KR101722416B1 - 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 매립지에서 발생되는 황화수소를 제거하도록 함으로써 매립지의 분해효율을 증대시키고 악취발생을 저감할 수 있는 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치에 관한 것으로, 주입정 형태로 구성되며 상부매립층에 황화수소 발생 억제제를 고압으로 주입하는 고압주입부와, 하부매립층에 황화수소 발생 억제제를 저압 내지는 자연유하 방식으로 주입하는 저압주입부를 포함하는 주입장치를 제공한다.
Description
본 발명은 매립지의 매립가스의 제어와 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 매립지에서 발생되는 황화수소를 제거하도록 함으로써 매립지의 분해효율을 증대시키고 악취발생을 저감할 수 있는 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치에 관한 것이다.
산업이 발달함에 따라 날로 증가하는 쓰레기에 대한 처리가 사회적으로 큰 문제로 부각되고 있다.
이러한 쓰레기의 처리방법은 통상적으로 소각방식과 매립방식으로 분류한다. 소각방식의 경우 유해물질이 대기중으로 발산되어 환경오염을 유발하는 문제가 있으며 이를 해결하기 위하여 가스의 후처리를 위한 장치가 개발되고 있다. 매립방식은 폐기물 중 생분해가 가능한 유기성 폐기물의 분해가 완료되면 기존 토양과 다르지 않은 안정화된 상태로 환경적으로 위해요소가 없어 다른 용도로 활용 가능한 이점이 있다. 하지만, 종래의 단순매립방식은 30년 길게는 100년 가까운 시간이 필요하여 사후 관리에 따른 막대한 비용이 소요된다.
대한민국 환경부에서는 ‘순환형 매립지 조성사업’과 ‘사용종료매립지(비위생매립지)정비사업’으로 매립지의 관리를 위한 정비사업을 지속적으로 시행하고 있다. '순환형 매립지 조성사업’에서는 기성의 매립지에 대한 수명을 연장함과 동시에 굴착된 가연성 폐기물의 재활용이 가능하도록 연료화공정을 추가하여 폐기물의 에너지로서의 가치를 창출해내고 있다.
근래에는 매립지를 하나의 거대한 생물 반응기로 인식하여 매립지 내부의 수분함량을 인위적으로 조절함으로써 폐기물 내에 생분해 가능한 유기성 폐기물의 분해를 촉진하여 안정화가 이루어지는 기간을 5~10년으로 단축하는 침출수 재순환 공법이 사용되고 있다. 이때 미생물의 생물활성화를 증진시키기 위하여 인위적으로 미생물을 투입하거나 pH 혹은 온도를 조절하는 방법을 추가하여 분해를 가속화하는 방법이 추가되기도 한다. 하지만, 이러한 침출수 재순환 공정을 적용할 경우 생활폐기물과 건축폐기물을 포함하는 혼합폐기물의 매립지에서 황환원균(SRB; Sulfate Reducing Bacteria)의 생물활성 증가와 건설폐기물로부터의 SO4 2- 용출은 악취물질인 황화수소(H2S)의 방출의 원인이 될 수 있다. 이러한 황화수소는 매립지 악취문제뿐만 아니라 매립가스(LFG; Landfill Fuel Gas)의 생산량 감소와 매립가스 발전시설의 배기가스에서 대기오염물질인 황산화물(SOx)의 발생량을 증대시킬 수 있는 요인으로 작용될 수 있다.
최근에는 이러한 황화수소를 제거하기 위한 다양한 시도들이 있으며 대부분 매립지에서 발생하는 매립가스를 포집하여 별도의 공정으로서 이를 제거하도록 하는 방식이 사용되고 있다. 이러한 황화수소 제거방법으로서 한국 공개특허공보 제10-2011-0021504호는 철화합물을 이용한 황화수소 제거방법을 개시하고 있으며, 도 1은 이를 위한 스크러버를 나타내는 모식도이다.
구체적으로, 스크러버 내부에 매립가스가 유입되면 탱크(18)의 황산제2철을 노즐(14)을 통하여 분사하고 반응조에서의 반응에 의하여 가스 스트림 내의 황화수소를 제거하도록 한다.
그런데, 이러한 방법은 반응설비가 별도로 구성되어야 하는데 시설과 운전에 있어서 비용이 과도하게 소요될 뿐만 아니라 충진물 등의 교체가 어려워 유지보수에 있어서도 문제를 가진다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 매립지 자체에서 황화수소의 발생을 억제할 수 있도록 하여 시설의 부담을 최소화하고 운전효율을 극대화할 수 있는 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 외관을 이루는 케이싱(1020), 상기 케이싱의 상부 내측에 배치되는 내관(1010), 상기 내관과 연통되고 고압펌프부의 압력을 통하여 황화수소 발생 억제제를 상부매립층(B2)에 분사하는 고압노즐(1110) 및 케이싱의 하측에 배치되고 자중에 의하여 하강되는 황화수소 발생 억제제를 하부매립층(B1)으로 유입시키고 토사나 이물의 역류를 방지하는 저압스크린(1210)을 포함하는 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치를 제공한다. 따라서, 매립지의 깊이에 따라 경제적이며 효율적으로 황화수소의 억제가 가능하다.
또한, 상기 고압노즐과 저압스크린 사이에 배치되고 케이싱 내부에서 월류되는 황화수소 발생 억제제를 배출하고 토사나 이물의 역류를 방지하는 벤트스크린(1310)을 더 포함할 수 있다.
상기 고압노즐이 배치되는 구간의 고압주입부(1100)와, 벤트스크린이 배치되는 구간의 벤트부(1300)와, 저압스크린이 배치되는 구간의 저압주입부(1200)는 상호 탈착 가능하며, 이에 따라 필요한 깊이에 따라 조합될 수 있다.
또한, 상기 벤트부에 배치되며 케이싱 내부의 황화수소 발생 억제제의 수위를 감지하여 고압노즐까지 상승하는 것을 억제하도록 하는 수위측정부(1320)를 더 포함할 수 있다.
황화수소 발생 억제제라인(2020)과 용수라인(2010)의 합류지점에 배치되어 용수와 황화수소 발생 억제제를 혼합하여 주입라인(2030)으로 유동시키며 라인믹서로 이루어지는 믹싱부(2100)를 더 포함할 수 있다.
상기 용수라인의 용수는, 매립지에 구성되는 침출수처리시스템으로부터 배출되는 방류수인 것이 바람직하다.
한편, 상기 주입라인은, 케이싱의 내부에서 황화수소 발생 억제제가 자연유하되도록 이동시키는 저압펌프부와 결합되는 저압라인과, 고압노즐로 압력을 형성하도록 고압펌프부와 결합되는 고압라인으로 분기될 수 있다.
상기 황화수소 발생 억제제는, 영가 철(Fe0), 이가 철(Fe2+) 또는 삼가 철(Fe3+)를 포함하는 철화합물로 이루어질 수 있으며, 또한 FeCl2ㆍ4H2O 및 FeC6H5O7 중에서 선택될 수 있다.
본 발명에 따라 매립지의 조건에 따라 효율적으로 황화수소 발생 억제제를 개별적인 방식으로 투입할 수 있고, 특히 하나의 주입장치를 통하여 저압과 고압 주입의 방식을 깊이별로 적용할 수 있기 때문에 경제적이며 매립지에서 발생하는 황화수소를 효과적으로 제거하여 매립지의 분해효율을 증대시키고 악취발생을 현저하게 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 철화합물을 이용한 황화수소 제거방법에 사용되는 스크러버의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 변형된 개념에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치에 대한 정단면도이다.
도 5는 도 4의 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치의 분해도이다.
도 6은 본 발명의 개념에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치에서 영향반경을 고려한 배치관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 황화수소 발생 억제제의 종류에 따른 황화수소의 저감율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 황화수소 발생 억제제에 따른 BMP 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치의 개념도이다.
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도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치에 대한 정단면도이다.
도 5는 도 4의 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치의 분해도이다.
도 6은 본 발명의 개념에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치에서 영향반경을 고려한 배치관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 황화수소 발생 억제제의 종류에 따른 황화수소의 저감율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 황화수소 발생 억제제에 따른 BMP 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치를 더욱 상세하게 설명한다.
다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치의 개념도이다.
본 발명은 기본적으로, 하나의 주입정 형태로 구성되며 상부매립층에 황화수소 발생 억제제를 고압으로 주입하는 고압주입부와, 하부매립층에 황화수소 발생 억제제를 저압 내지는 자연유하 방식으로 투입하는 저압주입부를 포함하는 주입장치를 제공한다.
매립지는 폐기물 또는 쓰레기를 매립하여 복토하는 형태로 형성되며, 도시사항과 같이 기본적으로 선매립이 이루어진 하부매립층(B1)의 상부에 복토층(C)이 형성되고 그 상층에 상부매립층(B2)이 형성된 구조로서 설명된다. 다만, 경우에 따라 상기 복토층(C)이 생략된 하나의 매립층에 대해서 높이에 따라 상하부의 매립층이 구분될 수도 있고, 또한 두 개 이상의 매립층들이 단을 지어 형성되는 경우에도 본 발명의 개념이 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 상기 상부매립층과 하부매립층은 생물활성화도에 따라 구분될 수 있으며 이 경우 도시사항과 달리 위치가 반전되는 경우도 고려될 수 있다.
본 발명에서는 상기 상부매립층(B2)과 하부매립층(B1)에 효율적으로 황화수소 발생 억제제를 분배하여 주입할 수 있도록 하는 개념을 제시하는데, 상기 황화수소 발생 억제제는 영가 철(Fe0), 이가 철(Fe2+), 삼가 철(Fe3+)를 포함하는 철화합물이나 석회석으로 이루어질 수 있으며 이에 대한 구체적인 실시예는 후술하도록 한다.
복토층(C)의 상부에 구성되는 상부매립층(B2)의 경우는 하부매립층(B1)에 비하여 유기성 폐기물이 풍부한 조건을 이루므로 생물활성이 높아지고 이는 황화수소의 발생량이 상대적으로 많음을 의미한다. 따라서, 상부매립층(B2)의 경우 고압분사를 통하여 영향영역을 증가시키도록 하는 것이 바람직하고 이를 위하여 관로 형태의 케이싱 상측에서는 노즐을 구비하여 황화수소 발생 억제제를 주입하도록 한다.
한편, 하부매립층(B1)의 경우는 상부매립층(B2)에 비하여 생물활성이 저감된 상태이나, 연구결과 건설폐기물로부터의 시멘트 또는 석고성분으로부터 용출되는 황산염(SO4)에 의하여 황화수소가 발생할 수 있음을 확인하였다. 따라서, 하부매립층(B1)에서의 황화수소 발생 억제제 주입의 필요성이 있고 이를 위하여 본 발명에서는 황화수소 발생 억제제를 상하부 매립층에 모두 주입할 수 있도록 한 것이다. 하부매립층(B1)의 경우 고압주입부(1100)를 함께 형성하여 소정의 고압펌프 압력으로 황화수소 발생 억제제를 주입하는 경우를 고려해볼 수 있으나, 상기와 같이 하부매립층(B1)에서의 생물활성은 제한된 상태이므로 동력과 자원의 손실을 방지하고 장비관리의 효율성을 증가시키기 위하여 자연유하(Nonpressure flow) 방식으로 황화수소 발생 억제제가 주입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 개념에 따라 하부매립층(B1)에는 저압주입부(1200)가 형성된다.
주입장치(1000)를 이루는 관로 형태의 케이싱은 외관을 형성하며 내부에 소정의 고압유로와 저압유로의 이중 유로를 가질 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 실시예는 도 4의 설명에서 후술하도록 한다.
상기 유로들은 탱크부(2200)에 저장된 황화수소 발생 억제제가 주입될 수 있는 외부의 주입라인(2030)과 연결될 수 있는데, 상기 주입라인(2030)은 도시되지 않았으나 저압라인과 고압라인으로 분기될 수 있으며 각각 또는 개별적으로 펌프가 결합될 수 있다.
상기 탱크부(2200)로부터의 황화수소 발생 억제제는 황화수소 발생 억제제라인(2020)을 통하여 유동하고 용수라인(2010)을 통하여 유입되는 용수와 혼합된 상태로 주입라인(2030)으로 공급될 수 있으며, 이를 위하여 황화수소 발생 억제제라인(2020)과 용수라인(2010)이 만나는 지점에는 믹싱부(2100)가 형성될 수 있다. 이러한 믹싱부(2100)는 유체의 혼합이 용이하고 구조가 단순한 라인믹서로서 이루어지는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 상기 주입라인(2030)으로 이동하는 물질은 용수와 황화수소 발생 억제제의 혼합물이며, 추가적으로 조기 매립의 안정화를 위하여 질소(N)나 인(P) 등을 포함하는 액상 영양물질이 첨가될 수 있다.
한편, 상기 용수로서 매립지 인근의 저수, 하천, 지하수 등이 활용될 수 있으나, 침출수 처리 시스템이 구비되어 있는 경우 이로부터 배출되는 방류수도 상기 용수의 개념에 포함될 수 있음에 유의한다. 본 발명의 주입장치(1000)는 침출수 처리 시스템과는 별도로 또는 결합관계로 구성될 수 있으며 상기 침출수 처리 시스템은 공지의 장치들로서 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 변형된 개념에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치를 설명하기 위한 도면이다.
탱크부(2200)로부터 유동되는 황화수소 발생 억제제가 용수와 믹싱부(2100)에서 혼합되고 주입라인(2030)을 통하여 관로 형태의 케이싱 내부로 공급됨은 상기한 바와 같으며 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 변형된 개념에서는 도 2의 개념과 달리 수평관정의 형태를 구비한다.
즉, 연통로로서의 수직관정이 구비되고 이로부터 상부매립층(B2)과 하부매립층(B1)으로 각각 분기되는 수평관정이 각각 고압주입부(1100)와 저압주입부(1200)를 구성할 수 있다.
이러한 경우 도 2의 개념에 비하여 수평방향으로 커버링할 수 있는 폭이 더욱 증가될 수 있는 이점이 있음에 유의하여야 한다. 여기서, 상기 수직관정 및/또는 수평관정은 후술될 바와 같이 이중관로 형태로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치에 대한 정단면도이다.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 하나의 주입정 형태로 구성되되 저압주입부(1200)와 고압주입부(1100)로의 황화수소 발생 억제제 유동을 위한 저압유로와 고압유로를 각각 구비하고 각각 서로 다른 압력으로 유동되어야 하는데 이를 위한 구체적인 실시예를 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 주입장치(1000)가 전체적인 외관을 구성하는 케이싱(1020)과, 케이싱(1020)의 상측에서 내주에 삽입되는 중공 형태의 내관(1010)과, 내관(1010)으로부터 케이싱(1020)의 외측으로 황화수소 발생 억제제를 고압 분사하는 고압노즐(1110)과, 케이싱(1020)의 하측에 배치되는 저압스크린(1210)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 케이싱(1020)은 외관을 형성하며 내부의 유로를 통하여 황화수소 발생 억제제가 하방으로 이동되고 저압스크린(1210)을 통하여 하부매립층(B1)으로 주입된다. 이러한 케이싱(1020)의 상측으로 주입라인(2030)으로부터 분기되는 저압라인(참조번호 미표시)이 연결되며 상기 저압라인에는 저압펌프부(2320)가 개재될 수 있다.
상기 저압펌프부(2320)는 소정의 압력을 하측의 저압스크린(1210)까지 전달할 수도 있으나, 이러한 경우 케이싱(1020)의 내부를 가득 채우게 되고 고압주입부(1100)를 구성하는 부재들에 영향을 미칠 가능성이 존재한다. 따라서, 상기 저압주입부(1200)는 자연유하(Nonpressure flow) 방식으로 황화수소 발생 억제제가 하부매립층(B1)에 주입되도록 하는 것이 바람직하며, 저압펌프부(2320)는 주입라인(2030)으로부터 케이싱(1020)의 내부로 안내하는 역할을 하는 것으로 충분하다. 경우에 따라 상기 저압펌프부(2320)가 생략되는 경우도 고려할 수 있다.
내관(1010)은 고압주입부(1100)를 구성하며 케이싱(1020) 내부의 상측에 형성된다. 이러한 내관(1010)의 상측은 주입라인(2030)으로부터 분기된 고압라인에 연결되며 고압라인 상에는 황화수소 발생 억제제 압력의 형성을 위한 고압펌프부(2310)가 배치될 수 있다.
상기 내관(1010)은 하측에서 방사방향으로 분기되어 고압노즐(1110)과 연통되어 고압으로 황화수소 발생 억제제를 상부매립층(B2)에 분사할 수 있다.
이렇게 고압주입부(1100)와 저압주입부(1200)는 각각 상부매립층(B2)과 하부매립층(B1)에 서로 다른 압력과 유동방식으로 황화수소 발생 억제제를 전달하는데, 그 사이에 벤트부(1300)가 추가적으로 배치될 수 있다.
매립지 환경에서는 일반적으로 투수계수가 낮기 때문에 특히 자연유하 방식으로 황화수소 발생 억제제를 이동시키는 저압스크린(1210)에서 주입량보다 케이싱(1020) 내부에서의 하방 이동량이 더 많은 경우 그 수위가 높아지고 황화수소 발생 억제제 수위가 고압노즐(1110) 및 그 연결부까지 도달하는 경우는 유지보수성에서 문제가 발생할 수 있다. 이를 고려하여 고압주입부(1100)와 저압주입부(1200)의 사이에는 벤트부(1300)가 배치되며 이러한 벤트부(1300)는 외부로 황화수소 발생 억제제를 유출시킬 수 있는 벤트스크린(1310)이 배치된다.
상기 벤트스크린(1310)은 황화수소 발생 억제제의 수위가 고압주입부(1100)에 이르지 못하도록 하면서 월류되는 황화수소 발생 억제제를 하부매립층(B1)으로 유동시키도록 하는 동시에 고압주입부(1100)와 저압주입부(1200)의 이격된 간격을 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 고압주입부(1100), 벤트부(1300) 및 저압주입부(1200)는 각각 하나씩 순차적으로 배치되되 일체로 구성되는 경우도 고려해볼 수 있으나 매립환경에 따라 매립층의 높이와 배열이 서로 다를 수 있기 때문에 이를 조절할 수 있도록 상호 결합될 수 있도록 별개의 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 5는 도 4의 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치의 분해도이다.
상술한 바와 같이 고압주입부(1100)와 저압주입부(1200)와 벤트부(1300)는 각각 별도로 구성되어 상호 체결 가능할 수 있으며, 상호 체결부위는 나삽방식으로 결합이 이루어지는 것이 바람직하다.
도 5의 (a)는 고압주입부(1100)를 나타내며, 케이싱(1020)의 상측에서 저압라인의 연결을 위한 저압연결부(참조번호미표시)와 케이싱(1020)의 상측으로 돌출되는 내관(1010)의 상측에서 고압라인의 연결을 위한 고압연결부(참조번호미표시)가 형성될 수 있다.
내관(1010)은 고압 주입이 필요한 깊이까지 연장되며 대략 그 하측에서 고압노즐(1110)까지 연장되는 노즐연결부(1120)가 배치될 수 있다. 상기 고압노즐(1110)과 노즐연결부(1120)은 도시된 예에서 양측으로 대칭되게 배치되는 경우가 나타나 있으나 원주방향으로 선택적인 개수로 배치하는 경우가 고려될 수 있으며 경우에 따라 서로 다른 높이를 가지도록 배치할 수도 있음은 물론이다.
고압노즐(1110)은 대략 반경방향으로 황화수소 발생 억제제를 분사한다.
고압주입부(1100)의 하단측에는 벤트부(1300) 또는 저압주입부(1200)의 상단에 형성되는 나사홈에 대응되는 나사산이 구비될 수 있다. 다만, 본 발명의 설명에서 나사산과 나사홈은 상호 치환될 수 있다.
도 5의 (b)는 벤트부(1300)를 나타내며 외부와 케이싱(1020) 내부를 연통시키는 벤트스크린(1310)이 배치된다. 이러한 벤트스크린(1310)도 선택적인 개수와 배치관계를 가질 수 있으며 수분을 배출시키고 매립지의 토사나 이물의 유입을 방지하기 위하여 메시망 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 벤트부(1300)는 저압주입부(1200)에 유입되는 황화수소 발생 억제제의 수위가 고압주입부(1100), 또는 고압노즐(1110)에 도달하지 못하도록 하는 기능을 주로 수행하며 이를 감지할 수 있도록 내부에 수위측정부(1320)를 더 구비할 수 있다. 이러한 수위측정부(1320)는 유량 및 유압 등의 제어를 위한 제어부에 감지신호를 송신하여 저압라인으로 황화수소 발생 억제제의 유동을 억제하도록 기능할 수 있다.
상기 벤트부(1300)는 하단측에 다른 벤트부 또는 저압주입부(1200)와의 연결을 위한 나사산이 구비될 수 있다.
도 5의 (c)는 저압주입부(1200)를 나타내며, 하단측에 저압스크린(1210)이 형성된다. 상기 저압스크린(1210)은 메시망 또는 슬릿의 형태로 구성될 수 있으며 측방 및/또는 하방으로 황화수소 발생 억제제를 자중에 의하여 유출시킬 수 있다.
이렇게 구성되는 본 발명의 고압주입부(1100), 벤트부(1300), 저압주입부(1200)는 서로 선택적인 조합으로 체결되어 매립지의 지중에 배치될 수 있으며 하부매립층(B1)에서 상부매립층(B2)보다 황화수소가 더 많은 것으로 감지된 경우 저압주입부(1200)가 하측에, 고압주입부(1100)가 상측에 배치되는 경우도 고려해볼 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 개념에 따른 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치에서 영향반경을 고려한 배치관계를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 기본개념에 따라 매립지에 수직방향으로 삽입되는 형태의 주입정 형태로 구성되는 경우는 하나의 주입장치(1000)에 의한 소정의 영향영역(α)이 평면상 대략 원형으로 나타날 수 있다. 이는 도 6의 (a)에 도시되어 있으며 복수의 주입장치(1000)의 영향영역(α)이 상호 일부 중첩되도록 배치되는 것이 바람직하다.
이때, 영향영역이란 황화수소 발생 억제제의 주입에 의하여 황화수소가 캡처 가능한 범위를 의미한다.
도 6의 (b)는 본 발명의 변형된 개념에서의 주입장치(1000)의 배치에 따른 영향영역을 나타낸다.
도 6의 (a)의 경우 지표면 또는 평단면상의 영향영역 배치관계를 나타내며 (b)의 경우는 깊이에 따른 배치관계를 나타내는 차이가 있음에 유의한다.
수직관정이 배치되어 수평방향으로 분기되는 수평관정들이 각각 주입부를 형성하며 그 배치되는 높이에 따라 고압주입 또는 저압주입이 선택될 수 있다.
도 5의 실시예에서의 고압주입부(1100)와 저압주입부(1200)의 구성들이 수평관정의 형태로 선택적으로 배치될 수 있을 것이다. 또한, 수직관정의 경우 이중관 형태로 이루어질 수 있다.
이때, 각각의 수평관정에서 반경방향으로 영향영역(β)이 형성되며 그 영향영역이 높이방향으로 교차되게 배치될 수 있다.
상기 영향영역은 매립지의 투수계수 등의 조건에 따라 서로 다를 수 있는데, 이러한 영향영역의 중첩은 20~50% 사이의 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 주입장치(1000)가 배치되는 매립지에서 황화수소 등의 발생량은 시간과 환경에 따라 달라질 수 있기 때문에 이를 적절하게 제어하기 위하여 발생 가스 등을 모니터링할 필요가 있으며 주입장치(1000)나 주입장치 배열에 인접하여 측정부(미도시)가 추가적으로 배치되는 것이 더욱 바람직하다.
이러한 측정부는 온도, 습도, 바이오가스, 이산화탄소, 황화수소, 메탄 등을 감지하여 제어부로 피드백하여 황화수소 발생 억제제 등의 주입을 효과적으로 제어하도록 기능한다.
도 7은 황화수소 발생 억제제의 종류에 따른 황화수소의 저감율을 나타내는 그래프이다.
황화수소의 황화수소 발생 억제제로서 철 화합물이나 석회석을 고려해볼 수 있는데, 석회석의 경우 산도(pH)를 상승시키는 작용을 하기 때문에 매립지 환경의 미생물의 활성화도 함께 억제하여 부적합한 것으로 확인되었다.
따라서, 철 화합물 4종에 대하여 억제특성을 확인하였다. 1차 실험에서는 황화수소의 저감율의 차이를 기본적으로 확인하였으며, 도 7의 (a) 내지 (d)는 각각 FeCl2·4H2O, Fe2O3, FeO(OH), FeC6H5O7에 대한 결과를 나타낸다. 각 0.1, 0.5, 1.0 몰을 매립지와 유사한 표준사에 황화수소를 포함한 상태로 저감상태를 시간에 따라 확인해보았다.
Fe2O3와 FeO(OH)는 농도에 따라 황화수소 저감율이 큰 차이를 보이지 않았지만, FeCl2·4H2O와 FeC6H5O7는 농도에 따라 황화수소 저감율에 큰 차이가 나타났다.
1차 실험에서 황화수소 저감율이 높은 FeCl2ㆍ4H2O, FeC6H5O7를 선정하여 BMP테스트를 수행하였다.
도 8은 2차 실험으로서 황화수소 발생 억제제에 따른 BMP 테스트의 결과를 나타내는 그래프이며, (a)가 FeCl2ㆍ4H2O에 대한 결과이고 (b)가 FeC6H5O7 에 대한 결과이다.
기본적으로 메탄잠재력시험인 BMP 테스트의 절차에 따랐으며, 각각 0.1, 0.5, 1.0 몰의 농도에서 실험을 하였다.
도 8의 (a)에서와 같이 FeCl2ㆍ4H2O 의 경우 주입농도 변화에도 바이오가스 발생량의 변화가 크게 없는 것으로 나타났다. 가스의 조성 분석결과 황화수소 농도의 경우 대조군(W)에 비해 저감되는 것으로 나타났으며, 0.5mmol 이상 주입 시 H2S의 발생 저감 기능이 우수한 것으로 나타났다.
도 8의 (b)에서와 같이 FeC6H5O7의 경우는 바이오가스 발생량이 증가되는 성향을 보인다.
황화수소 발생 억제제로서 FeCl2ㆍ4H2O, FeC6H5O7 가 모두 효과를 보이는 것으로 확인되며, 구연산철이 가장 우수한 황화수소 억제력을 가진다. 따라서, FeCl2ㆍ4H2O, FeC6H5O7이 황화수소 발생 억제제로서 선택적으로 적용될 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 매립지의 조건에 따라 효율적으로 황화수소 발생 억제제를 개별적인 방식으로 투입할 수 있고 특히 하나의 주입장치를 통하여 저압과 고압 주입의 방식을 깊이별로 적용할 수 있기 때문에 매립지에서 발생하는 황화수소를 효과적으로 제거하며 매립지의 분해효율을 증대시키고 악취발생을 현저하게 저감할 수 있는 이점이 있다.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
1000...주입장치 1010...내관
1020...케이싱 1100...고압주입부
1110...고압노즐 1120...노즐연결부
1200...저압주입부 1210...저압스크린
1300...벤트부 1310...벤트스크린
1320...수위측정부 2010...용수라인
2020...황화수소 발생 억제제라인 2030...주입라인
2100...믹싱부 2200...탱크부
2310...고압펌프부 2320...저압펌프부
B1...하부매립층 B2...상부매립층
C...복토층
1020...케이싱 1100...고압주입부
1110...고압노즐 1120...노즐연결부
1200...저압주입부 1210...저압스크린
1300...벤트부 1310...벤트스크린
1320...수위측정부 2010...용수라인
2020...황화수소 발생 억제제라인 2030...주입라인
2100...믹싱부 2200...탱크부
2310...고압펌프부 2320...저압펌프부
B1...하부매립층 B2...상부매립층
C...복토층
Claims (8)
- 외관을 이루는 케이싱(1020);
상기 케이싱의 상부 내측에 배치되는 내관(1010);
상기 내관과 연통되고 고압펌프부의 압력을 통하여 황화수소 발생 억제제를 상부매립층(B2)에 분사하는 고압노즐(1110);
케이싱의 하측에 배치되고 자중에 의하여 하강되는 황화수소 발생 억제제를 하부매립층(B1)으로 유입시키고 토사나 이물의 역류를 방지하는 저압스크린(1210); 및
상기 고압노즐과 저압스크린 사이에 배치되고 케이싱 내부에서 월류되는 황화수소 발생 억제제를 배출하고 토사나 이물의 역류를 방지하는 벤트스크린(1310);을 포함하는 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고압노즐이 배치되는 구간의 고압주입부(1100)와, 벤트스크린이 배치되는 구간의 벤트부(1300)와, 저압스크린이 배치되는 구간의 저압주입부(1200)는 상호 탈착 가능한 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치.
- 제2항에 있어서,
상기 벤트부에 배치되며 케이싱 내부의 황화수소 발생 억제제의 수위를 감지하여 고압노즐까지 상승하는 것을 억제하도록 하는 수위측정부(1320);를 더 포함하는 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
황화수소 발생 억제제가 유동되는 황화수소 발생 억제제라인(2020);
저수, 하천, 지하수, 침출수가 처리된 방류수 중의 어느 하나 이상으로 이루어지는 용수가 유동되는 용수라인(2010); 및
상기 황화수소 발생 억제제라인 및 용수라인의 합류지점에 배치되어 용수와 황화수소 발생 억제제를 혼합하여 주입라인(2030)으로 유동시키며 라인믹서로 이루어지는 믹싱부(2100);를 더 포함하는 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치.
- 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 주입라인은,
케이싱의 내부에서 황화수소 발생 억제제가 자연유하되도록 이동시키는 저압펌프부와 결합되는 저압라인과, 고압노즐로 압력을 형성하도록 고압펌프부와 결합되는 고압라인으로 이루어지는 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치.
- 제1항에 있어서,
상기 황화수소 발생 억제제는,
영가 철(Fe0), 이가 철(Fe2+) 또는 삼가 철(Fe3+)을 포함하는 철화합물로 이루어지는 매립지의 황화수소 발생 억제제 주입장치.
- 삭제
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2016
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