생물학적수처리 시스템의 CO2, CH4, N2O 가스 배출량 조사

Abstract

최근, 온실가스의 증가로 인한 기후변화는 갈수록 심각해지고 있으며 이런 문제점에 대응하기 위해 대한민국 정부는 탄소중립 선언 이후 탄소배출량을 2018년 대비 2030년 까지 40% 감축을 목표로 확정 하였다. 현재 온실가스 배출량 조사는 다양한 분야에서 활발하게 진행되고 있지만 하·폐수처리장에서의 온실가스 배출 조사는 미비한 실정이다. 환경부의 온실가스 배출량 산정지침은 2006 IPCC 가이드라인으 로 국가 배출 계수를 적용하지만 각 수처리방법 및 공법, 유입 유기물 등에 대한 구분 없이 일괄 적용 하는 한계점이 있다. 이에 하수처리장의 운영조건에 따라 차등한 산정방식과 고유 배출계수 조사를 통 하여 온실가스 배출량의 정확한 평가의 필요성이 제기된다. 본 연구에서는 하수처리장의 온실가스 발생 량의 정확한 평가를 위해 각 공정별(생물반응조, 혐기소화조, 슬러지 저류조) 유입수에 대한 BMP(Biochemical Methane Potential) test 실시 후 결과에 최소제곱법으로 gompertz 모델을 곡선 적합하여 최대 메탄가스 발생 잠재량(B0)을 산정하였으며 생물반응조, 혐기소화조, 슬러지 저류조의 최대 메탄가스 발생 잠재량은 각각 177.7 mL CH4/g COD, 741 mL CH4/g COD, 248.6 mL CH4/g COD로 나타났다. 또한 각 공정별 batch-test를 진행하여 가스 발생량, 폐수 유입량, 폐수 농도 및 온실가스 농도를조사하여 배출계수를 산정하여 온실가스 발생량을 평가하였다. 산정된 배출계수는 혐기소화조의 경우,CH4, N2O, CO2 각각의 배출계수는 0.339 kg CH4/COD kg 0.0989 N2O-N kg/kg N, 0.457 kg CO2/CODkg이며 생물반응조와 슬러지 저류조의 경우, 각각의 배출계수는 0.005 kg CH4/COD kg 0.0268 N2O-Nkg/kg N, 0.49 kg CO2/COD kg, 0.32 kg CH4/COD kg 0.00717 N2O-N kg/kg N, 0.40 kg CO2/COD kg이다. 이 배출계수를 적용하여 하수처리장의 총 탄소 배출량을 산정하였으며 생물반응조, 혐기성 소화조, 슬러지 저류조의 연당 발생하는 CO2, CH4, N2O 각각의 배출량은 6,125t CO2/yr 375t CH4/yr, 4tN2O/yr로, CH4와 N2O배출량을 CO2로 환산하면 각각 7,875t CO2/yr, 1,240t CO2/yr이다. 위 결과를 근거로 온실가스 배출량을 감축하기 위한 생물학적수처리 시스템에서의 적절한 운영방안을 제시하려 한다.