수질정화효율 향상을 위한 조합형 인공습지 개발

인공습지의 장기 운영에 따른 수질정화효율 저하를 보완하기 위하여 조합형 인공습지 시스템을 개발하였다. 조합형 인공습지 시스템은 지표흐름 인공습지 하단에 수질정화재료를 이용한 계단형 상하흐름 인공습지(지하흐름 인공습지)를 조합하여 구성된 인공습지 시스템이다. 계단형 상하흐름 인공습지는 폭 1.4m × 길이 5.6m × 높이 1m를 4열 설치하고, 그 속에 각각 바이오 세라믹, 활성탄, 복합여재, 제강슬래그를 충진하였다. 유기물 지표인 COD의 경우 유입수는 평균 8.43 mg/L로 농업용수 수질기준을 초과하였다. 그러나 인공습지＋활성탄 시스템은 평균 2.17 mg/L로 낮아져 농업용수 수질기준을 만족할 뿐만 아니라 74.24%의 높은 제거율을 보였다. 다음으로 인공습지＋제강슬레그 시스템이 평균 6.43 mg/L, 인공습지＋활성탄＋화산석 시스템이 평균 7.29 mg/L로 농업용수 수질기준을 만족하고, 각각 23.73%, 13.56%의 정화효율을 보였다. 반면, 인공습지＋세라믹 시스템은 평균 8.24 mg/L로 수질기준을 초과하고, 2.20%의 낮은 정화효율을 보였다. 분산분석결과도 95% 신뢰수준에서 p＝1.159E-05로서 시스템별로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. TN은 유입수의 농도가 평균 3.19 mg/L로서 농업용수 수질기준을 초과하였다. 반면, 인공습지＋활성탄 시스템은 평균 0.27 mg/L로 낮아져 농업용수 수질기준 이하를 만족하였다. 인공습지＋제강슬레그 시스템과 인공습지＋활성탄＋화산석 시스템도 처리수의 TN농도가 각각 평균 0.95 mg/L, 0.96 mg/L로 낮아져 대부분 수질기준을 만족하는 경향을 보였다. 그러나 인공습지＋세라믹 시스템은 평균 1.06 mg/L로 낮아지기는 하였으나 수질기준을 초과하는 경우가 많았다. 이 때 각 시스템의 수질정화효율은 인공습지＋활성탄 시스템이 91.48%, 인공습지＋제강슬레그 시스템이 70.34%, 인공습지＋활성탄＋화산석 시스템이 70.04%, 인공습지＋세라믹 시스템이 66.94%의 높은 값을 보였다. TP는 유입수가 평균 0.21 mg/L로서 모두 호소의 농업용수 수질기준인 0.1 mg/L보다 높았다. 반면, 인공습지＋제강슬래그 시스템의 경우는 유출수가 평균 0.02 mg/L로 낮아져 90.96%의 매우 높은 정화효율을 보였을 뿐만 아니라 모두 농업용수 수질기준을 만족하였다. 인공습지＋활성탄 시스템 유출수도 평균 0.06 mg/L를 나타내면서 모두 농업용수 수질기준 이하를 만족하였고, 이때 TP정화효율은 69.69%의 높은 값을 나타냈다. 인공습지＋활성탄＋화산석 시스템은 유출수가 평균 0.12 mg/L로서 45.12%의 정화효율을 보였으나 농업용수 수질기준을 만족하지 못하는 경우가 있었다. 인공습지＋세라믹 시스템 유출수의 경우도 평균 0.13 mg/L로서 유입수에 비해 낮아져 39.31%의 정화효율을 나타냈다. 이와 같이 조합형 인공습지 시스템은 인공습지의 장기 운영에 따른 TP와 COD 처리효율의 감소현상을 보완하기 위한 시스템으로 도입이 가능한 것으로 판단된다. 특히 활성탄과 제강슬래그를 이용한 인공습지 시스템이 매우 효과가 높은 것을 알 수 있었다.