การบำบัดสารประกอบไนโตรเจนด้วยถังปฏิกรณ์ผสมผสานไนทริฟิเคชัน-ดีไนทริฟิเคชัน

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาความเป็นไปได้ของการนำตัวกรองชีวภาพเพื่อใช้ในการบำบัดสารประกอบไนโตรเจน  โดยผ่านปฏิกิริยาร่วมกันระหว่างการเกิดกระบวนการไนทริฟิเคชันและดีไนทริฟิเคชันภายในถังปฏิกรณ์ใบเดียวกัน  เพื่อการประยุกต์ใช้ในระบบเลี้ยงสัตว์นํ้าแบบปิด  ซึ่งตัวกรองชีวภาพที่ใช้ในการบำบัดผ่านกระบวนการไนทริฟิเคชันได้แก่ วัสดุเส้นใยไบโอคอร์ตและหินพัมมิสบด  ส่วนตัวกรองชีวภาพที่ใช้บำบัดผ่านกระบวนการดีไนทริฟิเคชันคือหินพัมมิสบด  โดยการทดลองเริ่มจากการตรวจวัดอัตราการบำบัดไนทริฟิเคชันและดีไนทริฟิเคชันของตัวกรองชีวภาพแต่ละชนิด หลังจากนั้นนำตัวกรองชีวภาพ ที่เหมาะสมบรรจุลงในถังปฏิกรณ์ใบเดียวกัน เพื่อทดสอบประสิทธิภาพการบำบัดสารประกอบไนโตรเจน  ซึ่งถังปฏิกรณ์ชุดควบคุมและชุดทดลองทุกถังจะบรรจุหินพัมมิสบดหนา 5 ซม. แต่ถังปฏิกรณ์ชุดทดลองจะเพิ่มการบรรจุเส้นใยไบโอคอร์ตยาว 1 ม.ร่วมกับหินพัมมิสบด โดยการเปรียบเทียบการบำบัดสารแอมโมเนียและไนเทรต ระหว่างสภาวะที่เติมและไม่เติมเมทานอล ลงในชั้นนํ้าเสียสังเคราะห์ ที่อัตราส่วนซีโอดีต่อไนเทรตไนโตรเจนเท่ากับ 5:1 ผลการทดลองพบว่าถังปฏิกรณ์ทุกชุดการทดลองสามารถบำบัดแอมโมเนียได้อย่างสมบูรณ์ผ่านกระบวนการไนทริฟิเคชัน  โดยไม่พบการสะสมของไนไทรต์รวมทั้งการเติมเมทานอลช่วยเร่งการเกิดกระบวนการดีไนทริฟิเคชันได้อย่างสมบูรณ์  รวมทั้งไม่มีผลยับยั้งการเกิดกระบวนการไนทริฟิเคภายใต้สภาวะที่มีปริมาณออกซิเจนละลายนํ้าเหมาะสม  นั่นคือความเป็นไปได้ที่จะนำถังปฏิกรณ์ผสมผสานไนทริฟิเคชัน–ดีไนทริฟิเคชันสู่การประยุกต์ใช้ในการบำบัดไนโตรเจนภายใต้ระบบเลี้ยงสัตว์นํ้าหมุนเวียนแบบปิดThis research investigated the feasibility of nitrogen compound removal from the recirculating aquaculture systems with a combination of nitrification-denitrification reaction in a single reactor. The biofilter media used for nitrification treatment were a BiocordTM fibrous material and pumice rock while the media for denitrification treatment was pumice rock. The experiment started with the evaluation of nitrification and denitrification rate of each type of biofilters. Thereafter, both types of biofilter were subsequently placed in the same reactor for an evaluation of the nitrogen treatment efficiency. The reactor was a glass aquarium containing 5 cm bottom layer of pumice rock. Treatments were set up by an addition of 1 m of BiocordTM in the reactor containing pumice rock. Methanol supplement at the COD:Nitrate-N ration of 5:1 was applied as the carbon source for denitrifying bacteria. Ammonia and nitrate removal were regularly monitored in the reactor with methanol (treatment) and without methanol addition (control). The results showed that all reactors could remove ammonia completely through nitrification process without nitrite accumulation. Methanol addition did not inhibit nitrification process and could enhance complete denitrification under appropriate controlled dissolved oxygen condition. Thus the combined nitrification–denitrification reactor had a potential for nitrogen treatment application in aquaculture system.