平成29年度 公害防止管理者 汚水処理特論 問16を解説｜アナモックスプロセス（多く食うのは亜硝酸のほう）

平成29年度 汚水処理特論 問16は、酸素のない条件でアンモニアを直接窒素ガスに変える細菌を使った窒素処理についての正誤問題です。誤っているものを選びます。

この問題のポイント

この反応を担う細菌の性質、有機物がなくても進むこと、汚泥の出方が少ないこと、副産物が少し生まれることは、いずれもこの方式の売りにあたる部分で、記述としても素直です。分かれ目は反応式の左辺に並ぶ二つの窒素のうち、どちらを多く消費するのかという一点にあります。この細菌はアンモニアと亜硝酸を組にして反応させるので、一対一で釣り合っていると思い込みがちですが、実際の式はきれいな一対一ではありません。しかも、どちらが多いかは副産物の存在と直結しており、二つを別々に暗記していると矛盾に気づけません。

※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。

正解：選択肢(5)（誤っている記述）

各選択肢の正誤

選択肢(5)のポイント（ここが誤り）

この反応で電子を放り出す側はアンモニアの窒素、受け取る側は亜硝酸の窒素です。二つが対になって窒素ガスへ抜けるだけなら、消費量は一対一で釣り合うはずでした。ところが細菌は同時に自分の体も作らなければならず、その材料である無機の炭素を取り込んで有機物に組み上げる際に、余分な電子を必要とします。その電子を捻出するために、一部の亜硝酸をさらに酸化して硝酸へ回しているのです。結果として亜硝酸のほうが多めに消費され、その代わりにわずかな硝酸が処理水に残ります。

この二つは同じ式の表と裏です。実験式に基づけばおおむねアンモニア1に対して亜硝酸1.3ほどという比で、生成する硝酸はその差にほぼ見合います。硝酸がわずかに生じる点を正しいと認めながら、消費量はアンモニアのほうが多いと考えるのは、同じ式の中で辻褄が合いません。片方の向きを認めた時点で、もう片方の向きは自動的に決まると考えてください。

この比は運転上も重要です。この方式では前段でアンモニアの一部だけを亜硝酸へ酸化し、残りのアンモニアと合わせて反応槽へ送ります。前段でどこまで酸化するかを、この比に合うよう調節するのが要点で、酸化しすぎればアンモニアが足りず、酸化が足りなければ亜硝酸が不足します。これまでの硝化脱窒に比べて送風量が大幅に減り、外から加える炭素源も要らず、汚泥も少ないという利点は、この量論の上に成り立っています。

覚え方

• 電子を出すのがアンモニア、受け取るのが亜硝酸。多く食うのは亜硝酸のほう。
• 亜硝酸を多く食う理由と、わずかな硝酸が残る理由は同じ。菌体を作るための電子。
• 比はおおよそ1対1.3。前段で酸化する量はこの比に合わせて絞る。
• 有機物不要・送風少・汚泥少の三拍子。代わりに菌の増殖が遅く立ち上げに時間がかかる。
• 硝酸がわずかに生まれる点を認めたら、亜硝酸のほうが多く減ると自動的に決まる。

理解度チェック

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