問 題
アナモックスプロセスに関する記述として、誤っているものはどれか。
- アナモックス細菌は嫌気性の独立栄養細菌である。
- 窒素濃度に対して有機物濃度が低い排水の処理に適している。
- 循環式硝化脱窒素法に比べて汚泥発生量が少ない。
- 循環式硝化脱窒素法と比較して、曝気動力の削減に有効である。
- アンモニア態窒素と亜硝酸態窒素が反応し、すべての窒素原子は窒素ガスに変換される。
解 説
アナモックス(Anammox)は、「Anaerobic Ammonia Oxidation」の略で、直訳すると「嫌気性アンモニア酸化」となります。アナモックス反応は汚水処理技術としてはかなり新しく開発された方法です。近年頻繁に出題されている重要テーマなので、しっかり勉強しておきたいところです。
従来の生物的硝化脱窒素法では、アンモニア態窒素を硝化して硝酸態窒素とし、これを脱窒素により窒素ガスに変えていました。硝化工程で独立栄養細菌を使い、脱窒素工程において従属栄養細菌を使っていたので、それぞれ別の槽が必要となります。
一方、このアナモックス反応であれば、嫌気性の独立栄養細菌によって、アンモニア態窒素や亜硝酸態窒素を直接(硝酸態窒素を経ずに)窒素ガスに変えるため、反応槽が1つで済むというメリットがあります。
また、上記では「硝酸態窒素を経ずに」と書きましたが、反応の副生成物として硝酸態窒素が少量(生成物の1割程度)つくられます。ただし、これらの生成物(窒素ガスと硝酸態窒素)は同じ反応槽で出来上がるので、段階的に反応させる従来の生物的硝化脱窒素法とは意味合いが異なります。
汚泥発生量については、アナモックス反応は生物的硝化脱窒素法に比べて工程数が少ない上に、好気性の細菌を使わないので、汚泥発生量が少なくなります。
参考までに、以下にアナモックス反応の実験式を記載します。複雑な化学反応式なので必ずしも覚えておく必要はありませんが、知っていれば選択肢を減らす役に立つ場合もあるので、余裕があれば気に留めておいてください。ただし、係数は暗記しなくて大丈夫です。
以上のアナモックスの説明を踏まえて、選択肢を見ていきます。
(1)はアナモックス細菌の基本的な分類を示していて、まさに記述の通り、嫌気性の独立栄養細菌です。アナモックスが「嫌気性アンモニア酸化」を略した用語であることを知っていれば判断しやすいと思います。
(2)も正しい記述です。アナモックスプロセスは、アンモニア態窒素や亜硝酸態窒素といった無機物を窒素ガスに変換するため、有機物を必要としない独立栄養型のプロセスです。そのため、有機物濃度が低い排水の処理に適しています。
(3)は汚泥発生量の話ですが、アナモックス反応は生物的硝化脱窒素法に比べて工程数が少ない上に、好気性の細菌を使わないので、汚泥発生量が少なくなります。よって、これも正しい記述です。
(4)に関して、循環式硝化脱窒素法では、硝化工程で好気性菌である硝化菌を用いるので、大きな曝気動力が必要です。一方、アナモックスでは嫌気性菌を用いるので、好気性菌を扱うときのような強い曝気は必要ありません。よって、(4)も正しいです。
(5)が誤りの記述です。上記の説明文や化学反応式にあるように、この反応の主生成物は窒素ガスですが、副生成物として少量の硝酸態窒素も生じます。よって、消費される窒素の全量が窒素ガスになるわけではありません。
以上から、正解は(5)となります。
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