ผลของความเค็มที่มีต่อการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส ของกระบวนการแอกทิเวเต็ดสลัดจ์แบบฟอรีดอกซ์ 3 ขั้นตอน

Abstract

ศึกษาผลของความเค็มที่มีต่อการกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส โดยใช้กระบวนการแอกทิเวเต็ดสลัดจ์แบบฟอรีดอกซ์ 3 ขั้นตอน การทดลองแบ่งเป็น 2 ชุดทดลองด้วยกันคือชุดทดลองที่ 1 ใช้หัวเชื้อที่ไม่ชินต่อคลอไรด์มาก่อน โดยนำมาจากระบบบำบัดน้ำเสียชุมชนที่ไม่มีคลอไรด์ในระบบ และชุดทดลองที่ 2 ใช้หัวเชื้อที่ชินต่อคลอไรด์มาก่อน โดยนำหัวเชื้อนั้นมาจากระบบบำบัดน้ำเสีย ของโรงงานฟอกหนังซึ่งเป็นน้ำเสียที่มีความเค็มสูง และนำหัวเชื้อนั้นมาเลี้ยงในห้องปฏิบัติการแบบแบตช์ เติมอาหารและความเค็มในรูปของเกลือโซเดียมคลอไรด์ จากนั้นเริ่มทดลองเปรียบเทียบประสิทธิภาพของทั้งสองระบบ โดยแปรค่าความเข้มข้นของเกลือโซเดียมคลอไรด์จากระบบควบคุม (0 ก./ล.) สำหรับชุดทดลองที่ใช้หัวเชื้อไม่ชินต่อคลอไรด์โดยเฉพาะเป็น 5, 10, 20 และ 30 ก./ล. ตามลำดับ ทั้งสองชุดทดลอง ในแต่ละการทดลองเมื่อระบบเข้าสู่สถานะคงต้ว และเก็บค่าพารามิเตอร์ต่างๆ เรียบร้อยแล้ว ระบบจะถูกช็อกด้วยคลอไรด์ความเข้นข้นสูงถึง 70 ก./ล. เป็นเวลา 4 วัน เพื่อศึกษาความสามารถในการรับสภาพช็อกของแบคทีเรีย ในระบบก่อนที่จะกลับมาเติมคลอไรด์ด้วยความเข้มข้นเดิมอีกครั้ง เพื่อสังเกตความสามารถในการฟื้นตัวของระบบ ผลที่ได้จากการทดลองพบว่า เมื่อความเข้มข้นของคลอไรด์เพิ่มขึ้น ในระบบที่ใช้หัวเชื้อที่ไม่ชินต่อคลอไรด์นั้น ความสามารถในการกำจัดคาร์บอนอินทรีย์ในรูปของซีโอดี ลดลงจากร้อยละ 96.5 เป็น 84.7, 84.0, 73.6 และ 60.0 ส่วนการกำจัดไนโตรเจนทั้งหมดลดลงจากร้อยละ 87.8 เป็น 80.4, 75.8, 69.5 และ 66.9 เมื่อเกลือโซเดียมคลอไรด์เพิ่มจาก 0-30 ก./ล. ตามลำดับ ส่วนในระบบที่ใช้หัวเชื้อที่ชินต่อคลอไรด์นั้น ระบบกำจัดคาร์บอนอินทรีย์ในรูปของซีโอดีลดลงจากร้อยละ 96.5 เป็น 87.1, 84.0 และ 73.6 โดยที่การกำจัดไนโตรเจนทั้งหมดลดลงจากร้อยละ 88.8 เป็น 86.1, 72.5 และ 71.2 ตามลำดับ ส่วนผลของการวัดอัตราไนตริฟิเคชัน และดีไนตริฟิเคชันจำเพาะสอดคล้องกับประสิทธิภาพการกำจัดไนโตรเจนที่พบ กล่าวคืออัตราการเกิดปฏิกิริยาไนตริฟิเคชันและดีไนตริฟิเคชันจำเพาะ ก็ลดลงเช่นกันเมื่อคลอไรด์เพิ่มขึ้น แต่สำหรับอัตราการใช้ออกซิเจนจำเพาะ (SOUR) นั้นกลับมีค่าเพิ่มขึ้น ซึ่งคาดว่าเกิดจากความเข้มข้น ของเกลือภายในและภายนอกเซลล์ที่แตกต่างกันมาก จึงเป็นผลให้เซลล์ต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นในการรักษาสภาพเซลล์ สำหรับการกำจัดฟอสฟอรัสนั้นทำได้น้อยและผลที่ได้ไม่ชัดเจน ซึ่งอาจเกิดจากโพลี-พีแบคทีเรียที่เกิดขึ้นในระบบมีน้อย ประสิทธิภาพการกำจัดฟอสฟอรัสที่ได้เมื่อความเค็มมีค่าเพิ่มขึ้น ไม่แตกต่างกันมากนัก นอกจากนี้สิ่งหนึ่งที่แตกต่างเนื่องจากการใช้หัวเชื้อที่แตกต่างกันก็คือ ระยะเวลาในการที่จะเข้าสู่สถานะคงตัวซึ่งเป็นระยะเวลาที่จุลชีพปรับตัวให้ชินกับสภาพคลอไรด์ในระบบ กล่าวคือเมื่อคลอไรด์เพิ่มขึ้น หัวเชื้อที่ชินต่อคลอไรด์นั้นต้องใช้เวลาในการเข้าสู่สถานะคงตัวจาก 15 วัน เป็น 12, 10 และ 8 ตามลำดับ ซึ่งใช้เวลาน้อยลงเนื่องจากหัวเชื้อนั้นเคยชินกับคลอไรด์ความเข้มข้นสูงมาก่อน ส่วนหัวเชื้อที่ไม่ชินต่อคลอไรด์นั้นเมื่อค่าคลอไรด์เพิ่มขึ้นจะใช้เวลามากขึ้นในการเข้าสู่สถานะคงตัวโดยใช้เวลาจาก 10 วันสำหรับระบบควบคุม เป็น 15, 20, 20 และ 20 วันตามลำดับ อนึ่งในสภาวะที่ความเข้มข้นของคลอไรด์เริ่มต้นสูงกว่าและเมื่อระบบถูกช็อกด้วยคลอไรด์ความเข้มข้นสูง ระบบก็สามารถรับสภาพช็อกได้ดีกว่า การไหลออกของเซลล์น้อยกว่า ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบหัวเชื้อทั้งสองพบว่าหัวเชื้อที่ชินต่อคลอไรด์จะรับสภาพช็อกได้ดีกว่าและใช้เวลาในการฟื้นสภาพหลังช็อก น้อยกว่า กล่าวคือหัวเชื้อที่ชินต่อคลอไรด์จะใช้เวลาในการฟื้นสภาพจาก 7 วันเป็น 6, 4 และ 4 วัน ส่วนหัวเชื้อที่ไม่ชินต่อคลอไรด์นั้นจะใช้เวลาในการฟื้นสภาพจาก 10 วันเป็น 8, 6, 5 และ 5 วัน ตามลำดับ สรุปได้ว่าประสิทธิภาพของระบบสำหรับระบบที่ใช้หัวเชื้อที่ชินต่อคลอไรด์มาก่อนนั้นจะสามารถทำงานได้ดีกว่า เร็วกว่าและรับสภาพช็อกได้ดีกว่าด้วย