KR101911321B1

KR101911321B1 - 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템

Info

Publication number: KR101911321B1
Application number: KR1020170061583A
Authority: KR
Inventors: 이남훈; 박진규
Original assignee: 안양대학교 산학협력단; 주식회사 에코윌플러스
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2019-01-04

Abstract

매립지로부터의 배출 가스를 응축시키고 이때 발생되는 응축수를 미세수분 형태로 매립지 내부로 주입할 수 있도록 된 구조의 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템이 개시되어 있다.
이 개시된 시스템은 폐기물에서 발생한 가스와 열을 외부로 배출하는 가스배출 경로에 설치 되며, 배출되는 가스 내의 열을 회수하고, 가스의 온도를 하강시켜 응축수가 생성되도록 하는 축열기와; 응축수를 회수하는 응축수 회수경로와; 응축수 회수경로를 통하여 회수된 응축수를 미세수분 형태로 변환하며, 외부에서 주입되는 공기와 혼합하여 폐기물 내부로 주입하는 미세수분 주입부를 포함한다.

Description

호기성 매립지의 수분 재순환 시스템{MOISTURE RECYCLING SYSTEM AT AEROBIC LANDFILL SITE}

발명은 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 매립지로부터의 배출 가스를 응축시키고 이때 발생되는 응축수를 미세수분 형태로 매립지 내부로 주입할 수 있도록 된 구조의 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템에 관한 것이다.

호기성 매립지는 인위적으로 매립지 내부에 공기를 주입하여 폐기물의 호기성 분해를 유도하는 공법으로 호기성 분해에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 수분이다. 즉, 매립지 내부로 공기 주입 시 물을 같이 주입하여야 하기 때문에 호기성 매립지에서 물의 확보 방안은 중요한 고려사항이다. 한편 매립지 내부에서 호기성 분해가 진행되면 최대 70~80℃까지 온도가 상승한다. 이에 따라 매립지 외부로 가스 배출시 다량의 수증기가 대기 중으로 함께 배출된다. 그러므로 매립지를 안정화시키기 위하여 물의 추가 주입이 필요하다.

반면, 외부로부터 물을 공급 받아 주입하는 경우는 물을 공급하기 위한 시설을 추가적으로 마련하여야 함으로, 설비 투자 및 운용 비용이 추가적으로 발생하는 문제점이 있다. 또한 특정 국가의 경우는 외부로부터 공급 받아 폐기물 매립지에 주입하는 것을 법률로써 금지하고 있다.

한국 등록특허 10-1201222 (공고일: 2012. 11. 15.) 한국 등록특허 10-1057165 (공고일: 2011. 08. 17.) 미국 등록특허 US 6,471,443 (특허일: 2002. 10. 29.)

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 매립지로부터의 배출 가스를 응축시키는 과정에서 발생되는 응축수를 미세수분 형태로 매립지 내부로 주입할 수 있도록 된 구조의 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템을 제공하는데 일 목적이 있다.

또한 매립지 내부의 호기화에 필요한 전력을 외부에서의 전력 공급 없이 자체적으로 공급할 수 있도록 된 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템은 폐기물에서 발생한 가스와 열을 외부로 배출하는 가스배출 경로에 설치 되며, 배출되는 가스 내의 열을 회수하고, 상기 가스의 온도를 하강시켜 응축수가 생성되도록 하는 축열기와; 상기 응축수를 회수하는 응축수 회수경로와; 상기 응축수 회수경로를 통하여 회수된 응축수를 미세수분 형태로 변환하며, 외부에서 주입되는 공기와 혼합하여 상기 폐기물 내부로 주입하는 미세수분 주입부를 포함한다.

상기 미세수분 주입부는 상기 응축수 회수경로를 통하여 회수된 응축수를 미세수분 형태로 변환하는 미세수분 발생기와; 상기 미세수분 발생기에서 발생된 미세수분을 상기 폐기물 내부로 이송하는 수분이송경로와; 상기 수분이송경로에 공기를 송풍하여, 상기 미세수분이 공기와 혼합되어 상기 폐기물 내부로 주입되도록 하는 블로어를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 수분이송경로는 상기 폐기물에서 배출되는 침출수를 외부로 배출하는 침출수 집배수관에 형성될 수 있다.

상기 미세수분 발생기는 초음파 진동자를 이용하여 미세수분을 발생시키는 초음파 발생기로 이루어질 수 있다.

상기 수분주입부는 산화제, 미생물 배지를 형성하는 물질 중 적어도 어느 하나를 더 주입할 수 있다.

또한 본 발명은 호기성 매립지로부터 회수된 열 또는 태양광에 의해 전기를 생산하여, 상기 축열기, 상기 미세수분 발생기 및 상기 블로워 중 적어도 어느 하나에 전원을 인가하는 전원 자립형 발전기를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템은 매립지로부터의 배출 가스에 포함된 수증기를 응축시킴으로써 확보한 응축수를 미세수분 형태(평균 20㎛ 이하)로 매립지 내부로 주입함으로써, 매립지 내부 온도를 고온 미생물의 최적 온도(50~55℃)를 유지하도록 할 수 있다. 따라서 유기물 분해를 촉진시켜 매립지 관리 기간을 단축 시킬 수 있다. 또한 축열기를 통하여 가스 열을 회수함으로써 난방 및 온수로 활용할 수 있어서 추출되는 가스열을 신재생 에너지로 활용할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템은 신재생 에너지를 활용한 전원 자립형 발전기를 마련함으로써, 매립지 내부의 수분 호기화에 필요한 전력을 자립적으로 공급할 수 있다. 이와 같이 전원 자립형으로 호기성 매립지 시스템을 구축함으로써, 온실가스 감축량을 증가시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템을 포함한 호기성 매립지를 보인 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템을 포함한 호기성 매립지를 보인 개략적인 도면.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템을 포함한 호기성 매립지를 보인 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 호기성 매립지는 기초지반(10)과 제방(11)에 의하여 구분되는 내부 공간에 폐기물(1)을 매립할 수 있는 구성을 가진다. 매립되는 폐기물에서 분리되는 침출수(3)는 침출수 집배수관(13)을 통하여 침출수 집수조(20)에 집수된다. 기초지반(10) 상에는 차수층(15)이 형성되어, 침출수(3)가 상기 기초지반(10) 내부로 침투하는 것을 차단한다.

또한 폐기물에서 배출되는 수증기를 포함한 가스 및 열(5)은 매립지 내부에 수직 방향으로 형성된 복수의 가스관(17)과, 복수의 가스관(17)과 연통된 가스배출 경로(19)을 통하여 매립지 외부로 배출된다. 즉, 가스배출 경로(19)는 폐기물에서 발생한 가스와 열을 외부로 배출하는 경로이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템은 가스배출 경로(19)에 설치되는 축열기(30)와, 응축수 회수경로(35) 및 미세수분 주입부(40)를 포함한다.

상기 축열기(30)는 상기 가스배출 경로(19)를 통하여 배출되는 가스 내의 열을 회수하고, 상기 가스(5)의 온도를 하강시켜 응축수가 생성되도록 한다. 상기 축열기(30)는 가스 내에 열을 회수하여 난방 또는 온수에 활용한다. 이때 열이 회수되므로, 가스의 온도가 낮아지면서 함께 배출되는 수증기는 응축수로 전환된다. 응축수 회수경로(35)는 축열기(30)와 미세수분 주입부(40) 사이에 설치되며, 상기 축열기(30)에서 생성된 응축수를 회수한다.

상기 미세수분 주입부(40)는 상기 응축수 회수경로(35)를 통하여 회수된 응축수를 미세수분 형태로 변환하며, 외부에서 주입되는 공기와 혼합하여 상기 폐기물(1) 내부로 주입한다.

이를 위하여, 상기 미세수분 주입부(40)는 미세수분 발생기(41)와, 미세수분 발생기(41)에서 발생된 미세수분을 폐기물(1) 내부로 이송하는 경로인 수분이송경로(43) 및 블로어(45)를 포함한다. 상기 미세수분 발생기(41)는 응축수 회수경로(35)를 통하여 회수된 응축수를 미세수분 형태로 변환한다. 이 미세수분 발생기(41)는 초음파 진동자를 이용하여 응축수를 진동시켜 미세수분을 발생시키는 초음파 발생기로 구성될 수 있다. 이 미세수분 발생기(41)에 의하여, 생성되는 미세수분은 20㎛ 이하의 크기를 가지는 것으로, 외부 공기와 혼합되어 폐기물(1) 내부로 주입된다.

상기 블로어(45)는 인가되는 전원에 의해 구동되는 송풍장치의 일종으로, 외부공기를 흡입하여 상기 수분이송경로(43)에 주입되도록 한다. 이 블로어(45)를 통하여 흡입되는 외부 공기는 상기 미세수분과 혼합되며, 상기 블로어(45)의 송풍력에 의하여 상기 수분이송경로(43)를 통하여 이동한다.

상기 수분이송경로(7)의 적어도 일부는 상기 침출수 집배수관(13)에 형성될 수 있다. 즉 침출수 집배수관(13)은 상기 폐기물(1)에서 배출되는 침출수(3)를 외부로 배출하는 관로이다. 이 침출수 집배수관(13)의 상부 일부는 도 1에 도시된 바와 같이 비어 있을 수 있으며, 이 비어있는 부분을 통하여 미세수분 형태의 응축수를 주입할 수 있다.

또한 침출수 집배수관(13)의 적어도 일부 내부에 침출수(3)가 채워져 있으며, 저류 상태에 있는 경우에도 상기 블로어(45)의 주입력에 의하여, 공기가 침출수 집배수관(13)을 역류하여 폐기물(1) 내부로 주입되도록 할 수 있다.

또한 상기 미세수분 주입부(40)는 산화제와 미생물 배지를 형성하는 물질 중 적어도 어느 하나를 더 주입할 수 있다. 이와 같이 미세수분과 함께 산화제 등을 주입함으로써, 상기 폐기물(1)에 포함된 미생물을 통한 폐기물 분해를 촉진할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템을 포함한 호기성 매립지를 보인 개략적인 도면이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템은 일 실시예와 비교하여 볼 때, 전원 자립형 발전기(50)를 더 포함하는 점에서 구별된다. 이 전원 자립형 발전기(50)는 호기성 매립지로부터 회수된 열 또는 태양광에 의해 전기를 생산한다. 이와 같이 생성된 전기는 축열기(30), 미세수분 발생기(41) 및 블로워(45) 중 적어도 어느 하나에 전원을 인가한다.

상기 발전기(50)는 매립지의 상태에 따라 크게 2 가지로 형태로 구분된다. 첫째는 매립지에 설치되는 태양전지로 구성되거나, 태양열 집열판을 설치하고 이로부터 확보한 열을 통하여 유기랭킨 사이클 발전을 이용하여 전력을 공급할 수 있다. 또한 두번째는 폐기물 매립지 내부에서 발생된 폐기물 분해열을 이용하여 발전할 수 있다. 폐기물 분해열은 별도로 마련된 열전달 구조(미도시)를 통하여 발전기(50)에 공급될 수 있다. 또한 상기 전원 자립형 발전기(50)는 상기 축열기(30)를 통하여 회수한 열을 전달받아 발전할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 전원 자립형 발전기(50)를 통하여 미세수분 발생기(41)와, 블로워(45)에 전원을 인가함으로써, 전원 자립형 수분 재순환 시스템을 구현할 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

1: 폐기물 3: 침출수
5: 가스 10: 기초지반
13: 침출수 집배수관 15: 차수층
20: 침출수 집수조 30: 축열기
40: 미세수분 주입부 41: 미세수분 발생기
43: 수분이송경로 45: 블로어
50: 전원 자립형 발전기

Claims

호기성 매립지의 수분 재순환 시스템에 있어서,
폐기물에서 발생한 가스와 열을 외부로 배출하는 가스배출 경로에 설치 되며, 배출되는 가스 내의 열을 회수하고, 상기 가스의 온도를 하강시켜 응축수가 생성되도록 하는 축열기와;
상기 응축수를 회수하는 응축수 회수경로와;
상기 응축수 회수경로를 통하여 회수된 응축수를 미세수분 형태로 변환하며, 이 변환된 미세수분을 외부에서 주입되는 공기와 혼합하여 상기 폐기물 내부로 주입하는 미세수분 주입부를 포함하는 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템.
제1항에 있어서,
상기 미세수분 주입부는
상기 응축수 회수경로를 통하여 회수된 응축수를 미세수분 형태로 변환하는 미세수분 발생기와;
상기 미세수분 발생기에서 발생된 미세수분을 상기 폐기물 내부로 이송하는 수분이송경로와;
상기 수분이송경로에 공기를 송풍하여, 상기 미세수분이 공기와 혼합되어 상기 폐기물 내부로 주입되도록 하는 블로어를 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템.
제2항에 있어서,
상기 수분이송경로는,
상기 폐기물에서 배출되는 침출수를 외부로 배출하는 침출수 집배수관에 형성된 것을 특징으로 하는 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템.
제1 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세수분 발생기는,
초음파 진동자를 이용하여 미세수분을 발생시키는 초음파 발생기인 것을 특징으로 하는 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템.
제1 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세수분 주입부는,
산화제, 미생물 배지를 형성하는 물질 중 적어도 어느 하나를 더 주입하는 것을 특징으로 하는 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
호기성 매립지로부터 회수된 열 또는 태양광에 의해 전기를 생산하여, 상기 축열기, 상기 미세수분 발생기 및 상기 블로어 중 적어도 어느 하나에 전원을 인가하는 전원 자립형 발전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호기성 매립지의 수분 재순환 시스템.