Kim, Min-Young;No, Hwang-Won;Lee, Seung-Yoon;Jee, Hong-Kee
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2008.05a
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pp.2127-2131
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2008
본 연구는 자연생태하에서 지속가능한 태양에너지와 생태계작용에 의한 수질개선기법을 개발하기 위하여 생태연못을 설치하여 수질부하가 발생함에 따라 생태연못에 에너지를 순환시켜 생태적 수질정화 기능을 강화하는데 목적을 두었다. 본 연구에서 생태연못(Eco-Pond) 시스템의 수질개선 원리는 수중(유입수)의 침전, 유기산 생성, 메탄 발효, 호기성 산화, 광합성 산소배출 및 병원균 제거 등을 촉진시키기 위한 목적으로 축산농가 및 마을단위의 축산 및 생활하수 유입부에서 생태연못을 두어 수질을 개선하는 공법 즉, 산화조(Oxidation Pond)에 SolaBee 시스템을 결합한 모델을 제안하였다. 에너지 순환장치를 이용한 수질개선 방안으로는 태양열 연못 내에 물순환장치를 만들어 수체를 효율적으로 순환시키고 공기를 혼합시켜 부영양화가 진행되는 연못이 수질을 자연친화적으로 개선시키도록 하였다. 따라서 연구결과 태양에너지는 다른 자연에너지(풍력 등)에 비해서 에너지 밀도는 낮지만 지역의존성이 적고 그 양이 방대하여 21세기 중요한 에너지원으로 사용가능성을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 에너지 순환구조를 가진 생태연못 시스템은 우리나라 중소규모의 농촌 및 축산농가에 보급 될 수 있는 수질개선 시스템이다.
A wastewater treatment pond system was developed for treatment and recycling of dairy cattle excreta of $5\;m^1$ per day. The wastes were diluted by the water used for clearing stalls. The system was composed of three ponds in series. A submerged gas collector for the recovery of methane was installed at the bottom of secondary pond with water depth of 2.4m. This paper deals mainly with performance of methane fermentation of secondary pond which is faclutative one. The average $BOD_5$, SS, TN, and TP concentrations of influent into secondary pond were 49.1, 53.4, 48.6, and 5.3 mg/l, and those of effluent from it were 27.9, 45.7, 30.8, 3.2 mg/l respectively. Methane fermentation of 2.4-meter-deep secondary pond bottom was well established at $16^{\circ}C$ and gas garnered from the collector at that temperature was 80% methane. Literature on methane fermentation of wastewater treatment ponds shows that methane bacteria grow well around $24^{\circ}C$, the rate of daily accumulation and decomposition of sludge is approximately equal at $19^{\circ}C$, and activities of methanogenic bacteria are ceased below $14^{\circ}C$. The good methane fermentation of the pond bottom around $16^{\circ}C$, about $3^{\circ}C$ lower than $19^{\circ}C$, results from temperature stability, anaerobic condition, and neutral pH of the bottom sludge layer. It is recommended that the depth of pond water could be 2.4m. Gas from the collector during active methane fermentation was almost 83% methane, less than 17% nitrogen. Carbon dioxide was less than 1% of the gas, which indicates that carbon dioxide produced in bottom sludges was dissolved in the overlaying water column. Thus a purified methane can be collected and used as energy source. Sludge accumulation on the pond bottom for a nine month period was 1.3cm and annual sludge depth can be estimated to be 1.7cm. Design of additional pond depth of 0.3m can lead to 15 - 20 year sludge removal.
탄성파 탐사는 인공지진파를 이용하여 지표면 하부의 물성을 알아내는 지구물리탐사로서 20 세기 초부터 석유탐사와 공학적 지반조사에 가장 널리 사용되었다. 굴절법 탄성파 탐사는 지층의 탄성파 속도를 알아내는 방법으로서 최근에는 석조문화재 등의 지반특성 조사에서 사용된 예가 있다. 이번 연구에서는 공주 공산성의 쌍수정 광장에 위치하는 공산성 원형연못 주변의 지반에 대하여 굴절법 탐사를 실시하였다. 쌍수정 광장은 기존의 발굴조사를 통하여 백제 추정왕궁지가 위치한 곳으로 알려졌으며, 광장 남쪽에 원형연못(상면직경 7.3 m, 바닥직경 4.78 m, 높이 3 m)도 발굴되었다. 원형연못 주변에 5개 탄성파 측선을 설치하였고, 해머 타격점과 수신기의 배열을 3가지 다른 방식을 적용하여 24 m, 31 m, 48 m 측선깊이의 굴절법 자료를 얻었다. 대체로 공산성 원형연못 주변의 지반은 3개 층으로 구성되어 있다. 각 층의 겉보기 속도는 약 261${\~}$391 m/s, 약 591${\~}$992 m/s, 약 1950${\~}$3230 m/s이며, 첫 번째와 두 번째 층의 두께는 각각 약 2${\~}$2.4 m 와 4.6${\~}$8.6 m이다. 일반적으로 최하부 층의 속도는 기반암, 상부층들의 속도는 풍화토에 대응한다. 그러나 두 번째 층의 주시곡선 형태와 속도범위는 국내 석탑 문화재 하부의 것과 유사한 것으로 보아 공산성 연못주변은 인공적인 기초지반의 가능성을 제기하며, 그렇다면 공산성 원형연못은 파내려 간 것보다는 쌓아 올렸을 것이다.
The applicability to Korea is examined of a pond system which treats and recycles wastewaters. Air temperature and solar radiation of the pond systems at Corinne, Utah, and Eudora, Kansas, which are located in temperate regions of the U.S., are compared with those of Kimpo lying in the mid-western part of Korea. Analyzed are also $BOD_5$ and SS concentrations, algal concentrations, pH levels, and water temperature of the two systems. Air temperature of Kimpo is quite similar to that of the two systems, and solar radiation of Kimpo is more conducive than that of the systems to the growth of algae during summer. Analysis of $BOD_5$ and SS concentrations in the final effluent of the systems shows that they meet the secondary treatment standards. The study demonstrates that wastewater treatment pond system which is similar in design to the systems can be reliably utilized at Kimpo, Korea. A model is proposed which can integrate a pond system with aquaculture and agriculture.
Utilization of animal excreta in aquaculture can have potentials of high fish production and low maintenance costs for fish farming and it can reduce water pollution caused by animal waste disposal. Integration of wastewater treatment pond system with aquaculture has been utilized in many countries. Ecologically balanced pond ecosystem is formed through the stabilization of wastes, the growth of aquatic plants, and the cultivation of fish. The most appropriate fish for rearing in these ponds are those which can feed directly on phytoplankton, especially algae. Carp were introduced into a tertiary pond - water depth of 2.2 m, water surface area of $130\;m^2$, volume of $148\;m^3$ - of a pond system treating milk cow excreta. The carp production was $125g{\cdot}m^{-2}year^{-1}$ which falls into upper range of $18\;-\;137g{\cdot}m^{-2}year^{-1}$ of treated sewage-fed carp farming of other countries. Average $BOD_5$ and T-N of the pond was 19.8 and $21.0\;mg{\cdot}L^{-1}$ respectively, and the ecological environment of it was suitable for growth of carp. Several carp of 100g were introduced in August into a secondary pond of the treatment system, whose average $BOD_5$ and T-N was 27.9 and $30.8\;mg{\cdot}L^{-1}$ respectively. They were died within one week, which may be attributed to the depletion of dissolved oxygen at dawn. Effluents from primary treatment can be used in fish pond with dilution and those from secondary treatment can be directly funnelled into it. Waste stabilization pond treating animal excreta can be utilized for fish rearing when its water quality maintains secondary treatment level.
Choi, Seung-Hyun;Kim, Seok-Hwi;Lee, Jin Won;Kim, Kangjoo;Oh, Chang Whan
Economic and Environmental Geology
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v.48
no.6
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pp.467-475
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2015
The Deokjin Pond is one of the places representing Jeonju City's history but has the poor water quality. The pond has a storage of $88,741m^3$ and a drainage area of $3.77km^2$. It has been maintained only by the groundwater pumped from the upstream wells and the direct rainfalls on the water surface since the old streams replenishing the pond were turned into a part of the sewer system due to indiscreet urbanization. The lack of replenishing water as well as the organic-rich bottom sediment were suggested as two main causes deteriorating the water-ecosystem. In this study, possible measures obtaining waters for restoration of Deokjin Pond ecosystem are discussed. It is estimated that the present pond can be replenished about 32 times a year by the runoff when the drainage system in the watershed is recovered to a state before urbanization. To support this, the drainage system is compared with that of nearby Osong Pond, which shows relatively better water-ecosystem. Even though Osong Pond has a drainage area one-seventh of that of Deokjin Pond, its storage is more than the half of it. It is because its watershed has a near natural drainage system where the rain mostly infiltrates into soil and slowly discharges into the pond. Therefore, it is believed that the low impact development (LID), which is known as a technique restoring the water circulating system to a condition before development, would be helpful in obtaining waters required for Deokjin Pond ecosystem management.
This study was conducted to understand the distribution characteristics of aquatic insects in ecologically different ponds in terms of the disruption. We investigated the fauna of aquatic insects in three artificial ponds (pond 1, 2 and 3) and two natural ponds (pond 4 and 5) located within 1 km each other around Gungdaeoreum in Jeju Island, from March 2018 to June 2020. A total of 50 species belonging to 15 families were found in the surveyed ponds: total 850 individuals with 14 species in 4 families of the order Odonata, total 4,391 individuals with 14 species in 6 families of the order Hemiptera, and total 2,014 individuals with 22 species in 4 families of the order Coleoptera. In overall, total abundance and species numbers were relatively higher than those of artificial pond in natural ponds in which animal and plant ecosystems were well established. In the case of artificial ponds, the number of individuals and species recovered rapidly when reconstituted by introducing aquatic plants, etc. (Pond 1). The nymphs of Odonata were observed largely in ponds without natural enemies such as large fish, and where adults could freely access without interception by artificial structure. Phytophagous Corixidae of the order Hemiptera were abundant, and Haliplidae populations of the order Coleoptera were affected by the distribution of the plants. Accordingly, the major factors affecting aquatic insect abundance were identified as the presence of refuges such as the topography and aquatic plants and presence of predators. Species of the order, Odonata were vulnerable based on these factors. Our results can be useful as basic information for the restoration of wetlands and construction of artificial wetlands or for conservation of species diversity in the future.
We applied the seismic method to investigate the site characteristics around the Circular Pond (top diameter 7.3 m, bottom diameter 3 m, and depth 4.78 m) at the Ssangsujung Park within the Gongsansung in Gongju. Previous excavations for the cultural assets beneath the Ssangsujung Park disclosed the assumed site of the Palace of the Beakje Dynasty and the Circular Pond containing the Bakje relics. We demonstrated that the seismic prospecting can be applicable to delineate the underground structure around the cultural properties by the three kinds of seismic approaches: walk-away test, conventional refraction method, and equal-distance refraction survey. The last method which is designed by this work ran detect the I-W variations of seismic velocity in the subsurface medium across the Circular Pond on the basis of the difference of the P-wave arrival times between the 1-m-spacing 24 geophones and the corresponding 24 shots parallel with the geophone profile. From the combined results, prominent three-layer velocity structure is observed around the Circular Pond. The bottom layer is interpreted as the basement rock which is exposed near the Ssangsujung whereas the upper layer with relatively lower velocities is interpreted to be the artificial covering. The basement depth beneath the Circular Pond is deeper than the norhern area. The western basement of Circular Pond has the thicker weaker layer compared with the eastern part. Thus, the middle layer could be constructed as the artificial foundation during the Beakje Dynasty. Consequently, the Kong-sansung Circular Pond is possibly built upwardly rather than digging.
An integrated wastewater treatment pond system is developed for treatment and recycling of excreta from dairy cattle. It is composed of three ponds in series. A pit with a capacity of $10m^3$, 2-day hydraulic residence time, and overflow velocity of $1.5m^3m^{-2}day^{-1}$ is located internally in primary pond. It is designed for efficient sludge sedimentation and effective methane fermentation. It receives $5m^3/day$ of diluted cattle excreta by the water used for clearing stalls. A submerged gays collector for the recovery of methane is installed on the top of the pit. The average BOD_5 concentration of influent is 398.7mg/l. That of the effluent from primary pond is 49.2mg/l. About 88% of BOD_5 are removed in primary pond. It is assumed that about 60% of the influent BOD_5 is removed in the pit and that almost all of the carbon of the removed BOD_5 in the pit is converted to methane and carbon dioxide. Methane fermentation of the pit is well established at $16^{\circ}C$. This phenomena results from temperature stability, complete anaerobic condition, and neutral pH of the pit. Gas from the collector is almost 90% methane, less than 9% nitrogen, and less than 1% carbon dioxide. Thus a purified methane is produced, which can be used as energy source.
A model of pond system is developed for treatment and recycling of excreta from twenty-five adult dairy cattle. It is composed of wastewater treatment ponds and small fish ponds. Those are three facultative ponds in series; primary-secondary-tertiary pond and these are designed to rear carps without feeding. A pit is constructed at the bottom of primary pond for efficient sludge sedimentation and effective methane fermentation. It is contrived to block into it the penetration of oxygen dissolved in the upper layer of pond water. The excreta from the cattle housed in stalls are diluted by water used for clearing them. The washed excreta flow into the pit. The average yearly $BOD_5$ concentration of influent is 398.7mg/l. That of the effluent from primary, secondary and tertiary pond of the system is 49.18, 27.9, and 19.8.mg/l respectively. Approximate 88, 93, and 95 % of BOD5 are removed in each pond. The mean yearly SS concentration of influent is 360.5 mg/l That of the effluent from each pond is 53.4, 45.7, and32.7mg/l respectively. Approximate 86, 88, and 91% of SS are removed in each pond. The $BOD_5$ concentration of secondary and tertiary pond can satisfy 30mg/l secondary treatment standard. The SS concentration of effluent from tertiary pond, however, is slightly greater than the standard, which results from activities of carps growing in the pond. The average yearly total nitrogen concentration of influent is 206.8mg/l and that of the effluent from each pond is 48.6, 30.8, and 21.0mg/l respectively. Approximate 74, 88, and 90% of total nitrogen are removed in each pond. The mean yearly total phosphorous concentration of influent is 20.7mg/l and that of the effluent from each pond is 5.3, 3.2, and 2.1mg/l respectively. Approximate 97, 98, and 99% of total phosphorous are removed in each pond. The high removal of nitrogen and phosphorous results from active growth of algae in the upper layer of pond water. Important pond design parameters for southern part of Korea -- areal loading of BOD5, liquid depth, hydraulic detention time, free board, and pond arrangement -- are taken up.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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