開発途上国環境技術共同研究

１．自然利用強化型適正水質改善技術の共同開発に関する研究

〔研究概要〕
　開発途上国では生活排水，産業排水等の未処理放流により水辺環境の汚濁が著しく進行し安全な水資源を確保することも困難な状態にある。このままの状況を放置することは極めて危険であり，特に環境衛生上，一刻の猶予も許されない状況であると考えられる。このため，開発途上国における生活排水等の処理方法としては多大な施設とエネルギー消費が伴う処理ではなく，有用生物を活用することによって自然の浄化能力を強化し，効率化した水処理技術が求められている。また，その技術は我が国における水質改善手法の多様化を図る際において基礎となるものである。本研究では上記の点を鑑み，開発途上国の水質改善技術としての適正手法の開発を以下の内容で推進する。
（１）水源域における汚濁物質の質と量の調査に関する研究
　対象となる水源域での今後の浄化対策を検討していく上で水源域及び水源域に流入する汚濁物質の質と量を正確に把握する必要がある。したがって，本研究では現地の研究機関と共同して，有機汚濁の指標の消長を含めて汚濁状況を調査する。またそれらの汚濁物質の発生源についても特定を行う。
（２）直接浄化機能の高い有用生物の検索と培養に関する研究
　水源域の浄化を行う際に利用可能な有用生物の検索を現地の研究機関と共同で実施し，その結果をもとに国立環境研究所でこれらの増殖特性，増殖手法及び制限因子の検討を行う。また現地の共同研究機関において水源域に流入する河川及び水路の浄化に活用可能な充填物の供給状況を調査し，活用方法を検討する。
（３）低濃度汚濁水域の直接浄化手法の開発に関する研究
　湖沼ばっ気法，水生生物浄化法，充填物を用いた水路浄化法等を研究対象とし，それぞれについて現地に気象条件及び汚濁負荷等の状況に合わせた運転パラメーターを検討し，最適操作条件を明らかにする。また現地共同研究機関において現場で上記直接浄化法について小規模な処理実験を行い，処理機能を調査する。
（４）高濃度汚濁排水の直接処理手法の開発に関する研究
　集落単位でその生活排水が集中して流れてくる水路を想定し，これらについて嫌気処理を組み込んだラグーン処理，土壌処理等について脱窒素，脱リン能力を含めた運転パラメーターを検討し，最適操作条件を明らかにする。また現地共同研究機関において現場で上記処理システムについて小規模な処理実験を行い，処理機能を調査する。
（５）直接浄化・排水処理システムから発生するバイオマスの資源化・リサイクルに関する研究
　水処理に伴い発生するバイオマスは家畜等の飼料あるいは農耕地の有機質肥料として非常に有用であるが，利用に際しては発酵，乾燥等の処理が必要である。我が国においてこれらの実用化された技術は存在するが，その技術は複雑で維持管理能力を非常に要求されるために，そのままでは開発途上国に適用は困難であると考えられる。したがって，本研究では我が国の技術をベースとして対象地域の気象条件，社会条件等を考慮して，現地協力研究機関と共同して，より簡易な処理方法及び，資源循環・有効利用方法を検討する。
（６）汚濁水域の水質改善効果の評価に関する研究
　本研究の成果を基に対象水域の水質汚濁の改善効果を評価し，開発途上国における実用的な水質改善手法を提案する。

〔研究成果〕
（１）高濃度汚濁排水として，工業団地から排出される生活排水を対象として，初段の嫌気性ラグーン処理と３段の好気性ラグーン処理から成る最大処理能力５，６００／ｄの施設の有機物の処理状況，および放流水の河川への影響等について検討を行った。有機物の処理状況は，流入ＢＯＤの平均値が２５８ｍｇ／ｌ（最大６８５，最小８５）であるのに対し処理水ＢＯＤの平均値は１８ｍｇ／ｌ（最大２７，最小８）となり，ＢＯＤ除去率も９０％以上で良好に処理が行われていることが明らかとなった。水温は３０℃と高温を維持しており，嫌気性ラグーンでは繊毛虫縁毛類のＶｏｒｔｉｃｅｌｌａ ｍｉｃｒｏｓｔｏｍａ，好気性ラグーンでは輪虫類のＲｏｔａｒｉａ ｓｐ．や繊毛虫縁毛類のＶｏｒｔｉｃｅｌｌａ ｃｏｎｖａｌｌａｒｉａ等の微小動物の増殖が良好であった。いずれもろ過捕食性の微小動物で処理水質の清澄化およびＳＳ分の凝集化に効果を発揮しているものと推察された。

（２）ラグーン処理施設からの放流水の河川への影響について検討したところ，放流口上流部では珪藻類がほぼプランクトンの全体を占めているのに対し，下流部では珪藻類はほとんど出現せず，代わって緑藻類の占める割合が増加している傾向にあり，放流口下流部は明らかにラグーン排水処理水の影響を受けているものと考えられた。これは排水に含まれる栄養塩類の影響と考えられ，本来は有機性汚濁の低減のために用いられるラグーン処理法においても栄養塩類の除去のための嫌気・好気法の組み込み，および水生植物植栽浄化法とのハイブリッド化が必要なことが明らかとなった。

（３）ラグーン処理水の放流口上流部では珪藻類のＣｙｃｌｏｔｅｌｌａ ｋｕｔｚｉｎｇａｎａ， Ｎａｖｉｃｕｌａ ｓｐ．また，下流部では緑藻類の，Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｖｕｌｇａｒｉｓ， Ａｃｔｉｎａｓｔｒｕｍ ｈａｎｔｚｃｈｉｉ， Ｃｏｅｌａｓｔｒｕｍ ｓｐｈａｏｔｉｃｕｍ などが出現し，これらの生物を中心として汚水生物学的に評価すると，放流口上流部の水質はβ中腐水性，下流部の水質はα中腐水性であり，藻類種による水質階級の評価の妥当性も確認された。

（４）低濃度汚濁水域の直接浄化手法としてガマ植栽の第１湿地帯，池，第２湿地帯からなる人工湿地帯の水質浄化能を検討した（図１）。この場合，第１湿地帯では，細菌類による有機物の分解およびガマによる栄養塩類の取り込み，細菌類による硝化作用および植物プランクトンによる栄養塩類の取り込みと同時に，植物プランクトン→動物プランクトン→魚という食物連鎖の利用，第２湿地帯では，細菌類による脱窒作用，デトリタスの分解を行えるように考慮した。ＢＯＤ負荷：０．７１ｇ／ｍ^２／ｄ（植栽面積のみでは１．５６ｇ／ｍ^２／ｄ）の条件下，流入ＢＯＤ６７ｍｇ／ｌ（平均値）のとき処理水ＢＯＤ８ｍｇ／ｌ（平均値）で除去率８８％，窒素，リンについては除去率８５％以上と効果的な処理が行え，ガマ植栽は有機物，窒素，リンの除去について実用性の高いシステムであることが明らかとなった（図２）。

（５）ガマ植栽浄化手法においては，ガマの成長が著しく４〜５ｍの高さに伸長し，かつ，年間を通して部分的には枯れることがあってもガマ全体が枯れることはなく常に再生産が行われることから，熱帯地域における安定した効果的処理手法になり得ることが明らかにされた。

（６）ガマ植栽の根茎部の浄化能を評価するために，植栽してあるガマの一部の付着微小動物相と付着板（塩化ビニール製）上の微小動物相の調査を行った。出現した微小動物は栄養塩類の取り込みを行う植物性ベン毛虫類のＥｕｇｌｅｎａ属，Ｐｈａｃｕｓ属，ろ過摂食性で池水の清澄化に働く自由遊泳性繊毛虫類のＨａｌｔｅｒｉａ属，Ｃｙｃｌｉｄｉｕｍ属，Ｓｔｅｎｔｏｒ属，ほふく性の繊毛虫類Ａｓｐｉｄｉｓｃａ属，付着性繊毛虫類のＶｏｒｔｉｃｅｌｌａ属，Ｅｐｉｓｔｙｌｉｓ属，輪虫類のＰｈｉｌｏｄｉｎａ属，Ｒｏｔａｒｉａ属，ＢＯＤ負荷が低く，硝化の進行の指標生物である肉質虫類Ｅｕｇｌｙｐｈａ属および繊毛虫類Ｃｏｌｅｐｕｓ属などの多種多様な微小動物がガマ根茎部に生息し浄化に大きく貢献していることが明らかとなった。

（７）食品工場排水の活性汚泥処理施設における水質浄化，発生汚泥の処理，リサイクルシステムの調査を行った。汚泥滞留時間を長くすると同時に，固液分離槽としての沈殿槽にグッピー等の魚類を生息させ，食物連鎖を長くすることにより１．５ｍという極めて清澄な透明度の高い水質が得られること，また発生汚泥を汚泥貯留槽に貯留し表層の乾燥部分を排出し緑農地還元する方法は，熱帯地域における有効な水質浄化，汚泥リサイクルシステムになる可能性の高いことが明らかとなった。
〔発　表〕ｋ-７，Ｂ-１７，ｂ-１２，１６，２４，２７，２８，４９，５４，６４