Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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v.40
no.1
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pp.100-109
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2012
Removal rates of $PO_4-P$ and TP in a free water surface wetland system were investigated. The system was established in 2008 on a floodplain in the middle reach of the Gwangju Stream flowing through Gwangju City. Its dimensions were 46 meters in length and 5 meters in width. Two year old Typha angustifloria L. growing in pots were planted on half of the area and Zizania latifolia Turcz on the other half in 2008. Stream water was funneled into the wetlands by gravity flow, and its effluent was discharged back into the stream. The influent volume was controlled by valves and water depth was adjusted by wires. Volume and water quality of inflow and outflow were analyzed from January to December in 2010. Inflow into the system averaged approximately $710m^3/day$ and hydraulic residence time was about 1.5 hours. Average influent and effluent $PO_4-P$ concentration were 0.144 and 0.103mg/L, respectively, and $PO_4-P$ abatement amounted to 28.6%. Influent and effluent TP concentration averaged 0.333 and 0.262mg/L, respectively, and TP retention reached to 20.7%.$PO_4-P$ removal rate(%) during plant growing season(31.448) was significantly high(p<0.001) when compared with that during plant non-growing season(25.829). TP abatement rate(%) during plant growing season(27.230) was also significantly high(p<0.001) when compared with that of the non-growing season(14.856). Major phosphorous removals in the system resulted from adsorption of phosphorous in the litter-soil layers; sedimentation of particulate phosphorous and Ca, Al, Fe bounded phosphates; and absorption of phosphorous by emergent plants. The adsorption and sedimentation occurred throughout the year, however, the absorption took place during plant growing season. This resulted in higher removals of $PO_4-P$ and TP during plant growing season.
Annually, the scale of agricultural areas in Korea were being reduced as the lands were converted to other land uses. While the rate of productivity were either being maintained or increased, the pollution load from these areas were still greater in magnitude. Although the levels of pollutant concentration released in the agricultural watersheds were minimal, the combined quantities mostly from diffuse sources were high. As a consequence, the Ministry of Environment (MOE) in Korea adopted the use of free water surface (FWS) flow constructed wetlands to reduce the pollutant loadings emitted from agricultural watersheds for the improvement of water quality and protection of aquatic ecosystems. In this study, a constructed wetland treating stream water in an agricultural watershed was monitored since April 2009 subsequent to its completion in December 2008. Satisfactory performance was achieved for TSS, BOD and TP with 26%, 28% and 39% pollutant removal rates, respectively. In addition, the effluent water quality was improved and achieved compliance the national water quality criteria. Results of this study can be useful to establish design parameters and employ proper removal techniques of similar natural treatment systems for future implementation in the country.
BACKGROUND: Generally, water plants may play an important role in nutrients(N, P) removal in constructed wetlands(CWs). Previous studies considered nutrients uptake by water plants in various CWs for treating point source pollution. On the other hand, few studies considered nutrients uptake by water plants in free water surface(FWS) CWs for treating non-point source pollution. METHODS AND RESULTS: To investigate characteristics of nutrient uptake by water plants in FWS CWs, dry weights, nutrients content and nutrients uptake by water plants were investigated from April, 2008 to October, 2008. Dominance plants were Phragmites japonica STEUD (PHRJA), Nymphaea tetragona ANGUSTA(NTMTE), Typha orientalis PRESL(TYHOR), Phragmites communis TRINIUS(PHRCO) and Zizanis latifolia TURCZ(ZIZLA) in FWS CWs. The dry weights of water plants in August were higher in the order of TYHOR(54.27 g/plant) > PHRJA(44.30 g/plant) ${\geqq}$ PHRCO(39.60 g/plant) ${\geqq}$ ZIZLA(37.80 g/plant) ${\fallingdotseq}$ NTMTE(36.75 g/plant). The T-N and T-P contents by water plants were not significantly differences regardless of cultivation period. The maximum amount of T-N uptake by water plants in August were 773 mg/plant for PHRJA, 625 mg/plant for NTMTE, 1206 mg/plant for TYHOR, 754 mg/plant for PHRCO and 768 mg/plant for ZIZLA. The maximum amounts of T-P uptake by PHRJA, NTMTE, TYHOR, PHRCO and ZIZLA were 397, 177, 411, 261 and 229 mg/plant in August, respectively. CONCLUSION(s): The results of this study suggest that optimum water plant was Typha orientalis PRESL in free water surface constructed wetlands.
Surface water pollution is a serious environmental problem in developing countries, like India, due to the unregulated discharge of untreated wastewater. To overcome this, the constructed wetlands (CWs) have been proven to be an efficient technology for wastewater treatment. In this study, different existing and experimental facilities were reviewed to be able to determine the current status of constructed wetlands in India. Based on the collected data from published literature, industrial wastewater contained the highest average chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD). In terms of total nitrogen (TN), Total phosphorous (TP), the lowest concentration was found on domestic wastewater. Vertical flow constructed wetlands (VFCW) and Horizontal flow constructed wetland (HFCW) were more effective in removing TSS, BOD, TP in domestic and industrial wastewater, whereas hybrid constructed wetlands (HCW) showed the highest removal for COD. The use of constructed wetlands as advanced wastewater treatment facilities in India yielded better water quality. The treatment of wastewater using constructed wetlands also enabled further reuse of wastewater for irrigation and other agricultural purposes. Overall, this study can be beneficial in evaluating and promoting the use of constructed wetlands in India.
Gurung, Sher Bahadur;Geronimo, Franz Kevin F.;Choi, Hyeseon;Hong, Jungsun;Kim, Lee-Hyung
Journal of Wetlands Research
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v.20
no.1
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pp.54-62
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2018
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.
This paper was examined the physical characteristics of floc density of suspended fine particles with varying cohesiveness. The analysis of floc density was performed in a small annular flume with a free water surface under different bed shear stresses and ion addition. Fine-grained silica was used as model material, as it is the main mineral components of clay that affects sedimentation. It was concluded that floc density depended on increasing the bed shear stress, the salinity and pH value. Floc density decreased with increasing the salinity in still water and floc size, whereas the opposite was true when increasing the bed shear stress. Also, it increased at pH6.8 more than at pH4.2 when increasing the bed shear stress in the range from 0.0086 to $0.0132N/m^2$.
Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology
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v.6
no.6
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pp.41-48
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2003
Nitrogen removal rate and emergent plant growth were investigated of a free-water-surface constructed treatment wetland system, whose dimensions were 31m in length and 12m in width. The system was constructed on floodplain in the Kwangju Stream from May to June 2001. Cattails(Typha angustifolia) were transplanted from natural wetlands and their stems were cut at about 40cm height from their bottom ends. Water of the Kwangju Stream were funneled into the system by gravity flow and its treated effluent was discharged back into the stream. The average height of the cattail stems was 45.2cm in July 2001 and 186cm in October 2001. The number of stems averaged 22 stems/$m^2$ in July 2001 and 52 stems/$m^2$ in September 2001. Volume and water quality of inflow and outflow were analyzed from July 2001 through December 2001. Inflow and outflow averaged 40.01 and 39.55 $m^3$/day, respectively. Hydraulic detention time was about 1.5 days. Average nitrogen uptake by cattails was 69.31 $N\;mg\;m^{-2}\;day^{-1}$. Removal rate of $NO_3-N$, $NH_3-N$ and T-N averaged 195.58, 53.65 and 628.44 $mg\;m^{-2}\;day^{-1}$, respectively. The average removal rate of T-N was about 39%.
Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
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2005.10a
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pp.637-642
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2005
The objective of this study is to evaluate design parameters of free water surface constructed wetland for the reduction of agricultural nonpoint source pollution. From literature review, the key design parameters were selected as influent concentration, influent water volume, hydraulic retention time and wetland system arrangement. The design value for each parameter was established after pilot study. Full-scale constructed wetland on the basis of the designed values was constructed to evaluate those reasonableness. The results of this study showed that the designed values for free water surface constructed wetland were appropriate for the reduction of agricultural nonpoint source pollution.
This paper described a laboratory investigation of micro hydropower at lower head water in a free vortex flow. The vortex height, turbine rotation and torque for straight blade with inner curved edge, twisted blade and curved blade were investigated at the flow rate of 0.0069 ㎥/s in the inlet channel. The results showed that the optimum vortex strength occurred within the range of the diameter of basin to the outlet diameter ratios of 0.17~18.5. The power output and efficiency of straight blade were higher as compared to other blades. The highest amount of generated energy was 12.33 W, the torque was 0.91 N·m and the highest efficiency by considering effective head was 29.5 %, whereas the highest efficiency by considering vortex height was 80.5 % at the rotational speed of 132 rpm. The water vortex velocity of straight blade was about 2.8 times larger than the mean velocity in the inlet channel.
This paper is to understand the settling properties of cohesive sediments under effects of ions in turbulent flow. The experiments were conducted using a miniature annular flume(mini flume) with a free water surface. Silica was used as sediment of experiment. The suspended concentrations were measured by using a CCD-Camera. Settling of silica($SiO_2$) was allowed to occur under various shear stresses in a concentration of 7g/L. At condition of pH 4.2 and high NaCl concentration, the floc size D of silica was larger than D at condition of pH6.8 with the bed shear stress increasing. The settling velocity $W_s$ of silica was higher at condition of 10g NaCl/L than $W_s$ at condition of pH4.2. Comparison of measured concentration-time curves and concentration-time curves calculated by this study showed similar tendency in flow under effects of ions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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