시설하우스 농업배수 처리를 위한 인공습지에서 여재종류, 조합방법 및 부하량에 따른 오염물질 정화효율 평가

Evaluation of Removal Efficiency of Pollutants in Constructed Wetlands for Treating Greenhouse Wastewater Under Different Filter Media, Configuration Methods and Agricultural Water Loading

본 연구는 시설하우스에서 비점오염원으로 인해 배출되는 오염된 농업배수를 인공습지에서 효과적으로 처리하기 위한 기초자료를 확보하기 위해 인공습지에서 여재종류, 조합방법 및 부하량에 따른 오염물질 정화효율을 평가하였다. 인공습지의 조합방법은 수직-수평흐름조, 수평-수직흐름조, 수평-수직-수평흐름조 및 수직-수평-수평흐름조로 구분하여 설계 및 시공하였으며, 여재는 왕사, 쇄석, 방해석 및 혼합여재로 구분하여 각 조에 충진하였다. 또한 농업배수 부하량을 150, 300, $600L\;m^{-2}day^{-1}$으로 달리하여 오염물질의 처리효율을 조사하였다. 조합방법별 수처리효율은 HF-VF-HF 조합방법이 다른 조합방법에 비해 높은 처리효율을 보였으며, 최적여재는 COD 처리효율은 왕사가 가장 높았고, T-N은 쇄석, T-P는 방해석이 가장 높았다. 하지만 모든 처리효율과 경제성 부분을 고려하였을 때 최적여재는 혼합여재가 가장 효과적일 것으로 판단된다. 농업배수의 부하량에 따른 처리효율 결과 COD는 농업배수 부하량 $600L\;m^{-2}day^{-1}$까지 안정적인 처리효율을 보였으나, T-N 및 T-P는 $150L\;m^{-2}day^{-1}{\fallingdotseq}300L\;m^{-2}day^{-1}$ > $600L\;m^{-2}day^{-1}$의 순으로 농업배수의 부하량이 증가함에 따라 약간 감소하는 경향이었다. 따라서 시설하우스 농업배수 처리를 위한 인공습지 농업배수처리장의 최적조건은 HF-VH-HF 조합형 인공습지에 왕사, 쇄석 및 방해석이 혼합된 혼합여 재로 충진하고 부하량 $300L\;m^{-2}day^{-1}$ 이하의 농업배수를 주입하는 것이 최적일 것으로 판단된다.

To obtain optimum filter media, configuration method and greenhouse wastewater loading in small-scale constructed wetlands (CWs) for treating greenhouse wastewater, the apparatuses were constructed with 4 kinds of combined systems such as vertical flow (VH)-Horizontal flow (HF), HF-VH, HF-VF-HF, VF-HF-HF CWs. The efficiencies of pollutants in greenhouse wastewater were investigated in various CWs under different filter media, configuration methods and agricultural water loading. Removal rates of pollutants under different filter media were in the other of coarse sand>broken stone${\fallingdotseq}$calcite${\fallingdotseq}$mixed filter media for COD, broken stone>mixed filter media>coarse sand>calcite for T-N, and calcite>mixed filter media>broken stone>coarse sand for T-P. The removal rates of pollutants in HF-VH-HF CWs at different configuration methods were higher than those in other configuration methods. The removal rates of pollutants were higher in the order of $150L\;m^{-2}day^{-1}{\fallingdotseq}300L\;m^{-2}day^{-1}$ > $600L\;m^{-2}day^{-1}$ under different greenhouse wastewater loading. Therefore, optimum configuration method was HF-VH-HF CWs, the optimum filter media was mixed filter media (coarse sand : broken stone : calcite=1 : 1 : 1), and the optimum greenhouse wastewater loading was $300L\;m^{-2}day^{-1}$ in HF-VH-HF CWs.