수질복원센터와 폐기물연료화시설 악취특성 및 개선방안 연구 - 이준영 (The Graduate School, Ajou University, 2021)
수질복원센터와 폐기물연료화시설은 지역공동체와 밀접하게 생활하면서 발생되는 하수와 폐기물을 안정하게 처리하는 친환경시설이나, 악취로 인하여 공원 및 휴게공간으로 중요한 역할을 못하고 있어 실험을 통하여 처리공정별 악취의 원인분석과 악취특성을 고찰하고 개선하는데 그 목적이 있다. 생활하수는 하수관로를 따라 수질복원센터로 집결된다. 수질복원센터는 도시의 하수를 단계적, 순차적으로 물리적, 화학적, 생물학적 처리공정으로 깨끗하게 재활용이 가능하도록 복원한다. 악취는 유입하수, 모래, 협잡물, 스크린이 있는 유입시설, 1차 침전지, 혐기조, 폭기조가 있는 생물반응조, 슬러지처리시설, 음식물쓰레기 처리시설, 저장시설 등에서 발생한다. 악취 특성을 측정, 분석하기 위하여 복합악취와 지정악취를 각각 측정하였다. 지정악취는 22종으로 악취물질을 산성, 중성 및 염기성으로 분류한다. 복합악취와 지정악취의 상관관계, 악취강도, 악취기여도를 분석하였다. 악취는 슬러지처리시설에서 가장 높게 발생하였으며, 수질복원센터의 악취는 황화합물이 기여도가 가장 높았다. 황화합물 중 황화수소와 메틸메르캅탄이 높게 기여하고 있다. 복합악취와 황화수소의 상관관계는 높게 유의미하였다. 하수처리시설에서 발생되는 고농도의 악취는 유지관리를 수행하는 작업자들의 현장 접근을 어렵게 할 뿐만아니라 호흡기 건강에도 나쁜 영향을 주고 있다. 높은 농도의 악취가 시설 외부로 방출되면 주민들로부터 민원이 발생하기에 악취를 차단하고 방지하는 시설이 더욱 중요하다. 악취방지시설은 생물학적인 바이오필터를 사용하고 있었다. 즉 수질복원센터에 유입시설, 생물반응조, 슬러지처리시설, 음식물쓰레기 처리시설 및 저장보관시설의 악취발생원에 악취 흡입덕트를 설치하여 송풍기로 악취를 유인하여 바이오필터로 악취를 제거하였다. 부실한 악취 흡입덕트, 공정별 악취 누기, 바이오필터의 부실한 운영으로 배출구에서 악취가 증가하였다. 생물학적인 바이오필터는 고농도 악취에 탈취성능의 한계가 있어 개선이 필요하였다. 수질복원센터에서 지정악취물질 성분을 분석하여 약액세정 파일럿 실험과 실증실험을 하였다. 다단계 약액세정시설을 신설하였으며, 약액세정은 차아염소산나트륨, 수산화나트륨, 활성탄과 연결로 유입악취의 91% 이상을 제거하였다. 이로서 악취방지법의 기타지역 배출허용기준의 이내로 처리가 가능하였다. 악취방지법의 부지경계에서 측정한 복합악취는 3배수 이하로 나타났다. 폐기물연료화시설은 생활폐기물을 재생연료로 만드는 시설이다. 도시의 생활폐기물 중에서 종량제 봉투의 가연성 폐기물과 음식물쓰레기는 집하장까지 진공수송관로로 수거한다. 악취는 폐기물 반입시설, 선별시설, 건조 및 성형시설, 저장시설에서 각각 발생하였다. 악취 특성을 분석하기 위하여 복합악취와 지정악취를 각각 측정하였다. 복합악취와 지정악취의 상관관계, 악취강도 및 악취기여도를 분석하였다. 악취는 건조 및 성형시설에서 가장 높게 발생하였다. 폐기물연료화시설의 악취는 지방산의 기여도가 가장 높았다. 악취기여는 n-뷰티르산, i-발레르산, 트라이메틸아민 순이었다. 복합악취와 지방산의 상관관계는 높게 유의미하였다. 폐기물연료화시설의 악취방지시설은 약액세정시설, 저온산화플라즈마, 산소클러스터 및 축열식 고온산화을 다양하게 사용하고 있었다. 폐기물연료화시설의 폐기물 반입시설, 선별시설, 건조 및 성형시설, 저장시설의 각각 악취발생원에 악취 흡입덕트를 설치하고 송풍기로 악취를 유인하여 악취방지시설에서 악취를 제거한다. 악취는 다양한 종류의 악취방지시설에서 감소되었으나 고농도 악취는 처리에 한계가 발생하였다. 또한 악취 유입덕트 부족, 여러공정에서 악취 누기 및 악취방지시설 개선이 필요하였다. 폐기물연료화시설에서 지정악취 물질 성분을 분석하여 약액세정 파일럿 실험과 실증실험을 하였다. 악취 민원을 해소하기 위하여 약액세정 파일럿을 확대하였으며 기존의 축열식 고온산화와 다단계 약액세정시설을 연결하고, 저농도는 별도의 약액세정시설을 만들었다. 고농도 악취는 축열식 고온산화와 약액세정시설로 탈취한 결과 효율은 99%이었다. 악취방지법의 부지경계에서 측정한 복합악취는 3배수로 나타났으나, 복합악취 농도가 낮은 것은 수치상의 문제이고 실제로는 악취가 발생한 것으로 생각하였다. 본 연구로 인하여 습득한 개선방안은 복합악취가 악취방지법의 기타지역 배출허용기준이내로 측정되었으나 악취 민원이 줄지 않았다. 따라서 복합악취 측정 후 계산방법을 최대값, 최소값을 제외하고 측정하는 부분을 “최소값, 차 최소값”을 제외하고 기하평균하면 기존보다 2.3배 증가되어 악취 관능에 현실성이 있을 것으로 사료되었다. 악취관련기준은 악취도, 복합악취, 지정악취 및 냄새지수 간에 상호 연계가 되지 않아서 모두를 연결할 수 있는 “악취도 7단계” 제시하였다. 복합악취와 지정악취의 측정 및 분석결과 상관관계가 없는 경우가 발생되고 있어 과다한 측정이 되고 있다. 경제성을 감안하여 악취방지시설의 배출구 22종, 부지경계 12종, 배출수 황화물 6종 측정하는 것을 제시하였다. 복합악취의 측정 시 최고농도와 최저농도가 너무 많은 차이가 발생하는 불합리성이 있었다. 복합악취 농도를 상용로그 값에 10을 곱한 “냄새지수=10*log(복합악취)”의 신설을 제시하였다.
학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :환경공학과,2021. 2
Keywords: 복합악취; 악취기여도; 악취상관관계; 약액세정; 지정악취