KR20190037523A - Apparatus for reducing methane gas at landfill site - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a methane gas reduction device in a waste landfill, which can reduce methane gas generated from a waste decomposition process in a waste landfill layer. The disclosed methane gas reduction device comprises: a gas distribution layer installed in at least a portion of a waste landfill layer, distributing landfill gas collected from the waste landfill layer to a predetermined area, and excluding moisture included in the landfill gas; a gas neutralization layer neutralizing at least one of carbon dioxide and hydrogen sulfide included in the landfill gas; a methane oxidation layer installed in the gas neutralization layer, and including methane-oxidizing microorganisms for oxidizing methane gas included in the landfill gas into carbon dioxides; an air injection unit connected to the inside of the gas distribution layer to inject air required for methane oxidation; and a biochamber maintaining the closed state of the gas distribution layer, the gas neutralization layer and the methane oxidation layer.

Description

폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치{APPARATUS FOR REDUCING METHANE GAS AT LANDFILL SITE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a methane gas reduction apparatus for a waste landfill,

본 발명은 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치에 관한 것으로서, 상세하게는 생물학적 메탄 산화 공정을 적용한 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치에 관한 것이다.The present invention relates to a methane gas reduction apparatus for a waste landfill, and more particularly, to a methane gas reduction apparatus for a waste landfill to which a biological methane oxidation process is applied.

일반적으로 매립을 이용한 폐기물의 처리 방법은 쓰레기 등의 폐기물을 소정 높이로 적층하고, 적층된 폐기물을 흙 등의 차폐물로 덮는 과정을 반복한다. 매립된 폐기물 중의 유기성 폐기물은 외부와 차단된 상태에서 자연 분해되면서 메탄, 이산화탄소 등의 매립가스를 발생한다. 발생된 매립가스는 포집 및 외부로 배출되어 연료로 사용되거나 소각된다.Generally, a method of treating waste using landfill involves repeating the process of laminating wastes such as wastes at a predetermined height and covering the stacked wastes with a shield such as soil. The organic waste in the landfilled waste is decomposed naturally in the state of being blocked from the outside, and the landfill gas such as methane and carbon dioxide is generated. The generated landfill gas is collected and discharged to the outside for use as fuel or incinerated.

도 1은 일반적인 매립가스 배제 시설을 구비한 폐기물 매립지를 보인 개략적인 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic drawing showing a waste landfill with a general landfill gas removal facility.

도 1을 참조하면, 일반적인 폐기물 매립지(10)는 내부에 폐기물(11)를 수용하는 구조물로서, 폐기물(11)에서 발생한 침출수를 집수 및 배수하는 침출수 집배수관(12)과, 폐기물(11)에서 발생된 매립가스를 배출하는 가스배제관(13)을 포함한다. 가스배제관(13)은 매립지 전역에 걸쳐 수직방향으로 설치되는 것으로, 매립된 폐기물(11)에서 발생한 가스를 수집한다. 이와 같이 수집된 가스는 가스 이송관(15)를 통하여 가스처리시설(17)로 이송되어 발전 등에 활용된다. 한편, 상기한 폐기물 매립지는 폐기물 매립이 종료 된 후 일정 시간이 경과하면 매립가스 회수의 경제성이 없어지게 된다.1, a general waste landfill 10 is a structure for containing wastes 11 therein. The general waste landfill 10 includes a leachate collection pipe 12 for collecting and draining leachate generated in the waste 11, And a gas discharge pipe 13 for discharging the generated landfill gas. The gas exclusion pipe 13 is installed in a vertical direction over the entire landfill, and collects the gas generated in the landfilled waste 11. [ The gas thus collected is transferred to the gas treatment facility 17 through the gas transfer pipe 15 and utilized for power generation and the like. On the other hand, the above-mentioned waste landfill is not economical in the recovery of the landfill gas after a certain period of time has elapsed after the landfill of the waste has been completed.

이와 같이 매립 종료 후 가스 발생량이 감소되어 자원화가 중지된 매립지와 매립가스 자원화가 불가능한 중소형 매립지는 별다른 대책없이 메탄가스가 대기로 유출되고 있는 실정이다.Methane gas is leaking into the atmosphere in landfills where the recycling of resources is stopped due to a decrease in the amount of gas after landfilling, and in small and medium sized landfills where landfill gasification is impossible.

도 2는 폐기물 매립지의 매립연한에 따른 메탄가스 발생량 변화 및 매립지 발생가스의 회수율을 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing a change in methane gas generation amount and a recovery rate of a landfill gas according to the landfill duration of the landfill.

도 2를 참조하면, 폐기물 매립지의 매립이 종료된 후에는 최종복토 및 도 1에 도시된 바와 같은 가스회수 및 발전설비를 마련한다. 따라서 매립 종료 후 유출되는 메탄가스의 량이 2 ~ 3 Nm3 이상인 경우 가스회수 및 발전설비를 통하여 매립지 발생가스(LFG)의 80~90% 회수하고, 그 중 50~60%가 발전에 활용한다. 한편, 유출되는 메탄가스의 량이 2 ~ 3 Nm3 미만으로 떨어지면 발전설비를 중단하고, 플레어 스택(Flare stack)을 활용하여 회수된 매립가스(80~90%) 를 소각한다. 한편 메탄가스의 량이 0.2 ~ 0.3 Nm3 아래로 떨어지면, 플레어 스택 중단 및 매립지 발생가스 회수를 중단한다. 따라서 매립지 발생가스 전량이 무방비로 대기로 유출되는 실정으로, 환경 파괴 등의 문제가 있다.Referring to FIG. 2, after the landfill of the waste landfill is completed, a final disposal site and a gas recovery and power generation facility as shown in FIG. 1 are provided. Therefore, the amount of methane gas flowing out after landfilling is 2 to 3 Nm 3 , 80 ~ 90% of the landfill gas (LFG) is recovered through gas recovery and power generation facilities, 50 ~ 60% of which is utilized for power generation. On the other hand, the amount of methane gas flowing out of 2 ~ 3 Nm 3 , The power generation facility is stopped, and the reclaimed landfill gas (80 to 90%) is incinerated using a flare stack. On the other hand, when the amount of methane gas falls below 0.2 to 0.3 Nm 3 , the flare stack interruption and the reclamation gas recovery are stopped. Therefore, the entire amount of the generated gas in the landfill leaks out to the atmosphere in an unprotected state, which causes problems such as environmental destruction.

이와 같은 점을 감안하여 유럽 등에서는 중소형 매립지에서의 탄소중립을 위하여 생물학적 메탄산화가 대안으로 제시되고 있다. 종래의 매립지의 생물학적 메탄산화 기술은 바이오 필터, 바이오 윈도우, 바이오 커버 기술로 분류할 수 있다.In view of this, in Europe, biological methane oxidation is proposed as an alternative for carbon neutrality in small and medium sized landfills. Conventional biological methane oxidation technologies for landfill can be classified into biofilter, bio window, and bio cover technology.

바이오 필터 기술은 에너지 회수 시설이 설치되어 있으나, 매립경과 시간이 오래되어 메탄가스 농도 및 발생량이 낮아진 매립지에 적용한다. 이 기술은 이미 설치된 가스 수집설비와 연계하여 사용되며, 능동적인 가스제어를 통해 메탄 저감 효율이 좋으나 설치 및 운용비용이 과다하게 발생되는 문제점이 있다.The biofilter technology is applied to landfills with energy recovery facilities but with a low methane gas concentration and generation rate due to long landfill time. This technology is used in conjunction with already installed gas collecting facilities, and the methane reduction efficiency is good through the active gas control, but there is a problem that installation and operation costs are excessively generated.

바이오 윈도우 기술은 차단층 및 가스배제층은 설치되어 있으나 면으로 메탄가스 유출이 많은 핫 영역(hot area)가 존재하는 경우에 적용하는 기술로, 차단층을 대신하여 가스투과가 용이한 메탄산화층을 핫 영역에 설치한다. 이 기술은 비용이 저렴하다는 이점은 있으나, 능동적인 매립지 발생가스(LFG) 제어가 불가능하여 메탄산화 효율이 저하된다.The BioWindow technology is applied to the case where there is a hot area where a barrier layer and a gas exclusion layer are provided but the methane gas outflow is large in the surface. Instead of the barrier layer, a methane oxide layer Install in hot area. Although this technology has the advantage of being inexpensive, active methane LFG control is not possible and methane oxidation efficiency is reduced.

바이오 커버 기술은 차단층 및 가스배제층이 설치되지 않은 비위생매립지에 적용되며, 매립지 최종복토층 전부를 메탄산화층으로 활성화하는 기술이다. 이 경우 메탄산화 최적 조건을 유지하기 어려우며, 매립지 발생가스가 균일하게 배출되지 않는 경우 효율이 저하되는 문제점이 있다.Bio-cover technology is applied to unsanitary landfills without a barrier layer and a gas-excretion layer, and is a technology to activate all of the final landfill layer to a methane oxidation layer. In this case, it is difficult to maintain the methane oxidation optimum condition, and the efficiency is lowered when the generated gas is not uniformly discharged.

미국 등록특허 제5,888,022호(2003.11.19.)United States Patent No. 5,888,022 (Nov. 19, 2003) 한국 공개특허 10-2004-0064826(2004.07.21.)Korean Patent Laid-Open No. 10-2004-0064826 (July 21, 2004) 한국 공개특허 10-2008-0013589(2008.02.13.)Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0013589 (Mar. 23, 2008)

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 자연적인 대류현상을 이용하는 준호기성 매립지 및/또는 매립가스 자원화가 중지된 매립지를 대상으로 주입 공기량과 매립가스의 유량을 일정하게 제어함으로써 메탄가스 발생을 저감할 수 있도록 된 구조의 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling the injection amount of air and the flow rate of the landfill gas to a landfill site where landfill and / The present invention is directed to a methane gas reduction apparatus for a waste landfill having a structure capable of reducing the amount of methane gas.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폐기물 매립층의 폐기물 분해 과정에서 발생된 메탄가스를 저감하는 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치에 있어서, 상기 폐기물 매립층 상의 일부 영역에 설치되어, 상기 폐기물 매립층에서 회수된 매립가스를 소정 영역으로 고르게 분산시키고 매립가스에 포함된 수분을 배제하는 가스분산층과; 상기 매립가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소 중 적어도 어느 하나를 중화시키는 가스중화층과; 상기 가스중화층 상에 설치되며, 상기 매립가스에 포함된 메탄가스를 이산화탄소로 산화시키는 메탄산화미생물을 포함하는 메탄산화층과; 상기 가스분산층 내부에 연결되어, 메탄산화에 필요한 공기를 주입하는 공기주입부와; 상기 가스분산층, 상기 가스중화층 및 상기 메탄산화층이 폐쇄된 상태를 유지하도록 하는 바이오챔버를 포함한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a methane gas abatement apparatus for reducing methane gas generated in a waste disposal layer of a waste landfill, comprising: A gas dispersion layer for uniformly dispersing the buried gas into a predetermined region and excluding water contained in the buried gas; A gas neutralization layer for neutralizing at least one of carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the buried gas; A methane oxidation layer disposed on the gas neutralization layer and containing methane oxidizing microorganisms for oxidizing methane gas contained in the landfill gas to carbon dioxide; An air injection unit connected to the inside of the gas dispersion layer to inject air necessary for methane oxidation; And a biochamber for keeping the gas dispersion layer, the gas neutralization layer, and the methane oxidation layer in a closed state.

또한 본 발명은 상기 폐기물 매립층과 상기 가스분산층 사이에 설치되어, 상기 폐기물 매립지의 폐기물 분해과정에서 발생된 가스를 회수하는 가스회수층을 더 포함할 수 있다.Further, the present invention may further include a gas recovery layer disposed between the waste-buried layer and the gas-dispersed layer, for recovering gas generated in the waste decomposition process of the waste landfill.

상기 공기주입부는 일단이 폐기물 매립지 외부와 연결되고, 하단이 상기 가스분산층 내부에 위치되어, 외부 공기를 폐기물 매립지 내부로 유입하는 공기유입관과; 상기 가스분산층 내부에 형성되며, 상기 공기유입관과 연통되어, 상기 공기유입관을 통하여 유입된 공기를 상기 가스분산층 내부로 분산 주입하는 공기배출관을 포함할 수 있다.An air inflow pipe having one end connected to the outside of the waste landfill and a lower end positioned inside the gas dispersion layer to introduce outside air into the waste landfill; And an air discharge pipe formed in the gas dispersion layer and communicating with the air inflow pipe to disperse and inject air introduced through the air inflow pipe into the gas dispersion layer.

상기 공기주입부는, 상기 공기유입관에 설치되어, 상기 가스분산층 내부로 주입되는 공기량을 조절하는 밸브를 더 포함할 수 있다.The air injection unit may further include a valve installed in the air inlet pipe to adjust an amount of air injected into the gas dispersion layer.

상기 가스중화층은, 건설폐토석, 석탄재, 고화슬러지 및 슬래그 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 알칼리성 재질로 구성되어, 상기 매립가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소 중 적어도 어느 하나에 의한 수소 이온 농도(pH)의 저감을 억제할 수 있다.Wherein the gas neutralization layer is made of at least one alkaline material selected from construction waste stones, coal ash, solidification sludge and slag, and the gas neutralization layer has a pH of at least one of carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the landfill gas. The reduction can be suppressed.

상기 메탄산화층은, 퇴비(compost), 펄라이트, 분말활성탄(Powdered Activated Carbon, PAC), 우드칩(woodchip), 모래 및 인공담채 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 다공질 매질로 구성 될 수 있다.The methane oxidation layer may be composed of at least one porous medium selected from compost, pearlite, Powdered Activated Carbon (PAC), woodchip, sand, and artificial tint.

또한 본 발명은 상기 바이오챔버 상에 설치되며, 상기 바이오챔버 내부의 음압을 유지하고, 메탄 산화 과정에서 생성된 이산화탄소를 외부로 배출하는 환기팬을 더 포함할 수 있다.Further, the present invention may further include a ventilation fan installed on the biochamber for maintaining the negative pressure inside the biochambers and for discharging the carbon dioxide generated in the methane oxidation process to the outside.

본 발명에 따른 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치는 준호기성 매립지 및/또는 매립가스 자원화가 중지된 매립지에 적용 가능하다. 본 발명은 알칼리성 물질로 구성된 가스중화층을 설치함으로써, 이산화탄소 및 황화수소에 의한 pH 저감을 억제하여 메탄산화 조건에 최적화 할 수 있다.The methane gas reduction apparatus of the waste landfill according to the present invention is applicable to a landfill where semi-basic landfill and / or landfill gasification is suspended. By providing a gas neutralization layer composed of an alkaline substance, the present invention can suppress pH reduction caused by carbon dioxide and hydrogen sulfide and optimize the methane oxidation conditions.

또한 바이오챔버는 폐쇄된 상태로 운영되므로, 강우나 온도 조건 등의 외부 환경으로부터의 영향을 최소화 할 수 있다. 이 바이오챔버는 공기주입부와 환기팬에 의하여 음압이 일정하게 유지되므로, 주입 공기량과 매립가스의 유량을 일정하게 제어할 수 있다. 따라서 생물학적 메탄 산화 공정으로 메탄가스 발생을 저감할 수 있다.In addition, since the biochamber is operated in a closed state, it is possible to minimize influence from external environment such as rainfall and temperature conditions. Since the negative pressure is kept constant by the air injection unit and the ventilation fan, the biochambers can control the amount of injected air and the flow rate of the landfill gas constantly. Therefore, methane gas generation can be reduced by the biological methane oxidation process.

도 1은 일반적인 매립가스 배제 시설을 구비한 폐기물 매립지를 보인 개략적인 도면.
도 2는 폐기물 매립지의 매립연한에 따른 메탄가스 발생량 변화 및 매립지 발생가스의 회수율을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치를 설치한 개략적인 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치를 보인 개략적인 단면도.
도 5는 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치의 적용한 폐기물 매립지의 매립가스 발생량 및 유출량 변화를 비교하여 나타낸 그래프.
도 6은 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지 각각의 메탄가스 저감장치의 적용한 폐기물 매립지의 메탄 발생량 대비 메탄 유출량의 관계를 나타낸 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic drawing showing a waste landfill with a general landfill gas removal facility.
2 is a graph showing a change in methane gas generation amount and a recovery rate of a landfill gas according to the landfill duration of the landfill.
3 is a schematic view of a methane gas reduction apparatus for a waste landfill according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of a methane gas reduction apparatus of a waste landfill according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a comparison of changes in the amount of landfill gas generated and the flow rate of waste landfills to which the methane gas reduction apparatus of the waste landfill according to the comparative example and the embodiment of the present invention is applied.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between methane discharge amount and methane discharge amount of a waste landfill applied to the methane gas reduction apparatus of each of the waste landfills according to the comparative example and the embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치를 보인 개략적인 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치를 보인 개략적인 단면도이다.FIG. 3 is a schematic view showing a methane gas abatement apparatus for a waste landfill according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a methane gas abatement apparatus for a waste landfill according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치(30)는 폐기물 매립층(21)의 폐기물 분해 과정에서 발생된 메탄가스를 저감하는 것으로, 폐기물 매립층(21) 상의 일부 영역에 설치되는 바이오챔버(37), 가스분산층(31), 가스중화층(33), 메탄산화층(35) 및 공기주입부(40)를 포함한다. 또한 폐기물 매립층(21)과 가스분산층(31) 사이에 설치되어, 상기 폐기물 매립층(21)의 폐기물 분해과정에서 발생된 가스를 회수하는 가스회수층(23)을 더 포함할 수 있다.3 and 4, the methane gas reduction apparatus 30 of the waste landfill according to the embodiment of the present invention reduces the methane gas generated in the waste decomposition process of the waste incineration layer 21, A gas diffusion layer 31, a gas neutralization layer 33, a methane oxidation layer 35, and an air injection section 40, which are provided in a partial region of the gas diffusion layer 31, And a gas recovery layer 23 disposed between the waste buried layer 21 and the gas dispersion layer 31 and recovering gas generated in the waste disposal process of the waste buried layer 21.

여기서 폐기물 매립지(20)는 중소형 매립지 및 매립가스 자원화가 중지된 폐기매립지이다. 이 폐기물 매립지는 상기 가스회수층(23) 상에 순차로 형성된 차단층(25), 우수배제층(27) 및 식생대층(29)을 포함한다. 차단층(25)은 가스회수층(23) 상에 설치되어, 상기 가스회수층(23)에서 회수된 가스가 외부로 직접 배출되지 않도록 차단한다. 우수배제층(27)은 상기 차단층(25) 상에 설치되어, 매립지 외부로부터 유입되는 우수(雨水)가 폐기물 매립층(21)으로 유입되지 않도록 한다. 식생대층(29)은 폐기물 매립지에 최종적으로 복토되는 층으로, 우수배제층 상에 외부로 노출 가능하게 설치된다.Herein, the waste landfill 20 is a landfill site in which small-sized landfill and landfill gasification are suspended. This waste landfill includes a barrier layer 25, an excellent exuding layer 27 and a vegetation layer 29 which are sequentially formed on the gas recovery layer 23. The barrier layer 25 is provided on the gas recovery layer 23 and blocks the gas recovered from the gas recovery layer 23 from being discharged directly to the outside. The excellent exuding layer 27 is provided on the barrier layer 25 so that rainwater flowing from the outside of the landfill is not introduced into the waste buried layer 21. [ The vegetation layer 29 is finally disposed of in the landfill, and is externally exposed on the excelling layer.

상기 바이오챔버(37)는 가스회수층(23) 상의 일부 영역에 설치된다. 즉 차단층(25), 우수배제층(27) 및 식생대층(29)의 일부가 제거된 상태로 설치된다. 이 바이오챔버(37)는 상기 가스분산층(31), 상기 가스중화층(33) 및 상기 메탄산화층(35)이 폐쇄된 상태를 유지하도록 한다.The biochamber 37 is installed in a part of the region on the gas recovery layer 23. That is, the barrier layer 25, the excellent excretion layer 27, and a part of the vegetation layer 29 are removed. The biochamber 37 keeps the gas dispersion layer 31, the gas neutralization layer 33, and the methane oxidation layer 35 in a closed state.

가스분산층(31)은 바이오챔버(37)의 최하부에 설치되며, 상기 폐기물 매립층에서 회수된 매립가스를 소정 영역으로 분산시킨다. 즉 매립가스 및 주입공기가 메탄산화층(35)에 균일하게 주입될 수 있도록 한다. 또한 이 가스분산층(31)은 매립가스에 포함된 수분이 응축되는 경우 수분을 배제하는 기능을 한다. The gas dispersion layer 31 is provided at the lowermost part of the biochamber 37 and disperses the recovered buried gas in the waste buried layer into a predetermined area. That is, the landfill gas and the injection air can be uniformly injected into the methane oxidation layer 35. Further, the gas dispersion layer 31 functions to exclude moisture when moisture contained in the buried gas is condensed.

공기주입부(40)는 가스분산층(31) 내부에 연결되어, 메탄산화에 필요한 공기를 주입한다. 이 공기주입부(40)는 공기유입관(41) 및 공기배출관(43)을 포함한다. 공기유입관(41)은 일단이 폐기물 매립지 외부와 연결되고, 타단이 상기 가스분산층 내부에 위치된다. 이 공기유입관(41)을 통하여 외부 공기가 폐기물 매립지 내부로 유입된다. 공기배출관(43)은 상기 공기유입관(41)과 연통되며, 상기 가스분산층(31) 내부에 형성된다. 이 공기배출관(43)의 외주에는 다수의 배출공이 형성도어, 상기 공기유입관(41)을 통하여 유입된 공기를 상기 가스분산층(31) 내부로 분산 주입한다.The air injection unit 40 is connected to the inside of the gas dispersion layer 31 to inject air necessary for methane oxidation. The air injection unit 40 includes an air inlet pipe 41 and an air outlet pipe 43. One end of the air inflow pipe (41) is connected to the outside of the waste landfill and the other end is located inside the gas dispersion layer. Outside air flows into the waste landfill through the air inflow pipe (41). An air discharge pipe (43) communicates with the air inflow pipe (41) and is formed inside the gas dispersion layer (31). A plurality of exhaust holes formed in the outer periphery of the air discharge pipe 43 and air introduced through the air inlet pipe 41 are dispersedly injected into the gas dispersion layer 31.

상기 공기주입부(40)는 상기 공기유입관(41)에 설치되어, 상기 가스분산층 내부로 주입되는 공기량을 조절하는 밸브(45)를 더 포함할 수 있다. 따라서 후술하는 환기팬(39) 및 밸브(45) 제어를 통하여, 바이오챔버(37) 내부의 음압유지 및 메탄가스가 외부로 유출되는 것을 억제한다.The air injection unit 40 may further include a valve 45 installed in the air inlet pipe 41 to adjust the amount of air injected into the gas dispersion layer. Accordingly, the sound pressure inside the biochamber 37 and the methane gas are prevented from flowing out to the outside through the control of the ventilation fan 39 and the valve 45 to be described later.

가스중화층(33)은 가스분산층(31) 상에 설치되며, 매립가스에 포함된 이산화탄소 및/또는 황화수소를 중화시킨다. 이를 위하여, 가스중화층(33)은 건설폐토석, 석탄재, 고화슬러지, 슬래그 등의 알칼리성 재질로 구성된다. 이 가스중화층(33)은 매립가스에 포함된 이산화탄소 및/또는 황화수소에 의한 수소 이온 농도(pH)의 저감을 억제한다. 이에 따라 메탄산화 조건에 최적화할 수 있다.The gas neutralization layer 33 is provided on the gas dispersion layer 31 and neutralizes carbon dioxide and / or hydrogen sulfide contained in the landfill gas. For this purpose, the gas neutralization layer 33 is made of alkaline materials such as construction waste, coal ash, solidified sludge, and slag. This gas neutralization layer 33 suppresses reduction of hydrogen ion concentration (pH) by carbon dioxide and / or hydrogen sulfide contained in the landfill gas. This makes it possible to optimize methane oxidation conditions.

메탄산화층(35)은 가스중화층(33) 상에 설치되며, 매립가스에 포함된 메탄가스를 이산화탄소로 산화시키는 메탄산화미생물을 포함한다. 이 메탄산화층(35)은 활성화된 메탄산화미생물이 메탄을 이산화탄소로 산화시킨다(CH4 + 2O2 → 2CO2 + 2H2O).The methane oxidation layer 35 is provided on the gas neutralization layer 33 and includes a methane oxidizing microorganism for oxidizing the methane gas contained in the landfill gas to carbon dioxide. This methane oxidation layer 35 oxidizes the methane to carbon dioxide (CH 4 + 2O 2 ? 2CO 2 + 2H 2 O) by the activated methane oxidizing microorganism.

메탄산화층(35)은 매립가스의 유동이 원활하고, 수분유지 및 미생물이다공활성화된 다공질 매질로 구성될 수 있다. 메탄산화층(35)의 다공질 매질은 0.5 내지 2mm의 입경을 가질 수 있다. 이 메탄산화층(35)은 퇴비(compost), 펄라이트, 분말활성탄(Powdered Activated Carbon, PAC), 우드칩(woodchip), 모래, 인공담채 등의 재질로 구성될 수 있다. 따라서 메탄산화층(35)은 유입된 가스의 유동 원활화, 수분유지 및 상기 메탄산화미생물을 활성화할 수 있다.The methane oxidation layer 35 may be composed of a porous medium in which the flow of the landfill gas is smooth, moisture retaining and microorganisms are activated. The porous medium of the methane oxidation layer 35 may have a particle diameter of 0.5 to 2 mm. The methane oxidation layer 35 may be made of a material such as compost, pearlite, Powdered Activated Carbon (PAC), woodchip, sand, artificial tint, or the like. Therefore, the methane oxidation layer 35 can facilitate flow of the introduced gas, maintain moisture, and activate the methane oxidizing microorganism.

또한 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치는 바이오챔버(37) 상에 설치되는 환기팬(39)을 더 포함할 수 있다. 이 환기팬(39)은 바이오챔버(37) 내부의 음압을 유지하고, 메탄 산화 과정에서 생성된 이산화탄소를 외부로 배출한다. 즉, 환기팬(39)은 공기주입부(40)의 밸브와 함께 조절되어, 메탄가스가 폐기물 매립지 표면으로 유출되지 않고, 챔버로 포집되도록 음압을 유지하도록한다.The apparatus for reducing methane gas in a landfill according to an embodiment of the present invention may further include a ventilation fan 39 installed on the biochamber 37. The ventilation fan 39 maintains the negative pressure inside the biochamber 37 and discharges the carbon dioxide generated in the methane oxidation process to the outside. That is, the ventilation fan 39 is controlled together with the valve of the air injection unit 40 so that the methane gas does not flow out to the surface of the waste landfill, but maintains the negative pressure to be collected in the chamber.

도 5는 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치의 적용한 폐기물 매립지의 매립가스 발생량 및 유출량 변화를 비교하여 나타낸 그래프이며, 도 6은 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 매립지 각각의 메탄가스 저감장치의 적용한 폐기물 매립지의 메탄 발생량 대비 메탄 유출량의 관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing a comparison between the amount of landfill gas generated and the amount of landfill gas discharged from a waste landfill applied to the methane gas reduction apparatus of the waste landfill according to the comparative example and the embodiment of the present invention. And the methane discharge amount of the waste landfill, which is applied to the methane gas reduction device of each waste landfill.

도 5를 참조하면, 플레어 스택(Flare stack) 중단 및 매립지 발생가스 회수를 중단한 이후 매립가스 유출량을 살펴보면, 일반매립지 및 준호기성 전환된 매립지 대비 매립가스 유출량이 감소됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, when the flare stack is stopped and the recovery of the landfill gas is stopped, the amount of landfill gas discharged is reduced compared to the landfill and the landfill.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메탄가스 저감장치를 적용한 경우, 일반매립지(혐기성 매립지)의 메탄유출량 대비 크게 감축할 수 이다(대략 90% 감축).Referring to FIG. 6, when the methane gas abatement apparatus according to the embodiment of the present invention is applied, it can be largely reduced (about 90% reduction) compared with the methane effluent amount of a general landfill (anaerobic landfill).

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 메탄가스 저감장치는 바이오챔버(37)가 폐쇄된 상태로 운전되므로, 외부 환경의 영향을 최소화 할 수 있다. 또한 환기팬(39)과 공기주입부(40)의 밸브(45) 제어를 통하여 미세한 유량 조절 및 바이오챔버(37) 내 음압 유지가 가능하므로, 일정한 메탄산화 속도가 일정하도록 할 수 있다.The methane gas abatement apparatus according to the embodiment of the present invention configured as described above operates in a state in which the biochamber 37 is closed so that the influence of the external environment can be minimized. Also, since the micro flow rate control and the sound pressure in the biochamber 37 can be maintained through control of the ventilation fan 39 and the valve 45 of the air injection unit 40, the constant methane oxidation rate can be made constant.

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.The above-described embodiments are merely illustrative, and various modifications and equivalent embodiments can be made by those skilled in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be determined by the technical idea of the invention described in the claims.

20: 폐기물 매립지 21: 폐기물 매립층
23: 가스회수층 25: 차단층
27: 우수배제층 29: 식생대층
30: 메탄가스 저감장치 31: 가스분산층
33: 가스중화층 35: 메탄산화층
37: 바이오챔버 39: 환기팬
40: 공기주입부 41: 공기유입관
43: 공기배출관 45: 밸브20: Waste landfill 21: Waste landfill
23: gas recovery layer 25: barrier layer
27: Excellent exclusion layer 29:
30: methane gas reduction device 31: gas dispersion layer
33: gas neutralization layer 35: methane oxidized layer
37: Bio-chamber 39: Ventilation fan
40: air injection part 41: air inflow pipe
43: air discharge pipe 45: valve

Claims (7)

폐기물 매립층의 폐기물 분해 과정에서 발생된 메탄가스를 저감하는 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치에 있어서,
상기 폐기물 매립층 상의 일부 영역에 설치되어, 상기 폐기물 매립층에서 회수된 매립가스를 소정 영역으로 분산시키며, 상기 매립가스에 포함된 수분을 배제하는 가스분산층과;
상기 매립가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소 중 적어도 어느 하나를 중화시키는 가스중화층과;
상기 가스중화층 상에 설치되며, 상기 매립가스에 포함된 메탄가스를 이산화탄소로 산화시키는 메탄산화미생물을 포함하는 메탄산화층과;
상기 가스분산층 내부에 연결되어, 메탄산화에 필요한 공기를 주입하는 공기주입부와;
상기 가스분산층, 상기 가스중화층 및 상기 메탄산화층이 폐쇄된 상태를 유지하도록 하는 바이오챔버를 포함하는 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치.A methane gas abatement apparatus for a waste landfill for reducing methane gas generated in a waste decomposition process of a waste buried layer,
A gas dispersion layer disposed on a part of the waste buried layer to disperse the buried gas recovered in the waste buried layer into a predetermined region and to remove moisture contained in the buried gas;
A gas neutralization layer for neutralizing at least one of carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the buried gas;
A methane oxidation layer disposed on the gas neutralization layer and containing methane oxidizing microorganisms for oxidizing methane gas contained in the landfill gas to carbon dioxide;
An air injection unit connected to the inside of the gas dispersion layer to inject air necessary for methane oxidation;
Wherein the gas neutralization layer and the methane oxidation layer are maintained in a closed state, wherein the gas distribution layer, the gas neutralization layer, and the methane oxidation layer are kept closed. 제1항에 있어서,
상기 폐기물 매립층과 상기 가스분산층 사이에 설치되어, 상기 폐기물 매립층의 폐기물 분해과정에서 발생된 가스를 회수하는 가스회수층을 더 포함하는 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치.The method according to claim 1,
Further comprising a gas recovery layer disposed between the waste buried layer and the gas dispersion layer to recover gas generated in the waste decomposition process of the waste buried layer. 제1항에 있어서, 상기 공기주입부는
일단이 폐기물 매립지 외부와 연결되고, 타단이 상기 가스분산층 내부에 위치되어, 외부 공기를 폐기물 매립지 내부로 유입하는 공기유입관과;
상기 가스분산층 내부에 형성되며, 상기 공기유입관과 연통되어, 상기 공기유입관을 통하여 유입된 공기를 상기 가스분산층 내부로 분산 주입하는 공기배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치.The air conditioner according to claim 1, wherein the air injection unit
An air inlet pipe connected to the outside of the waste landfill at one end and positioned at the other end inside the gas dispersion layer to introduce outside air into the waste landfill;
And an air discharge pipe formed in the gas dispersion layer and communicating with the air inflow pipe to disperse and inject air introduced through the air inflow pipe into the gas dispersion layer. Abatement device. 제3항에 있어서,
상기 공기주입부는,
상기 공기유입관에 설치되어, 상기 가스분산층 내부로 주입되는 공기량을 조절하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치.The method of claim 3,
The air-
Further comprising a valve installed in the air inlet pipe for controlling an amount of air injected into the gas dispersion layer. 제1항에 있어서,
상기 가스중화층은,
건설폐토석, 석탄재, 고화슬러지 및 슬래그 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 알칼리성 재질로 구성되어,
상기 매립가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소 중 적어도 어느 하나에 의한 수소 이온 농도(pH)의 저감을 억제하는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치.The method according to claim 1,
Wherein the gas neutralization layer comprises:
Construction waste earth, coal ash, solidified sludge and slag,
(PH) due to at least one of carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the landfill gas is suppressed. 제1항에 있어서,
상기 메탄산화층은,
퇴비(compost), 펄라이트, 분말활성탄(Powdered Activated Carbon, PAC), 우드칩(woodchip), 모래 및 인공담채 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 다공질 매질로 구성 된 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치.The method according to claim 1,
The methane oxidation layer
Wherein the at least one porous medium comprises at least one porous medium selected from the group consisting of compost, pearlite, powdered activated carbon (PAC), woodchip, sand and artificial coating. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이오챔버 상에 설치되며, 상기 바이오챔버 내부의 음압을 유지하고, 메탄 산화 과정에서 생성된 이산화탄소를 외부로 배출하는 환기팬을 더 포함하는 폐기물 매립지의 메탄가스 저감장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Further comprising a ventilation fan installed on the biochamber for maintaining a negative pressure inside the biochambers and discharging carbon dioxide generated in the methane oxidation process to the outside.
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