จลนพลศาสตร์และกลุ่มประชากรของกลุ่มแอมโมเนียออกซิไดซิ่ง และไนไตรท์ออกซิไดซิ่งในน้ำกร่อยที่การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นแอมโมเนียสูงและต่ำ

Abstract

งานวิจัยชิ้นนี้มุ่งศึกษาผลของจลนพลศาสตร์และการเปลี่ยนแปลงกลุ่มประชากรที่เกิดจากการเปลี่ยนความเข้มข้นของแอมโมเนียที่ใช้ในการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ที่นำมาใช้ในการกำจัดแอมโมเนีย และไนไตรท์ในระบบเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ โดยงานวิจัยนี้ได้แบ่งการทดลองออกเป็น 2 ช่วง ในช่วงแรก ได้ทำการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ใน 2 ถังปฏิกรณ์ขนาด 10 ลิตร แบบทีละเทที่แอมโมเนียความเข้มข้นแตกต่างกัน โดยที่ถังปฏิกรณ์ A เลี้ยงด้วยความเข้มข้นแอมโมเนีย 50 mg-N/l ในขณะที่ถังปฏิกรณ์ B เลี้ยงด้วยความเข้มข้นแอมโมเนีย 1 mg-N/l โดยทำการเลี้ยงในน้ำเค็มสังเคราะห์ที่มีค่าความเค็มประมาณ 15 ppt ทำการวิเคราะห์ค่าแอมโมเนีย ไนไตรท์ และไนเตรท เพื่อดูประสิทธิภาพการบำบัดแอมโมเนีย และไนไตรท์และทำการวิเคราะห์ค่าพารามิเตอร์ทางจลนพลศาสตร์ ซึ่งได้แก่ ค่าอัตราการใช้แอมโมเนีย หรือไนไตรท์จำเพาะสูงสุด (qmax) และค่า Half saturation constant (KS) ของจุลินทรีย์กลุ่มแอมโมเนียออกซิไดซิ่ง (AOM) และ จุลินทรีย์กลุ่มไนไตรท์ออกซิไดซิ่ง (NOB) รวมทั้งใช้เทคนิค Fluorescence in situ hybridization (FISH) เพื่อวิเคราะห์กลุ่มประชากรจุลินทรีย์ภายในระบบ โดยที่ถังปฏิกรณ์ A (50 mg-N/l) กลุ่ม AOM มีค่า qmax เท่ากับ 0.128 ± 0.018 mg-N/mgMLVSS.hr และมีค่า KS เท่ากับ 8.79 ± 3.82 mg-N/l ในขณะที่ถังปฏิกรณ์ B กลุ่ม AOM มีค่า qmax และ KS เท่ากับ 0.0089 ± 0.0007 mg-N/mgMLVSS.hr และ 1.19 ± 0.47 mg-N/l ในขณะที่ผลการศึกษากลุ่มประชากรด้วยเทคนิค FISH พบว่า ถังปฏิกรณ์ A (50 mg-N/l) พบกลุ่ม AOM ชนิด Nitrosomonas europaea ซึ่งเป็นตัวแทนกลุ่ม Low affinity to ammonia อยู่ร่วมกับชนิด Nitrosomonas oligotropha ซึ่งเป็นตัวแทนกลุ่ม High affinity to ammonia ในขณะที่ถังปฏิกรณ์ B (1 mg-N/l) พบเฉพาะชนิด Nitrosomonas oligotropha เท่านั้น ในส่วนของกลุ่ม NOB ในถังปฏิกรณ์ A (50 mg-N/l) ค่า qmax และค่า KS มีค่าเท่ากับ 0.045 ± 0.0048 mg-N/mgMLVSS.hr และ 2.57 ± 1.00 mg-N/l ตามลำดับ ในขณะที่ถังปฏิกรณ์ B (1 mg-N/l) ค่า qmax และค่า KS มีค่าเท่ากับ 0.0086 ± 0.0009 mg-N/mgMLVSS.hr และ 1.34 ± 0.80 mg-N/l ตามลำดับ โดยที่จุลินทรีย์จากทั้ง 2 ถังปฏิกรณ์สามารถกำจัดแอมโมเนีย และไนไตรท์ได้เกือบทั้งหมดภายใน 1 วัน สำหรับการทดลองช่วงที่ 2 ได้ทำการสลับความเข้มข้นของแอมโมเนียที่ใช้ในการเพาะเลี้ยงในถังปฏิกรณ์ A จาก 50 mg-N/l เป็น 1 mg-N/l และในถังปฏิกรณ์ B จาก 1 mg-N/l เป็น 50 mg-N/l และทำการทดลองทางจลนพลศาสตร์ในวันที่ 6, 20, 47 และ 95 ภายหลังจากสลับความเข้มข้นและดำเนินการทดลองคล้ายคลึงกับการทดลองช่วงที่ 1 ซึ่งจากค่าพารามิเตอร์ทางจลนพลศาสตร์ของกลุ่ม AOM พบว่า ในถังปฏิกรณ์ A (1 mg-N/l) ค่า qmax และค่า KS ทั้ง 4 ครั้งลดลงอย่างชัดเจน ในขณะที่ถังปฏิกรณ์ B (50 mg-N/l) ค่า qmax มีค่าเพิ่มขึ้นจากการทดลองที่ 1 ตลอดทั้ง 4 ครั้งในขณะที่ค่า KS ไม่เปลี่ยนแปลงไปจากการทดลองช่วงที่ 1 มากนัก โดยที่ผลจากเทคนิค FISH พบว่าภายในถังปฏิกรณ์ A (1 mg-N/l) กลุ่ม AOM ชนิด Nitrosomonas europaea ลดลงจากช่วงการทดลองที่ 1 อย่างชัดเจน ในขณะที่ถังปฏิกรณ์ B (50 mg-N/l) ยังคงไม่พบ ชนิด Nitrosomonas europaea ภายในระบบ โดยที่ทั้ง 2 ถังปฏิกรณ์ยังคงพบ AOM ชนิด Nitrosomonas oligotropha lineage อย่างไรก็ดีอาจมีความเป็นไปได้ว่าจะมีจุลินทรีย์ AOM สกุลอื่นๆ ด้วย แต่ไม่ได้ทำการวิเคราะห์ด้วย probe FISH ในงานวิจัยชิ้นนี้ ส่วนกลุ่ม NOB ในถังปฏิกรณ์ A (1 mg-N/l) ค่า qmax ลดลงจากการทดลองช่วงที่ 1 ในขณะที่ค่า KS ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจน ในขณะที่ถังปฏิกรณ์ B (50 mg-N/l) ค่า qmax มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับการทดลองที่ 1 ในขณะที่ค่า KS ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจน โดยที่ประสิทธิภาพการบำบัด แอมโมเนียและไนไตรท์ของทั้ง 2 ถังปฏิกรณ์ยังคงมีประสิทธิภาพไม่ต่างจากการทดลองช่วงที่ 1