新興汚染物質によるN-貧弱な廃水の汚染は、紫光栄養細菌の性能とその後の資源回収の可能性に影響を与えない

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J. Hazard. Mater..2020 03;385:121617. S0304-3894(19)31571-7. doi: 10.1016/j.jhazmat.2019.121617.Epub 2019-11-05.

新興汚染物質によるN-貧弱な廃水の汚染は、紫光栄養細菌の性能とその後の資源回収の可能性に影響を与えない

Contamination of N-poor wastewater with emerging pollutants does not affect the performance of purple phototrophic bacteria and the subsequent resource recovery potential.

I de Las Heras
R Molina
Y Segura
T Hülsen
M C Molina
N Gonzalez-Benítez
J A Melero
A F Mohedano
F Martínez
D Puyol

PMID: 31740298 DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.121617.

抄録

廃水処理プラントにおける新興汚染物質（EP）の伝播は、特に新しい資源回収コンセプトにとって警告のサインとなっている。紫光栄養細菌(PPB)をベースとしたシステムにおけるEPの運命はまだ決定されていない。本研究では、25種類のEPで汚染された低窒素廃水を処理する光嫌気性膜バイオリアクターの性能を分析した。その結果、化学的酸素要求量(COD)、N及びPの除去効率は、50から200ng L/dのEPs負荷率で安定していた(それぞれ76±8, 62±15及び36±8%)。実際、OLRの増加は、バイオマスの成長と活性の増加をもたらし、同時に高いEPs除去効率をもたらした（OLRが307±4、590±8 mgCOD L dの場合、それぞれ30±13、54±11 %の除去）。生分解は、バイオマス,膜,反応器壁へのEPsの蓄積が少ないため、EPs除去の主なメカニズムである。低EPs吸着はバイオマスの汚染を回避し、その結果、バイオマスの生物学的メタンポテンシャルに影響を与えなかった。これらの結果は、製品の低EPs汚染による資源回収のためのPPB技術の使用を支持するものである。

Propagation of emerging pollutants (EPs) in wastewater treatment plants has become a warning sign, especially for novel resource-recovery concepts. The fate of EPs on purple phototrophic bacteria (PPB)-based systems has not yet been determined. This work analyzes the performance of a photo-anaerobic membrane bioreactor treating a low-N wastewater contaminated with 25 EPs. The chemical oxygen demand (COD), N and P removal efficiencies were stable (76 ± 8, 62 ± 15 and 36 ± 8 %, respectively) for EPs loading rate ranging from 50 to 200 ng L d. The PPB community adapted to changes in both the EPs concentration and the organic loading rate (OLR) and maintained dominance with >85 % of total 16S gene copies. Indeed, an increment of the OLR caused an increase of the biomass growth and activity concomitantly with a higher EPs removal efficiency (30 ± 13 vs 54 ± 11 % removal for OLR of 307 ± 4 and 590 ± 8 mgCOD L d, respectively). Biodegradation is the main mechanism of EPs removal due to low EPs accumulation on the biomass, the membrane or the reactor walls. Low EPs adsorption avoided biomass contamination, resulting in no effect on its biological methane potential. These results support the use of PPB technologies for resource recovery with low EPs contamination of the products.