Analiysis of archaeal community dynamics in full scale anaerobic reactors using fluorescent in situ hybridization

Abstract

Anaerobik reaktörlerde yeterli sayıda ve aktif metanojenik popülasyonun tutulmasıreaktörün uzun vadede stabilitesinin saglanması açısından önem arzetmektedir. Buçalısmada, alkollü içki endüstrisi atıksuyu arıtımında kullanılan ve IUASB (stanbul),TUASB (Tekirdag) ve CUASB (Çanakkale) olarak isimlendirilen, üç farklı yukarı akıslıanaerobik çamur yatagı UASB reaktörün metanojenik arkeyal kompozisyonu floresanlıyerinde melezleme (FISH) teknigi kullanılarak analiz edilmistir, reaktörlerdeki biyolojikçamurun asetoklastik metanojenik aktivitesi ise spesifik metanojenik aktivite (SMA) testikullanılarak ölçülmüstür. Ayrıca elde edilen sonuçlar, aynı reaktörler üzerinde yapılanönceki çalısmalardan elde edilen verilerle karsılastırılmıstır.2005 yılı itibariyle, IUASB ve CUASB reaktörleri sırasıyla 3-7 kg KO/m3.gün ve2-10 kg KO/m3.gün lük organik yükleme aralıklarında %60 ile %80 arasında KOgiderim verimi gerçeklestirirken, TUASB reaktörü 3-5 kg KO/m3.gün lük organikyükleme aralıgında çalıstırılmıs ve %50 ile %65 arasında KO giderim verimigerçeklestirmistir. IUASB, TUASB ve CUASB reaktörlerinin 2005 yılındaki çamurnumunelerinin potansiyel metan üretimleri ise, sırasıyla 192 mL CH4/gUAKM.gün, 132mL CH4/gUAKM.gün ve 167 mL CH4/gUAKM.gün olarak bulunmustur. Elde edilenFISH sonuçlarına göre, üç anaerobik çamur numunesinin arkeyal kompozisyonu da,Methanosaeta ve Methanobacteriales türlerinden olusmaktadır. Methanosaeta türleri üçanaerobik çamur numunesinde de en yogun metanojen grubu olarak belirlenmistir.Methanosarcina, Methanococcales, Methanogenium ve akraba türleri gibi diger önemliarkeyal gruplarına ise 2005 yılında alınan üç UASB reaktör çamurunda da rastlanmamıstır.

Maintenance of sufficient quantity of active methanogenic populations in ananaerobic reactor is critical for stable performance. In this study, composition ofmethanogenic archaeal populations in three full-scale UASB reactors, namely IUASB(stanbul), TUASB (Tekirdag) and CUASB (Çanakkale) treating alcohol distilleryeffluents were analyzed using FISH and investigated in terms of acetoclastic methanogeniccapacity using SMA test. The results of this study were then compared with the previousstudies on the same reactors.The IUASB and CUASB reactors achieved COD removal efficiencies between 60%-80% at OLRs in a range of 3-7 kg COD/m3.day and 2-10 kg COD/m3.day, respectivelywhile the TUASB reactor operated at OLRs in a range of 3-5 kg COD/m3.day achievingCOD removal efficiencies between 50%-65% throughout year 2005. The PMP rates of theIUASB, TUASB and CUASB reactors? sludges were 192 mL CH4/gVSS.day, 132 mLCH4/gVSS.day and 167 mL CH4/gVSS.day, respectively, in year 2005. FISH resultsshowed that the archaeal composition of the three UASB reactors? sludges consisted ofMethanosaeta and Methanobacteriales species. Methanosaeta species were found to bemost abundant in the three UASB reactors? sludges. Other important archaeal groups suchas Methanosarcina, Methanococcales and Methanogenium relatives were not observed inthe three UASB reactors? sludges in year 2005.