人工湿地（生態工学）

概念

生態工学とは、W・J・ミッチュの定義によれば、人間社会と自然の双方の利益のために生態系を設計することです。人工湿地はその代表的な技術で、機械的・化学的処理の代わりに自然の自浄作用を利用するため、エネルギーと運転コストが低く抑えられます。

種類

• 表面流れ型（FWS）：浅い水が土壌の上を流れる方式で、自然の沼沢地に最も近く、生息地として最適です。
• 水平伏流型（HSSF）：水が礫や砂の中を流れる方式で、臭気や蚊が少なくなります。
• 鉛直流れ型（VF）：上部から間欠的に水を投入することで酸素供給と硝化が向上します。

浄化の仕組み

固形物は沈殿しろ過され、微生物が有機物を分解します。窒素は硝化と脱窒によって除去され、リンはろ材に吸着され植物に吸収されます。ヨシやガマは根を通じて酸素を供給し、微生物のバイオフィルムが付着する表面を提供します。

用途

小規模集落の下水、処理場放流水の高度処理、農業・都市流出水の対策、劣化した河川や湿地の復元に用いられます。欠点は広い用地が必要なことと、寒冷期に効率が下がることです。

参考文献

1. Kadlec, R. H., & Wallace, S. D. (2009). Treatment Wetlands (2nd ed.). CRC Press.
2. Mitsch, W. J., & Jørgensen, S. E. (2004). Ecological Engineering and Ecosystem Restoration. Wiley.
3. Vymazal, J. (2010). Constructed wetlands for wastewater treatment. Water, 2(3), 530-549.