[국내논문]강우 유출수 처리를 위한 하이브리드 인공습지의 영양물질 저감 인자 분석 Analysis of the Factors Affecting Nutrients Removal in Hybrid Constructed Wetland Treating Stormwater Runoff원문보기
다양한 토지이용에서 발생된 영양염류는 수계 유입시 부영양화를 유발하며, 녹조발생의 원인물질이 되기에 비점오염원으로부터 영양염류를 저감하기 위한 LID 기법의 적용이 필요하다. 본 연구는 영양물질의 저감효율을 높이기 위한 하이브리드인공습지(HCW)의 설계인자를 도출하고자 수행되었다. 하이브리드 인공습지는 공주대학교 천안캠퍼스내 100% 불투수층으로 이루어진 주차장 및 도로의 강우유출수 처리를 위하여 2010년에 조성되었으며, 현재까지 모니터링이 수행 중이다. 하이브리드 인공습지의 조성 이후 현재까지 수행 중인 모니터링 결과를 활용하여 산정한 TN의 평균 제거효율은 74%였으며, TP의 평균 제거효율은 72%로 나타났다. 이러한 TN 및 TP 제거효율은 일반적인 인공습지에 비하여 높은 제거효율이며 자유수면 습지 및 지표하 흐름습지에서의 활성화된 물리적 및 생태학적 기작에 기인한다. 하이브리드 인공습지의 효율적 영양물질 저감을 위한 중요설계인자는 유역면적 대비 시설면적의 비(SA/CA), 강우유출량, 강우강도 등으로 나타났으며, 영양물질 제거를 위한 최적 유입수의 C/N 비는 5:1에서 10.3:1로 산정되었다. 본 연구 결과는 도시지역의 강우유출수 내 영양염류를 고효율로 처리하고자 하는 하이브리드 인공습지의 효율적 설계에 사용 가능하다.
다양한 토지이용에서 발생된 영양염류는 수계 유입시 부영양화를 유발하며, 녹조발생의 원인물질이 되기에 비점오염원으로부터 영양염류를 저감하기 위한 LID 기법의 적용이 필요하다. 본 연구는 영양물질의 저감효율을 높이기 위한 하이브리드 인공습지(HCW)의 설계인자를 도출하고자 수행되었다. 하이브리드 인공습지는 공주대학교 천안캠퍼스내 100% 불투수층으로 이루어진 주차장 및 도로의 강우유출수 처리를 위하여 2010년에 조성되었으며, 현재까지 모니터링이 수행 중이다. 하이브리드 인공습지의 조성 이후 현재까지 수행 중인 모니터링 결과를 활용하여 산정한 TN의 평균 제거효율은 74%였으며, TP의 평균 제거효율은 72%로 나타났다. 이러한 TN 및 TP 제거효율은 일반적인 인공습지에 비하여 높은 제거효율이며 자유수면 습지 및 지표하 흐름습지에서의 활성화된 물리적 및 생태학적 기작에 기인한다. 하이브리드 인공습지의 효율적 영양물질 저감을 위한 중요설계인자는 유역면적 대비 시설면적의 비(SA/CA), 강우유출량, 강우강도 등으로 나타났으며, 영양물질 제거를 위한 최적 유입수의 C/N 비는 5:1에서 10.3:1로 산정되었다. 본 연구 결과는 도시지역의 강우유출수 내 영양염류를 고효율로 처리하고자 하는 하이브리드 인공습지의 효율적 설계에 사용 가능하다.
Nutrients generated from various land uses lead to eutrophication during the influx of water, and it is necessary to apply the LID techniques to reduce nutrients from nonpoint sources in order to mitigate the occurrence of the algal bloom. This study was carried out to derive the design factors of h...
Nutrients generated from various land uses lead to eutrophication during the influx of water, and it is necessary to apply the LID techniques to reduce nutrients from nonpoint sources in order to mitigate the occurrence of the algal bloom. This study was carried out to derive the design factors of hybrid artificial wetland (HCW) to increase the removal efficiency of nutrients. HCW system was constructed in the year 2010 for the treatment of rainfall runoffs from parking lots and roads composed of 100% impervious floors in the Cheonan campus of Kongju University. The average nutrients removal efficiency of TN and TP was 74% and 72%, respectively. Both TN and TP removal efficiencies were higher than those of free surface wetlands and subsurface flow wetlands due to activated physical and ecological mechanisms. The critical design parameters for the efficient nutrients removal in the artificial wetlands were the ratio of the surface area to the catchment area (SA/CA), land use, the rainfall runoff, and the rainfall intensity. The optimal carbon to nitrogen (C/N) ratio was estimated at 5: 1 to 10.3: 1. The results of this study can be applied to the efficient design of hybrid artificial wetlands to treat nutrients in urban runoff with high efficiency.
Nutrients generated from various land uses lead to eutrophication during the influx of water, and it is necessary to apply the LID techniques to reduce nutrients from nonpoint sources in order to mitigate the occurrence of the algal bloom. This study was carried out to derive the design factors of hybrid artificial wetland (HCW) to increase the removal efficiency of nutrients. HCW system was constructed in the year 2010 for the treatment of rainfall runoffs from parking lots and roads composed of 100% impervious floors in the Cheonan campus of Kongju University. The average nutrients removal efficiency of TN and TP was 74% and 72%, respectively. Both TN and TP removal efficiencies were higher than those of free surface wetlands and subsurface flow wetlands due to activated physical and ecological mechanisms. The critical design parameters for the efficient nutrients removal in the artificial wetlands were the ratio of the surface area to the catchment area (SA/CA), land use, the rainfall runoff, and the rainfall intensity. The optimal carbon to nitrogen (C/N) ratio was estimated at 5: 1 to 10.3: 1. The results of this study can be applied to the efficient design of hybrid artificial wetlands to treat nutrients in urban runoff with high efficiency.
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제안 방법
Primarily, this study investigated nutrients removal efficiency of HCW system receiving storm water runoff from 100% impervious parking lots and road. In addition, the study was also focused on identification of different factors affecting nutrients removal efficiency in the stormwater wetland system.
Monitoring was undertaken during six events in the year 2015 and 2016. Manual flow measurement and recording were conducted every five minutes. Manual grab sampling was performed at inflow and outflow port of wetland during storm events.
, 2012). Chemical oxygen demand (COD) and TN were utilized in determining the C/N ratio in the study. Since, the wetland systems have capacity to remove nutrients and organics under different carbon and nitrogen loading conditions (Zhao et al.
The HCW system was designed to treat the first flush runoff amounting to five mm (5mm) of accumulated rainfall from parking lots and roadway with an observed HRT of 1.7 hours. The statistical summary of monitored events was shown in Table 1.
데이터처리
The results obtained were statically-analyzed using Microsoft excel for descriptive statistics, correlation, regression and analysis of variance (one way ANOVA). Parameters with 95% confidence level, corresponding to a probability value (p value) of less than 0.
성능/효과
from the HCW system. TN, NH4, and TKN EMCin were significantly correlated with EMCout, having r equal to 0.91, 0.81 and 0.91, respectively, and a p value less than 0.05. On the other hand, TP EMCin was significantly correlated with the EMCout, having r = 0.
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