Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/50215
Title: จลนพลศาสตร์และกลุ่มประชากรของกลุ่มแอมโมเนียออกซิไดซิ่ง และไนไตรท์ออกซิไดซิ่งในน้ำกร่อยที่การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นแอมโมเนียสูงและต่ำ
Other Titles: Kinetics and communities of ammonia-oxidizing and nitrite-oxidizing microorganisms in brackish water under the change of high and low ammonia concentrations.
Authors: ธารเพชร เจริญวุฒิพงศ์
Advisors: เบญจพร สุวรรณศิลป์
ตะวัน ลิมปิยากร
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Advisor's Email: Benjaporn.Bo@chula.ac.th,benjaporn.bo@chula.ac.th
Tawan.L@Chula.ac.th
Subjects: จลนพลศาสตร์เคมี
ตัวออกซิไดส์
แอมโมเนีย
ไนไตรท์
Chemical kinetics
Oxidizing agents
Ammonia
Nitrites
Issue Date: 2558
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
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
Other Abstract: This study investigated the changes in kinetics and microbial communities of the microbial enrichments for treating ammonia and nitrite in aquaculture systems caused by the changes of feeding ammonia concentrations. The study was divided into two experiments. For the first experiment, ammonia-oxidizing microorganism (AOM) and nitrite-oxidizing bacteria (NOB) were enriched in two 10-liter batch reactors with different feeding ammonia concentrations, 50 mg-N/l for Reactor A and 1 mg-N/l for Reactor B in which the salinity of both reactors were controlled at approximately 15 ppt. The kinetic characteristics, maximum specific substrate utilization (qmax) and half saturation constant for substrate (KS), of AOM and NOB from both reactors were investigated. Microbial communities in the systems were monitored by Fluorescence in situ hybridization (FISH) technique. Ammonia and nitrite treatment efficiencies in both reactors were also monitored. In Reactor A (50 mg-N/l), the qmax of the AOM was 0.128 ± 0.018 mg-N/mgMLVSS.hr whereas KS was 8.79 ± 3.82 mg-N/l . For Reactor B (1 mg-N/l), the qmax was 0.0089 ± 0.0007 mg-N/mgMVSS.hr whereas KS was 1.19 ± 0.47 mg-N/l. The AOM community analysis by FISH technique revealed that in Reactor A (50 mg-N/l), the AOM species, Nitrosomonas europaea, which represents the low affinity to ammonia AOM group was found along with the Nitrosomonas oligotropha lineage, which represents the high affinity to ammonia AOM group. On the other hand, in Reactor B (1 mg-N/l), only the Nitrosomonas oligotropha lineage was observed. For the NOB in Reactor A (50 mg-N/l), the qmax and Ks were 0.045 ± 0.0048 mg-N/mgMLVSS.hr and 2.57 ± 1.00 mg-N/l, respectively, whereas in Reactor B (1 mg-N/l), the qmax and Ks were 0.0086 ± 0.0009 mg-N/mgMLVSS.hr and 1.34 ± 0.80 mg-N/l, respectively. The microorganisms in both reactors removed ammonia and nitrite in the system effectively within 1 day. For the second experiment, the feeding ammonia concentrations of both reactors were switched. The ammonia concentration fed into Reactor A was changed from 50 mg-N/l to 1 mg-N/l whereas the ammonia concentration fed into Reactor B was changed from 1 mg-N/l to 50 mg-N/l. The kinetic experiments were carried out on the 6th, 20th, 47th and 95th day after the changes of ammonia concentrations. Experimental procedure of the second experiment was identical as in the first experiment. For the kinetics of AOM in Reactor A (1 mg-N/l), the qmax and KS values decreased from the first experiment in all kinetic experiments. For Reactor B (50 mg-N/l), the qmax of the AOM increased from the first experiment whereas the KS did not significantly change from the first experiment. The results of microbial community analysis by FISH revealed that in Reactor A (1 mg-N/l), the AOM species, Nitrosomonas europaea, decreased from the first experiment whereas the Nitrosomonas oligotropha lineage could still be found in both reactors. Nevertheless, other AOM genera could also be present in these systems but they were not investigate by FISH probes in this study. For the kinetic characteristics of NOB, for Reactor A (1 mg-N/l), the qmax decreased from the first experiment while KS did not significantly change. For Reactor B (50 mg-N/l), the qmax increased from the first experiment whereas no significant change in KS was observed. Ammonia and nitrite were still effectively removed in both reactors similar to before the changes in feeding ammonia concentrations.
Description: วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2558
Degree Name: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level: ปริญญาโท
Degree Discipline: วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/50215
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5570232621.pdf8.63 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.