ค่าออกซิเจนที่ละลายน้ำที่เหมาะสมสำหรับการเดินระบบบำบัดน้ำเสีย IFAS เพื่อการกำจัดธาตุอาหารไนโตรเจน

Abstract

วัตถุประสงค์ของการศึกษาวิจัยครั้งนี้ เพื่อประเมินผลกระทบของความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายน้ำ (Dissolved Oxygen) หรือ DO ที่มีต่อการกำจัดธาตุอาหารไนโตรเจนทางชีวภาพในระบบบำบัดน้ำเสียแบบ Integrated Fixed Film Activated Sludge หรือ IFAS เปรียบเทียบกับระบบบำบัดน้ำเสียแบบ Modified Ludzack-Ettinger หรือ MLE โดยทั้งสองระบบรับภาระไนโตรเจนที่เข้าสู่ระบบบ่งชี้ด้วยค่าอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน (C/N Ratio) เท่ากับ 4, 6, และ 10 และที่ระดับความเข้มข้นของ DO ในถังเติมอากาศ เท่ากับ 2, 4, และ 6 มิลลิกรัมต่อลิตร ผลการทดลองพบว่า ไม่พบผลกระทบของความเข้มข้น DO ที่มีต่อประสิทธิภาพการกำจัดสารอินทรีย์ที่ทุกอัตราส่วน C/N ระบบบำบัดน้ำเสียทั้งสองสามารถกำจัดสารอินทรีย์ได้เกือบสมบูรณ์ เพราะว่าน้ำเสียประกอบด้วยกลูโคสที่เป็นสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ง่ายด้วยจุลินทรีย์ และระบบทั้งสองมีอายุสลัดจ์สูงกว่าอายุสลัดจ์ขั้นต่ำสำหรับการกำจัดสารอินทรีย์ ดังนั้น ความเข้มข้น DO ที่เหมาะสมสำหรับการกำจัดสารอินทรีย์ทุกอัตราส่วน C/N เท่ากับ 2 มิลลิกรัมต่อลิตร อย่างไรก็ตาม ผลการทดลอง พบว่า ค่า DO มีผลกระทบอย่างมากต่อการกำจัดธาตุอาหารไนโตรเจนทางชีวภาพอย่างมีนัยสำคัญ และมีสารไนไตรท์ไนโตรเจนเกิดขึ้นในระบบทั้งสองโดยมิได้คาดหมาย ระบบทั้งสองสามารถเกิดปฏิกิริยาไนตริฟิเคชั่นได้อย่างสมบูรณ์ที่อัตราส่วน C/N เท่ากับ 10 และความเข้มข้น DO เท่ากับ 2, 4, และ 6 มิลลิกรัมต่อลิตร เนื่องจากภาระไนโตรเจนที่เข้าสู่ระบบน้อยกว่าศักยภาพของระบบทั้งสอง ดังนั้น ระบบ IFAS จึงไม่ได้รับประโยชน์ในการติดตั้งตัวกลางในถังเติมอากาศที่อัตราส่วน C/N นี้ ดังนั้น ความเข้มข้น DO ที่เหมาะสมสำหรับการกำจัดไนโตรเจนทางชีวภาพที่อัตราส่วน C/N เท่ากับ 10 คือ 2 มิลลิกรัมต่อลิตร เมื่ออัตราส่วน C/N ลดต่ำลง ภาระไนโตรเจนเข้าสู่ระบบสูงขึ้น พบว่า ระบบ IFAS สามารถเกิดไนตริฟิเคชั่นได้ดีกว่าระบบ MLE อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนั้น พบว่า สัดส่วนสารอินทรีย์ที่ถูกกำจัดในถังปฏิกิริยาแอนนอกซิกเพื่อใช้ปฏิกิริยาดีไนตริฟิเคชั่นนั้น มีปริมาณสูงที่ความเข้มข้น DO ต่ำ สันนิฐานได้ว่า เกิดดีไนตริฟิเคชั่นในถังแอนนอกซิกโดยใช้สารประกอบไนไตรท์ไนโตรเจนเป็นตัวรับอิเลคตรอน ส่วนการเกิดดีไนตริฟิเคชั่นในถังเติมอากาศสำหรับระบบบำบัดน้ำเสียแบบ IFAS ไม่สามารถประเมินได้ เนื่องจากไม่มีข้อมูลของสารประกอบในไตรท์ไนโตรเจนของระบบทั้งสอง ผลการทดลอง พบว่า ระบบทั้งสองมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อใช้ความเข้มข้น DO เท่ากับ 6 มิลลิกรัมต่อลิตรที่อัตราส่วน C/N เท่ากับ 4 และ 6 กล่าวโดยสรุป ความเข้มข้น DO ที่เหมาะสมสำหรับการกำจัดธาตุอาหารไนโตรเจนทางชีวภาพของระบบบำบัดน้ำเสียแบบ IFAS และ MLE คือ 6, 6, และ 2 มิลลิกรัมต่อลิตรที่อัตราส่วน C/N เท่ากับ 4, 6, และ 10 ตามลำดับ Abstract The objective of this research was to determine the effects of dissolved oxygen on the biological nitrogen removal in the integrated Fixed Film Activated Sludge (IFAS) and Modified Ludzack-Ettinger (MLE) systems. The carbonaceous and nitrogen removal were investigated at the COD/Nitrogen (C/N) ratios of 4, 6, and 10, and the dissolved oxygen (DO) concentrations of 2, 4, and 6 mg/L. The experimental results indicate that the C/N ratios of 4, 6, and 10 and the DO concentrations of 2, 4, and 6 effected insignificantly on the COD removal, but significantly on the nitrogen removal as the consequences of different nitrification and denitrifcation rates in both systems. The COD removal was nearly completed throughout this study because glucose was used as a primary carbon source in the wastewater and both systems were operated at high temperature and SRT. The experimental conditions used in this study apparently led to nitrite accumulation in both IFAS and MLE systems. It is suggested that there is no benefit of installing media in the IFAS system at the C/N ratio of 10 because the system was underloaded with the nitrogen. The lower DO concentration, the greater denitrification in the anoxic zone was achieved because nitrite nitrogen was used as an electron acceptor. At the C/N ratios of 4 and 6, the IFAS system was higher in capacity for nitrification as a result of attached biomass on the support media in the aerobic zone. The DO concentration of 6 mg/L. is required to maximize the nitrification rates in the systems under these experimental condition resulting in greater oxidized nitrogen for denitrification in the anoxic zones. The denitrification in the aerobic zone of the IFAS system is evaluated due to anavailability of nitrite information. The optimal DO concentrations for biological nitrogen removal the IFAS system at the C/N ratios of 4, 6, and 10 in this study were 6, 6, and 2 mg/L, respectively.