[폐기물처리기술사 제140회 3교시 5번]

3교시 5번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

폐기물 매립지 내 유기물 분해현상 및 LFG 가스생성 과정을 단계별로 설명하시오.

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답안 구조

  1. 개요
  2. 매립지 유기물 분해의 생물학적 메커니즘
  3. LFG 가스생성 5단계 과정 및 특성
  4. 단계별 매립가스 조성 및 환경 인자 변화
  5. LFG 포집 시스템 및 에너지 자원화 방안
  6. 결론

용어 정의

LFG (Landfill Gas)
매립지 내 유기성 폐기물이 미생물에 의해 혐기성 분해되면서 발생하는 가스로 메탄과 이산화탄소가 주성분임
메탄생성균 (Methanogens)
혐기성 조건에서 유기산, 수소, 이산화탄소 등을 이용하여 메탄을 생성하는 절대 혐기성 미생물 군집
가수분해 (Hydrolysis)
고분자 복합 유기물이 미생물 세포 외 효소에 의해 수용성 저분자 물질로 분해되는 혐기성 소화의 초기 반응

핵심 내용

  • 매립 초기 호기성 단계의 산소 소비 및 이산화탄소 생성, 매립지 내부 온도 상승 현상
  • 혐기성 산형성 단계의 복합유기물 가수분해와 휘발성 유기산(VFA) 축적에 따른 pH 저하
  • 불안정 메탄생성 단계의 메탄생성균 활성화 시작 및 수소 가스 농도 급감 현상
  • 안정 메탄생성 단계의 메탄 생성(50~60%) 안정화, 이산화탄소 비율 감소 및 pH 회복
  • 성숙기의 분해 가능 유기물 고갈, 전체 가스 발생량 급감 및 외부 대기 유입(산소, 질소)
  • 혐기성 분해 화학양론식(Buswell 식) 적용을 통한 이론적 메탄 및 이산화탄소 발생량 산정 개념

공식: CnHaOb+(n−a/4−b/2)H2O→(n/2−a/8+b/4)CO2+(n/2+a/8−b/4)CH4C_nH_aO_b+(n-a/4-b/2)H_2O\rightarrow(n/2-a/8+b/4)CO_2+(n/2+a/8-b/4)CH_4

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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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