Investigation of existence of denitrifying phosphate accumulating organisms at wastewater treatment plants in Turkey


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara Üniversitesi, Turkey

Approval Date: 2011

Thesis Language: English

Student: Murat Ayhan

Consultant: NESLİHAN SEMERCİ

Abstract:

TÜRKİYE’DEKİ ATIKSU ARITMA TESİSLERİNDE ANOKSİK FOSFOR GİDERİMİ YAPABİLEN ORGANİZMALARIN VARLIĞININ İNCELENMESİ Laboratuar ölçekli çalışmalarda, fosfor giderebilen denitrifikasyon bakterilerinin varlığından ve anoksik ortamdaki aktivitelerinden bugüne kadar yapılmış birçok çalışmada bahsedilmiştir. Anoksik fosfor giderebilen organizmalar, aerobik fosfor giderimini sağlayan organizmalarla benzer karakteristiğe ve giderim kapasitesine sahiptir. Ancak fosfor giderebilen denitrifikasyon bakterileri, fosfor giderimine önemli avantajlar getirmektedir. Bu avantajlar, havalandırma için gerekli enerjiden tasarruf, denitrifikasyon için gerekli karbonun verimli kullanılması ve çamur üretiminin daha düşük olmasıdır. Bu çalışma ile Paşaköy İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi ve Kayseri Atıksu Arıtma Tesisi’ne ait çamurlarla kesikli deneyler gerçekleştirilmiş ve fosfor giderebilen denitrifikasyon bakterilerinin varlığı ile fosfor giderimine katkıları araştırılmıştır. Ayrıca Paşaköy çamuru ile fosfor giderebilen denitrifikasyon bakterilerinin zenginleştirildiği anaerobik/anoksik/aerobik ardışık kesikli reaktör (SBR) işletilerek kesikli deneyler ile SBR sistemi karşılaştırılmıştır. Kesikli deneylerdeki fosfat salınımı SBR sistemindeki ile kıyaslandığında Paşaköy çamurunda fosfor gideren bakteriler 4 farklı periyot için sırasıyla 10-15%, 50-55%, 35-40%, 30-35% olarak bulunmuştur. Ayrıca fosfor giderebilen denitrifikasyon organizmalarının fosfor gideren toplam organizmalara oranı (qPa/qPo), Paşaköy çamurunda 4 farklı periyot için sırasıyla yaklaşık 58%, 91%, 54%, 57% ve Kayseri çamurunda 3 farklı periyot için sırasıyla yaklaşık 26%, 48%, 27% olarak hesaplanmıştır. Anoksik ortamda giderilen fosforun kullanılan nitrat elektronuna oranı (P/e-), Paşaköy çamuru için 0.05-0.13 mol-P/mol e- ve Kayseri çamuru için 0.05-0.09 mol-P/mol e- bulunmuştur. İki tesisin sonuçları, Paşaköy çamurunda fosfor giderebilen denitrifikasyon bakterilerinin daha fazla olduğunu göstermektedir. ABSTRACT INVESTIGATION OF EXISTENCE OF DENITRIFYING PHOSPHATE ACCUMULATING ORGANISMS AT WASTEWATER TREATMENT PLANTS IN TURKEY The occurrence of denitrifying phosphate accumulating organism (DPAO) has been clearly demonstrated in laboratory scale studies. It has been shown that phosphorus removal by DPAO has similar capacities and characteristics as phosphorus removal in anaerobic-aerobic processes. However, applying DPAO has significant advantages which are the saving of energy for aeration, reduction of carbon demand and a lower sludge production in the overall phosphorus and nitrogen removal processes. In this study, the existence of DPAOs and the contribution of DPAOs to phosphorus removal in full-scale wastewater treatment plants (WWTPs) have been investigated by batch tests with the activated sludge that was taken from Paşaköy and Kayseri WWTPs. In addition, an anaerobic/anoxic/aerobic sequencing batch reactor (SBR) seeded with Paşaköy sludge for the enrichment of the PAOs was operated. The dephosphatation activities in specific batch experiments with Paşaköy sludge were compared with the dephosphatation activity in the SBR system that indicated approximately 10-15%, 50-55%, 35-40%, 30-35% of MLVSS were phosphorus removing organisms in the Paşaköy WWTP sludge for periods I, II, III and IV respectively. The ratio of DPAOs to the total of denitrifying and aerobic phosphorus removing organisms (qPa/qPo) was approximately calculated as 58%, 91%, 54%, 57% for periods I, II, III and IV respectively in Paşaköy sludge and 26%, 48%, 27% for periods I, II and III respectively in Kayseri sludge. The ratio of removed phosphorus to the utilized nitrate-electron (P/e-) was in the range of 0.05 to 0.09 mol-P/mol e- for the Kayseri WWTP sludge whereas, it was between 0.05 and 0.13 mol-P/mol e- for the Paşaköy sludge. The difference on the P/e- ratio between Paşaköy and Kayseri WWTP indicates that DPAOs were much higher in Paşaköy WWTP.