수질정화 식물을 이용한 생태도랑

 

 

수질정화 식물을 이용한 생태도랑

 

 

 

 

 

수생식물을 이용한 수처리 기술은 시설비, 에너지, 그리고 전문적인 유지 관리가 거의 필요 없어서 매우 경제적이고 실용적인 기술이다. 하지만 식물의 생육관리가 쉽지 않고, 성장을 마친 식물의 처리문제, 원산지가 우리나라가 아닌 특성상 계절에 따라 성장 상태가 다르고 이에따라 하수 처리 효율의 계절적 변동 폭이 크다는 한계점을 아울러 가지고 있다. 그러나 그 개념이 자연의 순환고리에서 출발한 것이며 에너지와 화학약품를 사용하지 않고 생태환경을 복원 할 수 있다는 점에서 향후 귀농을 염두에 둔 우리는 생활하수 처리 또는 축산폐수 처리에 생태도랑을 활용해 봄직하다.

 

 

1. 수생식물을 이용한 정화원리

 

수생식물을 이용한 정화원리는 식물의 뿌리가 질소와 인을 흡수하는 기능, 습지 내에 사는 탈질균에 의한 탈질, 유속저하에 의한 침전의 세가지 원리에 의한다. 질소와 인을 흡수하는 과정은 수생식물의 뿌리와 줄기에서 토양에 침전, 흡착된 인과 질소를 영양분으로 흡수한다. 탈질, 흡착에 의한 제거과정은 습지에 존재하는 탈질균이 수중의 탈질작용을 촉진한다. 또 토양은 인을 흡착하는 작용이 있다. 줄기와의 접촉에 의한 침전과정은 유수가 줄기와 접촉할 때 오염물질이 침전퇴적한다. 수생식물의 밀집지대에서는 침전효율이 높아 유수로부터 오염물질을 제거하는 효과가 크다.

 

 

2. 수질정화식물의 종류

 

가) 추수식물 - 뿌리는 물속바닥에 잎,줄기는 수면위로 뻗어나옴

 

예) 갈대, 줄, 매자기, 큰 고랭이, 부들, 꽃창포, 줄풀, 미나리

 

나) 부엽식물 - 수심 1-3m 내에 잎은 수면에 뿌리는 수중바닥에 있음

 

예) 연꽃, 수련, 가시연꽃

 

다) 부유식물 - 수면에 떠있는 식물

 

예)수생히아신스, 부레옥잠, 물옥잠, 생이가래, 개구리밥(부평초)

 

라) 침수식물 - 가라앉아 있는 식물

 

예) 나사말, 검정말, 말즘, 캐나다 물풀

 

마) 수질 정화 나무- 예) 갯버들, 버드나무, 낙우송, 포플러, 메타세쿼이어

 

 

바) 그 외 식물

 

노랑어리연꽃 Nymphoides peltata (Gmel.) O. Kuntze

 

눈여뀌바늘 Ludwigia ovalis Miq.

 

달뿌리풀 Phragmites japonica Steud.

 

물배추 Pistia stratiotes L.

 

물봉선 Impatiens textori Miq.

 

물억새 Miscanthus sacchariflorus Benth.

 

박하 Mentha arvensis var. piperascens Malinv.

 

애기부들 Typha orientalis Presl.

 

이삭물수세미 Myriophyllum spicatum L.

 

케나프(Kenaf) Hibiscus cannabinus L.

 

큰피막이 Hydrocotyle ramiflora Max.

 

토란 Colocasia antiquorum var. esculenta Engl.

 

 

3. 정화 대상 물질에 따른 분류

 

가) 질소, 인 - 꽃창포, 박하, 이삭물수세미, 부들, 노랑어리연꽃, 생이가래

 

나) pH 중화 - 박하

 

다) COD, BOD 저감 - 꽃창포

 

라) 영양염류, 카드뮴, 납 - 미나리

 

마) 축산폐수 - 물옥잠, 줄, 부들, 꽃창포, 토란

 

바) 생활하수 - 애기부들, 꽃창포, 미나리, 갈대

 

사) 페놀,조류 분변대장균, 납, 수은, 니켈, 코발트, 카드뮴같은 중금속 - 수생 히아신스

 

아) 광범위한 독성 유기물을 분해 - 갈대

 

자) 유기 또는 무기 오염물을 제거 특히 질소와 인을 효과적으로 제거 - 좀개구리밥

 

 

이 중 좀개구리밥은 300 평의 수면에서 270마리의 소의 배설물을 처리하는 능력이 있다고 하며 또한 가축사료로도 활용이 가능하다고 함.

 

cf)1. 고마리라는 식물은 선조들이 가정하수를 아주 잘 정화해준다 해서 고맙다고 고마리라 명명했다 함.

 

cf)2. 함초는 서해안 갯벌의 짠 소금물과 유기물을 먹고 자라는 신비의 약초로서 따로 함초화단을 만들어 한국음식의 짠 소금기를 정화시킬수 있음.

 

 

4. 수질정화 식물 활용사례

 

가) 육군 모부대에서는 5급수에도 못미치는 생활하수를 갈대습지를 조성후 오수를 통과 시켜 1급수로 바꿔 놓았음.

 

나) 경기도 팔당에서는 인공 수초를 조성한 결과 오염을 가져오는 녹조류와 식물성 플랑 크톤이 줄어들고 미세곤충과 치어들의 먹이가 되는 동물성 플랑크톤이 급증했음.

 

다) 일본 이바라키 현 치치우라시에서는 가스미가우라 호수의 오염된 강물을 끌어당겨 수초밭을 통과시켜 다시 호수로 재유입시킨 결과 질소가 20-40% 부유물질은 70% 제거했음.

 

라) 노르웨이는 2년간 인공습지를 관찰한 결과 겨울에도 여름과 다름없는 오수 정화 효율 을 나타냈음-찬물에도 사는 미생물 덕임.

 

마) 선진국에서는 소규모 습지 오수처리 시스템 이용중-하루 3.78리터의 오수발생은 1평 방피트의 수질정화연못이 필요 따라서 하루 108리터의 생활하수를 배출하는 주택은 약 3평 깊이 30Cm 아니면 1.5평, 깊이 60Cm의 정화연못이 필요하다. 단 시중에서 판매하는 천연세제와 무공해 샴푸, 식기 세척제등을 사용하며 생태화장실을 사용하며 그 외 천연물들을 대체재로 사용시 평수는 더욱 현저히 줄어들 수 있음. 녹조를 분해 하는 살조세균이 이틀째부터 녹조의 발생을 억제, 7일후에는 완전히 분해했음.

 

바) 장항마을에서는 질소 71.8%, 인 95.7% 분해하여 기계식 처리장보다 7-10배의 능률 을 보임

 

사) 남해 양지마을에서는 악취가 없고 정화된 오수를 중수(농업용수, 조경수)로 사용

 

아) 전남 진도의 허씨는 빨래, 그릇 세척시 세제 거의 사용안하며 생활하수를 1차 모 래, 자갈, 숯으로 거르고, 2차로는 미나리도랑에 유입시킴.

 

자) 충북 청원군 성보나의 집에서는 1차 공동 갈대연못(밑바닥이 모래와 자갈로 구성)으 로 거르고 2차로 부들, 고랭이, 곡풀(바닥이 자갈층임) 연못으로 걸른후 3차에 강으 로 흘러보냄.

 

 

5. 생태도랑 만들기

 

현재 수질정화를 목적으로 가장 흔히 이용하는 식물은 부레옥잠이다. 현재 알려진 수질 정화용 수생식물중 가장 정화능력이 뛰어나 군부대 하수 정화용으로 많이 이용하고 있다. 그러나 부레옥잠은 열대지역이 원산지이므로 겨울에는 얼어 죽기 때문에 되려 수질을 악화시킬 수도 있다는 문제점이 있다고 한다. 따라서 우리나라 환경에서는 갈대, 줄, 달뿌리풀, 물억새 등의 벼과 식물이 수질 정화용으로 가장 적합하다는 견해가 제시되고 있다. 하지만 수생식물의 정화 효과에 대한 다양한 연구가 진행되고 있음에도 불구하고 생활하수 처리를 위한 표준규격, 설계기준 또는 설계도를 찾을 수 없다는 점이 심히 아쉬운 실정이다. 그리하여 부족하나마 위의 조사 자료들을 토대로 생태도랑의 개념도를 만들어 보았으니 여기에강호제현의 고견과 체험을 더 하여 더욱 발전 시켜 나간다면 머지 않아 가장 친환경적인 생태도랑을 만들 수 있을것이라 믿어 의심치 않는다.

 

 

6. 생태도랑 개념도

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

가) 주택에서 나오는 생활하수는 정화조를 거친다.

 

나) 정화조에서 배출된 오수는 파이프를 통해 생태도랑으로 유입된다.

 

다) 생태도랑은 폭 60cm일 경우: 길이 (최소) 5m ~10m

 

폭 30cm일 경우: 길이 (최소) 10m ~20m 로 한다.

 

라) 지형에 어울린 곡선으로 만들고 가장자리에 자연석으로 경계를 쌓는다.

 

공간이 협소한 경우 사각형(1m * 3m)로 만들 수도 있을 것이다.

 

 

 

 

 

 

 

마) 생태도랑은 정화되기 전 단계의 오수이므로 토양에 침투되지 않도록 콘크리트로 기 초를 하고 방수 처리를 한다.

 

바) 생태도랑의 깊이는 60cm로 한다. 바닥면에서 30cm까지 자갈과 제오라이트를 층층 으로 번갈아 쌓는다. 이 때 바닥에서부터 위로 올라 올수록 입자가 작게한다. 가장 위층은 모래를 깔아준다. (다양한 식물 종류에 따른 적정 수심에 대한 검토는 아직 이루어지지 못하였음을 밝혀둔다.)

 

사) 생태도랑을 50cm~1m길이로 구역을 나누고 구역별로 식물군을 심는다. 이 때 지형 을 최대한 이용하여 구역별로 낙차를 둔다면 더욱 효과가 있을 것이다.

 

1차구역 : 노란꽃창포,줄

 

2차구역 : 갈대,미나리

 

3차구역 : 부들,고랭이,곡풀

 

도랑 길이가 여유 있을 경우 다시 반복해서 심어도 좋을 것이다.

 

아) 생태도랑을 거쳐 정화된 물은 연못을 조성하고 다시 한번 정화한다.

 

연못에는 연꽃,창포,줄,부레옥잠,수생히야신스 등을 식재한다.아울러 붕어나 잉어등을 키운다면 이들을 감상하는 재미와 함께 때때로 부족한 단백질의 공급원도 될수 있을 것이다.

 

자) 연못에서 재차,삼차 정화된 물은 최종 배수로를 통하여 하수구로 방류된다.

 

 

이상에서 살펴 본 바와 같이 생태도랑을 만들고 여기에 수생식물을 식재하여 수질을 정화하는 방법은 가장 친환경적이고 경제적이며, 자연스러운 조경 효과까지 덤으로 얻을 수 있는 반면 우리가 원하는 생태도랑의 표준이 아직 수립되지 않은 점, 계절에 따른 정화 효율의 변화, 성장이 끝난 식물의 처리문제(사료화,퇴비화) 등 해결해야 할 과제가 많은 것도 알게 되었다. 자연환경을 후손에게 빌려 쓰고 있는 우리는 건강한 물, 건강한 땅을 후손에게 돌려주기 위해서 생태도랑에 관심을 기울여야 할 것이다. 나아가 농촌 현장에서 다양한 실험과 시행착오를 거쳐 지식이 축적되고 공유되어 “한국 기후에 적합한 생태도랑 표준 설계도”가 기필코 탄생되길 바란다.

 

 

끝으로 짧은 시간에 이글을 쓰기 위해서 많은 인터넷사이트의 자료를 참조 하였으나 대다수의 글들이 퍼온 글이어서 일일이 근거를 찾기에는 시간이 너무 부족하였다는 변명으로 너그러히 용서를 빕니다.