To prevent penetration of rainwater into the landfill site is the main purpose of the final cover in landfill sites. Conventional designs of landfill covers uses geotextiles such as geomembrane and GCL, and clay liners to lower the permeability of final covers of landfill sites. However, differential settlement and the variation of temperature in landfill sites cause the development of cracks or structural damage inside the final cover and it is also difficult to obtain clay - the main material of the compacted clay liner in Korea. Thus the former final cover system that suggests geomembrane and GCL or compacted clay liner has several limitations. Therefore, an alternative method is necessary and one of them is the application of SRSL(self-Recovering Sustainable Liner) material. SRSL is two different layers consist of individual materials that react with each other and form precipitates, and with this process lowers the permeability of the landfill final cover. SRSL generally is made up of two layers, so that when a internal crack occurs the reactants of the two layers migrate towards the crack and heal it by forming another liner. In this study the applicability of SRSL material for landfill final cover was examined by performing; (1) jar test to verify the formation of precipitate in the mixture of each reactants, (2) falling head test considering the field stress in order to confirm the decrease of permeability or prove that the hydraulic condctivity is lower than the regulations, (3) compression tests to judge weather if the strength satisfies the restricts for landfills, (4) freeze/thaw test to check the applicability of SRSL for domestic climate. In addition, the application of waste materials in the environmental and economical aspect was inspected, and finally the possibility of secondary contamination due to the waste materials was examined by performing elution tests.
Preventing the infiltration of rainwater into the landfill site is the main purpose of the final cover in landfill sites. Compacted clay layer or geomembrain have been used as a conventional landfill final cover. But they have several disadvantages when damages might occur due to puncturing, differential settlement and desiccation or freeze and thaw. For this reason, as an alternative method SRSL(Self Recovering Sustainable Liner) has been developed. Adopting the precipitation reaction of two chemical material, by forming precipitates that fill the pores, and lower the overall permeability of the liner. The advantage of this method is that when fracture of the liner occurs the remaining reactants of the two layers form precipitates that fill the fracture and recover the low permeability of the liner. In this study, the recovering ability of the SRSL with a crack due to the seasonal variation or differential settlements was investigated by permeability tests. And in order to estimate the durability of the SRSL after freeze/thaw and desiccation, uniaxial compression strength tests were performed.
폐기물 매립지 최종복토의 주요 기능중 하나는 매립지 내부로 우수의 침투를 억제하는 것이다. 이러한 기능을 담당하는 차단층은 폐기물 관리법상 다짐점토층(45cm)의 단독포설이나 다짐점토층(30cm)상부에 HDPE를 복합으로 포설하도록 되어 있다. 그러나 바닥층 사면부에서와 같이 최종복토층 끝단 사면부에서 다짐점토층의 포설이 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 토목합성물질 사이에 차수성이 뛰어난 벤토나이트를 삽입한 토목합성수지점토라이너(Geosynthetic Clay Liner; GCL)를 다짐점토층 대신 적용하여 최종복토 끝단 사면부에서 차단층으로서의 적용가능성을 평가해 보고자 HELP 분석과 사면에서의 안정성 검토, 환경적 내구성 검토를 수행하였다. 그 결과 GCL이 기존의 다짐점토층보다 안정된 결과를 나타내고 있어 GCL을 최종복토의 차단층으로서 사용하도록 제안하고자 한다.
본 연구는 매립지의 최종복토층으로 사용되는 점토 혹은 지오멤브레인의 부등침하 및 기상조건변화에 의한 균열에 취약한 점을 고려하여 균열 발생시 자가형성된 물질로 인하여 균열치유 작용을 할 수 있는 SRSL(Self Recovering Sustainable Liner)의 매립지 최종복토층으로서의 적용성을 파악하였다. SRSL 기법은 2개의 층을 두어 상, 하부층 사이 계면에 불투수성 물질을 생성하는 동시에, 균열발생 시에도 2가지 성분이 다시 결합하여 불투수성 물질을 재형성하는 역할을 수행한다. SRSL의 최종복토층의로서의 적용성 파악을 위해서 실험실에서 연성벽체 투수시험기를 사용하여 투수 특성을 파악하였고 일축압축시험을 통하여 강도 및 강성 특성을 파악하였다. 또한 최종 복토층의 경우 환경적인 요인에 직접적으로 노출되어 있기 때문에 동결/융해 및 건조/습윤에 따른 SRSL의 투수 및 강도 특성 또한 알아보았다. 시험 결과, SRSL은 낮은 투수계수와 기준보다 높은 강도를 가진 매립장의 복토층 재료로 적합한 물질로 판단되며, 동결/융해 및 건조/습윤의 환경적인 영향에 대해서도 안정한 것으로 판명되었다.
우리나라는 폐기물매립지의 사용이 종료되면 즉시 차단형 최종복토층을 설치하고 30년간 사후관리를 하도록 규정하고 있다. 하지만 우수의 침투를 차단하는 최종복토층의 설치는 매립된 유기성 폐기물의 분해를 지연시키고, 침출수로 용출되는 오염물질의 양을 저감시킴에 따라 사후관리가 종료된 이후에 오염물질이 배출되어 주변을 오염시킬 우려가 있다. 본 연구에서는 실험실 규모의 모의매립조를 이용하여 약 7개월간 동일한 조건에서 인공우수를 주입한 후, 이후 8.4개월 동안 최종복토를 가정하여 매립지 내부로 유입되는 강수량을 달리한 경우에 침출수로 배출되는 오염물질의 양을 관찰하였다. 실험 결과로부터 폐기물 매립지의 사용종료 후 즉각적으로 차단형 최종복토층을 설치하는 것보다는 어느 정도 우수의 침투를 허용하는 임시복토층을 설치하는 것이 사후관리기간이 종료된 이후의 환경관리 측면에서 유리할 것으로 판단된다.
The mono-layer cover system is composed of soils only as a filling material and various plants are planted on the surface to control the water balance in the cover system. In this paper, the mono-layer cover system was considered as an alternative landfill final cover system and developed a model that could utilize industrial by-product (especially, coal ash & phosphogypsum) as additive filling materials. The mixture of granite soil, coal ash, and phosphogypsum was placed as a cover material in a box constructed with cement. Laboratory tests were carried out to investigate the environmental effect on the utilization of coal ash & phosphogypsum and to determine the mxing ratio of each materials. In the leaching test, all materials showed lower heavy metal concentration than the threshold values of regulation. The optimum mixing ratio of materials which was applied to field model test was determined to soil (4) : coal ash (1) : phosphogypsum (1) on the volume base. Field model tests were continued from February to July, 2004 in the soil box that was constructed with cement block. It was verified that coal ash and phospogypsum mixed with soil was to be safe environmentally and the water balance of mono-layer cover system was reasonable.
본 연구는 폐기물 매립지에서 폐기물의 분해 등으로 인해 부등침하가 발생할 경우 SRSL(Self Recovering Sustainable Liner)를 활용한 매립지 최종복토층의 안정성에 미치는 영향을 확인해보는 것을 목적으로 한다. FLAC(Fast Lagrangian Analysis of Continua) 2D 프로그램을 이용하여 폐기물 분해 양상을 빈칸(blank)으로 설정한 후 수치해석을 수행하였으며, 기본 물성치시험 및 문헌조사 등을 통해 각 층에 대한 구성성분의 변수를 산정하였다. 이전 현장투수시험 등을 통해 얻어진 파괴 시 안전균열폭(6mm)을 바탕으로 부등침하 발생 시 부등침하의 폭, 깊이, 개수별 매립지 최종복토층의 침하량을 산정하여 부등침하에 대한 구조적 안정성을 검토하였다. 해석결과, 깊이에 따른 영향은 없으며, 침하갯수가 증가할수록 오히려 매립지 최종복토층에 인장력을 발휘하여 안정성 확보를 유리하게 하며, 부등침하의 폭이 전체길이에 24.5% 이내일 경우 안정성에는 문제가 없는 것을 확인하였다.
최종복토의 설계에 있어 가장 중요한 요소 중 하나는 매립지 내부로 우수의 침투를 제한하는 것이다. 우수의 침투는 침출수 발생량을 증가시켜 침출수 처리 비용의 증가에 따른 매립지 운영 비용을 증가 초래한다. 따라서, 매립지의 최종복토층은 우수의 침투를 최소화하기 위해 단독의 다짐점토층 또는 HDPE와 다짐점토층의 복합으로 구성된 차단층을 포설하도록 되어 있다. 그러나 다짐점토층과 HDPE는 매립 폐기물의 분해에 의해 발생하는 침하에 의해 손상이나 파손이 발생할 우려가 있다. 따라서 본 연구는 매립 종료 후 침하에 따른 폐기물 매립지 최종복토층 HDPE의 영향에 대해 평가하고자 수행되었다. 현장시험시공과 lysimeter test, 최종복토 후 침하 예측 결과 최종복토층의 HDPE는 침하에 의한 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타나 침하에 대해 안정하다고 할 수 있다.
쓰레기매립장에서 복토층을 통하여 대기중에 유출하는 가스를 현장에서 단시간내에 측정이 가능한 밀폐형 chamber법을 제시하였다. 또한, 최종복토층에서의 유출가스 실측치를 모델해석으로 모사하여 다음의 결과를 얻었다. 1) 시간변화에 따른 chamber내(H=10-30 cm)의 농도 변화는 30분이내로, G.C의 분석시간을 고려하여 5분단위로 분석한다. 2)메탄산화 반응의 영향으로 $CH_4$/$CO_2$비가 복토층 표면근처에서 급격히 변화한다. 3)매립지 표면의 flux가 F =$10^{-5}$mol/($m^2$.s)일 경우에는 메탄산화반응에 의해 가스조성에의 영향이 있으나, F =$10^{-6}$moll($\textrm{m}^2$.s)의 경우에는 복토층내의 메탄가스 농도가 상대적으로 적으므로 메탄산화반응에의 영향이 적다.
This study presents a numerical method for calculating gas flow around a sanitary landfill gas vent, when gas flows by pressure. The method described is a three-dimensional compartmental model and includes methods to determine the dimensions for the model. Using the numerical method, controll of press and gases flowing out to the air through final cover soil, and degine of sanitary landfill gas vents.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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