탄소중립을 위한 친환경 기술 혁신 중 퇴비화 시스템

퇴비화는 각종 유기 폐기물의 생물학적 분해를 통해 최종제품을 안정적으로 얻는 과정으로 토양, 비료 등의 개선시스템으로 최종제품을 재활용할 수 있지만 지금까지는 주로 매립지에 의존해 왔습니다. 이 중 음식물 쓰레기는 수분 함량이 높고 썩기 쉬우며, 2차 오염과 에너지 절약 측면에서 매립과 소각 처리가 더 적절하지 않습니다.

 

이러한 퇴비화의 필요성에 대응하기 위해서는 폐기물의 특성을 고려한 세밀한 기술적 검토가 필요하며, 국내 시장을 보호하기 위해서는 퇴비화 기술의 개발이 요구됩니다. 그러나 아직 현실적인 기술적 기반이 없습니다. 따라서 퇴비화 설비의 활성화를 위해서는 설비 설계에서부터 운전, 유지관리에 이르기까지 일반 설비의 안정적인 운영에 필요한 기술 지침의 개발이 시급합니다.

퇴비화 기초 영향인자 및 경제성 분석

퇴비화는 생물학적 과정에서 유기 폐기물이 환경에 악영향을 미치지 않고 안정화되며, 퇴비라는 부식토가 되어 비료나 토양 변형 등에 활용될 수 있습니다. 퇴비화는 두 가지 조건으로 가능하지만 분해 기간이 짧고 병원균 소멸률이 높아 악취가 나는 것이 장점이기 때문에 공학적 개념의 퇴비화는 일반적으로 호기심의 퇴비화를 의미합니다. 퇴비화는 아무런 처리 과정 없이 유기 폐기물을 토양에 직접 주입할 때 악취와 침전물로 인한 지하수 오염, 병원균 확산을 크게 줄일 수 있는 장점이 있습니다. 퇴비화는 인도에서 Albert Howard 경에 의하여 가정용 폐기물, 분뇨, 짚, 흙을 겹겹이 쌓아 퇴비화 산업화 과정이 전개된 1925년 이후 여러 나라에서 사용됐고 서구 여러 도시에 적용됐습니다.

 

퇴비화는 유기 폐기물이 미생물의 분해에 의해 보다 안정적인 형태로 변하는 과정으로 각종 환경요인의 영향을 받습니다. 따라서 퇴비화에 있어 가장 먼저 고려해야 할 것은 미생물과 환경요인을 적절히 제어하여 이러한 미생물의 활동에 적합하고 유기 폐기물의 효율적인 분해를 달성하는 것입니다. 즉, 유기 폐기물에 존재하는 다양한 종류 미생물의 최적 성장률과 미생물에 의한 유기 폐기물의 분해율을 높이기 위해 생물환경을 최적화할 필요가 있습니다. 이러한 환경 요인에는 온도, 공기 공급(산소), 수분 함량, 탄화 속도 및 pH가 포함됩니다.

 

경제적 타당성 분석은 요소의 비용 시점별 비용을 계산하고 이러한 비용을 동등한 비용으로 환산하여 비교합니다. 또한 경제 비교 대상은 소각, 퇴비화, 매립의 3가지 대안으로 제한되었습니다. 증가하는 설비 용량과 함께 비용은 대수적으로 증가합니다. 초기 투자 비용은 퇴비 100, 소각 272, 매립 91로 시설 수명이 짧고 공사비가 비싸 생활과 직결되지 않기 때문. 유지비는 퇴비 100대, 소각 125대, 폐기물 1톤당 71대이며, 발전소 운영비는 에너지 연료비 등 20~30% 차이가 납니다.

 

비용이 많이 드는 측면과 비용이 많이 들지 않는 측면을 고려하여 퇴비화 방법을 중심으로 다음과 같은 일반적인 결론을 도출할 수 있습니다. 현재 퇴비화 경제가 소각보다 우수하고 매립지보다 낮지만 시설이 점차 강화되면서 매립지보다 경제성이 높아질 수 있습니다. 열화는 2차 오염이 없어 자원 사용의 효율성을 높이고 지구 환경 보호에 기여합니다.

퇴비화 시설 및 주요 공정

유기 폐기물의 최적 처리를 위해서는 다양한 공정 조합이 필수. 일반적으로 퇴비화는 사전 치료 과정, 살균 과정, 숙성 과정으로 나눌 수 있습니다. 사전 처리 과정은 퇴비화 과정을 수행하기 전에 대형 이물질이나 이물질을 제거하고 대형 입자를 분쇄하는 것을 의미합니다. 그리고 폐기물의 기능률이 너무 높으면 때로는 건조 과정이 포함되며, C/N 비율 조정을 위한 흔들림 설비 또는 반환 방지제와의 혼합이 포함됩니다.

 

사전 처리 과정을 마친 유기 폐기물이 원자로에 들어가 미생물에 의해 분해되는데, 이 과정을 살균 과정이라고 합니다. 이 주 퇴비화 과정에서 사용되는 원자로의 크기와 역할에 따라 대규모 퇴비화 시설과 대규모 퇴비화 시설은 비반응성 퇴비화 시설과 기계적 설비로 분류됩니다. 그러나 퇴비화 중 운전조건은 동일하며 원자로 구조에 따라 구성 원료의 성질에 따라 약간의 차이만 있음. 이 퇴비화 시설들은 영국 하워드 경이 처음 개발한 것들로 산업 규모에서 단기간에 초고속 퇴비화를 일으킬 수 있는 여러 시설이 개발됐습니다. 숙성 과정은 일반적으로 퇴비화 과정에서 완전히 분해되지 않는 유기물의 안정화 과정인 퇴비화 과정의 일부로 이루어져 있습니다.

퇴비화 공정인 자 중 유해폐기물 제거

유해 폐기물에는 배터리, 청소기, 폭발물, 휘발유, 자동차 기름, 페인트, 살충제, 제초제 및 각종 용제가 포함됩니다. 유해폐기물은 폐기물의 수집, 저장, 재생 또는 처리와 같은 분리 과정을 거쳐 퇴비화 시설에 공급되는 퇴비화 원료에서 제거되어야 합니다. 따라서 퇴비화 시설로 유입되는 유해 폐기물을 제거하기 위한 분리 과정이 있어야 합니다. 퇴비화 원료에 유해 폐기물이 남아 있으면 미생물의 활동이 억제됩니다. 예를 들어, 살충제와 제초제는 생분해성 반응을 억제 또는 억제합니다. 퇴비화 안전기준에 대해서는 농림수산식품부가 비료 처리 기준으로 중금속 등의 제한 기준을 신설했습니다. 이러한 제한을 준수하기 위해서는 퇴비 원료에서 유해 폐기물을 제거해야 합니다.

 

퇴비화 과정의 최종 산물에 다량의 유해 화학물질이 존재하면 인간의 건강, 안전 및 환경을 위협할 수 있습니다. 위험한 화학물질은 비소(As), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 구리(Cu), 납(Pb), 수은(Hg), 몰리브덴(Mo), 셀레늄(Ni), 아연 등. 중금속은 카드뮴(Cd), 구리(Cu), 납(Pb), 수은(Hg), 아연(Zn), 니켈(Ni) 등으로 불립니다. 납과 같은 위험한 화학물질은 퇴비화 과정에 반입되어서는 안 됩니다. 퇴비화 원료에 납이나 기타 위험한 화학물질이 포함되어 있다면 퇴비화 과정 전에 제거해야 합니다. 이러한 유해화학물질이 퇴비화 과정 자체에 부정적인 영향을 미치지 않더라도 퇴비화 과정 전에 제거되지 않으면 최종 제품을 분리하는 것은 매우 어렵거나 불가능합니다.

퇴비화 시설의 악취제거 방법

퇴비화 설비에 적용되는 냄새 제거 방법은 물리적, 화학적, 생물학적 처리 방법으로 분류되는데, 일반적으로 사용되는 활성탄 흡착 방법, 해독 방법 및 토양 추출 방법. 액체 정화법 중 물정 화법은 암모니아, 저급아민, 저급지방산 등 대형 수용액에 효과적. 암모니아는 1.5-2의 액체/가스 비율로 50% 이상 제거할 수 있고, 암모니아는 95% 이상 제거할 수 있으며, 액체/가스 비율과 황산 0.5-1의 농도로 제거할 수 있습니다. 가성소다에 의한 황화수소의 흡수는 액체/가스비 0.5대 1로 95% 이상의 제거율을 얻을 수 있습니다. 의약품 관리 또는 액체 산화를 위해 가스 세척탑 또는 충전탑을 사용합니다. 약한 용액으로 물, 황산, 가성소다, 저염 소산을 단독 또는 조합하여 사용함. 혼합물의 경우에는 황산 탑, 치아 염소 산소다 탑, 가성소다 탑 등 3개의 탑이 사용되었습니다.

 

활성탄은 편광을 통해 흡착되어 다양한 물질을 제거할 수 있습니다. 그러나 암모니아와 저급아민에는 그다지 효과적이지 않습니다. 또한 물이 포함되면 흡착력이 저하됩니다. 흡착 비용이 많이 들고 재생 비용이 많이 들어 퇴비화 과정에 적용하기에는 다소 비경제적일 수 있습니다.

 

물리적, 화학적 치료법은 값이 비싸고 유지비가 많이 들어 치료 효율 면에서 안정적이지 않으며 최근에는 미생물 용액을 이용한 생물학적 추출법이 많이 적용되고 있습니다. 생물학적 추출법 중 토양이나 퇴비 채취는 토지 면적이 크고 처리 효율이 다소 낮아 최근에는 화물 탑의 생물 채취 장치로 대체되고 있습니다. 화물 탑의 생물학적 추출장치는 유지관리의 용이성, 경제성 및 처리 효율의 안정성 측면에서 온실가스를 제거하는 최고의 방법입니다.