Çamur bekletme süresinin nitrifikasyon sistemlerindeki bakteriyel çeşitliliğe ve sistem stabilitesine etkisi

Yıl 2008, Cilt: 18 Sayı: 2-3, 32 - 41, 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 arzetmektedir. 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; 3 gün çamur yaşına sahip tüm 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 betaproteobakteri olduğu bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

Atıksu arıtma, nitrifikasyon, stabilite, FISH, DGGE

Teşekkür

Yazarlar, bu çalışmanın gerçekleştirilmesine olan 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. Appl. Environ. Microbiol. 56, 1919-1925.
• APHA., (1998). Standard methods for the examination of water and wastewater, 19 th 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. Appl. Environ. Microbiol. 71(10), 6325-6334.
• Curtis, T.P. ve N.G. Craine. (1998). The comparison of the diversity of activated sludge plants, Water Sci and Tech.37:71-78.
• Daims, H., Lücker, S. ve Wagner, M. (2005) Daime, a novel image analysis program for microbial ecology and biofilm research. Environ. Microbiol. 8, 200-213.
• Fernandez, A., S. Huang, S. Seston, J. Xing, R. Hickey, C. Criddle ve J. Tiedje. (1999). How stable is stable? Function versus community composition. App and Env Microbiol. 65(8):3697-3704.
• Forney, L.J., W.T. Liu, J.B.Guckert, Y. Kumagai, E. Namkung, T. Nishihara, ve R.J. Larson. (2001). Structure of microbial communities in activated sludge: Potential implications for assessing the biodegradability of chemicals. Ecotoxicol. Environ. Safety 49: 40-53.
• Hallin, S., P. Lydmark, S. Kokalj, M. Hermansson, F. Sorensson, A. Jarvis ve P.E. Lindgren. (2005). Community survey of ammonia-oxidizing bacteria in full-scale activated sludge processes with different solids retention time. J App Microbiol. 99:629-640.
• Kaewpipat, K. ve C.P.L.Grady. (2002). Microbial population dynamics in laboratory- scale activated sludge reactors. Wat. Sci. Technol. 46:19-27.
• Kargi, F. ve A. Uygur. (2002). Nutrient removal performance of a sequencing batch reactors as a function of the sludge age. Enzyme and Microb. Technol. 31:842-847.
• Kargi, F. ve S. Eker. (2006). Effect of sludge age on performance of an activated sludge unit treating 2,4 dichlorophenol-containing synthetic wastewater. Enzyme and Microb. Technol. 38:60-64.
• Kaufman, M.K., H. Majcherek, E. Klaczynski. (2005). Factors affecting the biological nitrogenremoval from wastewater. Process Biochem. 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. Syst. Appl. Microbiol. 15, 593-600.
• Pollice, A., V. Tandoi ve C. Lestingi. (2002). Influence of aeration and sludge retention time on ammonium oxidation to nitrite and nitrate. Water Res. 36:2541-2546.
• Purkhold, U., A. Pommerening-Roser, S. Juretschko, vd. (2000). Phylogeny of all recognized species of ammonia oxidizers based on comparative 16S rRNA and amo sequence analysis: implications for molecular diversity surveys. Appl Environ Microbiol. 66: 5368-5382.
• Rowan, A.K., J.R. Snape, D. Fearnside, vd. (2003). Composition and diversity of ammonia-oxidizing bacterial communities in wastewater reactors of different design treating identical wastewater. FEMS Microbial Ecol. 41:195-206.
• Saikaly, P.E. ve D.B. Oerther. (2004). Bacterial competition in activated sludge: Theoretical analysis of varying solids retention times on diversity. Microb. Ecol. 48:274-284
• Saikaly, P.E., P.G.Stroot ve D.B. Oerther. (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. App and Env Microbiol. 71(10):5814-5822.