第3章 ■ 生物処理 194 維持のため,アルカリ添加が必要となる場合があります。 硝化工程に関与する微生物は,アンモニア態窒素や亜硝酸態窒素を酸 化してエネルギーを獲得,無機炭素化合物を利用して増殖する独立栄養 細菌です。 ・アンモニア態窒素の酸化 → Nitrosomonas sp. ・亜硝酸態窒素の酸化 → Nitrobacter sp. ⑵ 脱窒素工程 硝化工程で生成した亜硝酸,硝酸を嫌気条件下(正確には無酸素条件 下)で N2 ガスに還元する工程です。その反応は,式 19⊖2 に示すとお りです。 NO2 - +3H (水素供与体) → 1 2 N2↑+H2O+OH - NO3 - +5H (水素供与体) → 1 2 N2↑+2H2O+OH - (19⊖2) この式から分かることは, ① NO2 - ,NO3 - を N2 に還元するには,水素供与体が必要です。こ れは一般に,メタノールや酢酸などの安価な有機物,排水中の BOD 成分が使用されます。 ② 水素供与体としてメタノールを用いた場合,メタノールの水素供 与能力は 1 6 CH3 OH + 1 6 H2 O = 1 6 CO2 + H + + e – ( 19ー3 ) として評価され,メタノール 1 /6 mol で 1 mol の水素供与を行いま す。したがって,NO3 – 1 mol を N2 に還元するには式 19ー2 より 5 /6 mol のメタノールが必要になり,NO2 – 1 mol を N2 に還元するには 式 19ー2 より 3 /6 mol すなわち 1 /2 mol のメタノールが必要になり ます。 酢酸が水素供与体の場合,供与体としての評価反応式は 1 8 CH3 COO – + 3 8 H2 O = 1 4 CO2 + 1 8 OH – + H + + e – ( 19ー4 ) となりますから,NO2 – ,NO3 – 各 1 mol を N2 に還元するには式 19ー 2 より 3 /8 mol 及び 5 /8 mol の酢酸が必要になります。 BOD 成分が水素供与体として使用される場合は,組成が明確で はないため BOD 量をその酸素消費量として評価します。 ⎫ | | ⎬ | | ⎭ 生物的硝化脱窒素法は ①硝化工程 (アンモニア 態窒素などを硝酸イオ ンに酸化する工程) の 後に ②脱窒素工程 (無酸素条 件下で硝酸イオンを窒 素に還元する工程) が 行われて実現します。 ①②は主役の微生物が全 く異なるため,反応条件 等は全く異なります。そ こに注意して学習してく ださい。 ココが重要 Important 嫌気条件と酸化還元電 位:水中に溶存酸素が存 在する条件を好気条件と 呼びます。逆に溶存酸素 がない条件を嫌気条件と 呼びます。通常好気条件 下では酸化還元電位はプ ラス値になり,嫌気条件 下ではマイナス値になり ます。酸化還元電位が低 いほど嫌気条件が強くな るといえます。脱窒素が 行われる酸化還元電位の 領域は-50 ~-200 mV の領域です。通常この領 域を無酸素状態と呼び, 無酸素状態と嫌気状態の 両者が使用される場合, 嫌気状態は無酸素状態よ りも嫌気性が強いという ことになります。 補 足 Supplemental