수질정화
수질정화 시스템
○ 대도시의 하수처리장과 같이 에너지 및 기술집약적 정화공법의 적용이 곤란한 지역, 예를 들어 농촌지역, 상수원 보호구역 또는 도시구역내에서도 관거 미보급지역, 개별처리가 필요한 지역 또는 경관창출을 목적으로 하는 지역에서는 식물이 가지는 정화기능을 활용한 수질정화시스템을 구축할 필요성이 높으며, 이러한 관점에서 식물을 이용한 기존 및 신개념의 수질정화기법의 개발사례를 간략히 소개하고자 한다.
○ 식물을 이용한 수질정화법은 시설비 및 유지관리비가 저렴하고 운전관리가 용이한 에너지절약형 처리기술이다. 또한 식물의 질소˙인 흡착 및 흡수에 의한 정화뿐만 아니라 수중의 식물체 표면에 부착한 생물군이 유기물의 분해나 제거에 중요한 역할을 담당한다.
○ 미국에서는 질소 및 인의 방류수 수질기준 강화에 따라 우주항공국(NASA)이나 환경보호국(EPA)을 중심으로 각 주에서 부엽식물(浮葉植物) 및 추수식물(抽水植物)을 이용한 고도처리시설이 가동되고 있다. 또한 독일, 영국 및 스위스를 위시한 유럽의 여러나라와 가까운 일본에서도 식물을 이용한 인공습지에 의한 수질정화가 실시되고 있다.
처리공법 및 정화효과
○ 식물을 이용한 수질정화기법은 적용형태에 따라서 습지형, 수로형, 부표형으로 구분되며, 흐름방식에 따라서는 지표면흐름방식(FWS), 침투흐름방식(SF)으로 구분할 수 있다.
○ 표면흐름방식은 배수를 토양표층에 유입시켜서 토양 및 수생식물과 접촉하는 과정에서 침전이나 생물막에 의한 분해를 통해 수질을 정화하며, 처리수는 토양표층에서 배출된다.
○ 한편 침투흐름방식은 배수를 수생식물의 뿌리가 있는 토양내부에 유입시켜서 토양이나 뿌리부분에서 여과나 흡착 등의 물리˙화학적 과정과 뿌리에 부착된 미생물에 의한 분해를 통해서 수질을 정화하며, 처리수는 토양 하부에서 배출된다. 갈대를 식재한 경우 침투흐름방식이 표면흐름방식에 비해 수질정화 효과가 월등히 높다.
수질 정화 시스템 설치
○ 수질 정화 시스템은 수로형, 저류 연결형으로 구분한다.
수로형
○ 수질정화용 수생식물을 연속적으로 배치하여 자연스럽게 정화 되는 과정을 보여주는 시스템이다.
○ 먼저 수로로 만들 지역에 방수처리를 약 1m 내외로 한다. 학교 여건과 현황에 따라서 조절이 가능하다.
○ 방수처리한 후 영양분이 적은 심층토와 굵은 모래를 포설한다.
○ 수생식물을 도입한다. 수생식물은 공해에 강하고 수질 정화 기능이 큰 식물을 식재하여 정화기능을 높인다.
저류연결형
○ 수질 정화용 수생식물을 기능별 수종별로 분류하여 저류조에 식재하고 유수를 통과 하는 방식이다.
○ 각 수종들이 혼합되지 않고 분류 되어 있어 정화과정을 분명하게 보여 준다.
○ 방수처리한 저류조를 연결한다. 저류조의 크기와 갯수는 학교 현황과 여건에 맞추어 설치한다.
○ 연결후 양분이 적은 심층토와 굵은 모래를 포설한다.
○ 수생식물을 도입한다. 수생식물은 공해에 강하고 수질 정화 기능이 큰 식물을 식재하여 정화기능을 높인다.
수생식물
수생식물의 정의
○ 수생식물이란 토양이 물 속에 잠겨 있는 환경 속에서도 살 수 있는 식물로서 식물체의 줄기나 뿌리 그리고 잎 부분에 공기를 함유하도록 특수한 구조를 가진 식물을 통칭하는 용어이다.
○ 오랜 시간 계속되는 침수는 식물의 생존에 치명적인 영향을 미치나 어떤 식물들은 일정시간 침수에도 생존에 지장을 받지 않고 더욱 잘 자라난다거나 침수의 환경에서 살아가기에 적합한 특수한 구조를 가진 형태를 갖게 되었다. 물풀이라는 이름으로 우리에게 더 친근한 이 식물집단은 체내에 통도조직이 발달되어 물에 쉽게 뜨거나 뿌리가 물 속에 완전히 잠긴 상태에서도 공기의 순환을 가능하게 하여 식물체가 죽지 않고 살 수 있다.
수생식물의 형태와 특징
○ 수생식물이 습지에서 하는 역할은 꽃을 피우는 여러 식물들로 인하여 습지를 아름답게 하며, 오염된 물을 정화하고, 수변부의 침식을 억제하며, 어류와 조류에게 안전한 서식처를 제공할 뿐 아니라, 먹이로도 이용될 수 있다.
○ 이러한 수생식물(물풀)은 생태형에 따라 일반적으로 4분류군으로 나눌 수 있다.
침수식물 : 저토에 뿌리를 내리고 식물체 전체가 물 속에 잠긴채 생활을 하는 분류군으로 말즘, 검정말, 줄말, 물수세미 등과 식충식물로 잘 알려진 통발류가 이에 속한다.
부수식물 : 뿌리를 비롯한 몸 전체가 물 위에 떠서 물결에 따라 이리 저리로 떠다니면서 생활하는 분류군으로서 개구리밥, 좀개구리밥, 생이가래, 자라풀 등이 이에 속한다.
부엽식물 : 부수식물과 비슷하게 보이나 줄기가 길어서 뿌리를 저토에 내리고 있는 것이 다름. 이들은 또한 긴 줄기로 인하여 대개 물속에 잠기는 잎(수중엽)과 물 위로 뜨는 잎(부엽)의 형태가 상이한 두 종류의 잎을 갖는 것도 있음. 가래류를 비롯하여 마름류, 가시연꽃, 어리연꽃 등의 연꽃류가 대표적인 식물이다.
정수식물 : 저토에 뿌리를 내리고 몸체를 물 위로 드러내는 형태를 한 이 식물군은 본 수생식물 분류군중 수심이 낮은 수변부의 가장자리를 장식함. 우리가 잘 아는 갈대, 부들류, 고랭이류, 줄을 비롯한 바닷가에 쉽게 관찰할 수 있는 칠면초, 해홍나물, 퉁퉁마디 등 많은 식물들이 이에 속하여, 수생식물의 4분류군 종 수가 가장 풍부하다.
교육적 효과
○ 갖가지의 수생식물이 만발한 지역은 그 자체로 생물교육이 된다. 또한 책으로만 볼 수 있었던 수서곤충 및 조류와 어류의 서식처가 되므로 자연 학습 효과와 더불어 아름다운 꽃과 나비, 잠자리 그리고 물고기가 노니는 모습은 흡사 화폭 속의 풍경화를 연상하게 하는 아름다운 장면으로 보는 이에게 안정을 주는 등의 심미적 효과까지 기대할 수 있다.
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