KR101241817B1 - Treatment method of leachates from landfill and device thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 매립장 침출수 처리방법 및 그 장치를 개시한다.
이를 통해 고급산화법과 같은 고비용의 처리방법을 사용하지 않고서도 침출수에 포함된 생물분해가 어려운 COD 및 질소를 효과적으로 저감할 수 있다.The present invention discloses a landfill leachate treatment method and apparatus therefor.
This effectively reduces COD and nitrogen that are difficult to decompose in leachate without using expensive treatment methods such as advanced oxidation.
Description
본 발명은 매립장 침출수 처리방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고급산화법과 같은 고비용의 처리방법을 사용하지 않고서도 침출수에 포함된 생물분해가 어려운 COD 및 질소를 효과적으로 저감할 수 있는 매립장 침출수 처리방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a landfill leachate treatment method and apparatus, and more particularly, landfill leachate that can effectively reduce the COD and nitrogen difficult to biodegradable contained in the leachate without using an expensive treatment method such as advanced oxidation method A treatment method and apparatus therefor.
일반적으로 생활폐기물 매립지에서 발생되는 침출수는 매립되는 쓰레기의 종류, 매립쓰레기량, 매립기간, 매립지형, 매립방법, 강우량, 기후조건, 쓰레기 다짐정도 등 많은 환경변수에 따라 수질과 발생량이 다양하게 나타나며, 최근에는 생활수준과 산업기술의 발달로 새로운 합성물질이 함유된 생활폐기물의 매립으로 인하여 침출수의 질은 더욱 다양하고 복잡하게 나타나고 있다.
In general, the leachate generated from domestic waste landfills varies in water quality and incidence depending on many environmental variables such as the type of waste to be landfilled, landfill waste, landfill period, landfill type, landfill method, rainfall, climate conditions, and waste compaction. In recent years, the quality of leachate has become more diverse and complex due to the landfill of new waste containing new synthetic materials due to the development of living standards and industrial technologies.
매립초기 침출수에 함유된 유기물질은 대부분이 VFA(Volatile Fatty Acids) 형태의 유기물로 존재하며 매립경과시간이 지남에 따라 VFA성분은 감소되고 Fulvic-Like Material 즉, Carboxyl Group, Aromatic Hydroxyl Group 등이 증가하게 된다. Fulvic-like Material과 같은 난분해성 유기물질과 함께 침출수처리에 어려움을 유발하는 오염물질은 질소로 침출수에 함유된 질소는 매립초기에 비하여 약 5～6년 정도 매립시간이 경과되었을 때 약 5배이상 증가하는 경향을 나타내며 농도범위는 대개 300～4,000 mgN/ℓ로 다양하게 나타난다.VFA (Volatile Fatty Acids) type organic substances are present in the leachate at the initial stage of landfill. VFA content is decreased and the Fulvic-Like Material (Carboxyl Group, Aromatic Hydroxyl Group, etc.) . Pollutants that cause difficulty in leachate treatment with hardly decomposable organic substances such as fluorvic-like materials are nitrogen. Nitrogen contained in leachate is about 5 times more than when it is buried for about 5-6 years There is a tendency to increase and the concentration range is usually varied from 300 to 4,000 mgN / l.
그런데 종래 침출수 처리장치는 BOD, COD 등 유기물질만을 처리하기 위하여 대부분 표준 활성슬러지(Activated Sludge)를 이용한 생물학적 처리만을 실시하였기 때문에 침출수에 고농도로 함유된 질소는 거의 처리하지 못하고 있는 상태이다. 더욱이 침출수에 함유된 질소는 고농도이므로 적정처리가 대단히 어려우며, 매립지내에서의 체류기간동안 생물분해가능한 유기성 질소(Organic Nitrogen)는 대부분 암모니아화(Ammonification)되지만 VFA 농도가 낮아 탈질되지 않고 그대로 방류되고 있는 실정으로, 고농도 질소를 적정하게 처리하기 위해서는 생물학적 처리와 아울러 외부탄소원의 공급이 요구되고 있는 실정이다.
However, in the conventional leachate treatment apparatus, since only most biological treatments using standard activated sludge are performed to treat only organic substances such as BOD and COD, nitrogen contained in a high concentration in leachate is hardly treated. Furthermore, the nitrogen contained in the leachate is very difficult to titrate, and most of the biodegradable organic nitrogen (Ammonification) during the retention period in the landfill is ammonized, but is discharged as it is without denitrification due to low VFA concentration. As a matter of fact, in order to properly treat high concentrations of nitrogen, biological treatment and supply of an external carbon source are required.
종래의 위생 매립지 침출수를 처리하는 방법을 개략적으로 보면 “혐기성소화 → 활성슬러지 → 화학응집 → 여과 → 고도처리”로 구성되는 공정에서 각 단위공정을 상황에 따라 약간씩 변경하여 조합하는 형태이다. 그 중 한가지 처리공정은 “혐기성소화 → 폭기식라군 → 침전조 → 회전원판법 → 침전조 → 혼화응집 → 모래여과 → 오존처리(또는 활성탄여과)”로 구성되어 있다(대한민국 공개특허공보 제 97-015493호). 또 한가지 처리공정은 “혐기성소화 → 활성오니 → 펜톤산화 → 입상활성탄처리”로 구성되어 있다(대한민국 공개특허공보 제 97-042328호). 한편, 물리 화학적 처리로써 역삼투막으로 처리하는 방법도 있다(대한민국 공개특허공보 제 97-010662호).Conventionally, the method of treating the leachate of the sanitary landfill is roughly modified by slightly changing each unit process in a process consisting of "anaerobic digestion → activated sludge → chemical aggregation → filtration → advanced treatment". One of them is composed of "anaerobic digestion → aeration lag → sedimentation tank → rotation disc method → sedimentation tank → agglomeration coagulation → sand filtration → ozone treatment (or activated carbon filtration)" (Korean Patent Laid-Open Publication No. 97-015493 ). Another treatment process is composed of "anaerobic digestion → activated sludge → oxidation of Fenton → granular activated carbon treatment" (Korean Patent Laid-Open Publication No. 97-042328). On the other hand, there is a method of treating with a reverse osmosis membrane by physico-chemical treatment (Korean Patent Publication No. 97-010662).
이 중, 생물학적 처리공정중 혐기성 소화공정에서는 주로 종래형의 혐기성 소화조를 이용하고 있다. 종래형 혐기성 소화조는 소화조 내에서 미생물과 폐수를 함께 혼합시키는 방법으로써 혐기성 소화조내 미생물의 농도가 낮다. 따라서, 처리시간이 10 내지 20일 정도로 매우 길게 소요된다. 최근에는 고율 혐기성 소화조를 이용하여 침출수를 처리하려는 시도가 여러 가지 방법으로 이루어지고 있다(한국 폐기물학회지 13권 2호pp.211(1996)). 침출수 처리공정에서 널리 이용되고 있는 회전원판법의 경우 운전이 용이하지 않으며, 특히 온도변화에 민감하여 동절기에는 거의 처리되지 않는 단점이 있다. 침출수는 전처리를 하지 않고 혐기성 소화조로 유입시키는 것이 일반적이지만 실제 운전시 침출수에 존재하는 부유물(SS)들이 배관에 스케일(scale)로 형성되는 문제점이 있다. 나아가, 침출수 처리공정 중에서 펜톤산화법은 약품이 과량 사용되어 약품비가 과다하게 소요된다. 특히 사용 약품중 H2O2은 일반폐수처리용 약품에 비해 고가이다.Among these, the anaerobic digestion process of the biological treatment process mainly uses the conventional anaerobic digestion tank. The conventional anaerobic digester is a method of mixing microorganisms and wastewater together in the digester to have a low concentration of microorganisms in the anaerobic digester. Therefore, the processing time takes very long, such as 10 to 20 days. Recently, attempts have been made to treat leachate using a high rate anaerobic digester (Korean Society of Waste Management, Vol. 13, No. 13, pp. 211 (1996)). Rotating disc method which is widely used in leachate treatment process is not easy to operate, and in particular, it is sensitive to temperature change, so it is hardly treated in winter. Leachate is generally introduced into the anaerobic digester without pretreatment, but there is a problem in that the suspended solids (SS) present in the leachate in the actual operation is formed in the scale (pipe) in the pipe. In addition, the fenton oxidation method in the leachate treatment process is excessively used because the drug is excessively used. In particular, H 2 O 2 is more expensive than general wastewater treatment chemicals.
결국, 매립장 침출수를 재처리하기 위한 여러가지 방법들이 제시되고 있지만 역삼투막법 및 오존처리법의 경우 운전은 비교적 용이하지만 초기시설비 및 운전관리비가 과도하게 커서 경제성이 낮으며 약품에 의한 화학산화법(특히 advanced oxidation process)은 약품비용이 많이 들고 슬러지 발생량이 많을 뿐만 아니라 발생되는 슬러지를 처리하기 어려운 문제가 있었다.
As a result, various methods for reprocessing landfill leachate have been proposed, but the reverse osmosis and ozone treatment methods are relatively easy to operate, but the initial facility cost and operation and management costs are excessively high, resulting in low economic efficiency and chemical oxidation (especially advanced oxidation process). ) Has a high chemical cost and a large amount of sludge generated as well as difficult to process the sludge generated.
한편, 펜톤산화의 경우에는 H2SO4 먼지가 공기중으로 퍼지면서 침출수 처리장치의 부식을 초래하며 운전자에게 건강상 위해를 끼치는 등의 부작용이 심각하다. 특히 O3의 경우에는 대기중에서 문제를 일으키고 있다.On the other hand, in the case of fenton oxidation, the H 2 SO 4 dust spreads into the air, causing corrosion of the leachate treatment apparatus, and serious side effects such as harm to the driver. In particular, O 3 causes problems in the atmosphere.
침출수는 초기에 유기물질의 농도가 높고 시간이 경과함에 따라 질소농도가 높아지기 때문에 초기에는 유기물질을 제거하고 그 이후에는 질산화와 탈질과정을 수행하여 결국 유기물질 및 질소를 제거하게 된다. 한편, 인공습지는 침출수에서 유기물질의 제거 및 질산화시키는 기능은 높지 않으나 습지내의 식물체는 탈질에 이용되는 탄소원으로서의 가치가 크다. 또한 토양은 퇴비에 포함된 난분해성 물질 등을 흡착시켜 식물이 잘 성장할 수 있는 구조(토양의 성상)를 만들어 준다. 한편 침출수를 별도의 정화과정을 거치지 않고 그대로 인공습지에 넣으면 침출수에 함유된 다량의 생물분해 유기물질 등에 의해 식물의 생장이 어렵기 때문에 이를 방지하기 위하여 소량의 침출수만을 인공습지에 넣어야 하므로 결국 인공습지가 매우 넓어야 하는 문제가 있다.Since leachate initially has a high concentration of organic matter and a high nitrogen concentration with time, organic matter is initially removed, and then nitrification and denitrification are performed to remove organic matter and nitrogen. Artificial wetland, on the other hand, does not have a high function of removing and nitrifying organic matter from leachate, but plants in wetlands are valuable as carbon sources used for denitrification. In addition, the soil adsorbs the hardly decomposable substances contained in the compost to create a structure (plant properties) that plants can grow well. On the other hand, if the leachate is put into artificial wetland without undergoing a separate purification process, it is difficult to grow plants by a large amount of biodegradable organic substances contained in the leachate. Therefore, only a small amount of leachate should be put into artificial wetland to prevent this. There is a problem that must be very wide.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 첫번째 해결하고자 하는 과제는 고급산화법과 같은 고비용의 처리방법을 사용하지 않고서도 침출수에 포함된 생물분해가 어려운 난분해성 COD의 처리 및 탈질공정을 효과적으로 수행할 수 있는 매립장 침출수 처리방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
The present invention has been made to solve the above problems, the first problem to be solved of the present invention is the treatment of difficult to decompose biodegradable COD contained in leachate without using expensive treatment methods such as advanced oxidation and It is to provide a landfill leachate treatment method and apparatus capable of performing the denitrification process effectively.
본 발명의 두번째 해결하고자 하는 과제는 인공습지를 혐기성 및/또는 무산소 조건으로 조절하여 난분해성 COD의 처리 및 탈질공정의 효율을 극대화할 수 있는 매립장 침출수 처리방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.The second object of the present invention is to provide a landfill leachate treatment method and apparatus for maximizing the efficiency of the treatment of degradable COD and denitrification by controlling artificial wetlands under anaerobic and / or anoxic conditions.
상술한 첫번째 과제를 해결하기 위하여,1) 유량 조정조에 매립장 침출수를 유입하여 침출수의 투입량을 조절하는 단계; 2) 상기 유량 조정조를 통해 유입된 침출수를 무산소-호기조건이 교호되는 생물반응조에 이송하여 침출수를 질산화시켜 유기물과 질소부하를 저감하는 단계; 3) 상기 생물반응조를 통해 유입된 침출수를 집수조로 이송하여 부유물 및 침전물을 제거하는 단계; 및 4) 상기 집수조를 통해 유입된 침출수를 하향류 인공습지에 이송하여 난분해성 COD 및 NOXN을 제거하는 단계를 포함하는 매립장 침출수 처리방법을 제공한다.In order to solve the first problem described above, 1) introducing a landfill leachate into the flow rate adjustment tank to adjust the amount of leachate input; 2) transferring the leachate introduced through the flow rate adjusting tank to a bioreactor in which anoxic-aerobic conditions are altered to nitrate the leachate to reduce organic matter and nitrogen load; 3) removing leachate and sediment by transferring the leachate introduced through the bioreactor to a sump; And 4) provides a landfill leachate treatment method comprising the step of removing the hardly decomposable COD and NOXN by transferring the leachate introduced through the sump to the downflow artificial wetland.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 2) 단계는 무산소-호기조건이 1 ~ 2 시간마다 교호되면서 반응이 수행될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the step 2) may be carried out while anoxic-aerobic conditions are alternated every 1 to 2 hours.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 상기 3) 단계에서 부유물 및 침전물을 매립장으로 반송하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the step 3) may further comprise the step of returning the suspended matter and sediment to the landfill.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 하향류 인공습지는 순차적으로 표층 40 ~ 60㎝ 및 자갈층 20 ~ 40㎝을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the downflow artificial wetland may include a surface layer 40 ~ 60cm and gravel layer 20 ~ 40cm in sequence.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 상기 표층은 평균입경이 0.0005 ~ 0.002㎜인 점토질 10 ~ 20 중량%, 평균입경이 0.005 ~ 0.02㎜인 실트 15 ~ 25 중량% 및 평균입경이 0.5 ~ 3㎜인 모래 55 ~ 75 중량%로 이루어진 사양토(砂壤土(모래참흙), sandy loam)이고, 상기 자갈층은 평균입경이 5 ~ 30㎜일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the surface layer is 10 to 20% by weight of clay having an average particle diameter of 0.0005 to 0.002mm, 15 to 25% by weight of silt having an average particle diameter of 0.005 to 0.02mm and an average particle diameter of 0.5 to 3 It is sandy loam made of 55 to 75% by weight of sand, and the gravel layer may have an average particle diameter of 5 to 30 mm.
본 발명의 두번째 과제를 해결하기 위하여, 상기 4)단계 이후 인공습지를 통과한 침출수를 인공습지의 하부에 구비된 배수관을 통해 수로로 이송하는 단계를 더 포함하되, 상기 배수관의 선단인 배수구에 개폐수단을 구비하고 인공습지 내부에 침출수가 일정한 수위에 도달할 때까지 상기 개폐수단으로 배수구를 막아 인공습지의 내부를 혐기 또는 무산소 조건에서 난분해성 COD 및 NOXN을 제거할 수 있다.In order to solve the second problem of the present invention, after the step 4) further comprising the step of transferring the leachate passing through the artificial wetlands through the drain pipe provided in the lower portion of the artificial wetlands, but opening and closing the drain opening that is the tip of the drain pipe A means may be provided and the leachate may be blocked by the opening and closing means by the opening and closing means until the leachate reaches a predetermined level in the artificial wetland to remove COD and NO X N from the anaerobic or anaerobic conditions under anaerobic or anoxic conditions.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 상기 배수관은 인공습지의 하부에서는 지표면에 대하여 평행하게 연통되며 수로에서는 지면을 향하여 인공습지에서 연장된 지표면에 대하여 수직방향으로 굴곡되어 연장되며, 수직방향으로 굴곡되는 부분에 개폐수단을 구비한 제1배수구가 형성되고 수직방향으로 연장된 선단에 제2배수구가 형성되어 침출수가 제2배수구를 통해 수로로 방류될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the drain pipe is communicated in parallel to the ground surface in the lower portion of the artificial wetland and in the waterway extending in the vertical direction with respect to the ground surface extending from the artificial wetland toward the ground, in the vertical direction A first drain hole having opening and closing means is formed at the bent portion, and a second drain hole is formed at the tip extending in the vertical direction, so that the leachate may be discharged into the water channel through the second drain hole.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 상기 인공습지는 그 둘레를 따라 침출수의 유출을 막기 위한 격벽이 구비될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the artificial wetland may be provided with a partition for preventing the outflow of leachate along its circumference.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 1) 매립장 침출수를 유입하여 침출수의 투입량을 조절하는 유량조정조, 2) 상기 유량 조정조를 통해 유입된 침출수를 무산소-호기조건을 교호시켜 침출수를 질산화시키고 유기물과 질소부하를 저감하는 생물반응조, 3) 상기 생물반응조를 통해 유입된 침출수에서 부유물 및 침전물을 제거하는 집수조, 4) 상기 집수조를 통해 유입된 침출수에서 난분해성 COD 및 NOXN를 제거하기 위하여 표층 40 ~ 60㎝ 및 자갈층 20 ~ 40㎝로 구성되며 침출수가 유출되지 않도록 격벽을 구비한 하향류 인공습지, 및 5) 상기 하향류 인공습지의 자갈층에 형성되며 선단인 배수구에 개폐수단을 구비한 배수관을 통해 침출수가 방류되는 수로를 포함하는 매립장 침출수 처리장치를 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, 1) flow rate adjustment tank for introducing the landfill leachate to adjust the amount of leachate, 2) oxidizing the leachate introduced through the flow rate adjustment tank anoxic-aerobic conditions to nitrate the leachate and organic matter A bioreactor for reducing nitrogen and nitrogen load, 3) a sump to remove suspended matter and sediment from the leachate introduced through the bioreactor, 4) a surface layer to remove hardly degradable COD and NO X N from the leachate introduced through the sump 40 ~ 60 ㎝ and gravel layer 20 ~ 40 ㎝ and downflow artificial wetland with a partition so that the leachate does not flow, and 5) drain pipe formed in the gravel layer of the downflow artificial wetland and the opening and closing means at the end of the drainage It provides a landfill leachate treatment apparatus including a channel through which leachate is discharged through.
상기 배수관은 인공습지의 내부에서는 지표면에 대하여 평행하게 연통되며 The drain pipe communicates in parallel with the ground surface inside the artificial wetland.
수로에서는 지면을 향하여 인공습지에서 연장된 지표면에 대하여 수직방향으로 굴In the channel, the burrow is perpendicular to the ground surface extending from the wetland to the ground.
곡되어 연장되며, 수직방향으로 굴곡되는 부분에 개폐수단을 구비한 제1배수구가 The first drain hole is bent and extended, and provided with opening and closing means in a portion bent in the vertical direction
형성되고 수직방향으로 연장된 선단에 제2배수구를 포함할 수 있다.A second drain hole may be formed at a tip formed and extending in the vertical direction.
상기 제2배수구는 인공습지에서 연장된 지표면으로부터 10 ~ 30㎝ 아래에 형성될 수 있다.The second drain may be formed 10 to 30 cm below the ground surface extending from the artificial wetland.
본 발명의 매립장 침출수 처리방법은 생물반응조를 통한 전처리 공정과 하향류 인공습지를 통한 후처리 공정을 순차적으로 수행하기 때문에 별도의 약품의 첨가 없이도 우수한 탈질효과 및 생물학적으로 분해가 어려운 난분해성 COD를 현저하게 저감시킬 수 있다.The landfill leachate treatment method of the present invention performs a pretreatment process through a bioreactor and a post-treatment process through a downflow artificial wetland in order to remarkably show excellent denitrification effect and difficult to decompose biologically, without additional chemicals. Can be reduced.
또한, 배수관을 통한 인공습지 내부로의 공기유입을 차단하여 인위적으로 무산소 또는 혐기조건으로 형성하므로 생물학적으로 분해가 어려운 COD 및 NOXN을 보다 효과적으로 저감할 수 있다.In addition, by blocking the inflow of air into the artificial wetland through the drain pipe to form artificially anaerobic or anaerobic conditions, it is possible to effectively reduce COD and NO X N which is difficult to biologically decompose.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매립장 침출수의 처리방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하향류 인공습지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하향류 인공습지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하향류 인공습지의 상면도이다.1 is a flow chart showing a method of treating landfill leachate according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a downflow artificial wetland according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the downflow artificial wetland according to an embodiment of the present invention.
4 is a top view of the downflow artificial wetland according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
상술한 바와 같이, 종래의 매립장 침출수를 재처리하기 위한 방법은 역삼투막법 및 오존처리법의 경우 운전은 비교적 용이하지만 초기시설비 및 운전관리비가 과도하게 커서 경제성이 낮으며 약품에 의한 화학침전법(특히 advanced oxidation process)은 약품비용이 많이 들고 슬러지 발생량이 많을 뿐만 아니라 발생되는 슬러지를 처리하기 어려운 문제가 있었다.As described above, the conventional method for reprocessing landfill leachate is relatively easy to operate in the case of the reverse osmosis membrane process and the ozone treatment method, but the initial facility cost and the operation management cost are excessively large, resulting in low economic efficiency. oxidation process has a problem in that not only the cost of chemicals but also the amount of sludge generated is large and the generated sludge is difficult to be treated.
이에 본 발명은 1) 유량 조정조에 매립장 침출수를 유입하여 침출수의 투입량을 조절하는 단계, 2) 상기 유량 조정조를 통해 유입된 침출수를 무산소-호기조건이 교호되는 생물반응조에 이송하여 침출수를 질산화시켜 유기물과 질소부하를 저감하는 단계, 3) 상기 생물반응조를 통해 유입된 침출수를 집수조로 이송하여 부유물 및 침전물을 제거하는 단계, 및 4) 상기 집수조를 통해 유입된 침출수를 하향류 인공습지에 이송하여 난분해성 COD 및 NOXN을 제거하는 단계를 포함하는 매립장 침출수 처리방법을 제공하여 상술한 문제를 해결하였다. 이를 통해 별도의 약품의 첨가 없이도 우수한 탈질효과 및 생물학적으로 분해가 어려운 COD를 현저하게 저감시킬 수 있다.Accordingly, the present invention provides a method for controlling the amount of leachate introduced into a landfill leachate into a flow regulating tank, and 2) transferring the leachate introduced through the flow regulating tank to a bioreactor in which anoxic-aerobic conditions are altered to nitrate the leachate to organic matter. And reducing nitrogen load, 3) transferring the leachate introduced through the bioreactor to the sump to remove suspended matter and sediment, and 4) transferring the leachate introduced through the sump to the downflow artificial wetland. The above-mentioned problem has been solved by providing a landfill leachate treatment method comprising the step of removing degradable COD and NO X N. Through this, it is possible to significantly reduce the COD which is difficult to decompose and excellent denitrification effect without the addition of a separate drug.
구체적으로, 본 발명의 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 매립장 침출수 처리방법을 나타내는 흐름도를 도시한 것이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하향류 인공습지의 단면도이고 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하향류 인공습지의 상단면도이다.1 is a flowchart illustrating a landfill leachate treatment method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. FIG. 2 and FIG. 3 are cross-sectional views of a downflow artificial wetland according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a top view of a downward flow artificial wetland according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 매립장 침출수는 쓰레기장 등 각종 매립장에서 빗물 또는 지하수 등과 섞여 발생하는 액체를 의미하는 것이다. 그러므로 매립장 침출수에는 협잡물 또는 부유성 고형물 및 중금속 등의 불순물을 포함될 수 있다.The landfill leachate of the present invention means a liquid generated by mixing with rainwater or groundwater at various landfills such as a dump site. Therefore landfill leachate may contain impurities such as impurities or suspended solids and heavy metals.
먼저, 1) 단계로서 상기 매립장에서 발생한 침출수를 유량조정조(110)에서 집수한다. 이를 통해 생물반응조(120)에 투입되는 침출수의 양 및 성상을 균등하게 조절할 수 있다.
First, in step 1), the leachate generated in the landfill is collected in the
다음, 2) 단계로서 상기 유량조정조(110)를 통해 유입된 침출수를 무산소-호기조건이 교호되는 생물반응조(120)에 이송하여 침출수를 질산화시켜 유기물과 질소부하를 저감한다. 상기 생물반응조(120)은 생물반응조로써 단일 반응조에서 무산소 조건과 호기조건이 교호적으로 수행될 수 있으며, 이 경우 무산소 조건과 호기조건은 통상의 SBR 반응조를 통해 전원을 온-오프시켜 교호적으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 한국특허출원 2002-49988호에 개시된 단일 반응조를 이용할 수 있으므로 상기 특허는 본 발명에 참조로서 삽입된다.Next, in step 2), the leachate introduced through the
구체적으로 무산소 조건은 반응조에서 공기를 제거하여 반응을 수행하는 단계로서 이를 통해 침출수의 질산성 질소(NOx-N)를 탈질 미생물과 활발하게 접촉시켜, 이 질산성 질소를 아질산성 질소로, 아질산성 질소는 질소(N2) 가스로 각각 환원시켜 대기중으로 방출함으로써 침출수 중에 산화된 NOxN 질소를 제거(탈질공정)하게 된다..Specifically, the anoxic condition is a step of removing air from the reaction tank to perform the reaction, thereby actively contacting nitrate nitrogen (NOx-N) of the leachate with the denitrifying microorganism, and the nitrate nitrogen is nitrite nitrogen, nitrite Nitrogen is reduced to nitrogen (N 2 ) gas and released into the atmosphere to remove NOxN nitrogen oxidized in leachate (denitrification step).
그 뒤 반응조에 공기를 공급하여 호기조건에서 반응을 수행한다. 호기성 단계에서는 1차적으로 호기성 미생물에 의해 침출수의 유기물질이 산화되고, 암모니아가 아질산성 질소와 질산성 질소로 산화되는 질산화 작용이 일어난다. 한편, 본 발명에서는 아질산성 질소의 축적을 위하여 상기 호기조건에서 용존산소량을 1～3mg/L으로 조절할 수도 있는데, 이와 같은 용존산소량의 조절은 폭기를 이용할 수 있다. 상기 용존산소량을 1～3mg/L으로 조절하는 것에 의해 질산화 세균의 활동을 억제함으로써 산화반응을 아질산화 반응단계에서 종료되도록 하여 아질산성 질소의 축적을 유도할 수 있는 것이다. The reaction is then carried out under aerobic conditions by supplying air to the reaction tank. In the aerobic stage, nitrification occurs in which the organic matter of the leachate is firstly oxidized by aerobic microorganisms and ammonia is oxidized to nitrite nitrogen and nitrate nitrogen. Meanwhile, in the present invention, the amount of dissolved oxygen may be adjusted to 1 to 3 mg / L under the aerobic condition in order to accumulate nitrite nitrogen, and such control of the amount of dissolved oxygen may use aeration. By controlling the amount of dissolved oxygen to 1 to 3mg / L, by inhibiting the activity of nitrifying bacteria, the oxidation reaction can be terminated in the nitrite oxidation step, thereby inducing the accumulation of nitrite nitrogen.
한편, 본 발명의 생물반응조(120)에 사용될 수 있는 미생물은 통상의 무산소 조건과 호기조건에서 사용되는 미생물을 제한없이 사용할 수 있으며 바람직하게는 암모니아성 질소를 호기성 조건하에서 질산성 질소로 산화시키는 나이트로조모나스와 나이트로박터, 산화된 질산성 질소를 혐기 혹은 무산소 조건하에서 질소가스로 환원시키는 슈도모나스, 마이크로코쿠스, 바실러스 등의 탈질소화균을 사용할 수 있다. 구체적으로는 상기한 통성 미생물들에 의하여 폭기시, 즉 호기조건에서는 암모니아성 질소가 질산성 질소로 전환되는 산화가 일어나며, 무산소 조건에서는 생물반응조(120)에 포함된 미생물 중 탈질소화에 관련된 미생물에 의해 질산성 질소를 질소가스로 환원하면서 질소를 제거하는 작용이 일어나게 된다. 상술한 방법은 내부 반송없이 공간적, 시간적 변화에 따라 단일의 반응조내에서 무산소-호기조건이 유지되어 연속적으로 침출수 내의 영양염류를 처리할 수 있게 되는 것이다. 이를 위해, 바람직하게는 무산소-호기조건이 1 ~ 2 시간마다 교호되면서 반응이 수행될 수 있다. 한편 적정한 체류시간은 유입되는 침출수의 상태에 따라 결정된다. 침출수에서 유기물질의 농도에 비해 질소농도가 높다면 무산소 조건의 비중이 높아지고 반대로 유기물 농도가 높고 질소농도가 낮다면 호기조건이 길어지게 된다.On the other hand, the microorganisms that can be used in the
침출수가 생물반응조에 체류하는 기간은 유입되는 유기물 (COD)과 질소(N)농도에 따라 상이하며 본 발명에서는 통상의 단일반응조의 조건을 따를 수 있다. 즉 농도가 높을수록 기간이 길어지며 낮을 수로 짧아진다. 또한 유기물과 질소의 비 즉 COD/N비에 클수록 무산소기간이 짧아지며, COD/N비가 작을수록 호기기간이 길어지고 무산소-호기조건의 교호는 1일 24시간 계속될 수 있다.
The length of time the leachate stays in the bioreactor is different depending on the concentration of organic matter (COD) and nitrogen (N) and the present invention can follow the conditions of a conventional single reactor. The higher the concentration, the longer the duration and the shorter the number. In addition, the higher the ratio of organic matter and nitrogen, that is, the higher the COD / N ratio, the shorter the anoxic period. The smaller the COD / N ratio, the longer the expiration period and the alternating anoxic-aerobic condition can be continued for 24 hours a day.
다음, 3) 단계로서 상기 생물반응조(120)를 통해 유입된 침출수를 집수조(130)로 이송하여 부유물 및 침전물을 제거한다. 상기 집수조(130)는 유량조정조(110)와 마찬가지로 상기 생물반응조(120)에서 유기물과 NH4N이 제거된 침출수를 집수조(130)에서 집수한다. 이를 통해 하향류 인공습지(140)에 투입되는 침출수의 양을 상황에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 침출수에서 부유물 및 침전물을 다시 한번 제거할 수 있게 된다. 이 때 발생한 부유물 및 침전물은 매립장으로 반송하는 것도 가능하다.Next, as step 3) the leachate introduced through the
한편, 상기 집수조(130)를 통과한 침출수는 부유물질 및 분해가능한 COD 및 BOD가 제거된 상태로서 생물분해가 어려운 COD(NBD) 및 NOXN이 남아있게 된다.
On the other hand, the leachate passing through the
다음, 4) 단계로서 상기 집수조(130)를 통해 유입된 침출수를 하향류 인공습지(140)에 이송하여 난분해성 COD 및 NOXN을 제거한다. 인공습지란 자연습지와는 달리 유향, 유량, 유속을 인공적으로 결정하는 습지를 의미하는 것으로서 하향류 인공습지란 침출수가 인공습지의 표면에서 하부로 이동하면서 침출수가 여과되는 것을 의미한다.Next, as step 4), the leachate introduced through the
도 2는 본 발명의 하향류 인공습지의 바람직한 일실시예를 나타낸 단면도로서, 구체적으로 본 발명의 하향류 인공습지(200)는 집수조로부터 이송된 침출수가 유출되는 유출관(210), 상기 유출관(210)으로부터 유출된 침출수가 통과하는 인공습지(220, 230) 및 상기 인공습지(220, 230)를 통과한 침출수가 배출되는 배수관(240)으로 구성될 수 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of the downflow type artificial wetland according to the present invention. Specifically, the downflow type
먼저, 유출관(210)은 하향류 인공습지(200)는 집수조로부터 이송된 침출수를 유출시키기 위한 구성으로서, 목적에 따라 적절하게 유출관의 개수, 직경, 길이를 조절하여 설치할 수 있다. 바람직하게는 유출관은 가로 12m, 세로 5m 당 직경 10㎝의 유출관을 1개를 설치할 수 있다. 한편, 도 4는 본 발명의 하향류 인공습지에 대한 상단면도로서 유출관(410)은 복수개가 구비될 수 있으며, 이 때 유출관의 일정구간(3 ~ 6m)마다 유출공(420, 421)을 일정한 간격으로 형성하여 침출수가 인공습지에 고르게 유출되도록 구성할 수 있다. 나아가, 길이가 다른 유출관을 복수개를 구비하여 각각의 유출관의 단부에서 침출수가 유출되도록 구성하면 침출수가 인공습지에 고르게 유출될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.First, the
상기 유출관(210)을 통과한 침출수는 인공습지(220, 230)를 통과한다. 이 경우 바람직하게는 상기 인공습지는 순차적으로 표층(220) 40 ~ 60㎝, 및 자갈층(230) 20 ~ 40㎝로 이루어질 수 있다. 먼저 표층(220)은 습지식물이 생장하기 적합한 환경을 제공하기 위한 것으로서 부엽토와 모래 등이 일정한 비율로 구성되어 습지식물의 착상이 용이하도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 표층(220)에 식재되는 습지 식물은 바람직하게는 갈대일 수 있다. 즉, 유출관(210)을 통해 유출된 침출수를 정화하기 위하여 표층(220)에 식재되는 습지 식물은 오염원의 조성 및 상태에 따라 그 종을 선별하여야 하며, 그 중 가장 중요한 조건은 기후조건에 맞는 것으로써 식물의 성장 속도 및 뿌리의 발달이 빨라야 하고, 토양 속 또는 물이 잠겨있는 곳에서도 자랄 수 있어야 한다.. 상기한 바와 같은 조건을 만족시키는 습지 식물로는 건조한 지역 뿐만 아니라, 염분에 대한 빠른 저항성을 가지고 있는 갈대가 가장 적합하나 이에 제한되지 않는다.The leachate passing through the
여기서, 상기 표층(220)에는 각종 미생물이 존재하고, 상기 미생물은 크게 호기성 미생물, 혐기성 미생물 및 무산소 미생물로 이루어진다. 즉, 습지에서의 오염 물질 분해 및 제거는 식물의 뿌리 또는 침전 토양 내에서 대부분 일어나고, 이는 미생물과의 상호 작용을 통하여 이루어진다. 다시 말하면, 습지 식물의 뿌리는 식재되는 토양층으로 산소를 공급함으로써 습지 식물의 뿌리털 주위에 근권역(Rhizosphere)를 형성하여 호기성 미생물이 자랄 수 있는 환경을 제공하게 되며, 그 이외의 지역은 혐기성 내지 무산소 상태로 존재함으로써 죽은 식물의 뿌리를 탄소원으로하여 침출수의 탈질공정을 수행하게 된다. 상기한 바와 같은 환경을 통해 난분해성 COD 및 토양에 흡착시켜 이를 분해할 수 있게 되는 것이다.Here, various microorganisms exist in the
한편, 본 발명의 하향류 인공습지 구조에 의한 수질 정화에 있어 미생물의 역할은 식물에 의한 정화 효과보다 더 높은 효율성을 가진다. 즉, 미생물은 그 종에 따라 영양원을 달리하기 때문에 습지에 서식하고 있는 미생물의 다양성을 유지함으로써 상호 보완적인 기능을 통하여 다양한 오염물질의 제거가 가능하다. 여기서, 혐기성 미생물 또는 무산소 미생물에 의한 NOXN을 질소 가스로 변환되는 과정을 그 일 예로 들 수 있다.
On the other hand, the role of microorganisms in the water purification by the downflow artificial wetland structure of the present invention has a higher efficiency than the purification effect by plants. In other words, microorganisms vary in nutrient sources according to their species, so that various pollutants can be removed through complementary functions by maintaining the diversity of microorganisms in wetlands. Here, for example, a process of converting NO X N into nitrogen gas by anaerobic or anaerobic microorganisms.
탈질과정(탈질미생물, 혐기성 또는 무산소 미생물)The denitrification process (denitrifying microorganism, anaerobic or anaerobic microorganism)
2CH2O(식물뿌리 또는 침출수의 난분해성 물질) + NO3(침출수) → 2CO2 + H2O + 1/2N2
2CH 2 O (hard-degradable substance of plant root or leachate) + NO 3 (leachate) → 2CO 2 + H 2 O + 1 / 2N 2
Humus와 같은 침출수에 포함된 난분해성 물질은 그 입자가 커서 토양에 부착여과되며, 혐기 및 탈질 미생물 등이 이를 분해시키는 것으로 보여지며 특히 혐기성 또는 무산소 미생물에 의해 탈질과정이 수행된다. 예를 들어 퇴비가 물에 젖으면 검은색의 물이 침출되나 퇴비를 농지에 넣으면 토양을 좋게 변화시키고 각종 미생물을 번식시켜 식물성장에 도움을 주는 원리이다. 그러므로 호기성 상태에서는 유기물질과 질소(NH4N)를 산화시키고 무산소 상태에서는 탈질소화 작용을 유도하여 NOXN을 제거하게 되는 것이다. 따라서 상기 유출관(210)을 통해 인공습지로 유입되는 침출수는 분해되지 않은 유기물질과 NH4N을 거의 포함하고 있지 않으므로 NOXN 및 난분해성 COD의 제거가 매우 중요하므로 인공습지의 내부를 무산소 조건으로 유지하는 것이 NOXN 및 난분해성 COD의 제거하는데 매우 유리하다.Hardly degradable substances contained in leachate, such as Humus, are attached to the soil due to their large particle size, and anaerobic and denitrified microorganisms have been shown to decompose them. In particular, denitrification is carried out by anaerobic or anaerobic microorganisms. For example, when the compost gets wet, black water is leached, but when the compost is put on farmland, it changes the soil and breeds various microorganisms to help plant growth. Therefore, organic matter and nitrogen (NH 4 N) are oxidized in an aerobic state, and NO x N is removed by inducing denitrification in anoxic state. Therefore, the leachate flowing into the artificial wetland through the
한편, 호기성 미생물은 표층(220) 뿐만 아니라 자갈층(230)에도 서식할 수 있으며, 표층(220)에 가까울수록 호기성 미생물의 생장이 왕성하고 표층(220)과 멀수록 혐기성 미생물 및 탈질 미생물의 생장이 용이할 수 있다. 또한 미생물 층이 두껍게 형성될수록 표층(220)이라도 혐기성 및 탈질 미생물이 성장될 수 있다.The aerobic microorganisms can live not only in the
상기 표층(220)은 바람직하게는 점토질 10 ~ 20 중량%, 실트 15 ~ 25 중량% 및 모래 55 ~ 75 중량%로 이루어진 사양토(sandy loam)일 수 있다. 평균입경은 점토질이 0.0005 ~ 0.002㎜, 실트는 0.005 ~ 0.02㎜, 모래는 0.5 ~ 3㎜일 수 있다. 만일 점토질이 너무 많으면 난분해성 COD 부착제거능력이 뛰어나나 곧 폐쇄된다. 또한 모래의 양이 너무 많으면 투수는 우수하나 난분해성 COD의 제거능력이 저하된다. 결국 표층(220)에서는 표층을 구성하는 사양토 입자에 난분해성 COD가 흡착제거되며 무산소 조건을 통해 NOXN를 제거하게 되는 것이다.The
결국 표층(220)에서는 표층을 구성하는 사양토 입자에 난분해성 COD가 흡착제거되며 무산소 조건을 통해 NOXN를 제거하게 되는 것이다.
As a result, in the
다음, 상기 표층(220)을 통과한 침출수는 자갈층(230)을 통과한다. 상기 자갈층(230)은 배수관(240)으로 모래가 빠져나가는 것을 방지시켜줄 뿐만 아니라 혐기성 및 탈질 미생물을 부착시켜 침출수의 NOXN을 질소 가스로 변환시키는 역할을 수행한다. 이 때 사용되는 자갈의 입경에는 제한은 없지만 바람직하게는 평균입경이 5 ~ 30㎜를 갖는 자갈을 사용할 수 있다. 또한, 상기 자갈층(230)의 두께는 20 ~ 40㎝일 수 있으며, 만일 자갈층(230)의 두께가 20㎝ 미만이면 모래가 쉽게 빠져나가는 문제가 발생할 수 있고, 40㎝를 초과하면 효과에 비하여 제작비용이 현저하게 증가하는 문제가 있다.
Next, the leachate passing through the
다음, 상기 자갈층(230)을 통과한 침출수는 배수관(240)을 통해 인공습지 밖으로 이송되며 이 경우 배수관(240)의 끝에 수로(미도시)를 설치하여 침출수를 외부로 이송할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 다수의 인공습지가 연결되어 있는 경우 수로(250) 역시 연결될 수 있다. 또한 목적에 따라 적절하게 배수관(240)의 개수, 직경, 길이를 조절하여 설치할 수 있다. Next, the leachate having passed through the
한편, 배수관(240)은 바람직하게는 자갈층(230)의 가장 밑부분 또는 자갈층 내부에 형성될 수 있으며 가장 바람직하게는 지표면으로부터 70 ~ 80㎝ 떨어진 지점에 형성될 수 있다. 상기 배수관(240)은 외부에서 침출수가 유입될 수 있도록 다공성으로 구성될 수 있으며 이 경우 공극의 크기는 물은 통과하나 모래 또는 자갈이 통과할 수 없는 크기일 수 있다. 한편 상기 배수관(240)을 통해 침출수가 외부로 이송될 수 있도록 배수관(240)은 경사를 형성할 수 있다. 또한 상기 침출수가 외부로 유출되지 않도록 격벽(250)이 형성될 수 있다. 이를 통해 침출수의 유출이 차단되므로 배수관(240)을 막는 경우 인공습지가 침수될 수 있다.On the other hand, the
한편, 상술한 바와 같이 인공습지에서 탈질 및 난분해성 COD의 제거효과를 현저하게 증대시키기 위해서는 인공습지를 최대한 혐기성 및/또는 무산소 조건을 만들어주어야 한다. 하지만, 통상의 인공습지에 형성된 배수관은 이를 통해 외부에서 공기가 인공습지의 내부(특히 인공습지의 밑부분)에 유입되므로 인공습지가 호기성 조건을 유지하게 된다. 다시 말해, 인공습지의 하부는 혐기성 및/또는 무산소 조건이어야 하지만 하부에 설치된 배수관을 통해 공기가 유입되므로 인공습지의 상부 및 하부가 호기성 조건이 되는 것이다.Meanwhile, as described above, in order to remarkably increase the removal effect of denitrification and degradable COD in the wetlands, it is necessary to make the wetlands as anaerobic and / or anaerobic as possible. However, the water pipe formed in the normal wetland maintains the aerobic condition of the wetland because the air flows from the outside into the inside of the wetland (in particular, the lower part of the wetland). In other words, the lower part of the constructed wetland must be anaerobic and / or anaerobic condition, but the upper and lower parts of the wetland become aerobic condition because the air is introduced through the drain pipe installed in the lower part.
이러한 문제점을 해결하고 NOXN 및 난분해성 COD의 제거효과를 현저하게 증대시키기 위하여 상기 배수관은 바람직하게는 배수관의 선단인 배수구에 개폐수단을 구비하고 인공습지 내부에 침출수가 일정한 수위에 도달할때까지 상기 개폐수단으로 배수구를 막아 인공습지의 내부를 혐기 또는 무산소 조건에서 난분해성 COD 및 NOXN을 제거하는 구성일 수 있다. 상기 개폐수단은 탈부착이 가능한 덮개, 마개 형식일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 수동 또는 자동으로 상기 개폐수단을 조절할 수 있다. 결국, 침출수가 배출되는 수로영역에 형성된 배수구를 막게되면 배수구를 통해 공기가 인공습지의 내부로 유입될 수 없을 뿐 아니라 인공습지에서 침출수가 배출되지 못하므로 인공습지의 내부가 침출수에 잠기게 된다. 그 결과 인공습지의 내부는 대부분 무산소 조건이 형성되며 이를 통해 NOXN 및 난분해성 COD를 효과적으로 제거할 수 있는 것이다. 그 뒤 인공습지의 내부에서 침출수가 일정한 수위에 도달하면 배수구를 개방하여 침출수를 수로로 방출하게 된다.
In order to solve this problem and remarkably increase the removal effect of NO X N and hardly decomposable COD, the drain pipe is preferably provided with an opening and closing means at the tip of the drain pipe and when the leachate reaches a certain level in the artificial wetland. The opening and closing means may be configured to remove the hardly decomposable COD and NO X N in anaerobic or anaerobic conditions by blocking the drainage port. The opening and closing means may be a removable cover, a stopper type, but is not limited thereto. The opening and closing means may be adjusted manually or automatically. As a result, if the drainage hole formed in the channel area through which the leachate is discharged is blocked, air cannot flow into the artificial wetland through the drainage hole and the leachate is not discharged from the artificial wetland so that the interior of the artificial wetland is immersed in the leachate. As a result, most of the interior of the artificial wetland is formed in anoxic conditions, which can effectively remove NO X N and refractory COD. Then, when the leachate reaches a certain level inside the artificial wetland, the drainage is opened to discharge the leachate into the water channel.
본 발명의 바람직한 다른 측면에 따르면, 상기 배수관(340)은 인공습지의 하부에서는 지표면에 대하여 평행하게 연통되며 수로에서는 지면을 향하여 인공습지에서 연장된 지표면에 대하여 수직방향으로 굴곡되어 연장되며, 수직방향으로 굴곡되는 부분에 개폐수단을 구비한 제1배수구(341)가 형성되고 수직방향으로 연장된 선단에 제2배수구(342)가 형성되어 침출수가 제2배수구를 통해 수로(350)로 방류될 수 있다. 즉 도 3과 같이 상기 배수관(340)은 "L"자로 형성될 수 있는 것이다. 구체적으로 도 3을 참조하여 설명하면, 인공습지 내부에서는 배수관(340)이 수평을 유지하다가(침출수가 흐를수 있도록 약간의 경사가 있음) 인공습지 외부 즉 수로부분(350)에서 지면을 향하여 수직으로 연장할 수 있다. 다시 말해 인공습지의 내부에서는 상기 배수관(340)이 지표면에 대하여 수평으로(실제로는 물이 흐를수 있도록 약간의 경사를 형성하여) 설치되다가 인공습지를 지나 수로(350)부분에서는 지면을 향하여 수직으로 굴곡부를 형성하면서 연장될 수 있는 것이다. 이 때 상기 배수관(340)의 굴곡부에 제1배수구(341)가 형성되고, 상기 수직으로 연장된 선단에 제2배수구(342)가 형성될 수 있다. 이 때 바람직하게는 제1배수구(341)에는 별도의 개폐수단이 구비될 수 있으며, 제2배수구(342)는 인공습지에서 연장된 지표면으로부터 10 ~ 30㎝ 아래에 형성(도 3의 A)될 수 있다.According to another preferred aspect of the present invention, the
그 결과 인공습지를 통과한 침출수는 배수관(340)을 따라 제1배수구(341)로 이송하게 되는데 상기 제1배수구(341)에 구비된 개폐수단을 폐쇄하는 경우(제1배수구를 막는 경우) 침출수는 수로(350)로 배출되지 못하고 배수관(240)의 수직으로 연장된 부분까지 차오르게 된다. 인공습지 역시 침출수가 배출되지 못하므로 인공습지의 하부부터 침수가 발생하게 된다. 한편, 상기 제2배수구(342)는 지면보다 10 ~ 30㎝ 하단에 형성되어 있으므로 침출수가 제2배수구(342)까지 도달하면 수로(350)로 방출된다. 만일 제2배수구(342)가 지면보다 20㎝ 하단에 형성되었다면 침출수가 제2배수구(342)에 도달하면 방출되므로 인공습지 역시 지면보다 20㎝ 하단까지 침수가 발생하고 상기 수위가 유지될 수 있는 것이다. 따라서 인공습지의 밑바닥부터 지면하단 20㎝까지는 침출수가 차있게 되므로 상기 부위는 혐기 또는 무산소 조건을 만족하게 되므로 배수관을 통해 공기가 유입되는 통상의 인공습지에 비하여 NOXN 및 난분해성 COD를 효과적으로 제거할 수 있게 되는 것이다. 또한 배수구에 단순히 개폐수단을 구비한 경우에는 배수구의 개폐수단의 개폐동작을 반복하여야 하지만 상술한 도 3의 배수관을 사용하는 경우 별도의 개폐동작을 반복하지 않아도 인공습지를 무산소 및/또는 혐기조건으로 유지할 수 있으므로 대단히 효율적이다.As a result, the leachate that has passed through the artificial wetland is transferred to the
한편 본 발명의 인공습지는 난분해성 COD 및 NOXN을 제거하는 것을 목적으로 하여 설계된다. 이 경우 난분해성 COD는 인공습지 1㎡ 당 최대 70g/day, NOXN은 7g/day의 비율로 제거할 수 있을 것으로 예상된다.
Meanwhile, the artificial wetland of the present invention is designed for the purpose of removing hardly degradable COD and NO x N. In this case, it is expected that the hardly degradable COD can be removed at a rate of 70 g / day and 1 N g of NO x N per 1 m 2 of the wetland.
결국 본 발명의 매립장 침출수 처리방법은 생물반응조에서 1차로 처리침전되지 않은 불용성 COD 등을 인공습지에서 2차적으로 여과하게 되므로 이들 각각에서 수처리 공정을 진행하는 경우에 비하여 값비싼 약품 등을 첨가하지 않고서도 NOXN 및 난분해성 COD를 효과적으로 제거할 수 있다. 또한 특정한 배수관을 사용하여 인공습지의 내부를 무산소 또는 혐기조건으로 형성하면 NOXN 및 난분해성 COD의 제거효율을 극대화시킬 수 있게된다.
As a result, the landfill leachate treatment method of the present invention is to filter insoluble COD, which is not first settled in the bioreactor, in secondary wetlands, without adding expensive chemicals, etc., compared to the case of water treatment in each of them. It is also possible to effectively remove NO X N and refractory COD. In addition, if the inside of the artificial wetland is formed in an anaerobic or anaerobic condition using a specific drainage pipe, it is possible to maximize the removal efficiency of NO X N and hardly degradable COD.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto.
<< 실시예Example 1> 1>
도 1에 대응하여 침출수를 처리하였다. 구체적으로 유량조정조, 생물반응조(생물반응조) 및 집수조가 순차적으로 연결된 파일롯 플랜트를 이용하여 매립장 침출수를 처리하였다. The leachate was treated in accordance with FIG. Specifically, landfill leachate was treated using a pilot plant in which a flow control tank, a bioreactor (bioreactor) and a collecting tank were connected in sequence.
먼저 매립장 침출수를 매립장에서 유량조정조로 운반하여 25℃에서 상기 유량조정조의 상징액을 생물반응조에 유입시켜 5일 동안 체류시켰다. 이 때 생물반응조에서는 2시간마다 무산소 조건과 호기성 조건을 교호적으로 적용하였다. 생물반응조를 거친 침출수를 집수조에 저장하였다. 이 때 상기 유량조정조의 부피는 3.6㎥이고, 생물반응조의 부피는 6㎥이며 집수조의 부피는 1㎥이다. 상기 파일롯 플랜트 내의 온도는 공정 동안 25℃로 유지되었다.First, the landfill leachate was transported from the landfill to the flow regulating tank, and the supernatant of the flow regulating tank was introduced into the bioreactor at 25 ° C. for 5 days. At this time, an anaerobic condition and an aerobic condition were alternately applied in the bioreactor every 2 hours. The leachate which passed through the bioreactor was stored in the collecting tank. At this time, the volume of the flow rate adjusting tank is 3.6 m3, the volume of the bioreactor is 6 m3, and the volume of the water collecting tank is 1 m3. The temperature in the pilot plant was maintained at 25 占 폚 during the process.
상기 집수조에 집수된 침출수를 도 2와 같은 인공습지에 방류하였다. 인공습지는 가로 1m, 세로 2m, 높이 0.5m이고 바닥경사도는 2%로 수면상면고로 축조하였다. 인공습지는 표층에는 점토질 15 중량%, 실트 20 중량%, 모래 65 중량%인 토양을 50㎝ 높이로 구성하였으며 표층에는 갈대를 식재하였다. 상기 표층의 하부에는 자갈층을 30㎝ 두께로 구성하였다. 그 뒤 집수조에서 이송된 침출수는 인공습지 1㎡에 대하여 30ℓ/day 로 투입하였으며 인공습지를 통과한 침출수는 배수관(자갈층 하부로부터 15㎝상에 직경 10㎝로 형성됨)을 통해 수로로 배출되었다.
Leachate collected in the sump was discharged to the artificial wetland as shown in FIG. The artificial wetland was constructed 1m wide, 2m long and 0.5m high, and the bottom slope was 2%. Artificial wetlands consisted of 50 cm of soil, 15% by weight of clay, 20% by weight of silt, and 65% by weight of sand, with reeds on the surface. The bottom of the surface layer was composed of a gravel layer 30cm thick. The leachate transferred from the sump was then charged at 30ℓ / day for 1㎡ of artificial wetland, and the leachate passed through the artificial wetland was discharged into the channel through a drain pipe (formed 10cm in diameter over 15cm from the bottom of the gravel layer).
<< 실시예Example 2> 2>
도 3과 같은 배수관을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 침출수를 처리하였다. 구체적으로 배수관(자갈층 하부로부터 15㎝상에 직경 10㎝로 형성됨)은 수로부분에서 수직으로 굴곡되어 지면대비 10㎝ 하단까지 연장시켰다. 상기 배수관의 굴곡부에 제1배수구를 구비하고 상기 배수구의 수직으로 연장된 부분의 선단에 제2배수구를 구비하고 제1배수구를 마개로 막아 제2배수구를 통해 침출수가 배출되도록 하였다.
Except for using the same drain pipe as in Figure 3 was carried out in the same manner as in Example 1 to treat the leachate. Specifically, the drain pipe (formed with a diameter of 10 cm on the 15 cm from the bottom of the gravel layer) was bent vertically in the channel portion and extended to the bottom of 10 cm from the ground. A first drain hole is provided at the bent portion of the drain pipe, and a second drain hole is provided at the tip of the vertically extending portion of the drain hole, and the first drain hole is closed with a stopper to allow the leachate to be discharged through the second drain hole.
<< 비교예Comparative example 1> 1>
인공습지에 침출수를 여과하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 매립장 침출수를 처리하였다. The landfill leachate was treated in the same manner as in Example 1, except that the leached water was not filtered into the constructed wetland.
<< 비교예Comparative example 2> 2>
파일롯 플랜트에서 전처리 과정을 거치지 않고 매립장 침출수를 직접 인공습지에서 여과한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 매립장 침출수를 처리하였다.
The landfill leachate was treated in the same manner as in Example 1 except that the landfill leachate was filtered directly from artificial wetland without undergoing pretreatment in the pilot plant.
<< 평가예Evaluation example >>
상기 실시예 1 ~ 2 및 상기 비교예 1 ~ 2에 따라 침출수를 처리한 후의 CCOD, BOD, SS, NH4N, NOxN의 농도(㎎/ℓ)를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 상기 COD는 중크롬산 칼륨에 의한 화학적 산소 요구량을 측정한 것이고, BOD는 생물학적 산소요구량, NH4N은 암모니아성 질소, NOxN은 아질산성 질소 및 질산성 질소의 농도, SS는 부유물질의 농도를 측정한 결과로 미국의 Standard Methods에 의해 분석된 값이다. 우리나라의 환경오염물질 공정 시험법에서는 COD측정을 과망간산 칼륨으로 측정되어 상기 방법에 의한 COD값보다 매우 작다. NBD (난분해성 COD)는 COD= COD- 1.7BOD 로 계산에 의해서 결정된다. 여기서 COD는 역시 중크롬산 칼륨에의한 측정치를 말한다.Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 2 after the leachate treatment of the concentration of CCOD, BOD, SS, NH 4 N, NOxN (mg / L) was measured and shown in Table 1 below. The COD is a measure of chemical oxygen demand by potassium dichromate, BOD is biological oxygen demand, NH 4 N is ammonia nitrogen, NO x N is nitrite and nitrate nitrogen concentration, SS is the concentration of suspended solids The result is the value analyzed by the American Standard Methods. In the environmental pollutant process test method of Korea, the COD measurement is measured with potassium permanganate, which is much smaller than the COD value obtained by the above method. NBD (hard-degradable COD) is determined by calculation with COD = COD- 1.7BOD. COD here also refers to measurements by potassium dichromate.
COD(mg/L)NBD
COD (mg / L)
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 생물반응조와 인공습지를 거친 매립장 침출수(실시예 1, 2)가 그렇지 않은 비교예 1, 2에 비하여 COD, BOD, SS, NH4N, NOxN 및 NBD의 제거능력이 탁월하였다. 또한 배수관을 수직방향으로 연장한 실시예 2의 구성이 그렇지 않은 실시예 1의 구성에 비하여 NBD의 제거능력이 현저하게 개선된 것을 확인할 수 있다. As can be seen in Table 1, removal of COD, BOD, SS, NH 4 N, NO x N and NBD compared to Comparative Examples 1 and 2 where landfill leachate (Examples 1 and 2), which has undergone bioreactor and artificial wetland, is not. The power was excellent. In addition, it can be seen that the configuration of Example 2 in which the drain pipe extends in the vertical direction is significantly improved in the NBD removal capability compared to the configuration of Example 1 which is not.
본 발명은 매립장 침출수를 저비용 고효율로 처리할 수 있으므로 수처리 산업에서 널리 활용될 수 있다.The present invention can be widely used in the water treatment industry because it can treat landfill leachate with low cost and high efficiency.
110 : 유량 조정조 120 : 생물반응조
130 : 집수조 140 : 하향류 인공습지110: flow rate adjustment tank 120: bioreactor
130: sump 140: downflow artificial wetland
Claims (11)
2) 상기 유량 조정조를 통해 유입된 침출수를 무산소-호기조건이 교호되는 생물반응조에 이송하여 침출수를 질산화시켜 유기물과 질소부하를 저감하는 단계;
3) 상기 생물반응조를 통해 유입된 침출수를 집수조로 이송하여 부유물 및 침전물을 제거하는 단계; 및
4) 상기 집수조를 통해 유입된 침출수를 하향류 인공습지에 이송하여 난분해성 COD 및 NOXN을 제거하는 단계를 포함하는 매립장 침출수 처리방법으로서,
상기 4)단계 이후 인공습지를 통과한 침출수를 인공습지의 하부에 구비된 배수관을 통해 수로로 이송하는 단계를 더 포함하되, 상기 배수관의 선단인 배수구에 개폐수단을 구비하고 인공습지 내부에 침출수가 일정한 수위에 도달할때까지 상기 개폐수단으로 배수구를 막아 인공습지의 내부를 혐기 또는 무산소 조건에서 난분해성 COD 및 NOXN을 제거하는 것을 특징으로 하는 매립장 침출수 처리방법.1) controlling the input amount of the leachate by introducing the landfill leachate into the flow control tank;
2) transferring the leachate introduced through the flow rate adjusting tank to a bioreactor in which anoxic-aerobic conditions are altered to nitrate the leachate to reduce organic matter and nitrogen load;
3) removing leachate and sediment by transferring the leachate introduced through the bioreactor to a sump; And
4) A landfill leachate treatment method comprising the step of transferring the leachate introduced through the sump to a downflow artificial wetland to remove hardly decomposable COD and NO X N,
After the step 4) further comprises the step of transferring the leachate water passing through the artificial wetlands through the drain pipe provided in the lower portion of the artificial wetlands, provided with an opening and closing means in the drain of the drain pipe and the leachate inside the artificial wetland Landfill leachate treatment method characterized in that the opening and closing means to block the drain until the water level is reached to remove the COD and NO X N in the anaerobic or anaerobic conditions.
상기 2) 단계는 무산소-호기조건이 1 ~ 2 시간마다 교호되면서 반응이 수행되는 것을 특징으로 하는 매립장 침출수 처리방법.The method of claim 1,
Wherein step 2) landfill leachate treatment method characterized in that the reaction is carried out while anoxic-aerobic conditions are alternated every 1 to 2 hours.
상기 3) 단계에서 부유물 및 침전물을 매립장으로 반송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매립장 침출수 처리방법.The method of claim 1,
Landfill leachate treatment method further comprising the step of returning the suspended solids and sediment in the landfill in step 3).
상기 하향류 인공습지는 순차적으로 표층 40 ~ 60㎝ 및 자갈층 20 ~ 40㎝을 포함하는 것을 특징으로 하는 매립장 침출수 처리방법.The method of claim 1,
The downflow artificial wetland is a landfill leachate treatment method characterized in that it comprises a surface layer 40 ~ 60cm and gravel layer 20 ~ 40cm in sequence.
상기 표층은 평균입경이 0.0005 ~ 0.002㎜인 점토질 10 ~ 20 중량%, 평균입경이 0.005 ~ 0.02㎜인 실트 15 ~ 25 중량% 및 평균입경이 0.5 ~ 3㎜인 모래 55 ~ 75 중량%로 이루어진 사양토(sandy loam)이고, 상기 자갈층은 평균입경이 5 ~ 30㎜인 것을 특징으로 하는 매립장 침출수 처리방법.5. The method of claim 4,
The surface layer is sandy loam consisting of 10 to 20% by weight of clay having an average particle diameter of 0.0005 to 0.002mm, 15 to 25% by weight of silt having an average particle diameter of 0.005 to 0.02mm and 55 to 75% by weight of sand having an average particle diameter of 0.5 to 3mm. (Sandy loam), the gravel layer is landfill leachate treatment method characterized in that the average particle diameter of 5 ~ 30㎜.
상기 배수관은 인공습지의 하부에서는 지표면에 대하여 평행하게 연통되며 수로에서는 지면을 향하여 인공습지에서 연장된 지표면에 대하여 수직방향으로 굴곡되어 연장되며, 수직방향으로 굴곡되는 부분에 개폐수단을 구비한 제1배수구가 형성되고 수직방향으로 연장된 선단에 제2배수구가 형성되되 상기 제1배수구를 막아 침출수가 제2배수구를 통해 수로로 방류되는 것을 특징으로 하는 매립장 침출수 처리방법.The method of claim 1,
The drain pipe communicates in parallel with the ground surface at the lower part of the artificial wetland, and in the waterway, the drain pipe is bent and extends in a vertical direction with respect to the ground surface extending from the artificial wetland, and has a first opening and closing means at a portion bent vertically. A landfill leachate treatment method characterized in that a drainage hole is formed and a second drainage hole is formed at a tip extending in the vertical direction, and the leachate is discharged into the water channel through the second drainage hole by blocking the first drainage hole.
상기 인공습지는 그 둘레를 따라 침출수의 유출을 막기위한 격벽이 구비되는 것을 특징으로 하는 매립장 침출수 처리방법.The method of claim 1,
The artificial wetland is a landfill leachate treatment method characterized in that the partition is provided for preventing the outflow of the leachate along the circumference.
2) 상기 유량 조정조를 통해 유입된 침출수를 무산소-호기조건을 교호시켜 침출수를 질산화시키고 유기물과 질소부하를 저감하는 생물반응조;
3) 상기 생물반응조를 통해 유입된 침출수에서 부유물 및 침전물을 제거하는 집수조;
4) 상기 집수조를 통해 유입된 침출수에서 난분해성 COD 및 NOXN를 제거하기 위하여 표층 40 ~ 60㎝ 및 자갈층 20 ~ 40㎝로 구성되며 침출수가 유출되지 않도록 격벽을 구비한 하향류 인공습지; 및
5) 상기 하향류 인공습지의 자갈층에 형성되며 선단인 배수구에 개폐수단을 구비한 배수관을 통해 침출수가 방류되는 수로;를 포함하는 매립장 침출수 처리장치로서,
상기 배수관은 인공습지의 내부에서는 지표면에 대하여 평행하게 연통되며 수로에서는 지면을 향하여 인공습지에서 연장된 지표면에 대하여 수직방향으로 굴곡되어 연장되며, 수직방향으로 굴곡되는 부분에 개폐수단을 구비한 제1배수구가 형성되고 수직방향으로 연장된 선단에 제2배수구를 포함하는 매립장 침출수 처리장치.1) flow rate adjusting tank for adjusting the amount of leachate flow into the landfill leachate;
2) a bioreactor for nitrifying the leachate and reducing organic matter and nitrogen load by alternating the leachate introduced through the flow rate adjusting tank to anoxic-aerobic conditions;
3) a collecting tank for removing suspended solids and sediment from the leachate introduced through the bioreactor;
4) a downflow artificial wetland composed of a surface layer of 40 to 60 cm and a gravel layer of 20 to 40 cm to remove hardly decomposable COD and NO X N from the leachate introduced through the sump and having a partition so that the leachate does not flow out; And
5) a landfill leachate treatment apparatus comprising: a channel formed in a gravel layer of the downflow artificial wetland and the leachate is discharged through a drainpipe having an opening and closing means at a distal end thereof;
The drain pipe communicates in parallel with the ground surface in the artificial wetland and is bent and extended in a vertical direction with respect to the ground surface extending from the artificial wetland toward the ground in the waterway, and includes a first opening and closing means in a portion curved in the vertical direction. A landfill leachate treatment apparatus including a second drainage port at a tip of which a drainage port is formed and extends in a vertical direction.
상기 제2배수구는 인공습지에서 연장된 지표면으로부터 10 ~ 30㎝ 아래에 형성되는 것을 특징으로 하는 매립장 침출수 처리장치.10. The method of claim 9,
Landfill leachate treatment apparatus, characterized in that the second drain is formed 10 ~ 30cm below the ground surface extending from the artificial wetland.
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