Değişik Karbon Kaynaklarında Çalıştırılan Aktif Çamur Sistemlerinde Farklı Çamur Yaşlarında Çoğalma Ve Depolama Kinetiği

Abstract

Bu çalışmanın amacı, farklı aerobik besleme düzenleri ile farklı çamur yaşında işletilen aktif çamur sistemlerinin asetat, nişasta ve bu iki karbon kaynağı karışımına aklime edilmesi sonucunda elde edilecek karbon giderim mekanizmalarının incelenmesidir. Farklı besleme ve işletme koşullarının karbon giderim mekanizması üzerinde etkileri olduğu kadar mikrobiyal dinamikler üzerinde de etkilerinin incelenmesi amacıyla Flüoresanlı yerinde hibritleşme (FISH) tekniği ile başlıca mikrobiyal türler belirlenmiştir. Bu sayede, çalışma, besleme düzeni, çamur yaşı ve mikrobiyal kompozisyon gibi başlıca faktörlerin karbon kaynağı giderim mekanizması üzerinde etkilerinin açıklanmasını hedeflemiştir. Farklı karbon kaynakları ile aklime edilen aktif çamur sistemlerinde yürütülen deneysel çalışma sonuçları stokiyometri, kinetik ve mikrobiyal kompozisyon açısından PHB ve glikojen depolama mekanizmasında farklılıklar olduğunu göstermiştir. Modelleme çalışmaları sonucunda ise, çamur yaşının nişasta giderimin mekanizmasını etkilediği, besleme düzeninin ise sadece depolama hızı üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Modelleme çalışmaları asetat ile sürekli beslenen sistemlerde depolamanın etkin bir proses olarak rol oynadığını, nişasta ile sürekli beslenen sistemlerde ise karbon kaynağının sadece çoğalma prosesi ile tüketildiğini ortaya koymuştur. Aktif çamur sisteminin iki farklı tür karbon kaynağına bir arada aklime edilmesi sonucu bu karbon kaynaklarının tek karbon kaynağı oldukları duruma kıyasla karbon giderim performansında oluşabilecek değişiklerin izlenmesi amacıyla yürütülen 13C Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) çalışmaları, nişastanın ortamda bulunmasının asetat giderim mekanizmasını etkilendiğini ortaya koymuştur.

The objective of this study was to investigate the utilization mechanisms of acetate, starch and mixture of these carbon sources at different sludge ages under different aerobic feeding conditions by activated sludge. As well as substrate removal mechanisms, differences in microbial composition were determined by means of Fluorescence in Situ Hybridization (FISH). This way, the study intended to cover all the major factors, i.e. feeding regime; sludge age and microbial composition on resulting mechanism of substrate utilization. The experimental results obtained with different carbon sources revealed the mechanistic and microbial differences between the storage of the PHB and glycogen in terms of the stoichiometry, kinetic and microbial composition of activated sludge systems acclimated under different operating conditions. The modelling studies indicated the consumption of starch via different microbial processes depending on the sludge age, although feeding regime had an effect only on storage rate of microorganisms. The modelling studies performed under continuously feeding conditions showed the consumption of starch without storage although the storage play role in the systems fed with acetate under continuously feeding conditions. The comparison of the substrate removal performance with 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR) studies under mixed substrate environment with under single substrate environment showed the adverse effect of starch on the acetate removal mechanism.