매립지 침출수 처리 시스템에서 응집/응집, 유체역학적 캐비테이션, 오존화 및 활성탄의 연관성에 대한 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9502(2023) 이 기사 인용

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성숙한 매립 폐수는 생분해성이 낮고 유기물 함량이 높기 때문에 복합 유출수입니다. 현재 성숙한 침출수는 현장에서 처리되거나 폐수 처리장(WWTP)으로 이송됩니다. 많은 WWTP는 높은 유기물 부하로 인해 성숙한 침출수를 수용할 수 있는 능력이 없으며 이러한 유형의 폐수에 더 적합한 처리장으로의 운송 비용이 증가하고 환경에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 응고/응집, 생물학적 반응기, 막 및 고급 산화 공정과 같은 성숙한 침출수 처리에 많은 기술이 사용됩니다. 그러나 이러한 기술을 단독으로 적용하면 환경 표준을 충족하는 효율성을 달성할 수 없습니다. 이에 본 연구에서는 성숙한 매립침출수 처리를 위해 응집 및 응집(1단계), 유체역학적 캐비테이션 및 오존처리(2단계), 활성탄 연마(3단계)를 결합한 컴팩트 시스템을 개발했습니다. 물리화학적 공정과 고급 산화 공정의 시너지적 조합은 생물응집제 PGα21Ca를 사용한 처리 3시간 이내에 화학적 산소 요구량(COD) 제거 효율이 90% 이상인 것으로 나타났습니다. 또한, 뚜렷한 색상과 탁도가 거의 완벽하게 제거되었습니다. 처리된 성숙한 침출수의 나머지 COD는 대규모 수도의 일반적인 가정 하수(COD ~ 600 mg L−1)와 비교할 때 더 낮았으며, 이는 제안된 시스템에서 처리 후 위생 매립지를 도시 하수 수집 네트워크에 상호 연결할 수 있게 해줍니다. 컴팩트 시스템을 통해 얻은 결과는 매립지 침출수 처리장 설계뿐만 아니라 환경에 대한 새로운 관심과 지속성을 지닌 다양한 화합물을 포함하는 도시 및 산업 폐수의 처리에도 도움이 될 수 있습니다.

브라질의 고형 폐기물 관리는 국가 전체 인구를 포괄하지 않는 비효율적인 수집 및 처리로 인해 반복되는 문제입니다. 브라질 국가위생정보시스템(SNIS)에 따르면 2020년에는 약 6,660만 톤의 폐기물이 수거되었으며, 이는 2017년에 비해 470만 톤, 2010년보다 18% 더 많은 수치입니다. 고형 폐기물의 적절한 관리가 중요한 긴급 상황입니다. 이렇게 생성된 폐기물의 양은 환경 지원 용량에 과부하를 줄 수 있습니다1.

기존의 고형 폐기물 최종 처리 방법 중 경제적 이점과 기술적 복잡성으로 인해 위생 매립이 여전히 자주 사용되고 있습니다. 도시 고형 폐기물을 수용하기 위해 운영되면 매립지는 총량의 평균 52%에 해당하는 상당한 양의 유기물을 수용할 수 있으며, 이는 빗물의 침투와 매립지 층의 생화학적 과정에 의해 영향을 받아 다중 분해 반응을 겪기 시작합니다. , 시스템을 통해 침투하는 침출수를 형성합니다. 그러나 이러한 생산 흐름 내에서는 잔류물의 수분 함량, 침전, 증발, 유기 및 무기 물질의 화학적 조성, 온도, pH 등 여러 요인이 침출수의 생성 및 특성에 직접적이고 중대한 영향을 미칠 수 있습니다1. 2.

Mishra et al. (2016)에 따르면, 침출수 물질의 잘못된 취급은 토양, 표면 및 지하수 오염의 가장 큰 원인 중 하나이며, 이는 이 물질 처리의 필요성이 크다는 것을 보여줍니다3. 이 시나리오에 삽입된 침출수 처리 공정의 가장 큰 과제는 생물학적으로 분해되기 어려운 난분해성 유기 화합물의 고농도를 줄이는 것입니다4. 이러한 화합물의 존재는 높은 수준의 화학적 산소 요구량(COD)과 낮은 비율의 생화학적 산소 요구량(BOD) 대 용존 유기물(DOM)1,3,5에서 드러납니다.