슬러지 매립 처분의 현재 연구 영역

슬러지 매립의 연구영역

슬러지 매립 처분은 광범위한 영역에서 연구가 수행되어 왔다. 최근의 관심 영역은 새로운 재료와의 병합 처리, 침출수와 가스 생성에 영향을 주는 인자들, 건조 효율을 최적화하는 방법, 매립지 내 슬러지 층의 이용에 의한 일시적인 메탄 방출의 저감에 대한 잠재성 등을 포함한다.

남아프리카

남아프리카에서는 반 건조 기후에서의 슬러지와 도시 고형폐기물의 병합처리가 침출수 발생을 증가시킬 수 있는지를 확인하기 위한 현장 및 실험실 규모의 실험을 수행하였다. 현장 셀은 1:5:5와 1:11의 비율로 슬러지와 도시 고형폐기물의 혼합물로 채워졌으며 폐기물만을 채운 셀을 대조군으로 하였다. 1년 후에 침출수가 발생되지 않았으며 셀을 관개하는 것으로 결정되었다. 관개 후에 침출수가 생성된 유일한 셀은 폐기물만을 넣은 경우였다. 건설 후 2년간의 함수율은 증발을 통해 셀의 수분함량이 감소하였다는 것을 알려준다. 실험실 규모의 lysimeter 테스트는 슬러지의 주입이 도시 고형폐기물의 수분 보유능을 실질적으로 향상할 수 있으며 반건조 기후에서 고가의 라이너 시스템이 불필요하다는 결론을 도출하였다.

홍콩

홍콩에서는 하수슬러지와 도시고형물과 혼합된 해양 준설물의 조합에 의한 폐기물 분해와 가스 발생에 대하여 13가지 다양한 비율로 36일 동안 연구를 수행하였다. 도시 고형폐기물에 슬러지와 준설물의 주입은 폐기물이나 슬러지 단독 조건에 비하여 가스 발생을 증가시킨다. 적절한 혼합비는 혐기성 최종단계에 도달하는데 필요한 시간을 감소시킬 수 있다. 가스 발생량의 최적 조건은 폐기물-슬러지-준설물의 혼합비가 75:20:5로 구성될 때이며 68.3%의 메탄 함량을 가진 가스를 생성한다. 분석 결과를 통해 세 가지 물질의 병합 처분이 매립 가스로부터의 에너지 회수에 효과적임을 알 수 있다.

도시 고형폐기물 매립의 대안

도시 고형폐기물 매립의 대안으로써 도시 고형 폐기물과 하수슬러지의 하수처리장 내 혐기성 병합소화와 소각 및 퇴비화를 비교하기 위해 비용-편익 분석을 수행하였다. 이 연구는 Thames Water 지역의 두 구역을 조사하였는데 한 곳은 Greater London이고 또 한 곳은 인근의 통근지구이며 건조 재생/잔류 폐기물로의 연석/원천 분리나 재생/잔류물로의 생폐기물/건조 분리에 기초한다. 이 연구는 폐수처리장의 생폐기물과 슬러지의 처리는 경제적으로 실행 가능하나 비용과 편익은 생폐기물 수집 시스템에 매우 민감하다는 결론을 도출하였다.

Somersworth(New Hampshire, USA)에서는 안전한 소각재/슬러지 매립을 위해 도시 고형폐기물 소각 바닥재와 도시하수처리장 슬러지의 병합처리에 관한 연구가 수행되었다. 이 연구는 병합 처분 시설의 허가를 우해 부피비로 10:1, 7:5:1, 5:1의 비율로 섞인 소각재와 슬러지 혼합물의 안정성과 압축성을 평가하였다. 현장 규모의 설비가 건설되었으며 지금 운영 중에 있다. 단기적으로 침출수에 금속의 유동과 장기적으로 물질의 공학적 성능에 문제가 없다면 슬러지 감량물로서 소각재의 이용은 두 가지 처분 문제의 혁신적인 해결안을 제시한다.

고형폐기물 매립의 규제는 지난 20년 동안 더 엄격해졌는데 이는 환경적 규제가 강화되어 왔기 때문이다. 폐기물 운영은 상대적으로 방치된 tipping에서 부지 마감과 회복에 대한 규정을 가진 복잡한 공학적 억제 중 하나로 변모한다. 구획 매립은 현재 유립, 북미, 일본에서의 주요 설계를 대표하며 주변의 천연자원에 대한 영향이 최소화되고 부지 경제 내에서 약화되는 공정의 안정화를 위해 설계되는 공학적 방법으로 간주될 수 있다. 세밀한 설계에서는 수분의 침투와 침출수의 이동을 방지하기 위한 불투수성 장벽과 혐기성 미생물 분해 과정에서 생성되는 재생 가스를 수집하기 위한 시스템이 요구된다.

매립은 슬러지와 관련한 폐기물 관리 방법 중 가장 선호도가 낮으며 원론적으로 대체방법이 없을 경우에만 적용되어야 한다. 미국의 경우 명확한 제도가 도입될 때 도시 고형폐기물 매립지나 단독매립지에서의 단독 처분이 아닌 육상 처분 경로에서 토지 이용으로 전환하는 것이 효과적임을 보여준다. 법령의 최근 경향은 구획 매립이 슬러지의 처분에 점점 부적합하다는 것을 의미하고 있다. 가장 간단한 형태의 육상 처분이 낮은 비용으로 인해 향후 가까운 미래에 여러 나라에서 도입될 것으로 보인다. 전체적인 방향은 토지의 효과적 이용, 폐기물의 빠른 안정화, 침출수 처리와 메탄 이용으로 옮겨가야 한다. 병합 처분이 가능한 상황에서는 메탄생성균 하수 슬러지가 수분 함량과 신속한 가스 생성을 증가시키는 중요한 자원이 될 것이다.