ผลของความเข้มข้นยูเรียต่อปฏิกิริยาไนตริฟิเคชันที่พีเอชต่ำโดยระบบโปรยกรอง

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาปฏิกิริยาไนตริฟิเคชันของยูเรียช่วงความเข้มข้นสูง 50-1,000 มิลลิกรัมไนโตรเจนต่อลิตร ที่พีเอชต่ำเพื่อป้องกันการเกิดก๊าซแอมโมเนียโดยใช้ระบบถังโปรยกรองที่มีค่าก่อสร้างและดำเนินการต่ำ ทำการศึกษาที่ควบคุมค่าพีเอช 7 6 5 4 และที่ไม่มีการควบคุมพีเอช พบว่าเมื่อเดินระบบจนคงที่แล้วที่พีเอช 6 มีอัตราไนตริฟิเคชันจำเพาะเฉลี่ยอยู่ที่ 0.577±0.004 กรัมไนโตรเจนต่อตารางเมตรต่อวัน ใกล้เคียงกับพีเอช 7 ซึ่งเป็นพีเอชที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของไนตริฟายอิงแบคทีเรียที่มีอัตราไนตริฟิเคชันจำเพาะเฉลี่ยอยู่ที่ 0.617±0.018 กรัมไนโตรเจนต่อตารางเมตรต่อวัน และสามารถบำบัดยูเรียไปเป็นไนเตรทได้จนหมด ส่วนพีเอช 5 มีอัตราไนตริฟิเคชันจำเพาะเฉลี่ยอยู่ที่ 0.005±0.005 กรัมไนโตรเจนต่อตารางเมตรต่อวัน และพีเอช 4 ไม่มีไนเตรทเกิดขึ้นในทุกรอบการทดลอง จากอัตราไนตริฟิเคชันดังกล่าวสามารถสรุปได้ว่าค่าพีเอช 6 เป็นพีเอชต่ำที่เหมาะสมที่จะนำมาประยุกต์ใช้ในการเดินระบบจริงในถังโปรยกรองเพื่อบำบัดน้ำเสียจากห้องน้ำในสถานีบริการน้ำมัน และลดปัญหาการเกิดกลิ่นของก๊าซแอมโมเนียในระบบบำบัดได้ โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การเจริญเติบโต (Yield) เท่ากับ 0.032±0.023 กรัมของแข็งแขวนลอยต่อกรัมไนโตรเจน นอกจากนี้ยังพบว่าชุดที่ไม่มีการควบคุมพีเอชไม่สามารถบำบัดยูเรียได้มากนักเนื่องจากค่าพีเอชลดลงจนต่ำกว่า 6 และยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาไนตริฟิเคชัน จากการศึกษาผลของการบำบัดยูเรียที่ความเข้มข้น 50 100 200 500 และ 1,000 มิลลิกรัมไนโตรเจนต่อลิตร โดยควบคุมพีเอชเป็น 6 พบว่า สามารถบำบัดยูเรียไปเป็นไนเตรทได้อย่างสมบูรณ์ในทุกความเข้มข้นของการทดลอง และเมื่อเดินระบบจนคงที่แล้วมีอัตราไนตริฟิเคชันที่เป็นไปตามจลนพลศาสตร์แบบโมโนด์ (Monod kinetics) ซึ่งมีค่า km เท่ากับ 1.14±0.06 กรัมไนโตรเจนต่อตารางเมตรต่อวัน และค่า KS เท่ากับ 550.10±60.16 มิลลิกรัมไนโตรเจนต่อลิตร ผลจากการทดลองแสดงให้เห็นว่าระบบโปรยกรองซึ่งเป็นระบบบำบัดทางชีวภาพแบบใช้ออกซิเจนโดยฟิลม์ชีวภาพยึดเกาะกับตัวกลางสามารถบำบัดยูเรียที่ความเข้มข้นสูงได้ถึง 1,000 มิลลิกรัมไนโตรเจนต่อลิตรในสภาวะพีเอช 6 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ