廃水処理におけるスラッジ凝集の形成における粉末キャリア材料の役割の照明：拡張動作性能から微生物応答メカニズムへの洞察

この研究では、さまざまな粉末キャリア材料に対する新規微小顆粒廃水処理技術の反応が明らかになりました。異なるシステム間の特性と区別は、プロセスのパフォーマンス、スラッジ凝集能力、および微生物代謝に基づいて評価されました。ゼオライトキャリアシステムは、89.6±0.9％の顕著な窒素除去効率を示しましたが、断続的な曝気と併せて珪藻土キャリアが2.6％から27.1％に同時硝化と脱窒を強化しました。鉄ベースのキャリアは、化学経路と微生物経路の両方を介して効率的なリン除去（94.7±1.2％）を実証しました。粉末キャリアの特定の表面積、細孔構造、生体適合性が、微小顆粒の形成とサイズを決定しました。細胞外高分子物質のトリプトファン様物質、C-（C/H）、およびNPRは、スラッジ疎水性および顆粒と強く相関していました。ゼオライト粉末キャリアシステムにおけるNorank_comamonadaceaeとニトロソモナスの有意な濃縮は、部分的な硝化と内因性脱窒を促進しました。代謝経路の違いは、微小顆粒形成と効率的な治療性能を促進する潜在的なメカニズムとして、アミノ酸合成、エネルギー代謝、膜輸送のアップレギュレーションを解明しました。

This study uncovered the response of novel micro-granule wastewater treatment technology to different powder carrier materials. Characteristics and distinctions among different systems were assessed based on process performance, sludge aggregation capacity, and microbial metabolism. Zeolite carrier system exhibited remarkable nitrogen removal efficiency of 89.6 ± 0.9 %, while diatomite carriers, in conjunction with intermittent aeration, enhanced simultaneous nitrification and denitrification from 2.6 % to 27.1 %. Iron-based carriers demonstrated efficient phosphorus removal (94.7 ± 1.2 %) through both chemical and microbial pathways. Specific surface area, pore structure and biocompatibility of powder carriers determined the formation and size of micro-granules. Tryptophan-like substances, C-(C/H), and Npr in extracellular polymeric substances strongly correlated with sludge hydrophobicity and granulation. Significant enrichment in norank_Comamonadaceae and Nitrosomonas in zeolite powder carrier system promoted partial nitrification and endogenous denitrification. Differences in metabolic pathways elucidated the up-regulation of amino acid synthesis, energy metabolism, and membrane transport as potential mechanisms driving micro-granule formation and efficient treatment performance.