KR102621653B1 - 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쓰레기 매립장의 악취는 물론 침출수를 효율적으로 정화시킬 수 있는 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쓰레기 매립장의 악취는 물론 침출수를 효율적으로 정화시킬 수 있는 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치에 관한 것이다.
최근 들어 다량의 산업폐기물 및 생활쓰레기와 같은 오염물질들은 소각하거나 매립하여 처리하고 있다.
그러나 매립된 쓰레기나 폐기물은 우수 등에 의해 침출수를 발생시켜 지하수 및 지표수를 오염시키는 실정이다.
이처럼 생활폐기물 매립지에서 발생되는 침출수는 매립되는 쓰레기의 종류, 매립쓰레기량, 매립기간, 매립지형, 매립방법, 강우량, 기후 조건, 쓰레기 다짐정도 등 많은 환경변수에 따라 수질과 발생량이 다양하게 나타나며, 생활수준과 산업기술의 발달로 새로운 합성물질이 함유된 생활폐기물의 매립으로 인하여 침출수의 질은 더욱 다양하고 복잡하게 나타나고 있다.
매립 초기 침출수에 함유된 유기물질은 대부분이 FVFA(Free Volatile Fatty Acids) 형태의 유기물로 존재하며 매립 경과시간이 지남에 따라 FVFA성분은 감소되고 Fulvic-Like Material 즉, Carboxyl Group, Aromatic Hydroxyl Group 등이 증가하게 된다. Fulvic-like Material과 같은 난분해성 유기물질과 함께 침출수 처리에 어려움을 유발하는 질소는 매립 초기에 비하여 약 5∼6년 정도 매립시간이 경과 되었을 때 약 5배 이상 증가하는 경향을 나타내며 농도범위는 대개 300∼4,000mgN/ℓ로 다양하게 나타난다.
이를 위해 종래에는 BOD, COD 등 유기물질만을 처리하기 위하여 대부분 활성슬러지(ActivatedSludge)를 이용한 생물학적 처리만을 실시하기 때문에 침출수에 고농도로 함유된 질소는 거의 처리하지 못하고 있는 상태이다.
더욱이 침출수에 함유된 질소는 대개 1,000mgN/ℓ이상 고농도로 함유되어 있어 적정처리가 대단히 어려우며, 매립지 내에서의 체류기간 동안 생물분해가능한 유기성 질소(Organic Nitrogen)는 대부분 암모니아화(Ammonification) 되지만 잔류된 유기성 질소는 침출수처리과정에서 분해 제거되지 않고 그대로 방류되고 있는 실정으로, 고농도 질소를 적정하게 처리하기 위해서는 생물학적 처리와 물리·화학적 처리방법을 적절히 조합하여 운영하고 있다.
생물학적 처리방법으로서 주로 미생물을 이용하여 폐수 내의 오염물질을 분해, 해독시키는 것으로서 활성슬러지법, 접촉포기법, 회전원판법, 혐기성 처리법 등이 있다. 그러나, 생물학적 처리법은 독성물질을 많이 함유하는 고농도의 침출수를 처리하기에는 부지가 많이 소요되며, 질소제거율이 낮다는 문제점 등이 있다.
물리, 화학적 침출수 처리방법으로는 응집침전법, 오존산화법, 모래여과, 활성탄 흡착법, 펜톤산화 및 분리막법 등이 있다. 이들 중 응집침전법과 펜톤산화법은 많이 이용되나 약품비가 많이 소요되고, 슬러지가 많이 발생한다는 단점이 있고, 역삼투압방법 역시 널리 이용되나 오염물질이 막에 부착되는 파울링 현상이 문제가 된다.
이처럼 종래에는 생물학적 방법 및 물리, 화학적 방법들을 조합한 것들이 대부분이나, 처리 효율이 높지않고, 공정이 복잡하며, 비용이 많이 소요되는 등 여러 가지 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 선행특허로서, 대한민국 등록특허 제10-0594888호는 쓰레기 매립장의 침출수 정화장치에 관한 것으로서, 도 2를 참조하면 쓰레기 매립장에서 발생되는 침출수(10)를 소정의 위치로 이송 공급할 수 있도록 펌프가 구비된 침출수이송관(20)과, 상기 침출수이송관(20)을 통해 공급된 침출수(10)의 오염물질을 정화시키는 필터(30)와 활성탄(40)이 내장되어 침출수의 오염물질을 1차 정화하는 제1정화체(50)와, 상기 제1정화체(50)의 일측에 부설되어 그 내측으로 식재되는 정수성 수생식물(60)을 이용하여 제1정화체(50)에서 1차 정화된 침출수를 다시 한번 2차 정화시키는 제2정화체(70)와, 제2정화체(70)에서 정화된 침출수를 외부로 배출 이송시키는 배출관(81)을 제어하는 제어밸브(80)로 구성되고, 상기 제1정화체(50)는 침출수가 유입되는 침출수유입공(511)을 제외한 나머지 면이 모두 밀폐된 함체로 형성되는 본체(51)와, 침출수(10)를 저장하는 담수공간(551)이 구비되어 필터(30)를 투과한 침출수(10)를 저장하는 침출수통(55)과, 상기 침출수통(55)의 하부측으로 조립되는 받침대(57)와, 상기 받침대(57)의 하부측에 설치되어 침출수통(55)의 배출관로(553)를 자동 제어하도록 침출수통(55)을 상,하 운동시키는 스프링(59)과, 본체(51)의 바닥에 설치되어 상기 스프링(59)이 안착되는 고정블록(58)을 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 매립장의 침출수 정화장치가 개시되어 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 쓰레기 매립장의 악취는 물론 침출수를 효율적으로 정화시킬 수 있는 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치는 쓰레기 매립장 내의 침출수를 집수하도록 다수의 홀이 형성된 유공관과; 상기 유공관 주변에 포설된 탄화 왕겨와; 상기 유공관으로부터 집수된 침출수를 이송하는 이송관과; 상기 이송관을 통해 유입된 침출수를 여과시키는 여과필터와; 상기 여과필터를 거쳐 유입된 침출수를 정화시키는 담체;를 포함하며, 상기 담체는 슬러지 100중량부와, 상기 슬러지 100중량부를 기준으로 고로슬래그 30~50중량부와, 점토 20~40중량부와, 질석 10~20중량부와, 세라믹 단섬유 1~10중량부를 포함하는 원료와, 규산나트륨 용액을 1 : 0.2~0.5의 중량비 혼합한 혼합원료 조성물을 성형한 다음, 성형물을 1,000~1,200℃의 온도에서 2~7시간 동안 소성하여 이루어지되, 상기 슬러지는 탄화물 기준으로 산화철이 35~45중량% 함유된 펄프 슬러지이고, 상기 단섬유는 산화알루미늄(Al2O3)와 이산화규소(SiO2)의 용융화합물을 0.1~1㎛의 굵기로 가공한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치는 쓰레기 매립장의 악취는 물론 침출수를 효율적으로 정화시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치(100)는 크게 쓰레기 매립장(10) 내의 침출수를 집수하도록 다수의 홀이 형성된 유공관(101)과, 상기 유공관(101) 주변에 포설된 탄화 왕겨(103)와, 상기 유공관(101)으로부터 집수된 침출수를 이송하는 이송관(105)과, 상기 이송관(105)을 통해 유입된 침출수를 여과시키는 여과필터(111)를 구비한 여과부(110)와, 상기 여과필터(111)를 거쳐 유입된 침출수를 정화시키는 담체(131)를 구비한 정화부(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 유공관(101)은 쓰레기 매립층(11)에 수평하게 매설되어 있으며, 외주면에 다수의 홀이 형성되어 침출수를 집수한다.
상기 탄화 왕겨(103)는 유공관(101) 주변에 포설되어 침출수가 유공관(101)으로 집수되기 전 1차적으로 정화하고 배출되는 악취 성분을 흡착하는 역할을 하는 것으로서, pH는 9.3 이하인 것이 바람직하다.
아래에서는 본 발명의 탄화 왕겨의 열처리 온도와, pH의 관계를 실험예를 통해 살펴보도록 한다.
[실험예 1]
왕겨를 전기로에 넣고 310℃, 340℃, 380℃, 420℃, 460℃의 온도에서 각각 3시간 동안 열처리하여 탄화 왕겨를 제조하였고, 탄화 왕겨의 열처리 온도별 pH 측정은 한국산업규격의 활성탄 시험 방법(KS M 1802)의 pH 값 측정 방법을 이용하여 측정하였으며, 탄화 왕겨의 휘발성 유기오염물질 흡착 능력을 컬럼 흡착 처리 실험을 통해 평가하여 그 결과를 각각 아래 표 1에 기재하였다.
| 열처리 온도(℃) | 310 | 340 | 380 | 420 | 460 |
| pH | 5.8 | 7.2 | 7.5 | 8.6 | 9.4 |
| 벤젠(mg/g) | 93.4 | 191.5 | 201.7 | 202.1 | 204.5 |
| 톨루엔(mg/g) | 89.1 | 156.8 | 162.3 | 165.2 | 167.4 |
위 표 1을 참조하면, 탄화 왕겨의 pH는 열처리 온도가 340℃ 미만인 경우 약한 산성을 띄다가, 340℃에서 380℃ 사이의 구간에서부터 약한 알칼리성이며, 420℃ 및 460℃인 경우 상대적으로 pH가 크게 상승하여 강한 알칼리성이 된다.
열처리 온도가 310℃인 경우에는 벤젠과 톨루엔에 대한 흡착 성능이 낮은 반면, 340℃ 이상인 경우 흡착 성능이 현저히 증가하였으며 380℃를 초과하더라도 벤젠과 톨루엔과 같은 유기오염물질에 대한 흡착성능의 증가는 미미하다는 것을 알 수 있다.
탄화 왕겨의 pH 및 유기오염물질의 흡착성능을 종합하면, pH가 강한 알칼리성이 되지 않는 범위에서 흡착성능을 높이는 열처리 온도는 350~380℃라는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 침출수 처리용 담체는 미생물의 부착을 크게 증대시키고 미생물의 활성도를 촉진하여 처리 효율을 크게 높일 수 있는 생물학적 담체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 침출수 처리용 담체 제조방법은 슬러지 100중량부와, 상기 슬러지 100중량부를 기준으로 고로슬래그 30~50중량부와, 점토 20~40중량부와, 질석 10~20중량부와, 세라믹 화이버 1~10중량부를 포함하는 원료를 마련하는 S1단계와, 상기 주원료와 규산나트륨 용액을 혼합한 혼합원료 조성물을 마련하는 S2단계와, 상기 혼합원료 조성물을 성형한 성형물을 마련하는 S3단계와, 상기 성형물을 소성하는 S4단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 슬러지는 수분함량이 5~20%인 폐수 슬러지, 하수 슬러지 또는 정수 슬러지인 것을 예시할 수 있다. 그 중에서 산화철이 다량 함유된 폐수 슬러지는 펄프 슬러지 또는 염색공장에서 발생하는 슬러지 등을 예시할 수 있는데, 이들 슬러지에는 고형물 기준으로 산화철이 함유된 응집제 투입으로 인해 다량의 산화철이 들어 있기 때문에 인에 대한 흡착 성능을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 참고로 펄프 슬러지를 탄화시킨 탄화물에는 산화철이 35~45중량% 정도 함유되어 있는데, 이는 정수장 슬러지에 함유된 산화철 함량이 4~6중량%인 것과 대비할 때 현저히 많은 양이다.
상기 고로슬래그는 제철공정의 고로에서 발생되는 것으로, 특성에 따라 시멘트 첨가제, 파쇄골제 등의 성분으로 제한적으로 이용되고 있으며, 최근 건축용 재료, 요업재료 등 다방면으로 활용되고 있으며, 실리카 30~36%, 알루미나 12~18%, 산화철(Fe2O3) 0.25~0.35%, 산화칼슘(CaO) 38~45%, 산화마그네슘(MgO) 10.0% 이하, 산화황(SO3) 4.0% 이하의 조성을 가지는 것으로 알려져 있다.
상기 세라믹 화이버는 예를 들어 산화알루미늄(Al2O3)와 이산화규소(SiO2)의 용융화합물을 섬유 형태의 만든 것으로서, 담체의 비표면적을 넓히도록 굵기가 0.1~1㎛인 단섬유인 것이 바람직하며, 무른 성질을 가진 장석 첨가에 의한 담체의 강도 저하를 보강해주는 역할도 수행한다.
상기 점토는 성형 및 소성 과정에서 접착력을 제공하는 역할을 하는 것으로서, 20중량부 미만인 경우에는 접착 내지 결합재 성능을 충분히 발휘하기 어렵고, 40중량부를 초과하면 재활용 성분인 슬러지 내지 슬래그 함유량이 낮아져 제조원가가 크게 상승하고 초과량 대비 강도 증가가 크지 않으므로 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 점토와 함께 질석을 첨가하는 것을 특징으로 하는데, 질석은 소성 과정에서 팽창하여 미세 기공을 형성한다.
상기 질석이 10중량부 미만인 경우에는 팽창 또는 기포 형성이 충분히 이루어지지 않게 되며, 20중량부를 초과하는 경우에는 다른 성분에 비해 상대적으로 과다하게 함유되어 강도 등 물성이 현저하게 저하되므로, 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명의 S2단계에서 주원료와 규산나트륨 용액은 1 : 0.2~0.5의 중량비로 혼합한 것인 것이 바람직한데, 규산나트륨 용액의 중량비가 0.2 미만이 되면 발포 성능과 접착력을 충분히 발휘하기 어렵고, 0.5을 초과하게 되면 주원료와 대비할 때 상대적으로 과다하게 혼합되어 오히려 기공을 막을 수 있기 때문에 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명의 규산나트륨 용액은 KS-3호(Na2O 9~10 중량%, SiO2 28~30 중량% 및 잔량은 물)의 규격을 가진 물유리 30~40중량부에 물 60~70중량부를 혼합한 것을 사용하였다.
본 발명의 S3단계는 혼합원료 조성물을 성형하여 성형물을 마련하고 건조하는 것으로서, 성형물은 10~30mm의 지름을 가진 구형 또는 원통형 구조인 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 S4단계는 성형물을을 소성하여 담체를 형성하는 단계로서, 1,000~1,200℃의 온도에서 2~7시간 동안 소성하는 것을 예시할 수 있다.
소성 온도가 1,000℃ 미만이 되면 질석의 팽창에 의한 기공 형성이 이루어지지 않고, 1,200℃를 초과하면 규산나트륨 용액 성분이 융착되어 기공을 막을 수 있으므로, 상술한 온도 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명에 따른 담체 제조방법의 바람직한 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다.
S1. 폐수 슬러지 100중량부와, 고로슬래그 40중량부와, 점토 30중량부와, 질석 20중량부와, 세라믹 화이버로서, 산화알루미늄(Al2O3)와 이산화규소(SiO2)의 용융화합물을 0.1~1㎛의 굵기로 가공한 단섬유 5중량부를 포함하는 주원료를 마련한다.
S2. 주원료와 규산나트륨 용액을 1 : 0.3 중량비로 혼합한 혼합원료 조성물을 마련한다.
S3. 혼합원료 조성물을 성형하여 지름 20mm인 구형 성형물을 건조한다.
S4. 구형 성형물을 전기로에서 1,050℃의 온도에서 3시간 동안 소성하여 담체를 제조하고, 바실러스균 액상 종균제에 6시간 동안 침지시켰다.
실시예 1에서 폐수 슬러지 대신 탄화물 기준으로 산화철이 35~45중량% 함유된 펄프 슬러지를 100중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 담체를 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서 폐수 슬러지 대신 하수 슬러지를 100중량부를 사용하고, 점토 함량을 55중량부로 사용하고, 질석과 세라믹 화이버를 생략한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 담체를 제조하였다.
[비교예 2]
비교예 2에서 규산나트륨 용액 대신 물을 사용한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 방법으로 담체를 제조하였다.
[실험예 2]
탈질, 탈인의 정도를 측정하기 위하여 담체가 구비된 처리조로 유입되기 전과 후의 유출입 오수 내의 총질소, 총인을 정량분석하였으며, 알고 있는 농도의 물질로 조제된 표준 시료로부터 얻어진 표준 검량선을 이용해서 농도를 측정하였고, 이를 이용하여 제거율을 구하였다.
1. 암모니아성 질소: 암모니아성 질소는 페네이트(Phenate)방법을 이용하여 정량 분석하였고, 시료(유출입 오수) 10 mL에 0.4 mL의 페놀 용액과 0.4 mL의 소듐 나이트로푸르시드(sodium nitroprusside)용액, 1.0 mL의 산화제(oxidizing agent)를 첨가한 후 1 시간 정도 빛이 차단된 곳에서 발색시켜 암모니아가 하이포아염소산염(hypochlorite)과 페놀의 촉매하에 소듐나이트로푸르시드와 반응하여 푸른색의 인도페놀을 형성하게 되며 이를 640 nm의 분광광도계(spectrophotometer)로 측정하였다.
2. 아질산성 질소: 열량계방법(calometric method)을 이용하여 정량분석하였으며, 시료(유출입 오수) 50 mL를 pH가 5 내지 9 사이에 있도록 HCl 또는 NaOH로 보정하여 보정된 시료에 N-(1-나프틸)-에틸렌디아민디하이드로클로라이드 (N-(1-naphthyl)-ethylenedia mine dihydrochloride:NED) 시약 1 mL를 넣은 후 10 분 동안 발색시키고, 2 시간 내에 분광 광도계를 이용하여 543 nm에서 흡광도를 측정하였다.
3. 질산성 질소: UV-분광광도계 스크린(spectrophotometric screening)방법을 이용하여 정량 분석하였고, 시료(유출입 오수) 25 mL에 1 N HCl 용액을 첨가하여 시료의 pH를 2에서 3 사이가 되도록 맞춘 후 UV-가시 분광광도계(visible spectrophotometer)를 이용하여 220 nm와 275 nm에서의 흡광도를 각각 측정하였다. 측정된 값은 A 220 nm - 2 (A 275 nm)의 식에 대입, 계산하여 실제 질산성 질소의 농도를 정량적으로 분석하였다.
4. 총 질소: 퍼설페이트(Persulfate) 방법을 이용하여 시료(유출입 오수) 안에 있는 모든 질소성분을 질산염으로 산화시킨 후 정량 분석하였는바, 시료 mL 당 5 mL의 소화시약 (digest ion reagent)을 첨가한 후 오토클레이브(autoclave)에서 30 분간 가열하면 시료의 질소성분이 질산염 형태로 산화되는데 이를 질산염 측정법을 이용하여 정량하였다.
5. 인산염: 스탠뉴어스 클로라이드(Stannous chloride) 방법을 이용하여 정량 분석하였는바, 20 mL의 시료(유출입 오수)에 1 mL의 몰리브데이트 시약(molybdate reagent)과 2방울의 스탠뉴어스 클로라이드 시약을 첨가하면 스탠뉴어스 클로라이드 시약이 시료 안의 인산염 인과 반응하여 파란색 침전을 만드는데, 이를 690 nm의 UV-가시 분광광도계 (visible spectrophotometer)를 이용하여 정량하였다. 이때 발색반응이 온도와 시간에 따라 차이가 나므로 상온에서 스탠뉴어스 클로라이드 시약을 넣은 후 정확히 10 내지 12 분 사이에 흡광도를 측정하였다.
6. 총 인: 퍼설페이트 소화(Persulfate digestion) 방법을 이용하여 정량 분석하였으며, 시료(유출입 오수) 50mL에 페놀프탈레인 지시약(phenolphthalein indicator)을 한 방울 넣고 붉은 색이 나타나면 황산용액을 무색이 되도록 첨가한 후, 1 mL의 황산용액을 추가로 첨가하였고 여기에 0.5 g의 과황산 칼륨(potassium persulfate)를 넣고 오토클레이브에서 30분간 가열하여 소화(digest)하면 시료의 모든 인 성분이 인산염 형태로 산화되고, 이를 인산염 인 정량분석 방법에 준하여 분석하였다.
7. 생화학적 산소 요구량(BOD; Biochemical Oxygen Demand): 3개의 BOD병에 시료(유출입 오수)를 담고 그 중 하나의 병에서 아지드 수정(azide modification)방법을 이용하여 초기 용존산소량(DO initial)을 측정하고, 다른 두 병을 20 ℃ 배양기에 넣고 빛이 없는 상태에서 5일간 배양시킨 후 최종 용존산소량(DO final)을 측정하여, 초기 용존산소량과 최종 용존산소량의 차이로부터 생화학적 산소 요구량(BOD)을 측정하였다. 아지드수정(Azide modifica tion) 방법에서는 BOD병에 담겨있는 시료에 황산망간(manganous sulfate) 용액과 알칼리-아이오다이드-아지드 시약(alkali-iodide-azide reagent)을 각각 1 mL씩 넣은 후 흔들어 섞으면 갈색 침전이 형성되는데 침전이 반쯤 가라앉았을 때, 진한 황산용액을 1 mL 넣어 흔들어 섞어 완전히 녹였으며, 이 시료 중 200 mL를 다른 플라스크에 부은 후 지시약으로 전분(starch) 용액을 몇 방울 떨어뜨리면 푸른색이 나타나는데 티오설페이트(thiosulfate) 적정액으로 무색이 될 때까지 적정하였으며, 이때 사용된 적정액의 양으로 시료의 용존산소량(mg/L)을 얻었다.
8. 화학적 산소 요구량(COD; Chemical Oxygen Demand)은 수중의 유기물을 [0088] 화학적으로 산화시킬 때 소비되는 산소량으로 정의하며 단위는 mg/L로 표시하는바, 본 실험에서는 오픈 리플럭스(open reflux) 방법을 사용하였으며 그 방법은 우선 500 mL 환류 플라스크에 50 mL의 시료(유출입 오수)를 담고 황산수은(mercuric sulfate) 1 g을 넣은 후 황산 시약 (sulfuric acid reagent) 5 mL를 천천히 가하여 차갑게 식힌 후, 니크롬산칼륨(potassium dichromate) 용액을 25 mL 넣고 70 mL의 황산 지시약(sulfuric acid reagent)을 넣은 후, 끝이 열려있는 컨덴서(condenser)를 연결하고 2 시간 동안 가열기에서 끓인 다음 식히고, 페로인(ferroin) 지시약을 0.15 mL 넣은 후 철 황산염 암모늄(ferrous ammonium sulfate(FAS)) 적정액으로 적정하였으며 이때 소비된 적정액의 양을 하기의 수학식 1에 대입하여 화학적 산소요구량(mg/L)을 구하였다.
[수학식 1]
화학적 산소요구량=(바탕시험에 사용된 FAS양-시료에 사용된 FAS양)*FAS 몰
농도 * 8000(변환인자) / 시료의 부피(mL)
9. 부유물질(SS): 우선 사용할 여과지(glass fiber filter, 90 mm dia., 0.7 um pore size)로 증류수를 여과한 후, 103 내지 105 ℃의 건조기에서 일정시간 건조시키고 이를 황산 데시케이터에서 식히고 무게를 정량하고 그 다음 여과지로 일정량의 시료를 여과하고, 이를 건조기에서 일정시간 건조한 후 앞의 방법에 따라 무게를 측정하여 여과 후 여과지의 무게와 여과 전 여과지의 무게의 차이로부터 부유물질의 양(mg/L)을 측정하였다.
상기의 시험방법에 따라 얻은 시험결과는 아래 표 2와 같다.
| 제거율(%) | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| SS | 96.2 | 97.5 | 73.9 | 68.2 |
| BOD | 95.4 | 96.4 | 71.5 | 65.3 |
| COD | 92.0 | 94.2 | 68.4 | 64.9 |
| 총 질소 | 89.1 | 93.7 | 65.2 | 61.8 |
| 총 인 | 88.9 | 91.2 | 59.7 | 55.5 |
위 표 2에서 평균 유입수는 60.1(mg/L)이고, 평균 유출수는 4.2(mg/L)이다.위 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 담체는 비교예 1, 2와 대비할 때 SS, BOD, COD, 총 질소 및 총 인에 대한 제거율이 현저히 높다는 것을 확인할 수 있었다.
위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치에 따르면, 쓰레기 매립장에서 발생하는 침출수를 집수하기 전 오염물질을 탄화 왕겨를 통해 1차적으로 정화시킨 다음, 여과필터를 통해 이물질을 제거한 상태에서 담체를 통해 2차적으로 정화시킴으로써, 정화 효율을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치 101 : 유공관
103 : 탄화 왕겨 105 : 이송관
110 : 여과부 111 : 여과필터
130 : 정화부 131 : 담체
10 : 쓰레기 매립장 11 : 쓰레기 매립층
13 : 복토층
103 : 탄화 왕겨 105 : 이송관
110 : 여과부 111 : 여과필터
130 : 정화부 131 : 담체
10 : 쓰레기 매립장 11 : 쓰레기 매립층
13 : 복토층
Claims (1)
- 쓰레기 매립장 내의 침출수를 집수하도록 다수의 홀이 형성된 유공관과;
상기 유공관 주변에 포설된 탄화 왕겨와;
상기 유공관으로부터 집수된 침출수를 이송하는 이송관과;
상기 이송관을 통해 유입된 침출수를 여과시키는 여과필터와;
상기 여과필터를 거쳐 유입된 침출수를 정화시키는 담체;를 포함하며,
상기 담체는,
슬러지 100중량부와, 상기 슬러지 100중량부를 기준으로 고로슬래그 30~50중량부와, 점토 20~40중량부와, 질석 10~20중량부와, 세라믹 단섬유 1~10중량부를 포함하는 원료와, 규산나트륨 용액을 1 : 0.2~0.5의 중량비 혼합한 혼합원료 조성물을 성형한 다음, 성형물을 1,000~1,200℃의 온도에서 2~7시간 동안 소성하여 이루어지되,
상기 슬러지는 탄화물 기준으로 산화철이 35~45중량% 함유된 펄프 슬러지이고, 상기 세라믹 단섬유는 산화알루미늄(Al2O3)와 이산화규소(SiO2)의 용융화합물을 0.1~1㎛의 굵기로 가공한 것을 특징으로 하는 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치.
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| KR1020230058954A KR102621653B1 (ko) | 2023-05-08 | 2023-05-08 | 쓰레기 매립장 침출수 정화 장치 |
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-
2023
- 2023-05-08 KR KR1020230058954A patent/KR102621653B1/ko active IP Right Grant
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