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초기 강우에 의한 도시 유역 비점오염 부하의 유입 저감을 위한 침강 처리 시설 적용 타당성 분석
Effectiveness of Settling Treatment System to Reduce Urban Nonpoint Source Pollutant Load by First Flush 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.39 no.3, 2017년, pp.140 - 148  

김재영 (충남대학교 환경공학과) ,  서동일 (충남대학교 환경공학과) ,  이동은 (충남대학교 환경공학과)

초록
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강우 초기 표면 유출에 의해 지표수로 전달되는 비점오염물질을 저감하기 위하여 고안된 초기우수처리 장치의 효율을 분석하였다. 장치는 파일럿 규모로서 실험실 수준의 분석 결과에 근거하여 설계되었다. 강우시 사전에 설정된 조건들에 따라 실험 장치로 채수를 실시하였으며, 24시간 동안 정치하여 침강에 의해 오염물질을 제거한 상등수의 수질을 측정하여 효과를 분석하였다. 총 9번의 강우에 대하여 평균적인 제거 효율은 총고형물질(Total Suspended Solid, TSS), 총인(Total Phosphorus, TP) 그리고 총질소(Total Nitrogen, TN)에 대하여 각각 87.4%, 75.3% 및 43.6%로 나타났다. 초기 강우 유출수 오염물질의 농도는 강우량과 강우강도가 증가함에 따라 증가되는 것으로 분석되었다. 이는 강우 초기 각 오염물질의 고형물질의 분율이 더 크기 때문인 것으로 판단된다. 본 연구에서는 초기 강우시 발생하는 유출수에 의한 오염부하의 상당부분을 단순한 침강만으로 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 검증하고자 하였으며, 특히 추가의 동력이나 화학물질의 투입 없이도 고형물질 분율이 높은 TSS와 TP의 제거 효율이 우수한 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The effectiveness of the first flush treatment system using settling process was evaluated to reduce urban nonpoint source pollutant loads to surface water during storm events. A pilot scale system was constructed and tested in the field and surface runoff samples were collected automatically accord...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 4. Cumulative pollutant load ratio of stormwater events of this study.
  • 이 시설에 대한 실험실 수준의 연구 결과는 Seo and Kim16)에 의해 자세하게 보고된 바 있다. 또한, 본 연구와 관련하여 여과 시설의 기본적인 개념 및 효율은 Koo 등20)에 의해 보고된 바 있으며 본 연구에서는 침강장치에만 국한하여 기술하고자 한다. 한편 도시 표면에 도달한 빗물은 지하로 스며드는 비율이 감소하기 때문에 지하수위 또한 감소하여 하천의 유지 유량이 작아지는 부작용이 발생하고 있다.
  • 본 논문에서는 강우시 도시유역에서 하천으로 전달되는 오염물질 부하량을 저감하고자 초기우수 처리시설을 개발하고 실험실 수준의 실험을 거쳐16~19) 현장 적용가능성을 검증하기 위하여 파일럿 규모로 수행된 결과를 보고하고 있다. 또한, 본 연구진들은 초기우수 처리시설을 제어하고 관리하기 위한 시스템21)을 제안한 바 있다.
  • 본 연구는 강우시 발생하는 비점오염물질을 제어하기 위하여 본 연구진이 개발한 초기우수 처리장치의 공정 중 침강을 이용하여 오염물질을 처리하는 장치를 성능 검증하기 위해 수행하였다. 대전의 관평천의 분류식 유역의 우수거 말단에서 강우유출수를 채수하여 수질 분석을 수행하였다.
  • 관평천의 유역은 2005년경 개발되어 주거, 상업지역, 연구시설 및 산업시설로 구성된 하류와 오랫동안 그린벨트 지역으로서 아직 개발이 적극적으로 이루어지지 않은 상류지역으로 구분된다. 본 연구에서는 관평천 유역 중 주거 및 상업 지역이 주로 형성되어 있는 소유역 안의 분류식으로 이루어진 우수거 말단에서 연구를 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초기우수처리 시설(FiRM, First Flush Management System)의 구성 요소는 무엇인가? 1은 본 연구에서 제안된 초기우수처리 시설(FiRM, First Flush Management System)의 개념도 및 현장 실험을 위해 설치된 실험 장치를 보여 주고 있다. 강우 발생시 초기우수를 처리하기 위한 이 시설은 입구에 조대형 고형물질 유입 제어를 위한 전처리 시설, 침전조 역할을 하는 호퍼와 관 그리고 여과조 역할을 하는 다단 섬유 필터 시스템으로 이루어져 있다. 이 시설은 하천의 둔치 지하 또는 유수지의 바닥 등에 설치할 수 있으며, 전체의 수량은 수위차를 이용하여 중력에 의해 이동하므로 동력이 소요되지 않는다.
도시 표면에 축적되는 폐기물에는 무엇이 있는가? 사람들의 활동이나 자동차의 주행 등에 의해 도시 표면에 축적되는 폐기물 중에는 토사나 중금속, 유기 물질 및 기름 등 인체에 유해하거나 난분해성 물질들이 포함되어있다. 강우에 의해 씻겨나간 오염물질들은 분류식 하수관거 시스템에서 우수거를 통해 하천에 직접 유출되고, 합류식 관거의 경우 하수처리장에서 처리하지 못하는 부분은 하천으로 직접 방류되어 수질을 오염시키거나 하천 바닥에 퇴적되어 지속적인 오염의 원인이 되기도 한다.
비점오염물질을 처리하지 않는 경우 발생하는 문제는 무엇인가? 3) 특히 강우 초기에 발생하는 초기세척효과(first flush effect)는 단시간에 많은 양의 오염 물질을 포함하여 방류되기 때문에 강우에 의한 오염부하의 상당 부분을 차지할 수도 있는 것으로 보고된 바 있다.4) 강우시 발생하는 비점오염물질을 적절하게 대응하여 처리하지 않는 경우 우리나라 소하천은 물론 중규모 및 4대강 그리고 해양까지 오염시킬 수 있으며, 수계의 부영양화는 물론 독성물질과 난분해성 물질에 의한 오염 현상에도 가장 중요한 원인으로 분석된다.5) 그렇지만 비점오염물질의 배출특성은 시기와 장소에 따라 다양한 조건에서 변하며 진단 및 대책을 위한 자료가 충분하지 않으므로 효율적인 관리에 많은 어려움이 있는 것으로 분석된다.
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참고문헌 (32)

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  3. Collaboration Team of Relevant Government Ministries of Korea, "Master Plan of Non-point Source Pollution Management, The Second Phase (2012-2020)," (2012). 

  4. Deletic, A. B. and Mahsimivic, C. T., "Evaluation of water quality factors in storm runoff from paved area," J. Water Environ. Eng., 214(9), 869-879(1998). 

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  6. Candela, A., Freni, G., Mannina, G. and Viviani, G., "Quantification of diffuse and concentrated pollutant loads at the watershed-scale: an Italian case study," Water Sci. Technol., 59(11), 2125-2135(2009). 

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  18. Seo, D., Kim J. Y. and Lee, D., "Development of Treatment System of First Flush Effect for Urban Area using Underground Settling and Filtration System," IWA World Water Congress & Exhibition 2016, Brisbane, Australia, (2016). 

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  22. Seo, D. and Fang, T. H., "Application of Automatic Stormwater Monitoring System and SWMM Model for Estimation of Urban Pollutant Loading During Storm Events," J. Korean Soc. Environ. Eng., 34(6), 373-381(2012). 

  23. Han, Y. H. and Seo, D., "Application of LID Methods for Sustainable Management of Small Urban Stream Using SWMM," J. Korean Soc. Environ. Eng., 36(10), 691-697(2014). 

  24. Seo, D., Koo, Y. M., Kim, J. Y., Lee, D. and Lee, E. H., "Development of Integrated Management System (ISTORMS) for Efficient Operation of First Flush Treatment System for Urban Rivers," IWA World Water Congress & Exhibition 2016, Brisbane, Australia, (2016). 

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  32. Cho, J. and Seo, H., "An Analysis on the First Flush Phenomenon by Stormwater Runoff in Eutrophic Lake Watershed," J. Environ. Impact Assessment, 16(5), 341-350(2007). 

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