การเพิ่มประสิทธิภาพของการกําจัดสารอะคริลาไมด์ด้วยแบคทีเรีย Enterobactor aerogenes โดยใช้เทคโนโลยีระบบบําบัดน้ำเสีย

Abstract

อะคริลาไมด์เป็นสารก่อมะเร็งที่อาจปนเปื้อนในแหล่งรองรับน้ำทิ้งของโรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้อะคริ ลาไมด์เป็นวัตถุดิบในกระบวนการผลิตได้ โครงการวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการย่อยสลาย อะคริลาไมด์ทางชีวภาพ ของแบคทีเรีย Enterobacter aerogenes ด้วยเทคโนโลยีระบบบําบัดน้ำเสีย Integrated Fixed Film Activated Sludge (IFAS) ระบบ IFAS เป็นการผสมผสานระบบที่ใช้ทั้งแบคทีเรีย แขวนลอยและไบโอฟิล์มสําหรับการบําบัดน้ำเสีย โครงการวิจัยใช้ระบบบําบัดน้ำเสียชีวภาพจําลองแบบ Sequencing Batch Reactor (SBR) ทําการบัดน้ำเสียสังเคราะห์ที่มีอะคริลาไมด์ความเข้มข้นต่าง ๆ กันที่ อุณหภูมิห้อง (28 oC) จํานวน 2 ระบบ เรียกว่า AS และ IFAS โดยระบบ AS เป็นระบบแอกทิเวเต็ดสลัดจ์ (Activated Sludge, AS) ทั่วไปเพื่อใช้เป็นระบบควบคุมและเปรียบเทียบ ระบบ IFAS ใช้ตัวกลาง BioPortz ปริมาตร 3 L หรือ 30% โดยปริมาตร ทั้งสองระบบมีระยะเวลากักเก็บทางชลศาสตร์เท่ากับ 24 ชั่วโมง และ อายุสลัดจ์เท่ากับ 9 วัน โดยมีการเติมอะคริลาไมด์ลงในน้ำเสียสังเคราะห์ที่ความเข้มข้นของอะคริลาไมด์ 200, 300, 400 mg AM/L โดยมีความเข้มข้นของสารอินทรีย์บ่งชี้ในรูปของซีโอดีคงที่เท่ากับ 400 mg COD/L โดย การใช้สารอินทรีย์อื่นเป็นแหล่งคาร์บอนเพิ่มเติม คิดเป็นอัตราส่วนของอะคริลาไมด์ต่อซีโอดีทั้งหมดเท่ากับ 0.50, 0.75 และ 1.00 ทั้งนี้ อัตราส่วนอะคริลาไมด์ต่อซ๊โอดีทั้งหมดเท่ากับ 1.0 มีเพียงอะคริลาไมด์เป็นแหล่งของคาร์บอนสําหรับการเจริญเติบโตของแบคทีเรียเท่านั้น หลังจากนั้น จึงเพิ่มความเข้มข้นของอะคริลาไมด์ เท่ากับ 600 และ 800 mg AM/L เมื่อคํานวณเป็นอัตราส่วนอาหารในรูปของซีโอดีต่อจุลินทรีย์ (F/M) เท่ากับ 0.44, 0.66, และ 0.88 kg COD/kg MLVSS-day สําหรับน้ําเสียที่มีความเข้มข้นอะคริลาไมด์เท่ากับ 400, 600, และ 800 mg AM/L ผลการทดลองสรุปได้ว่า ระบบ IFAS มีประสิทธิภาพสูงกว่าระบบ AS สําหรับการ ย่อยสลายอะคริลาไมด์ทางชีวภาพเมื่อน้ำเสียมีอัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์น้อยกว่า 0.88 kg COD/kg MLVSS-day โดยอัตราการย่อยสลายอะคริลาไมด์เพิ่มสูงขึ้นตามความเข้มข้นอะคริลาไมด์ที่เพิ่มสูงขึ้นทั้งใน ระบบ AS และ IFAS ทั้งนี้ อะคริลาไมด์ที่ถูกกําจัดในการศึกษาครั้งนี้มีปริมาณมากกว่าความเข้มข้นที่รายงาน การใช้แบคทีเรีย E. aerogenes ในระบบบําบัดน้ำเสีย SBR เพราะแอมโมเนียที่มีอยู่ในน้ำเสียและที่ได้จากการ ย่อยสลายของอะคริลาไมด์ถูกกําจัดออกจากระบบด้วยวิธีการเปลี้องแก๊สแอมโมเนีย เนื่องจากอุณหภูมิและ ความเป็นกรดด่างปานกลาง ตลอดจนมีการเติมอากาศค่อนข้างรุนแรง นอกจากนั้น ยังพบว่า ระบบ IFAS ยังมี การกําจัดแอมโมเนียไนโตรเจนด้วยกระบวนการเฮเทอโรทรอฟิกไนตริฟิเคชันดีกว่าระบบ AS ซึ่งล้มเหลวโดย ตลอดในช่วง F/M ที่กําหนด หลังจากการทดลองที่อัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ เท่ากับ 0.88 kg COD/kg MLVSS-day ระบบ AS และ IFAS ล้มเหลวในการกําจัดแอมโมเนียมไนโตรเจนด้วยกระบวนการเฮเทอโรทรอ ฟิกไนตริฟิเคชันเนื่องจากความเป็นพิษของอะคริลาไมด์ที่มีต่อแบคทีเรีย นอกจากนั้น ระบบ IFAS มีประสิทธิภาพด้อยลงเนื่องจากการอุดตันของตะกรันแคลเซียมคาร์บอเนตที่ตกผลึกที่อุณหภูมิที่ใช้ในการ ทดลองด้วย ทําให้พื้นที่ยึดเกาะภายในตัวกลาง BioPortz ลดน้อยลง