微生物の働きで窒素化合物を除去する生物脱窒法

「微生物の働きで窒素化合物を除去する生物脱窒法」についてお話いたします。好気性微生物と通性嫌気微生物を組み合わせた生物脱窒法は、排水中の窒素化合物と炭素化合物を同時に分解する方法で、窒素化合物は窒素ガスまで分解されます。その分解工程をくわしく解説いたします。

解説

好気性微生物による活性汚泥法は、基本的に有機物中の炭素化合物を分解する方法です。好気性微生物と通性嫌気性微生物を組み合わせて行う生物脱窒法は、排水中の窒素化合物(アンモニア)と炭素化合物を同時に分解する方法で、窒素化合物は窒素ガスまで分解されます。生物脱窒反応は、硝化工程と脱窒工程に分割されます。このうち硝化工程は、排水中のアンモニア(NH₄)を亜硝酸(NO₂)経由で硝酸(NO₃)まで酸化する反応です。そしてここに関与する微生物が硝化細菌で、これらは反応槽内に十分な溶存酸素の存在が絶対条件となる好気性細菌です。この硝化細菌は、アンモニアを亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌と亜硝酸から硝酸に酸化する亜硝酸酸化細菌に分けられます。また一般的な活性汚泥中に生育している細菌の多くは、有機物の炭素源をエネルギー源とする従属栄養細菌ですが、硝化細菌の場合は、無機炭素(CO₂)を炭素源にしてアンモニアを酸化する過程で生成するエネルギーを使う独立栄養細菌です。

脱窒工程は嫌気性反応

いっぽう脱窒工程は硝酸、亜硝酸を窒素ガスに還元する反応で、溶存酸素の代わりに亜硝酸や硝酸分子の酸素を使って有機物を炭酸ガスと水に酸化分解して、その結果、亜硝酸や硝酸から窒素ガスが作り出されます。この工程に関与する細菌を脱窒細菌と総称していますが、通常、活性汚泥中の従属栄養細菌の多くがこの能力を持っていて、溶存酸素のない嫌気性状態で脱窒活性が発揮されます。ですから脱窒反応が十分に進行するには、溶存酸素のない嫌気性雰囲気と亜硝酸、硝酸の酸素分子を還元するのに必要な有機物の存在が不可欠となります。

解説者

栗田工業株式会社

池上徹

出典：よくわかる水処理技術（株式会社日本実業出版社発行）