บทบาทของอัตราส่วนซีโอดีต่อไนเทรตต่อความหลากหลายของประชากรจุลินทรีย์ในระบบยูเอเอสบี

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลของอัตราส่วนซีโอดีต่อไนเทรตที่ควบคู่ไปกับการศึกษากลุ่มจุลินทรีย์ในถังปฏิกรณ์ยูเอเอสบี โดยในการทดลองช่วงแรกทำการทดสอบประสิทธิภาพของระบบและสภาวะที่เหมาะสมในการบำบัดไนเทรตในน้ำเสียสังเคราะห์ด้วยกระบวนการดีไนตริฟิเคชันภายใต้สภาวะไร้อากาศ ถังปฏิกรณ์ที่ใช้ในการทดลองมีปริมาตรทำงานขนาด 5 ลิตร จำนวน 3 ถัง ทำการทดลองพร้อมกันที่อุณหภูมิห้อง ภายใต้การควบคุมความเข้มข้นของไนเทรตคงที่เท่ากับ 100 มก./ล. ความเร็วไหลขึ้นเท่ากับ 0.25 เมตร/ชม.และระยะเวลากักเก็บน้ำเท่ากับ 24 ชม. ในทุกถังปฏิกรณ์ ทำการแปรค่าอัตราส่วนระหว่างซีโอดีต่อไนเทรตไนโตรเจน (COD: Nitrate-N ratio) ในถังปฏิกรณ์ทั้งสามออกเป็น 3 ระดับ ได้แก่ 2:1 5:1 และ 8:1 โดยคิดเป็นสัดส่วนที่น้อย เพียงพอ และมากเกินพอต่อการเกิดปฎิกิริยาดีไนตริฟิเคชันตามทฤษฎีเมื่อใช้กลูโคสเป็นแหล่งคาร์บอน ผลการทดลองพบว่าถังปฏิกิริยาทั้งสามมีประสิทธิภาพการบำบัดซีโอดีใกล้เคียงกันคือมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ แต่ประสิทธิภาพการบำบัดไนเทรตและไนไทรต์จะเกิดขึ้นได้อย่างสมบูรณ์เมื่อสัดส่วนดังกล่าวมีค่าสูงขึ้น โดยแสดงค่าเท่ากับ 58.00 96.62 และ 99.82 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ เมื่อทำการศึกษาอิทธิพลของระยะเวลากักเก็บน้ำและภาระบรรทุกไนเทรตไนโตรเจนที่มีผลต่อการเดินระบบ โดยแปรค่าระยะเวลากักเก็บน้ำเสียเป็น 3 ระดับคือ 12 8 และ 4 ชม. ผลการศึกษาพบว่าสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการบำบัดไนเทรตในระบบยูเอเอสบีคือ อัตราส่วนซีโอดีต่อไนเทรตในช่วง 5:1 – 8:1 และระยะเวลากักเก็บน้ำเสียที่ 4 ชม. ซึ่งแสดงประสิทธิภาพการบำบัดซีโอดีและไนเทรตได้มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ สำหรับการศึกษาความหลากหลายของกลุ่มจุลินทรีย์ในถังปฏิกรณ์ที่สภาวะต่างๆ จากการตรวจสอบเบื้องต้นด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอน พบว่าเม็ดตะกอนมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจนทั้งความสมบูรณ์ ลักษณะการจับตัว และกลุ่มจุลินทรีย์ โดยหัวเชื้อจากถังปฏิกรณ์ทุกอัตราส่วนจะมีการจับตัวเป็นเม็ดตะกอนสลัดจ์อีกครั้งภายหลังสิ้นสุดการเดินระบบ ผลการศึกษากลุ่มจุลินทรีย์ด้วยเทคนิคการเพิ่มจำนวนในช่วงสายของยีน 16S rDNA ร่วมกับ PCR-DGGE พบว่าทั้งระยะเวลากักเก็บและภาระบรรทุกอินทรีย์คาร์บอนและไนเทรตไนโตรเจนมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาณและชนิดของจุลินทรีย์ในระบบโดยจุลินทรีย์กลุ่มเด่นที่พบในถังปฏิกรณ์คือ Bacteroidetes, Firmicutes และ Thermomicrobia ซึ่งมีการกระจายตัวอยู่ในเม็ดตะกอนจุลินทรีย์เริ่มต้นและในทุกอัตราส่วนซีโอดีต่อไนเทรตที่ระยะเวลากักเก็บน้ำ 24 และ 4 ชม. ส่วนจุลินทรีย์กลุ่มย่อยที่พบคือ Nitrospira, Acidobacteria, Actinobacteria, Deltaproteobacteria, Chlorobi, Betaproteobacteria และ OP8 ซึ่งจัดเป็นจุลินทรีย์ในกลุ่มไร้อากาศทั้งสิ้น