Enrichment of denitrifying anaerobic methane oxidation (DAMO) and anaerobic ammonium oxidation (Anammox) co-culture for the treatment of anaerobic digester effluent
Anaerobik çürütücü çıkış suyunun arıtımı için denitrifiye anaerobik metan oksidasyonu (DAMO) ve anaerobik amonyum oksidasyonu (Anammox) birleşik kültürünün zenginleştirilmesi
- Tez No: 782041
- Danışmanlar: PROF. DR. TUBA HANDE BAYRAMOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 461
Özet
Son zamanlarda, atıksu arıtma tesislerinde enerji ve katma değerli ürünlerin üretiminin yanında sera gazı emisyonlarının azaltımı, azot ve fosfor gibi besin maddelerinin geri dönüştürülmesini amaçlayan yeni nesil biyolojik besin giderim tekniklerinin üzerinde durulmaktadır. Bu bağlamda, bu doktora tezinin temel amacı, bir DAMO-Anammox birleşik kültürünün ve yeni bir DAMO-Anammox-Mikroalg ardışık arıtma ünitesinin anaerobik çürütücü (AÇ) çıkış sularının arıtımı için geliştirilmesini ve uygulanabilirliğini araştırmaktır. DAMO-Anammox birleşik kültürü metanı oksitleyerek karbon dioksite dönüştürebilir, amonyumu oksitleyebilir, ve nitrit ve nitratı azot gazına indirgeyebilir. DAMO-Anammox birleşik kültürü, bir AKR'de (Ardışık kesikli reaktör) zenginleştirilmiş ve hidrolik bekletme süresinin (HBS), dolayısıyla azot yükleme hızının birleşik kültür performansına etkisi araştırılmıştır. Hedef filumun mikrobiyal konsorsiyumundaki göreceli bolluğu %8 Planctomycetota, %0,5 NC10 ve %0,16 Euryarchaeota olarak gözlemlenmiştir. Birleşik kültür Anammox ağırlıklı olduğundan, HBS'nin 6 günden 4 güne düşürülmesi, DAMO mikroorganizmalarının, özellikle DAMO bakterilerinin Anammox bakterileriyle rekabet etmesine izin vermemiştir. Amonyum-çözünmüş metan oranının (0, ¼, 1) kısa vadeli etkisi, mevcut literatürde araştırılmamış olup, bu çalışma kapsamında kesikli reaktörlerde araştırılmıştır. Sonuçlar, 1'den küçük oranlarda DAMO bakteri baskınlığını, 1 oranında ise Anammox baskınlığını ve bu koşulda DAMO bakteri aktivitesinin kısıtlanırken DAMO arke aktivitesindeki artışın kolaylaştığını göstermiştir. Azot türlerinin çeşitli kombinasyonlarının DAMO mikroorganizmaların ve DAMO-Anammox birleşik kültürünün zenginleştirilmesine etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar, baskın bir Anammox kültürü olmadığında, DAMO (DAMO bakteri ve DAMO arke) aktivitesinin belirgin olduğunu ve bunun da DAMO kültürü için daha kısa bir zenginleştirme süresine yol açabileceğini göstermiştir. %7 Planctomycetota, %0,2 NC10 ve %0,3 Euryarchaeota'dan oluşan bir DAMO-Anammox birleşik kültürü, yaklaşık 222±8 mg TN/L (166±15 mg TAN/L ve 56±6 mg NO2--N/L) derişime sahip bir AÇ çıkış suyunu arıtmak için kullanılmış ve 12,1±2,6 mg N/L·gün'lük bir TN giderim hızı elde edilmiştir. DAMO-Anammox-Mikroalg sistemi, AÇ çıkış suyundan azot ve fosforu tamamen gidermede başarılı olmuştur. Bu entegre sistemin gelecek vadeden özellikleri doğrultusunda yenilikçi bir atıksu arıtma sistemi de önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
Recently, the implementation of next-generation biological nutrient removal techniques aimed at recycling nutrients such as nitrogen and phosphorus while generating energy, producing value-added products and mitigating greenhouse gas emissions, in wastewater treatment plants is being emphasized. In this regard, investigating the development and applicability of a DAMO-Anammox co-culture and a novel DAMO-Anammox-Microalgae sequential treatment unit in the treatment of anaerobic digester (AD) effluent was the main goal of this PhD research. A DAMO-Anammox co-culture is capable of oxidizing methane into carbon dioxide, oxidizing ammonium and reducing nitrite and nitrate into nitrogen gas. A DAMO-Anammox co-culture was enriched in an SBR and the effect of hydraulic retention time (HRT), thus nitrogen loading rate was assessed on the co-culture performance. The relative abundance in the microbial consortium of the target phyla were 8% Planctomycetota, 0.5% NC10, and 0.16% Euryarchaeota. Since the co-culture was Anammox dominated, the reduction in HRT from 6 to 4 days did not allow the DAMO microorganisms, especially DAMO bacteria any chance of competition with the Anammox bacteria. The short-term effect of ammonium to dissolved methane ratios (0, ¼, 1), which has not been investigated in the current literature, was assessed in batch reactors. The results illustrated DAMO bacteria dominance at ratios less than 1, and Anammox dominance at ratio of 1 constraining the DAMO bacteria activity in turn facilitating the increase in DAMO archaea activity. The effect of various combinations of nitrogen sources on the enrichment of the DAMO microorganisms and the DAMO-Anammox co-culture were researched. The results revealed that in the absence of a dominant Anammox culture, the DAMO (DAMO bacteria and DAMO archaea) activity was prominent which may allow a shorter enrichment period of a DAMO culture. A DAMO-Anammox co-culture consisting of 7% Planctomycetota, 0.2% NC10 and 0.3% Euryarchaeota was employed to treat an AD effluent with concentrations of about 222±8 mg TN/L (166±15 mg TAN/L and 56±6 mg NO2--N/L), achieving a TN removal rate of 12.1±2.6 mg N/L·day. The DAMO-Anammox-Microalgae system was successful in completely removing nitrogen and phosphorus from an AD effluent. Regarding the promising nature of this integrated system, an innovative wastewater treatment system was further proposed.
Benzer Tezler
- Investigation of enrichment of denitrifying anaerobic methane oxidation (DAMO) microorganisms and the effect of magnetic nanoparticles on their activity
Denitrifiye anaerobik metan oksidasyonu (DAMO) mikroorganizmalarının zenginleştirilmesi ve manyetik nanopartiküllerin aktiviteleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi
SİMGENUR TOLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUBA HANDE BAYRAMOĞLU
- Denitrifying anaerobic methane oxidation (DAMO) microorganisms: Investigation of their occurrence and enrichment
Denitrifiye anaerobik metan oksidasyonu (DAMO) mikroorganizmaları: Varlıklarının ve zenginleştirilmelerinin incelenmesi
DİLAN LAÇİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUBA HANDE BAYRAMOĞLU
- Investigation of existence of denitrifying phosphate accumulating organisms at wastewater treatment plants in Turkey
Türkiye'deki atık su arıtma tesislerinde anoksik fosfor giderimi yapabilen organizmaların varlığının incelenmesi
MURAT AYHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Çevre MühendisliğiMarmara ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. NESLİHAN SEMERCİ
- Ardışık kesirli reaktörlerde azot giderimi
Nitrogen removal in sequencing batch reactors
CANAN DEMİRTUNA
- Gemlik körfezi çökellerinde ağır metal ve organik kirliliğin zaman içindeki evrimi
Heavy metal and organic pollution and its temporal evolution in sediments of gemlik gulf
GÜLÜM ALBUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEMET NAMIK ÇAĞATAY