การพัฒนาแบบจําลองทางคณิตศาสตร์เพื่อประเมินผลกระทบของ สารอะคริลาไมด์ที่มีต่อจลนศาสตร์ของการกําจัดสารอินทรีย์และธาตุอาหาร ไนโตรเจนในระบบบําบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

Abstract

โครงการนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินผลกระทบของอะคริลาไมด์ กรดอะคริลิก และแอมโมเนียม ไนโตรเจนที่มีต่อประสิทธิภาพการกําจัดสารอินทรีย์และธาตุอาหารไนโตรเจนในระบบบําบัดน้ำเสียชีวภาพที่มีแบคทีเรียผสมแบบระยะเวลาเฉียบพลันและแบบระยะยาว และประมาณค่าพารามิเตอร์ทางจลนศาสตร์ ตลอดจนพัฒนาแบบจําลองทางคณิตศาสตร์สําหรับการทํานายการย่อยสลายอะคริลาไมด์ในระบบบําบัดน้ำเสียทางชีวภาพ การทดลองดําเนินการโดยใช้ระบบบําบัดน้ำเสีย SBR จําลองจํานวน 1 ระบบ ที่มีการควบคุม อายุสลัดจ์ที่ 9 วันและทํางานที่อุณหภูมิห้องเท่ากับ 28 oC และใช้การประเมินด้วยการวัดอัตราหายใจบ่งชี้ด้วย อัตราการใช้ออกซิเจนด้วยชุดอุปกรณ์ OxiTop ผลการทดลองพบว่า แบคทีเรียผสมที่ไม่คุ้นเคยกับอะคริลาไมด์ และกรดอะคริลิกต้องใช้เวลานาน 1 ชั่วโมงและ 2 ชั่วโมง สําหรับการปรับสภาพกับกรดอะคริลิกและอะคริลาไมด์ ตามลําดับ ผลการทดลองไม่พบผลกระทบของแอมโมเนียไนโตรเจนต่อระยะเวลาการปรับสภาพชอง แบคทีเรียผสม แต่มีผลกระทบต่ออัตราการหายใจบ่งชี้ด้วยอัตราการใช้ออกซิเจนของแบคทีเรียผสม ทําให้อัตราการย่อยสลายอะคริลาไมด์ลดลง หลังจากแบคทีเรียผสมสามารถปรับสภาพกับอะคริลาไมด์ที่ความเข้มข้น 200, 300, และ 400 mg AM/L แล้ว แบคทีเรียผสมสามารถย่อยสลายอะคริลาไมด์ทันที โดยพบว่า อัตราการย่อยสลายอะคริลาไมด์และอัตราการใช้ออกซิเจนเพิ่มสูงขึ้นตามความเข้มข้นของอะคริลาไมด์ อย่างไรก็ตาม การมีอะคริลาไมด์ในน้ำเสียลดประสิทธิภาพการกําจัดสารอินทรีย์บ่งชี้ด้วยซีโอดีเพราะมีการตกค้างของ อะคริลาไมด์และกรดอะคริลิกในระบบ การทดลองพบว่า แอมโมเนียที่เกิดขึ้นจากการย่อยสลายอะคริลาไมด์ ถูกเปลื้องออกจากน้ำเสีย จึงไม่ได้สะสมในระบบ ส่งผลประสิทธิภาพการกําจัดอะคริลาไมด์สูงขึ้น สําหรับการประมาณค่าสัมประสิทธิ์ทางจลนศาสตร์ของแบคทีเรียผสมที่ย่อยสลายอะคริลาไมด์นั้น การปรับเทียบ แบบจําลองทางคณิตศาสตร์ต่าง ๆ คือ แบบจําลอง Monod (No Growth), แบบจําลองปฏิกิริยาอันดับศูนย์ และแบบจําลองปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง กับชุดข้อมูลที่ได้จากการทดลองโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ AQUASIM และ Microsoft Excel พบว่า แบบจําลองจลนศาสตร์แบบ Monod นั้นสามารถนํามาใช้ในการทํางานการ ย่อยสลายสารอินทรีย์และไนตริฟิเคชันของแบคทีเรียผสมในระบบบําบัดน้ำเสียชีวภาพแบบ SBR ได้ แต่เมื่อ เพิ่มอะคริลาไมด์ลงในน้ำเสีย ปรากฏว่า ความชอบสารอินทรีย์ของแบคทีเรียผสมเพิ่มขึ้น ทําให้ค่าคงที่กึ่งอิ่มตัว (KS) ลดลง และสามารถทํานายการย่อยสลายได้ด้วยแบบจําลองทางคณิตศาสตร์แบบ Monod แต่เมื่อเพิ่ม ความเข้มข้นอะคริลาไมด์สูงขึ้น ทําให้เกิดการสะสมของแอมโมเนียไนโตรเจนที่มีฤทธิ์ยับยั้งการทํางานของเอนไซม์อะมิเดสแล้ว แบบจําลองทางคณิตศาสตร์แบบ Monod ไม่สามารถใช้ในการทํานายได้อย่างถูกต้อง โดยแบบจําลองมีการปรับรูปเป็นแบบจําลองทางคณิตศาสตร์แบบปฏิกิริยาอันดับหนึ่งเพราะ KS เพิ่มสูงขึ้น