침출수를 처리하는 방법은 여러가지가 있으나 주로 생물학적 처리방법과 물리화학적 처리 방법으로 구분할수 있다. 특히 침출수는 매립물의 종류에 따라 침출수 수질이 상당히 차이가 나는데 도시쓰레기 매립에 의한 일반폐기물 침출수는 그 처리 및 관리가 용이하나 특정 폐기물 침출수는 염의 농도가 높고 중금속을 다량 함유하고 있어 1차 처리후에도 방류가 곤란하다. 이 경우는 특정 폐기물 매립지인 H매립장의 침출수에 대하여 Pilot Test를 통한 적정 Process 경제성을 검토한 것이다.
폐기물 매립지의 조기 안전화를 위해 여러 가지 Chemical Oxidation법이 개발되어 왔지만, 이 방법을 폐기물 매립지에 적용하고 난 후에 생성될 수 있는 부산물들이 주변 환경에 영향을 줄 가능성이 있다. 그래서, 이 방법을 실제 매립지에 적용하기 전에, 일본 키타큐슈에 있는 소각재가 묻혀 있는 모형 매립지에 다섯 가지 조건 -A, 콤포스트 추가; B, 과산화수소수 살수; 과산화수소수+공기주입; D, 공기주입; E, control- 을 적용하여 그 효능을 테스트하였고, 이 매립지에서 이 방법들의 적용 후에 생성되는 침출수의 급성 독성을 세 가지 microbiotests를 이용하여 monitoring하였다. 테스트 기간 중, 침출수의 수질은 개선되었고, 그 급성 독성은 점차적으로 감소하였다. 과산화수소수와 공기의 조합을 적용한 후 생성된 침출수의 급성 독성이 가장 빨리 감소하여 폐기물 매립지의 조기 안정화에 도움을 주었다. 이러한 독성 시험 결과는 몇 가지 화학적 parameters와 상관성이 있었고 여기에 사용된 급성 독성 테스트법은, 매립지 안정화를 위한 Chemical Oxidation법의 적용 후, 침출수 수질을 monitoring하는데 적절하였다. 그러므로 폐기물 매립지의 조기 폐지 기준에 독성 시험의 포함을 고려해 볼 필요가 있다고 생각한다.
폐기물 매립장에서 자연점토의 대체물질로서 사용되는 토목합성수지 점토라이너(GCL : Geosynthetic Clay Liner)는 차수능이 우수한 반면, 투수되는 용액의 성상에 따라 투수계수가 증가할 수 있다는 단점이 있다. GCL에서 차수능을 담당하는 벤토나이트는 폐기물 매립지의 침출수 내의 여러 가지 물질에 의해 그 특성이 변할 수 있는데, 특히 침출수의 휴믹물질과 벤토나이트 입자 상호간의 영향에 의하여 수리학적 특성이 달라질 수 있다. 본 연구에서는 매립년령이 오래된 매립지 (O-매립지)와 신생매립지 (Y-매립지)의 침출수에 대하여 휴믹물질이 매립지의 차수재로 사용되는 GCL의 투수계수에 미치는 영향을 평가하는 것을 목적으로 하였다. 휴믹물질이 GCL의 수리학적 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, O-매립지 및 Y-매립지의 침출수로부터 추출 정제한 휴믹산과 펄빅산에 대하여 GCL내부의 벤토나이트의 스웰링 시험과 GCL의 수리학적 전도도 시험을 수행하였다. 스웰링 시험을 통해 휴믹물질의 농도와 전기전도도가 증가할수록 벤토나이트의 스웰링이 감소하며, 이에 따라 휴믹물질은 GCL의 수리학적 전도도를 증가시킬 수 가능성이 있음을 확인하였다. 수리학적 전도도 실험결과, 침출수 및 침출수 내 휴믹물질은 GCL의 수리학적 전도도를 증가시키는 경향을 나타냈다. 특히 O-매립지의 침출수 및 휴믹물질은 Y-매립지의 침출수 및 휴믹물질보다 GCL의 투수계수를 큰 폭으로 증가시켰다.
생활폐기물 및 산업폐기물은 인간의 활동으로부터 배출되며 소각법 혹은 매립법 또는 2가지 방법을 동시에 이용하여 처리되고 있다. 특히 매립법은 침출수로 인하여 매립지가 있는 지역의 지하수계를 심각하게 오염시켜 환경재해를 발생시키고 있다. 따라서 오염지역의 침출수 오염특성을 3차원적으로 조사하여 환경재해를 최소화하는 것이 중요하다. 본 연구는 비위생 매립지인 충주시 노은 매립장의 3차원적 침출수 오염특성을 조사하였다. 조사를 위한 1개 측선의 방향은 주된 매립지 경계와 평행하도록 설치하였다. 노은 매립장을 탐사한 결과 가장 상부층은 안정화가 완전하게 진행되었으나 가장 하부층은 부분적으로 침출수가 일부 존재하는 것으로 분석되었다.
노은 매립지는 사용종료된지 5년이 경과된 비위생매립지로 최종복토는 되어 있으나 침출수 차집시설 및 매립가스 포집설비가 제대로 갖추어지지 않은 상태이다. 환경부의 사용종료 매립 지 정비지침에 의하면 침출수의 BOD/CODcr 비율이 1/10 수준임으로 침출수의 안정화 과정이 거의 완결상태로 진행되고 있는 것으로 판단된다. 매립지 가스의 안정화 측면에서는 CH4의 비 율이 5%정도이기 때문에 안정화가 거의 이루어진 것으로 볼 수 있다. 매립된 쓰레기 중에서 플 라스틱을 제외한 가연물 함량이 3.97 - 9.34%이기 때문에 매립폐기물은 안정화 기준에 미흡한 상태이다. 그리고 지하수는 대장균 항목이 지하수 수질기준 생활용수 기준에 미흡하여 안정화 기준을 충족시키지 못하고 있다. 노은매립지는 매립지 안정화의 속도가 평가 대상별로 상이하 게 진행되는 것으로 평가된다.
이 연구는 지방의 중소도시에 위치한 소규모 단순매립지내의 매립폐기물과 침출수에 대한 분석을 통하여 안정성을 평가함으로써 매립부지를 주거지역, 상업지역, 기타 다른 목적으로 사용하기 위함이다. 단순투기형으로 매립된 매립층의 깊이는 5.5~8m 정도이었고, 복토 두께는 20~50cm 정도이었다. 매립지의 침출수의 pH는 7.2~7.6이었고, SS, COD, T-N 및 T-P값은 각각 평균 47726, 6193.8, 595.97, 123.9mg/L로 높은 값을 보였으나 BOD/COD비가 0.079로 침출수가 안정화되어 있음을 알 수 있었다. 또한 폐기물의 용출분석결과 COD, BOD 모두 낮은 값을 보였으며 T-N, T-P 각각 7.77, 0.20mg/L의 값을 나타내었고 침출수와 비교하여 모두 현저히 낮은 결과를 보임으로써 폐기물중 생분해성 유기물의 분해가 역시 완료되었음을 알 수 있었다. 이상의 연구 결과 대상 폐기물 매립지는 안정화 단계에 있어 침출수의 발생량은 앞으로 현저하게 감소될 것으로 예측됨으로써, 매립지내로 유입 가능성이 크게 의심되는 지하수의 차단에 의한 침출수 방지 대책 등이 보강될 경우에는 토지의 재이용이 가능할 것으로 판단된다.
일반적으로 일반 및 유해폐기물 매립지에서 진흙층의 기능적 수행목적은 다음과 같다고 할 수 있다. 지표면 유출의 증진을 위하고, 우수의 침투억제 및 폐기물의 표면 노출 시 완충작용, 따라서 최종복토의 붕괴는 이러한 중요 기능을 마비시키고 있다. 본 연구는 추운 날씨상태의 폐기물 매립지 최종복토의 거동을 수행하였으며, 실제로 설계된 세 개의 거대한 실험실 Tank에서 복토에 대한 실험이 시행되었다. 이 거대한 실험장비의 제원은 0.75m x 2.4m와 2.0m 깊이로 되어 있다. Tank안은 시방서적으로 폐기물 매립지가 요구하는 진흙층과 최종복토를 위한 물질로 채워졌다. 그들의 실험결과는 동질/융해에 따른 진흙과 복토층의 붕괴현상은 물리적, 공학적인 측면에 영향을 주는 것으로 나타났다. 본문은 실험에 사용된 복토층의 묘사, 그들의 실험결과들과 실험을 통한 결과분석 및 결론을 설명하고 있다. 실험결과로서는 각 모형들의 우수와 침출수 자료, 온도변화의 배경과 최종복토에서의 Water Balance를 포함하고 있다. 또한 결과로서 시험된 세 개의 모형들은 매립지에서의 동결깊이(29cm~32cm)를 나타내주며 그들 중 하나의 모형은 배수층을 가지고 있어 침출수억제에 효과적이므로 다른 모형보다 복토층으로서 우위에 있다는 것을 지적하고 있다.
생활 폐기물매립지의 효율적인 관리를 위하여 매립장 내 매립작업 진척상황과 매립작업 관리를 24시간 관리 체계를 구축하고 이를 안드로이드 기반 영상감시 시스템과 연계함으로써 시설 관리자의 상시 감시 체계를 완성하였다. 이는 매립 진척 상황과 침출수 관리를 관리사무소의 관제시스템에서만 관찰하게 되어 있어 기상변화와 위급상황에 대처능력이 전무한 실정이다. 이번 연구를 통해서 매립시설 운영자가 외부에 있는 경우에도 매립지 전경 및 침출수 상황을 관찰을 할 수 있도록 모바일 네트워크를 이용해 외부에서도 매립지 관찰을 할 수 있는 스마트폰 앱을 개발하여 24시간/365일 매립지 관찰을 할 수 있는 환경을 제공하고자 한다. 이러한 기본 개념들을 실제 안성시 생활 폐기물 매립장에 적용하기 위한 시스템 아키텍처 및 지능형 CCTV 컨트롤 시스템 스키마 등을 연구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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