導電性物質が,さまざまな運用方式で無酸素硫酸濃度の排水処理に与える異なる影響

科学分野:

• 環境微生物学
• 環境工学
• バイオテクノロジー

背景:

• 導電性材料 (CM) は,排水処理のための無酸素消化における電子移転を改善します.
• 原子炉の稼働モード (連続流量原子炉 [SBRs] vs.連続流量原子炉 [CFRs]) がCMの有効性に与える影響は十分に理解されていません.
• 硫酸塩が豊富な排水処理は,微生物のコミュニティダイナミクスとシステムの性能のために課題を提示します.

研究 の 目的:

• 硫酸塩濃度の高い排水処理のためのSBRとCFRにおけるCM (磁石 [Fe3O4]と粉状活性炭 [PAC]) の有効性を体系的に比較する.
• 微生物群,電子転送,および全体的な処理性能に対する原子炉モードとCMの影響を明らかにする.
• 改善された排水処理に関与する重要な微生物と代謝経路の特定

主な方法:

• 硫酸塩濃度の高い排水処理のためのFe3O4またはPACで修正されたSBRとCFRの比較
• 硫酸の減少,揮発性脂肪酸の分解,メタンの生成率の分析
• 遺伝子発現 (e-pili,cytochrome) と共発生ネットワークの分析を含む微生物コミュニティの分析

主要な成果:

• CMの修正により,硫酸塩の減少,VFAの分解,およびメタンの生成が著しく加速され,Fe3O4が最も有効であった.
• CFRはSBRと比較して,特にCMと比較して,メタノゲーゼスの割合が著しく高かった.
• SBRは硫化水素によるメタノゲーシス阻害を経験し,CMはそれを緩和できませんでした.CFRは異なる代謝経路を好み,微生物の電子伝達機構を強化しました.

結論:

• CFRは,特にFe3O4やPACのような導電性物質で修正された場合,硫酸塩濃度の高い廃水を処理するのにSBRよりも効果的です.
• CMは泥の伝導性と電子輸送活動を強化し,PACはCFRのe- piliとサイトクローム遺伝子を促進し,Fe3O4はSBRの外部導体として作用する.
• 原子炉モードとCMの戦略的選択は,硫酸塩濃度の高い排水処理を最適化するために不可欠であり,特定のSRBとメタノゲンは電子伝送ネットワークで重要な役割を果たしています.