フルスケール化学リン同時除去システムにおけるポリリン酸蓄積生物群の検討

Investigation of the polyphosphate-accumulating organism population in the full-scale simultaneous chemical phosphorus removal system.

• Baogui Wang
• Erlong Jiao
• Yu Guo
• Lifang Zhang
• Qingan Meng
• Wei Zeng
• Yongzhen Peng

抄録

化学リン同時除去(SCPR)プロセスは、生物学的リン除去と化学的リン除去(BPRとCPR)の相乗効果による高いリン除去効率により、排水処理場(WWTP)に広く適用されている。しかし、リン除去試薬はSCPR系の細菌群集構造に影響を与え、BPRプロセスにさらに影響を与える可能性がある。また、ＳＣＰＲ系におけるＢＰＲの表現型や群集構造、特にポリリン酸蓄積生物（ＰＡＯ）の集団は、完全には明らかになっていない。これらの問題点を明らかにするために、本格的なSCPRシステムにおけるリン除去性能とPAO集団を調査した。その結果、BPRの表現型は観察されなかったが、多様なPAOがSCPRシステム内に存在していることが示された。しかし、PAOの中で最も重要な2つの属であるAccumulibacterとTetrasphaeraの相対値はそれぞれ0.59%と0.20%にとどまり、一方、グリコーゲン蓄積生物（GAO）の2つの属であるCompetibacterとDefluviicoccusの相対値はそれぞれ5.77%と1.28%と高い値を示した。バッチ試験の結果、SCPR系のPAOは、化学試薬の添加を停止すると徐々に回復するポリリン酸蓄積代謝活性を有していることが明らかになった。本研究は、SCPRシステムが適切な条件で生物学的リン除去性能を回復するための微生物学的基盤を提供し、化学試薬の投与量と運用コストを削減できることを示した。

The simultaneous chemical phosphorus removal (SCPR) process has been widely applied in wastewater treatment plants (WWTPs) due to the high phosphorus removal efficiency through the synergy of biological and chemical phosphorus removal (BPR and CPR). However, phosphorus removal reagents could affect the bacterial community structure in the SCPR system and further affect the BPR process. The BPR phenotypes and community structures in the SCPR system, especially the population of polyphosphate-accumulating organisms (PAOs), are not completely clear. In order to clarify these problems, the phosphorus removal performance and the PAO population in a full-scale SCPR system were investigated. Results showed that diverse PAOs still existed in the SCPR system though the BPR phenotypes were not observed. However, the relative abundances of Accumulibacter and Tetrasphaera, the two most important genera of PAOs, were only 0.59% and 0.20%, respectively, while the relative abundances of Competibacter and Defluviicoccus, two genera of glycogen-accumulating organisms (GAOs), were as high as 5.77% and 1.28%, respectively. Batch tests showed that PAOs in the SCPR system still had a certain polyphosphate accumulating metabolic activity, which could gradually recover after stopping the addition of chemical reagents. This study provided a microbiological basis for the SCPR system to recover the enhanced biological phosphorus removal (EBPR) performance under suitable conditions, which could reduce the dosage of chemical reagents and the operational cost.