フレキシブルに導入可能！
浮遊型人工湿地による浄化と緑化

国立研究開発法人国立環境研究所
資源循環領域 試験評価・適正管理研究室
主任研究員 尾形 有香
2023年7月13日
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浮遊型人工湿地
浮遊構造を有し、ろ材(微生物担体)と植物の根を接触させ、根圏効果によって水質浄化機能を保持する微生物を集積し、それらを活用した、水質浄化と水量削減を行う方法
貯留容量
反応ユニット
ろ材、植物、微生物発泡ガラス

発泡ガラス等の多孔質・低比重の微生物担体を充填

人工湿地の処理性能強化(水量削減×水質浄化)
 フレキシブルに導入可能(場所の確保、工事等不必要)
 水位変動対応可能

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新技術の特徴• ろ材(微生物担体)と植物、微生物の相互作用を活用した浄化技術• 目的に合わせて、ろ材、植物をカスタマイズ
水量削減や資源化等にも応用可能• 7つのSDGsに貢献するグリーンインフラ技術
有機物、全窒素、塩類の他、フミン酸等の難分解性有機物質を高効率で除去可能
実埋立地浸出水での処理性能を検証済み
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従来技術
 水質浄化の対象：窒素やリン等の栄養塩類や、植物プランクトンの増殖抑制→難分解性有機物質を含む汚水や環境水は対象とされていない・植生浄化法：浮遊性植物など

・植生浮島

除去能力：根が露出しているので、植物体の吸収・吸着、浮力体資材による吸着に依存→水質浄化担体として積極的に活用できていない(水質浄化の機能を保持する微生物を集積、活用できない)4

従来技術：人工湿地・浸出水等の負荷の高い汚水処理にも適用
・構造：砂や土壌が充填された場所に水生植物を植栽
浮遊構造無しタイ廃棄物埋立地の実証試験

 高い除去効率
TN, COD, SS [70-90%]
 水量削減効果

貯留池蒸発量の3.5倍 (17±1 mm/日)

私達のグループでも、タイの処分場での実証試験によって、高い処理能力があることを確認しています。

Ogata et al., (2015) Waste Management 44; 164-171
Ogata et al., (2018) Journal of Material Cycles and Waste Management, 20, 1961-1968

課題
・適用先の制限 湖沼や貯留池、河川等の水面域に直接導入することは出来ず、水生植物が生育可能な低水位の水辺や、陸地に設置する等、新たに設置する場所の確保や施工が必要

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従来技術との比較■従来技術[浮遊型]の課題■本技術の利点

・植生浄化法 湖沼等の栄養塩類除去

 フレキシブルに導入可能
 水位変動対応
可能・浮遊性植物・樹脂マット等に植物体を入れ込む

 ろ材無し 植物の吸収・吸着に依存

 ろ材有り 相乗効果・物理化学的除去
・生物学的除去

例：埋立地浸出水
・窒素、塩濃度が高い
・経過年数に伴い難分解性有機物の比率が高くなる
× 高負荷排水への適用困難

💡💡 高負荷排水への適用可能

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適用例(1) 埋立地浸出水処理
埋立地浸出水：雨水が廃棄物層を浸透する過程で、有機物、栄養塩類、有害化学物質等が溶け込んだ汚水

難分解性画分の比率が高くなる (BOD/COD <0.1)難分解性有機物質の比率

海外：23～99%
国内：31～38%

・埋立終了後も継続的に排出：長期的な管理が必要
長期の浸出水処理・処理技術 (凝集沈殿、活性炭処理等)はあるが、 経済的負担
コストが高い・難分解性有機物質・生物学的処理法による除去効率が低い
・有害化学物質の移動媒体として振る舞う
・塩素化による消毒副生成物の生成
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方法：浸出水処理性能試験

対照系
 流入：フミン酸 (0.8 g L-1): 6 L
試験期間：
1cycle 15日
2cycle 15日
3cycle 56日

浮遊型人工湿地[縦23cm, 横18cm, 高さ10cm]*経時的に試料をサンプリング
有機炭素、窒素濃度を測定*蒸発散分：水を添加
8難分解性有機物質の除去
1 cycle2 cycle3 cycle

TOC濃度 (mg L-1)

 対照系

 浮遊型人工湿地の系

2 cycle3 cycle

TOC濃度 (mg L-1)

1 cycle

経過日数 (日)経過日数 (日)・対照系：有機炭素濃度の低下は確認されない・浮遊型人工湿地の系
3cycleとも、繰り返し除去効果を確認 (合計86日間)

難分解性有機物質を効率的かつ継続的に除去可能

9処理水の様子
3cycle: 32日

対照系

浮遊型人工湿地

3cycle: 40日

対照系

浮遊型人工湿地

3cycle: 52日

対照系

浮遊型人工湿地10

既存技術と比較
浮遊型人工湿地

凝集沈殿

活性炭

―――

処理フロー

イニシャルコスト
ランニングコスト ・不要・薬品代
・活性炭費用・電力 (撹拌、ポンプ、圧 ・電力 (ポンプ)搾)・使用済活性炭処理
・汚泥処理

メリット

・電力・薬品不要
・既存の貯留池に導入可能
・他の設備の設置不要

・活性炭処理と比較して安価

・単独で処理可能デメリット

・処理面積が必要→既存の貯留池を活用

・他の設備 (反応槽、沈殿槽、脱水槽) が必要
・電力・薬品が必要
・汚泥処分が必要

・高価・電力が必要・使用済み活性炭の処分が必要

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7つのSDGsへの貢献■ 関連性が高い
目標6
周辺環境の汚すべての人々の水と衛生の利用可能性と 染、人体への持続可能な管理を確保する
悪影響の軽減6.3 様々な手段により水質を改善する
6.a 開発途上国に対する、水と衛生分野における国際協力と能力構築を支援する
目標12
持続可能な生産消費形態を確保する
電力不用
12.4 化学物質や廃棄物の適正管理により 前処理
大気、水、土壌への放出を減らす
仕上げ処理
目標13
気候変動及びその影響を軽減するための緊急対策を講じる
教育の場と
13.1 気候関連災害や自然災害に対する強 して有用靭性と適応能力を強化する■ 波及効果目標3
あらゆる年齢のすべての人々の健康的な生活を確保し、福祉を促進する
目標15
陸域生態系の保護、回復、持続可能な利用の推進、持続可能な森林の経営、砂漠化への対処、ならびに土地の劣化の阻止・回復及び生物多様性の損失を阻止する
目標9
強靱（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの推進を図る
目標4
すべての人に包摂的かつ公正な質の高い教育を確保し、生涯学習の機会を促進する

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想定される用途• 埋立地浸出水の処理• ため池、湖沼、河川等の直接浄化• 緑化、生物多様性の向上
等13実用化に向けた課題• 要素技術である植栽ユニットの開発は検証済み
・実排水を対象とした処理性能 →済・導入効果のシミュレーション →済→・浮遊構造はまだ確立できていない
・実証試験は未実施
・多様な導入先へ応用展開していきたい14企業への期待• 浮遊構造の確立• 現場ニーズの調査• 実証試験の協力、実装化の課題抽出• 導入先に適した、ろ材、植物の組合せ検討

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本技術に関する知的財産権• 発明の名称 ：浮遊型人工湿地• 出願番号 ：特願2021-035670• 出願人：国立環境研究所• 発明者：尾形有香、中嶋信美、山村茂樹、山田正人
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お問い合わせ先
国立研究開発法人国立環境研究所
連携推進部 研究連携・支援室
ＴＥＬ ０２９－８５０－２９５６
e-mail kikaku-ip@nies.go.jp

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