Daechung Reservoir has been suffering from severe cyanobacterial blooming periodically due to the water pollutants from the watershed, especially nutrients from nonpoint sources. As a countermeasure, an artificial wetland was constructed to mitigate the pollutant load from the watershed by utilizing the vegetation. We investigated the water quality of the influent and outflow of the wetland during years 2014~2020 to evaluate the performance of pollutant removal through the wetland. Major pollutants (e.g. BOD, COD, SS, T-N, and T-P) were largely reduced during the retention in the wetland while nutrients removal was more efficient than that of organic matters. Pollutant removal efficiency for different inflow concentrations was also investigated to estimate the wetland’s capability as a way of managing nonpoint sources. The efficiency of water treatment was significantly higher when inflow concentrations were above 75th percentile for all pollutant, implying the wetland can be applied to the pre-treatment of high pollution load including initial rainfall runoff. Furthermore, the yearly variation of removal efficiency for seven years was analyzed to better understand long-term trends in water treatment of the wetland. The annual treatment efficiency of T-P was very high in the early stages of vegetation growth with high concentration of inflow water. However, it was confirmed that the concentration of inflow water decreased, vegetation stabilized, and the treatment efficiency gradually decreased as the soil was saturated. The findings of the study suggest that artificial wetlands can be an effective method for controlling harmful algal blooms by alleviating pollutant load from the tributaries of Daechung Reservoir.

This study focused on evaluating the efficiency of the removal of non-point source pollution by Daecheong Lake Juwon Stream constructed wetlands. The constructed wetland system is a surface flow type designed in the year 2007 for purifying eutrophic water of Daecheong Lake Juwon Stream. The value of conductivity, suspended solids(SS), chemical oxygen demand using a potassium permanganate(CODMn), five-day biochemical oxygen demand(BOD5), total nitrogen(T-N), total phosphorous(T-P), and pH in inflow averaged 220.2, 2.46, 3.33, 1.34, 2.00, 0.04 mg/L and 7.24, respectively and in outflow averaged 227.9, 1.12, 3.34, 0.87, 1.16, 0.02 mg/L and 7.45, respectively. The average removal efficiency of constructed wetlands was 30 % for SS, 22 % for BOD5, 45 % for T-N and 31 % for T-P. The removal rates of SS, BOD5 and T-N in the spring, summer and autumn were higher than those in winter. The removal rate of T-P was not significant different in all seasons. The amounts of pollutants removal in the constructed wetlands were higher in the order of 3rd ‹ 2nd ‹ 1st wetland for SS and T-P, 2nd ‹ 3rd ‹ 1st wetland for BOD5 and T-N. Therefore, our findings suggest that the constructed wetlands could well treat the eutrophic Daecheong Lake Juwon Stream waters.

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

본 연구는 고속도로변에 조성된 인공습지의 생물서식특 성을 조사하여 문제점을 도출하고 개선방안을 마련하였으 며, 인공습지 조성방안을 제시하였다. 연구대상지는 영동고 속도로에 위치한 여주군 가남면 습지와 평택제천고속도로 의 안성시 금광면 습지, 평택제천고속도로 대소분기점에 위 치한 음성군 대소면 습지 등 3개소로 설정하였다. 대상지 설치목적 및 개황, 동․식물 서식현황, 로드킬(Road-kill) 발 생현황을 조사하였으며, 기상 및 기후, 수질과 토양특성 등 환경요인을 분석하였다. 현장조사는 봄, 여름, 가을에 걸쳐 계절별로 총 3회 실시하였다. 여주군 가남면 습지는 산림계곡, 경작지에 위치하고 있으 며, 생물서식 및 비점오염저감을 목적으로 조성되었다. 산 림(59.6%)과 경작지(22.5%)가 가장 넓게 분포하였고, 습지 내부는 습지자생초지(33.3%)에 갈대, 부들, 연꽃이 우점하 고 있었다. 야생조류 12종 100개체와 고라니가 14개 지점에 서 관찰되었고, 로드킬이 13건 발생하였으며, 참개구리 등 양서류 3종, 잠자리류 8종 143개체, 나비류 11종 32개체가 관찰되었다. 토양은 pH 7.24∼7.27로 약알칼리성이었고, 중금속이 미량 검출되었으며, 수질은 호소환경기준과 비교 하여 약간 나쁜 상태이었다. 여주군 가남면 습지는 양서류 산란 및 포유류 휴식처 기능을 하고 있었으며, 생물서식기 능 향상을 위하여 적정 수위유지와 개방수면 확보, 비점오 염물질 저감 및 고라니 로드킬 방지대책을 제안하였다. 안성시 금광면 습지는 산림계곡 상류에 위치하고 있으며, 양서류 대체서식지 및 비점오염저감을 위하여 조성되었다. 산림이 83.0%로 가장 넓게 분포하였고, 습지 내부는 습지자 생초지 29.1%와 건조자생초지 25.7%가 분포하였으며, 달 뿌리풀과 쑥이 우점하였다. 야생조류 10종 55개체와 고라 니 및 너구리 등 포유류가 10개 지점에서 관찰되었고, 로드 킬이 3건 발생하였다. 도룡뇽 등 양서류 5종과 파충류 3종, 잠자리류 12종 182개체, 나비류 13종 33개체가 관찰되었 다. 토양은 pH 9.20∼9.25로 강알칼리성이었고, 중금속이 미량 검출되었으며, 수질은 호소환경기준과 비교하여 좋은 상태이었다. 안성시 금광면 습지는 고라니, 도룡뇽, 한국산 개구리 및 다양한 파충류가 출현하였고, 산지이동형 잠자리 와 나비류가 서식하고 있는 것으로 조사되어 양서류 산란 및 포유류 휴식처, 파충류 먹이공급처 기능을 하고 있었다. 생물서식기능 향상을 위하여 포유류 및 양서류의 로드킬 방지대책과 고속도로에서 유입되는 비점오염물질 저감 및 가뭄 시에 일정한 수심유지를 위한 대책을 제안하였다. 음성군 대소면 습지는 고속도로 분기점 녹지대 내부에 위치하고 있으며, 하천과 인접하고 주위에 논경작지가 넓게 분포하고 있었다. 습지 조성목적은 도로에서 유출되는 비점 오염물질 저감 및 생물서식처 제공이었다. 경작지(53.60%) 및 하천, 습지(13.5%)가 가장 넓게 분포하였고, 습지 내부는 갈대가 우점하고 있었다. 야생조류는 19종 227개체가 주변 논경작지와 하천에서 출현하였고, 삵, 수달 등 포유류가 6개 지점에서 관찰되었다. 참개구리 14개체, 잠자리류 14종 141 개체, 나비류 7종 44개체가 발견되었다. 토양은 pH 5.87∼ 5.96으로 중성, 중금속은 미량이 검출되었으며, 수질은 호 소환경기준과 비교하여 매우 나쁜 상태이었다. 음성군 대소 면 습지는 물새의 휴식처 및 삵과 수달의 먹이공급처 기능 을 하고 있었으나, 수질이 매우 나쁘므로 생물서식기능을 위하여 비점오염물질 및 농경용수 정화를 제안하였다. 고속도로변 인공습지의 특성을 조사․분석하여 도로변에 인공습지를 조성 시 공간구성 및 고려사항을 제시하였다. 도로에서 유입되는 비점오염저감을 위한 시설은 배수면적 을 고려하여 초기우수 5mm 처리가 가능하도록 적정규모로 설치하여야 하며, 가능한 자연형 시설로 한다. 비점오염저 감을 위해 정화습지를 조성할 경우에는 오염물질 정화효율 이 높은 갈대, 줄, 애기부들, 미나리, 창포 등의 수생식물을 식재한다. 생물서식습지는 다양한 생물이 서식하도록 굴곡진 자연 형태로 조성하여 호안의 길이를 가능한 길게 하는 것이 좋 으며, 수면적은 최소 100㎡ 이상이 되도록 한다. 수심은 다 양한 깊이로 조성하되 1m 이상인 곳을 일부 조성하고, 습지 주변은 목표종의 서식에 적합한 다양한 환경을 조성한다. 오염물질 정화효율이 높은 수생식물을 식재하고, 자생종 및 정수식물, 침수식물, 부엽식물 등 다양한 생활형의 식물종 을 도입한다. 또한 수생식물의 식재면적은 수면적의 40% 이하가 되도록 하고, 과도하게 번성하여 수면이 좁아지지 않도록 포트식재 등의 조치가 필요하다. 습지에 서식하거나 이용하는 야생동물의 안전한 이동을 위하여 생태통로 및 야생동물유도울타리를 설치한다. 생태 통로는 목표종 또는 출현종에 따라 유형 및 규모를 결정하 고, 가능한 자연재료를 사용하여 동물에게 거부감이 없도록 하여야 하며, 유도울타리는 양서·파충류를 보호하기 위한 조밀망이 포함된 울타리를 설치한다. 또한 고속도로에서 발 생하는 소음, 불빛 차단을 위한 완충공간은 다층구조의 수 림대를 조성하거나 자연재료를 이용한 차단벽 등을 설치하 도록 제안하였다.

Constructed wetlands have been increasingly used as a low-energy 'green' technique since the mid-1990s, in the treatment of wastewater, driven by rising cost of fossil fuels and increasing concern about climate change. They are man-made systems or engineered wetland that are designed, built, and operated to emulate function of natural wetlands for human desires and needs. Among various applications of these wetlands, one area that is of significant importance is the removal of nitrogenous pollutants, to protect water environment and enable effective reclamation and reuse of wastewater. This report provides a current state of constructed wetland technology, focusing on CANON(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite) process that existing types of wetlands, the mechanisms and kinetics of nitrogen removal, wetland design to system performance.

This study analyzed the changes in the concentrations of organic matters in constructed treatment wetlands, coming from discharge water from a sewage treatment plant and non-point pollutant sources during rainfall events. At the beginning of a rainfall event, a massive amount of particulate organic matter flowed in, and was removed from the sedimentation basin (S1, S2); dissolved organic matter was removed after passing through stepwise treatment processes in the wetland. During dry period in the wetland, the removal efficiency rate for COD and TOC was -21 and -7%, respectively; during the rainfall event, the removal efficiency rate for COD and TOC were 47 and 43%, respectively. The highly-concentrated organic matters that flowd in at the beginning of the rainfall event was stabilized by various structures in the wetland before water discharge. Cyanobacteria blooms annually at the confluence of the So-ok stream and Daecheong Lake. Therefore, it is expected that the wetland will contribute significantly to reducing cyanobacteria and improving water quality in the area.

To understand the initial changes in the microbial activities of wetland soil after construction, dehydrogenase activity (DHA) and denitrification potential (DNP) of soil from 1 natural wetland and 2 newly constructed wetlands were monitored. Soil samples were collected from the Daepyung marsh as a natural wetland, a treatment wetland in the West Nakdong River, and an experimental wetland in the Pukyong National University, Busan. The results showed that the DHA of the natural wetland soil was 6.1 times higher than that of the experimental wetland and similar to that of the treatment wetland 6 months after wetland construction (fall). Few differences were observed in the DNP between the soil samples from the natural wetland and 2 constructed wetlands four months after wetland construction (summer). However, 6 months after the construction (fall), the DNP of the soil samples from the natural wetland was 12.9 times and 1.8 times higher than that of the experimental wetland and the treatment wetland, respectively. These results suggested that the presence of organic matter as a carbon source in the wetland soil affects the DHA of wetland soil. Seasonal variation of wetland environment, acclimation time under anaerobic or anoxic wetland conditions, and the presence of carbon source also affect the DNP of the wetland soil. The results imply that the newly constructed wetland requires some period of time for having the better contaminant removal performance through biogeochemical processes. Therefore, those microbial activities and related indicators could be considered for wetland management such as operation and performance monitoring of wetlands.