การเพิ่มกำลังการบำบัดน้ำเสียชุมชนของ Chlorococcum humicola
An Increase in Domestic Wastewater Treatment Capacity of Chlorococcum humicola
Keywords:
จุลสาหร่าย, น้ำเสียชุมชนสังเคราะห์ , กำลังการบำบัด , เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพใช้แสงAbstract
การเปลี่ยนรูปแบบการเลี้ยงจุลสาหร่ายในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพใช้แสงแบบคอลัมน์ฟอง (BCPBR) เพื่อเพิ่มกำลังการบำบัดน้ำ เสียชุมชนเป็นแนวทางที่ดำเนินการได้โดยปรับปรุงอุปกรณ์การเลี้ยงเพียงเล็กน้อย วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ คือ การศึกษาการเพิ่มกำลังการบำบัดน้ำเสียชุมชนโดยการเปลี่ยนการเลี้ยงจุลสาหร่าย Chlorococcum humicola แบบกะเป็นแบบกึ่งต่อเนื่อง น้ำเสียชุมชนสังเคราะห์ที่มีอัตราส่วนโดยโมลของธาตุอาหารไนโตรเจนรวม (TN) และฟอสฟอรัสรวม (TP) เท่ากับ 13.0 โดยน้ำเสียชุมชนสังเคราะห์ปริมาตร 10 ลิตรถูกนำบำบัดใน BCPBR ด้วยการเลี้ยงจุลสาหร่ายแบบกะเป็นเวลา 14 วัน พบว่ามีประสิทธิภาพในการบำบัด TN และ TP เท่ากับร้อยละ 87.52 และ 88.94 ตามลำดับ และมีอัตราการเจริญ เติบโตจำเพาะ (µ) เท่ากับ 0.250 วัน–1 สำหรับการเลี้ยงแบบกึ่งต่อเนื่องนั้นทำการเก็บเกี่ยวเซลล์จุลสาหร่ายและเปลี่ยนถ่ายน้ำเสียชุมชนสังเคราะห์ทุก 6 วัน จำนวน 4 รอบ พบว่าความเข้มข้นของ TN และ TP ที่คงเหลือในน้ำเสียชุมชนสังเคราะห์นั้นมีคุณภาพผ่านเกณฑ์มาตรฐานน้ำทิ้งชุมชน โดยมีประสิทธิภาพในการบำบัด TN และ TP เท่ากับร้อยละ 60.43±3.55 และ 83.13±2.23 ตามลำดับ และ µ มีค่าเฉลี่ย เท่ากับ 0.245±0.028 วัน–1 ซึ่งแตกต่างจากการเลี้ยงแบบกะเพียงเล็กน้อย เมื่อเปรียบเทียบกำลังการบำบัดน้ำเสียชุมชนสังเคราะห์ในปริมาตรรวม 20 ลิตรเท่ากันพบว่าการเลี้ยงจุลสาหร่ายแบบกึ่งต่อเนื่องมีค่าเท่ากับ 0.83 ลิตรต่อวัน ในขณะที่การเลี้ยงแบบกะสามารถบำบัดได้ 0.69 ลิตรต่อวัน ชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มกำลังการบำบัดน้ำเสียชุมชนสังเคราะห์สามารถทำได้โดยเปลี่ยนรูปแบบเลี้ยงจุลสาหร่ายจากแบบกะเป็นแบบกึ่งต่อเนื่องChanging way of microalgae cultivation in a bubble column photobioreactor (BCPBR) can be employed to increase domestic wastewater treatment capacity which requires less modification of culture apparatus. An objective of this research was to investigate an increase in domestic wastewater treatment capacity by altering cultivation of microalgae Chlorococcum humicola from batch to semi- continuous condition. The synthetic wastewater was prepared to match nutrient compositions of domestic wastewater with a molar ratio of total nitrogen (TN) and phosphorus (TP) of 13. The wastewater with a volume of 10 L was treated in the BCPBR by the microalgae under batch culture condition for a period of 14 days. The results revealed that treatment efficiencies of TN and TP were 87.52 and 88.94 %, respectively, with a specific growth rate (µ) of 0.250 d–1. The semi-continuous culture condition with 4 periods of cell harvest and wastewater replacement (every 6 days) provided average treatment efficiencies of TN and TP of 87.52 and 88.94 %, respectively. While an average figure of µ with 0.245±0.028 d–1 was a little difference from that of the batch culture condition. Compared with the same volume of 20 L of synthetic domestic wastewater, the semi- continuous culture condition gave treatment capacity of 0.83 L/d while that of the batch culture condition was 0.69 L/d. This indicated that the increase in treatment capacity could be achieved by altering the way of microalgae cultivation, i.e. from batch to semi-continuous condition.References
APHA. (2005). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20th edition. Washington, DC: American Public Health Association.
Arbib, Z., Ruiz, J., Àlvarez-Díaz, P., Garrido-Pérez, C., Barragan, J., & Perales, J.A. (2013). Photobiotreatment: Influence of nitrogen and phosphorus ratio in wastewater on growth kinetics of Scendesmus obliquus. International Journal of Phytoremediation, 15(8), 774-788.
Arbib, Z., Ruiz, J., Àlvarez-Díaz, P., Garrido-Pérez, C., & Perales, J.A. (2014). Capability of different microalgae species for phytoremediation process: Wastewater tertiary treatment, CO2 bio-fixation and low cost biofuels production. Water Research, 49, 465-474.
Bangboonreuang, T., Kongchan, P., & Chamchoi, N. (2015). Biomass production and wastewater treatment efficiency Spirulina TISTR 8222. Huachiew Chalermprakiet University Journal, 19(37), 55-70. (in Thai)
Boussiba, A. & Vonshak, A. (1991). Astraxantin accumulation in the green alga Haematococcus pluviaris. Plant Cell Physiology, 32(7), 1077-1082.
Cai, T., Park, S.Y., & Li, Y.B. (2013). Nutrient recovery from wastewater streams by microalgae: status and prospect. Sustainable Energy Review, 19, 360-369.
Grobbelaar, J.U. (2013). Inorganic algal nutrition. In A. Richmond & Q. Hu. (Eds.), Handbook of Microalgal Culture: Applied Phycology and Biotechnology. 2nd edition. (pp. 123-133). New Jersey: Wiley Blackwell.
Kabir, F., Gulfiraz, M., Raja, G.M., Inam-ul-Haq, M., Armad, M.S., Nasir, M.F., Awais, M., & Batool, I. (2018). Nutrients utilization and biomass production by microalgae culture development in wastewater. Journal of Bioscience, 12(6), 460-469.
Krichnavaruk, S., Loataweesup, W., Powtongsook, S. & Pavasant, P., (2005). Optimal growth conditions and cultivation of Chaetoceros calcitrans in airlift photobioreactor. Chemical Engineering Journal, 105, 91-98.
Krichnavaruk, S., Powtongsook, S. & Pavasant, P. (2007). Enhanced production capacity of Chaetoceros calcitrans in airlift photobioreactors. Bioresource Technology, 98, 2123-2130.
Kunyawut, C., Paopo, I., & Krommuang, A. (2019). Development of a bubble photobioreactor for microalgal culture. Burapha Science Journal, 24(2), 471-488. (In Thai)
McGinn, P.J., Dickinson, K.E., Bhatti, S., Frigon, J.C., Guitot, S.R., and O’Leary, S.J.B. (2011). Integration of microalgae cultivation with industrial waste remediation for biofuel and bioenergy production: Opportunities and limitation. Photosynthesis Research, 47, 109-231.
Monfet, E. & Unc, A. (2017). Defining wastewaters used for cultivation of algae. Algal Research, 24, 520-528.
Redfield, A.C. (1958). The biological control of chemical factors in the environment. American Scientist, 46, 205-211.
Strickland, J.D.H. & Parsons, T.R. (1972). A Practical handbook of seawater analysis. Fisheries Research Board of Canada. Canada: Alger Press.
Thiangpakdee, N., Kunyawut, C., & Paopo, I. (2020). An effect of initial cell density of microalgae Chlorococcum humicola on treatment efficiency of domestic wastewater. In Proceeding of the 12th Graduate Research Conference. (pp. 981-988). Ubon Ratchathani. Graduate school, Ubon Ratchathani Rajabhat University. (in Thai)
Vaičiulyte, S., Padovani, G., Kostkevičiene, J., & Carlozzi, P. (2014). Batch growth of Chlorella Vulgaris CCALA 869 versus semi-continuous regimen for enhancing oil-rich biomass productivity. Energies, 7, 3840-3857.
Wannasutthiwat, S., (2014). Growth and enhancement of carotenoids production in microalga Chlorococcum humicola in continuous condition. MEng Thesis. Bangkok: Graduate school, Chulalongkorn University. (in Thai)
