台所排水添加による好気性顆粒汚泥の低C/N環境下でのロバスト性の向上

Enhancing robustness of aerobic granule sludge under low C/N ratios with addition of kitchen wastewater.

• Luxi Wang
• Xijia Yu
• Wei Xiong
• Ping Li
• Shaojie Wang
• Aili Fan
• Haijia Su

抄録

好気性粒状汚泥（AGS）は、排水処理のための最も有望なバイオ技術の一つである。しかし、低炭素/窒素（C/N）比では不安定であるため、その適用には限界があった。本研究では、厨房排水を流入水に添加することで、10,5,2の低C/NでAGSの形態、特性、処理性能が改善され、低C/NがAGSのバイオマス濃度、沈降性、EPS分泌、安定性、性能に及ぼす悪影響を強く低減させることがわかった。C/N比が2の場合、合成廃水を流入源とするRAでは汚泥の崩壊が見られたが、RBでは粒径1.0〜1.5mmのコンパクトな微生物構造を維持していた。C/N比を20から2に低下させた場合(第1相から第4相)、RBのMLSS, SVI, EPS分泌量は、各相の開始時には負の影響を受けたが、第4相終了時(C/N比2)には4800mgL, 60mLg, 86mg/g SSまで回復し、それぞれRAの1.3倍, 0.6倍, 1.3倍であった。一方、RBにおけるCOD, TN, TP, NH-Nの除去効率は、フェーズ4終了時に90%, 73%, 53%, 99%であり、それぞれRAの1.1, 1.2, 2.2, 2.2, 2.4倍であった。このように、ロバスト性が向上し、HN-AD機能性細菌パラコッカスが豊富に存在する高性能なAGSが得られた。以上の結果から、低C/Nの廃水を対象としたAGSの長期安定性と性能を向上させるための有望で費用対効果の高い方法を提供することができた。

Aerobic granular sludge (AGS) is one of the most promising biotechnologies for wastewater treatment. However, the instability of AGS at low carbon to nitrogen (C/N) ratios limited its application. In this study, kitchen wastewater addition in the influent was found to improve the morphology, characteristics, and treatment performance of AGS at low C/N ratios of 10, 5 and 2, which strongly reduced the negative impact of low C/N ratios on the biomass concentration, settleability, EPS secretion, stability and performance of AGS. At C/N ratio of 2, sludge disintegration was observed in RA with synthetic wastewater as influent, while the sludge in RB was able to keep a compact microbial structure with particle size of 1.0-1.5 mm. When C/N ratio decreased from 20 to 2 (phase 1 to 4), the MLSS, SVI and EPS secretion in RB were negatively affected at the beginning of each phase, but recovered to 4800 mg L, 60 mL g, and 86 mg/g SS at the end of phase 4 (C/N ratio of 2), which were 1.3, 0.6 and 1.3 times of those in RA, respectively. Meanwhile, the removal efficiencies of COD, TN, TP and NH-N in RB were 90%, 73%, 53%, and 99% at the end of phase 4, which were 1.1, 1.2, 2.2 and 2.4 times of those in RA, respectively. Thus, high-performance AGS with enhanced robustness and high abundance of HN-AD functional bacteria Paracoccus was obtained. These findings provided a promising and cost-effective method to improve the long-term stability and performance of AGS dealing with wastewater of low C/N ratio.

Copyright © 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved.