Mapping the Research Landscape of Wastewater Treatment Wetlands : A Bibliometric Analysis and Comprehensive Review

국문 초록 (Abstract)

인공습지(CW)는 도시 폐수처리를 위한 효과적인 기술로, 물리-화학적 및 생물학적 자연처리과정을 통해 오염 물질 이 제거된다. 본 연구는 서지학적 분석 방법을 통하여 인공습지의 현재까지의 연구 진행 상황과 향후 연구 동향을 조 사하였다. 인공습지를 통한 페수 처리 성능 평가 분석을 위하여 최근 출판된 논문(오픈 액세스 학술지 포함) 100편 을 기반으로 종합적 분석 및 검토를 수행하였다. 분석 결과, 스페인, 중국, 이탈리아, 미국이 논문 출판수가 두드러지 는 것으로 나타났다. 논문에서 가장 많이 사용된 핵심용어는 수질(n=19), 식물 정화(n=13), 강우유출수(n=11), 인(n=11) 순으로 나타났으며, 수질개선과 영양염류 제거에 대한 인공습지의 효율성 관련 연구가 폭넓게 연구되고 있는 것으로 분석되었다. 검토된 다양한 유형의 인공습지 중 Hybrid 형태의 인공습지가 TSS(95.67%) 및BOD(88.67%)으 로 오염물질 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, VSSF, HSSF는 TSS 제거(83.25% 및 78.83%)에 가장 효과적 인 것으로 조사되었다. VSSF 습지는 가장 높은 COD 제거 효율(71.82%)을 보였다. 일반적으로 인공습지에서 물리적 처리(예: 침전, 여과, 흡착)와 생물학적 메커니즘(예: 생분해)은 TSS, BOD, COD 제거 효율에 영향을 미치기 때문이 다. Hybrid 형태의 인공습지는 호기성 및 혐기성 조건, 다양한 식생 유형, 다양한 매체 구성 등의 다양한 인자와 여러 처리 과정을 통해 미생물 활성도 증가 및 질소 처리를 통해 TN(60.78%)의 높은 저감효과를 보였다. FWS 형태의 인 공습지는 퇴적물에 결합된 인을 침전 및 식물의 흡수를 통해 높은TP 제거효율(54.50%)로 나타났습니다. 일반적으로 인공습지에는 식물 정화 능력이 뛰어난 Phragmites, Cyperus, Iris 및 Typha 이 적용되고 있다. 본 연구는 향후 도시 지역에서 발생되는 폐수 처리를 위한 지속 가능한 대안으로 제시 가능할 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Constructed wetlands (CWs) are effective technologies for urban wastewater management, utilizing natural physico-chemical and biological processes to remove pollutants. This study employed a bibliometric analysis approach to investigate the progress and future research trends in the field of CWs. A comprehensive review of 100 most-recently published and open-access articles was performed to analyze the performance of CWs in treating wastewater. Spain, China, Italy, and the United States were among the most productive countries in terms of the number of published papers. The most frequently used keywords in publications include water quality (n=19), phytoremediation (n=13), stormwater (n=11), and phosphorus (n=11), suggesting that the efficiency of CWs in improving water quality and removal of nutrients were widely investigated. Among the different types of CWs reviewed, hybrid CWs exhibited the highest removal efficiencies for BOD (88.67%) and TSS (95.67%), whereas VSSF, and HSSF systems also showed high TSS removal efficiencies (83.25%, and 78.83% respectively). VSSF wetland displayed the highest COD removal efficiency (71.82%). Generally, physical processes (e.g., sedimentation, filtration, adsorption) and biological mechanisms (i.e., biodegradation) contributed to the high removal efficiency of TSS, BOD, and COD in CW systems. The hybrid CW system demonstrated highest TN removal efficiency (60.78%) by integrating multiple treatment processes, including aerobic and anaerobic conditions, various vegetation types, and different media configurations, which enhanced microbial activity and allowed for comprehensive nitrogen compound removal. The FWS system showed the highest TP removal efficiency (54.50%) due to combined process of settling sediment-bound phosphorus and plant uptake. Phragmites, Cyperus, Iris, and Typha were commonly used in CWs due to their superior phytoremediation capabilities. The study emphasized the potential of CWs as sustainable alternatives for wastewater management, particularly in urban areas.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 요약
• 1. Introduction
• 2. Materials and Methods
• 2.1 Bibliometric Analysis
• 2.2 Science Mapping
• 2.3 Comprehensive Review
• 3. Results and Discussion
• 3.1 Bibliometric Analysis and Science Mapping
• 3.2 Comprehensive Review
• 4. Conclusion
• Acknowledgement
• References