下水汚泥の嫌気性消化過程への脱窒機能の導入

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下水汚泥、厨芥、畜糞尿等の嫌気性消化については広く研究されてきているが、この嫌気性消化槽に硝酸塩が混入した場合の研究は少なく、嫌気性消化槽に硝酸塩あるいは亜硝酸塩が混入した場合には一般に脱窒反応ではなくアンモニア生成反応が主要な経路になると考えられている。嫌気性消化の副生成物である脱離液にはアンモニア態窒素が含まれており新しい排水基準を満たすためにはこの処理を含めた新たな汚泥処理システムの構築が必要である。本研究は、高速汚泥処理法として実用化され始めている二相嫌気性消化法の全く新しい利用法である酸生成相およびメタン生成相に対して、嫌気性消化脱離液を硝化して返送する場合を想定し、硝酸塩含有廃水を流入させ各相で脱窒反応を主要な硝酸還元経路とすることについて検討した。酢酸を有機炭素源とした場合,酢酸からメタンへの転換率はCOD/Nの低下に伴って低下したが,硝酸性窒素から窒素への転換率はCOD/N15で最大となり,COD/Nを最適値より増大あるいは低下させると脱窒率は減少した。グルコースを有機炭素源とした場合,硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を添加した系の脱窒率は,それぞれCOD/N15及びCOD/N6で最大となり,どちらの場合も酢酸と硝酸性窒素を用いた場合と同様にCOD/Nを最適値より増大あるいは低下させると脱窒率は減少した。C/Nの低下に伴って脱窒反応に利用されるCODの比率が高くなり、それに伴ってメタン生成に利用される比率が低下した。また、脱窒反応及びメタン生成反応に利用されたCODの総量もC/Nの低下に伴って減少した。これらのことから、硝酸性窒素がメタン生成槽に流入することで、メタン生成細菌と脱窒細菌の間での基質を巡る競争関係及び硝酸性窒素による阻害作用の2種類の負の影響がメタン生成反応に対して生じていたと考えられた。