KR101697522B1 - Structure and method for purificating groundwater contaminated by leachate from livestock burial area using phytobarrier - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a facility for purifying contaminated soil in a burial site, including livestock and organic materials, by using a phyto-barrier in an environment-friendly manner. The facility for purifying contaminated soil in a burial site, including livestock and organic materials, by using a phyto-barrier in an environment-friendly manner, which purifies leachate leaked from the burial site by initial rain water, wherein the facility comprises: a burial site under which leachate flows as a undercurrent; and at least one phyto-barrier which is constructed in a direction in which the leachate is leaked, which removes contaminants from the leachate, and which discharges the leachate from which the contaminants have been removed. The phyto-barrier is configured such that soil and biochar are mixed together, plants having self-configurability adapted to move contaminants into an inside are planted, the biochar adsorbs the contaminants, and the plants move the contaminants, adsorbed by the biochar, into the inside.

Description

식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법{Structure and method for purificating groundwater contaminated by leachate from livestock burial area using phyto­barrier}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for purifying groundwater contaminated soil, and more particularly, to a method for purifying groundwater contaminated soil from a livestock buried area using phytobarrier,

본 발명은 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 투과성반응벽체(permeable reactive barrier)공법과 식물정화공법(phytoremediation)을 결합한 식물반응벽체(phyto barrier)를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법에 관한 것이다. The present invention relates to an eco-friendly purification facility for buried soil contaminated soil containing livestock and organic matter using plant reaction walls. More particularly, the present invention relates to an environmentally friendly purification treatment facility and purification method for soil-contaminated soil containing livestock and organic matter using a plant reaction wall (phyto barrier) combining a permeable reactive barrier process and a phytoremediation process .

가축매몰지에서 발생할 수 있는 위해는 크게 원인질병바이러스의 유출, 매몰지 침출수(leachate)의 각종 유기물질에 의한 지하수 및 토양 오염, 침출수 내에 존재할 수 있는 다양한 병원성 미생물의 보건학적 위해로 나눌 수 있다. 매몰 처리된 사체 자체는 약 70%의 수분을 함유한 부패성 유기물질이므로, 가축사체의 부패가 진행됨에 따라 침출수가 발생할 수 있다.The risks that can occur in livestock littering are largely divided into outbreaks of disease viruses, groundwater and soil pollution caused by leachate organic substances, and the health hazards of various pathogenic microorganisms that may be present in leachate. Since the buried body itself is a perishable organic material containing about 70% of water, leachate may be generated as the corruption of the livestock body progresses.

이러한 위험성은 농작물 피해 등의 경제적 손실뿐만 아니라 인간에게 위해적인 요인으로 작용하므로 이를 사전에 방지하기 위한 방법으로 침출수의 초기유출을 막는 것은 매우 효과적이므로, 침출수의 초기유출에 의한 피해를 최소화하는 대책이 필요하다.This risk is not only economical loss such as crop damage but also it is a risk factor to humans. Therefore, it is very effective to prevent the leachate from leaking out earlier. Therefore, measures to minimize the damage caused by leaking leachate need.

가축매물지 지하수 오염으로 인한 침출수 초기유출 확산을 방지하기 위한 방법으로는 차수벽 설치가 많이 알려져 있다. 그러나 차수벽의 설치는 고가의 공사비용이 막대할 뿐만 아니라 설치가 완료된 후에도 완전 차수가 되었다는 보장을 할 수 없고, 설치 심도 이하에서 이루어지는 오염물질의 이동에 대해서는 그 효과가 미미하다는 단점을 가진다. 이러한 기존 차수재들의 단점을 보완하고 경제성을 고려한 많은 연구들이 진행 중에 있으며, 특히 투수반응벽체(permeable reactive barrier, PRB)를 이용한 차수, 정화 공법은 저렴한 비용과 시공의 편의성 등의 강점으로 인해 각광받고 있는 추세이다As a method to prevent the initial outflow of leachate due to groundwater pollution, there is a well known method of installing a water wall. However, the installation of the water wall has a disadvantage that not only the expensive construction cost is large, but also it is impossible to guarantee that the water level becomes perfect even after the installation is completed, and the effect of the pollutant movement below the installation depth is small. Many researches have been carried out in order to overcome the disadvantages of these existing car lumber materials and to consider economical efficiency. Particularly, the order and purification method using the permeable reactive barrier (PRB) is attracting attention due to its advantages such as low cost and convenience of construction It is a trend.

오염된 토양을 토목공학적인 기술을 이용하여 정화하고자 할 때에는 일반적으로 토양 1톤을 처리하는데 50 - 500달러가 소요되며, vacuum cleaning 기술과 같은 특수한 기술을 사용할 경우에는 1000달러 이상의 막대한 자금이 소요되기도 한다.If you want to purify contaminated soil using civil engineering technology, it usually takes between $ 50 and $ 500 to process one ton of soil, and if you use special techniques such as vacuum cleaning technology, do.

식물학적 오염토양복원기술, 소위 식물정화공법(phytoremediation)은 토양으로부터 유해한 오염물질을 제거· 안정화 · 무독화 하는데 식물을 이용하는 것이며, 저렴한 처리비용과 정화과정에서의 환경교란을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.Phytoremed contaminated soil restoration technology, so-called phytoremediation, uses plants to remove, stabilize and detoxify harmful pollutants from the soil, and has the advantage of minimizing environmental disturbances in the process of inexpensive treatment and purification have.

식물정화공법(phytoremediation)의 정의는 학자에 따라서 표현의 차이는 다소 있지만 식물을 이용하여 각종 오염물질인 중금속 및 원유, 용매(solvent), 탄화수소와 같은 유기 오염원으로 오염된 토양, 침적물 및 수질을 정화하는 뜻으로 정의하고 있다.The definition of phytoremediation is based on the fact that the expression of the phytoremediation is somewhat different depending on the scholar, but the plant is used to purify soil, sediments and water polluted with various pollutants such as heavy metals and organic pollutants such as crude oil, solvent, and hydrocarbons As well.

식물정화공법의 가장 큰 장점은 오염된 토양의 식물에 의한 복원은 기존의 물리, 화학적 공법에 비해 2차 오염이 없다는 것이며, 친환경적이고, 경제적으로 매우 우수하다는 점이다.The greatest advantage of the plant purification method is that the polluted soil has no secondary pollution compared with the existing physical and chemical methods, and is environmentally friendly and economically superior.

최근 환경문제의 심각성에 대한 인식이 증대됨에 따라 환경에 미치는 악영향을 최소화시키자는 개념이 사회 모든 전문 분야에서 강조되고 있으며, 이러한 인식이 하나의 패러다임(paradigm)으로 자리 잡고있는 추세이다.Recently, as the awareness of the seriousness of environmental problems has increased, the concept of minimizing adverse effects on the environment has been emphasized in all specialties of society and this perception is becoming a paradigm.

이러한 식물정화공법의 예로는, 한국공개특허 10-2004-0029540에 제시되어 있는 바와 같이 소리쟁이(curled Dock)를 이용하여 카드뮴을 체내로 흡수하여 제거하거나, 한국등록특허 제10-0476113호로 제시되어 있는 바와 같이 어저귀(China jute) 또는 자귀풀(Aeschynomene indica)을 이용하여 오염된 토양을 복원하거나, 식물정화기술의 대표적인 식물인 사다리봉의 꼬리(Pteris vittata)를 이용하 여 토양을 복원시키는 것이 알려져있다.As an example of such a plant purification method, cadmium is absorbed into the body and removed by using a curled dock as disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2004-0029540, or it is disclosed in Korean Patent No. 10-0476113 Abutilon theophrasti as (China jute) or Aeschynomene indica (Aeschynomene indica ) to restore the contaminated soil, or the tail of a ladder rope ( Pteris vittata ) is known to restore the soil.

그러나, 이러한 처리방법들도 아직까지 표층의 토양에만 가능하며, 심부에 존재하는 오염원에 대해서는 특별한 성과를 보고한 바가 없다. 상기 가축사체 등의 매몰지는 그 침출수로 인하여 심부의 토양까지 오염이 진행된 상태이며, 이러한 오염원의 제거를 위해서는 보다 특별한 조치가 필요한 실정이다.However, these treatment methods are still available only on surface soils, and no specific results have been reported on the pollutants present in the deep part. The burial of the animal carcass or the like is contaminated to the soil of the deep part due to the leachate thereof. In order to remove such a contamination source, special measures are required.

한국공개특허 제2004-0029540호Korean Patent Publication No. 2004-0029540 한국등록특허 제0476113호Korean Patent No. 0476113 한국등록특허 제1226103호Korean Patent No. 1226103 한국등록특허 제1085171호Korea Patent No. 1085171 한국등록특허 제1324274호Korean Patent No. 1324274 한국공개특허 제2012-009683호Korea Patent Publication No. 2012-009683

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 투과성반응벽체공법과 식물정화공법을 결합한 식물반응벽체(phyto barrier)를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for removing pollutants such as livestock and organic matter using a plant reaction wall And an object of the present invention is to provide an environmentally friendly purification treatment facility and a purification method of buried soil contaminated soil.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 매몰지에 잠류하고 있던 침출수가 유출되는 방향에 식물반응벽체를 시공하여 초기의 오염 부하량을 효과적으로 저감할 수 있는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, a plant reaction wall can be installed in a direction in which leachate that has been submerged in a buried land is drained to effectively reduce an initial pollutant load, The present invention provides an environmentally friendly purification treatment facility and a purification method for soil contaminated soil.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 식물반응벽체의 바이오차(biochar, BC)가 초기우수에 의해 유출된 침투수의 오염물질을 흡착하고, 바이오차(biochar)에 흡착된 오염물질을 식물반응벽체에 식재된 식물체의 생장에 의해 내부로 이동시킴으로써, 반영구적으로 사용가능한 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, the biochar (BC) of the plant reaction wall adsorbs contaminants of infiltration water discharged by the initial storm, and the contaminants adsorbed by the biochar It is an object of the present invention to provide an environmentally friendly purification treatment facility and purification method for contaminated soil containing livestock and organic matter using a plant reaction wall which can be used semi-permanently by moving the plant by planting planted reaction walls.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 오염물질을 식물체 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하고, 생산된 바이오차를 다른 오염지역에 적용하여 재활용할 수 있는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, it is possible to use a plant reaction wall capable of producing a bio-car by harvesting and carbonizing a plant in which pollutants according to an embodiment of the present invention are transferred into the plant, and applying the produced bio-car to another polluted area for recycling An object of the present invention is to provide an environmentally friendly purification treatment facility and a purification method of soil contaminated soil containing livestock and organic matter.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

본 발명의 목적은, 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수를 정화하기 위한 시설물에 있어서, 하부측에 침출수가 잠류되는 매몰지; 및 상기 침출수의 유출방향에 시공되어 상기 침출수의 오염물질을 제거하고, 오염물질이 제거된 상기 침출수를 토출시키는 적어도 하나의 식물반응벽체를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물로서 달성될 수 있다. An object of the present invention is to provide a facility for purifying infiltration leachate discharged by an initial storm, comprising: an infiltration site in which leachate is submerged at a lower side; And at least one plant reaction wall which is installed in the direction of the leach water to remove contaminants from the leachate and discharges the leachate from which pollutants have been removed. And can be achieved as an environmentally friendly purification treatment facility containing buried soil.

또한, 상기 식물반응벽체는, 기저암과 지면 사이에 시공되며, 하단면은 상기 기저암과 특정간격 이격되고, 토양과 바이오차가 혼합되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the plant reaction wall is installed between the base arm and the ground, the bottom surface is spaced apart from the base arm by a specific distance, and the soil and the bio-tea are mixed.

그리고, 상기 식물반응벽체에는 오염물질을 내부로 이동시킬 수 있는 기작을 가진 일반적인 식물이 식재되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the plant reaction wall is characterized in that a common plant having a mechanism capable of moving pollutants into the plant is planted.

또한, 상기 바이오차는 상기 오염물질을 흡착하고, 상기 식물은 자가구성력에 의해 상기 바이오차에 흡착된 상기 오염물질을 내부로 이동시키는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the bio-car absorbs the pollutants, and the plant moves the pollutants adsorbed on the bio-car by self-constituting force.

그리고, 상기 오염물질은, 질소, 항생제, 병원균인 것을 특징으로 할 수 있다. The pollutants may be nitrogen, antibiotics or pathogens.

또한, 상기 식물반응벽체는 투과성을 조절하기 위한 비반응성 여재, 일례로 지오라이트를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the plant reaction wall may further include a non-reactive filter medium for controlling the permeability, for example, a geolite.

그리고, 상기 오염물질을 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하여 재활용하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the plant having the pollutants transferred therein may be harvested and then carbonized to produce and recycle the bio-tea.

또 다른 카테고리로서, 본 발명의 목적은, 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수를 정화하기 위한 방법에 있어서, 매몰지에 가축사체를 매몰시키는 단계; 매몰된 사체에서 침출수가 생성되어 매몰지 하부측에 잠류되는 단계; 초기우수에 의해 침출수가 유출되는 단계; 및 상기 침출수의 유출방향에 시공된 식물반응벽체가 상기 침출수의 오염물질을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화방법으로서 달성될 수 있다. As another category, an object of the present invention is to provide a method for purifying infiltration leachate discharged by an initial storm, comprising the steps of: burrowing a livestock carcass in a burrow; The leached water is generated in the buried carcass and is submerged on the lower side of the buried bed; The leachate is drained by the initial storm; And removing the pollutants of the leachate by a plant reaction wall installed in the leachate outflow direction. The method of claim 1, .

또한, 상기 오염물질을 제거하는 단계는, 상기 식물반응벽체를 구성하는 바이오차가 상기 침출수의 오염물질을 흡착하는 단계; 및 상기 식물반응벽체에 식재된 식물이 자가구성력에 의해 상기 바이오차에 흡착된 상기 오염물질을 내부로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the step of removing the pollutants may include: a step in which the bio-catalyst constituting the plant reaction wall adsorbs contaminants of the leachate; And moving the pollutant adsorbed on the bio-car by the self-constituting force of plants planted in the plant reaction wall.

그리고, 상기 오염물질을 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하여 재활용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The method may further include a step of carbonizing the plant after the pollutant is transferred to produce the bio-tea, and recycling the bio-tea.

본 발명의 일실시예에 따르면, 매몰지에 잠류하고 있던 침출수가 유출되는 방향에 투과성반응벽체공법과 식물정화공법을 결합한 식물반응벽체를 시공하여 초기의 오염 부하량을 효과적으로 저감할 수 있는 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, a plant reaction wall is combined with a permeable reaction wall method and a plant purification method in a direction in which leachate that has been submerged in a buried land is applied to effectively reduce an initial pollutant load.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 식물반응벽체의 바이오차가 초기우수에 의해 유출된 침투수의 오염물질을 흡착하고, 바이오차에 흡착된 오염물질을 식물반응벽체에 식재된 목본식물이 자가구성력(phytoremediation)에 의해 내부로 이동시키게 됨으로써, 반영구적으로 사용가능한 장점이 있다. According to an embodiment of the present invention, the bio-car of the plant reaction wall adsorbs the pollutant of the infiltration water discharged by the initial storm, and the pollutant adsorbed on the bio-car is introduced into the plant reaction wall, And is moved to the inside by phytoremediation, so that it can be used semi-permanently.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 오염물질을 자가구성력에 의해 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하고, 생산된 바이오차를 다른 오염지역에 적용하여 재활용할 수 있는 장점이 있다. In addition, it is an advantage of the present invention that a plant in which pollutants according to an embodiment of the present invention are moved to the inside by self-constituting force is harvested and carbonized to produce a bio-tea, and the produced bio-car is applied to another polluted area for recycling have.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물의 침출수 초기유출의 흐름을 나타낸 단면도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따라 시추홀을 천공하는 상태의 단면도,
도 2b 및 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따라 시추홀에 바이오차가 혼합된 흙을 충진시키는 상태의 단면도,
도 2d는 본 발명의 일실시예에 따라 식생수가 식재된 상태의 식물반응벽체의 단면도,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따라, 싱글형태(single type), 벽 형태(wall type), 블록형태(block type), 그물망 형태(grid type)로 시공된 다수의 식물반응벽체의 평면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물을 이용한 정화방법의 흐름도,
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 매몰지에 가축사체를 매몰하여 발생된 고형물과 침출수를 나타낸 단면도,
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따라 초기우수에 의해 침출수가 유출되어 유동되는 상태를 나타낸 단면도,
도 5c는 본 발명의 일실시예에 따라 식물반응벽체의 바이오차가 침출수의 오염물질을 흡착하는 상태는 나타낸 단면도,
도 5d는 본 발명의 일실시예에 따라 식물반응벽체에 식재된 식물에 의해 바이오차에 흡착된 오염물질이 식물 내부로 이동되는 상태의 단면도,
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 표토에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도,
도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 가드관 하단에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도,
도 6c는 도 6b보다 긴 가드관 하단에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 오염된 식물을 탄화하여 바이오차를 생산하고, 생산된 바이오차를 이용하여 다시 식물반응벽체 시공에 재활용하는 과정을 나타낸 모식도,
도 8은 본 발명의 실험예에 따라 표토에 포플러 나무를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m, 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(상단), 가드관 하단에 포플러 나무의 뿌리를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m, 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(중단) 및 가드관 하단에 버드나무의 뿌리를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m, 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(하단),
도 9 및 도 10은 식재 후 2년이 지난 목본 식물의 뿌리 발달정도를 직접 확인하기 위하여 제작한 식물반응벽체를 절단한 사진,
도 11은 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) EC(μS/cm) 변화를 측정한 데이터,
도 12는 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) TN(질소농도)(g/kg) 변화를 측정한 데이터,
도 13은 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) TP(인농도)(g/kg) 변화를 측정한 데이터를 도시한 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the flow of initial leachate outflow in an environmentally friendly purification facility for buried soil contaminated with livestock and organic matter using a plant reaction wall according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2A is a sectional view of a drilling hole according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2B and FIG. 2C are cross-sectional views of a drilling hole filled with soil mixed with bio-car according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2d is a sectional view of a plant reaction wall in which vegetation water is planted according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 3A through 3D illustrate an example of a plurality of plant reaction walls constructed in a single type, a wall type, a block type, and a grid type according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 4 is a flow chart of a purification method using an environmentally-friendly purification facility containing soil-contaminated soil containing livestock and organic matter using a plant reaction wall according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5A is a cross-sectional view showing solid matter and leachate generated by burying a livestock carcass in buried land according to an embodiment of the present invention, FIG.
FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a state in which leachate flows out due to an initial storm according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 5c is a cross-sectional view showing a state where a bio-disc of a plant reaction wall adsorbs contaminants in leachate according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5d is a cross-sectional view illustrating a state where contaminants adsorbed on a bio-car by plants planted on a plant reaction wall are moved into a plant according to an embodiment of the present invention;
FIG. 6A is a cross-sectional view of a plant reaction wall planted on a topsoil according to an embodiment of the present invention, FIG.
FIG. 6B is a sectional view of a plant reaction wall in which plants are planted at the lower end of a guard tube according to an embodiment of the present invention;
Figure 6c is a cross-sectional view of a plant reaction wall planted at the lower end of the guard tube longer than Figure 6b,
FIG. 7 is a schematic view showing a process of carbonizing a contaminated plant to produce a bio-tea according to an embodiment of the present invention, and recycling it to the plant reaction wall construction using the produced bio-car,
FIG. 8 shows data (top) obtained by measuring the degree of development of roots at 1.2 m and 1.5 m by inserting an endoscope camera into a root observation tube when planting poplar trees on a surface soil according to the experimental example of the present invention, When the roots of the trees were planted, data of the development of roots at 1.2m and 1.5m by inserting an endoscopic camera into the roots observation tube (data discontinuity), and when the root of the willow was planted at the bottom of the guard tube, Data of the development of roots at 1.2m and 1.5m by inserting an endoscopic camera (bottom)
Figs. 9 and 10 are photographs of plant reaction walls cut to confirm the root development of woody plants 2 years after planting,
Fig. 11 is a graph showing the distribution of poplar in the topsoil from April 2013 to September 2014, when the poplar was planted using a guard tube, and when the willow was planted using a guard tube, 1.5m) EC (μS / cm) change data,
FIG. 12 is a graph showing the distribution of poplar in the surface soil from April 2013 to September 2014, when the poplar was planted using a guard tube, and when the willow was planted using a guard tube, 1.5 m) TN (nitrogen concentration) (g / kg)
Fig. 13 is a graph showing the distribution of poplar in a surface soil from April 2013 to September 2014, when a poplar was planted using a guard tube, and when a willow was planted using a guard tube, 1.5 m) TP (phosphorus concentration) (g / kg).

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Also in the figures, the thickness of the components is exaggerated for an effective description of the technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 곡면이나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views that are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are produced according to the manufacturing process. For example, the area shown at a right angle may be a curved surface or a shape having a predetermined curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate particular forms and are not intended to limit the scope of the invention. Although the terms first, second, etc. have been used in various embodiments of the present disclosure to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특징적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특징적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, various characterizing features have been set forth in order to provide a more detailed description and understanding of the invention. However, it is to be appreciated that a reader having knowledge in this field may understand that the present invention can be used without any of these various characteristics. In some instances, it should be noted that portions of the invention that are not commonly known in the description of the invention and are not significantly related to the invention do not describe confusing reasons to explain the present invention.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)의 구성과 기능 및 정화방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)의 침출수 초기유출의 흐름을 나타낸 단면도를 도시한 것이다. Hereinafter, the structure, function, and purification method of the burnt-on-soil contaminated soil eco-friendly purification facility 100 including the livestock and organic materials using the plant reaction wall according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the flow of initial leachate outflow in an environmentally friendly purification facility 100 for soil-contaminated soil containing livestock and organic matter using a plant reaction wall according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수(11)를 정화하기 위한 시설물에 대한 것으로, 하부측에 침출수(11)가 잠류되는 매몰지(10)와, 초기우수에 의한 침출수(11)의 유출방향에 시공되어 침출수(11)의 오염물질을 제거하는 적어도 하나의 식물반응벽체(20)를 포함하여 구성된다. The present invention relates to a facility for purifying submerged leachate 11 flowing out by an initial storm, and is characterized in that the submerged land 10 in which the leachate 11 is submerged at the lower side and the submerged land 10 in which the leachate 11 And at least one plant reaction wall 20 installed in the outflow direction to remove contaminants in the leachate 11.

본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)는, 기저암(2)과 지면 사이에 시공되며, 하단면은 기저암(2)과 특정간격 이격되도록 위치된다. 또한, 식물반응벽체(20)는 토양(3)과, 바이오차(21)(biochar)가 혼합되어 구성되고, 오염물질을 내부로 이동시킬 수 있는 자가구성력을 갖는 식물(22)이 식재되어 있다. The plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention is installed between the base arm 2 and the ground and the bottom surface is positioned to be spaced apart from the base arm 2 by a specific distance. The plant reaction wall 20 is composed of a mixture of the soil 3 and the biochar 21 and is planted with a plant 22 having a self-constituting power capable of moving the pollutants into the interior .

따라서, 식물반응벽체(20)의 바이오차(21)는 유출된 침출수(11)의 오염물질을 흡착하고, 식물반응벽체(20)에 식재된 식물(22)은 자가구성력에 의해 바이오차(21)에 흡착된 오염물질을 내부로 이동시키게 된다. Therefore, the biocide 21 of the plant reaction wall 20 adsorbs contaminants of the leached leachate 11, and the plant 22 planted in the plant reaction wall 20 is biocide 21 To move the contaminants that are adsorbed to the inside thereof.

이러한 오염물질은, 질소(N), 항생제(antibiotic), 병원균(pathogen) 등에 해당한다. 즉, 후에 상세히 설명되는 바와 같이, 바이오차(21)는 침출수(11) 내의 질소, 항생제, 병원균 등을 흡착하게 되고, 바이오차(21)로 흡착된 질소, 항생제, 병원균 등을 식재된 목본식물(22)의 자가구성력에 의해 친환경적으로 정화하도록 유도한다. These pollutants are nitrogen (N), antibiotic, pathogen, and the like. As will be described in detail later, the biocide 21 adsorbs nitrogen, antibiotics, pathogens and the like in the leachate 11, and adsorbs nitrogen, antibiotics, pathogens and the like adsorbed by the biocide 21 to planted woody plants (22) to be environmentally cleaned by the self-constituting force.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)는 지오라이트를 더 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention may further include a geolite.

그리고, 오염물질을 내부로 이동시킨 식물(22)을 수확 후 탄화하여 바이오차(21)를 생산하여 재활용할 수 있게 된다. 즉, 토양(3)의 정화는 일반적으로 오염된 토양(3)을 다시 걷어내고 정화하여 되매우는 공법인 토양세척법, 고형화/안정화 공법, 동전기 공법으로 정화하나, 이러한 공법은 경제적 측면에서 많은 비용이 소모될 뿐만 아니라 토양기능저해의 요소를 가지고 있다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)를 이용한 정화공법은 오염물질의 흡착과 동시에 식물(22)의 자가구성력에 의하여 오염물질을 식물(22) 내부로 이동하므로 반영구적이라고 할 수 있으며, 후에 식물반응벽체(20) 자체를 제거하지 않고, 오염물질을 흡수한 목본식물(22)만을 수확하여 탄화하여 바이오차(21)를 생상하는 방식으로 재활용될 수 있게 된다. Then, the plant 22 in which the pollutants are transferred to the inside can be harvested and carbonized to produce and reuse the bio-car 21. In other words, the purification of the soil (3) is generally carried out by purging the contaminated soil (3) and purifying it by the soil washing method, the solidification / stabilization method, and the copper electrophoresis method. Not only is it costly, but it also has an element of soil dysfunction. However, the purification method using the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention can be said to be semi-permanent because the contaminants are moved into the plant 22 by the self-constituting force of the plant 22 simultaneously with the adsorption of the pollutants And only the woody plants 22 absorbing the pollutants are harvested and carbonized without removing the plant reaction walls 20 themselves, so that the biocides 21 can be recycled.

도 1을 참조하여 가축 매몰지 침출수(11)의 초기유출 흐름 및 시기에 대해 설명하도록 한다. 구제역 바이러스의 발생빈도 및 시기조서결과 12월 ~ 1월 사이에 가장빈번하게 발생되며, 구제역 발생에 따라 가축매몰지 침출수(11) 또한 증가하게 된다. Referring to Fig. 1, an initial outflow flow and timing of the livestock burial leachate 11 will be described. The frequency and timing of foot-and-mouth disease outbreaks are most frequent between December and January, and the number of livestock landfill leachate (11) also increases with foot-and-mouth disease.

도 1의 ①부분에 도시된 바와 같이, 12월 ~ 1월 사이에 가축을 매몰하게 되며, 여러 모니터링 실험을 통하여 매몰된 사체(1)에서 발생하는 침출수(11)는 누출되며 이는 동결심도 이하 지하에 저류되어 지하수 유동에 의하여 유출되게 된다. As shown in part (1) of FIG. 1, the livestock is buried between December and January. Through various monitoring experiments, the leachate (11) generated from the buried carcass (1) leaks, And is discharged by groundwater flow.

즉, 도 1의 ②부분에 도시된 바와 같이, 초봄인 2월~3월 사이의 내리는 강우의 초기우수의 침투에 의해 이러한 침출수(11)가 유출되며, 이러한 초기유출의 오염물질의 농도는 매우 높게 된다. That is, as shown in the section (2) of FIG. 1, the leachate (11) leaks out due to the infiltration of the early storm of falling rain between February and March of the early spring, .

본 발명의 일실시예에서 식물반응벽체(20)가 달성하고자 하는 주요기작은 바이오차(21)에 의한 흡착과 식재된 목본식물(22)에 의한 식물정화공법에 따른 오염물질제거이다. 즉, 침출수(11)의 목표오염물질(target contaminant)를 질소, 인으로 하며 항생제, 소독제와 같은 미량오염물질 또한 대상이 될 수 있다. 단지 본 발명에서 대상으로 하는 제거대상은 갈수기에 지표수에 도달할 수 있는 초기지하유출의 부하량을 저감시키는 것이 목적이다. 따라서 이때 제거시키는 오염물질은 기저유출을 대상으로 하며 일정심도 이하의 지하수는 유동이 느릴 뿐 아니라 오염도가 낮으므로 처리대상이 아니다. In the embodiment of the present invention, the main mechanism that the plant reaction wall 20 intends to achieve is the adsorption by the bio-tea 21 and the removal of pollutants by the plant purification method by the planted woody plants 22. [ That is, the target contaminant of the leachate 11 may be nitrogen and phosphorus, and trace contaminants such as antibiotics and disinfectants may also be targeted. The object to be removed in the present invention is to reduce the load of the initial underground runoff which can reach the surface water in the wet season. Therefore, the pollutants to be removed at this time are subject to the basal runoff. Groundwater below a certain depth is not subject to treatment because the flow is slow and the pollution level is low.

즉, 초기지하수 유출에서 흡착제거된 유기물질은 식물반응벽체(20)에 흡수되어 있으며, 연중희석되어 하류로 유동되나 갈수기 이외 기간에 지표수에 도달하는 오염물질에 의한 부하증가량은 미미하므로 처리의 대상이 아니다. 따라서 이러한 초기우수에 따른 유출된 침출수(11)를 제거대상으로 하므로 앞서 언급한 바와 같이, 다수의 식물반응벽체(20)는 기저암(2)까지 접근하여 시공할 필요는 없고 초기우수에 의해 침출수(11)가 유동되는 위치에 접촉되도록 기저암(2)과 특정간격 이격되도록 식물반응벽체(20)를 설치하게 된다. 따라서 기저암(2)까지 식물반응벽체(20)를 시공할 필요가 없으므로 시공비와 시간을 저감시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)는 토양(3)의 오염도 및 초기유출을 통한 오염물질 유출농도 안정화(stabilization)에 목적이 있다. 안정화라 함은 제거의 개념보다는 위험도(risk)를 관리하는 것으로 이해하는 것이 타당하다. That is, the organic matter adsorbed and removed from the initial groundwater outflow is absorbed by the plant reaction wall 20, and is diluted in the year and flows downstream. However, since the load increase due to the pollutant reaching the surface water during the period other than the seawater is insignificant, Is not. Therefore, as described above, since the outflowed leachate 11 due to the initial storm is to be removed, the plurality of plant reaction walls 20 do not need to be installed close to the base arm 2, The plant reaction wall 20 is installed so as to be spaced apart from the base arm 2 by a specific distance so as to be brought into contact with a position where the main body 11 flows. Therefore, it is not necessary to apply the plant reaction wall 20 to the base arm 2, so that the construction cost and time can be reduced. That is, the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention is aimed at stabilizing pollutant outflow concentration through pollution degree of the soil 3 and initial outflow. It is reasonable to understand that stabilization refers to managing the risk rather than the concept of elimination.

이러한 유출된 침출수(11)는 도 1의 ③부분에 도시된 바와 같이, 유출방향에 식물반응벽체군(30) 형태로 다수 시공된 식물반응벽체(20)에 의해 정화되게 된다. 즉, 유출된 침출수(11) 내의 고농도유기물질, 항생제 등 미량유기물질, 병원균 등의 오염물질은 초기유출을 따라 식물반응벽체(20)를 통과하게 되고, 이러한 오염물질들이 바이오차(21)에 흡착되어 오염물질의 농도를 감소시키며, 흡착된 오염물질은 식물정화공법을 통해 식재된 목본식물(22)로 이동되게 된다. 그리고, 식물반응벽체(20)에 의해 오염물질이 제거된 침출수(11)는 도 1의 ④부분에 도시된 바와 같이, 강 등으로 방류되게 된다. As shown in part (3) of FIG. 1, the outflowed leachate 11 is purified by the plant reaction walls 20 in the form of a plant reaction wall group 30 in the outflow direction. That is, contaminants such as high concentration organic substances, antibiotics, trace organic substances, pathogenic bacteria, etc. in the leached leachate 11 pass through the plant reaction wall 20 along with the initial outflow, and these pollutants are introduced into the biocide 21 Adsorbed to reduce the concentration of pollutants, and the adsorbed pollutants are transferred to planted woody plants 22 through the plant purification process. Then, the leachate 11 from which contaminants have been removed by the plant reaction wall 20 is discharged to the river or the like as shown in the section ④ of FIG.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)의 시공방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 침출수(11)에 의하여 지하수의 오염이 발생하며 지표수질에 영향이 높은 매몰지(10)를 선정하게 된다. 그리고 비점원에 의한 수질부하가 높은 유역, 갈수량/홍수량의 비율이 낮은 하천주변, 매몰유수가 많은 매몰지(10)가 그 대상이 된다. 그리고, 관측정, 이용가능한 가용자료를 이용하여 지하수위를 판단하게 되고, 지하수 유동방향과 유속을 판단하며, 기저암(2)의 깊이를 판단하게 된다. Hereinafter, a method of constructing an environmentally friendly purification treatment facility 100 for buried soil contaminated with livestock and organic materials using plant reaction walls according to an embodiment of the present invention will be described. First, groundwater is polluted by the leachate (11), and the landfill (10) having a high influence on the surface water quality is selected. (10), which has a high water quality load due to non-point source, a low stream / low water ratio stream, and a lot of buried water. The groundwater level is determined by using the observations and the usable data, the groundwater flow direction and flow rate are determined, and the depth of the base arm 2 is determined.

이러한 자료에 의해 매몰지(10) 하류 방향에 다수의 식물반응벽체(20)를 시공하여 차닥벽을 형성시킬 지점을 선정하고, 기저유출 심도를 결정하게 된다. 그리고, 식물반응벽체(20)의 토양에 혼합될 바이오차(21)의 투입량을 결정한다. 이는 매몰된 사체(1)의 양, 매몰지(10)의 면적을 고려한 침출수 발생량을 고려한 값이며, 이중 흡착제거를 이룰 수 있는 양으로 판단한다. 적절한 혼합비는 실험에 의하여 결정되며, 투입량은 혼합비가 아니라 혼합된 토양 전체 체적으로 결정한다. Based on this data, a plurality of plant reaction walls 20 are installed in the downstream direction of the buried pile 10 to select a point at which the pile wall is to be formed, and the base runout depth is determined. Then, the input amount of the bio-car 21 to be mixed into the soil of the plant reaction wall 20 is determined. This is a value in consideration of the amount of leachate generated in consideration of the amount of the buried carcass 1 and the area of the buried paper 10, The appropriate mixing ratio is determined by the experiment, and the dosage is determined not by the mixing ratio but by the total volume of the mixed soil.

그리고, 식물반응벽체(20)에 식재된 식물체를 선정하게 된다. 식물체는 초본과 목본을 공히 고려할 수 있으며, 흡착축적된 오염물질을 강우기를 거쳐 연간 제거시키는 효과를 유도한다. Then, the plants planted in the plant reaction walls 20 are selected. Plants can consider both herbaceous and woody matter and induce the effect of annual removal of adsorbed and accumulated pollutants through rainfall.

식물체가 가지고 있는 정화기능 중 크게 다섯 가지의 오염원 제거방법이 일반적으로 알려져 있다.Among the purification functions of plants, there are generally five known methods for removing contaminants.

첫째, 식물분해(phytodegration)는 식물(22) 내부로 흡수된 유기오염물질이 식물(22)의 생리적 기작에 의해서 분해되는 방법이고, 식물 추출법(phytoextraction)은 오염물질을 흡수하여 잎, 줄기와 같은 식물(22) 조직 내에 저장하여 토양 및 수환경으로부터 오염물질을 분리하여 제거하는 방법이며, 근권분해(rhizodegration)/식물촉진(phytostimulation)은 식물(22)의 뿌리 및 식물(22)의 근권역(호기성 지역)에서 자라는 미생물에 의하여 오염원이 분해되어 제거하는 방법이고, 식물학적 안정화(phytostablization)는 식물(22)의 근권부에서 뿌리와 미생물의 작용에 의해서 독성이 높은 유기성 오염물질이 비독성 물질로 전환되거나, 중금속과 같은 무 오염물을 근권부에 고착시켜 확산을 방지하는 방법이며, 식물 휘발(phytovolatilization)은 식물(22)에 의해 흡수된 오염원이 식물체 내부에서 안정화 과정을 거치면서 잎을 통해 휘발되는 방법이다. 그 외에도, 식물 뿌리의 흡착성을 이용한 방법으로 근여과(rhizofiltration)가 있다.First, phytodegration is a method in which organic contaminants absorbed into the plant 22 are decomposed by the physiological mechanism of the plant 22, and phytoextraction absorbs contaminants, Rhizodegration / phytostimulation is a method of isolating and removing contaminants from the soil and water environment by storing in the plant 22 tissue, wherein the rhizodegration / phytostimulation is carried out in the root region of the plant 22 and in the root region Phytostabilization is a method in which organic contaminants that are highly toxic by the action of roots and microorganisms in the rhizosphere of plant (22) are non-toxic substances And the pollutant absorbed by the plant (22) is contained in the inside of the plant It is a method of volatilization through the leaves through the stabilization process. In addition, there is a rhizofiltration method using the adsorption of plant roots.

본 발명의 일실시예에 적용되는 식물(22)은 오염원에 대하여 상기의 다섯 가지 기능 중 적어도 하나 이상의 기능을 나타내는 식물(22)이다. 그 예로는, 포플러와 버드나무를 들 수 있다. 이들 식물(22)은 목본 식물로서 생육이 빠르고 생육이 불리한 조건에서도 왕성한 생육을 보이는 특징이 있어 식물반응공법에 많이 이용되고 있다. 식물학적 정화 공법의 단점은 고축적식물(hyperaccumulator)의 생체량이 많지 않아서 오염물질 제거 절대량이 많지 않다는 것이다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해서 생육이 빠르고 생체량이 큰 포플러와 버드나무와 같은 목본 식물(22)을 토양오염 복원을 위한 현장에 적용하고 있는 것이 현시점의 트렌드이다. 또한 이들 목본식물(22)은 증산량이 높이 지중의 오염원(plume) 제거에도 효과적이며, 오염원의 제거에 의해서 토양으로의 오염 확산 범위도 감소시킬 수 있다. 그리고 이들 목본 식물(22)은 식물정화공법 적용과 더불어 신재생에너지생산을 위한 바이오메스 생산량이 높은 특징을 가지고 있다.A plant 22 applied to an embodiment of the present invention is a plant 22 that exhibits at least one or more of the above five functions with respect to the source. Examples are poplar and willow. These plants (22) are woody plants and have a characteristic of showing vigorous growth even under conditions of rapid growth and adverse growth, and thus they are widely used in plant reaction methods. A disadvantage of the botanical purification method is that the amount of pollutant removal is not so high because the biomass of the hyperaccumulator is not large. In order to overcome such disadvantages, it is a current trend to apply timber plants such as poplar and willow (22), which are fast growing and have high biomass, to the site for restoration of soil pollution. In addition, these woody plants (22) are also effective in removing plumes from the soil at high elevation and can reduce the extent of contamination spread to the soil by removing pollution sources. These woody plants (22) have high biomass production capacity for the production of new and renewable energy as well as the application of plant purification technology.

식물반응벽체(20)가 시공될 위치와, 바이오차(21)의 혼합량, 식재된 식물(22)이 선정되면, 다수의 식물반응벽체(20)를 시공하게 된다. 시공방법은 기존에 정립되어 있던 투수성반응벽체(PRB)와는 다르게 카트리지 형식이 아닌 시추를 통한 가상의 벽체(barrier)를 나란히 시공함으로써 현장 적용의 편의를 극대화시킬 수 있게 된다. When a plant reaction wall 20 is to be constructed and a mixed amount of the bio-tea 21 and a planted plant 22 are selected, a plurality of plant reaction walls 20 are installed. As for the construction method, unlike the existing water permeable reaction walls (PRB), it is possible to maximize the convenience of field application by installing virtual walls through drilling instead of a cartridge type.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따라 시추홀을 천공(5)하는 상태의 단면도를 도시한 것이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 드릴형태의 굴착수단(4) 등을 이용하여 천공(5)을 형성하게 되고, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 바이오차(21)와 흙이 혼합된 물질을 충진시키게 된다. 즉, 바이오차(21)와 흙을 혼합하여 식물(22)이 생장 가능한 환경을 조성하고, 그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 시공선(supply Line)을 따라 목본식물(22)을 식재함으로써 바이오차(21)에 흡착된 오염물질을 목본식물(22)로 이동시킬 수 있도록 한다. 2A shows a cross-sectional view of a drilling hole 5 according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 2A, a perforation 5 is formed by using a drill-type drilling means 4 or the like, and as shown in Figs. 2B and 2C, a mixture of the bio- The material is filled. That is, by mixing the bio-tea 21 and the soil to create an environment in which the plant 22 can grow, and by arranging the woody plant 22 along the supply line as shown in FIG. 2d So that the pollutant adsorbed on the bio-tea 21 can be transferred to the woody plant 22. [

다수의 식물반응벽체(20)를 형성하여 식물반응벽체군(30)을 생성하는 형태는 다양한 형태가 될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 식물반응벽체(20)가 서로 이격된 형태인 싱글형태(single type)가 될 수도 있고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 식물반응벽체(20)가 서로 측방향으로 연결된 다수의 열을 갖는 형태(wall type)으로 시공될 수도 있으며, 도 3c에 도시된 바와 같이 블록형태(block type), 도 3d에 도시된 바와 같이 그물망 형태(grid type) 등으로 시공될 수 있다. The form of forming the plant reaction wall group 30 by forming a plurality of plant reaction walls 20 may be various forms. As shown in FIG. 3A, the plant reaction walls 20 may be of a single type separated from each other, and the plant reaction walls 20 may extend in the lateral direction May be constructed as a wall type having a plurality of connected columns or may be constructed as a block type as shown in FIG. 3C, a grid type as shown in FIG. 3D, or the like .

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)을 이용한 정화방법에 대해 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)을 이용한 정화방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a purification method using an environmentally-friendly purification treatment facility 100 with soil-contaminated soil containing livestock and organic matter using the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating a purification method using an environmentally-friendly purification treatment facility 100 with soil-contaminated soil containing livestock and organic matter using the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention.

겨울철 구제역 및 AI 발생으로 인해 가축사체(1)가 매몰지(10)에 매몰되게 되고(S1), 매몰 시 매몰된 사체(1)의 약 30%는 고형물로 잔존하고, 약 70% 정도는 침출수(11)로 유출된다. 이러한 유출과정은 약 3개월 이내에 이루어지며 유출된 침출수(11)는 매몰지(10) 바로 아래에 잠류한다(S2). 도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 매몰지(10)에 가축사체(1)를 매립하여 발생된 고형물과 침출수(11)를 나타낸 단면도를 도시한 것이다. The livestock carcass 1 is buried in the buried ground 10 due to the occurrence of foot-and-mouth disease and AI in winter and about 30% of the carcass 1 buried at the time of burial remains as a solid matter and about 70% (11). The outflow process is performed within about 3 months, and the leached water 11 leaks under the buried paper 10 (S2). 5A is a cross-sectional view showing the solid material and the leachate 11 generated by embedding the livestock body 1 in the land burial 10 according to an embodiment of the present invention.

매몰지(10)에 잠류하고 있던 침출수(11)는 초기강우로 인해 높은 오염부하량을 가진 상태로 유출되게 된다(S3). 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따라 초기우수에 의해 침출수(11)가 유출되어 유동되는 상태를 나타낸 단면도를 도시한 것이다. 그리고 이러한 유출된 침출수(11)는 앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)를 통과하면서 초기의 오염 부하량이 저감되게 된다. The leachate 11 which has been submerged in the buried pile 10 is discharged with a high pollutant load due to the initial rainfall (S3). FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a state in which leachate 11 flows out due to an initial storm according to an embodiment of the present invention. As described above, the outflowed leachate 11 passes through the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention, and the initial pollutant load is reduced.

즉, 오염인자인 질소(N), 항생제(antibiotic), 병원균(pathogen) 등은 식물반응벽체(20)를 통과하며 흡착되어 제거되게 된다(S4). 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따라 식물반응벽체(20)의 바이오차(21)가 침출수(11)의 오염물질을 흡착하는 상태는 나타낸 단면도를 도시한 것이다. 흡착된 오염인자들은 바이오차(21)와 토양을 섞어 시공한 시공선을 따라 식재된 목본식물(22)에 의해 식물반응벽체(20) 내에 존재하는 오염인자인 질소(N), 항생제(antibiotic), 병원균(pathogen) 등을 식물(22)의 자가구성력에 의하여 내부로 이동시켜 친환경적으로 정화되도록 유도하게 된다(S5). 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따라 식물반응벽체(20)에 식재된 식물(22)에 의해 바이오차(21)에 흡착된 오염물질이 식물(22) 내부로 이동되는 상태의 단면도를 도시한 것이다. That is, nitrogen (N), antibiotic, pathogen, etc., which are pollutants, are adsorbed and removed through the plant reaction wall 20 (S4). 5C is a sectional view showing a state in which the bio-disc 21 of the plant reaction wall 20 adsorbs pollutants in the leachate 11 according to an embodiment of the present invention. The adsorbed pollutants are nitrogen (N), antibiotic (pollutant) existing in the plant reaction wall 20 by the woody plant 22 planted along the construction line where the bio car 21 and the soil are mixed, Pathogen and the like are moved to the inside by the self constituting force of the plant 22 to induce them to be environmentally cleaned (S5). 5D is a cross-sectional view of a state in which contaminants adsorbed to the biocide 21 by the plant 22 planted in the plant reaction wall 20 are moved into the plant 22 according to an embodiment of the present invention. It is.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)는 내부에 설치되는 가드관(23)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 식물반응벽체의 표토에 식물을 식재하게 되는 경우, 식물(22)의 뿌리가 바이오차(21)에 흡착된 오염물질과 접촉되지 않아 오염물질을 식물(22) 내부로 이동시키지 못하게 된다. In addition, the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention may further include a guard tube 23 installed therein. That is, when plants are planted on the topsoil of the plant reaction wall, the roots of the plant 22 are not brought into contact with the pollutants adsorbed on the bio-disc 21, so that the pollutants can not be transferred to the inside of the plant 22.

이를 위해 식물 줄기가 식물반응벽체(20)에 접촉되지 않으면서 바이오차(21)에 흡수된 오염물질을 내부로 효율적으로 이동시키기 위해, 본 발명의 일실시예에서는 특정 길이를 갖는 가드관(23)을 설치하게 된다. For this purpose, in order to efficiently move the contaminants absorbed in the biocide 21 to the inside without contacting the plant reaction wall 20 with the plant stem, in one embodiment of the present invention, the guard tube 23 ).

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 표토에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 가드관 하단에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도를 도시한 것이다. 또한, 도 6c는 도 6b보다 긴 가드관 하단에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도를 도시한 것이다. 6a is a cross-sectional view of a plant reaction wall planted with topsoil according to an embodiment of the present invention. 6B is a cross-sectional view of a plant reaction wall in which plants are planted at the lower end of a guard tube according to an embodiment of the present invention. FIG. 6C is a cross-sectional view of a plant reaction wall in which plants are planted at the lower end of the guard tube longer than FIG. 6B.

도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 특정 길이를 갖는 가드관을 이용하여 식물(22)을 식물반응벽체(20)의 원하는 깊이에 식물(22)의 뿌리가 위치하고, 식물(22)의 줄기가 식물반응벽체(20)에 접촉되지 않도록 식물(22)을 식재할 수 있음을 알 수 있다. 6 (b) and 6 (c), the plant 22 is placed in a desired depth of the plant reaction wall 20 with the root of the plant 22 and the stem 22 of the plant 22, It can be understood that the plant 22 can be planted so that it does not come into contact with the plant reaction walls 20.

또한, 토양의 정화는 일반적으로 오염된 토양을 다시 걷어내고 정화하여 되메우는 공법인 토양 세척법, 고형화/안정화 공법, 동전기 공법으로 정화하나, 위의 공법들은 경제적 측면에서 많은 비용 소모될 뿐만 아니라 토양 기능 저해의 요소를 가지고 있다. In addition, soil remediation is generally carried out by reclaiming contaminated soil, cleansing it by soil washing, solidification / stabilization, and copper electrophoresis. However, the above methods are costly in terms of economy, It has elements of function inhibition.

그러나 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체 공법은 오염 물질의 흡착과 동시에 식물(22)의 자가구성력에 의하여 오염물질이 식물(22) 내부로 이동하므로 반 영구적이라 할 수 있다. 따라서 식물반응벽체(20) 전체를 제거하지 않고 오염인자가 흡수된 목본식물(22)을 수확하여 재활용할 수 있다(S6). However, the plant reaction wall method according to an embodiment of the present invention is semi-permanent because the pollutant moves to the inside of the plant 22 due to the self-constituting force of the plant 22 at the same time as the pollutant is adsorbed. Accordingly, the woody plant 22 in which the pollution factor is absorbed can be harvested and recycled without removing the entire plant reaction wall 20 (S6).

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 오염된 식물(22)을 탄화하여 바이오차(21)를 생산하고, 생산된 바이오차(21)를 이용하여 다시 식물반응벽체(20) 시공에 재활용하는 과정을 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 오염된 식물(22)은 수확 후 탄화하여 바이오차(21)를 생산하고, 생산된 바이오차(21)는 다른 오염지역에 위와 같은 공법으로 적용하도록 한다.FIG. 7 is a view illustrating a method of producing a bio-tea 21 by carbonizing a polluted plant 22 according to an embodiment of the present invention and recycling it to the plant reaction wall 20 using the produced bio-tea 21 Fig. As shown in FIG. 7, the contaminated plant 22 is carbonized after harvesting to produce the bio-tea 21, and the produced bio-car 21 is applied to the other polluted area by the above-described method.

<실험 데이터><Experimental data>

이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체의 실험데이터에 대해 설명하도록 한다. BC를 토양에 혼합한 식물반응벽체의 질소와 인의 제거효율 실험데이터에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, experimental data of the plant reaction wall according to an embodiment of the present invention will be described. The experimental data on the removal efficiency of nitrogen and phosphorus from plant reaction walls mixed with BC in soil are explained.

매몰지 내부 토양은 가축이 분해되면서 발생하는 다량의 유기오염원으로 집적이 된 상태가 되며, 매몰지를 발굴하거나 매몰지 내 토양을 재사용하거나 식물을 이용한 정화를 실시할 시, 강우 등에 의해 토양 내 존재하는 다량의 유기오염원이 유출수를 통해 지하수로 흘러들어 2차 오염을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 실험을 통해 암모니아성 질소와 인 흡착에 효과가 있는 BC를 토양에 처리하여 강우 등을 통해 외부 환경으로 유출되는 암모니아성 질소와 인의 양의 제거율을 실험하였다.The soil inside the buried land is collected by a large amount of organic pollutants generated from the decomposition of the livestock. When the buried soil is excavated, the soil is reused or the plant is used for purification, It is highly likely that a large amount of organic pollutants will flow into the groundwater through the effluent to cause secondary pollution. Therefore, the experiment was conducted to investigate the removal rates of ammonia nitrogen and phosphorus released to the external environment through rainfall and so on, by treating BC with ammonia nitrogen and phosphorus adsorption.

실험에 사용된 토양은 고농도의 암모니아성 질소(10,000 mg/L)와 인(5,330 mg/L)으로 오염시킨 토양을 사용하였으며, 이 토양 50g에 왕겨 BC와 은행나무 BC를 각각 0, 1, 2, 5%(w/w)씩 처리하였다. 이 실험에서는 침출액으로 증류수를 사용하였는데 pH에 의한 차이를 살펴보기 위해 pH 5, 7, 9로 보정하여 사용하였다. 침출액은 유속을 2 mL/min에 맞춰서 200분간 연속침출을 시켰으며 20분마다 침출수를 채취하여 분석에 사용하였다.Soil used in this study was soil contaminated with high concentration of ammonia nitrogen (10,000 mg / L) and phosphorus (5,330 mg / L). In this soil, rice hull BC and ginkgo BC were treated with 0, 1, 2 , And 5% (w / w), respectively. In this experiment, distilled water was used as the leach solution, and the pH was adjusted to 5, 7, and 9 to observe the difference by pH. The leachate was continuously leached for 200 minutes at a flow rate of 2 mL / min and leachate was collected every 20 minutes for analysis.

이하의 표 1은 각각의 실험결과를 종합한 결과를 나타낸 것이다. 전체적으로 은행나무 BC가 왕겨 BC보다 암모니아성 질소와 인 제거효율이 높은 것을 알 수 있었다. 다만, 1% 은행나무 BC 처리구는 pH가 5와 9인 침출액에서는 효율이 떨어지는 것으로 나타났다.Table 1 below shows the results of synthesizing the respective experimental results. Overall, ginkgo BC showed higher ammonia nitrogen and phosphorus removal than rice bran BC. However, 1% Ginkgo BC treatment showed lower efficiency in leaching solutions with pH 5 and 9.


처리

process
pH 5pH 5 pH 7pH 7 pH 9pH 9
NH4-N
제거율(%)
NH 4 -N
Removal rate (%)
P
제거율(%)
P
Removal rate (%)
NH4-N
제거율(%)
NH 4 -N
Removal rate (%)
P
제거율(%)
P
Removal rate (%)
NH4-N
제거율(%)
NH 4 -N
Removal rate (%)
P
제거율(%)
P
Removal rate (%)
왕겨 BC 1%Rice bran 1% 13.113.1 15.015.0 10.010.0 0.90.9 27.527.5 14.514.5 왕겨 BC 2%Rice bran 2% 12.312.3 14.514.5 18.118.1 10.410.4 25.125.1 17.017.0 왕겨 BC 5%Rice bran 5% 19.419.4 12.812.8 37.437.4 25.925.9 32.632.6 22.522.5 은행나무 BC 1%Ginkgo BC 1% -16.3-16.3 4.84.8 28.128.1 19.019.0 10.610.6 11.211.2 은행나무 BC 2%Ginkgo BC 2% 34.534.5 31.331.3 26.126.1 24.824.8 32.332.3 27.527.5 은행나무 BC 5%Ginkgo BC 5% 31.431.4 37.937.9 40.640.6 39.539.5 35.135.1 36.636.6

침출액 pH에 따른 암모니아 질소와 인 제거율을 살펴보면 pH 7인 처리구에서 가장 높은 제거 효율을 나타난 것을 살펴볼 수 있으며, pH 5인 처리구가 가장 제거율이 낮은 것으로 나타났다. 본 실험에서 사용한 토양의 pH는 6.97로 생석회 처리로 인해 주로 알칼리성을 띄는 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양보다는 pH가 낮았다. The removal efficiency of ammonia nitrogen and phosphorus according to the pH of the leachate showed the highest removal efficiency at pH 7, and the treatment with pH 5 showed the lowest removal rate. The pH of the soil used in this experiment was 6.97, which was lower than that of soils contaminated with buried soil containing mainly alkaline livestock and organic materials.

이에 따라 침출수의 주요 원인이 될 수 있는 강우 pH와 비슷하다고 볼 수 있는 pH 5에서 효과가 다른 pH보다 떨어지는 것으로 나타났으나 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양의 pH를 고려한다면 본 실험에서 나타난 제거율보다 높을 것으로 예상된다. Therefore, the effect is lower than other pH at pH 5, which is considered to be the main cause of leachate. However, considering the pH of contaminated soil containing livestock and organic matter It is expected to be higher than the removal rate.

그러므로 은행나무 BC는 토양 내 암모니아성 질소와 인을 효과적으로 흡착하여 이들의 농도 저감에 큰 효과를 보일 것으로 판단된다. Therefore, ginkgo bacterium BC effectively adsorbs ammonia nitrogen and phosphorus in the soil, and is expected to have a great effect on the reduction of these concentrations.

연구에 따르면 BC는 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양에 다량으로 오염된 암모니아성 질소와 인 제거에 탁월한 효과가 있는 것으로 판단된다. BC 종류별 오염물질 제거 효과는 은행나무 BC가 왕겨 BC 보다 효과가 좋은 것으로 나타났다. 하지만 상용화가 되어있는 왕겨 BC와는 달리 은행나무 BC는 상용화가 되어 있지 않고 공급도 원하는 시기에 원하는 양을 공급하려면 시간이 소요되고 비용도 증가하는 만큼 왕겨 BC를 이용하는 것이 현재로서는 훨씬 더 경제적이다.Studies have shown that BC has an excellent effect on the removal of ammonia nitrogen and phosphorus, which are contaminated with buried soil contaminated with livestock and organic matter. BC Ginkgo BC was more effective than BC. However, unlike commercial rice bran BC, Ginkgo BC is not commercialized, and it is much more economical to use rice bran BC as it takes time and cost to supply the desired amount at the desired time of supply.

이하에서는 가드관을 이용하여 깊이별 근권 발달을 관찰한 결과와, 깊이별 인, 질소의 제거율을 측정한 결과에 대해 설명하도록 한다. 앞서 언급한 바와 같이, 가드관을 이용하여 지중 식재한 식물이 목표로 하고 있는 지중 오염 토양에 대한 정화 능력을 발휘하기 위해서는 목표 토심에 근권이 잘 발달하여 생육이 정상적으로 이루어져야 한다. In the following, the result of observing the growth of the rhizosphere by depth using the guard tube and the result of measuring the nitrogen removal rate by the depth of phosphorus are explained. As mentioned above, in order to demonstrate the ability to purify the soil contaminated with the soil, which is intended for the plants planted in the ground using the guard tube, it is necessary that the root growth is well developed in the target soil and the growth is normally performed.

목본 식물의 경우 줄기가 토양에 묻히게 되면 호흡을 하지 못해 고사하게 된다. 이를 방지하기 위해서 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 가드관을 이용하여 줄기가 토양에 묻히는 것을 방지하고 원하는 위치에 근권이 발달할 수 있도록 구성된다. In the case of woody plants, if the stem is buried in the soil, it will fail to breathe and will fail. In order to prevent this, in one embodiment of the present invention, the stem is prevented from being buried in the soil by using the guard tube, and the rhizosphere can be developed at a desired position.

2차년도에는 식물반응벽체에 설치한 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 뿌리의 발달 정도를 측정하였고 그 결과를 아래와 같다.In the second year, the endoscopic camera was inserted into the root observation tube installed on the plant reaction wall, and the degree of root development was measured.

도 8은 본 발명의 실험예에 따라 표토에 포플러 나무를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m, 1.5m 깊이에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(상단), 가드관 하단에 포플러 나무의 뿌리를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(중단) 및 가드관 하단에 버드나무의 뿌리를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(하단)를 나타낸 것이다. 또한, 도 9 및 도 10은 식재 후 2년이 지난 목본 식물의 뿌리 발달정도를 직접 확인하기 위하여 제작한 식물반응벽체를 절단한 사진을 나타낸 것이다. FIG. 8 is a graph showing the results of measurement of the degree of development of roots at the depths of 1.2 m and 1.5 m by inserting an endoscope camera into the root observation tube when the poplar trees were planted on the top soil according to the experimental example of the present invention, When the roots of poplar trees were planted, data of the degree of development of the roots at 1.2m 1.5m was inserted into the roots observation tube, and when the roots of the willow trees were planted at the bottom of the guard tube, (Bottom) data of the developmental extent of root at 1.2m 1.5m by inserting an endoscopic camera. 9 and 10 are photographs of a plant reaction wall cut to confirm the root development of woody plants 2 years after planting.

먼저, 표토에 식재한 시험구의 경우 토심 1.2 m 이하에서 뿌리의 발달이 거의 관찰되지 않은 반면, 가드관을 이용하여 지중에 식재한 포플러와 버드나무의 경우 토심 1.2 m와 1.5 m 깊이에서 촬영한 사진에 뿌리의 발달이 뚜렷하게 관찰되었다. At first, the development of roots was not observed at depths of 1.2 m or less in the case of the soil cultivated in the topsoil, whereas in the case of poplar and willow trees planted in the ground using the guard tube, the photographs were taken at depths of 1.2 m and 1.5 m The development of root was observed clearly.

이는 지중 식재한 목본식물의 근권이 지중 목표 토심에 발달하여 오염물질 정화 능력을 발휘할 수 있는 상황이 형성됨을 뜻한다. 다만, 실제로 식물을 포트(pot)에 재배할 경우 토양과 포트 벽면과의 경계면에 높은 밀도로 뿌리가 발달하는 것보다는 다소 낮은 밀도로 뿌리관측관의 벽면 쪽에 뿌리가 발달한 모습이 관찰되었다. This means that the rhizosphere of the planted woody plants grows in the subterranean target soil, and a situation is formed where the ability to purify the pollutants can be demonstrated. However, when the plants were cultivated in the pot, the roots developed at the wall of the root observation tube at a somewhat lower density than at the high density at the interface between the soil and the port wall.

이는 2 m 깊이의 식재칼럼에 토양을 충진하고 실험을 진행하는 과정에서 토양의 침하로 뿌리관측관 상부 약 10 cm 정도가 공기 중에 노출되었고 이곳을 통에서 빛이 들어갔기 때문인 것으로 판단된다.This is due to the fact that about 10 cm of the upper part of the root observation tube was exposed to the air due to the settlement of the soil during the course of filling the soil in the planting column of 2 m depth and the light entered from the pail.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 당해년도에는 식재 후 2년이 지난 목본 식물의 뿌리 발달 정도를 직접 확인하기 위하여 재작했던 식재관을 절단하여 사진을 찍었다. 이미 전년도에 내시경 카메라로 확인한 바와 같이 가드칼럼 없이 표토d에 식재한 시험구에서 포플러 나무는 대부분의 뿌리가 지표에서 0.5 m의 깊이에 발달하였다. As shown in Figs. 9 and 10, in the year, a planting tube was cut and photographed in order to directly ascertain the root development degree of woody plants 2 years after planting. Most of the roots of Poplar trees developed at a depth of 0.5 m from the surface in the test plot which was planted on the surface soil d without the guard column as already confirmed by the endoscope camera in the previous year.

물론 1 m 이상까지 뻗은 뿌리가 관측되기도 하였으나, 이는 토양 내부를 통해서 발달한 뿌리가 아닌 실험용 플라스틱 관의 내벽을 따라 발달해 내려간 뿌리였으므로, 실재 현장에 적용했을 경우 포플러 2년생 나무의 경우 1 m 이상의 깊이까지 뿌리 발달이 되지 않을 것으로 예상할 수 있다. Of course, roots extending to more than 1 m were observed, but this was the roots that developed along the inner wall of the experimental plastic tube rather than the roots that developed through the soil. Therefore, when applied to the actual field, It can be expected that root development will not be developed to a depth.

반면에, 가드관을 이용하여 지중 1 m 깊이에 식재한 포플러 나무의 뿌리 대부분은 식재 깊이 이하 2 m까지 분포하였다. 제한된 공간(식재용 플라스틱 관)에서 뿌리가 발달하였기에 당연한 결과로 받아들일 수 있겠으나, 중요한 점은 지중식재에도 불구하고 가드칼럼을 이용하여 포플러 줄기를 보호하였기에 표토 인근에 신근이 발달하지 않고 원 기저부에서 뿌리가 발달하여 지중에 분포한다는 점이다. On the other hand, most of the roots of poplar trees planted at depths of 1 m from the ground were distributed up to 2 m below the planting depth. Although it can be accepted as a natural result because of the developed roots in the restricted space (plastic pipe for planting), it is important to protect the poplar stem by using the guard column despite the underground planting, And it is distributed in the ground.

또한 생육에도 현재가지 가시적으로 표토식재 시험구와 차이가 없는 것으로 보인다. 버드나무를 식재한 시험구에서도 동일한 결과를 얻었다. 이를 바탕으로 가드칼럼을 이용하여 지중식재 할 경우 생육에 지장 없이 지중에 발달한 뿌리로 인해서 지중의 오염된 plume과 오염물질(질소, 인 포함)을 흡수하여 제거할 수 있을 것으로 보인다. Also, it seems that there is no difference between the present and the present in the growth of the topsoil planting test. The same results were obtained in the test plants planted with willow. Based on these results, it can be shown that when using the guard column, it can absorb and remove contaminated plume and contaminants (including nitrogen and phosphorus) in the ground due to the roots developed in the ground without hindrance to growth.

이하에서는 깊이별 EC, 질소, 인 농도 변화 측정결과에 대해 설명하도록 한다. 도 11은 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) EC(μS/cm) 변화를 측정한 데이터를 나타낸 것이다. 또한, 도 12는 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) TN(질소농도)(g/kg) 변화를 측정한 데이터를 나타낸 것이다. 그리고, 도 13은 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) TP(인농도)(g/kg) 변화를 측정한 데이터를 도시한 것이다. Hereinafter, the measurement results of EC, nitrogen, and phosphorus concentration changes by depth will be described. Fig. 11 is a graph showing the distribution of poplar in the topsoil from April 2013 to September 2014, when the poplar was planted using a guard tube, and when the willow was planted using a guard tube, 1.5m) EC (μS / cm). Fig. 12 is a graph showing the distribution of Poplar in the case of planting poplar in topsoil from April 2013 to September 2014, the case of planting poplar in a guard tube, the case of planting a willow in a guard tube, 1 m, 1.5 m) TN (nitrogen concentration) (g / kg). Fig. 13 is a graph showing the results of the case where the poplar was planted in the topsoil from April 2013 to September 2014, the poplar was planted using the guard tube, the seedlings were planted using the guard tube, 1m, 1.5m) TP (phosphorus concentration) (g / kg).

실험에서 액비는 2013년 7월과 2014년 4월 두 차례 공급하였다. 액비 처리는 저면에서 공급하는 방식으로 이루어졌기 때문에 액비에 의한 EC 상승은 토양 아래층에서부터 예상이 되었으며 2014년 생육 기간이 끝나면 토양 중 상승했던 EC가 뿌리에 의한 전해질 흡수로 다시 감소할 것으로 예상하였다.In the experiment, the juice was supplied twice in July 2013 and April 2014. Since the liquid treatment was carried out from the bottom, EC rise by the liquid was expected from the bottom of the soil, and when the growth period of 2014 was over, it was expected that the EC that rose in the soil would decrease again due to the absorption of the electrolyte by the root.

도 11에 도시된 바와 같이, 가드관을 이용하여 지중에 포플러와 버드나무를 식재한 시험구에서는 2013년 4월보다 액비를 공급한 후인 2013년 9월에 지중 1.5 m 깊이에서 각각 137 μS/cm, 108 μS/cm 증가하였고, 이후 2014년 4월(2찬 액비 투입 직후)에는 포플러의 경우 다소 감소했고 버드나무의 경우는 증가하였음을 알 수 있다. 이는 2013년도 포플러와 버드나무에 의해서 1차 액비 처리 이후 증가했던 EC가 식물 생육과 더불어 감소했다가 2014년에 처리한 액비가 들어가서 토양 중 EC가 감소 혹은 증가를 나타냈으며, 다소 실험적인 오차와 두 수종의 흡수율 차이로 나타난 결과로 볼 수 있다. As shown in Fig. 11, in the test plot where poplar and willow were planted in the ground using a guard tube, 137 mS / cm was observed at a depth of 1.5 m from the ground in September 2013, , And 108 μS / cm, respectively. Then, in April 2014 (immediately after the application of 2 cold liquor), the poplar decreased slightly and the willow increased. This is due to the fact that the amount of EC increased after the first liquor disposal by the poplar and willow trees in 2013 decreased with the growth of the plants, and then the amount of EC treated in the soil decreased or increased by 2014, The difference in water uptake rate can be seen as a result.

2014년 9월(2차 액비 처리 후 식물 생육이 약 3개월 진행)에 측정한 EC 수치는 두 수종에서 모두 2차 액비 처리 직후 보다 큰 폭으로 감소하였다. 이는 여름 동안 포플러와 버드나무의 뿌리가 액비에 의해서 증가한 전해질을 흡수하여 감소한 결과로 판단되며, 칼럼을 이용한 지중식재 방식으로 1.5 m 이상의 지중에 있는 다양한 오염물질을 목본식물에 흡수시켜 제거할 수 있음을 의미한다. 반면에 표토에 포플러를 식재한 시험구에서는 2년에 걸쳐 두 차례 액비를 공급하며 액비 공급 전후 측정한 EC 값에 큰 변화가 없었고, 최종적으로 2014년 9월에 측정한 수치는 초기 수치보다 높았다. 이는 액비에 의한 상승으로 지표에 식재한 포플러가 지중의 전해질을 효과적으로 흡수제거 하지 못한 원인으로 볼 수 있으며, 이는 위에서 살펴본 바와 같이 뿌리 분포와 깊은 관계가 있는 것으로 볼 수 있다. EC에서 나타난 바와 같이 토양 중 질소와 인의 농도도 가드관을 이용하여 포플러와 버드나무를 지중식재한 경우에 아래층 토양에서 액비 공급 후 높아졌다. The EC values measured in September 2014 (after 3 months of plant growth after second liquor disposal) were significantly lower in both species than immediately after second liquor disposal. This can be attributed to the decrease in the absorption of poplar and willow roots by liquid potatoes during the summer, and the removal of various pollutants in the ground by more than 1.5 m by absorbing them in woody plants. . On the other hand, in the study area where the poplar was planted on the topsoil, the EC value was measured twice before and after the supply of the liquid, and the measured value in September 2014 was higher than the initial value. This is due to the fact that the poplar planted on the surface due to the increase of the liquid was not able to effectively absorb and remove the electrolytes in the ground, which is considered to be related to the root distribution as described above. As shown in EC, concentrations of nitrogen and phosphorus in the soil were higher when the poplar and willow were planted in the groundwater using the guard tube.

도 12에 도시된 바와 같이, 2013년 측정에서 질소는 포플러 식재 시험구에서 1.2 g/kg에서 2.0 g/kg으로 증가하였고, 버드나무 식재 시험구에서는 1.2 g/kg에서 1.6 g/kg으로 증가하였음을 알 수 있다. 이후 2014년에 측정한 수치에서는 EC 변화와 매우 유사한 경향을 나타내었다. 그러나 지중식재한 포플러와 버드나무에 의한 질소와 인의 제거율은 단순 농도 변화로만 판단하기는 어려움이 있고, 투입량 대비 제거량을 계산하여 그 효율을 알아보아야 할 것으로 판단되었다. 따라서 2014년 11월 최종 모니터링 결과를 바탕으로 질소, 인의 mass balance를 계산할 예정이다.As shown in Fig. 12, in the 2013 measurement, nitrogen increased from 1.2 g / kg to 2.0 g / kg in the poplar planting test group and increased from 1.2 g / kg to 1.6 g / kg in the willow planting test group . The measured values in 2014 showed very similar trend to EC changes. However, it is difficult to judge the removal rate of nitrogen and phosphorus by poplar and willow only by simple concentration change. Therefore, we will calculate the mass balance of nitrogen and phosphorus based on the final monitoring results in November 2014.

도 13에 도시된 바와 같이, 인은 포플러 식재구에서 0.46 g/kg에서 0.74 g/kg으로 증가하였다가, 2014년 생육기간을 거치면서 0.62 g/kg로 감소하였고, 버드나무 식재 시험구에서는 0.47 g/kg에서 0.83 g/kg으로 증가하였다가 0.76 g/kg으로 감소하였음을 알 수 있다. . As shown in Fig. 13, phosphorus increased from 0.46 g / kg to 0.74 g / kg in the poplar plant, decreased to 0.62 g / kg during the growth period of 2014, and decreased to 0.47 g / kg to 0.83 g / kg and decreased to 0.76 g / kg. .

이하의 표 2에 나타난 바와 같이, 식물체의 잎에 축적된 질소와 인의 농도 비교에서 표토식재 한 포플러보다 지중식재한 포플러에서 질소와 인의 농도가 높았다. 저면에서 공급한 액비 내 질소와 인이 지중에 근권을 확보한 지중식재 포플러에 더 많이 흡수되었기 때문으로 해석할 수 있다. 액비를 1회 처리한 후의 2013년도 농도에 비해서 2회 처리한 후에 측정한 2014년도의 질소와 인의 농도가 더 높았고, 이는 지중식재한 수종에 의해서 질소와 인이 능동적으로 흡수 제거될 수 있음을 시사한다. As shown in Table 2 below, the concentration of nitrogen and phosphorus in the poplar planted soil was higher than that of the soil-planted poplar in comparison with the nitrogen and phosphorus concentrations accumulated in the leaves of the plant. It can be interpreted that the nitrogen and phosphorus supplied from the bottom were absorbed more by the poplar in the ground that secured the rhizosphere in the ground. The concentration of nitrogen and phosphorus in 2014 was higher than that of 2013 after one treatment of liquid fertilizer. This indicates that nitrogen and phosphorus could be actively absorbed and removed by the species in the ground do.


처리

process
식물잎Plant leaf 식물줄기Plant stem
TN(g/kg)TN (g / kg) TP(g/kg)TP (g / kg) TN(g/kg)TN (g / kg) TP(g/kg)TP (g / kg) 20132013 20142014 20132013 20142014 20132013 20142014 20132013 20142014 포플러
(표토식재)
poplar
(Top soil material)
15.715.7 29.629.6 2.52.5 3.03.0 8.28.2 11.611.6 1.81.8 2.12.1
포플러
(가드관)
poplar
(Guard tube)
13.913.9 37.737.7 3.43.4 4.64.6 7.27.2 9.79.7 1.21.2 2.52.5
버드나무
(가드관)
Bud tree
(Guard tube)
23.623.6 32.432.4 3.03.0 5.35.3 8.58.5 12.812.8 1.81.8 2.82.8

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be noted that the above-described apparatus and method are not limited to the configurations and methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .

1:사체
2:기저암
3:토양
4:굴착수단
5:천공
10:매몰지
11:침출수
20:식물반응벽체
21:바이오차
22:식물
23:가드관
30:식물반응벽체군
100:식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물
1: carcass
2: Basal cancer
3: Soil
4: Excavation means
5: Perforation
10: Investment
11: Leachate
20: Plant response wall
21: Bio-tea
22: Plants
23: Guard tube
30: plant reaction wall group
100: Soil-contaminated soil containing livestock and organic materials using plant reaction walls Environmentally friendly purification facilities

Claims (10)

초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수를 정화하기 위한 시설물에 있어서,
하부측에 침출수가 잠류되는 매몰지; 및
상기 침출수의 유출방향에 시공되어 상기 침출수의 오염물질을 제거하고, 오염물질이 제거된 상기 침출수를 토출시키고, 기저암과 지면 사이에 시공되며, 하단면은 상기 기저암과 특정간격 이격되고, 토양과 바이오차가 혼합되는 적어도 하나의 식물반응벽체를 포함하고,
상기 식물반응벽체 내부에는 오염물질을 내부로 이동시킬 수 있는 자가구성력을 갖는 식물이 식재되어, 상기 바이오차는 상기 오염물질을 흡착하고, 상기 식물은 자가구성력에 의해 상기 바이오차에 흡착된 상기 오염물질을 내부로 이동시키며,
상기 식물반응벽체는, 상기 식물반응벽체의 길이방향을 따라 상기 식물반응벽체 내부에 삽입되어, 하단부에 식물의 근권이 발달되고, 내부에 줄기가 위치되어 줄기와 토양과의 접촉을 방지하도록 구성된 가드관을 포함하고,
상기 오염물질을 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하여 재활용하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
In a facility for purifying infiltration leachate discharged by an initial storm,
An infiltration site in which leachate is submerged at the lower side; And
The bottom surface is spaced apart from the base arm by a predetermined distance, and the bottom surface is separated from the bottom soil by a predetermined distance, And at least one plant reaction wall in which the bio-tea is mixed,
Wherein the plant reaction wall is planted with a plant having a self-constituting power capable of transferring pollutants into the interior of the plant reaction wall, the biochain adsorbs the pollutant, and the plant is adsorbed to the pollutant To the inside,
The plant reaction wall is inserted into the plant reaction wall along the longitudinal direction of the plant reaction wall to develop a rhizosphere of the plant at the lower end and to prevent a contact between the stem and the soil, Including tubes,
Wherein the plant having the pollutants transferred therein is harvested and carbonized after harvesting to produce and recycle the bio-tea. The plant reaction wall is used for the environmentally friendly purification treatment of buried soil contaminated soil containing livestock and organic matter.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 오염물질은, 질소, 항생제, 병원균인 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
The method according to claim 1,
Wherein the pollutant is nitrogen, an antibiotic, and a pathogen, and wherein the plant reaction wall comprises livestock and organic matter.
제 1항에 있어서,
상기 식물반응벽체는 지오라이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
The method according to claim 1,
Wherein the plant reaction wall further comprises a geolite. The plant reaction wall comprises a livestock and organic matter using a plant reaction wall.
삭제delete 제1항에 따른 정화처리시설물을 이용하여 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수를 정화하기 위한 방법에 있어서,
매몰지에 가축사체를 매몰시키는 단계;
매몰된 사체에서 침출수가 생성되어 매몰지 하부측에 잠류되는 단계;
초기우수에 의해 침출수가 유출되는 단계;
상기 침출수의 유출방향에 시공된 식물반응벽체를 구성하는 바이오차가 상기 침출수의 오염물질을 흡착하는 단계; 및
상기 식물반응벽체에 식재된 식물이 자가구성력에 의해 상기 바이오차에 흡착된 상기 오염물질을 내부로 이동시키는 단계를 포함하고,
상기 식물반응벽체는, 상기 식물반응벽체의 길이방향을 따라 상기 식물반응벽체 내부에 삽입되어, 하단부에 식물의 근권이 발달되고, 내부에 줄기가 위치되어 줄기와 토양과의 접촉을 방지하도록 구성된 가드관을 포함하여, 상기 가드관에 의해 상기 식물의 근권이 설정된 위치에서 발달될 수 있도록 하며,
상기 오염물질을 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하여 재활용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화방법.
A method for purifying infiltration leachate discharged by an initial storm using the purification facility according to claim 1,
Burying the livestock carcass in the land of burial;
The leached water is generated in the buried carcass and is submerged on the lower side of the buried bed;
The leachate is drained by the initial storm;
A step of adsorbing contaminants of the leachate by a bio-catalyst constituting a plant reaction wall installed in a direction of the leach water; And
Wherein the plant planted on the plant reaction wall moves the pollutant adsorbed to the bio-car by self-constituting force,
The plant reaction wall is inserted into the plant reaction wall along the longitudinal direction of the plant reaction wall to develop a rhizosphere of the plant at the lower end and to prevent a contact between the stem and the soil, Wherein the root canal of the plant is developed by the guard tube,
The method of claim 1, further comprising the step of carbonizing the plant after harvesting the polluted material to produce a bio-tea, and recycling the plant.
삭제delete 삭제delete
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