철 화합물 주입에 따른 매립가스 내 황화수소 제거 연구

매립가스는 주요 성분인 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2)와 수분, 황화수소(H2S), 실록산(Siloxane) 등의 미량물질을 포함하고 있다. 매립가스 중 미량물질인 H2S는 매립지 주요 악취물질로 알려져 있으며, 전력 생산 등 매립가스 에너지화과정에서 불순물로 작용한다. 매립가스중 H2S는 폐기물 내에 유입된 Sulfate(SO4 2-)가 혐기성 조건하에 황산염환원미생물(Sulfate Reducing Bacteria; SRB)에 의해 환원되어 발생하게 된다. SRB는 메탄생성균(Methane Producing Bacteria; MPB)과 함께 최종적으로 유기물 분해에 중요한 역할을 하는 미생물로 기질적 이용에서 유사성이 높아 경쟁관계에 있다. 황산염환원반응은 메탄생성반응에 비해 자유에너지가 더 낮아 H2S 생성반응이 열역학적으로 다소 유리하다고 알려져 있다. 최근 폐기물 재활용 및 자원화 확대 추진으로 인해, 생활폐기물의 매립 비율은 낮아지고 상대적으로 황산염(SO4 2-)을 함유한 건설폐기물의 매립 비율이 높아지고 있다. 따라서, 매립지 내에 황산염 유입량이 증가함에 따라 SRB의 활성이 MPB보다 우세하여 H2S 발생이 쉬운 환경이 형성되고 있어, 매립지 H2S 저감방안 마련이 요구되고 있다. 매립가스 중 H2S를 제거하기 위한 연구는 주로 포집된 매립가스를 대상으로 Fe2O3, 실리카겔 등을 이용한 흡착 처리, 미생물 담체를 활용한 바이오필터 처리, NaOH 용액에 의한 세정방식 등의 화학적 처리에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 또한 매립지에서 발생한 H2S는 다양한 형태의 금속이온의 투입에 의해 Sulfide mineral(MeS) 형성을 통한 불용화 처리가 가능하다. 즉, 금속양이온인 철 화합물을 매립지에 직접 주입함으로써 H2S 발생을 억제하는 방안이 제시되고 있으며, 매립지에 적용 가능한 철화합물의 선정에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 매립 대상 혼합폐기물을 이용하여 철화합물 주입에 따른 H2S 및 CH4 생성 변화에 대한 연구를 수행하였다. 네 가지의 철화합물(FeCl2·4H2O, Fe2O3, FeO(OH), FeC6H5O7)을 선정 후 물질별 황화수소 제거량 비교를 통해 최적 물질을 선정하였고, 매립폐기물을 이용한 BMP test에 철화합물 주입을 통해 매립가스내 H2S 및 CH4 생성 변화를 알아보았다. 철화합물에 의한 황화수소 제거 연구결과 FeCl2·4H2O, FeC6H5O7 두가지 물질의 제거 효율이 우수한 것으로 나타났다. BMP test 결과, 철화합물 주입에 의해 H2S 발생 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 철화합물을 주입하지 않은 경우에 비해, FeCl2·4H2O 주입시 발생량에 큰 차이가 없으나, FeC6H5O7의 경우 Citrate 함유로 인해 발생량이 증가되는 것으로 나타났다.