都市下水処理場の尾水を対象としたメタノトロフを利用した極限脱窒システムの構築とその仕組み

[Construction and Mechanism of Methanotroph-based Ultimate Denitrification System for Tailwater of Urban Sewage Plants].

• Ya-Nan Yang
• Yan-Cheng Li
• Jiang Li
• Pan Wu
• Zhao Yang
• Fu-Liang Xiang

抄録

好気性メタンを脱窒に結合させた脱窒システム(AME-D)は、都市下水処理場での排水の深層脱窒に大きな可能性を秘めていることから、改良型脱窒バイオフィルターに低濃度のメタンを用いたAME-D極限脱窒システムを構築した。その結果、間欠運転モードでは、排水中の全窒素及びアンモニア性窒素の平均濃度はそれぞれ1.05mg-L及び0.54mg-Lに達し、平均除去率はそれぞれ94.77%及び93.30%であることが明らかになった。ラマン分光分析によると、NOの対称延伸により形成されたクレストは消失し、外側のアルコールCOH面やC-H面が曲がった振動吸収により形成されたクレストが有意に増強されていることから、メタンが酸化される過程で生成した中間生成物はアルコール類である可能性があると考えられる。16S rRNA遺伝子配列決定の結果、支配的メタン栄養細菌は(0.27%)、(0.10%)、(0.12%)を含み、支配的脱窒細菌は(56.92%)、(3.52%)、(3.00%)を含み、支配的硝化細菌は(0.1%)を含んでいた。このように、好気性メタノトロフ、脱窒菌、硝化菌の相乗効果により、極端な脱窒が可能であると結論づけられた。

With great practical potential of aerobic methane coupled to denitrification (AME-D) in deep denitrification of tailwater in urban sewage plants, an AME-D extreme denitrification system with low concentration of methane, was established in an improved denitrification biofilter. The finding indicated that in an intermittent operation mode, the average concentration of total nitrogen and ammonia nitrogen in the effluent could reach 1.05 mg·L and 0.54 mg·L, and the average removal rate was 94.77% and 93.30%, respectively. According to Raman spectral analysis, the crests formed by NO symmetric stretching disappeared, and crests formed by the vibration and absorption, where the outer alcohol COH plane or the C-H plane was bent, were significantly enhanced, so the intermediate products produced during which methane was oxidized may be alcohols. 16S rRNA gene sequencing results showed that dominant methanotrophs included (0.27%), (0.10%), and (0.12%), dominant denitrifying bacteria were (56.92%), (3.52%), and (3.00%), and the dominant nitrifying bacteria were (0.1%) in this system. Thus, it could be concluded that synergism of aerobic methanotrophs, denitrifying bacteria, and nitrifying bacteria could lead to extreme denitrification.