KR20000045135A - Apparatus and process for refining landfill gas and preprocessing leachate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 쓰레기 매립가스 중의 이산화탄소 및 생석회(석회를 함유하는 폐기물 포함하며, 이하 '생석회'로 약칭함)를 이용하여 침출수 중의 오염물질을 제거하는 메카니즘으로 쓰레기 매립장의 침출수를 전처리 또는 간이처리하는 방법에 관한 것으로서, 침출수에 투여된 생석회가 매립가스 중의 이산화탄소를 고정하여 침전성 고형물을 형성함으로써 침출수 중의 콜로이드성, 부유성 및 일부 용해성물질을 중축합반응과 공침현상에 의해 제거함과 동시에, 이러한 전처리과정에서 매립가스 중의 이산화탄소를 제거하여 메탄함량을 증대시킴으로써 매립가스의 에너지자원화가 용이하도록 하는 매립가스 정제과정이 수행될 수 있도록 한 매립가스 정제와 침출수 전처리를 위한 장치 및 그 방법(The System and Method for Refining Reclamation Gas and Pre-processing the Deposit)에 관한 것이다.The present invention is a method for pretreatment or simple treatment of leachate in a landfill by a mechanism for removing contaminants in leachate using carbon dioxide and quicklime (including waste containing lime, hereinafter abbreviated as 'quick lime') in landfill gas. In this regard, the preliminary process is carried out by the quicklime administered to the leachate to fix the carbon dioxide in the landfill gas to form a precipitated solid, thereby removing colloidal, suspended and some soluble substances in the leachate by polycondensation and coprecipitation. And method for landfill gas purification and leachate pretreatment, which allows the landfill gas purification process to remove the carbon dioxide in the landfill gas to increase the methane content to facilitate the energy resource of the landfill gas. (The System and Method for Refining Reclamation Gas and Pre-processing the Dep osit).
국내의 수도권 매립장에서 발생되는 침출수는 혐기성 소화조, 폭기식 라군조 그리고 펜톤산화를 거쳐 최종적으로 RBC로 처리하는 다단계 고도처리를 하여 방류하고 있으나, 처리에 소용되는 비용에 비하여 그 처리효율이 그다지 높지 않고, 또한 일반적으로 침출수에는 중금속과 같은 다종의 무기물 및 난분해성 물질이 고농도로 함유되어 그 처리에 복잡성을 더하고 있다.The leachate produced in the Seoul metropolitan landfill is discharged through the multi-step advanced treatment which is finally treated with RBC through anaerobic digestion tank, aeration lagoon tank and fenton oxidation, but the treatment efficiency is not very high compared to the cost used for treatment. In addition, leachate generally contains high concentrations of various inorganic and hardly decomposable substances such as heavy metals, adding complexity to the treatment.
한편, 쓰레기 매립장에서 발생되는 매립가스는, 대기중에 그대로 배출될 경우, 대기를 심하게 오염시켜 환경을 파괴하는 요인이 된다. 따라서, 대부분의 쓰레기 매립장에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 매립장으로부터 발생되는 매립가스를 연소실(1)에서 연소시킨 후 배출파이프(2)를 통해 배출시킬 수 있도록 매립가스 연소시설을 설치함으로써, 매립가스에 의한 대기오염을 감소시키고 있다.On the other hand, when the landfill gas generated in the landfill is discharged to the atmosphere as it is, the landfill gas is severely polluted to become a factor that destroys the environment. Therefore, in most of the landfills, as shown in Figure 1, by installing a landfill gas combustion facility to burn the landfill gas generated from the landfill in the combustion chamber (1) and then discharge it through the discharge pipe (2), Air pollution by landfill gas is being reduced.
또한, 종래 매립가스 처리설비의 다른 형태로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 매립가스가 필터(11)와 탈황기(12)를 먼저 거치면서 응축, 여과 및 흡착 등의 방식으로 1차 정제된 후에, 보일러(13) 내에서 연소되도록 구성된 매립가스 정화처리장치가 있다. 즉, 상기 매립가스 정화처리장치는, 필터(11)와 탈황기(12)를 거치면서 매립가스 내에 포함되어 있던 분진 등의 고형물과 황화합물이 먼저 걸러지게 되고, 이와 같이 선 정제된 매립가스가 보일러(13) 내에서 연소된 후 대기중으로 배출되며, 이러한 연소과정에서 발생되는 열 에너지를 회수하여 이용하도록 구성되는 것이었다.In addition, in another form of the conventional landfill gas treatment facility, as shown in Figure 2, while the landfill gas first passes through the filter 11 and the desulfurization unit 12, the primary purification by condensation, filtration and adsorption, etc. After that, there is a landfill gas purification apparatus configured to burn in the boiler 13. That is, in the landfill gas purification apparatus, solid materials such as dust and sulfur compounds contained in the landfill gas are first filtered through the filter 11 and the desulfurization unit 12, and the landfill gas purified in this way is a boiler. It was burned in (13) and discharged to the atmosphere, and it was configured to recover and use the heat energy generated in the combustion process.
그러나, 대부분의 매립장에서 발생되는 매립가스는 연소가스인 메탄함량은 40∼50%로 낮은 반면, 이산화탄소의 함량은 50∼60%로 높아서, 매립가스가 충분히 연소되지 못하게 되며, 이에 따라 종래의 매립가스 처리장치에 있어서는 연소과정을 거친 후에도 많은 량의 메탄과 이산화탄소가 그대로 대기중으로 배출되어 대기를 오염시키는 문제점이 있었다. 또한, 각 매립장에서 발생되는 매립가스 내의 메탄함량은 시간이 경과됨에 따라 20%에서 70% 까지 크게 변동되는데, 이러한 메탄함량의 큰 변동폭도 매립가스를 에너지자원으로 이용하는데 큰 장애요인이 되었다.However, while the landfill gas generated in most landfills has a low methane content of 40 to 50%, while the content of carbon dioxide is high at 50 to 60%, the landfill gas is not sufficiently burned. In the gas treatment apparatus, even after a combustion process, a large amount of methane and carbon dioxide are discharged into the atmosphere as it is, thereby contaminating the atmosphere. In addition, the methane content in the landfill gas generated at each landfill varies greatly from 20% to 70% over time, and such a large variation in the methane content also becomes a significant obstacle to using landfill gas as an energy resource.
또한, 종래의 매립가스 정화처리장치의 경우, 분진 등의 고형물이나 황화합물 등을 어느 정도 제거할 수 있으나, 필터 및 탈황기에 포집된 분진과 황화합물을 별도로 수거하여 매립 등의 방법으로 폐기시켜야 하므로 2 차적인 환경오염의 문제점을 갖는 것이었다.In addition, in the case of the conventional landfill gas purification apparatus, it is possible to remove solids such as dust or sulfur compounds to some extent, but since the dust and sulfur compounds collected in the filter and the desulfurizer must be collected separately and disposed of by landfilling, etc. There was a problem of environmental pollution.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 쓰레기 매립장에서 발생되는 매립가스를, 생석회가 혼합된 쓰레기 침출수로 수세(水洗)하여 매립가스중의 이산화탄소를 침강 처리하여 제거함으로써, 매립가스 내의 메탄함량을 증대시켜서 매립가스의 에너지자원화가 용이하도록 함과 동시에, 매립가스의 연소율을 향상시켜 대기중으로 오염물질이 배출되는 것을 방지할 수 있도록 한 매립가스 정제와 침출수 전처리를 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.Therefore, the present invention was made to solve the above problems, by washing the landfill gas generated in the landfill land with waste leachate mixed with quicklime, by sedimentation and removal of carbon dioxide in the landfill gas, An apparatus for refining landfill gas and pre-treatment of leachate which increases the methane content in landfill gas to facilitate the energy resource of landfill gas, and improves the combustion rate of landfill gas to prevent the discharge of pollutants into the atmosphere. The main purpose is to provide the method.
본 발명의 다른 목적은, 쓰레기 매립가스를, 생석회가 혼합된 쓰레기 침출수로 수세(水洗)하는 과정에서, 침출수 중의 오염물질이 침강 처리되어 제거되도록 구성함으로써, 쓰레기 침출수의 전처리과정이 동시에 수행될 수 있도록 한 매립가스 정제와 침출수 전처리를 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention, in the process of washing the landfill gas with waste leachate mixed with quicklime, by configuring the contaminant in the leachate is removed by sedimentation treatment, the pretreatment of the waste leachate can be carried out at the same time The present invention provides an apparatus and method for reclaiming landfill gas and pretreatment of leachate.
도 1은 종래의 쓰레기 매립가스의 처리방법의 예시도1 is an illustration of a conventional method for treating landfill gas
도 2는 종래의 쓰레기 매립가스 정제공정의 예시도Figure 2 is an illustration of a conventional landfill gas purification process
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 구성도,3 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치의 구성도,4 is a block diagram of an apparatus according to another embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 매립가스 정제 및 침출수 전처리방법의 흐름도.5 is a flow chart of the landfill gas purification and leachate pretreatment method according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
51,61:생석회 저장탱크, 52:혼합기, 53:펌프, 54a:분사노즐, 55,63:기액 반응조, 56,64:접촉여재, 57,65:열 교환기, 58,68:침전조, 62:산기파이스, 66:보조응집제 공급기, 67:교반기.51, 61: quicklime storage tank, 52: mixer, 53: pump, 54a: spray nozzle, 55, 63: gas-liquid reaction tank, 56, 64: contact medium, 57, 65: heat exchanger, 58, 68: sedimentation tank, 62: Acid spice, 66: auxiliary coagulant feeder, 67: stirrer.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 생석회가 저장되는 생석회 저장탱크와; 하부 일측을 통하여 매립가스를 흡입받으며, 상단부에 배기홀이 형성되는 기액 반응조와; 상기 기액 반응조의 내부 중앙부를 횡방향으로 가로질러서 채워지며 다수의 공극을 갖는 접촉여재와; 매립장 침출수와 상기 생석회가 일정비율로 상기 접촉여재의 공극에 채워지도록, 상기 침출수와 생석회를 상기 기액 반응조 상부를 통하여 공급하는 침출수 주입수단과; 상기 기액 반응조 내에서 상기 생석회가 혼합된 침출수와의 반응으로 이산화탄소가 제거된 매립가스를, 상기 배기홀을 통하여 흡입받고, 이 매립가스의 메탄성분을 연소시켜 열 에너지를 회수하는 열 교환기; 그리고, 상기 기액 반응조 내에서의 반응으로 생석회가 침강 제거되고 콜로이드성, 부유성 및 용해성 물질이 응집되어 상기 접촉여재에 침강 제거된 침출수를 흡입받고, 이 침출수에 포함되어 있는 슬러지를 침강시켜 선별하는 침전조; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the quicklime storage tank is stored quicklime; A gas-liquid reaction tank receiving the landfill gas through one lower side thereof and having an exhaust hole formed at an upper end thereof; A contact medium filling the inner central portion of the gas-liquid reaction vessel transversely and having a plurality of pores; Leachate injection means for supplying the leachate and quicklime through the gas-liquid reaction tank so that the landfill leachate and the quicklime are filled in the voids of the contact medium at a predetermined ratio; A heat exchanger which receives the landfill gas from which carbon dioxide has been removed by reaction with the leachate mixed with the quicklime in the gas-liquid reaction tank through the exhaust hole, and recovers thermal energy by burning a methane component of the landfill gas; And, by reacting in the gas-liquid reaction tank, quicklime is sedimented and removed, and colloidal, floating and soluble materials are aggregated to inhale the leachate sedimented and removed in the contact medium, and the sludge contained in the leachate is sedimented and sorted. Sedimentation tank; Characterized in having a.
또한, 본 발명은, 침출수 주입수단을 이용하여, 매립장 침출수와 생석회를 기액 반응조에 일정비율로 공급하여 접촉여재의 공극에 채워지도록 하는 침출수 공급단계와; 상기 침출수 공급단계 다음에, 기액 반응조의 하부를 통하여 기액 반응조 내부로 매립가스를 공급하는 매립가스 공급단계와; 상기 매립가스 공급단계 다음에, 기액 반응조로 공급된 매립가스가 접촉여재를 통과하면서 생석회가 혼합된 침출수와 반응하여, 매립가스 내의 이산화탄소가 고형화되어 분리되고, 상기 생석회는 소석회화된 후 수중의 알칼리드와 결합하여 접촉여재로 침강 분리되며, 상기 침출수의 콜로이드성, 부유성 및 용해성 물질이 접촉여재로 침강 분리되는 반응단계; 그리고, 상기 반응단계 다음에, 이산화탄소가 제거된 매립가스를 기액 반응조로부터 열 교환기로 공급받은 후, 연소시켜서 열 에너지를 발생시키는 연소단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention, by using a leachate injection means, the leachate supply step of supplying the landfill leachate and quicklime to the gas-liquid reaction tank at a constant ratio to fill the voids of the contact medium; A landfill gas supply step of supplying a landfill gas into the gas-liquid reaction tank through a lower portion of the gas-liquid reaction tank after the leachate supplying step; After the landfill gas supplying step, the landfill gas supplied to the gas-liquid reaction tank passes through the contact medium and reacts with leachate mixed with quicklime, and carbon dioxide in the landfill gas is solidified and separated, and the quicklime is calcined and alkali in water. A reaction step of sedimentation and separation by contact media, and the colloidal, floating and soluble materials of the leachate settle and separation by contact media; And, after the reaction step, after receiving the landfill gas from which carbon dioxide is removed from the gas-liquid reaction tank to the heat exchanger, a combustion step of burning to generate heat energy; Characterized in that it comprises a.
이하, 본 발명에 따른 매립가스 정제와 침출수 전처리를 위한 장치 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the apparatus and method for the landfill gas purification and leachate pretreatment according to the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 매립가스 정제와 침출수 전처리를 위한 장치의 구성도로서, 도시된 바와 같이, 생석회 저장탱크(51), 기액 반응조(55), 접촉여재(56), 침출수 주입수단, 열 교환기(57) 및 침전조(58)를 포함하여 구성된다.3 is a block diagram of a device for refining landfill gas and pre-leaching leachate according to an embodiment of the present invention, as shown, quicklime storage tank 51, gas-liquid reaction tank 55, contact medium 56, leachate It comprises an injection means, a heat exchanger 57 and a settling tank 58.
상기 기액 반응조(55)는, 지상에 설치되는 통체로서, 하부 일측에 매립가스가 흡입되는 흡기홀(55a)이 형성되고, 상단부 일측에는 내부에 충만된 가스가 배출되는 배기홀(55b)이 형성되도록 구성된다. 상기 접촉여재(56)는, 다수의 공극(空隙)을 갖는 스펀지 등과 같은 거름부재로서, 상기 기액 반응조(55)의 흡기홀(55a)을 통하여 흡입된 매립가스가 상기 접촉여재(56)를 통과한 후에 배기홀(55b)을 통하여 배출될 수 있도록, 상기 기액 반응조(55)의 내부 중앙부에서 횡방향으로 가로질러 채워지는 방식으로 고정 설치된다.The gas-liquid reaction tank 55 is a cylinder installed on the ground, and an intake hole 55a through which the landfill gas is sucked is formed at one lower side thereof, and an exhaust hole 55b is formed at one side of the upper end thereof to discharge gas filled therein. It is configured to be. The contact filter 56 is a filtering member such as a sponge having a plurality of voids, and the buried gas sucked through the intake hole 55a of the gas-liquid reaction tank 55 passes through the contact filter 56. After being fixed through the exhaust hole 55b, the gas-liquid reaction tank 55 is fixed in such a manner as to be transversely filled in the inner central portion thereof.
상기 침출수 주입수단은, 생석회 저장탱크(51) 내에 저장되어 있는 생석회와 매립장 침출수가 일정비율로 혼합된 체 상기 접촉여재의 공극에 채워지도록, 상기 침출수와 생석회를 상기 기액 반응조(55)로 공급하도록 구성된다. 이러한 침출수 주입수단은, 도 3에 도시된 바와 같이, 혼합기(52), 펌프(53) 및 공급파이프(54)를 포함하여 구성될 수 있다.The leachate injection means is to supply the leachate and quicklime to the gas-liquid reaction tank 55 so that the quicklime stored in the quicklime storage tank 51 and the landfill leachate is filled in the voids of the contact medium mixed with a predetermined ratio. It is composed. This leachate injection means, as shown in Figure 3, may comprise a mixer 52, a pump 53 and a supply pipe 54.
상기 혼합기(52)는, 쓰레기 매립장으로부터 발생되는 침출수와 상기 생석회를 일정한 비율로 공급받고, 이들을 일정시간 동안 서서히 교반하여 충분히 혼합시키도록 구성된다. 상기 공급파이프(54)는 상기 혼합기(52)로부터 연장되어 상기 기액 반응조(55)의 상부 일측을 관통하여 설치되는데, 상기 기액 반응조(55) 내부로 연장된 공급파이프(54) 부위에는 다수의 분사노즐(54a)이 형성되도록 구성된다. 그리고, 상기 펌프(53)는, 상기 공급파이프(54) 일측에 설치되며, 상기 혼합기(52) 내에서 생석회가 혼합된 침출수를 상기 기액 반응조(55) 측으로 압송시킴으로써, 상기 기액 반응조(55) 상부에 설치된 공급파이프(54)의 분사노즐(54a)을 통하여, 생석회가 혼합된 침출수를 분사시키며, 이에 따라, 생석회가 혼합된 침출수가 상기 접촉여재(56)의 공극에 채워질 수 있도록 구성된다.The mixer 52 is configured to receive the leachate generated from the landfill and the quicklime at a constant ratio, and to stir them sufficiently for a predetermined time to sufficiently mix them. The supply pipe 54 extends from the mixer 52 and is installed to penetrate through an upper side of the gas-liquid reaction tank 55. A plurality of injections are provided at a portion of the supply pipe 54 extending into the gas-liquid reaction tank 55. The nozzle 54a is configured to be formed. In addition, the pump 53 is installed at one side of the supply pipe 54, and by feeding the leachate mixed with quicklime in the mixer 52 toward the gas-liquid reaction tank 55, the upper portion of the gas-liquid reaction tank 55 is provided. Through the injection nozzle 54a of the supply pipe 54 installed in the spray pipe 54a, the leachate mixed with quicklime is injected, whereby the leachate mixed with the quicklime is configured to be filled in the voids of the contact medium 56.
상기 열 교환기(57)는, 상기 기액 반응조(55)의 배기홀(55b)을 통하여 매립가스를 흡입받아 연소시키며, 이 연소과정에 발생되는 열 에너지를 회수하도록 구성되는 보일러 등으로 구성된다. 이때, 상기 기액 반응조(55)의 배기홀(55b)을 통하여 배출되는 매립가스는, 상기 기액 반응조(55) 내에서 생석회가 혼합된 침출수와의 반응으로 이산화탄소가 제거된 상태이므로, 매우 높은 메탄함량을 갖게 된다. 따라서, 상기 열 교환기(57)에서의 연소가 원활하게 이루어지게 되어 열 에너지의 회수가 용이하게 됨과 동시에, 매립가스 내의 메탄성분이 완전 연소됨으로써 대기오염의 주범이 메탄 및 이산화탄소가 거의 남아 있지 않게 되므로 이러한 매립가스의 연소 후에는 대기중으로 배출하여도 대기오염의 염려가 없게 되는 것이다.The heat exchanger (57) is composed of a boiler or the like configured to suck the landfill gas through the exhaust hole (55b) of the gas-liquid reaction tank (55) and to recover the heat energy generated during the combustion process. In this case, the landfill gas discharged through the exhaust hole (55b) of the gas-liquid reaction tank 55, since the carbon dioxide is removed by reaction with leachate mixed with quicklime in the gas-liquid reaction tank 55, very high methane content Will have Therefore, since the combustion in the heat exchanger 57 is smoothly performed, the recovery of thermal energy is facilitated, and since the methane component in the landfill gas is completely burned, the main cause of air pollution is that little methane and carbon dioxide remain. After the combustion of the landfill gas, even if discharged into the atmosphere there is no concern of air pollution.
또한, 상기 접촉여재(56)의 공극에 채워져 있는 생석회와 침출수는, 접촉여재(56)를 하부로부터 상부로 통과하는 매립가스와 함께 반응하게 된다. 이때, 생석회는 소석회화된 후 고형화되어 접촉여재(56)에 침강 제거되고, 침출수에 포함되어 있던 콜로이드성, 부유성 및 용해성 물질이 또한 응집되어 상기 접촉여재(56)에 침강 제거되며, 나머지 침출수만이 기액 반응조(55)가 하단부에 설치된 배수구(55c)를 통하여 배수되게 된다. 즉, 매립가스로부터 이산화탄소를 제거하는 과정 중에, 침출수의 전처리과정이 자동으로 실행되게 되는 것이다.In addition, the quicklime and the leachate filled in the voids of the contact medium 56 react with the landfill gas passing from the lower part to the upper part. At this time, the quicklime is calcined and then solidified to precipitate out in the contact media 56, and colloidal, floating and soluble substances contained in the leachate are also aggregated to precipitate out in the contact media 56, and remaining leachate Only the gas-liquid reaction tank 55 is drained through the drain port 55c provided at the lower end. That is, during the process of removing carbon dioxide from the landfill gas, the pretreatment process of the leachate is to be automatically performed.
그리고, 상기와 같이 기액 반응조(55) 내에서 전 처리된 침출수는, 기액 반응조(55)의 배수구(55c)를 통하여 상기 침전조(58)로 공급되며, 상기 침전조(58)는 공급된 침출수에 포함되어 있는 슬러지를 침강시켜 선별 처리할 수 있도록 구성된다.In addition, the leachate pretreated in the gas-liquid reaction tank 55 as described above is supplied to the precipitation tank 58 through the drain port 55c of the gas-liquid reaction tank 55, and the precipitation tank 58 is included in the supplied leachate. It is configured to sediment the sludge that is made and to be treated.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 매립가스 정제와 침출수 전처리를 위한 장치의 구성도로서, 도시된 바와 같이, 생석회 저장탱크(61), 기액 반응조(63), 접촉여재(64), 침출수 주입수단, 열 교환기(65), 보조응집제 공급기(66), 교반기(67) 및 침전조(68)를 포함하여 구성된다.4 is a block diagram of a device for refining landfill gas and leachate pretreatment according to another embodiment of the present invention, as shown, a quicklime storage tank 61, a gas-liquid reaction tank 63, a contact medium 64, and leachate It comprises an injection means, a heat exchanger (65), a coagulant feeder (66), a stirrer (67) and a settling tank (68).
상기 기액 반응조(63)는, 지상에 설치되는 통체로서, 하단부에 쓰레기 매립가스를 흡입받아 산기시키는 산기파이스(62)가 관통되게 설치되며, 상단부 일측에는 배기홀(63a)이 갖도록 구성된다. 상기 접촉여재(64)는 상기 일실시예에서와 같이, 기액 반응조(63)의 내부 중앙부를 횡방향으로 가로지르는 방식으로 설치되나, 그 소재로서 모래층이 이용되며, 이 모래층의 일정높이 이하로 침하되는 것을 방지할 수 있도록 상기 기액 반응조(63)의 중하단부에 수평방향으로 세공막(64a)이 고정 설치된다. 상기와 같이 모래층으로 구성된 접촉여재(64)는, 매립가스중의 황산화물을 접촉 제거함으로써, 황산화물의 배출을 억제할 수 있도록 하는 장점을 갖는 것이다.The gas-liquid reaction tank 63 is a cylinder installed on the ground, and is provided such that an air diffuser 62 through which waste landfill gas is sucked and diffused through a lower end portion thereof is provided, and an exhaust hole 63a is provided at one side of the upper end portion. The contact medium 64 is installed in such a way as to cross the inner central portion of the gas-liquid reaction tank 63 in the transverse direction, as in the above embodiment, but a sand layer is used as the material and settles below a certain height of the sand layer. The pore membrane 64a is fixedly installed at the lower and middle ends of the gas-liquid reaction tank 63 in a horizontal direction so as to be prevented from being formed. The contact medium 64 composed of a sand layer as described above has the advantage of being able to suppress the discharge of sulfur oxides by contact removal of sulfur oxides in the landfill gas.
상기 침출수 주입수단은, 상기 생석회 저장탱크(61) 내의 생석회와 매립장 침출수를 일정비율로 상기 기액 반응조(63) 내에 상기 모래층이 충분히 잠기는 수위까지 채워주기 위한 수단으로서, 매립장의 침출수를 공급받도록 기액 반응조(63) 상부 일측에 연결되는 침출수 공급파이프(60)와, 생석회 공급기(61a)로 구성된다. 상기 생석회 공급기(61a)는, 상기 침출수 공급파이프(60)를 통하여 기액 반응조(63) 내로 유입되는 침출수의 양에 따라 일정비율의 생석회를 기액 반응조(63)로 공급하도록 구성된다.The leachate injection means is a means for filling the quicklime in the quicklime storage tank 61 and the landfill leachate to a level where the sand layer is sufficiently submerged in the gas-liquid reaction tank 63 at a predetermined ratio, and the liquefied leachate of the landfill is supplied. (63) It is composed of a leachate feed pipe 60 connected to the upper one side, a quicklime feeder (61a). The quicklime feeder 61a is configured to supply a fixed ratio of quicklime to the gas-liquid reaction tank 63 according to the amount of leachate flowing into the gas-liquid reaction tank 63 through the leachate supply pipe 60.
상기 열 교환기(65)는, 상기 기액 반응조(63)의 배기홀(63a)을 통하여 흡입된 매립가스를 흡입받아 연소시키면서 열 에너지를 회수하도록 구성된다. 이때, 상기 기액 반응조(63)의 산기파이스(62)를 통하여 기액 반응조(63) 하부에서 산기되는 매립가스 내의 이산화탄소가, 생석회와 침출수 및 모래층과 반응하여 제거된 상태이므로, 열 교환기(65)로 공급되는 매립가스 내의 메탄함량은 매우 높게 된다. 따라서, 상기 일실시예에서와 같이, 열 교환기(65)에서의 연소가 원활하게 이루어지게 되어 열 에너지의 회수가 용이하게 되며, 매립가스의 연소 후에는 대기중으로 배출하여도 대기오염의 염려가 없게 되는 것이다.The heat exchanger 65 is configured to recover heat energy while receiving and burning the landfill gas sucked through the exhaust hole 63a of the gas-liquid reaction tank 63. At this time, since the carbon dioxide in the landfill gas, which is diffused from the lower portion of the gas-liquid reaction tank 63 through the acidic gas 62 of the gas-liquid reaction tank 63, is removed by reacting with quicklime, leachate, and sand layer, the heat exchanger 65. The methane content in the landfill gas supplied is very high. Therefore, as in the above embodiment, the combustion in the heat exchanger 65 is made smoothly, and heat energy is easily recovered, and after the landfill gas is burned, there is no fear of air pollution even when discharged into the atmosphere. Will be.
한편, 기액 반응조(63) 내부에 채워져 있는 침출수는, 첨가된 생석회 및 통과되는 매립가스에 반응하여 생석회를 고형화시켜 침강 분리시키고, 콜로이드성, 부유성 및 용해성 물질이 응집되어 상기 접촉여재(64)인 모래층에 침강 제거되고, 나머지 침출수만이 기액 반응조(63) 상부 일측에 결합된 배출파이프(63b)를 통하여 배출되게 된다. 즉, 상기 일실시예에서와 마찬가지로, 매립가스로부터 이산화탄소를 제거하는 과정 중에, 침출수의 전처리과정이 자동으로 실행되게 되는 것이다.On the other hand, the leachate filled in the gas-liquid reaction tank 63, sedimentation and sedimentation by solidifying the quicklime in response to the added quicklime and the landfill gas passing through, the colloidal, floating and soluble material is agglomerated to the contact medium (64) The sedimentation and removal of the phosphorus sand layer, only the remaining leachate is discharged through the discharge pipe 63b coupled to the upper side of the gas-liquid reaction tank (63). That is, as in the above embodiment, during the process of removing carbon dioxide from the landfill gas, the pretreatment process of the leachate is to be automatically performed.
상기 교반기(67)는, 상기 기액 반응조(63)로부터 배출파이프(63b)를 통하여 배출되는 전 처리된 침출수가 상기 침전조(68)에 공급되기 전에 경유하도록, 상기 침전조(68) 일측에 설치된다. 그리고, 보조응집제 공급기(66)는 상기 전 처리된 침출수에 잔류된 미량의 부유성 및 용해성 물질을 응집시키기 위한 보조 응집제를 상기 교반기(67)로 공급하도록 구성된다. 즉, 상기 기액 반응조(63)의 배출파이프(63b)를 통하여 배출되는 전 처리된 침출수가 상기 교반기(67)에 머무르는 동안, 상기 보조응집제 공급기(66)로부터 공급되는 보조 응집제와 함께 교반되어 진 후, 상기 침전조(68)로 공급되도록 구성되는 것이다.The stirrer 67 is installed at one side of the settling tank 68 so that the pretreated leachate discharged from the gas-liquid reaction tank 63 through the discharge pipe 63b is passed before being supplied to the settling tank 68. In addition, the coagulant feeder 66 is configured to supply the coagulant 67 to agglomerate a small amount of suspended and soluble material remaining in the pretreated leachate. That is, while the pretreated leachate discharged through the discharge pipe 63b of the gas-liquid reaction tank 63 stays in the stirrer 67, after being stirred with the auxiliary coagulant supplied from the coagulant feeder 66, It is configured to be supplied to the settling tank (68).
그리고, 상기 침전조(68)에서는 공급된 침출수를 일정시간동안 잔류시키면서 슬러지 성분을 침강시켜 선별 제거할 수 있게 하는데, 이때, 상기 보조응집제에 의하여 침출수에 잔류하고 있던 미량의 부유성 및 용해성 물질을 고형화시켜 침강시킴으로써, 침출수 처리효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.In the sedimentation tank 68, the sludge component can be sedimented and removed while remaining the leachate supplied for a predetermined time. At this time, a small amount of floating and soluble substances remaining in the leachate by the coagulant is solidified. By sedimentation, the leachate treatment efficiency can be improved.
본 발명에 따른 매립가스 정제와 침출수 전처리를 위한 방법은, 도 5에 도시된 바와 같이, 침출수 공급단계, 매립가스 공급단계, 반응단계 및 연소단계를 포함하여 구성되며, 이를 도 4의 구성을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Landfill gas purification and leachate pretreatment method according to the present invention, as shown in Figure 5, comprises a leachate supply step, landfill gas supply step, reaction step and combustion step, see the configuration of FIG. The description is as follows.
상기 침출수 공급단계는, 매립장 침출수와 생석회를 기액 반응조(63) 내부로 공급하여 접촉여재(64)인 모래층을 충분히 잠기게 되는 수위까지 채워주는 단계이다. 이때, 상기 매립장 침출수는 공급파이프(60)를 통하여 기액 반응조(63)로 유입되며, 기액 반응조(63)로 유입되는 상기 침출수의 양에 따라 일정비율의 생석회가 생석회 저장탱크(61)로부터 기액 반응조(63)로 공급됨으로써, 일정비율의 생석회가 혼합된 침출수가 상기 기액 반응조(63) 내에 채워지게 된다.The leachate supplying step is a step of supplying the landfill leachate and quicklime into the gas-liquid reaction tank (63) to fill the sand layer, which is the contact medium (64), to a sufficient level. At this time, the landfill leachate is introduced into the gas-liquid reaction tank 63 through the supply pipe 60, a certain ratio of quicklime from the quicklime storage tank 61 according to the amount of the leachate flowed into the gas-liquid reaction tank 63 By being supplied to (63), the leachate mixed with a certain ratio of quicklime is filled in the gas-liquid reaction tank (63).
이와 같이 기액 반응조(63) 내부를 생석회가 혼합된 침출수로 채운 다음에는, 상기 기액 반응조(63)의 하부에 설치된 산기파이스(62)를 통하여 매립가스를 산기 공급하는 매립가스 공급단계가 실행된다.After filling the gas-liquid reaction tank 63 with the leachate mixed with quicklime, the landfill gas supplying step of supplying the landfill gas through the acid gas 62 installed in the lower portion of the gas-liquid reaction tank 63 is performed.
그리고, 상기 매립가스 공급단계 다음에, 기액 반응조(63)의 하부로부터 산기된 매립가스가 상승하면서, 생석회가 혼합된 침출수에 수세(水洗)되면서 화학적 반응을 일으키는 반응단계가 실행된다.Then, after the landfill gas supplying step, the landfill gas, which is generated from the lower portion of the gas-liquid reaction tank 63, rises, and the reaction step of washing the quicklime with leachate mixed with quicklime causes a chemical reaction.
이 반응단계에서는, 상기 매립가스 중의 이산화탄소가 생석회를 혼합하고 있는 침출수와 반응하면서 탄산칼슘이 생성되고, 이 탄산칼슘의 형성과정에서 침출수 중의 콜로이드성, 부유성 및 일부 용해성물질과 반응하여 고액분리된 후, 상기 접촉여재(64)인 모래층에 침강 분리되게 된다. 또한, 침출수에 혼합되어 있던 상기 생석회는 소석회화된 후 수중의 알칼리드와 결합하여 접촉여재(64)인 모래층으로 침강됨으로써 침출수로부터 분리 제거된다.In this reaction step, the carbon dioxide in the landfill gas reacts with the leachate mixed with quicklime, and calcium carbonate is produced, and during the formation of the calcium carbonate, the liquid is separated by reacting with colloidal, floating and some soluble substances in the leachate. After that, the sedimentation is separated into the sand layer which is the contact medium 64. In addition, the quicklime mixed in the leachate is calcined and then separated from the leachate by sedimentation with the alkali in the water to settle into the sand layer, which is the contact medium 64.
상기 반응단계에서 발생되는 화학적 반응식은 아래와 같다.The chemical reaction generated in the reaction step is as follows.
먼저, 매립가스중의 이산화탄소는 물과 반응하여First, carbon dioxide in landfill gas reacts with water
CO2＋H2O→H2CO3 CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
H2CO3→H+＋HCO3 - H 2 CO 3 → H + + HCO 3 -
투입된 생석회는 물과 반응하여 소석회가 되고,The injected quicklime reacts with water to become slaked lime,
CaO＋H2O→Ca(OH)2 CaO + H 2 O → Ca (OH) 2
이와 같이 생성된 소석회는 수중의 알칼리도와 결합하여 침강하게 되며,The slaked lime produced in this way is precipitated by combining with alkalinity in water,
Ca(OH)2＋H2CO3→CaCO3↓＋2H2OCa (OH) 2 + H 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
Ca2＋＋HCO3 -＋OH→CaCO3↓＋H2O Ca 2+ + HCO 3 - + OH → CaCO 3 ↓ + H 2 O
Ca2+＋2OH-→Ca(OH)2↓ Ca 2+ + 2OH - → Ca ( OH) 2 ↓
즉, 이러한 침전반응시, 콜로이드성 물질(유기성, 무기성), TDS(Total Dissolved, Solids) 및 TFS(total Fixed Solid) 등이, Ca(OH)2, CaCO3의 침전물과 함께 접촉여재(64)인 모래층으로 공침하여 처리된다.That is, in this precipitation reaction, colloidal materials (organic, inorganic), TDS (Total Dissolved, Solids), TFS (total Fixed Solid), etc., together with the precipitate of Ca (OH) 2 , CaCO 3 (64) It is treated by coprecipitation with a sand layer of).
상기와 같은 반응단계 다음에는, 상기 기액 반응조(63)의 배기홀(63a)을 통하여 배출되는 매립가스가 열 교환기(65)로 공급되고, 상기 열 교환기(65)에서 상기 매립가스를 연소시켜 열 에너지를 회수하는 연소단계가 실행된다. 이때, 상기 열 교환기(65)로 공급되는 매립가스는, 상기와 같은 화학적 반응으로 이산화탄소가 제거되어 높은 메탄함량을 갖고 상태이므로, 열 교환기(65)에서의 완전 연소가 가능해지며, 따라서, 열 에너지의 회수가 원활하게 이루어질 수 있게 되며, 매립가스의 연소 후에는 대기중으로 배출하여도 대기오염의 염려가 없게 되는 것이다.After the reaction step as described above, the landfill gas discharged through the exhaust hole (63a) of the gas-liquid reaction tank 63 is supplied to the heat exchanger (65), the heat exchanger (65) by burning the landfill gas to heat A combustion step of recovering energy is performed. At this time, since the landfill gas supplied to the heat exchanger 65 has a high methane content by removing carbon dioxide by the chemical reaction as described above, complete combustion in the heat exchanger 65 becomes possible, and thus, thermal energy It is possible to smoothly recover, and after burning the landfill gas, there is no fear of air pollution even when discharged into the atmosphere.
그리고, 상술한 화학 반응식에 나타난 바와 같이, 기액 반응조(63) 내부에 채워져 있던 침출수는, 기액 반응조(63) 내에서의 화학적 반응으로 콜로이드성, 부유성 및 용해성 물질을 응집시켜 침강 분리시킨 상태에서, 기액 반응조(63)의 배출파이프(63b)를 통하여 배출되게 된다. 즉, 매립가스로부터 이산화탄소를 제거하는 과정 중에, 침출수에 포함되어 있는 콜로이드성, 부유성 및 용해성 물질을 제거하는 침출수 전처리과정이 자동으로 실행되게 되는 것이다.And, as shown in the above chemical reaction formula, the leachate filled in the gas-liquid reaction tank 63 is a chemical reaction in the gas-liquid reaction tank 63 in a state in which the colloidal, floating and soluble substances are aggregated to settle and separate. , And is discharged through the discharge pipe 63b of the gas-liquid reaction tank 63. That is, during the process of removing carbon dioxide from the landfill gas, the leachate pretreatment process for removing colloidal, floating and soluble substances contained in the leachate is automatically performed.
또한, 상기 반응단계 다음에는, 보조응집제 첨가단계와 슬러지 침전단계가 더 포함될 수 있다.In addition, the reaction step may further include a coagulant addition step and a sludge precipitation step.
상기 보조응집제 첨가단계에서는, 상기 기액 반응조(63) 내에서의 반응으로 콜로이드성, 부유성 및 용해성 물질이 제거된 침출수를 교반기(67)로 이송받고, 이 교반기(67) 내에 보조응집제를 첨가하여 일정시간동안 저속도로 교반함으로써 보조응집제가 상기 침출수 내에 충분히 용해되도록 한다. 그리고, 상기 슬러지 침전단계에서는, 상기 보조응집제 첨가단계를 통하여 보조응집제가 첨가된 침출수를, 침전조(68)로 공급받고 일정시간동안 수용시킴으로써, 침출수 내에 포함되어 있는 슬러지 성분을 침전시켜 선별 분리할 수 있도록 한다.In the coagulant addition step, the leachate from which the colloidal, floating and soluble substances have been removed by the reaction in the gas-liquid reaction tank 63 is transferred to the stirrer 67, and the coagulant is added to the stirrer 67. Stirring at low speed for a period of time allows the coagulant to dissolve sufficiently in the leachate. In the sludge settling step, the leachate to which the coagulant is added through the coagulant addition step is supplied to the settling tank 68 and accommodated for a predetermined time to precipitate and separate the sludge component contained in the leachate. Make sure
한편, 상기 침출수 공급단계에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 쓰레기 매립장으로부터 공급되는 침출수와 생석회를 혼합기에서 공급받아, 이를 교반하여 혼합시킨 후, 상기 기액 반응조로 공급되도록 하는 혼합단계가 더 포함될 수 있음은 물론이다.On the other hand, in the leachate supply step, as shown in Figure 3, the leachate and quicklime supplied from the landfill is fed from a mixer, the mixture is stirred and mixed, and further comprises a mixing step to be supplied to the gas-liquid reaction tank Of course it can.
상기 일 실시예에 의하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명을 따른 매립가스 정제와 침출수 전처리를 위한 장치 및 그 방법에 의하여, 쓰레기 매립가스로부터 이산화탄소를 제거하여 매립가스중의 가연분인 메탄농도를 고농도로 일정하게 유지시킬 수 있게 됨으로써, 매립가스의 완전연소가 가능해지며, 이에 따라 고열량의 매립가스를 안정된 에너지원으로 활용할 수 있으며, 온실가스인 이산화탄소와 메탄가스의 배출을 근원적으로 제거하여 매립가스에 의한 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다. 이러한 매립가스의 정화는, 이산화탄소 및 메탄가스의 배출을 엄격히 규제하고 있는 국제 온실가스규제에도 효과적으로 대응할 수 있는 장점을 갖는 것이다.As can be seen by the above embodiment, by the apparatus and method for refining landfill gas and leachate pretreatment according to the present invention, by removing carbon dioxide from the waste landfill gas, the concentration of methane, which is combustible in the landfill gas, is high. As a result, the landfill gas can be completely burned, and thus, the landfill gas can be completely burned. Accordingly, the landfill gas with a high calorific value can be used as a stable energy source. There is an effect that can prevent the environmental pollution caused by. The purification of landfill gas has the advantage of being able to effectively cope with international greenhouse gas regulations that strictly regulate the emission of carbon dioxide and methane gas.
또한, 쓰레기 침출수가 생석회와 반응됨과 동시에, 매립가스의 이산화탄소를 수세(水洗)하는 과정 중에, 침출수에 포함되어 있던 콜로이드성, 부유성 및 용해성 물질이 응집된 후 접촉여재에 침강 처리됨으로써, 침출수중의 오염물질을 제거하는 침출수 전처리공정이 자동으로 수행되며, 이에 따라, 침출수의 오염부하가 저감됨으로써 침출수 후처리공정이 간편해지는 효과가 있다.In addition, the waste leachate reacts with quicklime, and during the process of washing the carbon dioxide of the landfill gas, the colloidal, floating, and soluble substances contained in the leachate are agglomerated and settled in the contact media, thereby leaching out the leachate. The leachate pretreatment process for removing contaminants of the leachate is automatically performed. Accordingly, the leachate aftertreatment process is simplified by reducing the contamination load of the leachate.
또한, 기액 반응조에 설치되는 접촉여재로 모래층을 이용할 경우, 매립가스 내의 황산화물을 접촉 제거하게 됨으로써, 열 에너지 회수장치인 열 교환기로 황산화물이 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 열 교환기 및 그 주변장치의 기계적 수명을 길게 할 수 있는 효과가 있다.In addition, when the sand layer is used as a contact medium installed in the gas-liquid reaction tank, the sulfur oxides in the landfill gas are contacted and removed, thereby preventing sulfur oxides from being introduced into the heat exchanger, which is a heat energy recovery device. There is an effect that can lengthen the mechanical life of the peripheral device.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 매립가스 정제와 침출수 전처리를 위한 장치 및 그 방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며, 상기 순수한 생석회 대신에 생석회 성분이 다량 함유된 폐슬라그나 분진 등을 이용하는 등, 당업자라면 여러 가지로 그 변형과 응용이 가능할 것이다.The above description has been made of an apparatus and method for refining landfill gas and pre-treatment of leachate according to an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto, and waste slag or dust containing a large amount of quicklime in place of the pure quicklime Such modifications and applications will be possible to those skilled in the art in various ways.
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