KR101314867B1 - 폐기물 매립지의 유지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물 매립지를 반영구적으로 사용할 수 있도록 유지하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 유지방법에 따르면 기존 매립지와 비교하여 최대 95%의 공간이 확보될 수 있으므로 매립지 형성을 위한 새로운 공간을 찾지 않아도 되는 특징이 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 폐기물 매립지의 유지방법은 상기 폐기물 매립지의 폐기물층에 생물학적 반응이 이루어지는 반응 단계와 상기 폐기물층에 호기성 미생물을 투입하여 생물학적 반응을 도와 안정화시키는 안정화 단계와 상기 반응이 완료된 상기 폐기물층을 가연성 물질과 비가연성 물질로 분류하면서 굴착하는 굴착 단계 및 상기 굴착 단계 이후, 적층구조의 배수시설을 재정비하며, 다짐 및 복토 공정을 실시하는 재정비 단계를 포함한다.

Description

폐기물 매립지의 유지방법{SUSTAINABLE LANDFILL}

본 발명은 폐기물 매립지를 반영구적으로 사용할 수 있도록 유지하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 유지방법에 따르면 기존 매립지와 비교하여 최대 95%의 공간이 확보될 수 있으므로 매립지 형성을 위한 새로운 공간을 찾지 않아도 되는 특징이 있다.

근래 들어 환경오염에 관한 관심이 증대되면서, 환경오염 발생의 원인 가운데 큰 비 중을 차지하는 폐기물 처리에 관련되어 세계 각 국에서는 환경오염 방지 대책의 하나로 폐기물 처리를 큰 사회적 문제로 제기하고 있다.

이러한 쓰레기 처리방법으로는 지금까지는 소각방법이나 매립방법 등이 사용되었다. 그러나 소각방법의 경우 소각시 발생되는 분진으로 인해 대기 오염이 유발되는 문제점이 있었으며, 매립방법의 경우에는 매립지 선정 및 매립지에서 발생되는 침출수로 인한 토양 및 강, 하천 등의 오염이 유발되는 문제점이 있다.

또한, 상기 매립방법은 폐기물로 인해 발생되는 악취 및 환경오염으로 인해 대부분의 일반인들이 입지를 꺼리기 때문에 매립지를 선정하는데도 많은 어려움을 겪고 있었다.

뿐만 아니라, 상기 매립방법은 방대한 양의 폐기물이 점차 늘어남에 따라 그에 상응하는 매립지가 확보되어야 하고, 상기 매립지 신설로 인해 토지의 낭비와 시공 비용이 상당한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존의 폐기물 매립지를 반영구적으로 사용할 수 있도록 상기 폐기물 매립지를 재구성함으로써 매립지 형성을 위한 새로운 공간을 찾지 않아도 되는 폐기물 매립지의 유지방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제에 의한 폐기물 매립지의 유지방법은 적어도 하나 이상의 폐기물 매립지를 유지하는 방법에 있어서, 상기 폐기물 매립지의 폐기물층에 생물학적 반응이 이루어지는 반응 단계(S1); 상기 폐기물층에 호기성 미생물을 투입하여 생물학적 반응을 도와 안정화시키는 안정화 단계(S2); 상기 반응이 완료된 상기 폐기물층을 가연성 물질과 비가연성 물질로 분류하면서 굴착하는 굴착 단계(S4); 및 상기 굴착 단계 이후, 적층구조의 배수시설을 재정비하며, 다짐 및 복토 공정을 실시하는 재정비 단계;를 포함하는 것이 특징이다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 폐기물 매립지의 유지방법은 기존 매립지와 비교하여 최대 95%의 공간이 확보될 수 있으므로 매립지 형성을 위한 새로운 공간을 찾지 않아도 되며, 폐기물 매립지를 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

이에 따라, 매립지 신설로 인한 시공 비용과 토지의 낭비를 근본적으로 해결할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 폐기물 매립지의 유지방법은 폐기물층에 외부에서 공기공급과 동시에 침출수를 정화처리하고 산소를 용존시켜 폐기물층에 공급함으로써 폐기물층에 충분한 산소가 고르게 형성되도록 하여 조기 안정화를 이룰수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 A부분의 작동상태를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법을 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법의 반응단계를 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법의 공기공급 시스템을 나타내는 측단면도.
도 6은 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법의 각 공정을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지의 유지방법을 첨부되는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에서 A부분의 작동상태를 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법을 나타내는 블록도이며, 도 4는 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법의 반응단계를 나타내는 블록도이다. 또한, 도 5는 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법의 공기공급 시스템을 나타내는 측단면도이고, 도 6은 본 발명 폐기물 매립지의 유지방법의 각 공정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 폐기물 매립지를 반영구적으로 사용할 수 있도록 유지하는 방법에 관한 것으로, 폐기물층 내 분해조건을 혐기성 상태에서 호기성 상태로 전환하여 악취유발 물질을 억제할 수 있게 된다. 또한 본 발명의 유지방법에 따르면 기존 매립지와 비교하여 최대 95%의 공간이 확보될 수 있으므로 매립지 형성을 위한 새로운 공간을 찾지 않아도 되는 특징이 있다. 특히 본 발명은 폐기물층내에 호기성 상태를 충분하게 유지시키도록 하기 위해 외부로부터 공기공급과 더불어 침출수를 순환시켜 수분을 공급하되 산소가 용존된 침출수(정화수)를 폐기물층내로 순환시킴으로써 호기성 상태가 충분히 유지되도록 하여 조기 안정화를 도모한다.

먼저, 폐기물 매립지를 재정비하기 위해서는 매립지의 폐기물층을 안정화시켜 부피를 감소시켜야 한다. 이때, 상기 폐기물층의 안정화는 다양한 방법을 통해 실시될 수 있지만, 본 발명에 따르면 호기성 처리 공법을 이용하여 폐기물층 내의 유기물들을 안정 및 분해하는 생물학적 반응을 실시한다.

한편, 본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 적어도 하나 이상의 폐기물 매립지로 구성되는 매립장에서 4개월 간격으로 4가지 공정을 수행함에 따라 하나의 매립지가 재정비된다. 이때 상기 각 공정의 기간은 현장의 여건에 따라 변경될 수 있음은 당연하다.

본 발명 폐기물 매립지의 유지방법은 생물학적 반응 단계(S1), 안정화 단계(S2), 굴착 단계(S3) 및 재정비 단계(S4)를 포함한다.

상기 반응 단계(S1)는 특정 매립지의 폐기물에 공기와 수분 및 미생물 공급, 온도 조절을 통해 생물학적 반응이 이루어지도록 하는 단계로, 도 6에 도시된 바와 같이 음식물 쓰레기와 같은 생활 폐기물이나 산업 폐기물들로 구성되는 상기 폐기물에 호기성 미생물을 투입시켜 생물학적 반응으로 통해 상기 폐기물 내의 유기물질들을 안정 및 분해하여 부피를 약 35% 줄일 수 있게 된다.

이 공정을 도 4을 참조하여 구체적으로 설명한다. 호기성 반응은 폐기물에 공기와 수분 및 적합한 온도를 제공하여 호기성 미생물이 번식하도록 하는 것으로 호기성 미생물이 충분히 반응을 하도록 하기 위한 조건으로 무엇보다도 충분한 공기(산소량)이 요구된다.

먼저, 매립지의 폐기물층에 적어도 하나 이상의 관을 설치하고, 팬(Fan)을 이용하여 상기 관을 통해 외부공기를 강제로 공급한다(S10).

여기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 공급 방법을 설명하면, 도 5에 도시한 바와 같이 공기 공급 시스템이 구성된다.

공기 공급 시스템은 공기 공급장치(100), 공기정화장치(120) 및 제어부(10)를 포함한다.

상기 공기 공급장치(100)는 외부로부터 상기 폐기물 내에 설치되는 적어도 하나 이상의 공기 공급관(110)을 구성하고, 상기 공기 공급관(110)과 연결되어 외부 공기를 팬을 이용하여 공급시킨다.

이때 상기 공급관(110)은 상기 폐기물층 내에서 5 내지 6 m 간격으로 2.5m 깊이에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 공기정화장치(120)는 상기 폐기물층에서 발생하는 배출가스를 포집하기 위한 적어도 하나 이상의 가스 배출관(130)을 구성하고, 이를 정화시키기 위해 바이오필터가 구비되며 상기 바이오필터를 통해 포집된 배출가스를 여과 및 제거하여 외부로 배출한다. 상기 폐기물층에서 발생되는 배출가스로는 CH4, H2S 등의 유해성 가스와 호기성 상태에서 분해된 가스 물질 등이 있다.

그리고 제어부(10)는 상기 공기 공급장치(100)을 통해 폐기물층으로 공급되는 공기량과 상기 공기정화장치(120)를 제어한다. 이때 상기 제어부(10)는 상기 공급관(110)을 통해 공기의 공급과 흡입을 교번으로 반복 수행함에 따라 공기의 전달 효율을 더욱 높일 수 있고, 폐기물층 내의 공기 Channel현상을 방지할 수 있게 된다. 즉 공기 Channel현상을 방지함으로써 공기(산소)가 폐기물층에 고르게 분포될 수 있도록 하는 것이다. 단, 본 출원인은 이러한 교번에 의한 공기의 전달의 경우라도 폐기물층에 충분한 호기성 조건을 만족시키기 위한 충분한 공기의 충진이 덜한 것을 많은 시공예에서 인식할 수 있었다. 이에 이하에서 설명하는 바와 같이 본 발명은 이렇게 교번으로 공기를 외부로부터 공급함과 동시에 산소가 용존된 수분을 폐기물층에 공급함으로써 충분한 호기조건을 달성할 수 있도록 하였다.

여기에서 상기 공기의 공급압력은 0.2 내지 0.3 bar 정도가 바람직하다. 이처럼 저압식 공기 주입을 통한 안정화 방식은 높은 통풍량과 확산효과로 높은 안정화 효율을 제공한다.

한편, 수분 공급은 기존 매립지의 폐기물에서 발생되는 침출수를 이용하게 된다.(S11) 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 통상의 매립지는 상기 침출수가 배출될 수 있도록 배수시설을 구비하고, 상기 폐기물의 침출수 집수하여 정화하는 침출수 정화장치(20)가 구성된다. 이때, 상기 침출수정화장치(20)에 의해 정화되는 정화수를 다시 상기 폐기물층으로 공급하되 미생물의 번식이 활성화될 수 있도록 수분을 조절하며 공급한다. 특히 본 발명에서는 배수시설에 있어 상기 침출수정화장치(20)에 도 1에서 보는 바와 같이 침출수 유입라인(21)이 구성되어 매립지로부터 침출수가 상기 침출수정화장치(20)로 유입되도록 하며, 침출수 배출라인(22)을 통해 상기 침출수정화장치(20)로부터 정화된 정화수가 매립지로 유입되도록 하며, 상기 침출수 배출라인(22)에는 산소용존칼럼(23)과 상기 산소용존칼럼(23)에 연결된 산소공급장치(24)가 구성되어 침출수 배출라인(22)을 통해 매립지로 유입되는 정화수에 산소가 용존되도록 한다.

이를 더욱 상세히 설명하면, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 침출수 배출라인(22)에는 산소용존칼럼(23)이 구성되는 바, 상기 산소용존칼럼(23)은 내부에 나선형의 유로(23-1)가 형성되어 산소용존칼럼(32) 내부로 유입되는 정화수가 나선형의 유로(23-1)를 타고 유동하도록 구성된다. 상기 산소용존칼럼(23)에는 일단에 산소공급장치(24)가 구성되는 바, 상기 산소공급장치(24)에 의해 상기 산소용존칼럼(23)의 내부로 산소가 공급되는 것이다. 즉 침출수 배출라인(22)을 통해 산소용존칼럼(23)으로 정화수가 유입되고 동시에 산소공급장치(24)에 의해 산소용존칼럼(23)으로 산소가 공급되어 산소용존칼럼(23)의 내부에 형성되는 나선형의 유로(23-1)에 의해 유동하는 정화수에는 와류가 형성되며 이러한 와류에 의해 공급된 산소가 와류를 형성하는 정화수에 용존이 되도록 하는 것이다. 이렇게 산소가 용존된 정화수는 산소용존칼럼(23)의 타단으로 배출되어 침출수 배출라인(22)에 의해 폐기물층으로 유입되도록 하는 것이다. 결국 산소가 용존된 정화수는 외부로부터 공급된 공기와 더불어 폐기물층 내부를 충분한 호기조건이 형성되도록 하는 것이다. 또한 정화수에 산소를 용존시키는 것은 폐기물층 내부로 정화수가 유입되어 퍼져나감에 따라 용존된 산소가 폐기물층에 균일하게 충진될 것이므로 폐기물층의 전체적인 균일한 안정화와 조기 안정화가 도모될 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 매립지의 폐기물층에 공기와 수분이 공급되는 환경이 조정된 후, 호기성 미생물에 의한 생물학적 반응이 이루어져 폐기물층의 유기물질들이 분해될 수 있게 호기성 미생물을 공급한다.(S12)

이때, 상기 폐기물층 내에 상기 호기성 미생물을 번식 활성화될 수 있도록 온도를 제어한다.(S13) 다시 말해, 상기 호기성 미생물이 번식할 수 있는 적합한 환경을 제공하도록 온도조절 수단을 구비하여 상기 폐기물층 내의 온도를 조절한다.

마지막으로, 상기 폐기물층 내에 질소 내지 인과 같은 영양분을 공급함으로, 상기 폐기물층의 유기물질들의 분해를 촉진시키고 안정화된 물질로 변화시킨다. (S14)

이와 같이, 본 발명에 따른 폐기물 매립지의 유지방법은 생물학적 처리방식을 이용하여 악취 제거 및 안정화를 수행함으로 유지관리비를 절감할 수 있게 된다.

한편, 상술한 바와 같이 본 발명에 따라 생물학적 반응 단계가 이루어진 다음 매립지의 폐기물층에 안정화 단계가 이루어진다.

상기 안정화 단계는 상기 폐기물층에 호기성 미생물을 추가로 투입하여 더욱 빠른 속도로 생물학적 반응을 도와주게 한다.(S2) 이와 같은 공정이 완료되면 폐기물층의 유기물질들이 모두 분해 및 안정화되어 최종적으로 약 35%의 공간이 기존 매립지에 비해 부피가 줄어들게 된다.

그 이후, 상기 매립지에 대한 굴착 공정이 이루어진다.(S3) 상기 굴착 공정은 안정화된 상기 폐기물들을 굴착함으로써 기존 매립지의 약 95%의 공간을 확보할 수 있다. 이때 가연성 물질과 비가연성 물질은 따로 분류한다.

마지막으로, 굴착 공정이 완료되면, 다짐 및 복토 공정을 하는 재정비 단계(S4)를 수행한다. 이때, 상기 재정비 단계에서는 기존 매립지에 설치된 차수층, 배수층 및 보호층들의 손상 여부를 점검하는 것이 바람직하며, 손상된 시설들을 보수한 뒤, 다짐 및 복토 공정을 실시한다.

상술한 공정들을 모두 거친 후에는 상기 95%의 공간에는 다시 폐기물이 적층한 후, 매립지의 규정에 적합한 흙을 이용하여 복토 작업을 실시하게 된다. 상기 다짐 공사는 별도의 롤러차 등을 이용하여 시행할 수 있게 된다.

상기 복토작업 역시 매립지의 규정에 맞는 높이로 복토한 후 다시 다짐 공사실시하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10 : 공기 공급시스템 20 : 침출수 정화장치
100 : 공기 공급시설 110 : 공기 공급관
120 : 공기정화장치 130 : 가스 배출관

Claims (5)

1. 적어도 하나 이상의 폐기물 매립지를 유지하는 방법에 있어서,
   상기 폐기물 매립지의 폐기물층에 생물학적 반응이 이루어지는 반응단계(S1);
   상기 폐기물층에 호기성 미생물을 투입하여 생물학적 반응을 도와 안정화시키는 안정화 단계(S2);
   상기 반응이 완료된 상기 폐기물층을 가연성 물질과 비가연성 물질로 분류하면서 굴착하는 굴착 단계(S3); 및
   상기 굴착 단계 이후, 적층구조의 배수시설을 재정비하며, 다짐 및 복토 공정을 실시하는 재정비 단계(S4);를 포함하되,
   상기 반응단계(S1)는,
   상기 폐기물층에 공기를 공급하는 단계;
   침출수를 정화하고 산소를 용존시켜 폐기물층에 수분을 공급하는 단계;
   호기성 미생물을 공급하는 단계;
   호기성 미생물을 번식시키기 위해 폐기물층의 온도를 조절하는 단계; 및
   상기 폐기물층에 영양물질을 공급하는 단계;를 포함하며,
   침출수를 정화하고 산소를 용존시켜 폐기물층에 수분을 공급하는 단계에는, 침출수가 침출수 유입라인을 통해 침출수정화장치로 유입되고, 상기 침출수 정화장치를 통해 정화수가 침출수 배출라인으로 배출되며, 상기 침출수 배출라인 상에 내부에 나선유로가 형성되며 일측에 산소공급장치에 연결된 산소용해칼럼에 의해 정화수에 산소가 용존된 후, 산소가 용존 된 정화수가 폐기물층으로 공급되는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 유지방법.
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