수도권매립지는 침출수를 어떻게 처리할까?

수도권매립지는 침출수를 어떻게 처리할까?

대학생신재생에너지기자단 19기 김다빈

 

수도권 매립지 침출수 문제

수도권 매립지의 위생 매립을 약속했던 제1매립장은 사실상 '비위생 매립장'이었다. 업체들의 부실 설계·시공, 침출수 누출 등 숱한 문제가 발생한 것이다. 1995년 감사원의 '수도권 매립지 건설 및 운영관리실태' 감사 결과를 보면, 제1 매립장의 설계를 맡은 (주)선진엔지니어링은 매립장 흙의 압력을 고려하지 않고 파손되기 쉬운 플라스틱류의 빗물 제거관으로 설계하면서 매립장 내부로 빗물이 수년간 스며들게 했다.  그 결과, 매립지 내부 압력이 높아져 제방 일부가 붕괴되고, 침출수가 누출되는 사고가 발생했다. 사전 환경영향평가에선 침출수의 COD(화학적 산소요구량) 기준을 기준치(100PPM)보다 강화한 30PPM 이내로  처리해 서해안 오염을 예방토록 협의했지만, 실제로는 기준치를 12배(1천280PPM)나 초과한 상태로 서해안에 방류했던 것으로 드러났다. 당시 감사원은 "침출수가 지하에 스며들고, 제방이 무너져 해양을 오염시킨다면 국토와 해양의 보전은 불가능"이라며 "수도권매립지는 그 상징적 의미와 중요성에 걸맞은 안전장치나 효율성은 갖추지 못하고 있다"고 지적했다. 이후 수도권매립지에서는 침출수를 처리하는데 기술개발과 ‘무방류’라는 새로운 시스템과 함께 많은 노력을 기울이고 있다.

 

침출수 조성의 다양성

 침출수의 화학적 조성은 매립지의 경과년수와 시료 채취 상황에 따라 다양하다. 예를 들어, 침출수 시료가 분해의 산생성 단계에서 채집되었다면 pH는 낮고, BOD5, TOC, COD, 영양물질 그리고 중금속의 농도는 높을 것이다. 반면에 침출수 시료가 메탄 발효기에 채취되었다면 pH는 6.5~7 사이에 BOD5, TOC, COD 그리고 영양물질 농도는 상대적으로 낮을 것이다. 또한 중금속도 중성의 pH 사이에서는 용해성이 낮으므로 농도가 낮을 것이다. 침출수의 pH 범위는 존재하는 산의 농도뿐만 아니라, 침출수에 접촉하는 매립가스 중의 CO2분압에도 좌우된다.

 침출수의 생분해성은 시간에 따라 변화된다. 침출수 생물분해성의 변화는 BOD5/COD비로 감지할 수 있다. 처음에 이 비율은 0.5 이상이 되며, 비율이 0.4~0.6정도인 것은 침출수내의 많은 유기물이 생물학적으로 분해 가능함을 나타낸다. 숙성 단계에 있는 매립지에서는 BOD5/COD의 비가 보통 0.05~0.2 정도이다. 생물학적으로 분해가 어려운 휴민산 및 펄브산을 함유하는 숙성 단계의 매립지 침출수는 비율이 낮아진다.

 다양한 침출수의 특성 때문에 침출수 처리시설의 설계는 복잡해진다. 예를 들어, 신규 매립지 침출수의 성질에 따라 설계된 처리시설은 숙성단계 매립지의 침출수 처리시설로 설계된 것과 다르다. 분석 결과를 해석하는 일도 한 시기, 한 지점에서 발생된 침출수는 다른 시기의 폐기물에서 나온 침출수와 혼합된 것이기 때문에 더욱 복잡해진다.

 

수도권 매립지 침출수 처리공정

 수도권 매립지의 침출수 처리장은 1일 6,700톤의 침출수를 처리할 수 있는 시설로서 생물학적처리공정과 화학적 처리공정을 이용한다. 매립지 침출수의 C/N비를 맞춰주기 위해 음폐수를 투입하여 침출수를 혐기성 소화, 탈질/질산화, 화학 응집, 산화 응집 처리후 방류의 공정으로 처리하고 있다. 처리시설은 침출수의 특성상 매립경과 년수에 따른 수량과 수질의 변동에 대응하고, 기기의 보수, 구조물의 유지관리 등을 감안하여 계열별 운전이 가능하도록 2계열로 설치, 시설의 규모가 큰 탈질/질산화조는 효율적 운전을 고려하여 총 4계열로 설치되어 있다.

[자료 1. 수도권매립지 침출수 처리공정]

출처: 수도권매립지관리공사

 

[자료 2. 수도권매립지 침출수 처리계통도]

출처: 수도권매립지관리공사

침출수 무방류, 매립장으로 재순환시키는 설비

 침출수 처리 계통도를 보면 무방류가 이루어지고 있는 것을 알 수 있다. 무방류란, 방류수를 전혀 외부로 배출하지 않고 공장 안에서 재순환하거나 재활용할 수 있는 시스템을 말한다. 오염물질을 배출하는 시설이 설치된 공장은 해당 지역의 배출기준에 맞게 오염물질의 농도를 낮추어 배출해야 한다.오염물을 제거한 뒤 방류수는 대부분 인근 하천이나 강, 해역 등에 배출되는데 이 과정에서 폐수가 유출될 경우 수질이 오염된다. 방류 시스템은 오염물질 배출을 원천적으로 차단하게 되어, 방류수의 수질 개선과 수자원의 효율적 이용 등의 긍정적인 효과를 가져올 수 있다.

 수도권매립지관리공사는 2020년까지 수도권매립지 침출수처리장에서 발생하는 최종 배출수를 신규 시설 설치를 통해 전량 재이용하는 무방류 사업을 본격 추진할 계획이다. 현재 침출수처리장에서는 수도권매립지에서 발생하는 침출수 및 폐수 등을 일 4,000톤 규모로 병합처리하고 있으며 최종 처리수는 법 기준보다 80~94% 더 낮추어 처리 후 인근 수역으로 방류하고 있다. 무방류 사업을 진행하면 매립장의 조기 안정화와 매립가스의 추가 증산이 가능할 것으로 예상되며 특히 염류 제거시설에서 생산되는 처리수는 전량 인근 50MW 발전시설의 냉각수로 재이용돼 국가 수자원 보호에도 기여할 수 있다.

 

무방류가 불러올 기대효과

 침출수 무방류 사업은 기존 처리시설과 신규로 설치되는 침출수 매립시설 환원 정화설비 그리고 염류 제거시설의 기술 융합으로 가능하다며 무방류 사업은 20년간 축적된 침출수 처리기술의 집합체가 될 것이다. 수도권매립지관리공사의 침출수 무방류 사업 추진은 수도권매립지 주변수역 특히 인천 연안해역의 획기적인 환경개선뿐만 아니라 국내 폐기물 처리시설 운영에도 ‘무방류’라는 새로운 패러다임이 확산되는 계기가 될 것으로 기대된다. 아울러, 침출수 재순환을 통해 매립장 내 함수율이 증가(26% → 최대 40%)하면 폐기물의 유기물 분해를 촉진해서, 제2매립장 사후관리기간*을 대폭 단축시키고 사후관리에 필요한 비용 약 1,015억 원이 절감될 것으로 기대된다. 또한, 유기물 분해 촉진으로 50MW 발전소의 연료로 활용되는 매립가스 발생도 증가시켜, 약 788억 원 상당의 추가 전력까지 생산할 수 있을 것으로 예상된다.

* 매립장 내부 폐기물이 충분히 분해되어 지반 안정화까지 필요한 기간

 

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참고문헌

수도권 매립지 침출수 문제

1) 고양시, "고양시 사용종료 매립지 사후관리 환경영향조사 보고서", 

2) 이원근, 이준석, 공승배 기자,  "[수도권, 이대론 쓰레기에 묻힌다·(2)무엇이 문제였나]매립지 부실운영이 빚은 '재난'", 경인일보, 2020년 3월 13일, [수도권, 이대론 쓰레기에 묻힌다·(2)무엇이 문제였나]매립지 부실운영이 빚은 '재난' (kyeongin.com)

침출수 조성의 다양성

1) 남동환, 이동훈 공영, "폐기물처리공학", 동화기술, 제 11장 폐기물 최종처분, 2014

수도권 매립지 침출수 처리공정

1) 물환경처 공정운영부, 수도권매립지관리공사," 폐기물처리- 침출수 처리장", https://www.slc.or.kr/slc/mb/sl/lcTm.do?tabNo=0&#/eyJwYWdlIjoxLCJ3ZWJQYWdlTm8iOiIyMDciLCJ0YWJObyI6MH0= 

2) 물환경처 공정운영부, 수도권매립지관리공사, "폐기물처리- 침출수 처리계통도", https://www.slc.or.kr/slc/mb/sl/lcTm.do?tabNo=3&#/eyJwYWdlIjoxLCJ3ZWJQYWdlTm8iOiIyMDciLCJ0YWJObyI6M30= 

침출수 무방류, 매립장으로 재순환시키는 설비

1) 김효영, "[카드뉴스] 무방류 시스템이란?", 물산업신문, 2019년 7월 11일, http://www.watermaeil.com/news/articleView.html?idxno=2047 

2) 수도권매립지관리공사, "침출수를 매립지로, 무방류사업 본격 추진", https://www.slc.or.kr/slc/board/bdWorkView.do#/eyJiZE5vIjoxNDQ0LCJiY0lkIjoicmVwb3J0Iiwid2ViUGFnZU5vIjozMDEsInByZVVSTCI6Imh0dHBzOi8vd3d3LnNsYy5vci5rci9zbGMvY3NjL2d1aWQvaW50U3JjaC5kbyJ9 

무방류가 불러올 기대효과 

1) 환경부, "매립장 침출수 재순환, 국내 첫 도입…환경·경제 일석이조", http://www.me.go.kr/home/web/board/read.do?boardMasterId=1&boardId=1380950&menuId=286