上流の自然脈動換気。重力式下水道における硫化物・メタンの発生を抑制する簡易的な対策です

Upstream Natural Pulsed Ventilation: A simple measure to control the sulfide and methane production in gravity sewer.

• Ruyue Gao
• Zhiqiang Zhang
• Tingwei Zhang
• Junzhuo Liu
• Jinsuo Lu

抄録

下水道管内の嫌気性生物変換による硫化物・メタンの生成は、下水道の維持管理に重大な問題を引き起こす。重力式下水道では、硫化物・メタンの発生を抑制するために換気を強化することが実用的な方法であるが、本研究では、換気を強化することで硫化物・メタンの発生を抑制することを目的とした。本研究では、重力式下水道における硫化物とメタンの生成を抑制するための新しい方法である上流自然脈動換気（UNPV）の有効性を決定することを目的とした。有効性を評価するために、換気のある重力式下水道管と換気のない重力式下水道管を模擬した2つの実験室規模の反応器を設置した。その結果、換気なしの重力式下水道管と比較して、UNPV条件では、上流側では硫化物濃度が39.08%及び58.74%減少し、下流側ではメタン濃度が42.29%及び35.70%減少することがわかった。ハイスループットシークエンス解析の結果、UNPV法は下水道管内全体で硫酸還元菌の増殖を抑制し、硫黄酸化菌の増殖を促進できることが明らかになった。また、メタン生成の原因となるメタン生成古細菌の組成を換気によって変化させた。換気下の排水中の酸化還元電位の上昇と有機炭素の輸送が微生物群集の変化に関与している可能性がある。本研究の知見は、重力式下水道における硫化物とメタン生成量を低減するための新たな知見を提供する可能性がある。

Production of sulfide and methane due to anaerobic biological transformations in sewer pipes causes serious problems to sewer maintenance. For gravity sewers, enhancing ventilation is a practical method that reduces the production of both sulfide and methane. This study aimed to determine the effectiveness of a new method, Upstream Natural Pulsed Ventilation (UNPV), to control sulfide and methane production in gravity sewers. Two lab-scale reactors simulating the gravity sewer pipe with and without ventilation were set up to assess the effectiveness. The results show that compared with the gravity sewer pipe without ventilation, under the UNPV condition, the total sulfide concentration reduced by 39.08% and 58.74%, and the methane concentration reduced by 42.29% and 35.70% in the upstream and downstream sewer pipe, respectively. High-throughput sequencing analysis showed that the UNPV method could inhibit the proliferation of sulfate-reducing bacteria and stimulate the proliferation of sulfur-oxidizing bacteria within the whole sewer pipe. The composition of methanogenic archaea that are responsible for methane production was changed by ventilation. The increased oxidation-reduction potential and organic carbon transportation in wastewater under ventilation may be responsible for the microbial community changes. The findings of this study may provide new insight to reduce sulfide and methane production in gravity sewers.

Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.