침출수의 특성과 처리 장성호 교수 부 산 대 학 교

1. 서 론 2. 침출수량 3. 침출수 수질특성 4. 침출수 처리 5. 결 론 - 목 차 - 1. 서 론 2. 침출수량 3. 침출수 수질특성 4. 침출수 처리 5. 결 론

1. 서 론 ▶ 침출수는 매립상태 및 주변환경에 따라 수량과 수질이 달라 처리 및 관리가 대단히 어려운 수질 오염원 ▶ 침출수 처리장 설계시 일반적으로 유량산정은 여유있게, 유입수질 농도도 높게 설정 ▶ 유량과 수질의 변동이 심해 처리시 비효율 적이고 비경제적인 시설로 평가

표토 다짐이 나쁜상태 년강우량의 30~60% (평균 45%) 표토 다짐이 좋은상태 년강우량의 15~22% (평균 18%) 2. 침출수량 합리식 𝑄= 1 1000 𝐶𝐼𝐴 매립면적 100,000 𝒎 𝟐 당 대략 𝐐=𝟓𝟎~𝟐𝟎𝟎 𝒎 𝟑 /𝒅 일본식 𝑸=𝟏𝟎·𝑹𝒏·𝑺𝒂·𝑲𝒓· 𝟏 𝑵 Ehrig 표토 다짐이 나쁜 경우 6.6~11.0㎥/ha·d (평균 9㎥/ha·d) 표토 다짐이 좋은 경우 4.4~5.5㎥/ha·d (평균 5㎥/ha·d) Stegemann 표토 다짐이 나쁜상태 년강우량의 30~60% (평균 45%) 표토 다짐이 좋은상태 년강우량의 15~22% (평균 18%) Dahm 강우량 대비 침출수발생 비율은 매립진행중 얕은 쓰레기더미 : 95 – 100% 최종복토 없는 쓰레기더미 : 30 – 70% 최종복토 또는 덮게처리더미 : 0 – 10% 합리식

2. 침출수량

3. 침출수 수질 특성 ▶ 초기 BOD/COD비가 큼 ▶ 혐기성 매립방식이 호기성에 비해 침출수 농도가 높음 ▶ 복토의 다짐밀도가 높을수록 침출수 농도는 높음 ▶ 매립초기는 오염도가 낮다가 6개월~2년에서 농도가 최대에 도달하고 그 이후 시간경과에 따라 적어짐 ▶ 기초 차수막등 기층상태에 따라 지하수에 영향을 받음 ▶ BOD : 𝐍𝐇 𝟒 −𝐍 : 𝐏𝐎 𝟒 −𝐏의 비가 생물학적 적정처리 기준으로 특히, P가 부족하고 N은 이상적으로 높음. ▶ 중금속 등 유해물질이 항상 검출됨 ▶ 색도가 높고 악취가 심하게 발생 ▶ Cl − 의 농도가 상대적으로 높음

3. 침출수질 ▣ 부산시 각 매립장의 침출수 비교 항 목 H 매립장 S 매립장 E 매립장 pH BOD (mg/L) 항 목 H 매립장 S 매립장 E 매립장 pH BOD (mg/L) COD (mg/L) SS (mg/L) PO 4 −P (mg/L) NH 4 −N (mg/L) Pb (mg/L) Zn (mg/L) Cd (mg/L) Hg (mg/L) Cr +6 (mg/L) 6.0~7.5 42~8,950 56~16,000 23~1,360 1.8~32 230~2,941 ~0.452 ~3.915 ~0.035 ~4.920 ~0.800 6.5~8.5 51~36,200 86~31,954 28~1,410 2.14~54.6 184~2,880 ~0.5 ~2.0 ~0.038 ~0.071 ~0.314 6.2~6.3 33,200~36,100 4,470~5,380 730~1,150 11.8~16.4 1,730~1,950 ~0.245 ~1.531 ~0.004 -

▣ 미국의 일반폐기물 매립장 Parameter Normal Range Represen-tative Parameter BOD 5 TOC COD TSS Organic Nitrogen Ammonia Nitrogen Nitrite Total Phosphorus Ortho Phosphorus Alkalinity as CaCO 3 pH Total Hardness Calcium Magnesium Potassium Sodium 2,000-30,000 1,500-20,000 3,000-45,000 200-1,000 10-600 10-800 5-40 1-70 1-50 1,000-10,000 5.3-8.5 300-10,000 200-3,000 50-150 200-2,000 10,000 6,000 18,000 500 200 25 30 20 3,000 6 3,500 1,000 250 300 Parameter Normal Range Represen-tative Chloride Sulfate Total Iron Arsenic Barium Cadmium Lead Mercury Selenium Silver 100-3,000 100-1,500 50-600 ND-40 ND-9.0 ND-116 ND-6.6 ND-0.16 ND-0.45 ND-0.24 500 300 60 -

▣ 미국의 일반폐기물 매립장 분 석 항 목 A 매립지 B 매립지 C 매립지 pH 투시도(도) 전기전도도 (mS/cm) 증발잔류물 (mg/l) 강열감량(mg/l) 강열감량/ 증발잔재물(%) SS(mg/l) BOD(mg/l) COD(mg/l) TOC(mg/l) 7.3-8.1 0.6-6.2 5.4-16.1 3,000 - 13,000 700 - 3,000 15.0-36.1 36-1,700 260-1,400 160-820 1.0-2.3 200-2,100 7.5-8.5 0-7.4 5.2-22.6 4,200 - 18,000 1,200 - 8,000 22.2-47.0 300-3,500 240-5,800 410-1,900 1.1-3.4 280-2,500 7.4-8.8 11.5-4.0 2.0-18.5 1,500 - 16,000 400 - 6,000 8.3-38.0 30-230 100-960 120-810 0.3-1.6 100-840 분 석 항 목 A 매립지 B 매립지 C 매립지 질 소 전 질소(mg/l) 무기성질소/ 전 질소(%) 암모니아성 질소/(%) 무기성질소 100 - 610 72.5 - 93.9 72.4 140 - 690 57.9 - 75.0 71.4 - 100 28 - 270 67.8 - 81.2 73.9 인 전 인(mg/l) 0.16-5.9 0.47-32 2.5-16

4. 침출수 처리 ▣ 침출수 처리구분 매 립 지 처 리 공 정 비 고 ◑ 매립장에서 침출수를 직접단독 처리 ◑ 매립장에서 침출수를 직접단독 처리 ◑ 하수처리장 에서 합병처리 매 립 지 처 리 공 정 비 고 부 산 H 1차 폭기 → 침전 → 2차 폭기 → 응집 → 활성탄여과 부 산 S 전생물처리 → 하수처리장에서 혼합처리 수 도 권 K 혐기성 접촉 → 고액분리→ 폭기식 라군 → 침전 → Fenton산화 → 침전 → RBC → 침전 → 소독 광주 직할시 폭기식 라군 → 침전 → RBC → 응집 → 침전 경주권 광역 폭기식라군 → 침전 → 하수처리장 서 포 시 폭기식 라군 → 침전 → RBC → 침전 → 모래여과 포 천 군 응집 → 침전 → 접촉폭기 → 침전 → 오존처리 → 모래여과 → ABC여과 대포 대단위 응집 → 침전 → 모래여과 → 활성탄흡착 → 하수처리장 금 곡 동 팔 탄 고율 혐기성 처리 → 접촉산화 → 침전 → Fenton산화 → 침전 → 여과(모래,활성탄) 기본 계획

▶ 침출수의 탈질소 생물학적 처리방법 : 높은 질소농도의 유입에 대응하여 호기성의 단독 질소제거 방법보다 혐기성-호기성 처리방법을 연계 - 필요한 경우 탈질 반응을 생물학적으로 보완하기 위해 혐기성 처리과정에 발생한 CH 4 을 주입시켜 생물학적 탈질 반응을 고효율로 유지 ▶ 침출수 화학적 산화처리방법 : 산화제로는 𝐇 𝟐 𝐎 𝟐 와 𝐎 𝟑 사용 H 2 O 2 에 의한 산화방식 - UV를 조사(照射)시키는 방법 - 철염을 주입시키는 Fenton 산화방식 : 수도권 김포매립지 2차처리방식에 도입 응용 ▶ 활성탄에의한 처리공정 ▶ 역삼투막(RO : reverse osmosis) 공정 ▶ 증발에 의한 처리

침출수 처리시스템 비교(독일) 처 리 시 스 템 생태학적 현장적응성 비 용 처리효율 I. 생물처리/ 𝐎 𝟑 처리 - -- 처 리 시 스 템 생태학적 현장적응성 비 용 처리효율 I. 생물처리/ 𝐎 𝟑 처리 - -- 생물처리/입상고정활성탄흡착 + III. 생물/ 𝐎 𝟑 처리/활성탄흡착 (0) IV. 생물/RO/증발/건조 ++ V. 생물/RO/고압RO/증발/건조 VI. RO/증발/건조/탈질기 VII. RO/고압RO/증발/탈질기 -- : 불충분 (0) : 충분 (+) : 비교적만족 ++ : 아주좋음 - : 다소미진 0 : 만족 + : 좋음

문 제 점 대 책 초기 침출수 수질 및 유량의 불균일로 인한 과부하 현상 침출수의 수질이 일정농도로 유지 될 때까지 1차 처리 후 매립장에 재살포 2. 암모니아성 질소의 다량 발생으로 인한 악취 문제 pH 조정 후 NH₄⁺ 이온을 NH₃로 탈기 시킨 후 이를 Compost-filter로 처리 3. 고농도의 중금속 발생 소석회와 고분자 응집제로서 약품 응집 처리(수산화물 형태로 제거) 방류수에서 중금속이 검출될 시에는 활성탄+제올라이트 여과기를 사용 4. 거품의 다량 발생 기온이 변하는 시기에 다량 발생하므로 처리장에 보온 대책 수립 기 타 : 고농도의 암모니아와 저농도의 인산염으로 인한 폭기조에서의 생물학적 영양 불균형문제

5. 결 론 ▶ 침출수량은 단순한 추정모델에 의한 계산에만 의존하지 말고 조건이 유사한 기존매립장에서의 실태를 참고하여 유량의 변화에 대비할 수 있는 저류시설(일시 체류가능시설)을 확보함. ▶ 침출수질은 조건에 따라 가변적이며, 특히 장기적 으로 생물학적 처리만으로 불가능한 수질조건임 – 단독처리 시에는 방류수질 고도처리가 필수적임. ▶ 처리공정은 가변된 수질과 유량에 적응할 수 있는 시스템을 갖추면서 탄력성 있게 설계.

생물학적 조건에 따른 BOD와 COD변화 (Bohnke) ▶ 동일한 수질일지라도 생물학적 조건 즉, 호기성 조건에서는 BOD 5 의 제거율이 높고 COD의 제거율이 낮음. - 혐기성 조건에서는 그 반대 효과 ▶ 매립경과 시간에 따라 BOD/COD의 비가 큰 폭으로 변하고 COD치가 높아 일반 호기성 생물학적 방법으로 제거되지 못하는 침출수 처리의 경우는 1차 처리단계에서 호기성 처리방법 보다 혐기성 – 호기성 처리방법이 더 효율적임