Biyolojik aşırı fosfor giderimi temel özelliklerinin İzmir Atıksu Arıtma Tesisi’nde araştırılması

Yıl 2008, Cilt: 18 Sayı: 1, 17 - 31, 31.12.2008

Tolga Tunçal Ayşegül Pala Orhan Uslu

Öz

Atıksu arıtımında biyolojik aşırı fosfor giderimi (BAFG) ülkemizde ve Avrupa Birliği ülkelerinde oldukça tercih edilen bir süreç haline gelmiştir. Bu çalışmada değişen organik yükleme hızlarına ve
çevresel faktörlere bağlı olarak tam ölçekli bir BAFG sürecinde oluşan biyokimyasal ve mikrobiyolojik değişimler incelenmiştir. BAFG süreçlerinin temel filozofisi, aktif çamurun sırası ile anaerobik, anoksik ve aerobik ortamlarda tutularak fosfor depolama yeteneğine sahip bakteri türlerinin (FDB) süreç içerisinde baskın hale getirilmelerine dayanmaktadır. Bu çalışma kapsamında, büyük
ölçekli bir BAFG sürecinin anaerobik, anoksik ve aerobik ortamlarında kütle dengeleri oluşturularak, kinetik bağıntılar yardımı ile sistemde oluşan bakteri türleri ve nütrient giderim hızları tespit
edilmeye çalışılmıştır. Yapılan saha çalışmaları laboratuar ölçekli deneylerle desteklenmiştir. İncelemeler neticesinde FDB türlerinin sistemdeki kütlesel oranının %9 ile %34 arasında değiştiği tespit edilmiştir. Daha önceki bilimsel çalışma sonuçlarını doğrular nitelikte, FDB’lerin hücre ağırlığının %32’si oranında, aşırı miktarda fosfor (P) depolayabilecekleri belirlenmiştir. Buna ilave olarak, aktif çamur kültüründeki FDB kütlesel oranının artması ile birlikte sadece P giderim verimliliği değil aynı zamanda karbon (C) ve azot (N) giderim hızlarının da önemli ölçüde artabileceği saptanmıştır. Bu bakteri türlerinin (FDB) sistemdeki oranlarının ise atıksu içerisindeki basit karbon formları ile yakından ilişkili olduğu saptanmış olup, bu konuda yapılmış olan bilimsel çalışmaları doğrular nitelikte sonuçlara ulaşılmıştır. Sistemdeki FDB kütlesel oranının %30’un üzerine çıktığı durumlarda, anoksik ve aerobik P giderim hızlarının 0.1 mg P (g UAKM(Uçucu askıda katı madde) -1 dk -1 , denitrifikasyon hızının 0.04 mg NO 3 -N (g UAKM) -1 dk -1 ve uçucu yağ asidi (UYA) giderim hızının ise 0.5 mg UYA (g UAKM) -1 dk -1 değerlerine ulaşabileceği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Biyolojik aşırı fosfor giderimi, kütle dengesi, fosfor depolayan bakteri, denitrifikasyon

Kaynakça

• Abu-ghararah, Z.H. and Randall, C.W. (1991) The effect of organic compounds on biological phosphorus removal. Wat. Sci. Tech., 23, 585-594.
• APHA-AWWA-WPCF. (1998) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed. American Public Health Association, Washington, DC.
• Atkinson, B.W., Mudaly, D.D. and Bux, F. (2001) Contribution of Pseudomonas spp. to phosphorus uptake in the anoxic zone of an anaerobic- anoxic-aerobic continuous activated sludge system, Water Science and Technology; 43(1), 139-146.
• Brdjanovic D. (1998) Modeling biological phosphorus removal in activated sludge systems, IHE Delft, TUDelft. USA: A.A. Balkema Publishers; p. 251.
• Comeau, Y., Hall, K.J., Hancock, R.E.W. and Oldham, W.K. (1986) Biochemical Model for enhanced biological phosphorus removal. Wat. Res. 20(12) 1511-152.
• Donnert, D., Salecker, M. (1999) Elimination of phosphorus from waste water by crystallization. Environ. Technol. 20, 735–742.
• Ekama, G.A., Marais, G.R. (1984) Biological excess phosphorus removal - design and operation of nütrient removal activated sludge process. Water Research Commission, Pretoria S.A.
• Erdal, U.G.; Erdal Z.K.; Randall, C.W. (2002) The Competition between PAOs and GAOs in EPBR Systems at Different Temperatures and the Effects on System Performance. Paper 20420, Enviro 2002 ve IWA World Water Congress, Melbourne, Australia.
• Kuba T., M.C.M. Van Loosdrecht and J.J Heijnen. (1996) Effect of cyclic oxygen exposure on the activity of denitrifying phosphorus removing bacteria. Wat. Sci. Tech., 34(1-2), 33-40.
• Kucuksezgin, F.; Kontas, A.; Altay, O.; Uluturhan, E., Darılmaz, E. (2005). Assessment of marine pollution in Izmir Bay: Nütrient, heavy metal and total hydrocarbon concentrations. Environment International, 32(1), 41-51.
• Lee, S.H, Nam S.Y., Lim J.L., Lim K.H., Shin H.S. (2003) Phosphorus Uptake And Denitrification By The Denitrifying Phosphorus Removing Bacteria Under Anoxic Phase. Proceedings of the 76 th Annual Technical Exhibition and Conference WEFTEC 2003, Los Angeles Convention Center. October 11-15
• Liu WT, Mino T, Matsuo T, Nakamura K. (1996) Biological phosphorus removal process – Effect of pH on Anaerobic Substrate Metabolism. Water Sci ve Tech., 34(1-2), 25-32
• Liu Y., Chen Y., Zhou O. (2007) Effect of initial pH control on enhanced biological phosphorus removal from wastewater containing acetic and propionic acids. Chemosphere, 66,123-129
• Metcalf and Eddy. (2003) Wastewater Engineering (Treatment and Reuse). (4th ed.).Singapore: McGraw-Hill Inc, 1819 p
• Mino T, van Loosdrecht MCM, Heijnen JJ. (1998) Microbiology and biochemistry of the enhanced biological phosphate removal process. Water Res., 32(11), 3193– 207.
• Janssen P.M.J., Meinema K., van der Roest H.F (Eds.). (2002). Biological Phosphorus Removal. Manuel for design and operation Stowa: IWA Publishing.
• Osee Muyima NY, Momba MNB, Cloete. (1997). Biological methods for the treatment of wastewaters. In: Cloete TE, Moyima NYO, editors. Microbial community analysis: the key to the design of biological wastewater treatment systems. London: IAWQ Publishers; p. 1– 24.
• Pala, A. and Bölükbaş, Ö. (2005) Evaluation of kinetic parameters for biological CNP removal from a municipal wastewater through batch tests. Process Biochem.,40 629-635.
• Panswad T., Tongkhammaka N., Anotaib J. (2007) Estimation of intracellular phosphorus content of phosphorus-accumulating organisms at different P:COD feeding ratios. J environ manage; 84, 141–145.
• Park, J.K.; Whang, L.M.; Wang, J. and Novotny, G. (2001) A biological phosphorus removal potential test for wastewaters. Water Env. Res. 73(3), 374-382.
• Randall CW, Barnard JL, Stensel HD. (1992) Design and retrofit of wastewater treatment plants for biological nütrient removal. Lancaster: Technomic Publishing, 25–78.
• Reddy, M. (1991) The Concept of Phosphorus Storage Capability and Its Implications for Design of Systems for Enhanced Biological Phosphorus Uptake of Phosphate. Wat. Sci. Tech., 23, 577-584.
• Scruggs C., Barnard J., Saayman G. (2003) GAOs or secondary release?. Prevention of EBPR Failure. Proceedings of the 76 th Annual Technical Exhibition and Conference WEFTEC 2003, Los Angeles Convention Center. October 11-15.
• USEPA (United States Environmental Protection Agency). (1987) Design Manual Phosphorus Removal. EPA/625/1-87/001 Cincinnati