수도권 매립지 침출수의 질산화 및 탈질에 관한 동적 연구

원종철 ( Jong-choul Won ),배영신 ( Young-shin Bae ),이정우 ( Jung-woo Lee ),이환규 ( Hwan-kyu Lee ),남궁완 ( Wan Nam-koong ),윤조희 ( Cho-hee Yoon ) 한국폐기물자원순환학회 2002 APLAS Vol.2002 No.2

본 연구는 고농도 암모니아성 질소를 함유하고 있는 수도권 매립지 침출수의 생물학적 질산화 및 탈질의 동적 조건 연구를 위해 수행되었다. bench-scale의 MLE(수정 Ludack Ettinger) 공법이 적용되었으며, SRT(슬러지 체류시간)는 100일에서 20일로 변화되었다. NH4+- N 제거율이 NH4+-N 주입율의 0.33 kgNH4+-N/m3/day 이상 선형적으로 증가하였다. NH4+-N 및 T-N의 제거 효율은 각각 97.3%, 76.5%이며, BOD, CODCr의 경우에도 이와 비슷한 결과인 99.6% 및 88.7%의 제거율을 나타내었다. 결과로부터, 탈질 및 질산화 동력학식이 NH4+-N과 CODCr 농도의 효율이 Monod 동력학식으로 묘사될 수 있는 것으로 나타났다. 질소 제거에 적용하기 위한 동력학 계수는 Yn = 0.95 gVSS·gNH4+-N-l, Kdn = 0.024 day-1이며, C-CODCr 제거에는 Yc = 0.235 gVSS·gCODCr-l and Kdc = 0.032 day-1 으로 결정되었다. This study was conducted to investigate the kinetic parameters of biological nitrification and denitrification for SUDOKWON Landfill Site leachate containing high concentration of ammonium nitrogen. The bench-scale MLE(Modified Ludack Ettinger) process was employed for this purpose. Sludge retention time(SRT) was changed from 100 days to 20 days. The removal rates of NH4+-N increased linearly up to 0.33 kgNH4+-N/m3/day of NH4+-N loading rate. Removal efficiencies of NH4+- N and T-N were 97.3% and 76.5%, respectively. Similar results were obtained for BOD and CODCr, removal efficiencies 99.6% and 88.7%, respectively. From the results, it was found that the effect of NH4+-N and CODCr concentrations on denitrification and nitrification kinetics have could be described by Monod kinetics. Kinetic coefficients by using these equations for nitrogen removal were determined as Yn = 0.95 gVSS gNH4+-N-l, Kdn = 0.024 day-1, and for carboneous CODCr removal determined with Yc = 0.235 gVSS gCODCr-1 and Kdc = 0.032 day-1.

MLE 공정을 이용한 고농도 NH₄⁺-N 함유 침출수의 생물학적 질산화/탈질

원종철(Jong Choul Won),남궁완(Wan Nam Koong),배영신(Young Shin Bae),이경신(Kyung Shin Lee),박기혁(Ki Hyuk Park),송수성(Su Sung Song),윤조희(Cho Hee Yoon) 大韓環境工學會 2000 대한환경공학회지 Vol.22 No.6

생물학적 처리 침출수의 응집 및 펜톤산화 처리

원종철(Jong Choul Won),남궁완(Nam Koong Nam),박기혁(Ki Hyuk Park),조준호(Joon Ho Cho),윤조희(Cho Hee Yoon) 大韓環境工學會 2000 대한환경공학회지 Vol.22 No.5

MLE공정과 화학응집 및 산화공정을 이용한 수도권매립지 침출수 처리

윤영종(Young Jong Yoon),정재관(Jae Kwan Jung),원종철(Jong Choul Won) 대한환경공학회 2005 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2005 No.12

수도권매립지는 1992년부터 2000년 10월까지 64백만톤의 폐기물을 매립하고 사용종료한 제1매립장에서 2,000 ~ 3,000 m3/day, 현재 매립이 진행중인 제2매립장에서 1,500 ~ 2,000 m3/day씩 총 3,500 ~ 5,000 m3/day의 침출수가 발생되고 있다. 매립장에서 발생되는 침출수는 계절적 영향에 따라 발생량의 변화가 심하며, 매립시간이 지남에 따라 유기물질은 감소되는 반면 질소는 증가되는 현상을 나타내는 것이 일반적으로 이를 적정하게 처리하기 위해서는 생물학적 처리공정과 물리화학적 처리공정의 적절한 조합이 필요하다. 수도권매립지에서는 난분해성 유기물질과 절소를 다량 함유한 침출수를 효율적으로 처리하기 위하여 MLE공정과 화학응집공정 및 산화응집공정으로 구성된 복합 처리 공정을 적용한 결과 COD(cr)은 평균 97%, T-N은 평균 90%, NH₄(+)-N은 평균 99% 이상, 색도는 98% 이상의 처리효율을 나타냈다. Sudokwon Landfill generates approximately 3,500 ~ 5,000 m3/day leachate in total; 2,000 ~ 3,000 m3/day from the landfill site 1 which had been activated from 1992 to October 2000 with 64 million tons of waste in pace and 1,500 ~ 2,000 m3/day from the landfill site 2 which is currently in use. An amount of leachate generation has a wide range of fluctuations with seasonality. It is generally shown that with the passage of time, organic matters decrease whereas nitrogen increases in leachate. Thus, a combined method of chemical and biological process is needed for optimal leachate treatment. An average treatment efficiency of 97% of COD(cr), 90% of T-N, 99% of NH₄(+)-N and 98% of chromaticity have been achieved by using the method of compounding MLE process with chemical coagulation and oxidation coagulation process for efficient treatment of persistence organic matters in leahcate.

토양트렌치법을 이용한 생활하수 처리 - 문헌고찰

남궁완(Wan Namkoong),원종철(Jong Choul Won) 大韓環境工學會 1992 대한환경공학회지 Vol.14 No.4

수도권매립지에서의 침출수 처리 특성

이정우 ( Jung-woo Lee ),이환규 ( Hwan-kyu Lee ),원종철 ( Jong-choul Won ),함종훈 ( Jong-hun Ham ),조준호 ( Joon-ho Cho ),이원근 ( Won-keun Lee ),심낙종 ( Nak-jong Sim ) 한국폐기물자원순환학회 2002 APLAS Vol.2002 No.2

수도권 매립지에서 발생하는 침출수는 건기에 비해 우기에 30% 이상 증가하는 것으로 나타났다. 질적인 면에서 보면, 매립이 종료된 1993년에 약 7,000 mg/L이던 BOD(생화학적 산소 요구량) 농도가 2001년에는 약 270 mg/L로 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 반면, 1993년에 약 600mg/L였던 질소 농도는, 매립이 종료된 2000년에 2,200 mg/L로써, 점차 증가하는 것으로 나타났다. 탈질 및 질산화 공정 운전 결과를 보면, 유기물질은 MLVSS 7,000~9,000 mg/L, HRT 6.3 days, 수온 30~40℃ 조건에서 약 99%의 BOD 제거율, 약 94%의 CODcr 제거율을 나타내었다. 3.0 이상 C/N비(BOD/NH4+-N), 반송율 7Q 및 위에서 언급한 조건에서 질소 제거는 T-N으로써 약 80%, NH4+-N으로 약 99%의 안정적인 제거효율을 나타내었다. 응집 공정 결과를 보면, RC13의 농도가 약 400 mgFe3+/L로 유지될 때, 약 55%의 처리 효율을 나타내었다. 펜톤 산화 공정 결과를 보면, 펜톤 반응제 농도가 방류수의 색도와 경제적 특성을 고려시 140 mgFe2+/L, 100mgH2O2/L 를 나타내었다. 이러한 점으로부터, 반응제 (Fe2+/H2O2) 의 적정 농도는 약 1.4로 확인되었다. The quantity of leachate from Sudokwon landfill site was found to increase 30% in the rainy seasons than in dry seasons. With regard to water quality, BOD(Biochemical Oxygen Demand) was found to rapidly decrease to about 270 mg/L in 2001 when the landfill was completed from about 7,000 mg/L in 1993, one year after landfill started. On the other hand, nitrogen was found to gradually increase from about 600 mg/L in 1993, up to 2,200 mg/1 in 2000 when the landfill was completed.. As a result of operating denitrification and nitrification process, the organic material showed treatment efficiency of about 99% for BOD and 94% for CODCr at MLVSS of 7,000~9,000 mg/L, HRT of 6.3 days, and water temperature of about 30~40℃. Nitrogen showed stable treatment efficiency of over about 80% for T-N and about 99% for NH4+-N at C/N(BOD/NH4+-N) of over 3.0 and return ratio of about 7Q in addition to above conditions. As a result of operating coagulation process, it showed the treatment efficiency of about 55% when concentration of FeC13 was maintained at about 400 mgFe3+/L. As a result of operating fenton oxidation, fenton reagent concentration was about 140 mgFe2+/L, 100 mgH2O2/L in consideration of color and economic feature of discharge water. In this regard, proper concentration of reagent(Fe2+/H202) was found to be about 1.4.

생활쓰레기 매립지 침출수 재순환을 통한 친환경 매립장 구현

연제성 ( Je Sung Yeon ),김영규 ( Young Kyu Kim ),이진형 ( Jin Heang Lee ),원종철 ( Jong Choul Won ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-

국내에서 발생되는 폐기물의 일부는 소각되지만 나머지 대부분은 매립장으로 이송되어 매립된다. 이렇게 폐기물이 매립된 매립장은 매립완료 후 20년, 30년 혹은 그 이상의 매우 장기간에 걸쳐 지반침하, 침출수 처리, 발생가스 관리 등 사후관리를 하여야 함에 따라 그에 따른 시간과 비용이 매우 많이 소비되고 있는 실정이다. 또한 음식물쓰레기 분리매립 등으로 인하여 매립장 내부가 더욱 건조한 상태로 유지되었고 매립장의 안정화 속도 또한 더욱 저하되어 현 폐기물관리법에서 정하고 있는 사후관리기간 30년이 경과되더라도 지속하여 관리하여야 하는 상황이 예측됨에 따라 수도권매립지관리공사에서는 매립장에서 발생하는 침출수를 매립장 내부로 재순환하여 수분을 공급하는 방식으로 매립장 내부 함수율을 적정 유지함으로써 사용종료 매립장의 조기 안정화 방안을 모색하였다. 수도권매립지관리공사에서는 매립장에서 발생되는 침출수를 다시 매립장으로 순환 주입하는 ‘환원정화설비 실증연구사업’을 약 7년간 추진하였고, 그 결과 매립장의 조기안정화, 매립가스 증산을 통한 발전수익 증대, 침출수 처리 비용 절감, 침출수 처리수 무방류 등의 효과를 입증했고 이를 토대로 수도권매립지 제 매립장에 적용하여 운영 중이다. 이에 본 연구는 환원정화설비 실증 실험 및 본 시설 운영에서 축적된 표준 운영 자료를 제시하고 이를 통해 침출수 처리 패러다임의 변화를 도모하고자 한다.

수도권매립지 침출수 및 음폐수 적정 처리기술

김민혁 ( Min Hyuk Kim ),김정수 ( Jung Su Kim ),이원근 ( Won Geun Lee ),원종철 ( Jong Choul Won ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-

수도권매립지는 1980년대 말 포화된 난지도 매립지를 대체하기 위해 조성되었다. 비위생 매립지였고 악취민원이 심각했던 난지도 매립지와는 다르게, 우리나라 현실에 맞는 위생 매립기준을 새로 적용하여 설계되었다. 위생매립의 세 가지 핵심인 폐기물층 당일복토, 침출수 별도처리, 매립가스 포집제거가 적용된 수도권매립지는 1992년 생활폐기물 반입을 시작으로 현재까지 수도권 3개 시ㆍ도의 폐기물을 안정적ㆍ위생적으로 처리하고 있다. 국내에서 발생하는 폐기물의 일부는 소각되지만 나머지 대부분은 매립장으로 이송되어 매립된다. 이렇게 폐기물이 매립된 매립장은 매립완료 후 30년 혹은 그 이상의 사후관리가 필요한 폐기물 최종처분시설이다. 매립된 폐기물의 구성 성분 중 생물ㆍ화학적 분해 대상 물질은 매립가스와 침출수로 배출된다. 다양한 매립 폐기물의 구성 성분 중 침출수 수질에 영향을 미치는 주된 원소는 탄소와 질소이다. 탄소의 경우 폐기물 분해과정에서 매립가스 내 이산화탄소와 메탄의 형태로 대부분 배출되나, 질소는 소량의 기체상 암모니아를 제외하고는 대부분 침출수로 배출된다. 침출수 내의 높은 질소농도와 매립 초기의 높은 COD 등으로 인해 침출수는 처리하기 까다로운 폐수로 분류된다. 수도권매립지관리공사에서는 약 30년간 침출수처리장을 운영하며 축적된 표준 운영 자료를 제시하고, 또한 다방면으로 진행해온 공정 개선사항을 공유하여 자원순환기술 발전에 기여하고자 한다. 그 밖에 수도권매립지관리공사에서는 음식물쓰레기를 자원화하는 과정에서 발생하는 수질오염물질인 음식물 폐수도 함께 처리하고 있다. 음식물 폐수는 고농도의 오염물질을 포함하고 있는데, 과거에는 그대로 해양으로 버려졌으나 2013년부터 해양투기가 금지됨에 따라 매립장 침출수와 병합처리하고 있다. 국내 최초로 음식물 폐수의 육상처리를 실현하며, 일일 약 1,500톤의 음식물 폐수를 처리하고 있는 운영 현황도 함께 공유하고자 한다.

흡착제에 의한 매립가스 중 휘발성 유기규소화합물(실록산) 제거특성

서동천(Dong Cheon Seo),송수성(Soo Sung Song),원종철(Jong Choul Won) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.9

매립가스의 자원화를 저해하는 전처리 대상물질 중 하나인 유기규소화합물(실록산)에 대한 흡착제의 제거특성을 확인하기 위하여 실제 매립가스를 대상으로 야자계 활성탄, 석탄계 활성탄, 실리카겔, 탈황제, 슬러지탄화물, molecular sieve 13X의 여섯 가지 상용 흡착제 등을 사용한 흡착실험을 수행하였다. 흡착제별 실록산 제거특성을 확인한 결과, 야자계 활성탄은 흡착된 l₂성분의 급격한 유출이 확인되었으나 전체적인 실록산 제거효율과 흡착특성을 고려할 때 가장 우수한 흡착제로 나타났다. 그러나 실록산의 제거효과가 있는 것으로 알려져 있는 실리카겔의 경우에는 매립가스 중 D4와 D5 성분을 효과적으로 제거하였으나 l₂성분은 흡착되지 않는 것으로 나타나 일부 실록산 성분의 제거효과만이 확인되었다. 한편, 야자계 활성탄을 직렬배열하였을 때, 처리된 매립가스의 실록산 함유정도와 농도변동의 주요인자인 l₂성분을 비롯한 실록산 성분의 안정적인 제거가 가능한 것으로 나타났다. 또한, 실제 매립가스를 구성하고 있는 매우 다양한 성분들의 특성과 상호작용으로 흡착제의 실록산 제거특성에 영향을 미치는 것으로 나타나 효율적인 매립가스 자원화를 위해서는 흡착제와 대상물질 사이의 흡착특성과 함께 매립가스에 포함된 처리대상물질의 배출특성에 따른 전처리가 이루어져야 함을 확인할 수 있었다. Adsorption properties were estimated for the organic silicon compounds (siloxanes) in an actual landfill gas (LFG) using adsorbents such as coconut activated carbon, coal activated carbon, silica gel, sulfur adsorbent, carbonized sludge, and molecular sieve 13X. Coconut activated carbon showed the highest removal efficiency of more than 95%. The desorption of hexamethyldisiloxane (l₂) from the adsorbent, however, resulted in the remarkable concentration variation of the compound in the treated gas. Silica gel, which had high adsorption capacity for l₂ in single substance adsorption experiment in the other study, could not remove the component in the actual landfill gas while it adsorbed well octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and decamethylcyclopentasiloxane (D5) in the LFG. Therefore the elimination of hexamethyldisiloxane is an important factor to determine the level of total organosilicon compound in pretreated landfill gas. Moreover, the l₂ from the actual landfill gas was effectively adsorbed by the serial adsorption test using two columns packed with coconut activated carbon which has the great capacity of siloxanes removal among others. In order to utilize efficiently LFG as a renewable energy, the emission and adsorptive characteristics of the substance to be treated should be considered for the organization, operation, and management of pretreatment process.

막결합형 2상 혐기성 소화 공정을 이용한 음식물 탈리액 처리

이은영(Eun Young Lee),김형국(Hyung Kuk Kim),티투이장(Luu Thi Thuy Giang),배재호(Jae Ho Bae),배영신(Young Shin Bae),원종철(Jong Choul Won),이재훈(Jae Hoon Lee),박성균(Seung Kyun Park),조용완(Yong Wan Cho) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.11

본 연구에서는 음폐수를 대상으로 5 톤/일 처리규모의 막결합형 2상 혐기성 소화(TPADUF) 플랜트를 운영하며 유기물 제거효율 및 메탄 발생량을 파악하고, 소화가스를 이용한 발전 가능성 및 분리막 적정 운영방안을 검토하였다. 고온 산발효조, 중온 메탄조 및 UF 막으로 구성된 처리 시스템에서 평균 TCOD가 150 g/L인 음폐수를 유기물 부하 11.1 g COD/L/d까지 증가시키며 처리한 결과 최종 유출수의 TCOD는 6 g/L 이하이었으며, TCOD 및 SCOD 제거효율은 모두 95% 이상이었다. 소화 가스의 메탄 구성비는 65%이었으며, 회수된 메탄량은 시스템에서 일부 가스가 누출되었음에도 39 m3/m3 음폐수주입량, 260 m3/톤 COD유입량, 또는 270 m3/톤 COD제거량이었다. 소모된 가스량 당 발전량은 0.96 kWh/m3 가스, 또는 1.49 kWh/m3 메탄으로 다소 낮았으나 이는 소용량 발전기(15 kW급)의 저효율에 기인한 것이다. 분리막은 평균 flux 10 L/m2/hr에서 운전하였으며, 운전 중 flux가 감소하였을 때는 물 또는 화학적(NaOCl)세정을 실시하여 회복시킬 수 있었다. TPADUF 플랜트에서는 메탄조 내액 또는 분리막 농축액을 산발효조로 반송함으로써 산발효조의 pH를 별도의 약품 주입 없이 적정 수준을 유지할 수 있었으며, 산발효조에서 부분적인 메탄생성을 통해 메탄조의 유기물 부하를 낮추는 효과도 있었다. Organic removal efficiency and methane production rate, a feasibility of power generation from biogas, and the optimum conditions for membrane operation were evaluated for the pilot scale (5 tons/day) two-phase anaerobic digestion coupled with ultra filtration (TPADUF) system fed with garbage leachate. The TPADUF system is consisted of a thermophilic acidogenic reactor, a mesophilic methanogenic reactor, and an UF membrane. When garbage leachate with 150 g/L of TCOD was fed to the TPADUF up to organic loading rate (OLR) of 11.1 g COD/L/d, the effluent TCOD was lower than 6 g/L and the average removal efficiencies of TCOD and SCOD were higher than 95%. The methane composition of the gas was 65%, and the methane yield was 39 m3/m3 garbage leachate(fed), 260 m3/tons CODadded, or 270 m3/tons CODremoved, even there was some gas leak. The power production per consumed gas was 0.96 kWh/m3 gas or 1.49 kWh/m3 methane. This lower power production efficiency mainly due to the small capacity of gas engine (15 kW class). The membrane was operated at the average flux of 10 L/m2/hr. When the flux decreased, washing with water and chemical (NaOCl) was conducted to restore the flux. In the TPADUF system, optimum pH could be maintained without alkali addition by recycling the membrane concentrate or mixed liquor of the methanogenic digester to the acidogenic reactor. Also, partial production of methane in the acidogenic reactor had a positive effect on lowering the OLR of the methanogenic reactor.