Glikozla Beslenen Aktif Çamur Sistemlerinde Aşırı Metabolik Yüklemenin Modellenmesi

Abstract

Mikroorganizmaların çoğalması sayısız biyokimyasal reaksiyonu ve yüksek miktarda farklı parametreyi içeren oldukça karmaşık bir süreçtir. Monod, saf bir kültürün çoğalma profilini Michaelis-Menten’in kinetik modelinden esinlenmiş olan bir uyarlaması ile tarif ettiğinden beri araştırmacılar atıksu artıma tesislerinin biyolojik reaktörlerinde ve doğal ortamlarda mikroorganizmaların davranışlarını en iyi şekilde ortaya koyacak modeli geliştirmeye çalışmaktalar. Biyoloji karmaşık olsa dahi, modelin kendisinin basit olması, fakat mümkün olduğunca doğru sonuçlar vermesi gerekmektedir. Aktif Çamur Model Serisi (ASM No. 1, 2 ve 3) bu çabanın bir sonucu olarak ortaya çıkmışlardır, fakat bu modellerin uygulanamadığı koşullar da mevcuttur. Bu tez bu koşullardan birisi üzerine yoğunlaşmaktadır: ara metabolik ürünlerin ortaya çıkıp substrat olarak tüketildiği, aşırı yüklenmiş bir sistem. Bu sorunu çözmek için ASM No. 3 modelinin basitleştirilmiş bir sürümü baz alınarak ortaya yeni bir model çıkarılmış ve bu modelin sistemin benzetimini doğru bir şekilde yapıp yapmadığı kontrol edilmiştir.Microbial growth is an extremely complex process involving countless biochemical reactions and a high number of different parameters affecting these reactions. Ever since Monod fit the growth pattern of a pure microbial culture on a Michaelis-Menten inspired model, researchers have been trying to come up with the best way to describe mathematically the behavior of microorganisms within biological reactors of wastewater treatment plants as well as in natural media. Although the biology involved is complex, the model has to be simple without sacrificing too much accuracy. The Activated Sludge Model series (ASM No. 1, 2 and 3) are a product of this effort, but there are still conditions they are not able to handle – such as the one this thesis deals with: an overloaded system, in which intermediary metabolites form and are subsequently consumed as substrate. To tackle this problem, a new model based on a simplified version of ASM No. 3 was proposed, and its accuracy validated.