The Inhibition of volatile fatty acid production in granular sludge from an UASB reactor

Abstract

ÖZET Anaerobik reaktörde yeterli miktarda aktif metan arkea topluluğunun tutulması, atıksu arıtımında istenilen verimin elde edilmesinde kritik bir faktördür. Geleneksel olarak kullanılan uçucu askıda katı madde (UAKM) parametresi, reaktördeki biyokütleyi ve diğer organik maddeleri birbirinden ayırt edemediği gibi mevcut biyokütlenin ne kadarının aktif metan topluluğu olduğu hakkında da bir gösterge teşkil edemez. Anaerobik proseslerin dizayn ve işletilmesi açısından, metan arkea topluluğunun aktivitesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, uçucu yağ asitlerinden asetat, bütrat ve propionat'ın çeşitli konsantrasyonlarda, asetat kullanan metan bakterilerinin potansiyel aktivitesi üzerine etkileri incelenmiştir. Çalışmada bahsi geçen uçucu yağ asitlerinin, metan türlerinin potansiyel aktiviteleri üzerine etkisi Spesifik Metan Aktivite (SMA) test düzeneği kullanılarak tespit edilmiştir. SMA testlerinde kullanılan anaerobik çamur, yerel bir alkol distilasyon fabrikasının tam ölçekli anaerobik arıtma tesisinden temin edilmiştir. Asetat, bütrat ve propionat ile yapılan maksimum spesifik metan aktivite test sonuçlan sırasıyla, 3.000 mg/L, 5.000 mg/L ve 2.000 mg/L konsantrasyonlarında ölçülmüştür. Asetat, bütrat ve propionat yukarıda bulunan optimum konsantrasyonları aştığında başka inhibisyon oluşturan koşul bulunmadığı durumda aktivitede inhibisyon gözlenmiştir. Netice itibariyle, anaerobik granül çamurun asetoklasik metan aktivitesinde asetat konsantrasyonu 25.000 mg/L'de, bütrat konsantrasyonu 25.000 mg/L'de ve propionat konsantrasyonu 5.000 mg/L'de %100 inhibisyon gözlenmiştir. 8u çalışmadan elde edilen sonuçlar anaerobik sistemin işletme sürecinde ve/veya devreye alma döneminde uçucu yağ asitlerinin reaktörde birikmesi durumunda anaerobik reaktörlerin davranışları hakkında önemli bilgiler vermektedir.

IV ABSTRACT It is important to recognize that the amount of active methanogenic population in an anaerobic reactor is the critical factor in achieving efficient wastewater treatment. Traditional volatile suspended solids (VSS) measurements do not distinguish between microbial biomass any other particulate organic material, which may be present in the reactor, nor does it give any indication of potential methanogenic activity of the microbial biomass present. From the standpoint of design and operation of anaerobic processes, methanogenic `activity` is of great importance. This study, therefore, examined behavior and potential activity of acetoclastic methanogens in case of accumulation of volatile fatty acids, namely acetic, butyric and propionic. In the study, Specific Methanogenic Activity (SMA) test, which is a direct measurement of methane production rate, was used to monitor any changes in the potential activities of the acetoclastic methanogenic species due to a range of concentration of above volatile fatty acids. The anaerobic granular sludge, which was used in the SMA tests, was taken from a full-scale anaerobic upflow sludge blanket reactor system of a treatment plant at a local alcohol distillery. The maximum specific methanogenic activity results with acetate, butyrate and propionate were measured as 3000 mg/L, 5000 mg/L, and 2000 mg/L respectively. As acetate, butyrate and propionate concentrations were exceeded above these optimum concentrations, it was observed that inhibition occurred with in the absence of any other inhibitory conditions. Finally, 100 per cent inhibition in spesific methanogenic activity occurred with 25000 mg/L acetate, 25000 mg/L butyrate and 5000 mg/L propionate concentrations with the anaerobic granular sludge. The results obtained from this study are useful to estimate behavior of anaerobic reactors when there is accumulation of volatile fatty acids during different stages of operation; start up and steady-state operation.