第13回日本水環境学会シンポジウム講演集（2010年9月）人工湿地（Constructed Wetland）による排水処理東北工業大学環境情報工学科矢野篤男 Treatment of Waste Water using Constructed Wetland by Tokuo YANO (Tohoku Inst. of Tech.) 1．はじめにあたりの浄化能が高く冬期の浄化能が優れている。主に，生近年,欧米を中心に人工湿地(Constructed Wetland)を利用し活排水や工場排水などの経済的な浄化法として広く EU 各国にた排水処理は低コスト，省エネルギーの処理技術と考えられてて普及している。酸化的なタテ型人工湿地と還元的な人工湿おり，これらの国々では水質改善の手法として人工湿地に関す地を組合わせたシステムは，特に「ハイブリッドシステム」 1）るガイドラインを作成し，生活排水，産業排水，農業排水等のと呼ばれ，1970 年代後半にドイツで開発され，窒素除去能力数多くの排水処理に適用している。現在，わが国では点源対策が高いシステムとして現在，ドイツ，北欧を中心に実用化さとして小規模事業場排水，面源対策として農畜産排水についてれている。安価でエネルギーコストのかからない処理技術が求められてい３．世界における人工湿地の取組みるが，現状では適用できる技術がないのが現状である。このよ図 2 に EU における人工湿地の設置数を示す。うな状況の中，わが国においても人工湿地の取組みが始まった。そこで今回，人工湿地の海外の紹介とわが国における取組みの現状について紹介する。２．人工湿地について（１）人工湿地とはわが国では現在，欧米で盛んに適用されている人工湿地についての研究例ならびに紹介事例は非常に少ないため，その概要についてはほとんど知られていない。人工湿地は自然の湿地での浄化メカニズム（沈殿，生物分解，酸化反応と還元反応の連動）を原理として，人工的に制限条件をコントロールすることで水質浄化性能を高めたシステムである。その特徴として①省エネルギー（低炭素）・省メンテナンス・低コスト，②, 自然な図 2 EU における人工湿地の設置数景観を与える，③生物の生息場になるがあげられる。現在，EU を中心に多くの人工湿地が普及している。特にドイ（2）人工湿地の種類ツでは 5,500 を超える人工湿地が普及している。次いでオース人工湿地の種類には,排水が湿地表面を流れる表面流れ方トリアが 1,000 そしてイギリスの 800 が運転されている。さら式と湿地表面下を流れる伏流水式がある。図 1 では A．表面流にフランスの400,イタリアの300,デンマークの200,ポルトガル人工湿地の種類ハイブリッドシステム（ ①＋②）式，B．伏流式ヨコ型，C．伏流式タテ型を示した。の 120 の人工湿地が運転している。この他,スイス,エストニア，ポーランド，ノールウェーなどでも多くの人工湿地が運転中で A．表面流式ある。また，近年，アフリカ，東南アジアなどの開発途上国にスゲ，ガマなどおいても人工湿地の適用が試みられている。４フランスの実例 ②　脱窒（還元） NO3-N → N2↑ B．伏流式横型嫌気的（還元的）フランスでは最近の 10 年間では伏流式のタテ型人工湿地の事例が多くなっている 2)。ヨシ，リ－ドカナリーグラスなど C．伏流式縦型 ①　硝化（酸化）好気的（酸化的） Org- or NH4-N→NO3-N ヨシ，リ－ドカナリーグラスなど図 1 人工湿地の種類人工湿地の技術の流れは A→B→C の順で研究開発が進んできた。伏流式の人工湿地は従来の表面流れ式に比べ単位面積図 3 フランス国内のタテ型人工湿地の数 155 写真 1,2 にフランス・ルシオン市の人工湿地を示す。ルシオある。表 1 に北海道・別海町ならびに遠別町の人工湿地での畜ン市では市内の下水のほぼ全量を人工湿地で処理している。産排水処理の結果を示す 3)。表で示したように別海町ならびに遠別町の人工湿地処理水では概ね排水基準を下回っており,この他の人工湿地においても同様な結果を得ている。写真 1 流入水―サイフォンで流量を調節図 4 わが国で稼働中の人工湿地表１別海町・遠別町人工湿地の処理水の水質写真２一段目のタテ型人工湿地４．人工湿地による排水処理の適用分野人工湿地よる排水処理法は産業，生活排水の高度処理として米国をはじめてとして世界各国 20 年以上適用されてきた。従来のシステムと比べて初期投資，維持管理において低コス６．まとめト,省エネルギーであり,汚濁物質の負荷変動に適応能力が高今後，わが国の水環境保全に当たり環境基準の全国一律規制い。欧米の事例では人工湿地による浄化の対象は下記のようの改正，総量規制，面源対策の推進，未規制小規模事業場の規に環境水の多岐にわたる。制強化が必要となる。また, エネルギー問題や地球温暖化が顕在化している現在，低コスト，省エネルギーの排水処理技術が求 □有害汚濁物質含有排出水められる。人工湿地による排水処理法は次世代の技術としてま ○石油炭化水素 ○最終処分場浸出水汚濁物質を含む全て ○有害金属の排水が処理の対象 □生活排水・地表水・雨水流出水となる。すます重要となる。分散型の排水処理手法としての人工湿地の実用化・普及を今後，一層進める必要がある。関係する多くの学会・業界が連携して人工湿地に関わる情報を交換，共有しながら，わが国，各地方の環境条件，社会的条件に適応する人工 □工業排水湿地の開発を進めることが求められる。 □農業排水・畜産排水参考文献５．わが国における人工湿地の取組みわが国では 2005 年に北海道別海町にわが国初の人工湿地処理システムが完成し,本格的な人工湿地が稼動した。その後， 2007 年に北海道遠別町に搾乳舎排水処理を行うため人工湿地が完成した。また,2009 年 4 月に東北大学に畜産排水処理用人工湿地が完成した。図 4 にわが国において現在稼働中の人工湿地を示す。図に示すように現在稼動中の人工湿地は北海道で 6 施設，東北で 2 施設であるが，現在，施工中・検討中のものは 5，6 箇所で 156 1) H. Brix: IWA 9th International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control, pp.1-9, Avignon, France(2004) 2) P. Molle, A.Lienard, IWA 9th International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control,pp.11-18,Avignon, France (2004) 3) 加藤邦彦,井上京: Dairy Japan,57-61(2008.8)