垂直流型湿地の汚染除去効率に及ぼすバイオクロギングの影響機構

The influence mechanism of bioclogging on pollution removal efficiency of vertical flow constructed wetland.

• Yixuan Zhu
• Ping Ye
• Shirong Xu
• Yongchao Zhou
• Yan Zhang
• Yiping Zhang
• Tuqiao Zhang

抄録

本研究では、バイオクロギング開発における浸透系の汚染物質除去効率に及ぼす水理特性や微生物群集の変化の影響について、まだ十分に理解されていない。そこで本研究では、垂直流構築型湿地における水理特性の変化と微生物群集の多様性・構造の変化が汚染物質除去に及ぼす影響について検討した。その結果、水深の異なるカラムでは細菌群集の豊富さや多様性が低下し、バイオクロギングの過程では属数レベルの微生物群集が変化することが示された。しかし、微生物群集の変動は、バイオクロギング後のカラム内では、機能基の豊富さや呼吸活性、分解能力が安定しているか、あるいは改善されていることから、VFCWの浄化性能に与える影響は小さいと考えられる。一方、ゼオライト(I列)、砂利(II列)、セラムサイト(III列)を充填したVFCWでは、それぞれ16.9%, 9.9%, 57.1%の大幅な水理効率の低下が見られた。濾材中の短絡やデッドゾーンの存在は、接触時間の短さや酸素化更新の低下、デッドゾーンの活性低下により、VFCWの汚染除去効率を低下させる原因となっていることがわかった。

The effect of change of hydraulic characteristic and microbial community on pollution removal efficiency of the infiltration systems in the bioclogging development process remain poorly understood. In this study, therefore, the pollutant removal as a response to hydraulic conductivity reduction and the change of diversity and structure of microbial communities in vertical flow constructed wetlands (VFCWs) was investigated. The results indicated that the richness and diversity of the bacterial communities in the columns at different depths were decreased, and the microbial communities of the genus level were changed in the process of bioclogging. However, the variation of microbial communities has a low impact on the purification performance of VFCWs because the abundance of function groups, respiratory activity, and degradation potentiality of microorganisms remain steady or even get improved in the columns after bioclogging. On the contrary, the hydraulic efficiency of VFCWs decreased greatly by 16.9%, 9.9%, and 57.1% for VFCWs filled with zeolite (Column I), gravel (Column II), and ceramsite (Column III), respectively. The existence of short-circuiting and dead zones in the filter media cause the poor pollution removal efficiency of VFCWs due to the short contact time and decrease of oxygenation renewal, as well as low activity in the dead zone.