강우유출수 처리목적 인공습지의 처리효율 및 설계 적정성에 관한 연구 :Reduction Efficiency and Design Considerations in a Stormwater Wetland

박기수

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박기수 (한서대학교, 한서대학교 대학원)

지도교수: 김영철

발행연도: 2013

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이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2013

강우유출수 처리목적 인공습지의 처리효율 및 설계 적정성에 관한 연구

박기수 환경공학과 2013.01 학위논문

강우유출수 처리목적 인공습지의 강우시 오염물질 저감특성에 관한 연구

박기수 , 우사평 , 김영철 한국습지학회지 2013.01 학술저널

2012

강우유출수 처리목적 인공습지 침강지의 퇴적물 특성 및 설계 적정성에 관한연구

박기수 , 청징 , 김영철 한국습지학회지 2012.01 학술저널

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가축사육지역으로부터 발생되는 강우유출수 처리를 위해 건설된 인공습지에 대해 2010년 5월부터 2011년 11월까지 수행한 강우시와 비강우시 모니터링을 통하여 얻은 자료를 분석한 결과, 강우시 저감효율은 TSS 88%, BOD 54%, CODMn 35%, CODCr 70%, TN 31%, TP 64%이었다. 강우계급의 증가는 습지의 수리학적 교환비율을 증가시켰기 때문에 TSS 저감효율은 감소하였는데 교환비율이 1에 접근하였을 때 약 55%의 효율을 달성하였다. 습지에서는 실험자가 제어할 수 없는 수많은 자연변수들이 복합적으로 작용하기 때문에 처리효율의 변동이 매우 컸다. 효율에 가장 큰 영향을 미친 요인으로는 수리학적 요인과 함께 조류증식이 성능 불확실성에 크게 기여하였다. 한편 비강우시 유입수와 유출수의 오염물질 저감효율 및 유의성을 검토한 결과, 조류의 영향을 받는 TSS와 COD를 제외하고는 유의성이 매우 큰 것으로 밝혀졌으며 TN과 TP의 저감효율을 평가한 결과 각각 24%와 41%이었다. 한편 강우시 유량기준 TSS의 저감효율은 77.6%로 설계목표에 근접한 수치를 보였으나 유입량 기준으로는 설계 WQv 에 크게 미치지 못하여 누적 강우유출고에 대한 설계목표의 평가는 불가능 하였다. 침강지의 용량은 WQv 대비 약 8.7%로 할당되어 있어 기준에서 제시하고 있는 10%에는 미치지 못하였다. 유량변동이 심한 인공습지에서 침강지는 세굴에 대비하여 장방형이 아닌 쐐기형태가 적절하다. 인공습지에서 오염물질 제거능력은 동일한 WQv에서 수표면적이 증가할수록 비표면적이 증가하므로 습지의 처리능력이 향상된다. 그러나 WQv가 일정하다면 얕은 연못이 차지하는 비율이 증가할수록 요구되는 부지면적이 증가하게 되므로 협소한 국토면적을 가진 우리나라에서는 비점오염 저감전용의 습지 이외에는 현실성이 없다. 따라서 본 논문에서는 모니터링 자료 및 경험을 바탕으로 습지 구성요소의 적정 수심을 제안하였다.

Stormwater wetland targeted to treat rainfall runoff from cow feeding-lot basin has been monitored from May 2010 to November 2011. Reduction efficiency estimated based on 20 rainfall event monitoring was 78%, 54%, 70%, 31%, and 64% for TSS, BOD, CODCr, TN, and TP, respectively. Theoretically, as rainfall depth increases, hydraulic exchange ratio has to be increased. When the exchange ratio approaches to 1 (usually design goal), TSS reduction efficiency was estimated about 55%. Uncertainty in reduction efficiency of the stormwater wetland is normally very high due to the continuous rainfall activity, its magnitude and intensity, antecedent dry days, and other natural variables which can not be controlled by experiment conductors. Predominant affecting variables was found to be hydraulics caused by consecutive rainfall events having different intensity and algal growth during dry day. Based on the reduction efficiency between inflow and outflow as well as the p-test conducted on pollutants during dry days, all the parameters were significantly reduced with 24% for TN and 41% for TP, except for TSS and COD which were largely affected by algae. Moreover, average reduction efficiency during wet days was observed to be 77.6% which is near the design standard. However, this was achieved during flows where the inflow volume is much lower than the water quality volume (WQv) of the wetland. Therefore, assessment of the design goal for design rainfall depth is impossible. The volume of the forebay which is 8.7% of the WQv is a little less than the standard 10%. Due to the highly variable flow rate in the wetland, a wedge-shaped forebay with small inflow and large outflow is better than the current forebay shape. Considering the same WQv of the wetland. reduction capacity is higher if the surface area is larger. However, this is not practical in Korea where the available area is small and wetlands are used only for non-point source pollution reduction. In this study, wetland evaluation was conducted based on monitoring data and experience and design considerations was proposed.

제1장 서론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구범위 2
1.3 연구내용 2
제2장 문헌연구 3
2.1 비점오염원 3
2.1.1 개요 3
2.1.2 농촌지역 비점오염원 유출 인자 5
2.1.3 농촌지역 비점오염원 유출 특성 8
2.1.4 농촌지역 비점오염원 형태 및 종류 9
2.1.5 국내외 연구동향 14
2.2 비점오염 저감시설의 종류 17
2.2.1 저류형 시설(detention type) 18
2.2.2 침투형 시설(infiltration type) 19
2.2.3 식생형 시설(vegetation type) 20
2.2.4 장치형 시설(device type) 20
2.3 인공습지 22
2.3.1 기본개념 및 개요 22
2.3.2 인공습지의 구성 24
2.3.3 인공습지의 종류 25
2.3.4 국내 비점오염 저감목적의 인공습지 설치 사례 30
제3장 연구방법 및 재료 34
3.1 연구대상 인공습지 34
3.2 연구내용 및 범위 37
3.2.1 강우시 시료채취 37
3.2.2 강우사상간 모니터링 37
3.2.3 비강우시 모니터링 37
3.2.4 퇴적물 모니터링 38
3.2.5 유량 측정 40
3.3 분석방법 41
3.3.1 수질분석 41
3.3.2 퇴적물 분석 41
3.4 저감효율의 산정 42
3.4.1 유량가중평균농도의 산출(Event Mean Concentration, EMC) 42
3.4.2 제거 효율법(Efficiency Ratio, ER) 43
3.4.3 강우량 빈도법(Rainfall of Frequency Method, ROFM) 43
3.5 모니터링 강우사상의 특성 45
3.5.1 강우시 모니터링 45
3.5.2 비강우시 모니터링 46
제4장 연구결과 및 고찰 48
4.1 강우시 처리효율 분석 48
4.1.1 강우 사상별 EMC 분석 48
4.1.2 강우 사상별 오염물질 농도곡선 분석 51
4.1.3 강우 계급별 EMC 분석 57
4.1.4 강우 계급별 저감효율 60
4.1.5 저감효율의 불확실성 61
4.1.6 강우사상간 오염물질 거동특성 분석 63
4.2 비강우시 처리효율 분석 66
4.2.1 비강우시 모니터링 66
4.2.2 비강우시 오염물질 저감효율 66
4.2.3 수온, pH, DO, 알칼리도 67
4.2.4 TSS와 Chlorophyll a 69
4.2.5 유기물질의 제거 70
4.2.6 질소의 제거 71
4.2.7 인의 제거 73
4.2.8 지표 미생물의 사멸 74
4.2.9 연구대상 습지 구성요소의 기능 및 역할 75
4.3 강우유출수 인공습지 설계의 적정성 77
4.3.1 수질처리용량 77
4.3.2 침강지 81
4.3.3 깊은 연못과 얕은 연못 86
4.3.4 식생 침강지 88
4.3.5 인공습지의 구성요소 89
제5장 결론 93
참고문헌 95
Abstract 98

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	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

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