กองระบบและบริหารข้อมูลเชิงยุทธศาสตร์ด้านวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

ชื่อโครงการวิจัย/ชื่อเรื่อง	การเพิ่มสมรรถนะถังเยื่อกรองชีวภาพโดยใช้เทคนิคการเติมเชื้อสูวป์โดโมแนสพุทิดาตรึงในเม็ดเจลเพื่อบำบัดน้ำเสียจากกระบวนการกลั่นน้ำมัน
ชื่อนักวิจัย/ชื่อผู้แต่ง	ชิดสุภางค์ แสงเอม
เจ้าของผลงานร่วม	รศ.ดร.วิไล เจียมไชยศรี
คำสำคัญ	ถังปฏิกรณ์ชีวภาพเยื่อกรองแบบสองขั้น;2S-MBR;การเติมเชื้อตรึงเซลล์;bioaugmentation;Pseudomonas putida;น้ำเสียที่มีน้ำมันเจือปน;oily wastewater;น้ำเสียจากโรงกลั่นน้ำมัน;refinery wastewater
หน่วยงาน	Department of Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Kasetsart University
ปีที่เผยแพร่	2563
คำอธิบาย	ศึกษาความสามารถระบบ 2S-MBR เพื่อใช้บำบัดน้ำเสียจากโรงกลั่นน้ำมัน ระบบประกอบด้วยถัง ANR และถัง MBR ระดับห้องปฏิบัติการ การศึกษาสามช่วง คือ R1 R2 และR3 ผลการวิจัยพบว่า P.putida ในเม็ดเจลสามารถส่งเสริมการย่อยสลายทางชีวภาพของสารอินทรีย์ ไขมันและน้ำมัน และสารประกอบไนโตรเจนและลดความเป็นพิษในน้ำได้ดีกว่าตะกอนเร่งรวมทั้งลดการอุดตันที่ผิวเยื่อกรอง (R3)
ข้อมูลเพิ่มเติม	น้ำเสียอุตสาหกรรมเป็นหนึ่งในแหล่งมลพิษที่ส่งผลเสียต่อสภาพแวดล้อมทางน้ำ มีโรงงานอุตสาหกรรมผลิตน้ำเสียจำนวนมากปล่อยลงสู่แม่น้ำ ทะเลสาบ และพื้นที่ชายฝั่งทะเล ส่งผลให้เกิดปัญหามลพิษร้ายแรงต่อระบบนิเวศในน้ำ อากาศ และดิน ลักษณะของน้ำเสียและสารปนเปื้อนนั้นมีความแตกต่างกันขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของการผลิต และวัตถุดิบที่ใช้ในกระบวนการผลิต องค์ประกอบในน้ำเสียจากกิจกรรมอุตสาหกรรมประกอบด้วยโลหะหนัก สารหนู น้ำมันในรูปอิมัลชัน สารประกอบอะโรมาติก ซัลเฟอร์ ออกซิเจน สารประกอบที่มีมวลโมเลกุลสูง สารอินทรีย์ และสารอนินทรีย์ ซึ่งองค์ประกอบเหล่านี้ถูกกำจัดออกได้ยากเนื่องจากความสามารถในการละลายน้ำที่ดี และความคงทนต่อสภาวะแวดล้อม ฉะนั้นระบบบำบัดน้ำเสียในโรงงานอุตสาหกรรมต้องได้รับการออกแบบมาเฉพาะสำหรับชนิดของน้ำเสียที่แต่ละโรงงานนั้นปล่อยทิ้งออกมา น้ำเสียจากโรงกลั่นมีที่มาจากกระบวนการต่างๆ เช่น กระบวนการหล่อเย็น น้ำที่ใช้ในกระบวนการ น้ำทิ้งจากระบบสุขาภิบาล และน้ำฝน เป็นต้น มักใช้กระบวนการบำบัดน้ำเสียชนิดเอเอส (AS: activated sludge process) ซึ่งประกอบไปด้วยถังตกตะกอนขั้นต้น และถังเติมอากาศเป็นขั้นที่สองในการกำจัดของแข็งแขวนลอย ของแข็งละลายน้ำ และสารประกอบคาร์บอนอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ต่อด้วยการตกตะกอนจุลินทรีย์จากถังเติมอากาศ ทั้งนี้ยังไม่สามารถกำจัดน้ำมันที่ลอยบนผิวน้ำและสารประกอบที่มีองค์ประกอบซับซ้อน สารประกอบที่ทำให้เกิดกลิ่น และสารประกอบที่ย่อยสลายยากออกจากน้ำเสีย ซึ่งกระบวนการดังที่กล่าวข้างต้นมีการใช้พื้นที่ในการทำงานที่มากอีกทั้งยังมีสลัดจ์ส่วนเกินที่ต้องนำไปกำจัดทำให้เกิดความยุ่งยากในการเดินระบบ จึงมีแนวทางการเพิ่มศักยภาพกระบวนการบำบัดทางชีวภาพโดยการใช้จุลินทรีย์เฉพาะในการบำบัดน้ำเสียซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ดี ในหลายกรณีจุลินทรีย์บางชนิดได้ถูกนำมาใช้ในการกำจัดสารมลพิษอันตรายที่อยู่ในน้ำเสียที่มีน้ำมันเจือปน ในปัจจุบันมีความสนใจในการใช้กระบวนการการคัดแยกด้วยเยื่อกรองสำหรับการแยกน้ำและน้ำมันออกจากกัน เพื่อลดขนาดของพื้นที่ระบบบำบัดน้ำเสีย เยื่อกรองเหล่านี้มีกลไกการทำงานที่คล้ายคลึงกันแต่แตกต่างกันที่ขนาดของรูพรุนที่ผิวของเมมเบรน ซึ่งขนาดของรูพรุนนี้ทำให้การใช้งานเมมเบรนแต่ละชนิดมีความแตกต่างกันออกไป โดยในปัจจุบันได้เพิ่มการศึกษาในการใช้ระบบเยื่อกรองแบบชีวภาพในการบำบัดน้ำเสียจากกระบวนกลั่นน้ำมันเนื่องจากประหยัดพลังงานมากกว่าเพราะสารอินทรีย์บางส่วนถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ไปแล้ว งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาศักยภาพการบำบัดน้ำเสียที่มีน้ำมันปิโตรเลียมเจือปนด้วยถังเยื่อกรองชีวภาพที่ใส่เชื้อ Pseudomonas putida ที่ถูกตรึงในเม็ดเจล และ เพื่อศึกษาปริมาณสารอินทรีย์ปิโตรเลียมที่ตกค้างในน้ำเสียจากกระบวนการกลั่น และประสิทธิภาพของถังเยื่อกรองชีวภาพที่ใส่เชื้อ Pseudomonas putida ที่ถูกตรึงในเม็ดเจลในการลดความเป็นพิษในน้ำเสียที่ผ่านการบำบัด คณะผู้วิจัยได้ทำการศึกษาความสามารถของระบบถังปฏิกรณ์ชีวภาพเยื่อกรองแบบสองขั้น (2S-MBR) สำหรับการบำบัดน้ำเสียจริงจากโรงกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม ระบบ 2S-MBR ประกอบด้วยถังปฏิกรณ์แอนอกซิก (ANR) และถังปฏิกรณ์ชีวภาพเยื่อกรอง (MBR) ระดับห้องปฏิบัติการใช้เยื่อกรองชนิด Hollow-fiber micro-filtration membranes ที่ผลิตจากพอลิเมอร์ชนิด PVDF ขนาดรูพรุน 0.45 ไมโครเมตร พื้นที่ผิว 0.07 ตารางเมตร/โมดูล ยี่ห้อ Mitsubishi Rayon ทำการศึกษาโดยใช้ระยะเวลาเก็บกักเท่ากับ 6 ชั่วโมง (R1) และ 3 ชั่วโมง (R2) โดยใช้ตะกอนเร่งเดิมจากระบบบำบัดในโรงกลั่นน้ำมันที่ความเข้มข้นตะกอนเท่ากับ 3,000 mgMLSS/L และใช้ระยะเวลาเก็บกักเท่ากับ 3 ชั่วโมง การศึกษานี้จะใช้เทคนิคการเติมเชื้อ (Bioaugmentation) Pseudomonas putida ที่ตรึงในเม็ดเจลใส่ในระบบเยื่อกรองชีวภาพ เพื่อช่วยลดการอุดตันเยื่อกรองเนื่องจากการขัดผิวเยื่อกรองด้วยกลไกการสัมผัสแบบอิสระของเม็ดเจลที่ไหลไปตามความปั่นป่วนของกระแสน้ำในระบบ นอกจากนี้การตรึงเชื้อในรูปเม็ดเจลมีข้อดี คือ สามารถกักเก็บเชื้อในความเข้มข้นสูงและปกป้องเชื้อจากสภาวะแวดล้อมที่ส่งผลเสียต่อเชื้อได้ ทั้งนี้ P. putida มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและมีความสามารถในการย่อยสลายสารพิษต่างๆได้ดี เช่น สารประกอบอะโรมาติก สารระเหย และสารที่มีความเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตอื่นๆในสิ่งแวดล้อม โดยเชื้อ P.putida ที่ถูกตรึงในเม็ดเจลพอลิไวนิลแอลกอฮอล์/โซเดียมแอลจิเนต (R3) ผลการวิจัยพบว่า R1 และR3 มีประสิทธิภาพในการบำบัด BOD5 SS FOG และ TOC มากกว่าร้อยละ 90 ส่วนประสิทธิภาพในการบำบัด COD TKN และ NH3-N มากกว่าร้อยละ 79 ส่วน R2 ส่วน R2 ให้ประสิทธิภาพการกำจัด COD TKN และ NH3-N น้อยกว่าร้อยละ70 แต่กำจัด BOD5 ได้มากกว่าร้อยละ 80 และกำจัด SS และFOG ได้มากกว่าร้อยละ93 นอกจากนี้การบำบัด TPAH ใน R1 R2 และR3 กำจัดได้ร้อยละ 22.32 34.52 และ 72.31 ตามลำดับ ในงานวิจัยได้ทำการศึกษาปริมาณสาร PAHs ที่เปลี่ยนแปลงไปจำนวน 16 ชนิด ได้แก่ Naphthalene, Acenaphthylene, Acenaphthene, Fluorene, Phenanthrene, Anthracene, Fluoranthene, Pyrene, Benzo(a)anthracene, Chrysene, Benzo(b)fluoranthene, Benzo(k)fluoranthene, Benzo(a)pyrene, Indeno(1,2,3-cd)pyrene, Dibenz(a,h)anthracene และBenzo(g,h,i)perylene ในการศึกษาความเป็นพิษตกค้างในน้ำที่ได้รับการบำบัดแล้ว พบว่า TPAH ในน้ำขาออกจาก R1 R2 และ R3 ไม่ได้ให้ผลในเชิงลบโดยตรงต่อเชื้อ E.coli (TISTR-527) และน้ำที่ได้รับการบำบัดแล้วจาก R1 และ R2 ให้ความเป็นพิษสูงกว่าน้ำที่ได้รับการบำบัดแล้วจาก R3 ซึ่งสามารถสรุปได้ว่า P.putida ในเม็ดเจลสามารถส่งเสริมการย่อยสลายทางชีวภาพของสารอินทรีย์ ไขมันและน้ำมัน และสารประกอบไนโตรเจนรวมถึงการลดความเป็นพิษในน้ำเสียได้ดีกว่าตะกอนเร่งจากโรงกลั่นน้ำมันในระบบ 2S-MBR รวมทั้งการอุดตันที่ผิวหน้าเยื่อกรองการเดินระบบแบบ R3 น้อยกว่าการเดินระบบแบบอื่นๆ
สาขาการวิจัย	วิศวกรรมและเทคโนโลยี

การเพิ่มสมรรถนะถังเยื่อกรองชีวภาพโดยใช้เทคนิคการเติมเชื้อสูวป์โดโมแนสพุทิดาตรึงในเม็ดเจลเพื่อบำบัดน้ำเสียจากกระบวนการกลั่นน้ำมัน is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 Thailand License.

ภาพที่เกี่ยวข้อง