有効な酵素活性。オゾンの有無にかかわらず、バイオろ過システムのモニタリング手法として提案されている

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Water Res..2020 Jul;183:116069. S0043-1354(20)30606-0. doi: 10.1016/j.watres.2020.116069.Epub 2020-07-01.

有効な酵素活性。オゾンの有無にかかわらず、バイオろ過システムのモニタリング手法として提案されている

Effective enzyme activity: A proposed monitoring methodology for biofiltration systems with or without ozone.

Michael J McKie
Liz Taylor-Edmonds
Susan A Andrews
Robert C Andrews

PMID: 32668352 DOI: 10.1016/j.watres.2020.116069.

抄録

"Effective Enzyme Activity"、または単に"Effective Activity"は、酵素活性と空床接触時間（EBCT）を組み合わせて生分解ポテンシャルを定量化するバイオろ過モニタリングツールとして提案されている。本研究の主な目的は、生物ろ過システムの水質予測に有効活性の概念を適用できるかどうかを評価することであった。このパイロットスケールの研究では、濾材（無煙炭/砂または粒状活性炭）、前処理（オゾン処理の有無にかかわらず沈降水）、運転条件（15 分間および 30 分間の EBCT、塩素処理の有無にかかわらず逆洗）に関連した影響を定量化するために、8 種類のバイオフィルター構成を評価した。微生物の特性評価には、エステラーゼとホスファターゼ活性に加えて、アデノシン三リン酸（ATP）で測定したバイオマス濃度が含まれていた。水質パラメータには、溶存有機炭素（DOC）、トリハロメタン（THM）形成電位（FP）、ハロ酢酸（HAA）FP、ハロアセトニトリル（HAN）FP、ヨウ素化DBP FP（THMおよびHAA）、無機栄養素（リンおよび窒素）が含まれていた。その結果、オゾン残留量0.5mg/Lの適用、GAC濾材の利用、塩素系逆洗の廃止、EBCTの延長に関連した処理水質への利点が確認された。本研究では、プレオゾン化を組み込んだシステムを含め、有効なエステラーゼ活性とDOCおよびTHM FPの低減との間に良好な関係があることが示された。このように、本研究は、バイオマスの特性評価を処理水質に関連付けるために有効活性が適切であることを示し、量に加えてバイオマス活性を定量化することの重要性を浮き彫りにした。

"Effective Enzyme Activity", or simply "Effective Activity", is proposed as a biofiltration monitoring tool which combines enzyme activity with empty bed contact time (EBCT) to quantify biodegradation potential. The primary objective of this study was to evaluate the applicability of the Effective Activity concept for predicting water quality in biofiltration systems. This pilot-scale study evaluated eight different biofilter configurations in order to quantify impacts associated with filter media (anthracite/sand or granular activated carbon), pre-treatment (settled water with or without ozonation) and operating conditions (15- and 30-min EBCT, and backwash with or without chlorine). Microbial characterization included biomass concentration, as measured by adenosine triphosphate (ATP), in addition to esterase and phosphatase activity. Water quality parameters included dissolved organic carbon (DOC), trihalomethane (THM) formation potential (FP), haloacetic acid (HAA) FP, haloacetonitrile (HAN) FP, iodinated DBP FP (THMs and HAAs) and inorganic nutrients (phosphorus and nitrogen). Results confirmed the benefits to treated water quality associated with the application of an ozone residual of 0.5 mg/L, utilization of GAC filter media, eliminating chlorinated backwash, and extending EBCT. This study demonstrated a good relationship between effective esterase activity and reductions in DOC and THM FP, including those systems which incorporate pre-ozonation. As such, this study showed that Effective Activity may be appropriate for relating biomass characterization to treated water quality and highlights the importance of quantifying biomass activity in addition to quantity.