Çamur bekletme süresinin nitrifikasyon sistemlerindeki bakteriyel çeşitliliğe ve sistem stabilitesine etkisi

Yıl 2008, Cilt: 18 Sayı: 1, 63 - 72, 31.12.2008

Orhan İnce Özge Eyice Bahar Kasapgil İnce

Öz

Bir arıtma tesisinin başarısı büyük ölçüde arıtma işini yapacak mikrobiyal komünitenin oluşumuna bağlıdır. Fonksiyonel öneme sahip populasyonların kaybolması veya aktivitesini yitirmesi arıtma sisteminde verim kaybına yol açar. Kısaca, bir sistemin kararlı halde çalışması sahip olduğu mikroorganizma türlerinin sistemde kararlı halde tutulabilmesine bağlıdır.Yeterli miktarda ve ceşitlilikte mikroorganizmanın sistemde tutulabilmesi, optimum çamur yaşının belirlenebilmesi ile mümkündür. Ancak, son yıllarda yapılan çalışmalarla, çevre veya işletme koşullarında bir farklılık olmadığı durumlarda dahi arıtma sistemlerinin bir süre sonra stabilitesini kaybettiği gösterilmiştir; ancak stabil (kararlı) arıtma verimi elde etmek için, kararlı bir komünite yapısına sahip olmak gerektiği hala kesinlik kazanmamıştır. Bu durum, düşük büyüme hızına sahip nitrifikasyon bakterileri için daha fazla önem arz etmektedir. Bu çalışmada nitrifikasyon prosesi model olarak seçilmiş ve bu sistemlerin kararlı yapısı üzerine araştırma yapılmıştır. Büyüme hızı ile doğrudan ilişkilendirilmesi nedeniyle çamur yaşı bifürkasyon parametresi olarak seçilmiş ve laboratuar ölçekli atıksu arıtma reaktörleri farklı iki çamur yaşında işletilmiştir. Kimyasal analizler yanında moleküler analizler kullanılarak reaktörlerdeki nitrifikasyon bakterilerinin sayısı ve yapısındaki değişimler incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, replika reaktörlerde toplam Amonyağı Oksitleyici Bakteri (AOB) sayısı açısından anlamlı bir ilişki olmadığını göstermiştir. Bunun yanında; bütün 3 gün çamur yaşına sahip reaktörlerde, 10 gün çamur yaşına sahip reaktörlere göre AOB çeşitliliğinin daha fazla olduğu, ancak zamana bağlı olarak çeşitliliğin azaldığı görülmüştür. Çeşitlilikteki bu azalma, yüksek çamur yaşında işletilen reaktörlerde daha fazla gözlenmiştir. Dizi analizi sonucu baskın olan türlerin Nitrosomonas türleri ve henüz kültüre alınmamış beta-proteobakteri olduğu bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

Atıksu arıtma, nitrifikasyon, stabilite, FISH, DGGE

Teşekkür

Yazarlar, bu çalışmanın gerçekleştirilmesindeki katkılarından dolayı İngiltere, Newcastle Üniversitesi’nden Prof. Tom Curtis, Prof. Ian Head ve Dr. Emma Bowen’a teşekkürlerini sunar.

Kaynakça

• Amann, R.I., Binder, B.J., Olson, R.J., Chisholm, S.W., Devereux, R. ve Stahl, D.A., (1990) Combination of 16S rRNA-targeted oligonucleotide probes with flow cytometry for analyzing mixed microbial populations, Applied and Environmental Microbiology, 56, 1919-1925.
• APHA, (1998). Standard methods for the examination of water and wastewater, 19th Ed., Washington D.C.
• Coskuner, G., Ballinger, S.J., Davenport, R.J., Pickering, R.L., Solera, R.R., Head, I.M. ve Curtis, T.P., (2005). Agreement between theory and measurement in the quantification of ammonia oxidizing bacteria, Applied and Environmental Microbiology, 71, 10, 6325-6334.
• Curtis, T.P. ve Craine, N.G., (1998). The comparison of the diversity of activated sludge plants, Water Science and Techology, 37, 71-78.
• Daims, H., Lücker, S. ve Wagner, M., (2005). A novel image analysis program for microbial ecology and biofilm research, Environmental Microbiology, 8, 200-213.
• Fernandez, A., Huang, S., Seston, S., Xing, J., Hickey, R., Criddle, C. ve Tiedje, J., (1999). How stable is stable? Function versus community composition, Applied and Environmental Microbiology, 65, 8, 3697-3704.
• Forney, L.J., Liu, W.T., Guckert, J.B., Kumagai, Y., Namkung, E., Nishihara, T. ve Larson R.J., (2001). Structure of microbial communities in ac-tivated sludge: Potential implications for assessing the biodegradability of chemicals, Ecotoxicology Environmental Safety, 49, 40-53.
• Hallin, S., Lydmark, P., Kokalj, S., Hermansson, M., Sorensson, F., Jarvis, A. ve Lindgren P.E., (2005). Community survey of ammonia- oxidizing bacteria in full-scale activated sludge processes with different solids retention time, Journal of Applied Microbiology, 99, 629-640.
• Kaewpipat, K. ve Grady, C.P.L., (2002). Microbial population dynamics in laboratory-scale activated sludge reactors, Water Science and Technology, 46, 19-27.
• Kargi, F. ve Uygur, A., (2002). Nutrient removal performance of a sequencing batch reactors as a function of the sludge age, Enzyme and Microbial Technology, 31, 842-847.
• Kargi, F. ve Eker, S., (2006). Effect of sludge age on performance of an activated sludge unit treating 2,4 dichlorophenol-containing synthetic waste- water, Enzyme and Microbial Technology, 38, 60-64.
• Kaufman, M.K., Majcherek, H. ve Klaczynski, E., (2005). Factors affecting the biological nitrogen-removal from wastewater, Process Biochemistry, 41, 5, 1015-1021.
• Manz, W., Amann, R., Ludwig, W., Wagner, M. ve Schleifer, K.H., (1992) Phylogenetic oligodeoxynucleotide probes for the major subclasses of Proteobacteria: Problems and solutions, Systematic and Applied Microbiology, 15, 593-600.
• Pollice, A., Tandoi, V. ve Lestingi, C., (2002). Influence of aeration and sludge retention time on ammonium oxidation to nitrite and nitrate, Water Research, 36, 2541-2546.
• Purkhold, U., Pommerening-Roser, A. ve Juretschko, S., (2000). Phylogeny of all recognized species of ammonia oxidizers based on comparative 16S rRNA and amo sequence analysis: implications for molecular diversity surveys, Applied and Environmental Microbiology, 66, 5368-5382.
• Rowan, A.K., Snape, J.R. ve Fearnside, D., (2003). Composition and diversity of ammonia-oxidizing bacterial communities in wastewater reactors of different design treating identical wastewater, FEMS Microbiology Ecology, 41, 195-206.
• Saikaly, P.E. ve Oerther, D.B., (2004). Bacterial competition in activated sludge: Theoretical analysis of varying solids retention times on diversity, Microbial Ecology, 48, 274-284
• Saikaly, P.E., Stroot, P.G., ve Oerther, D.B., (2005). Use of 16S rRNA gene terminal restriction fragment analysis to assess the impact of solids retention time on the bacterial diversity of activated sludge, Applied and Environmental Microbiology, 71, 10, 5814-5822.