Ⅰ. 인공습지의 역할 ? Ⅱ. 인공습지 설계시 고려사항 ( 외국 ) Ⅲ. ...
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수질정화용 인공습지 운영 사례 ( 외국 사례 ). 목 차. Ⅰ. 인공습지의 역할 ? Ⅱ. 인공습지 설계시 고려사항 ( 외국 ) Ⅲ. 외국의 인공습지 사례 Ⅳ. 최근 기술동향 및 결론. 한국수자원공사 수자원관리처 조 용 덕 ([email protected] ). Ⅰ. 인공습지의 역할. 습지 (Wetland) 의 정의. 미국 CWA (Clean Water Acts) 의 404 항 - 습지란 지표수와 지하수로 충분히 침수 또는 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Ⅰ. 인공습지의 역할 ?
Ⅱ. 인공습지 설계시 고려사항 ( 외국 )
Ⅲ. 외국의 인공습지 사례
Ⅳ. 최근 기술동향 및 결론
수질정화용 인공습지 운영 사례( 외국 사례 )
한국수자원공사수자원관리처
조 용 덕 ([email protected] )
목 차
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Ⅰ. 인공습지의 역할
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습지 (Wetland) 의 정의 미국 CWA (Clean Water Acts) 의 404 항
- 습지란 지표수와 지하수로 충분히 침수 또는 포화되어 있는 지역이며 , 포화된 토양조건에서 살아갈 수 있는 식물이 서식하는 곳 - 습지는 늪 (swamps), 소택지 (marsh), 수렁 (bog) 등 유사한 지역을 말함
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미국 습지의 역사 1600 년대 : 900,000 km2 ( 미국 면적의 10%)
1980 년대 : 400,000 km2 ( 미국 면적의 5%)
질병의 소굴 , 늪지 , 교통 장애 생산의 방해요소
산업화 , 농업화로 습지의 농 , 공 단지화
완충능력 정부차원의 개발 억제
토지이용의 증대 습지 농지화
1600~1800( 식민지 )
1900( 성장기 )
1950 년 전( 세계대전 )
`07 년 현재( 우선순위 및 가치의 변화 )
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인공습지의 역할 및 가치
수질개선 홍수조절
사면 침식방지( 식물 )
레크레이션교육 , 연구 등 지구온난화
방지저비용 처리
동물서식처
지하수 공급
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인공습지의 효과 ( 수질 위주로 )Nitrification:
NH3 -> NO3-
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Ⅱ. 인공습지 설계시 고려사항
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습지의 종류 자연습지 (Natural Wetlands)
습지 , 늪 , 초지 , 하천변 습지 등 인공습지 (Constructed Wetlands)
자유수면형 습지 [Free Water Surface (FWS) Flow]Distribution
PipeOutlet
Weir
Free Water Surface Wetland (FWS)
지하수면 형 습지 [Vegetated Submerged Bed (VSB)]
Distribution
Pipe
Vegetated Submerged Bed Wetland (VSB)
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Single system multi-single system combined system
Inflow
Water quality
자유수면형과 지하수면형의 조합
multi-single system
Combined system
TSS Nitrogen BOD Phosphorus
High Low High High
Low Low Low Low
High High Medium High
Low Low Low Low
High TSS High Nitrogen efficiency
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습지의 설계시 고려사항
2. 설치지역에 대한 수문학적인 ( 강우 등 ) 영향 검토
3. 토양에 대한 침투 및 토양성분에 대한 검사
4. 토양 , 지하수 및 지표수 수질에 미치는 영향
5. 수문학적 ( 강우 등 ) 조건에 따른 설치지점 및 둑에 대한 평가
6. 재료 , 습지식물 등의 습지 건설예정지 주변의 활용정도
7. 습지 건설예정지 소유주와 땅값
8. 생태학적인 회랑 및 지점의 접근성 정도
1. 주변지역의 장래계획에 대한 고려
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세부 고려사항 ( 식물분야 )
부레옥잠 침수식물 개구리밥
부들 Bulrush
토양
유기물 층
-부레옥잠 : 0.6 ~ 1.2m 수심을 갖고 있는 호소에서 서식하는 식물-침수식물 : 수면아래에서 자라는 식물-개구리밥 ( 부엽식물 ) : 수면에 떠서 자라는 식물-부들 , bulrush : 미국 습지에서 많이 적용되고 있는 종
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토양 깊이 결정
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토양 구성 성분 25% 부엽토와 75% 자연토양으로 구성- 이온교환 및 탈질에 효과적인 제공- 식물에 영양분 제공 등
Geotextiles (nonwoven qeotextile)
Liner ( 비 닐 라 이너 )
Gravel (3/8 inch size)
큰 자갈 (32 mm 이상 ) 반드시 제거되어야 한다 .
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Sewer line
(present)
BlackwaterGraywaterLab water
ToiletWashbowl Washbowl Shower
Storedrains
Floordrains
Lab sinks
WS
FWS VSB
Tandem graywater
wetland
(future)
인공습지 설계 사례 (Pilot Plant 규모 )
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WS
AA
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BB
CC
3
1
2
1
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Ⅲ. 외국의 습지 사례
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플로리다 올란도 인공습지위 치 : Orlando, Florida, USA
추진경위 ’79 : 하수처리장 설치완료 (3 차 고도처리 ) - 공업용수 추가 부하량 증가불가 효율개선 ’82 : 부레옥잠을 이용한 수처리 도입 제안 ’83 : Pilot plant 운영 ’85 : 인공습지 (30,000 m3/day) 처리시설 도입
Pilot Plant 운영결과 시설규모 : 5.2m X 9.8m, 면적 : 253 m3
효과 : BOD5 60 %, SS 43 %, TN 70 %, TP 65 %
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인공습지 배치도 면 적 : 120,000 m2 (10 개조 , 67m X 183m) - HYADEM Computer 모델을 이용하여 면적 산정 수 심 : 0.9m, HDT : 3.5 day 식 물 : 부레옥잠 식재
6 개의 위어설치- 단회로 (short circuiting) 방지
22 차 처리수 차 처리수
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수처리 효과
DateBOD5, mg/L SS, mg/L TN, mg/L TP, mg/L
유입 방류 유입 방류 유입 방류 유입 방류
‘86. 6 3.24 4.58 3.06 6.31 12.52
8.09 0.37 0.24
‘86. 7 4.12 1.73 3.85 1.86 12.44
8.06 0.33 0.11
‘86. 8 3.33 3.70 3.58 4.28 12.77
7.62 0.55 0.19
‘86. 9 6.16 2.66 5.23 2.91 12.66
7.96 0.75 0.15
’86.10 4.43 3.11 2.70 3.56 14.4
99.66 0.89 0.22
평균 4.87 3.11 3.84 3.62 13.00
8.16 0.61 0.22
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모니터링 계획
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캘리포니아 인공습지
위 치 : 알카타 (Arcata)
습지 건설
- ‘79 ~ ‘82 : 습지의 연구 (pilot-plant 를 이용하여
설치가능성 및 수질처리효율 검증 )
- ‘83 ~ ’86 : 인공습지 공사 완료
습지 제원
- 유 량 : 2.9 MGD ( 약 12,000 m3/day)
- 규 모 : 3 개소 병렬로 설치 (L=200m, W=70m)
- HDT : 3 day (0.6m water depth)
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인공습지 배치도
기존 인공습지설계 HDT : 3day 1.9d
추가 인공습지
• 추가 인공습지 - 수 심 : 0.6 m, 면 적 : 31 acre, HDT : 9day - 수처리 효과가 개선됨
-- 체류시간 증가체류시간 증가 (9days) (9days) -- 수처리효율 확보수처리효율 확보-- 동물 서식처동물 서식처-- 레크리에이션 혜택레크리에이션 혜택
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수처리 효과 기존 인공습지 추가 인공습지 BOD 53 mg/L 28 mg/L
3.3 mg/L TSS 58 mg/L 21 mg/L
3 mg/L 기타 특이 사항 HDT 증가로 인해 처리효율의 증대
식물식재를 다양화 (50%, 100%) 하여 질산화와
탈질을
위한 specific 한 공간 제공
Pilot plant 에서의 효율이 인공습지 보다 양호
- 인공습지의 단회로 현상 (short circuiting) 에 의한
원인
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케논 해변 습지
설계기준• 산화지 (Lagoons)
- 유 량 : 3,000 m3/day - 체류시간 : 7 ~ 15 days - BOD 부하 : 370 kg/day - TSS 부하 : 370 kg/day
• 습지 (Wooded Wetland) - 유 량 : 0.42gal/ac/day - BOD 부하 : 14 lbs/ac/day - TSS 부하 : 18 lbs/ac/day
습지
산화지
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산화지 및 습지 배치도
Lagoon
습지
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수질개선 효과
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Ⅳ. 최신 기술동향 및 결론
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최신 기술동향 강우시 도심지 침수방지를 위한 대책 , 인공습지
- BMPs (Best Management Practices) 로 사용되고 있음
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인공습지 설계도
permanent micropoolWetland basin
outlet
sediment forebay
orifice plate
well screen
pool100 yr pond level
spillway
100-yr outflowcontrol
100 yr
WQCV
WQCV1-yr orifice
1 yr
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인공습지 설계기준
저류지에 수질관리용량 (WQCV) 을 포함하여 설계
습지의 수심은 1m 이하로 한다
최대 홍수 저장 수심을 2m 이하로 한다
개수로 및 시설물의 단회로가 되지 않도록 설계한다
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Wetland Retrofit into Park - Melbourne, Australia
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결 론 인공습지의 역할과 기능은 현재의 기술력으로
규명할 수 없을 정도로 다양함
지속 가능한 개발 (sustainable development) 을
위하여 대규모의 하수처리장 건설에서 저비용 및 고효율의 인공습지 건설
국내 실정에 맞는 인공습지 설계 , 건설 및 운영관리 매뉴얼의 수립이 필요
인공습지 설치 목적의 다양화 도모 - 하수처리수 재처리 , 저류지의 습지화 , 홍수 제어 등