제가 혼합된 수용액 46 ~ 52중량%와 활성탄 2 ~ 8중량%가 혼합 반응되어 발포된 것을 특징으로 하는 침출수 처리용 복합반응성 정화장치.
  6. 각종 매립층에서 발생되는 침출수를 정화하여 배출하는 매립시설의 침출수 정화방법에 있어서, 정화장치케이스(8) 내부로 유입된 침출수가 전체 부피의 1/4 ~ 2/5를 차지하며 모래 및 황토의 혼합물 80 ~ 90중량%와 벤토나이트 5 ~ 10중량%와 제올라이트 5 ~ 10중량%가 혼합되어 있는 흡착제거층(3)을 통과하면서 침출수 중의 중금속 및 유기물질이 1차적으로 흡착 제거되고, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5를 차지하며 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체(5a) 10 ~ 30부피%와 모래 및 황토의 혼합물 70 ~ 90부피%가 혼합된 상태로 되어 있되 상기 폴리우레탄 담체(5a)에는 호기성 미생물이 부착되어 있는 호기성투수벽체층(2)을 침출수가 2차적으로 통과하면서 침출수 중의 중금속 및 유기물질이 흡착 제거됨과 동시에 호기성미생물에 의해 질소(N)성분이 질산화반응을 일으켜 질산이온(NO2-)이나 아질산이온(NO3-)으로 질산화되고, 전체 부피의 1/4 ~ 2/5를 차지하며 활성탄이 담지된 폴리우레탄 담체(5b) 10 ~ 30부피%와 모래 및 황토의 혼합물 70 ~ 90부피%가 혼합된 상태로 되어 있되 상기 폴 리우레탄 담체(5b)에는 혐기성 미생물이 부착되어 있는 혐기성투수벽체층(4)을 침출수가 마지막으로 통과하면서 침출수 중의 중금속 및 유기물질이 흡착 제거됨과 동시에 상기 호기성투수벽체층(2)을 통과하면서 질산이온(NO2-)이나 아질산이온(NO3-)으로 질산화된 침출수 중의 질소성분을 혐기성 미생물이 질소가스(N2)로 전환시켜 배출하여 질소성분 및 각종 중금속과 같은 유해물질을 제거하도록 하되, 상기 흡착제거층(3)과 호기성투수벽체층(2)과 혐기성투수벽체층(4)의 상면과 하면에는 각각 부직포층(9a)(9b)(9c)(9d)을 구비하여 상기 각 층을 구성하는 모래나 황토가 침출수의 흐름에 의해 다른 층으로 혼입되지 않도록 하는 것을 특징으로 침출수 처리용 복합반응성 정화방법.
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