水質浄化に関与する生物

浄水に関与する生物のほとんどは、廃棄物、廃水、または水流自体に由来するか、大気中から何らかの形の休眠胞子としてやって来ます。ごくまれに、主に人工湿地に関連して、プロセスの効率を最大化するために特定の生物が植えられます。

生物相は、ほとんどの下水処理プロセスと多くの浄水システムにとって不可欠な要素です。関与する生物のほとんどは、廃棄物、廃水、水流自体、ま​​たは大気や土壌水から得られます。ただし、一部のプロセス、特に非常に低濃度の汚染物質の除去に関与するプロセスでは、特定の植物や場合によっては動物を導入して作られた人工生態系が使用される場合があります。一部の本格的な下水処理施設では、処理のために 人工湿地も使用されています。

寄生虫、細菌、ウイルスは、汚染された水を摂取した人や家畜の健康に害を及ぼす可能性があります。これらの病原体は、下水、家畜、野鳥、哺乳類の糞便から発生した可能性があります。病原体は、植物や浮遊物によって太陽光が遮られない限り、大型生物による摂取、酸化、ファージによる感染、または紫外線による照射によって死滅する可能性があります。 ^[1]

土や有機物の粒子が水中に浮遊している場合があります。このような物質は水を濁らせたり、濁った外観にすることがあります。一部の有機物質の無酸素分解により硫黄含有化合物が放出され、不快な臭いや不快な臭いが発生することがあります。^[2]

窒素、カリウム、リンを含む化合物は水生植物の成長を促進し、地域の食物連鎖における利用可能なエネルギーを増加させる可能性がある。これにより、浮遊有機物の濃度が上昇する可能性がある。場合によっては、利用可能な栄養素を生物が十分に利用できるようにするために、特定の微量栄養素が必要になることがある。また、特定の化学物質の存在が毒性効果を生み出し、生物の成長と豊かさを制限することもある。^[3]

溶解または懸濁した金属塩の多くは、非常に低濃度であっても環境に有害な影響を及ぼします。一部の水生植物は、非常に低濃度の金属を除去することができ、金属は最終的に粘土やその他の鉱物粒子に結合します。

腐生細菌や真菌は、有機物を生きた細胞塊、二酸化炭素、水、およびさまざまな代謝副産物に変換できます。これらの腐生生物は、原生動物、ワムシ、およびよりきれいな水ではコケムシによって捕食され、ウイルスや病原細菌などの浮遊有機粒子を消費します。原生動物がワムシや枝角類に消費されると、水の透明度が向上し始める場合があります。^[4]浄化細菌、原生動物、およびワムシは、効果的にするために、水全体に混ぜるか、水を循環させる必要があります。下水処理場では、これらの生物を活性汚泥として混合するか、散水フィルターまたは回転式生物接触装置に生息する生物のそばを水を循環させます。^[5]

水生植物は、池や湿地でバクテリア、原生動物、ワムシを浄化するための同様の表面生息地を提供する可能性がありますが、水の循環は多くの場合あまり効果的ではありません。植物と藻類には、水から栄養素を取り除くという追加の利点がありますが、植物を水から取り除かない限り、それらの栄養素の一部は植物が死ぬと水に戻ります。リンの複雑な化学的性質のため、分解によって無酸素状態になり、リンが再吸収可能にならない限り、この元素の多くは利用できない形になります。植物はまた、日陰、魚の避難場所、好気性バクテリアのための酸素を提供します。さらに、魚は蚊などの害虫を制限することができます。魚や水鳥の排泄物は老廃物を水に戻します。また、それらの摂食習慣により濁度が上昇する場合があります。シアノバクテリアには、浄化中の水に空気中の栄養素を追加し、場合によっては毒素を生成するという 不利な能力があります。

生物の選択は、地域の気候、種の違い、その他の要因によって異なります。通常、在来種は地域の環境によく適応する傾向があります。

人工湿地や管理されたラグーンに植える植物の選択は、システムの浄化要件に依存し、必要な目標を達成するためにさまざまな深さにさまざまな植物種を植える必要がある場合があります。

植物は、余分な栄養素を消費し、さまざまな浄化生物が生息できる表面を提供することで水を浄化します。また、日光の下では効果的な酸素供給源でもあります。また、水中の葉と根系の間で化学物質を移動させる能力があり、これは廃水の解毒を目的とした人工湿地では重要です。温帯気候で​​使用されている植物には、Nymphea alba、Phragmites australis、Sparganium erectum、Iris pseudacorus、Schoenoplectus lacustris、Carex acutiformisなどがあります。^[要出典]

酸素供給が重要な要件である場所では、Stratiotes aloides、Hydrocharis morsus-ranae、Acorus calamus、Myriophyllum属、Elodeaが使用されています。Hydrocharis morsus-ranaeとNuphar lutea は、日陰と覆いが必要な場所で使用されています。

魚は、管理された処理生態系における最上位の捕食者であることが多く、場合によっては、草食性の種の単一養殖に過ぎないこともあります。多種魚種の漁業の管理には慎重な管理が必要であり、草食性の魚の個体数増加を制限するために、底生魚や捕食性種を含むさまざまな魚種が関与する場合があります。

ワムシは微細な複雑な生物で、水中の微粒子物質を除去する濾過摂食者である。好気性ラグーン、活性汚泥法、散水ろ床、最終沈殿池に自然に生息し、水柱から浮遊する細菌細胞や藻類を除去する上で重要な役割を果たしている。^{[6] [7]}

環形動物は散水ろ床の効率的な運用に不可欠であり^[8]、余分なバイオマスの除去とバイオフィルムの自然な剥離を促進します。散水ろ床周辺の排水溝や最終沈殿汚泥には、余分な環形動物が非常によく見られます。環形動物は、ラグーン処理システムや、効果的な作業用または人工の湿地でも重要な役割を果たします。この環境では、環形動物は堆積層の上部数センチを混ぜる主な力であり、有機物を酸化環境と無酸素環境の両方にさらして、ほとんどの有機物の完全分解を助けます。環形動物は、魚や水鳥にエネルギーを上方に伝達する食物連鎖の重要な成分でもあります。

発見された原生動物種の範囲は非常に広いですが、以下の属の種が含まれる可能性があります。

• アメーバ^[9]
• アルセラ^[9]
• 眼瞼炎^[10]
• ディディニウム^[9]
• ミドリムシ^[9]
• ヒポトリック^[10]
• ゾウリムシ^[9]
• サクトリア^[11]
• スティロニキア^[9]
• ツリガネムシ^[9]

• ユスリカ科の幼虫^[9]
• ポドゥラ・アクアティカミキリムシ^[9]
• Psychodidae排水管バエまたは濾過バエの幼虫^[9]

細菌は、おそらく水の浄化に関与する最も重要な生物群であり、あらゆる生物学的浄化環境に遍在しています。Sphaerotilus natansなどの細菌は、通常、ひどく汚染された水域に生息しますが、そのような環境でも細菌は存在する有機物を分解します。

• 水生植物
• 浄水
• 処理池
• 解毒

• フェア、ゴードン・マスキュー、ガイヤー、ジョン・チャールズ、オクン、ダニエル・アレクサンダー『水道・廃水処理工学（第 2 巻）』ジョン・ワイリー・アンド・サンズ（1968 年）
• ハンマー、マーク J.水と廃水処理技術ジョン ワイリー アンド サンズ (1975) ISBN  0-471-34726-4
• メトカーフ＆エディ廃水エンジニアリングマグロウヒル（1972）