Metabolic and mathematical modelling of phosphate and glycogen accumulating organisms behaviour in enhanced biological phosphate removal systems

3u çalışmada, asetat ve propiyonat ile beslenen iki ardışık kesikli reaktörden elde edilen /eriler, değişken atıksu fosfor/uçucu yağ asidi oranlarında farklı karbon kaynaklarının biyolojik aşırı fosfor giderimi ve depolama ürünleri üzerine etkisinin araştırılması amacıyla kullanılmıştır. Buna göre, fosfor salım/alım oranının karbon kaynağından bağımsız olarak 1.2- 1.3 arasında olduğu bulunmuştur. Ayrıca, biyokütle içinde depolanan polihidroksialkanoat PHA) kompozisyonunun uçucu yağ asidi tipine bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. Asetat çin PHA'nm polihidroksibütirat içeriği yüksek iken propiyonat için bu oranın daha iüşük olduğu bulunmuştur. Farklı propiyonat oranlarmda yürütülen kesikli deney sonuçlan, ısetata alışık biyokütlenin aklimasyon periyoduna ihtiyacı olacağmı göstermiştir. 3u çalışmada, fosfor depolayan organizma ve glikojen depolayan organizma canşık kültürünün anaerobik koşullarda asetat alımı için bir metabolik model önerilmiştir. Bu nodel, FDO'lann PHA sentezini gerçekleştirmek üzere gerekli indirgeme kuvvetlerim glioksilat metabolik yolunu kullanarak elde edebilecekleri esasma dayanmaktadır. Bu ıedenle, model değişken bir stokiyometriye sahiptir. Önerilen model deneysel sonuçlar ile test idilmiş ve doğrulanmıştır. Deneysel veriler, biyolojik aşırı fosfor giderimini gerçekleştirmek üzere asetatın karbon kaynağı olarak kullanıldığı farklı giriş asetat/fosfor Dranlannda işletilen bir ardışık kesikli reaktörden elde edilmiştir. Elde edilen deneysel veriler, ita HAc/P oranlarmda, özellikle fosfor kısıtlı koşullarda, GAO'larm varlığım öngören nodelin geçerliliğini desteklemiştir. PHB üretimi, PHA kompozisyonu, glikojen tüketimi ve Tosfor salımı parametreleri açısından deneysel değerler ve model öngörülerinin uyumlu oldukları gözlenmiştir. 3u çalışmada, Aktif Çamur Modeli No.2d'nin öngörü kabiliyeti, değişken giriş fosfor piklerinde işletilen bir ardışık kesikli biyolojik reaktörün biyolojik aşırı fosfor giderim /erimi açısından değerlendirilmiştir. Bu amaçla, esas karbon kaynağı olarak asetat içeren sentetik atıksu ile beslenen bir laboratuvar ölçekli AKR' den elde edilen veriler kullanılmıştır, airiş atıksuyunda farklı fosfor/asetat oranlarına sahip dört farklı deney seti olarak gerçekleştirilen deneylerin sonuçlan değerlendirilmiştir. Model, kararlı denge halinde temsil idici bir çevrim süresince ölçülen konsantrasyon profilleri esas alınarak değerlendirilmiştir. Hassasiyet analizleri esas alınarak bir iteratif kalibrasyon metodolojisi geliştirilmiştir. Bu netodoloji, dört farklı deney setinde, AKR verimini etkileyen model parametrelerine uygulanmıştır. 3u çalışmada, ASM2d'nin, AKR'nin kararlı denge davranışını farklı model katsayı setleri ile talibre edildiğinde belirleyebildiği ortaya konmuştur. Katsayıların düzenli değişken düzeni, AKR sistemde anaerobic koşullarda glikojenin bozunması ile elde ettiği enerjiyi kullanarak mbstrat depolayan, böylece düşük P/Ac oranlannda sistemde hakim olabilen glikojen iepolayan organizmalann AKR sisteminde varlığım açıklamak üzere kullanılmıştır. xıvElde edilen sonuçlar, sistemde asetat ve polihidroksialkanoat profillerinin daha doğru öngörü ile elde edilebilmesi için glikojen ve GAO'larm model bileşenleri olarak PAO //e GAO proseslerine ilave edilmesi gerektiğini göstermiştir. /ynca, biyolojik aşın fosfor gideriminin modellenmesi, asetat için rekabet eden glikojen ve rbsfor depolayan organizmaların mekanistik ifadesi ve daha sonra glikojen metabolizmasının nodele ilave edilmesi ile geliştirilmiştir. Önceden geliştirilen metabolik kavram ve modellere iayamlarak karışık kültürler için yeni bir proses stokiyometrisi tanımlanmıştır. Önerilen nodel, asetat beslemesi ve P/Ac oranının 0.05 mgP/mgKOİ olması durumunda elde edilen ieneysel verilerin test edilmesi ve kalibrasyonı için kullanılmıştır. Kalibrasyonun, test edilen üm model katsayıları için kabul edilebilir sayısal sonuçlar verdiği ve proses stokiyometrisi ıçısmdan seçilen metabolik ilişkilerin geçerliliğini desteklediği görülmüştür. Ayrıca, proses lavranışı ve verimi üzerine önemli etkisi olan glikojen depolayabilen organizmaların sistemde sağlanabilmesi için gerekli koşullar belirlenmiştir. /ynca bu çalışmada, glikojen ve fosfor depolayan organizmalar arasındaki rekabet üzerine )H ve substrata etkisi değerlendirilmiştir. Bu amaçla, biyolojik aşın fosfor giderimi yapan, farklı giriş asetat/fosfor oranlarına sahip ve karbon kaynağı olarak sadece asetat ile asetat lave edilmiş evsel atıksu kullanılan bir ardışık kesikli reaktörden elde edilen veriler kullanılmıştır. Farklı giriş asetat/fosfor oranlarına sahip asetat ilaveli evsel atıksu aıllanılarak, asetat ve evsel atıksu kanşımının farklı başlangıç pH değerleri için kesikli leneyler yürütülmüştür. Elde edilen sonuçlar, tüm HAc/P oranlamada, özellikle asetata iarbon kaynağı olarak kullanıldığı fosfor kısıtlı koşullarda, GAO'lann varlığını destekler dteliktedir. Substrat alımı, glikojen depolaması ve fosfor salımı açısından asetat ilaveli atıksu sisteminde PAO oranının esas karbon kaynağım sadece asetat olduğu sisteme göre daha yüksek olduğu gözlenmiştir. XV