Kesikli Besleme Koşullarının Mikrobiyal Çoğalma Üzerine Etkileri

Abstract

Biyokimyasal proseslerin denge koşulları altındaki performanslarını belirlemek için Monod tarafından geliştirilen kolay ayrışabilir substrat üzerinden mikrobiyal büyüme kinetiği kullanılmaktadır. Ancak birçok arıtma sistemine giren kirletici yükü zamana bağlı olarak değişkendir. Sistem denge koşullarına nadiren ulaşır. Ayrıca aktif çamur sistemleri sürekli değişen koşullara maruz kalmaktadır. Bu nedenle mikroorganizmaların metabolizmaları sürekli değişim halindedir ve bu durum denge koşulları altında geçerli olan Monod kinetiği ile açıklanamamaktadır. Yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı simülasyon sonuçları ile deneysel veriler arasında farklılıklar gözlenmektedir. Özellikle deneyin başlangıcında gözlemlenen bu farklılıklara “geçici tepki (transient response)” adı verilmektedir. Monod Kinetik Teorisi bakterilerin geçici tepkisini açıklamakta yetersiz kalmaktadır. Bu farklılığı ortadan kaldırmak için kolay ayrışabilir substrat üzerinden mikrobiyal büyüme dinamiğinin bakterinin substrat alım hızı ve depolama ürünlerinin kullanılmasının da modele birlikte dahil edilmesi gerekmektedir. Bu çalışmanın genel amacı, değişen besleme koşulları altında bakterilerin metabolik değişiminin incelenerek mikrobiyal büyüme dinamiğinin daha iyi anlaşılmasını sağlamaktır. İçsel solunum yapmakta olan biyokütleye yapılan arka arkaya yapılan beslemelerde oluşan oksijen kullanım hızı profilleri farklılık göstermektedir. Bu farklılıklar ilk beslenme anında ve substratın tamamen tükenmesi sırasında görülebilmektedir.

The Monod Kinetic Theory of steady state microbial growth on substrates is used to predict the performance of biochemical unit processes. However, the inputs to the most wastewater treatment systems are time-variant, indicating that the steady states are rarely achieved. Furthermore activated sludge systems are alternately exposed to environments with alternating substrate availability. Consequently, their metabolic state is in a constant state of flux that cannot truly be represented by a steady state theory. The difference between the experimental data and simulation results occurs because those circumstances. This difference which is called transient response can be observed especially at the starting period of the respirometric analysis. The transient response cannot be explained by the Monod Kinetic Theory using the same set of kinetic and stoichiometric model parameters. In order to eliminate this difference, there is a need for a better understanding of the dynamics of microbial growth on biodegradable substrate with taking substrate uptake rate and storage materials into account by incorporating those variables in the mathematical models. In this study, growth and storage kinetics of a biomass sample exposed to feast and famine conditions monitored. The results showed that repeated substrate additions to the biomass at endogenous respiration phase showed different OUR profiles. The difference in the profiles can be seen at the initial responses. Another difference is observed during the depletion of substrate.