Anaerobic ammonium oxidation (anammox) in a moving bed biofilm reactor (mbbr) for mainstream treatment: a pilot study in Istanbul Atakoy sewage treatment plant (stp)

Abstract

Atıksu arıtmında biyofilm sistemleri askıda büyüyen aktif çamur sistemlerine göre bir çok avantaja sahiptir. Özellikle Anammox gibi yavaş büyüme hızına sahip mikroorganizmalarla çalışan sistemlerde etkilidir. Bir çok uygulama şekli bulunan biyofilm sistemlerinden biri de tam karışımlı ve sürekli akış olarak işletilebilen hareketli yatak biyofilm rekatörleridir (HYBR). Anammox bakterilerinin keşfedilmesinden sonra değişen azot döngüsü ile atıksuların arıtımında yüksek hava ihtiyacı olan nitrifikasyon ve fazla çamur üreten, organik karbon ihtiyacı yüksek olan denitrifikasyon proseslerine kısmi nitrifikasyon ardından uygulanan Anammox prosesi (deammonifikasyon prosesi) ekonomik bir alternatif olmuştur. HYBR Anammox sistemlerinin uzun başlangıç periyodlarını kısatmak için genel yaklaşım üzerlerinde önceden bakteri üretilmiş hazır medyaları kullanmaktır. Ancak, bakterili hazır medyalar lokal olarak her zaman mevcut olmamaktadır. Bu nedenle, demmonifikasyon HYBR sistemleri için Anammox aşılaması yapılmadan lokal aktif çamurun ana akım suyu ile beslenilerek optimum bir Anammox zenginleştirme stratejisinin geliştirilmesi için ilave araştırma yapılması gerekmektedir.Bu çalışmada Anammox aşılaması yapılmadan lokal aktif çamur ve boş taşıyıcı malzeme kullanılarak Istanbul Atakoy AAT’ne kurulan pilot ölçekli HYBR sisteminde ana akım kısmi nitrifikasyon - Anammox prosesinin ilk işletmeye alma ve Anammox biyofilmi oluşturma aşamaları 374 günlük işletim sürecinde gözlemlenmiştir. Biyofilm oluşturma aşamasını etkileyen temel faktörler belirlenerek Anammox biyofilmi oluşması aşamasında gerçekleşen tüm prosesler detaylı olarak incelenmiştir.

Biofilm-based technologies have several advantages over floc-based systems and are very efficient for processes performed by slowly growing microorganisms, e.g. Anammox. One of these technologies is the moving bed biofilm reactors (MBBR) which are completely mixed and continuously operated systems. Currently, partial nitritation followed by Anammox process (deammonification) has gained great interest as a promising economic alternative for high amount of oxygen requiring nitrification and high organic carbon consuming and high amount of sludge producing denitrification processes.The common approach to start a new deammonification MBBR system is to use pre-colonized media in order to shorten start-up period due to having long doubling time of Anammox species. However, pre-colonized media is not always available locally. Hence, further research is necessary to develop an optimum Anammox enrichment strategy for deammonification MBBR systems without Anammox pre-seeding and feeding local activated sludge seed with mainstream wastewater. In this study, the start-up and Anammox biofilm development phases of mainstream partial nitritation-Anammox process was observed for 374 days in a pilot MBBR in Istanbul Atakoy STP without Anammox seeding using virgin carriers. The major factors affecting initial biofilm development on virgin carriers and all processes occurring during the development of Anammox biofilm were deeply investigated.