下水汚泥の嫌気性消化における阿蘇火山性リモナイトの効果

Effect of Aso limonite on anaerobic digestion of waste sewage sludge.

• Nurul Asyifah Mustapha
• Shotaro Toya
• Toshinari Maeda

抄録

下水汚泥を用いた嫌気性消化における阿蘇火山性リモナイトの効果を検討した。その結果、阿蘇火山性リモナイトを下水汚泥に混合すると、メタンや硫化水素の発生が顕著に抑制されるとともに、アンモニアが大幅に減少した。阿蘇リモナイトの添加によりpHは低下したが、pH7.0の中和条件ではメタンの抑制効果が認められた。また、加水分解ステージは阿蘇リモナイトの影響を受けず、高いプロテアーゼ活性が検出された。しかし、酸生成ステージは、有機酸の生成量の違いから示されるように、阿蘇リモナイトの影響を受けていた。酢酸はメタン生成が抑制されたことから、阿蘇リモナイトの存在下では酢酸の生成が抑制されて蓄積されたが、酢酸の生成が抑制されたと考えられる最高濃度の阿蘇リモナイトの存在下では酢酸の生成が抑制された。また、プロピオン酸及び酪酸の産生は、阿蘇リモナイト濃度の上昇に伴って減少した。また、阿蘇リモナイトを用いたWSSでは、メタン生成量が少ないことから、メタン生成量が少ないことと一致していた。これらの結果は、阿蘇リモナイトが酸生成及びメタン生成プロセスに影響を与え、メタン及びアンモニアの生成が抑制されていることを示している。一方、WSSの嫌気性消化中の阿蘇リモナイトの非接触系（バイアル内のヘッドスペースの領域に阿蘇リモナイトを配置）では、WSSからの硫化水素に対しては吸着能力を有していたが、メタンに対しては吸着能力を有していなかった。この阿蘇リモナイトの非接触システムは、重要なバイオエネルギー源であるメタンの生産を阻害することなく、硫化水素を除去する実用的な手段である可能性がある。

The effect of Aso volcanic limonite was explored in anaerobic digestion using waste sewage sludge (WSS). In this study, methane and hydrogen sulfide were remarkably inhibited when Aso limonite was mixed with WSS as well as a significant reduction of ammonia. Although pH was lowered after adding Aso limonite, methane was still inhibited in neutralized pH condition at 7.0. Hydrolysis stage was not influenced by Aso limonite as supported by the result that a high protease activity was still detected in the presence of the material. However, acidogenesis stage was affected by Aso limonite as indicated by the different productions of organic acids. Acetic acid, was accumulated in the presence of Aso limonite due to the inhibition of methane production, except in the highest concentration of Aso limonite which the production of acetate may be inhibited. Besides, the production of propionate and butyrate reduced in accordance to the increased concentration of Aso limonite. In addition, Archaeal activity (methanogens) in WSS with Aso limonite was low in agreement with the low methane production. Thus, these results indicate that Aso limonite influences the acidogenesis and methanogenesis processes, by which the productions of methane and ammonia were inhibited. On the other hand, in the contactless of Aso limonite during the anaerobic digestion of WSS (Aso limonite was placed in the area of headspace in the vial), Aso limonite had the adsorptive ability for hydrogen sulfide from WSS, but not for methane. This contactless system of Aso limonite may be a practical means to remove hydrogen sulfide without inhibiting methane production as an important bioenergy source.