• 한국물환경학회지
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• 제26권5호
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• pp.781-788
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• 2010

A pilot study was performed to examine the feasibility of multiple stage of constructed wetland (CW) for nutrient removal. The system is composed of six wetland cells connected with water-ways. The hydraulic of wetland cells is designed as free water surface flow. The treatment capacity was $25m^3d^{-1}$ at HRT of about one day for each cell. The magnitude of nutrient removal was related with the length of wetlands and plant density. Total N and P removal rates were 1353 and $246mg\;m^{-2}d^{-1}$ respectively. The pilot-scale reactor was model as continuous flow system containing contribution of CSTR and PFR typed-reactors. The $k-C^*$ model equation was applied to predict N and P reduction. The result indicated the equation was well guided to estimate reduction of $NO_3-N$ and $PO_4-P$.

• 한국습지학회지
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• 제12권2호
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• pp.25-33
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• 2010

본 연구에서는 국내 최대 인공습지인 시화호 인공습지에서 수질정화기능 향상을 위해 수립된 3개의 방안 (물 흐름 개선방안, 혐기성환경 개선을 위한 산소공급장치 설치방안, 탁도유발 물고기 제어방안)에 대한 효율평가 및 습지의 적용성을 제시하였다. 인공습지 하류구역(가로 122m${\times}$세로 103m)에 설치한 물 흐름 유도시설에 의한 BOD, SS, TN, TP의 평균 제거효율은 12.8~7.4%로 나타났으며, BOD가 가장 높은 제거효율을 보였다. 이는 습지내 물흐름이 수질정화기능 향상에 매우 중요하며, 시화호 인공습지와 같이 규모가 큰 습지의 경우 유출부의 일부 구간에 물 흐름 개선만으로도 습지의 수질정화기능을 향상시킬 수 있음을 시사한다. 산소공급장치 가동 후 DO농도 증가율이 산기식폭기장치에서 15.5%과 표면폭기장치에서 37.2%를 보였고, 습지내 DO 농도가 낮은 구역에 한하여 새벽시간에 운영하는 것이 효율적인 것으로 사료된다. 그리고 물고기를 포획을 한 실험군과 대조군의 평균 탁도가 6.2 NTU와 10.6 NTU로 물고기 포획에 의해 41.5%의 탁도 제거효율을 보였다. 습지내 어류현황과 하류부의 탁도에 대한 지속적인 모니터링을 통한 체계적인 어류관리 방안이 필요할 것으로 본다.

• 한국습지학회지
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• 제18권3호
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• pp.292-300
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• 2016

담수호 수질오염방지를 위해 유역종합대책과 호내 대책으로 수질오염방지 종합대책 수립 및 인공습지를 적용하였다. 본 연구는 화성호 수질 개선 및 자연생태계 보호를 위한 호소 수변지역 인공습지 조성에 따른 수질정화 효율과 인공습지 효율 제고를 위한 설계 고려사항을 도출하기 위하여 수행하였다. 연구대상 시설은 경기도 화성시에 위치한 인공습지 시스템으로forebay와 wetland로 구성되어 있다. 모니터링은 강우시 2회, 건기시 10회 수행하였으며, 분석 결과 인공습지 유입 및 유출의 유속은 COD와 TN의 부하량과 높은 상관성을 가지는 것으로 분석되었다. 인공습지의 forebay 지점에서 건기시에는 COD, TN 및 TP의 농도가 감소하는 것으로 조사되었으며, 비 강우시에 비해 강우시에 저감효율이 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 또한, 강우시에 인공습지에 유입되는 양에 비해 유출되는 양이 상당히 작은 것으로 강우유출수 저감 효과에 뛰어난 것으로 분석되었다. 건기시 및 강우시의 인공습지의 전반적인 효율의 경우 TSS는 50% 이상, TP는 20~35%으로 조사되었으며, TN은 26~94%로써 다른 오염물질에 비하여 높은 저감효율을 나타냈다. 이러한 모니터링 자료는 향후 담수호 수질정화효율 증대를 위한 인공습지 설계 시 중요한 자료를 제공할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.129-129
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• 2021

Constructed wetlands (CW) are artificially developed wetlands that are used to control water pollution. In central India, the field application of CW started on the late 1990s but are mostly focused on wastewater treatment. In this paper, different existing and experimental studies on constructed wetlands were reviewed to be able to determine the current status of wetlands in India to identify the type of CW that is more suitable in managing a specific target pollutant and type of wastewater. Wetlands were categorized into three types: vertical flow, horizontal flow, and hybrid while the wastewater were classified as domestic and industrial. Based on the review, 80% of constructed wetlands are used for treating domestic wastewater while 20% are treating industrial wastewater. Inflow analysis showed that industrial wastewater in hybrid constructed wetland produced the highest average concentration for parameters like COD (2851 mg/L) and BOD (5715 mg/L) while the lowest concentration was TN (13.97 mg/L) found in municipal wastewater. In terms of removing nonpoint source pollutants, it was revealed that vertical flow constructed wetlands (VFCW) are more effective at removing TSS and BOD as compared to horizontal flow constructed wetlands (HFCW) and hybrid constructed wetlands (HCW). HCW were found to be capable of efficiently removing COD and TN. Meanwhile, HFCW showed the highest TP removal among all the types of wetlands. In addition, VFCW were more effective for domestic wastewater while HCW are more effective for treating industrial wastewater. Lastly, there is currently a need to conduct further research on constructed wetlands for industrial wastewater as well as stormwater treatment to be able to gather more data and improve wetland design, performance, and maintenance.

• 한국습지학회지
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• 제15권2호
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• pp.215-222
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• 2013

농업지역의 소하천에 흐르는 하천수는 유역의 농업활동으로 유출된 각종 영양염류의 함량이 높아 호소 유입시 부영양화의 원인이 된다. 본 연구에서는 농업지역의 하천수를 처리하기 위해 조성된 자유수면형 인공습지의 수문학적 유로에 따른 영양염류의 농도를 평가하고자 수행되었다. 습지내 유로에 따른 영양염류의 농도를 평가하기 위한 모니터링은 2009년 4월부터 2011년 11월까지 습지내 유로의 5개 지점에서 수행되었다. 채취된 시료는 유로에 따른 수질변화를 분석하기 위하여 질소와 인에 대한 집중적 분석이 수행되었다. 습지내 TP 저류의 원인을 평가한 결과 수온, DO 및 pH가 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 또한 습지내 유입수가 침강지를 통과한 직후 영양염류의 농도가 가장 크게 저감된 것으로 나타났는데, 이는 많은 양의 영양소가 입자와 부착된 형태로 이동하기 때문인 것으로 판단되기에 향후 습지 설계시 침강지의 기능 증대 방안 도입이 중요한 인자인 것으로 평가된다. 그러나 습지내에서 가장 큰 영양염류 저감이 발생한 지점은 유로의 85% 지점인 것으로 나타났다. 이는 습지내 미생물 및 식생흡입에 의한 영향으로 평가되기에 이를 활성화 하기 위한 얕은 습지 및 깊은 습지의 적절한 배치도 인공습지 설계에서 중요한 인자임을 보여주고 있다. 마지막 침전지 부분에서는 영양염류의 농도가 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 길어진 체류시간에 의한 퇴적층으로부터 용출이 원인인 것으로 평가되기에 습지설계시 침전지의 적정한 체류시간 확보가 중요한 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.893-900
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• 2009

시화호 인공습지의 유기물생산에 대한 갈대부착조류의 기여도를 평가하기 위하여 유입수의 수질특성이 다른 두 습지(반월천습지와 동화천습지)에서 4월부터 10월까지 매월 부착조류의 1차생산력을 측정하였다. 부착조류의 현존량은 반월천습지와 동화천습지에서 각각 37~3,581 mgChl.a/$m^2$surface stem(평균 655 mgChl.a/$m^2$surface stem), 87~2,093 mgChl.a/$m^2$surface stem(평균 527 mgChl.a/$m^2$surface stem)의 범위로 동화천습지에 비해 반월천습지에서 큰 값을 보였다. 반면 부착조류의 광합성효율을 나타내는 동화계수(assimilation number; AN)는 반월천습지에 비해 TN/TP 비가 작은 동화천습지에서 높았다. 두 습지로 유입되는 유입수의 TN/TP비와 AN사이에서의 음의 상관(r=0.46)으로부터 부착조류의 높은 광합성효율은 낮은 TN/TP와 관련이 있는 것으로 사료된다. 부착조류의 단위면적당 일일 1차생산력은 반월천습지에서 307~2,473 mgC/$m^2$/day, 동화천습지에서 756~2,096 mgC/$m^2$/day로 두 습지 모두 여름에 높은 값을 보였다. 두 습지의 평균 1차생산력은 반월천습지가 부착조류의 현존량이 큼에도 불구하고 1,166 mgC/$m^2$/day으로 동화천습지(1,467 mgC/$m^2$/day)에 비해 낮았다. 이는 AN 값에서 알 수 있듯이 반월천습지의 광합성효율이 동화천습지에 비해 낮았기 때문으로 판단된다. 시화호 인공습지에서 갈대부착조류에 의한 연간 총 유기물생산은 300 tonC/year(습지 전체 유기물생산의 33%)로 습지내 유기물생산에 부착조류의 기여가 큰 것으로 나타났다. 습지내 과도한 유기물생산은 습지의 수처리효율을 저하시킬 수 있으므로 수처리용 인공습지의 관리에 있어서 갈대부착조류의 역할이 고려되어야 한다.

• 한국습지학회지
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• 제22권2호
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• pp.161-170
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• 2020

농업비점오염에 의한 수질문제 해결을 위하여 인공습지 조성이 늘어나고 있으나 긴 체류시간과 긴 일조량 등으로 인하여 습지 내 조류 발생 등의 문제가 지속적으로 발생하고 있다. 본 연구는 농업 비점오염원관리를 위하여 조성된 인공습지의 효율을 평가하여 자연기반 능력이 향상된 고도화된 인공습지 개선방안을 제시하고자 수행되었다. 인공습지의 성능평가는 구성성분(물, 퇴적물 및 식물)의 모니터링을 통해 구성성분이 시스템의 처리 성능에 주는 기여도 평가를 통해 수행되었다. 건기시에는 식물성 플랑크톤의 과다성장, 긴 체류시간 및 일조량 과다로 습지내 탁도 및 미립자 농도가 각각 80~197 % 및 10~87 %정도 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 강우시에는 습지내 적절한 물 순환과 지속적인 물 흐름으로 미립자, 유기물 및 영양분의 농도가 43 ~ 70 %, 22 ~ 49 %, 15 ~ 69 % 정도 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 연구결과로 볼 때 인공습지가 가진 문제해결을 위해서는 자연습지가 가진 안정적 물 흐름이 필요하다는 것을 알수 있다. 그러나 일정수심을 유지하도록 되어있는 인공습지 설계기준은 건기와 강우기가 뚜렷하게 나타나는 한국적 기후상황에 타당하지 않다. 따라서 본 연구에서는 인공습지가 가진 문제를 해결하고 홍수관리, 수질 관리 및 환경 기능을 지속적으로 유지할 수 있도록 다기능 설계기법을 개념화하였다.

• 한국습지학회지
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• 제9권1호
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• pp.69-78
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• 2007

Constructed wetlands and other aquatic systems have been successfully used for waste and wastewater treatment in either temperate or tropical regions. To treat waste or wastewater in a sustainable manner, the integrated eco-engineering designs are explained in this paper with 2 case studies: (i) a combination of vertical-flow constructed wetland (CW) with plant irrigation systemfor fecal sludge management and (ii) integrated CW units with landscaping at full-scale application for domestic wastewater treatment. The pilot-scale study of fecal sludge management employed 3 vertical-flow CW units, each with a dimension of $5{\times}5{\times}0.65m$ (width ${\times}$ length ${\times}$ media depth) and planted with cattails (Typha augustifolia). At the solid loading rate of 250 kg total solids (TS)/$m^2.yr$ and a 6-day percolate impoundment, the CW system could achieve chemical oxygen demand (COD), TS and total Kjeldahl nitrogen (TKN) removal efficiencies in the range of 80 - 96%. The accumulated sludge layers of about 80 - 90 cm was found at the CW bed surface after operating the CW units for 7 years, but no clogging problem has been observed. The CW percolate was applied to 16 irrigation Sunflower plant (Helianthus annuus) plots, each with a dimension of $4.5{\times}4.5m$ ($width{\times}length$). In the study, the CW percolate were fed to the treatment plots at the application rate of 7.5 mm/day but the percolate was mixed with tap water at different ratio of 20%, 80% and 100%. Based on a 1-year data of 3-crop plantation were experimented, the contents of Zn, Mn and Cu in soil of the experimental plots were found to increase with increasing in CW percolate ratios. The highest plant biomass yield and oil content of 1,000 kg/ha and 35%, respectively, were obtained from the plots fed with 20% or 50% of the CW percolate, whereas no accumulation of heavy metals in the plant tissues (i.e. leaves, stems and flowers) of the sunflower is found. In addition to the pilot-scale and field experiments, a case study of the integrated CW systems for wastewater treatment at Phi Phi Island (a Tsunami-hit area), Krabi province, Thailand is illustrated. The $5,200-m^2$ CW systems on Phi Phi Island are not only for treatment of $400m^3/day$ wastewater from hotels, households or other domestic activities, but also incorporating public consultation in the design processes, resulting in introducing the aesthetic landscaping as well as reusing of the treated effluent for irrigating green areas on the Island.

• 한국물환경학회지
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• 제22권3호
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• pp.546-556
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• 2006

The purpose of this study is to improve the polluted stream water quality by pilot-scale five different constructed wetlands (CWs). Cell 1 to 3 are newly designed 2SFCW (Surface-subsurface flow CW) with 1 to 3 flow shifters (FS) in the middle of the wetland system. Cell 4 and 5 are control CW (CCW), but Cell 5 is the same type as Cell 3. The FS, which converts the route of surface and subsurface flow between two wetlands connected in series, was able to enhance the treatability of TN via nitrification and denitrification and of SS due to filtration and sedimentation. The void fraction and dispersion number of Cell 1, 2 and 3 obtained from the RTD analysis were found to be 0.73 and 0.17, respectively. COD and TP removal efficiencies of Cell 1 to 3 were similar to that of Cell 4 and 5. SS removal efficiencies of Cell 1 to 3 and 5 with FS were 5-10% higher than that of Cell 4 without FS. TN removal efficiencies of Cell 1 to 3 were 3-14% higher than that of Cell 4 and 5. The average $R^2$ values of COD, SS, TN and TP obtained from nonlinear regression analysis were similar to the results of other researchers.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.231-231
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• 2020

Unlike conventional treatment technologies, the performance of nature-based facilities were susceptible to seasonal changes and climatological variabilities. This study evaluated the effects of seasonal variables on the treatment performance of constructed wetlands (CWs). Two CWs treating runoff and discharge from agricultural and livestock areas were monitored to determine the efficiency of the systems in reducing particulates, organics, and nutrients in the influent. For all four seasons, the mean effluent suspended solids concentration in the agricultural CW (ACW) increased by -2% to -39%. The occurrence of algal blooms in the system during summer and fall seasons resulted to the greatest increase in the amount of suspended materials in the overlying water. unlike ACW, the livestock CW (LCW) performed efficiently throughout the year, with mean suspended solids removal amounting to 61% to 68%. Algal blooms were still present in LCW seasonally; however, the constant inflow in the system limited the proliferation of phytoplankton through continuous flushing. The total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) removal efficiencies in ACW were higher during the summer (21% to 25%) and fall (8% to 21%) seasons since phytoplankton utilize nitrogen and phosphorus during the early stages of phytoplankton blooms. In the case of LCW, the most efficient reduction in TN (24%) and TP (54%) concentrations were also noted in summer, which can be attributed to the favorable environmental conditions for microbial activities. The mean removal of organics in ACW was lowest during summer season (-52% to 35%), wherein the onset of algal decay triggered a relative increase in organic matter and stimulate bacterial growth. The removal of organics in LCW was highest (54 % to 55%) during the fall and winter seasons since low water temperatures may limit the persistence of various algal species. Variations in environmental conditions due to seasonal changes can greatly affect the performance of CW systems. This study effectively established the contributory factors affecting the feasibility of utilizing CW systems for treating agricultural and livestock discharges and runoff.