Abstract
A pilot study was performed from September 2000 to April 2004 to examine the feasibility of the wetland-pond system for the agricultural reuse of reclaimed water. The wetland system was a subsurface flow type, with a hydraulic residence time of 3.5 days, and the subsequent pond was 8 $m^3$ in volume (2 m ${\times}$ 2 m ${\times}$ 2 m) and operated with intermittent-discharge and continuous flow types. The wetland system was effective in treating the sewage; median removal efficiencies of $BOD_5$ and TSS were above 70.0%, with mean effluent concentrations of 27.1 and 16.8 mg $L^{-1}$, respectively, for these constituents. However, they did often exceed the effluent water quality standards of 20 mg $L^{-1}$. Removal of T-N and T-P was relatively less effective and mean effluent concentrations were approximately 103.2 and 7.2 mg $L^{-1}$, respectively. The wetland system demonstrated high removal rate (92 ${\sim}$ 90%) of microorganisms, but effluent concentrations were in the range of 300 ${\sim}$ 16,000 MPN 100 $mL^{-1}$ which is still high for agricultural reuse. The subsequent pond system provided further treatment of the wetland effluent, and especially additional microorganisms removal in addition to wetland-pond system could reduce the mean concentration to 1,000 MPN 100 $mL^{-1}$ from about $10^5$ MPN 100 $mL^{-1}$ of wetland influent. Other parameters in the pond system showed seasonal variation, and the upper layer of the pond water column became remarkably clear immediately after ice melt. Overall, the wetland system was found to be adequate for treating sewage with stable removal efficiency, and the subsequent pond was effective for further polishing. This study concerned agricultural reuse of reclaimed water using natural systems. Considering stable performance and effective removal of bacterial indicators as well as other water quality parameters, low maintenance, and cost-effectiveness, wetland- pond system was thought to be an effective and feasible alternative for agricultural reuse of reclaimed water in rural area.
본 연구에서는 용수재이용을 위해 생활하수를 지하흐름형 인공습지로 처리한 후 연못시스템에 연결시켜 미생물과 각 수질인자들의 처리효과를 분석하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. SS의 농도는 얼음이 녹은 3월 초순에서 4월 초순까지는 10 mg $L^{-1}$ 이하의 매우 낮은 농도로 우리 나라 방류수 수질기준보다 낮은 농도를 유지할 수 있었으나 겨울이나 여름 특정기간에 농도가 높아서, 용수 재이용시 보건 ${\cdot}$ 위생적인 측면과 더불어 이용자에게 심미적인 불편함이 없어야 하므로 유출부에 여과시설 등 관리대책을 검토할 필요가 있을 것으로 생각된다. $BOD_5$는 식물의 생장과 미생물의 성장이 저조한 동절기의 농도 증가현상과 이들의 활동이 활발한 성장기의 감소현상을 뚜렷히 나타내었으나, 전체적으로는 국제적인 농업용수 재이용 수질기준보다 낮은 수준으로서 우려할 사항이 아닐 것으로 판단된다. 영양물질의 경우 DO가 상승한 호기성상태에서 T-N, T-P 농도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 수질개선을 목적으로 연못시스템을 이용할 경우 3월중에 상층부를 유출시키고 3월 이후에는 수심을 낮게 유지하여 심수층까지 호기성상태를 유지하는 것이 수질관리에 유리할 것으로 판단된다. 지하흐름형 인공습지에서의 미생물 처리효율은 TC, FC, E. coli 모두 평균 92 ${\sim}$ 96% 이상 높은 처리 효율을 보였으며, 인공습지 유출수가 연못시스템을 거치면서 추가로 평글 83 ${\sim}$ 90% 이상 제거되어 평균 대장균농도가 1,200MPN 100 $mL^{-1}$ 로써 인공습지와 연못시스템을 연계 ${\cdot}$ 적용한 후 농업용수로 재이용하거나 수계로 방류할경우 보건 ${\cdot}$ 위생상의 문제를 크게 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 미생물의 소독은 대부분 태양광에 의해서 이루어지기 때문에 본 연구와 같이 연못 상층부에서 유출시킬 경우 높은 처리효율을 기대할 수 있을 것으로 생각하며, 대장균과 연못 내에 존재하는 생물들 사이의 상호작용을 정확히 이해하여 적절한 관리대책을 마련 할 경우 안정적인 방류수 농도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 자연정화로서 하수처리수를 고도 처리할 수 있는 인공습지와 연못시스템을 연계처리 하면 높은 미생물 소독효율을 나타내어 보건 ${\cdot}$ 위생상의 문제를 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 인공습지와 연계한 연못시스템의 하수처리방식은 간단한 구조, 큰 완충능력, 적은 슬러지 발생, 간소한 유지 ${\cdot}$ 관리의 장점을 가지고 있어서, 소규모하수처리와 농업용수 재이용 기술로서 적용가능성이 클것으로 판단된다.
