KR101671917B1 - Optimal design and operation method of the constructed wetland for agricultural non-point pollutant treatment at reservoir entrance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수질정화식물의 수질정화 모의시험 및 인공습지의 구조를 모의시험하여 인공습지의 수질정화 모델을 구축하기 위한 저수지 유입 농업비점오염 처리를 위한 농업 비점오염 처리용 인공습지 설계 및 운영방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for designing and operating an artificial wetland for agricultural non-point pollution treatment for reservoir-inflow agricultural non-point pollution treatment in order to simulate the water quality purification of water purification plants and simulate the structure of the artificial wetlands, .
산업의 발달과 도시화로 인한 생활수준 향상, 인구증가 등으로 오염물질의 발생량이 증가함에 따른 수질오염의 확산으로 인해 도시 인근 저수지의 오염이 우려되며, 오염된 저수지 유입 하천수 수질개선 및 수생태계 복원을 통해 친수공간 제공 등 국민 물복지 향상에 대한 주민요구가 증대되고 있다.Due to the development of industry and urbanization, the increase of pollutants due to the improvement of living standards and the increase of population, pollution of the reservoir near the city is worried due to the spread of water pollution. There is a growing demand for residents to improve the welfare of people's welfare, including the provision of water-related facilities.
다음으로, 저수지 주변의 도시화 및 개발사업으로 의한 오염원이 지속적으로 증가하고, 또한, 인구증가에 따른 생활 오, 폐수 및 하수처리장 방류량과 비점오염원 유입의 증가로 인해 수질이 매우 저하되어 저수지의 수환경이 악화되고 있기 때문에, 환경부는 저수지의 수질오염으로 인한 주민들의 민원해소와 수질 및 수생태계 복원, 관광레저 기능 등의 역할제고를 위하여 중점관리저수지로 지정 하고 있는 실정이다.(수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 제31조의2개정(12.2.1 공포, 8.2 시행)) Next, pollution sources by the urbanization and development projects around the reservoir are continuously increased, and the quality of water is greatly lowered due to the increase in the amount of discharge of living water, wastewater and sewage treatment plant and non-point pollution source due to population increase, The Ministry of Environment has designated it as a key management reservoir to solve the civil complaints caused by the water pollution of the reservoir, to restore the water quality and the ecosystem restoration, and to play the role of tourism and leisure. (Water Quality and Water Ecosystem Preservation Article 31 (2) of the Act on the Enforcement of the Act (12.2.1), 8.2)
한편, 이에 대한 선행기술로는 3가지의 관점에서 다양하게 제시되고 있다.On the other hand, various prior arts have been proposed from three viewpoints.
우선, 습지형상의 개선을 통한 선행기술로는 대한민국등록특허 제10-01175305호 "비점오염물질처리를 위한 친환경 인공습지시스템", 대한민국등록특허 제10-0444972호 "생태공원으로 활용가능한 점.비점 오염원 처리용 다단계셀인공습지 시스템 및 오염원처리방법", 대한민국등록특허 제10-0710859호 "비점오염 물질처리를 위한 인공습지시스템", 대한민국등록특허 제10-0668598호 "식물 및 생물학적 정화법을 이용한 인공습지 구조 및 그에 따른 정화방법", 대한민국등록특허 제10-0561171호 "무동력 수로형 인공습지 및 이를 이용한 자연형 하천정화공법"등이 제안되었다.Prior art that has been developed by improving the shape of a wetland includes Korean Patent No. 10-01175305 entitled " Eco-friendly wetland system for treatment of nonpoint pollutants ", Korean Patent No. 10-0444972 " Korean Patent No. 10-0710859 entitled "Built-in wetland system for treatment of non-point pollutants ", Korean Patent No. 10-0668598," Artificial wetland system using plant and biological purification method Wetland structure and purification method therefor ", Korean Patent No. 10-0561171," Nonmotor waterway type artificial wetland, and natural type river purification method using the same "were proposed.
또한, 습지재료에 대한 종래기술로는 대한민국등록특허 제10-0558067호 "연꽃 재비를 통한 수질정화공법", 대한민국공개특허 제10-2010-0011699호 "깊은 수심에서의 연 재배방법", 대한민국등록특허 제10-039891호 수련분화용 재배방법" 등이 제안되었다.Conventional techniques for wetland materials include Korean Patent No. 10-0558067 entitled " Method for Purifying Water Quality through a Lotus Flower, "Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0011699," &Quot; Patent No. 10-039891, " a cultivation method for water-borne differentiation "
아울러, 습지관리 측면에서의 종래기술로는 대한민국공개특허 제10-2010-0128611호 "습지의 수위조절을 위한 위어", 대한민국등록특허 제10-1034132호 "물순환 및 조경기능을 갖는 다기능 생태정화 식물섬", 대한민국공개특허 제10-2014-0046578호 "부유형 수질정화장치", 대한민국등록실용 제20-0321615호 "수중부도", 대한민국등록특허 제10-0990954호 "부유 침수식 생물서식장치", 대한민국등록특허 제10-1012414호 "다공성 무기계 흡착재 및 다공성 여과재가 분획 충전된 수생 식물용 식생 매트" 등이 있다.
As a prior art in terms of wetland management, Korean Patent Publication No. 10-2010-0128611 entitled "Weir for Wetland Level Control ", Korean Registered Patent No. 10-1034132" Multifunctional Ecological Purification Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0046578 entitled "Sub-type Water Purification System ", Korea Registered Utility Model No. 20-0321615" Underwater Submergence ", Korean Patent No. 10-0990954 " Korean Patent No. 10-1012414 "A vegetation mat for aquatic plants in which a porous inorganic adsorbent and a porous filter medium are fractionally packed ".
하지만, 상술한 종래기술들은 수질정화를 위한 어느 한 부분에 대한 개선사항에 대한 기술만 적용하였으며, 따라서, 저수지 유입 하천수의 수질개선을 위한 계획수립부터 최종 적용까지 적용할 수 있는 운영방안이 시급히 필요한 실정이다.
However, the above-mentioned prior arts have applied only a description of improvements to any one part for water quality purification, and therefore, there is an urgent need for an operational scheme that can be applied from planning to final application for water quality improvement of reservoir inflow river water It is true.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 저수지 유입 농업비점오염 처리를 위한 농업 비점오염 처리용 인공습지 설계 및 운영방법은 생물학적 수질정화와 저수지 내의 수질정화를 위한 구조를 모의시험을 통해 실시한 후 적용하여 시공기간 단축, 시공비용 절감과 더불어 수질정화능력의 모델을 제시할 수 있는 저수지 유입 농업비점오염 처리를 위한 농업 비점오염 처리용 인공습지 설계 및 운영방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the method for designing and operating a wetland for agricultural non-point pollution for the treatment of non-point pollution in the reservoir of the present invention is performed by simulating the biological water quality and the structure for purification of water in the reservoir The purpose of this study is to provide a method of designing and operating a wetland for agricultural non - point pollution for the treatment of non - point pollution in the reservoir, which can shorten the construction period, reduce the construction cost, and present a model of water purification capacity.
본 발명의 또 다른 목적은 수질정화와 더불어 수질정화식물의 원활한 식생을 도모할 수 있도록 하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a method for purification of water quality and purification of water quality plants.
본 발명은 수질정화식물을 이용한 생물학적 수질정화능력 및 구조를 모의시험을 통해 실시하여 얻은 조건을 이용하여 인공습지의 수질정화를 실시함으로써 예산의 낭비를 줄일 수 있음은 물론, 향상된 수질정화능력을 가진 모델을 제시할 수 있다.The present invention can reduce the waste of the budget by performing the water quality purification of the artificial wetland by using the conditions obtained through the simulation test of the biological water purification ability and structure using the water purification plant, A model can be presented.
또한, 수질정화와 더불어 수질정화식물의 식생도 함께 이루어지기 때문에 수질정화에 따른 효과와 더불어 부수적인 이윤창출효과를 얻을 수 있다.In addition to the purification of water quality, the purification of water quality is carried out together with the vegetation of the water purification plant, so that the effect of water purification and incidental profit creation effect can be obtained.
그리고 수질정화식물 식생시 식생매트와 부력수단을 이용하여 수질정화식물의 산발적인 식생을 방지하면서 수질정화식물의 원활한 식생 및 재배가 용이한 효과를 얻을 수 있는 유용한 발명이다.
And water purification plant It is a useful invention which can facilitate the smooth vegetation and cultivation of the water purification plant while preventing the sporadic vegetation of the water purification plant by using vegetation mat and buoyancy means in vegetation.
도 1은 본 발명의 운영방법을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 단계에서 습지의 운영을 도시한 예시도.
도 3은 본 발명의 제1 단계에서의 초음파 수위계를 도시한 정면도.
도 4는 본 발명의 제1 단계를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제2 단계를 실시한 상태를 도시한 예시도.
도 6은 본 발명의 제3 단계에서 수질정화식물을 운영하는 상태를 도시한 상태도.
도 7은 본 발명에서의 식생매트의 식생포를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에서의 식생매트를 도시한 사시도.
도 9는 도 8의 단면도.
도 10은 본 발명에서 식생매트의 다른 실시 예를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명에서의 부력수단을 도시한 사시도.1 is a block diagram illustrating an operating method of the present invention.
Fig. 2 is an exemplary view showing the operation of a wetland in the first step of the present invention; Fig.
3 is a front view showing the ultrasonic level meter in the first step of the present invention.
4 is a plan view showing a first step of the present invention;
5 is an exemplary view showing a state in which the second step of the present invention is performed.
FIG. 6 is a state diagram showing a state where a water quality purification plant is operated in the third step of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing a vegetation of a vegetation mat according to the present invention. FIG.
8 is a perspective view showing a vegetation mat in the present invention.
Fig. 9 is a sectional view of Fig. 8; Fig.
10 is a perspective view showing another embodiment of the vegetation mat in the present invention.
11 is a perspective view showing buoyancy means in the present invention.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 도 1에서 도시된 바와 같이 다양한 식재조건을 부여하여 수질정화 조건을 찾기 위한 습지의 설치 및 운영하는 단계(제1 단계)와,The present invention relates to a method of installing and operating a wetland (a first step) for searching for water quality purification conditions by applying various planting conditions as shown in FIG. 1,
상기 제1 단계에서 얻은 수질정화조건 및 지형적인 구조를 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)으로 모형구축 및 시험 가동하는 단계(제2 단계)와,(2) a model construction and test operation of the water purification condition and the geomorphic structure obtained in the first step with computational fluid dynamics (CFD)
상기 제1, 2 단계를 통해 얻은 인공습지의 수질정화를 위한 조건을 적용한 시설을 설치 및 운영하는 단계(제3 단계)로 이루어져 있다.
And installing and operating a facility to which the conditions for purifying the water of the wetland obtained through the first and second steps are applied (step 3).
제1 단계
본 단계는 앞서 설명한 바와 같이 다양한 식생식물을 활용하여 수질정화를 위한 조건을 찾는 단계이다.As described above, this step is to find conditions for water quality purification using various vegetation plants.
따라서, 본 제1 단계에서는 도 2에서 도시된 바와 같이 다수의 습지셀이 다단형태로 형성되어 저수지 유입 하천수를 공급받아 이동할 수 있도록 다수의 습지(10)를 설치하여 수질정화식물을 이용한 생물학적 수질정화 조합을 모의 시험한다.Therefore, in the first step, as shown in FIG. 2, a plurality of wetland cells are formed in a multistage form, and a plurality of
더욱 구체적으로는, 본 발명에서의 다수의 습지(10)는 도 2 내지 도 3에서와 같이 제1, 2, 3, 4, 5 습지(1, 2, 3, 4, 5)로 구성되어 있으며, 각각의 습지는 다단형태로 구성되는 습지셀이 총 4개소 형성된 구조로 이루어져 있다.More specifically, the plurality of
즉, 제1 습지(1)는 제1a 습지셀(1a) ∼ 제1d 습지셀(1d)로,That is, the first
제2 습지(2)는 제2a 습지셀(2a) ∼ 제2d 습지셀(2d)로,The
제3 습지(3)는 제3a 습지셀(3a) ∼ 제3d 습지셀(3d)로,The third
제4 습지(4)는 제4a 습지셀(4a) ∼ 제4d 습지셀(4d)로,The
제5 습지(5)는 제5a 습지셀(5a) ∼ 제5d 습지셀(5d)로 구성되어 있으며, 각각의 습지셀은 동일한 크기로 이루어지되 다단형태로 구성되어 물이 인공습지에서 순차적으로 흐를 수 있도록 작용한다.The fifth
특히, 본 단계는 여러 종류의 수질정화식물을 이용해 정화능력을 모니터링 하되, 각각의 습지셀 내로 유입되는 저수지 유입 하천수의 체류시간에 따른 정화능력을 확인하기 위해 수심깊이를 달리 형성하거나, 수질정화식물의 종류를 변화시키거나, 수질정화식물의 밀도를 달리하여 물의 정화능력을 확인하도록 구성된다.Particularly, in this step, the purification ability is monitored by using various kinds of water purification plants. In order to check the purification ability depending on the residence time of the river inflow water flowing into each wet cell, Or to determine the cleaning ability of the water by changing the density of the water purification plant.
즉, 제1 연재배군인 제1 습지(1)의 습지셀(1a ∼ 1d)들에는 수질정화식물로서 백련을 일반적인 밀도분포로 형성하였으며, 이때에, 습지셀들의 수심 및 수질정화식물들의 밀도는 계획된 수심과 밀도를 적용한다.That is, in the wetland cells 1a to 1d of the
또한, 제2 연재배군인 제2 습지(2)의 제2a, 2b 습지셀(2a, 2b)에는 수질정화식물로서 백련을 식재하고, 제2c, 2d 습지셀(2c, 2d)에는 홍련을 식재하며, 이때에 수질정화식물의 수심은 제1 습지(1)보다 더 깊게 형성하여 각각의 습지셀 내에 유입된 물의 체류시간을 연장시키도록 구성된다. In the second and third
그리고 제3 연재배군인 제3 습지(3)는 제1 습지(1)와 동일한 수심을 적용하되 수질정화식물을 백련으로만 식재하고, 제1, 2 습지(1, 2)에서의 식재밀도를 기준으로 제3a 습지셀(3a)에는 50%의 밀도를 유지하고, 제3b 습지셀(3b)에는 150%밀도분포를 유지하며, 제3c 습지셀(3c)은 개방수역, 제d 습지셀(3d)은 100%의 식재밀도를 유지하도록 형성한다.The third wetland (3), which is the third serial boat, applies the same water depth as the first wetland (1), planting the water purification plant only in the white rice paddies, and the planting density in the first and second wetlands The third c wetland cell 3c maintains a density of 50% in the third 3a wetland cell 3b and the 150% density distribution in the third
또한, 제4 습지(4)의 습지셀(1a ∼ 1d)에는 갈대를 식재하도록 하며, 이때에 수심 및 밀도는 제1 습지(1)와 동일하게 적용한다.In addition, reeds are planted in the wetland cells 1a to 1d of the
아울러, 제5 습지(5)의 제5a 습지셀(5a)에는 갈대, 제5b, 5c 습지셀(5b, 5c)에는 백련, 제5d 습지셀(5d)에는 갈대를 식재하되 수심 및 밀도는 제1 습지(1)와 동일하게 적용한다.In the fifth wetland cell 5a of the
여기서, 상술한 수질정화식물은 100㎡의 면적으로 이루어진 각각의 습지셀에 내에 1㎡ 당 2본을 식재(기준 식재량)하였고, 평균 수심의 깊이는 0.5m이었으며, 이때에, 수심을 더 깊게 형성한 제3 습지(3)의 경우에는 1m의 수심을 유지하도록 구성한다.Here, the above-mentioned water purification plant was planted (reference food quantity) per 1
한편, 상술한 습지(10)를 구성하는 제1, 2, 3, 4, 5 습지(1, 2, 3, 4, 5)의 유입구측과 배출구측에는 유입되는 저수지 유입 하천수가 각각의 습지셀 내에서 계획된 수위를 유지할 수 있도록 초음파 수위계(20)를 설치하여 유입구측 및 배출구측의 수위를 측정한 후 이를 이용해 각각의 습지셀의 수위를 데이터화시킨 후 각각의 초음파 수위계(20)에서 측정되는 수위량 대비 각각의 습지 내에 존재하는 습지셀의 수위를 조절할 수 있도록 되어 있다.On the other hand, in the inlet side and the outlet side of the first, second, third, fourth and
이때에, 상기 초음파 수위계(20)를 통한 수위조절은 각각의 습지로 저수지 유입 하천수를 공급하기 위한 수위 펌프(P)를 제어하여 실시할 수 있다.At this time, the water level control through the
이러한, 초음파 수위계(20)는 도 3에서와 같이 지면에서 수직방향으로 연장 형성되는 포스트(21)와 상기 포스트(21)에 설치되어 길이 가변이 가능하도록 형성되는 길이조절바(22)와 상기 길이조절바(22)의 일단에 형성되어 수위를 초음파에 의해 센싱하는 초음파 수위센서(23)가 형성되고, 상기 포스트(21)에는 상술한 초음파 수위센서(23)를 제어하기 위한 제어함(24) 및 태양에너지를 이용하여 전원을 공급하기 위한 솔라모듈(25)로 이루어져 있어, 지리적 상황에 따라 길이조절바(22)를 이용하여 초음파 수위센서(23)의 위치를 조절하여 사용할 수 있다.3, the
상기와 같은 초음파 수위계(20)를 통한 각각의 습지셀에 대한 수위조절은 계획된 수위를 기준으로 ±2㎝ 범위 내에서 이루어지게 되며, 초음파 수위계(20)를 통한 수위 측정은 1회/1분으로 실시하게 된다.The water level adjustment for each wetland cell through the
즉, 계획된 수위를 기준으로 수위가 2㎝ 내려가게 되면 각각의 습지 내에 포함되어 있는 습지셀로 유입되는 저수지 유입 하천수의 양이 적어지게 되기 때문에 수위 펌프(P)를 가동시키도록 제어하고, 계획된 수위보다 2㎝ 더 높을 경우에는 수위 펌프(P)의 가동을 중지하도록 작용하게 된다.In other words, if the water level drops by 2 cm on the basis of the planned water level, the amount of the river inflow water flowing into the wet cell contained in each wetland becomes small, so that the water level pump P is controlled to be operated, The pump P is operated to stop the water level pump P from operating.
또한, 상기 습지(10)를 구성하는 제1, 2, 3, 4, 5 습지(1, 2, 3, 4, 5)의 저수지 유입 하천수가 유입되는 유입구측과 습지를 통과한 저수지 유입 하천수가 배출되는 배출구측에는 각각 저수지 유입 하천수를 채취할 수 있는 공간을 형성해 주기적으로 관리자가 시료를 채취한 후 이를 분석하여 이를 데이터화 시킴으로써 각각의 습지에서 식재별로 저수지 유입 하천수를 정화하는 능력을 모니터링할 수 있다.The inlet side of the first, second, third, fourth and fifth wetlands (1, 2, 3, 4, 5) constituting the
여기서, 상기 시료를 채취하는 지역은 습지(10) 전역에 걸쳐 산발적으로 하는 것보다는 특정 위치에 표식지를 부착한 후 주기적으로 동일한 장소에서 이루어지는 것이 바람직하며, 이때에, 채취한 시료는 주 1회 이상 채취한 후 T-N, NO3-N, NO2-N, NH4-N, T-P, PO4-P, Chl-a, TOC, BOD, COD에 대한 검사를 실시하도록 한다.Here, it is preferable that the area for collecting the sample is formed at the same place periodically after attaching the marking paper to a specific position rather than sporadically spreading over the entire area of the
또한, 주 3회 이상 유입유량 및 배출유량 모니터링, 주 2회이상 수온 및 pH, DO, 탁도 모니터링, 격주로 습지별 수질정화식물의 생장정도(수량 및 직경 등), 상품성 정도를 모니터링한다.Also, monitor inflow flow rate and discharge flow rate three times a week, two times a week water temperature and pH, DO, turbidity monitoring, bi-weekly water quality purification Plant growth rate (quantity and diameter, etc.)
아울러, 습지(10)의 주변지역은 월 1회 이상 수온, pH, D0, 탁도, T-N, NO3-N, NO2-N, NH4-N, T-P, PO4-P, Chl-a, TOC, BOD, COD의 모니터링을 실시한다.In addition, the area around the
따라서, 본 단계는 제1 습지(1) 및 제4 습지(4)에서는 수질정화식물 종류에 따른 저수지 유입 하천 물의 정화율의 차이를 모니터링 할 수 있게 된다.Therefore, in this step, in the
즉, 각각의 습지(1, 4)에 저수지 유입 하천수를 유입시키는 유입구측과 각각의 습지 내에 포함된 습지셀을 통과하여 배수되는 배출구측에서 채취한 시료를 비교, 분석하여 수질정화식물의 종류에 따른 수질정화능력을 모니터링함으로써 수질정화식물의 종류 차이에 따른 수질정화율을 데이터화시킬 수 있게 된다.In other words, it is possible to compare and analyze the samples taken from the inlet side of the wetland (1, 4) for the inflow of the reservoir inflow river water and the outlet side of the wetland cells contained in each wetland, It is possible to digitize the water purification rate depending on the type of the water purification plant.
또한, 제1, 4, 5 습지(1, 4, 5)를 통해서는 수질정화식물의 조합에 따른 수질정화능력을 모니터링 할 수 있다.In addition, the first, fourth, and fifth wetlands (1, 4, 5) can monitor the water purification ability depending on the combination of the water purification plants.
즉, 수질정화식물로서 갈대만을 식재한 제4 습지(4)와 수질정화식물로서 연만 식재한 제1 습지(2)의 저수지 유입 하천수 유입구측과 배출구측에서 채취한 시료를 통해 수질정화능력을 직접적으로 비교하여 데이터를 산출할 수 있으며, 제1, 4, 5 습지(1, 4, 5)에서 얻은 데이터를 통해서는 상술한 데이터 이외에 연을 식재한 양에 따른 수질정화능력 및 갈대와 연을 혼합식재하였을 때의 수질정화능력을 비교, 분석하여 데이터를 산출할 수 있게 된다.In other words, it is possible to directly control the water purification ability through the samples collected at the inlet and outlet sides of the reservoir inflow water streams of the fourth wetland (4) planted only with reed as a water quality purification plant and the first wetland (2) The data obtained from the first, fourth and fifth wetlands (1, 4 and 5) can be used to compare the water quality with the amount of planted kernels in addition to the above data, It is possible to calculate data by comparing and analyzing the water purification ability when planted.
그리고 제1, 2 습지(1, 2)의 경우에는 수심조절을 통해 각각의 습지에서 연을 통해 수질정화되는 능력을 직접적으로 비교할 수 있는데, 제1 습지(1)의 경우에는 우기시 발생할 수 있는 상황을 재연하여 우기시 수질정화능력을 데이터화 시킬 수 있게 된다.In the case of the first and
한편, 본 발명에서는 수질정화능력이 뛰어난 연과 일반적인 수질정화식물인 갈대를 비교, 분석함은 물론, 수질정화 역할과 더불어 상품성이 높은 연을 식생함을 목적으로 하고 있다.Meanwhile, the present invention aims to compare and analyze the reed, which is a water purification plant having excellent water purification ability, as well as a general water purification plant, as well as a purification function of water quality and vegetation with high commerciality.
따라서, 본 단계에서 제1, 2, 3 습지(1, 2, 3)를 통해 수질정화식물의 식재 밀도에 따른 수표면 피복률 변화를 분석할 수 있으며, 수표면 피복률 변화에 따른 조류생장 변화를 분석할 수 있다.Therefore, it is possible to analyze the variation of the water surface coverage rate according to the planting density of the water purification plant through the first, second and third wetlands (1, 2, 3) in this step. Can be analyzed.
상기와 같이 제1 단계는 3 ∼ 6개월간 지속하여 모터링한 후 이에 대한 데이터를 산출한다.
As described above, the first step is performed for 3 to 6 months and motoring is performed, and then the data is calculated.
제2 단계
본 단계는 제1 단계에서 얻은 수질정화조건을 갖는 수질정화식물의 배치 및 지형적인 구조를 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics, 이하 'CFD'라 함)으로 모형을 구축한 후 시험가동하여 인공습지 시설을 구축하기 위한 시험가동단계이다.In this step, the arrangement and topographical structure of the water purification plant having the water purification condition obtained in the first step are constructed by CFD (Computational Fluid Dynamics, hereinafter referred to as "CFD"), It is a trial operation phase for building a wetland facility.
따라서, 본 단계에서는 저수지에 대한 지형적 특성을 반영하여 모형을 구축하여야 하며, 특히, 물의 흐름이 발생하지 않는 사구역이 발생할 경우에는 이를 수정하여 사구역 발생이 없는 구조를 형성하여야 한다.Therefore, in this step, the model should be constructed to reflect the geographical characteristics of the reservoir. In particular, if there is a quadrant where water flow does not occur, the quadrant should be modified to form a structure free from occurrence of quadrants.
도 5는 CFD를 모의한 예시로서 저수지 유입부의 도면을 토대로하여 가상의 습지를 구축하고 설계유량이 유입될 시 가상습지내에 유체의 거동을 분석하여 사수역이 발생이 예측될 경우 저수지 유입부의 도면을 수정한 후 재차 CFD 모의를 재검토함으로써 본 단계를 마무리할 수 있다.
FIG. 5 is a graphical representation of a CFD. It is assumed that a virtual wetland is constructed on the basis of a view of a reservoir inlet. When the design flow is analyzed, the behavior of the fluid in the virtual wetland is analyzed. You can finalize this step by revising the CFD simulation again.
제3 단계
본 단계는 상술한 제1, 2 단계를 통해 모니터링하여 얻은 데이터를 토대로하여 실제 인공습지를 구축하고 운영하기 위한 단계이다.This step is a step for constructing and operating an actual wetland based on the data obtained by monitoring through the first and second steps described above.
따라서, 제2 단계에서 CFD모의를 통해 구축한 구조 공사를 실시하는 한편, 저수지 유입 하천수의 정화를 위해 수질정화식물을 배치하도록 한다.Therefore, in the second stage, the construction work constructed through the CFD simulation is carried out, and the water purification plant is arranged for purification of the river inflow water.
본 단계는 상기 제1, 2 단계를 통해 인공습지를 구축한 후에 2 ∼ 4개월간 시험가동을 통해 수질정화력을 모니터링한 후에 최종적으로 적용이 된다.This step is finally applied after monitoring the water quality purification power through the test operation for 2 to 4 months after constructing the constructed wetland through
여기서, 본 발명은 저수지 유입 하천수의 수질정화를 위한 목적 이외에도 상품성이 뛰어난 연의 재배를 동시에 수행할 있다.Here, the present invention can simultaneously carry out the cultivation of the yeast excellent in commerciality, in addition to the purpose of purifying the water quality of the reservoir influent river water.
그런데, 상술한 연은 수질정화능력이 뛰어나지만 번식력이 좋아 산발적으로 자라남으로써 주변환경을 저해함은 물론, 차후에 이를 재배하기가 매우 까다롭다.However, the above-described kite has excellent water purification ability, but it has good fertility and sporadic growth, which not only deteriorates the surrounding environment, but it is very difficult to cultivate it later.
이에 본 발명에서는 제3 단계에서 수질정화식물인 연의 종자를 도 7에서와 같은 매트형태 또는 도 8에서와 같은 롤형태 중 선택된 어느 하나의 형태로 이루어진 식생매트(30)에 식재한 후 이 식생매트를 부유시킬 수 있는 부력수단(40)을 구성하여 하나의 모듈단위로 관리함으로써 산발적인 번식을 억제함은 물론, 용이하게 재배할 수 있도록 구성된다.Accordingly, in the third step, the seed of the water purification plant, which is a water purification plant, is planted in a vegetation mat (30) composed of any one of a mat shape as shown in FIG. 7 or a roll shape as shown in FIG. 8, The buoyant means 40 for floating the buoyancy means 40 is configured to be managed in units of one module, so that sporadic propagation is suppressed and the buoyancy means 40 can be easily cultivated.
즉, 상기 식생매트(30)는 도 6 내지 도 10에서와 같이 그물망 표면체(31a) 사이에 양토층(31b), 생분해성 고분자 섬유(Poly Lactic Acid : PLA, 이하, 'PLA'라 함)로 이루어진 구획층(31c), 식생층(31d)으로 이루어지거나 또는, 그물망 표면체(31a) 사이에 양토층(31b), PLA로 이루어진 구획층(31c)으로 구성된 식생포(31)를 이용하되, 상술한 구획층(31b)을 기준으로 상측으로는 종자 및 식생층(32)을 형성하고, 하부에는 여과부재 및 점토를 수납할 수 있는 여과층(33)을 형성한 구조로 이루어져 있다.6 to 10, the
여기서, 만약, 식생포(31)에 식생층(31c)이 포함되지 않을 경우에는 표면에 포트홀(34)을 더 형성하여 수질정화식물을 식재할 수 있도록 할 수도 있다.Here, if the
상기와 같은 구조로 이루어진 식생매트(30)는 수질정화식물의 식생을 원활하게 실시할 수 있음은 물론, 친환경 재질로 이루어져 저수지 유입 하천수의 오염을 방지하고, 식생되는 수질정화식물을 모듈화시킴으로써 수질정화식물이 산발적으로 식생되는 문제점을 개선하면서 수질정화식물이 다 자라난 후에는 관리자가 용이하게 재배할 수 있게 된다.The
한편, 상술한 부력수단(40)은 식생매트(30)를 부유시키기 위해 이용된다.On the other hand, the buoyancy means 40 described above is used to float the
즉, 본 단계에서의 인공습지는 저수지 유입 하천수의 흐름이 원활히 이루어질 수 있는 구조로 이루어져 있으며, 특히, 구조적으로 수질정화식물의 종자 또는 식생층이 잠길 정도의 수심을 형성하고 있다.In other words, the construction wetland in this stage is structured so that the flow of the river water flowing in the reservoir is smooth, and in particular, the depth of the seed or vegetation layer of the water purification plant is structurally locked.
이러한, 상태에서 수질정화식물을 식재하게 될 경우 수질정화식물의 식생이 원활히 이루어지지 않아 수질정화능력이 저하되기 때문에 상술한 부력수단(40)을 이용하게 된다.When the water purification plant is planted in such a state, the vegetation of the water purification plant is not smoothly performed, and the water purification ability is lowered. Therefore, the buoyancy means 40 described above is used.
상술한 부력수단(40)은 도 11에서와 같이 수직방향으로 연장되며, 내부에 채움재를 채울 수 있는 형태로 제작되는 부력체(41)와 상기 부력체(41) 내부에 채움재를 채워넣기 위한 유입구(42)와 상기 부력체(41) 내부에 채워진 채움재를 배출하기 위한 배출구(43)와 부력체(41) 내부에 채워진 채움재의 양을 육안으로 확인하기 위한 확인창(44) 및 부력체(41) 내부에 채워진 채움재의 양을 가늠하기 위한 수위조절 눈금부(45)로 구성된다.11, the buoyancy means 40 includes a
특히, 상술한 부력수단(40)은 수질정화식물이 자라남에 따라 그에 맞게 수중에 잠기는 양을 조절할 필요가 있으며, 이는 수위조절 눈금부(45)만으로는 부족할 경우가 발생할 수 있다.Particularly, the buoyancy means 40 described above needs to adjust the amount of water immersed in the water according to the growth of the water purification plant, which may be insufficient only by the water level
따라서, 본 발명에서는 식생 기간별 수질정화식물이 자라남에 따라 이를 사용자가 부력수단(40)의 부력을 조절할 수 있도록 식생기간별 부력량을 조절할 수 있는 문자로 이루어진 표식부(도면에 미도시)를 더 포함시킬 수도 있다.Accordingly, in the present invention, as the water purification plant grows for each vegetation period, it further includes a marking unit (not shown in the drawings) that can control the buoyancy amount for each vegetation period so that the user can control the buoyancy of the buoyancy means 40 .
이러한, 구조의 부력수단(40)은 최초 식생매트(30)의 부유시에는 부력량을 높게 형성할 수 있도록 부력체(41) 내부에 채움재를 형성하고, 식생 기간이 지남에 따라 순차적으로 부력량을 조절하여 저수지 유입 하천수의 정화와 더불어 수질정화식물의 식생을 동시에 충족시킬 수 있게 된다.The buoyancy means 40 having such a structure may be configured such that when the
특히, 상술한 부력수단(40)은 식생매트(30)에 연결시 와이어와 같은 연결부재(50)를 이용해 실시할 수 있으며, 연결부재(50)의 장착을 용이하게 실시하기 위해 연결부재(50) 내에는 턴버클과 같은 길이조절수단(60)을 더 구비할 수 있다.Particularly, the buoyancy means 40 described above can be implemented using a connecting
여기서, 상기 부력수단(40)은 특별히 한정하는 것은 아니지만 식생매트(30)를 기준으로 4개소를 모서리 부분에 설치하여 구조적 안정성을 유지할 수 있도록 하는 것이 좋다.
Here, the buoyancy means (40) is not particularly limited, but it is preferable that the vegetation mat (30) is installed at four corners so as to maintain the structural stability.
상기와 같은 본 발명은 상기와 같은 단계를 통해 수질정화식물의 식재를 용이하게 실시할 수 있음은 물론, 저수지 유입 하천수의 정화시 생물학적 정화 및 구조적인 요소들을 모의시험을 통해 실시하기 때문에 저수지의 수질정화에 따른 비용을 대폭 줄일 수 있음은 물론, 수질정화능력을 한층 향상시킴으로써 수질정화 모델링을 제시함은 물론 저수지 유입 하천수의 수질개선, 생태계의 건강성을 회복시킬 수 있게 된다.As described above, the present invention can easily perform the planting of the water purification plant through the above-mentioned steps, as well as the biological purification and structural elements during purification of the river inflow water stream, The cost of purification can be greatly reduced, and the water purification capacity can be further improved to provide water quality modeling, as well as to improve the water quality of reservoir inflow water and the health of the ecosystem.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.
While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
10 : 습지
1 : 제1 습지
1a : 제1a 습지셀 1b : 제1b 습지셀 1c : 제1c 습지셀
1d : 제1d 습지셀 1e : 제1e 습지셀
2 : 제2 습지
2a : 제2a 습지셀 2b : 제2b 습지셀 2c : 제2c 습지셀
2d : 제2d 습지셀 2e : 제2e 습지셀
3 : 제3 습지
3a : 제3a 습지셀 3b : 제3b 습지셀 3c : 제3c 습지셀
3d : 제3d 습지셀 3e : 제3e 습지셀
4 : 제4 습지
4a : 제4a 습지셀 4b : 제4b 습지셀 4c : 제4c 습지셀
4d : 제4d 습지셀 4e : 제4e 습지셀
5 : 제5 습지
5a : 제5a 습지셀 5b : 제5b 습지셀 5c : 제5c 습지셀
5d : 제5d 습지셀 5e : 제5e 습지셀
20 : 초음파 수위계
21 : 포스트 22 : 거리조절바 23 : 초음파 수위센서 24 : 제어함
25 : 솔라모듈
30 : 식생매트
31 : 식생포
31a : 그물망 표면체 31b : 구획층 31c : 식생층
32 : 종자 및 식생층
33 : 여과층
34 : 식생포트
40 : 부력수단
41 : 부력체 42 : 유입구 43 : 배출구 44 : 확인창
45 : 수위조절 눈금부
50 : 연결부재
60 : 길이조절수단10: Wetlands
1: 1st wetland
1a: No. 1a wetland cell 1b: No. 1b wetland cell 1c: No. 1c wetland cell
1d: 1st damping cell 1e: 1st damping cell
2: second wetland
2a: a
2d: 2nd damping cell 2e: 2nde damping cell
3: Third wetland
3a: Wet 3a wetland cell 3b: 3b wetland cell 3c: 3c wetland cell
3d: the third damping cell 3e: the third damping cell
4: Fourth wetland
4a: a 4a wet cell cell 4b: a 4b
4d: fourth damping cell 4e: fourth damping cell
5: Fifth Wetland
5a: Weta 5a
5d: the 5th wet paper cell 5e: the 5e wet paper cell
20: Ultrasonic water level meter
21: Post 22: Distance control bar 23: Ultrasonic level sensor 24: Control box
25: Solar module
30: Vegetation mat
31: vegetation wrap
31a:
32: seed and vegetation layer
33: filtration layer
34: Vegetation pot
40: Buoyancy means
41: Buoyant body 42: Inlet port 43: Outlet port 44: Confirmation window
45: Water level adjustment scale part
50:
60: length adjusting means
Claims (8)
상기 제1 단계를 통해 얻은 데이터를 적용하기 위한 구역에 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)을 이용해 모형을 제작하여 사수역이 최소화된 구조 및 식재위치를 계획하기 위한 제2 단계;
상기 제1 단계에서의 데이터 및 제2 단계에서의 데이터를 기초로 수질을 개선하고자 하는 농업비점오염원 수질개선용 인공습지의 수질정화식물 식재와 구조 및 수질정화식물의 식생을 실시하기 위한 인공습지를 운영하는 제3 단계;로 이루어져 있으며,
상기 제3 단계에서 수질정화식물 식재시 수질정화식물은 종자 또는 식생층이 포함된 식생매트를 부력체를 이용하여 수질정화식물이 저수지 유입 하천수에 잠기는 높이를 조절하면서 수질정화식물을 부유시킬 수 있도록 하되,
상기 부력체는,
수직방향으로 연장된 형태로 이루어진 내부에 공간이 형성되어 있는 부력체와 상기 부력체의 일측에 형성되어 부력체 내부에 채움재를 주입하기 위한 유입구와 상기 부력체의 일측에 형성되어 부력체 내부에 채워진 채움재를 배출하기 위한 배출구와 부력체가 연장되는 방향으로 형성되어 부력체 내부에 채워져 있는 채움재를 육안으로 확인하기 위한 확인창과 상기 확인창의 측면에 형성되어 부력체 내부에 채워진 채움재의 양을 육안으로 확인하기 위한 수위조절 눈금부로 이루어져 있으며,
상기 식생매트와 부력수단은 연결부재를 통해 결합하되, 연결부재에는 연결부재의 길이를 조정하기 위한 길이조절수단이 더 포함되어 있는 것에 특징이 있는 저수지 유입 농업비점오염 처리를 위한 농업 비점오염 처리용 인공습지 설계 및 운영방법.
In order to elucidate the conditions and design factors of the water quality improvement facility, it is necessary to form a number of wetlands composed of wetland cells partitioned into a multi-stage structure in the reservoir-inflowed river bed or adjacent watersheds to improve water quality, , Water depth adjustment for adjusting the residence time, monitoring of water quality improvement rate in each wetland using the wetland formed by different density of planting, and calculating water quality purification condition Stage 1;
A second step of constructing a model using Computational Fluid Dynamics (CFD) in a zone for applying the data obtained through the first step and planning a structure and a plant location minimizing the water bodies;
A method for improving the water quality of the agricultural non-point pollution source water for improving the quality of water based on the data in the first step and the data in the second step, And a third stage of operation,
In the third step, the water purification plant in the third step may be constructed so that the vegetation mat containing the seed or the vegetation layer is floated by floating the water purification plant while adjusting the height at which the water purification plant is submerged in the reservoir inflow water However,
The buoyant body,
And an inflow port formed at one side of the buoyant body for injecting the filler into the buoyant body, and an inlet formed at one side of the buoyant body and filled in the buoyant body A confirmation window for visually confirming the discharge port for discharging the filler material and the filler material which is formed in the direction in which the buoyant body is extended and filled in the buoyant body and the amount of the filler material formed on the side of the confirmation window, And a water level control graduation part for the water level,
Wherein the vegetation mat and the buoyancy means are coupled through a connecting member and the connecting member further comprises a length adjusting means for adjusting the length of the connecting member. Design and operation of wetland.
제1 습지는 제1 연재배군으로서 식재를 백련으로만 형성하되, 계획된 밀도 및 수심을 형성하도록 하고,
제2 습지는 제2 연재배군 습지로서 백련과, 홍련을 각각의 습지셀에 형성하되, 제1 습지보다 수심만 더 깊게 형성하도록 하며,
제3 습지는 제3 연재배군으로서 동일 수심으로 습지셀을 구성하되 식재를 백련으로만 형성하고 제1, 2 습지에서의 식재 밀도를 기준으로 제3a 습지셀에는 50%의 밀도를 유지하고, 제3b 습지셀에는 150%의 밀도를 유지하며, 제3c 습지셀은 개방수역, 제3d 습지셀에는 100%의 밀도로 형성하도록 하고,
제4 습지를 구성하는 각각의 습지셀에는 식재를 갈대로만 형성하되, 식재의 밀도 및 수심은 제1 습지와 동일하게 형성하도록 하며,
제5 습지는 혼합식재군으로서 각각의 습지셀에, 갈대, 백련, 백련, 갈대를 순차적으로 식재하되 수심 및 밀도는 제1 습지와 동일하게 형성하여, 각각의 습지에서 배수되는 유출 수질을 모니터링하여 비교하는 것에 특징이 있는 저수지 유입 농업비점오염 처리를 위한 농업 비점오염 처리용 인공습지 설계 및 운영방법.
The method of claim 1, wherein the plurality of wetlands in the first stage comprises first, second, third, fourth, and fifth wetlands,
The first wetland is formed as a first series of ship with only the planting material formed to form the intended density and depth,
The second wetland is a second serialized wetland, in which each of the wetland cells is formed with a puddle and a puddle, which is deeper than the first wetland,
The third wetland constitutes the third series of wetland cells with the same water depth and forms the plant only as a paddy and maintains a density of 50% in the third wetland cell based on the planting density in the first and second wetlands, 3b wet cell cells are maintained at a density of 150%, the third c wet cell cells are formed in open water cells, and the third wet cell cells are formed at a density of 100%
In each wetland cell constituting the fourth wetland, the planting material is formed only in a reed, and the density and depth of the planting material are formed in the same manner as the first wetland,
The fifth wetland is a group of mixed cultivated plants, in which reed, pearl, pearl, pearl and reed are sequentially planted in the respective wetland cells, the water depth and density are formed in the same manner as the first wetland, and the effluent water discharged from each wetland is monitored Design and operation of wetland for agricultural non - point pollution treatment for reservoir inflow agriculture nonpoint pollution treatment characterized by comparison.
[3] The method according to claim 1, wherein, in the first step, the inflow amount of the reservoir inflow river water flowing into each wetland is checked and the inflow port where the reservoir inflow water flows into each wetland to maintain the planned water level, An ultrasonic level sensor formed at one end of the distance control bar and a distance control bar provided to extend horizontally in the post so as to measure a water level through the ultrasonic level sensor, A method of designing and operating an artificial wetland for agricultural nonpoint pollution treatment for reservoir inflow agriculture nonpoint pollution treatment characterized by forming an ultrasonic level meter comprising a control box for controlling and a solar module for supplying power formed on the upper side of the post.
The method according to claim 1, wherein the method for monitoring the water quality of each wetland in the first step comprises the steps of: analyzing a sample, which is a reservoir inflow river taken at the same location, Design and operation method of wetland for agricultural non - point pollution.
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