KR20170026048A - 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템 - Google Patents
호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 기존 매립지에 설치된 하부침출수 집배수관을 통기층으로 활용해 외부 공기를 폐기물 매립층에 효과적으로 공기를 공급함으로써, 폐기물 매립지를 호기성으로 전환시켜 발생한 열을 효과적으로 회수할 수 있도록 하는 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템은, 폐기물이 매립된 폐기물 매립층의 하측에 수평방향으로 설치되어, 상기 폐기물 매립층의 침출수를 수집하여 배출하는 침출수 집배수관; 상기 폐기물 매립층에 상하방향으로 설치되어 상기 폐기물 매립층에서 발생한 가스와 열이 유입되는 수직 가스배제관; 상기 수직 가스배제관과 연결되고, 상기 폐기물 매립층의 상측에 수평방향으로 설치된 적어도 1개의 수평 가스배제관;을 구비하고, 상기 침출수 집배수관을 통해 외부 공기를 주입하여 폐기물 매립층을 호기성으로 전환시키고, 호기성 반응으로 발생한 가스와 열이 상기 수직 가스배제관을 통해 수평 가스배제관으로 유입되도록 하며, 상기 수평 가스배제관과 연결되어, 상기 수평 가스배제관으로부터 공급되는 가스의 악취를 제거하는 필터 및 상기 수평 가스배제관과 연결되어, 상기 수평 가스배제관으로부터 공급되는 가스를 소각 처리하는 축열식 소각장치 중의 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 폐기물 매립지의 열에너지를 회수하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 침출수 집배수 시설을 통기층으로 활용해 저압의 공기를 주입하여 폐기물 매립지의 혐기성 상태를 호기성 상태로 변환시키면서 얻은 열에너지를 공기의 대류현상 및/또는 열교환기를 통해 회수할 수 있도록 된 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템에 관한 것이다.
환경부 조사에 따르면 우리나라의 경우 사용 종료 매립지가 2011년 기준 1,181개소이며, 사용 중인 매립지는 220개소에 이르고 있다. 이러한 매립지에 대한 매립구조는 학술적으로 혐기성 매립방법, 혐기성 위생매립방법, 개량혐기성 위생매립방법, 준호기성 매립방법, 호기성 매립방법으로 분류된다. 여기서, 호기성 매립구조는 매립 층에 강제적으로 공기를 불어 넣어 폐기물층 내를 호기성 상태로 하여 폐기물을 보다 빨리 분해하여 안정화시키기 위한 구조이다. 이 호기성 매립구조와 혐기성 매립구조의 안정화 속도와 비교하면 약 3배의 빠르기로 안정화가 진행된다.
하지만, 매립지 내부의 공극 불균질성으로 인해 산소전달효율이 낮기 때문에 매립지 전체를 호기화시키기 위해서는 수평 또는 수직 공기주입관을 매설해야만 한다. 또한, 매립 종료 후 매일 복토층 및 최종 복토층을 설치할 경우 다수의 수직관 설치로 인해 최종 복토층이 훼손되며, 수직관의 설치 개수 및 매설 심도에 비례하여 공사비 상승 및 공기전달 효율 저하 등의 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 기존 매립지에 설치된 하부침출수 집배수관을 통기층으로 활용해 외부 공기를 폐기물 매립층에 효과적으로 공기를 공급함으로써, 폐기물 매립지를 호기성으로 전환시켜 발생한 열을 효과적으로 회수할 수 있도록 하는 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템은, 폐기물이 매립된 폐기물 매립층(100)의 하측에 수평방향으로 설치되어, 상기 폐기물 매립층(100)의 침출수를 수집하여 배출하는 침출수 집배수관(210); 상기 폐기물 매립층(100)에 상하방향으로 설치되어 상기 폐기물 매립층(100)에서 발생한 가스와 열이 유입되는 수직 가스배제관(310); 상기 수직 가스배제관(310)과 연결되고, 상기 폐기물 매립층(100)의 상측에 수평방향으로 설치된 적어도 1개의 수평 가스배제관(330);을 구비하고, 상기 침출수 집배수관(210)을 통해 외부 공기를 주입하여 폐기물 매립층(100)을 호기성으로 전환시키고, 호기성 반응으로 발생한 가스와 열이 상기 수직 가스배제관(310)을 통해 수평 가스배제관(330)으로 유입되도록 하며, 상기 수평 가스배제관(330)과 연결되어, 상기 수평 가스배제관(330)으로부터 공급되는 가스의 악취를 제거하는 필터(370) 및 상기 수평 가스배제관(330)과 연결되어, 상기 수평 가스배제관(330)으로부터 공급되는 가스를 소각 처리하는 축열식 소각장치(380) 중의 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 수평 가스배제관(330)으로부터 배출되는 가스에 포함된 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 및 암모니아(NH3) 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 유해물질의 농도가 설정된 기준농도 이하인 경우에는 상기 가스가 상기 필터(370)를 통과하도록 하며, 상기 유해물질의 농도가 상기 기준농도보다 높은 경우에는 상기 가스가 상기 축열식 소각장치(380)를 통과하도록 할 수 있다.
상기 수평 가스배제관(330)으로부터 배출되는 가스에 포함된 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 및 암모니아(NH3) 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 유해물질의 농도를 측정하는 농도 측정 센서를 더 구비할 수 있다.
다수의 상기 수평 가스배제관(330)과 연결되어, 상기 다수의 수평 가스배제관(330)을 따라 유동한 가스와 열이 유입되는 가스포집부(340)를 더 구비할 수 있다.
상기 필터와 상기 축열식 소각장치 중 적어도 어느 하나와 연결되어, 열교환이 이루어지는 열교환기(350); 및 상기 열교환기(350)와 열교환이 이루어지도록 설치된 히트펌프(360)를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면, 폐기물 매립층의 하부에 설치되는 침출수 배수관을 통하여 공기를 폐기물 매립층에 하부로부터 공급되도록 함으로써, 효과적으로 폐기물 매립층을 혐기성에서 호기성으로 전환시켜 조기 안정화를 촉진시킬 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 일반적인 호기성 매립 구조가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 시스템의 제1 실시예가 도시된 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 시스템의 제2 실시예가 도시된 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 시스템의 제3 실시예가 도시된 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 시스템 운영 시 폐기물 매립층에서 발생하는 온도 변화에 대한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 8은 도 7의 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템에서 폐기물 매립층으로부터 열을 회수하는 구체적인 실시예가 도시된 도면이다.
도 1은 일반적인 호기성 매립 구조가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 시스템의 제1 실시예가 도시된 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 시스템의 제2 실시예가 도시된 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 시스템의 제3 실시예가 도시된 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 시스템 운영 시 폐기물 매립층에서 발생하는 온도 변화에 대한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 8은 도 7의 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템에서 폐기물 매립층으로부터 열을 회수하는 구체적인 실시예가 도시된 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일반적인 호기성 매립 구조가 개략적으로 도시된 일 단면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다. 도 3은 도 2에 도시된 시스템의 제1 실시예가 도시된 일 단면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 시스템의 제2 실시예가 도시된 일 단면도이다. 도 5는 도 2에 도시된 시스템의 제3 실시예가 도시된 일 단면도이다. 도 6은 도 2의 시스템의 운영 시 폐기물 매립층에서 발생하는 온도 변화에 대한 그래프이다.
일반적인 호기성 매립구조에 대해 도 1을 참조하여 개략적으로 살펴보면, 폐기물층(10)의 하부에 설치된 침출수 집배수관(11), 침출수 집배수관(11)의 외측 둘레에 배치된 자갈(12), 침출수 집배수관(11) 및 폐기물층(10)의 하측 설치된 차수층(13)과, 폐기물층(10)의 상부에 설치된 수직관(14)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 침출수 집배수관(11)은 대략 2~5% 정도의 구배로 설치될 수 있다. 또한, 폐기물층(10)에서 발생한 침출수는 침출수 집배수관(11)에 모인 후 별도 마련된 침출수 저류조(미도시)에 집수될 수 있다. 이러한 매립구조에서는 수직관(14)을 통해 외부 공기를 하방으로 강제 주입하여 공기가 폐기물층(10)에 스며들도록 하여 매립지 내부의 혐기성을 호기성으로 변환시킬 수 있다.
본 발명에서는 이러한 일반적인 호기성 매립지의 구조를 기초로 하고 있으며, 상기 침출수 집배수관(11)을 통하여 저압의 외부 공기를 공급함으로써, 폐기물층(10)에 호기성 열을 일정 온도 이내에서 안정적으로 발생시키고, 이 열을 연속적으로 회수할 수 있도록 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템에 대해 도 2 내지 도 8을 참조하여 자세히 설명한다. 도 2 내지 도 5, 및 도 7과 8에 도시된 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템에 대한 각각의 실시예들은 본 발명의 특징을 효과적으로 표현하기 위한 실시예들이나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 하나의 실시예에 포함된 일부 구성요소가 이를 포함하지 않는 다른 실시예에도 포함될 수 있다.
도 7 및 8에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템의 개략적인 구성이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템은 침출수 집배수관(210); 수직 가스배제관(310); 및 수평 가스배제관(330)을 포함할 수 있다.
침출수 집배수관(210)은 폐기물이 매립된 폐기물 매립층(100)의 하측에 수평방향으로 설치되어, 폐기물 매립층(100)의 침출수를 수집하여 배출할 수 있다. 수직 가스배제관(310)은 폐기물 매립층(100)에 상하방향으로 설치되어 상기 폐기물 매립층(100)에서 발생한 가스와 열이 유입될 수 있다. 수평 가스배제관(330)은 수직 가스배제관(310)과 연결되고, 폐기물 매립층(100)의 상측에 수평방향으로 설치된 적어도 1개의 이상이 포함될 수 있다.
여기서, 상하방향은 수직방향을 포함하여 다양한 구배를 갖는 경우를 포함하며, 수평방향은 수평을 기준으로 다양한 구배를 갖는 경우를 포함한다.
이때, 침출수 집배수관(210)을 통해 외부 공기를 주입하여 폐기물 매립층(100)을 호기성으로 전환시킬 수 있다. 따라서, 폐기물 매립층(100)의 하부에 설치되는 침출수 배수관(210)을 통하여 공기를 폐기물 매립층(100)에 하부로부터 폐기물 매립층(100) 공급되도록 함으로써, 효과적으로 폐기물 매립층(100)을 혐기성에서 호기성으로 전환시켜 조기 안정화를 촉진시킬 수 있다.
이때, 침출수 집배수관(210)은 폐기물 매립층(100)의 하부에 복수개가 소정 간격으로 설치되어 폐기물 매립층(100)의 하부 전면에서 효과적으로 공기가 공급되도록 할 수 있다.
또한, 호기성 반응으로 발생한 가스와 열이 수직 가스배제관(310)을 통해 수평 가스배제관(330)으로 유입되도록 할 수 있다. 따라서, 수직 가스배제관(310)을 통하여 회수된 가스와 열을 수평 가스배제관(330)을 통하여 효과적으로 수집할 수 있게 된다.
이때, 수평 가스배제관(330)은 폐기물 매립층(100)의 상부에 복수개가 소정 간격으로 설치되어 폐기물 매립층(100)의 상부 전면에서 효과적으로 가스와 열을 회수할 수 있다. 또한, 다수의 수평 가스배제관(330)과 연결되어, 다수의 수평 가스배제관(330)을 따라 유동한 가스와 열이 유입되는 가스포집부(340)를 포함함으로써, 가스 포집부(340)에 의하여 폐기물 매립층(100)의 효과적으로 가스와 열을 회수할 수 있다. 이때, 가스 포집부(340)이 복수개 설치되어 각각 복수개의 수평 가스배제관(330)과 연결되어 효과적으로 가스와 열을 회수할 수 있다.
한편, 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템은 필터(370) 및 축열식 소각장치(380) 중의 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 필터(370)는 수평 가스배제관(330)과 연결되어, 수평 가스배제관(330)으로부터 공급되는 가스의 악취를 제거할 수 있다. 축열식 소각장치(380)는 수평 가스배제관(330)과 연결되어, 수평 가스배제관(330)으로부터 공급되는 가스를 소각 처리할 수 있다. 이때, 축열식 소각장치(380)로는 RTO(Regenerative Thermal Oxidation)이 적용될 수 있다.
필터(370) 및/또는 축열식 소각장치(380)는 가스 포집부(340)를 통하여 수평 가스배제관(330)과 연결될 수 있으며, 가스 포집부(340)와는 별도의 연결관을 통하여 연결될 수 있다.
한편, 폐기물 매립층(100)으로부터 배출(또는 회수)되는 가스에는 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 및 암모니아(NH3) 등을 포함하는 다양한 유해물질 및/또는 악취물질이 포함될 수 있다.
호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템에는 필터(370) 및 축열식 소각장치(380) 중의 어느 하나가 선택적으로 또는 모두가 함께 설치될 있다. 예를 들어, 일정 기간에는 축열식 소작장치(380)가 설치되고, 일정 시점이 지난 후에는 필터(370)이 설치될 수 있다. 이때, 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 및 암모니아(NH3) 중의 적어도 어느 하나 예를 들어 메탄(CH4) 가스의 농도에 따라 필터(370) 및 축열식 소각장치(380) 중의 어느 하나가 선택적으로 설치되거나 선택적으로 연결되어 작동될 수 있다.
이때, 메탄(CH4) 가스의 농도가 설정된 기준농도 이하인 경우에는 상기 가스가 상기 필터(370)를 통과하도록 하며, 메탄(CH4) 가스의 농도가 설정된 기준농도보다 높은 경우에는 상기 가스가 상기 축열식 소각장치(380)를 통과하도록 할 수 있다. 따라서, 필터(370)가 효율적으로 처리할 수 있는 범위보다 메탄가스의 농도가 높은 경우에는 축열식 소각장치(380)에서 소각 처리할 수 있도록 하며, 필터(370)가 효율적으로 처리할 수 있는 경우에는 간단한 장치에 의하여 처리가 가능한 필터(370)에서 유해물질 및/또는 악취물질을 처리할 수 있도록 함으로써, 유해물질 및/또는 악취물질의 저감할 수 있으며, 장치 및 그 운영을 단순하게 구성할 수 있게 된다.
매립지 내부에 공기를 주입하여도 부분적으로 공기가 전달되지 못하는 구역이 발생할 수 있으며, 그로 인하여 추출 가스 내에는 메탄가스 등의 유해물질 및/또는 악취물질이 포함될 수 있다. 다만, 이러한 메탄가스 등의 유해물질 및/또는 악취물질의 농도는 매립 초기에는 높다가 시간이 갈수록 작아지게 된다. 따라서, 매립 후 일정기간동안은 축열식 소각장치(380)가 작동되도록 하며, 일정기간이 지나면 가스가 바이오 필터(370)가 통과하도록 할 수 있다.
한편, 메탄 가스의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 센서를 설치하여, 농도 측정 센서에서 측정된 농도에 따라 필터(370) 및 축열식 소각장치(380) 중의 어느 하나가 선택적으로 설치되거나 선택적으로 연결되어 작동될 수 있다. 그에 따라, 필터(370) 및 축열식 소각장치(380) 중의 어느 하나가 효율적으로 선택되도록 할 수 있다.
이때, 농도 측정 센서(미도시)는 바이오 필터(370) 및/또는 축열식 소각장치(380)가 연결되는 부분 앞단에 설치될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 수평 가스배제관(330) 및 가스 포집부(340)에 설치될 수도 있다. 농도 측정 센서는 측정 농도 또는 설치 용이성 등을 고려하여 설치될 수 있다.
축열식 소각장치(380)는 배출 가스 내에 포함된 메탄가스 등의 유해물질 및/또는 악취물질을 소각 처리하여 제거할 수 있다. 이때, 축열식 소각장치(380)의 온도는 약800도의 온도로 유지되며 처리된 가스는 약400도의 온도를 나타낸다. 따라서, 고온의 처리 가스는 열교환장치 또는 축열조를 이용하여 간접적으로 열을 회수하거나 매립지 내부 또는 매립지 인근의 필요 공정 또는 지역에 직접적으로 처리 가스를 공급하여 열을 이용하도록 할 수 있다.
축열식 소각장치(380)의 경우 약 800도의 온도를 유지하기 위하여 다량의 에너지를 필요로 할 수 있다. 하지만, 바이오 필터(370)는 그러한 에너지가 필요로 하지 않는다. 따라서, 메탄 농도가 낮은 경우에는 바이오 필터(370)를 이용하여 메탄 산화를 통하여 메탄가스를 처리할 수 있다. 즉, 메탄 농도가 낮은 경우에는 바이오 필터(370)를 이용하여 메탄가스 및 악취물질을 제거한 후에 열을 회수할 수 있다. 이때, 바이오 필터(370)는 우드칩을 이용할 수 있다.
한편, 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템은 열교환기(350) 및/또는 히트펌프(360)를 더 포함할 수 있다. 열교환기(350)는 필터(370)와 축열식 소각장치(380) 중 적어도 어느 하나와 연결되어 열교환이 이루어져 배출가스로부터 열을 회수할 수 있도록 한다. 히트펌프(360)는 열교환기(350)와 열교환이 이루어지도록 설치되어 배출가스로부터 열을 회수할 수 있다.
이상에서 도 7 및 8에 도시된 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템은 도 3 내지 도 5에 도시된 각각의 실시예가 적용될 수 있으며, 도 2 내지 도 6의 구성 및 설명이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 폐기물 매립층(100)에서 발생한 침출수를 배출하도록 설치된 침출수 배출부(200)와, 외부 공기를 공급하여 발생한 폐기물 매립층(100)의 열을 회수하도록 설치된 열회수부(300)를 포함하여 이루어질 수 있다.
침출수 배출부(200)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 침출수 집배수관(210)과 침출수 집수조(220)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하에서, 침출수 집배수관(210)과 침출수 집수조(220)는 통상의 매립지에 설치된 해당 구성요소와 대비하여 보면, 설치된 구조와 기능이 동일하거나 유사하므로 간략히 설명하기로 한다.
먼저, 침출수 집배수관(210)은 폐기물 매립층(100)의 하부이면서 차수층(230)의 상측에 설치되어 폐기물 매립층(100)에서 발생한 침출수를 집수할 수 있도록 폐기물 매립층(100)의 하부에 일정 구배를 갖도록 설치될 수 있다. 이때, 침출수 집배수관(210)의 구배는 대략 2~5% 정도가 될 수 있다. 따라서, 침출수 집배수관(210)은 폐기물 매립층(100)에서 발생하여 하향 이동한 침출수를 집수하고, 침출수가 침출수 집수조(220)로 이동하도록 안내할 수 있다.
또한, 침출수 집배수관(210)은 열회수부(300)의 수직 가스배제관(310, 도 3 참조)과 통하도록 설치될 수 있다. 이는 폐기물 매립층(100)에서 발생한 침출수가 침출수 집배수관(210)에 직접 유입될 수도 있지만, 침출수의 빠른 배수를 위해 수직 가스배제관(310)에 유입된 후 침출수 집배수관(210)으로 유동할 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 침출수 집배수관(210)을 통하여 공급되는 공기가 폐기물 매립층(100)의 하면으로부터 폐기물 매립층(100)으로 공급될 수도 있지만, 수직 가스배제관(310)을 통하여 폐기물 매립층(100) 전 영역에 골고루 공급될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 수직 가스배제관(310)은 폐기물 매립층(100)에서 발생한 가스와 열을 수집하기도 하는데, 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
또한, 침출수 집수조(220)는 침출수 집배수관(210)을 통해 유동한 침출수를 집수하도록 설치될 수 있다. 그리고 침출수 배출부(200)는 도 4 또는 도 5에서와 같이, 제방(240)에 의해 침출수 집배수관(210)의 침출수가 침출수 집수조(220)에 바로 유동하지 못하는 경우, 침출수 집배수관(210)의 침출수를 침출수 집수조(220)로 유동시킬 수 있도록 설치된 펌프(250)를 더 포함할 수 있다.
열회수부(300)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 수직 가스배제관(310), 수평 가스배제관(330), 가스포집부(340), 열교환기(350), 및 히트펌프(360)를 포함할 수 있다. 또한, 열회수부(300)는 필터(370)를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
여기서, 열회수부(300)는 폐기물 매립층(100)의 하부에 설치된 침출수 집배수관(210)을 통해 외부의 공기를 블로워(미도시) 등을 통해 강제로 공급하고, 침출수 집배수관(210)의 주변에 설치된 모래 및 자갈(12, 도 1 참조) 등의 공극을 통해 폐기물 매립층(100)의 하부 전면(全面)에 공기를 제공할 수 있다. 이로 인해, 침출수 집배수관(210) 주변에서부터 호기성 반응이 일어나 유기물 분해와 더불어 온도가 상승하게 된다. 이와 같이 호기성 조건에서 유기물이 분해되면서 발열반응이 발생하는 화학식은 아래와 같다.
여기서, 약 40%가 미생물 대사작용(microbial catabolism)을 하는 동안 사용되고, 1,700kJ/mol 글루코오스(glucose)가 열로 배출된다. 따라서, 생분해가능 유기탄소는 대략 1g당 24kJ의 열을 발생시킬 수 있다.
한편, 침출수 집배수관(210)으로 공급되는 공기는 별도의 블로워(미도시)를 통해 대략 20~60mbar의 저압으로 공급될 수 있다. 이는 공기가 60mbar를 초과하여 공급되는 경우, 침출수 집배수관(210)으로 집수되는 침출수를 역류시킬 수 있고, 폐기물 매립층(100)의 내부 저투기성으로 인해 주입된 공기가 폐기물 매립층(100)에서 효율적으로 미생물의 분해활동에 활용되지 못하면서 다시 침출수 집배수관(210)을 통해 외부로 배출되거나 폐기물 매립층(100) 내부의 온도를 저하시킬 수 있기 때문이다. 또한, 공기가 20mbar 미만으로 공급되는 경우, 폐기물 매립층(100)에 공급하는 공기의 공급량이 충분하지 않을 수 있고, 공기공급라인(320)의 말단부위까지 공급되지 않을 수 있다.
여기서, 수직 가스배제관(310)은 도3 내지 도 5에서와 같이, 폐기물 매립층(100)에 수직 또는 일정 구배를 가지면서 정해진 간격으로 다수 설치될 수 있다. 이러한 수직 가스배제관(310)으로 폐기물 매립층(100)의 하부 전면에 걸쳐 공급된 공기에 의해 폐기물 매립층(100)이 호기성으로 전환되면서 발생한 이산화탄소(CO2)가 포함된 가스가 유입되고, 이 가스와 함께 열에너지가 유입될 수 있다.
즉, 호기성 조건으로 전환되면서 유기성 폐기물이 분해되어 발생한 대략 40~80℃ 정도의 열에너지와 가스가 수직 가스배제관(310)으로 수집된 후, 대류 현상 등을 통해 상측으로 유동하여 수평 가스배제관(330)으로 유입된다. 만약, 공기 공급량이 과다할 경우 폐기물 매립층(100) 내부의 온도가 저하되거나 유기물이 많은 핫 스팟(hot spot) 지역에서는 80℃ 이상의 고온 반응으로 자연 발화 및 화재가 발생할 수 있다. 따라서, 폐기물 매립층(100)이 대략 40~80℃ 정도로 항상 일정한 온도를 유지시키기 위해 폐기물 매립층(100)에 공급되는 수분 및/또는 공기 공급량을 조정할 수 있다.
여기서, 폐기물 매립층(100)의 온도가 40℃ 미만이면 열교환기(350) 및 히트펌프(360)를 통해 회수할 수 있는 열에너지의 효율성이 낮게 되므로 폐기물 매립층(100)의 온도가 40℃ 이상이 되도록 폐기물 매립층(100)에 공급되는 수분 및/또는 공기의 양을 제어할 수 있다. 또한, 폐기물 매립층(100)의 온도가 80℃를 초과이면 자연 발화의 가능성이 있으므로 폐기물 매립층(100)의 온도가 80℃ 이하로 유지할 수 있도록 폐기물 매립층(100)에 공급되는 수분 및/또는 공기의 양을 제어할 수 있다.
한편, 호기성 반응시 유기물 분해와 더불어 열이 발생하면 폐기물 매립층(100)의 온도가 상승하게 되고, 공기를 주입하는 동안 배출가스를 통해 수분이 배출되므로 폐기물 매립층(100) 내부의 함수율은 감소하게 된다. 따라서, 호기성 반응을 지속적으로 유지하기 위해 폐기물 매립층(100)의 함수율을 높여야 하고, 이를 위해 수직 가스배제관(310)을 통해 물을 직접 주입하거나 드라이 포그(dry fog) 형태의 수분을 공급할 수 있다.
이때, 수분은 수평 가스배제관(330)을 통해 유동한 수직 가스배제관(310)으로 유입되도록 할 수 있고, 수분 공급 시점을 위해 폐기물 매립층(100)의 함수율을 측정할 수 있는 적어도 1개의 함수율 측정센서를 설치할 수 있다. 또한, 모든 수직 가스배제관(310)에 대해 동일하거나 유사한 수분이 유입될 수 있도록 수분의 공급 지점으로부터 거리별로 수직 가스배제관(310)의 직경을 다르게 하거나 설치 개수를 다르게 할 수 있다. 이처럼, 폐기물 매립층(100)에 수분을 공급하고, 그 공급량을 조정함으로써, 폐기물 매립층(100)에서 호기성 반응으로 형성된 온도 즉, 대략 40~80℃ 정도의 온도를 유지할 수 있게 된다. 이때, 수분의 공급량과 더불어 공기의 공급량을 조합하여 공급함으로써, 폐기물 매립층(100)의 40~80℃ 정도의 온도를 더욱 정밀하게 유지할 수 있다.
또한, 수평 가스배제관(330)은 도 3에서와 같이, 폐기물 매립층(100)의 상측에 일정 구배를 갖도록 일정 간격으로 다수 설치되고, 수직 가스배제관(310)으로부터 가스와 열이 유입되도록 배치될 수 있다. 이 수평 가스배제관(330)은 폐기물 매립층(100)과 최종 복토층(110) 사이에 도랑(trench)구조 또는 파이프(pipe)구조로, 상호 통하도록 다수를 배치 및 설치할 수 있다. 그리고, 수평 가스배제관(330)은 다수의 수평 가스배제관(330)을 따라 유동한 가스와 열이 한 곳에 집중되도록 설치될 수 있다. 이 지점에서 수평 가스배제관(330) 내의 가스와 열이 유입되도록 가스포집부(340)가 설치될 수 있다. 여기서, 수평 가스배제관(330)으로 수집된 가스 및 열이 최종 복토층(110)을 통해 외부로 유출되는 현상을 배제하기 위해 수평 가스배제관(330)과 최종 복토층(110) 사이에 차폐층(미도시)을 배치할 수 있다.
여기서, 가스포집부(340)는 도 2와 도 3에서와 같이, 수평 가스배제관(330)을 따라 유동한 가스와 열이 한 곳에 집중되는 수평 가스배제관(330)의 일 지점에서 가스와 열이 유입되도록 설치될 수 있다. 또한, 가스포집부(340)는 각각의 수평 가스배제관(330)과 직접 연결되도록 설치될 수도 있다.
이때, 가스포집시설(340)은 수평 가스배제관(330)과 연결되어 수평 가스 배제관(330)을 통하여 유입되는 가스와 열을 모아주는 것으로 도면에 도시된 실시예에 한정되지 아니하고, 그러한 기능을 수행하는 다양한 형태가 될 수 있다.
이때, 가스포집부(340)는 하나 또는 복수개가 구비되고 서로 연결되어 열회수 장치로 연결되거나 각각에 별도로 구비되는 열회수 장치에 연결되어, 열을 회수할 수 있다.
이때, 가스포집부(340)에는 별도의 유로가 연결되고, 가스포집부(340)에서 포집된 고온의 가스는 별도의 유로를 통하여 열교환기(350)를 지나 필터(37)로 연결될 수 있다.
한편, 이 가스포집부(340)는 열교환기(350)에 연결되고, 이를 지나서 필터(370)에 연결되도록 설치될 수 있다. 따라서, 가스포집부(340)를 통해 유동하는 열에너지와 가스 즉, 고온의 가스는 열교환기(350)를 지나면서 열교환이 이루어지고, 열교환기(350)를 통과한 저온의 가스는 필터(370), 예를 들어 바이오 필터를 통과하면서 악취가 제거된 후 외부로 방출될 수 있다.
또한, 열교환기(350)는 가스포집부(340)가 지나가도록 설치될 수 있다. 이 열교환기(350)에서는 가스포집부(340)의 내부를 유동하는 고온의 가스(일 예로, CO2를 포함한 고온 가스)와 열교환이 이루어질 수 있다.
이때, 고온 가스의 온도가 공기 및 수분의 공급량 조정으로 40~80℃ 정도로 온도 편차를 일정하게 유지함으로써, 열회수율이 높으면서 안정되게 이루어지도록 할 수 있다. 여기서, 열교환기(350)의 가동 시점을 정하기 위해 가스포집부(340)에는 가스포집부(340) 내의 가스의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(미도시)가 설치될 수 있으며, 온도센서를 이용하여 열교환기(350)를 지나가는 가스의 온도를 측정할 수도 있다.
또한, 히트펌프(360)는 도 2에서와 같이, 열교환기(350)에서 획득한 열을 흡수하여 보다 더 고온의 열로 만들어 냉난방 에너지로 공급하도록 이루어질 수 있다. 또한, 필터(370)는 도 2에서와 같이, 열교환기(350)를 거쳐 가스포집부(340)를 유동하는 저온의 가스가 유입되면 이를 필터링하여 악취를 제거한 후 외부에 방출하도록 이루어진다. 이 필터(370)는 바이오 필터가 될 수 있다.
위와 같이 구성된 본 발명의 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템은 도 3에서와 같이 별도의 블로워를 이용하여 침출수 집배수관(210)에 외부 공기를 주입하여 폐기물 매립층(100)의 하부 전면에 걸쳐 공기가 공급되도록 할 수 있다. 다만, 여기서 침출수 집배수관(210)을 통해 공기를 주입할 수 있는 조건은 도 3에서와 같이 침출수 집배수관(210)의 어느 부위에서도 만수(滿水)가 되지 않아야만 한다. 즉, 침출수 집배수관(210)의 어느 일부위가 만수가 되는 경우 침출수 집배수관(210)에 외부 공기를 주입하기 어렵게 된다. 이에 대해 본 발명의 시스템은 도 4 또는 도 5에서와 같이 구배를 이루는 침출수 집배수관(210)의 가장 낮은 부위에 침출수가 모이게 되어 만수가 된 경우, 외부의 공기를 침출수 집배수관(210)의 내부로 주입하기 위해 침출수 집배수관(210)에 삽입된 공기공급라인(320)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 공기공급라인(320)은 도 4에서 보는 바와 같이, 외부에서 침출수 집배수관(210)의 내부로 삽입될 수 있다. 즉, 공기공급라인(320)은 침출수 집배수관(210)의 막장 위치까지 또는, 대체적으로 침출수의 수위가 낮아 공기공급라인(320) 내부로 침출수가 유입되지 않는 정도로 침출수의 수위가 낮은 위치까지 삽입되어 배치될 수 있다. 물론, 공기공급라인(320)을 통해 공급된 공기는 폐기물 매립층(100)의 하부 전면에 걸쳐 공급될 수 있도록 삽입 및 배치될 수 있다.
또한, 공기공급라인(320)의 외주면에는 내부에서 유동하는 공기가 외부로 방출되도록 다수의 배출공(미도시)이 가공될 수 있다. 이 배출공은 공기공급라인(320)의 전체 길이에 대해 방출되는 공기의 양이 동일하거나 유사할 수 있도록 그 직경 또는 개수를 공기의 유동 위치별로 다르게 가공할 수 있다. 즉, 배출공은 침출수 집배수관(210)에 삽입된 공기공급라인(320)의 위치에 따라 즉, 외부에서 공급된 공기의 유동 위치에 따라 그 직경과 개수가 조정될 수 있다.
한편, 침출수 집배수관(210)에서 침출수가 많이 모이는 위치에서 배출공을 통해 침출수가 공기공급라인(320)의 내부로 유입되는 현상을 차단 또는 최소화하기 위해 침출수가 만수가 되는 위치에서는 배출공을 가공하지 않거나 침출수의 수위에 따라 최소의 직경 또는 개수로 가공할 수 있으며, 침출수의 수위에 따라 배출공이 잠기지 않는 위치에만 가공할 수도 있다. 물론, 침출수 집배수관(210)에 침출수가 일정 높이의 수위 이하로 유지되도록 펌프(250)를 가동할 수도 있고, 이를 위해 침출수가 가장 많이 모이는 부위에 침출수의 수위를 측정하여 펌프(250)의 가동력을 조정할 수 있도록 수위센서를 설치할 수도 있다.
또한, 공기공급라인(320)은 이미 설치된 침출수 집배수관(210)에 삽입하여 설치할 수 있도록 유연한 재질로 제작되고, 일예로 주름관일 수 있다. 그리고, 공기공급라인(320)의 외면에는 침출수가 흐르는 침출수 집배수관(210)의 바닥으로부터 떨어지게 하기 위해 길이방향이면서 일정 간격으로 지지부재(미도시)가 다수 설치될 수 있다. 이 지지부재의 일예로 플랜지(미도시) 형태일 수 있다.
여기서. 플랜지는 공기공급라인(320)의 외면을 감싸면서 길이방향으로 다수 설치될 수 있고, 공기공급라인(320)에 일체형으로 가공되거나 별도 제작되어 장착될 수 있다. 또한, 플랜지는 공기공급라인(320)의 길이방향이면서 일정 간격으로 다수 설치될 수 있고, 원주 방향으로도 상호 이격된 다수로 가공될 수 있다. 이때, 플랜지는 침출수 집배수관(210)을 따라 유동하는 침출수의 유동에 대해 차단하지 않도록 유동홈(미도시)을 마련하거나, 다수가 원주 방향으로 상호 이격되어 유동공간이 마련될 수 있다.
또한, 지지부재는 다른 예로, 침출수 집배수관(210)의 외면을 감싸면서 밀착되는 내측링(미도시)과, 내부링으로부터 외향 돌출된 다수의 다리(미도시)를 포함한 구조로 제작되고, 플랜지와 동일하거나 유사한 형태로 설치될 수 있다. 이때, 다리들의 선단측 부위를 연결하는 외측링(미도시)을 더 구비할 수 있으며, 이 외측링은 공기공급라인(320)이 침출수 집배수관(210)에 삽입되는 동안 다리가 침출수 집배수관(210) 내에서 걸려 더 이상의 삽입이 불가능할 수 있는 경우를 배제하기 위함이다. 여기서, 내측링은 탄성체로 제작되고, 외력으로 내경을 벌린 상태에서 침출수 집배수관(210)에 길이방향으로 삽입된 후 일정 위치에서 외력을 제거하여 내경이 원상 복귀하면서 침출수 집배수관(210)의 외면에 고정되도록 할 수 있다. 물론, 침출수 집배수관(210)을 따라 유동하는 침출수는 다리들 사이로 유동할 수 있다.
그리고, 본 발명의 시스템을 운영하는 방법에 대한 일 실시예로, 시간이나 일자와 무관하게 공기와 수분을 지속적으로 공급하여 열에너지를 회수할 수도 있다. 또한, 다른 실시예로, 일정 시간, 일 예로 야간에만 공기와 수분을 공급하여 호기화하면, 폐기물 매립층(100)의 내부 반응열로 인해 온도가 상승하여 밀도류가 발생하게 되고, 이 밀도류에 의해 침출수 집배수관(210)을 통해 공기가 유입되도록 하여 준호기성이 유지되도록 할 수도 있다.
위와 같이 구성된 본 발명의 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템을 이용하여 폐기물 매립층(100)에 외부 공기를 공급하고, 이후 발생하는 열에너지에 대해 실험하였다. 이 실험 결과가 도 6에 도시되어 있고, 이를 참조하여 본 발명의 시스템에 대해 간략히 설명하기로 한다. 여기서, 전제 조건으로는 동일한 폐기물 매립층(100)에 대해 M1 내지 M5의 구역으로 구분하고, M1 내지 M4에는 공기를 공급하여 호기성 구역으로 전환시키고, M5에는 공기를 공급하지 않아 혐기성 구역을 유지하도록 하였다.
도 6을 보면, 온도가 대략 20~25℃의 폐기물 매립층(100)의 M1 내지 M4 구역에 20~60mbar의 저압으로 공기를 지속적으로 주입한 M1 내지 M4의 구역에서는 온도가 꾸준히 상승하였고, 공기를 주입하지 않은 M5 구역에서는 온도 변화가 없음을 알 수 있다. 또한, M1 내지 M4의 구역에 대해 일정 시간 동안 수분을 공급한 침출수 재순환 구간에서는 평균적으로 이전 구간보다 더 호기성 반응이 활발히 이루어져 온도 상승이 유도되었고, 그 이후의 구간에서도 지속적으로 온도가 상승하였음을 볼 수 있다. 이와 같이 실험한 결과를 보면, 공기를 주입하고, 공기 주입일로부터 70일에서 110일까지 수분을 공급한 후, 열회수에 필요한 온도인 40℃ 이상이 안정적으로 형성되었다. 또한, 공기 주입일로부터 대략 140~150일 정도에서는 대략 80℃ 정도로 상승하였다. 여기서, M1 내지 M4의 구역에 따라 편차가 있지만, 수분 공급 이후 이들 구역의 온도 편차가 최소화되고, 평균 온도가 40℃ 이상이 안정적으로 유지되면 열회수를 시작할 수 있다. 또한, 평균 온도가 80℃ 부근에 도달하게 되면 공기 공급량과 수분 공급량을 조정하여 80℃ 이하로 유지하여 최적의 열회수 공정을 지속적으로 수행할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템의 설치 및 가동 방법에 대해 설명한다.
폐기물 매립지를 만들 때, 폐기물 매립층(100)의 하측에 일정 구배를 갖도록 침출수 집배수관(210)을 설치하고, 폐기물 매립층(100)의 상측에 적어도 1개의 수평 가스배제관(330)을 가공한 후 그 위에 최종 복토층(110)을 만든다. 이때, 모든 수평 가스배제관(330)이 연결된 부위에는 가스포집부(340)를 설치한다.
또한, 가스포집부(340)가 지나가도록 설치되면서 가스포집부(340)의 내부에서 유동하는 고온의 가스와 열교환이 이루어지도록 열교환기(350)가 설치되고, 열교환기(350)의 열을 흡수하여 냉/난방의 열에너지로 활용할 수 있도록 히트펌프(360)가 설치된다. 또한, 열교환기(350)를 지난 가스포집부(340)에서 저온의 가스가 유입된 후 악취 및 유해 가스가 제거되어 방출되도록 필터(370)가 설치된다.
또한, 도 3에서와 같이 침출수가 침출수 집배수관(210)에 만수가 되지 않는 환경에서는 침출수 집배수관(210)에 직접 공기를 공급할 수도 있고, 도 4 또는 도 5에서와 같이 침출수 집배수관(210)의 어느 위치에 만수가 되거나 될 수 있는 환경에서는 침출수 집배수관(210)에 공기공급라인(320)을 삽입한다. 이와는 별도로 도 4에서와 같이 침출수 매립지의 설치 구조에 따라 침출수 집배수관(210)으로부터 침출수를 침출수 집수조(220)로 배출할 수 있는 펌프(250)가 설치될 수도 있다. 그리고, 폐기물 매립층(100) 내의 함수율을 측정하여 수분을 공급하기 위한 시점을 도출하기 위해 적어도 1개의 함수율 측정센서를 설치할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 시스템을 설치되면, 침출수 집배수관(210)에 직접 공기를 주입(도 3 참조)하거나, 공기공급라인(320)으로 공기를 주입(도 4 또는 도 5 참조)한다. 또한, 폐기물 매립층(100) 내의 호기성 반응에 의한 발열로 함수율이 낮아지면 수평 가스배제관(330)에 물 또는 드라이 포그를 공급하여 수직 가스배제관(310)을 통하거나 폐기물 매립층(100)에 직접 침투되도록 한다. 이때, 공기는 20~60mbar의 저압으로 공급하고, 수분은 일 예로 함수율 측정센서를 통해 측정된 함수율이 일정 범위 이하로 저하되면 일정 범위 내로 상승하도록 공급한다. 이와 같이 공기의 공급량과 수분의 공급시점 및 공급량을 상응시켜 공급하여 폐기물 매립층(100)의 온도가 40~80℃의 범위를 유지할 수 있도록 한다.
그리고, 수직 가스배제관(310), 수평 가스배제관(330) 및 가스포집부(340)으로 유동하는 고온의 가스가 40~80℃ 정도가 되면 열교환기(350)와 히트펌프(360)를 가동하여 열을 회수한다.
위와 같이, 본 발명의 시스템을 운영하면 폐기물 매립지의 혐기성 환경을 호기성 환경으로 전환하여 안정화시킬 수 있고, 이때 메탄(CH4)을 제거하거나 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 침출수 배수관을 통해 저압의 공기를 폐기물 매립층의 하부 전면에 걸쳐 공급되도록 함으로써, 폐기물 매립층 전체에 대해 혐기성에서 호기성으로 전환시켜 조기 안정화를 촉진시킬 수 있다.
또한, 폐기물 매립층에 매설된 수직 가스배제관을 통해 호기성 반응으로 발생한 열을 수집하여 수평 가스배제관, 가스포집부를 거쳐 열교환기 및 히트펌프를 통해 신재생 에너지로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또, 폐기물 매립층에 공급하는 공기 및 수분의 공급량을 조정하여 호기성 안정화로 발생하는 폐기물 매립층의 발열 온도가 40~80℃ 정도가 되도록 함으로써, 회수하고자 하는 온도의 편차를 일정 범위 내로 안정화시켜 항상 일정한 에너지를 얻을 수 있는 효과가 있다.
그리고, 폐기물 매립층에서 배출되던 온실가스 중 하나인 메탄이 호기성 조건 하에서 제거됨으로써, 온실가스를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 시스템의 경우 설치 및 운영이 용이하고, 바이오필터를 통해 대기 중에 방출되는 악취를 감소시킬 수 있고, 조기 안정화를 통해 사후 관리기간을 단축시켜 침출수 처리비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 폐기물 매립층
110: 최종 복토층
200: 침출수 배출부 210: 침출수 집배수관
220: 침출수 집수조 230: 차수층
240: 제방 250: 펌프
300: 열회수부 310: 수직 가스배제관
320: 공기공급라인 330: 수평 가스배제관
340: 가스포집부 350: 열교환기
360: 히트펌프 370: 필터(바이오필터)
380: 소각장치
200: 침출수 배출부 210: 침출수 집배수관
220: 침출수 집수조 230: 차수층
240: 제방 250: 펌프
300: 열회수부 310: 수직 가스배제관
320: 공기공급라인 330: 수평 가스배제관
340: 가스포집부 350: 열교환기
360: 히트펌프 370: 필터(바이오필터)
380: 소각장치
Claims (5)
- 폐기물이 매립된 폐기물 매립층(100)의 하측에 수평방향으로 설치되어, 상기 폐기물 매립층(100)의 침출수를 수집하여 배출하는 침출수 집배수관(210);
상기 폐기물 매립층(100)에 상하방향으로 설치되어 상기 폐기물 매립층(100)에서 발생한 가스와 열이 유입되는 수직 가스배제관(310);
상기 수직 가스배제관(310)과 연결되고, 폐기물 매립층(100)의 상측에 수평방향으로 설치된 적어도 1개의 수평 가스배제관(330);을 구비하고,
상기 침출수 집배수관(210)을 통해 외부 공기를 주입하여 폐기물 매립층(100)을 호기성으로 전환시키고, 호기성 반응으로 발생한 가스와 열이 상기 수직 가스배제관(310)을 통해 수평 가스배제관(330)으로 유입되도록 하며,
상기 수평 가스배제관(330)과 연결되어, 상기 수평 가스배제관(330)으로부터 공급되는 가스의 악취를 제거하는 필터(370) 및 상기 수평 가스배제관(330)과 연결되어, 상기 수평 가스배제관(330)으로부터 공급되는 가스를 소각 처리하는 축열식 소각장치(380) 중의 적어도 어느 하나를 더 구비하는 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 수평 가스배제관(330)으로부터 배출되는 가스에 포함된 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 및 암모니아(NH3) 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 유해물질의 농도가 설정된 기준농도 이하인 경우에는 상기 가스가 상기 필터(370)를 통과하도록 하며,
상기 유해물질의 농도가 상기 기준농도보다 높은 경우에는 상기 가스가 상기 축열식 소각장치(380)를 통과하도록 하는 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 수평 가스배제관(330)으로부터 배출되는 가스에 포함된 메탄(CH4), 황화수소(H2S), 및 암모니아(NH3) 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 유해물질의 농도를 측정하는 농도 측정 센서를 더 구비하는 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템.
- 제1항에 있어서,
다수의 상기 수평 가스배제관(330)과 연결되어, 상기 다수의 수평 가스배제관(330)을 따라 유동한 가스와 열이 유입되는 가스포집부(340)를 더 구비하는 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템.
- 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 필터와 상기 축열식 소각장치 중 적어도 어느 하나와 연결되어, 열교환이 이루어지는 열교환기(350); 및
상기 열교환기(350)와 열교환이 이루어지도록 설치된 히트펌프(360)를 더 구비하는 호기성 폐기물매립지의 가스처리 및 열에너지 이용 시스템.
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| KR1020150119939 | 2015-08-26 | ||
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Cited By (2)
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| CN112408625A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-02-26 | 山东龙安泰环保科技有限公司 | 一种移动式垃圾渗滤液处理装置 |
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- 2015-12-04 KR KR1020150171884A patent/KR20170026048A/ko not_active Application Discontinuation
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