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흡착제에 의한 매립가스 중 휘발성 유기규소화합물(실록산) 제거특성
Removal of Volatile Organic Silicon Compounds (Siloxanes) from Landfill Gas by Adsorbents

서동천    (수도권매립지관리공사 녹색기술연구센터   ); 송수성    (수도권매립지관리공사 녹색기술연구센터   ); 원종철    (수도권매립지관리공사 녹색기술연구센터  );
  • 초록

    매립가스의 자원화를 저해하는 전처리 대상물질 중 하나인 유기규소화합물(실록산)에 대한 흡착제의 제거특성을 확인하기 위하여 실제 매립가스를 대상으로 야자계 활성탄, 석탄계 활성탄, 실리카겔, 탈황제, 슬러지탄화물, molecular sieve 13X의 여섯 가지 상용 흡착제 등을 사용한 흡착실험을 수행하였다. 흡착제별 실록산 제거특성을 확인한 결과, 야자계 활성탄은 흡착된 L2성분의 급격한 유출이 확인되었으나 전체적인 실록산 제거효율과 흡착특성을 고려할 때 가장 우수한 흡착제로 나타났다. 그러나 실록산의 제거효과가 있는 것으로 알려져 있는 실리카겔의 경우에는 매립가스 중 D4와 D5 성분을 효과적으로 제거하였으나 L2성분은 흡착되지 않는 것으로 나타나 일부 실록산 성분의 제거효과만이 확인되었다. 한편, 야자계 활성탄을 직렬배열하였을 때, 처리된 매립가스의 실록산 함유정도와 농도변동의 주요인자인 L2성분을 비롯한 실록산 성분의 안정적인 제거가 가능한 것으로 나타났다. 또한, 실제 매립가스를 구성하고 있는 매우 다양한 성분들의 특성과 상호작용으로 흡착제의 실록산 제거특성에 영향을 미치는 것으로 나타나 효율적인 매립가스 자원화를 위해서는 흡착제와 대상물질 사이의 흡착특성과 함께 매립가스에 포함된 처리대상물질의 배출특성에 따른 전처리가 이루어져야 함을 확인할 수 있었다.


    Adsorption properties were estimated for the organic silicon compounds (siloxanes) in an actual landfill gas (LFG) using adsorbents such as coconut activated carbon, coal activated carbon, silica gel, sulfur adsorbent, carbonized sludge, and molecular sieve 13X. Coconut activated carbon showed the highest removal efficiency of more than 95%. The desorption of hexamethyldisiloxane (L2) from the adsorbent, however, resulted in the remarkable concentration variation of the compound in the treated gas. Silica gel, which had high adsorption capacity for L2 in single substance adsorption experiment in the other study, could not remove the component in the actual landfill gas while it adsorbed well octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and decamethylcyclopentasiloxane (D5) in the LFG. Therefore the elimination of hexamethyldisiloxane is an important factor to determine the level of total organosilicon compound in pretreated landfill gas. Moreover, the L2 from the actual landfill gas was effectively adsorbed by the serial adsorption test using two columns packed with coconut activated carbon which has the great capacity of siloxanes removal among others. In order to utilize efficiently LFG as a renewable energy, the emission and adsorptive characteristics of the substance to be treated should be considered for the organization, operation, and management of pretreatment process.


  • 주제어

    휘발성 유기규소화합물 .   실록산 .   매립가스 .   흡착 .   신재생에너지.  

  • 참고문헌 (19)

    1. Schweigkofler, M., and Niessner R., “Removal of siloxanes in biogases, J. Hazard. Mater., B83(3), 183-196(2001) 
    2. Schweigkofler, M., and Niessner, R., 'Determination of siloxanes and VOC in landfill gas and sewage gas by canister sampling and GC-MS/ASE analysis,' Environ. Sci. Technol., 33(20), 3680-3685(1999) 
    3. 신호철, 이윤기, 편준범, 박진원, “매립가스 연료화를 위한 미량 유해 VOCs에 대한 활성탄 제거특성연구,” 한국폐기물학회지, 17(3), 326-336(2000) 
    4. Tower P. M., and Wetzel J. V., 'Reducing biogas power generation costs by removal of siloxanes,' in Proceedings of 46th Annual Conference of New Zealand Water and Wastes Association, Auckland, New Zealand(2004) 
    5. Environmental Agency, “Guideline on gas treatment technologies for landfill gas engines,” Bristol, UK(2002) 
    6. 서동천, 윤수경, 김문정, 오일균, 권석구, 송수성, 천승규, “매립가스 중 전처리대상 유기규소화합물(실록산)의 평가,” 한국폐기물학회지, 24(5), 391-399(2007) 
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    10. Hagmann M., Hesse E., Hentschel P., and Bauer, T., “Purification of biogas - Removal of volatile silicones,” in Proceedings of Sardinia 2001, Eighth International Waste Management and Landfill Symposium, Cagliari, Italy, pp. 641-644(2001) 
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    13. Tower, P., and Wetzel, J., “New landfill gas treatment technology dramatically lowers energy production costs,” in Proceedings of 29th Annual Landfill Gas Symposium of SWANA (Solid Waste Association of North America), St. Petersburg, US(2006) 
    14. Wheless, E., and Pierce, J., “Siloxanes in landfill and digester gas update,”in Proceedings of 27th Annual Landfill Gas Symposium of SWANA (Solid Waste Association of North America), San Antonio, US(2004) 
    15. 김종국, 최호석, 유인상, “점토광물을 이용한 매립지 가스중 실록산 흡착에 관한 연구,” 공업화학, 17(5), 465-470(2006)     
    16. Eklund, B., Anderson, E. P., Walker, B. L., and Burrows, D. B., “Characterization of landfill gas composition at the Fresh Kills municipal solid-waste landfill”, Environ. Sci. Technol., 32(15), 2233-2237(1998) 
    17. 수도권매립지관리공사, “국내 매립가스 자원화시설 현황 및 기술 사례집,” 수도권매립지관리공사(2006) 
    18. Prabucki, M.-J., Doczyck, W., and Asmus, D., “Removal of organic silicon compounds from landfill and sewer gas,” in Proceedings of Sardinia 2001, Eighth International Waste Management and Landfill Symposium, Cagliari, Italy, pp. 631-639(2001) 
    19. 강정식, 권영배, 강수호, “하수슬러지의 탄화처리 및 재활용 기술,”2005 폐기물 관리 및 처리 기술 발표회 논문집, 수도권매립지관리공사, pp. 221-230(2005) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. 2011. "" Environmental engineering research, 16(3): 159~164     
    2. Nam, Sangchul ; Kang, Jeong-Hee ; Hur, Kwang-Beom ; Lee, Nam-Hoon 2011. "Effect of Landfill Site Characteristics on Siloxane Production in Landfill Gas" 유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resource Recycling Association, 19(3): 44~53   
    3. Lee, Chae-Young ; Lee, Se-Wook ; Park, Su-Hee ; Hur, Kwang-Beom ; Kim, Hae-Ryong ; Lee, Nam-Hoon 2011. "Characteristics of Siloxane Concentrations in Bio Gas from Anaerobic Digestion of Food Wastewater" 유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resource Recycling Association, 19(4): 60~65   
    4. Kim, Gill Jung ; Kim, Lae Hyun 2016. "Analysis of cause of engine failure during power generation using biogas in sewage treatment plant" 에너지공학 = Journal of energy engineering, 25(4): 13~29     

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