การพัฒนาถังปฏิกรณ์ร่วมไนทริฟิเคชัน ดีไนทริฟิเคชัน เพื่อบำบัดไนโตรเจนจากระบบเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

Development of combined nitrification – denitrification reactor for nitrogen treatment from aquaculture systems

Name: เพ็ญพิชญา พินิจธนภาคย์

ThaSH: น้ำ -- การทำให้บริสุทธิ์ -- การกำจัดไนโตรเจน

ThaSH: การเพาะเลี้ยงในน้ำ

Abstract: งานวิจัยนี้ศึกษาการบำบัดไนโตรเจนด้วยกระบวนการไนทริฟิเคชันและดีไนทริฟิเคชันของวัสดุตัวกรองชีวภาพที่บรรจุภายในถังปฎิกรณ์เดียว เพื่อนำไปประยุกต์ใช้กับระบบเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบปิด ตัวกรองชีวภาพที่ใช้ ในกระบวนการบำบัดไนทริฟิเคชัน ได้แก่ วัสดุเส้นใยไบโอคอร์ดและหินพัมมิสบด (ขนาด 1 - 3 มม.) ส่วนวัสดุตัวกลางที่ใช้ในกระบวนการบำบัดดีไนทริฟิเคชัน คือ หินพัมมิสบด แบ่งการทดลองออกเป็น 3 ช่วง การทดลองช่วงแรกเป็นการตรวจวัดอัตราการบำบัดไนทริฟิเคชันและดีไนทริฟิเคชันของตัวกรองชีวภาพ ผลการทดลองพบว่าไบโอคอร์ดและหินพัมมิสบดมีอัตราการบำบัดแอมโมเนียสูงสุดเท่ากับ 42.4 ± 0.8 และ 640 ± 387 ก.ไนโตรเจน/ลบ.ม.(ปริมาตรบรรจุ)/วัน ตามลำดับ โดยหินพัมมิสบดมีอัตราการบำบัดไนเทรตสูงสุดเท่ากับ 169.1 ± 8.8 ก.ไนโตรเจน/ลบ.ม.(ปริมาตรบรรจุ)/วัน การทดลองช่วงที่ 2 เป็นการนำตัวกรองชีวภาพที่เหมาะสมจากการนำข้อมูลอัตราการบำบัดมาวิเคราะห์และคำนวณเพื่อบรรจุลงในถังปฏิกรณ์ใบเดียวกันที่มีขนาด 20 x 20 x 35 ซม. โดยบรรจุหินพัมมิสบดหนา 5 ซม. และไบโอคอร์ดความยาว 1 ม. เปรียบเทียบประสิทธิภาพการบำบัดแอมโมเนียและไนเทรตระหว่างสภาวะที่ทำการเติมกับไม่เติมเมทานอลที่อัตราส่วนซีโอดีต่อไนเทรตไนโตรเจนเข้าระบบเท่ากับ 5:1 ผลการทดลองพบว่ากระบวนการไนทริฟิเคชันสามารถเกิดขึ้นได้ในสภาวะที่มีการปิดฝาถังปฏิกรณ์ด้วยพลาสติก มีการเปิดปั๊มเวียนน้ำ และมีออกซิเจนในน้ำเพียงพอ การเติมเมทานอลพร้อมแอมโมเนียมคลอไรด์ไม่มีผลยับยั้งกระบวนการไนทริฟิเคชัน ส่วนกระบวนการดีไนทริฟิเคชันสามารถเกิดต่อเนื่องได้ในสภาวะที่ทำการควบคุมออกซิเจนในน้ำให้เหลือน้อยที่สุดด้วยการปิดปั๊มเวียนน้ำแล้วทำการเติมเมทานอล ลงไป นอกจากนี้ยังพบว่าการเพิ่มไบโอคอร์ดลงในถังปฏิกรณ์ไม่มีความจำเป็น เนื่องจากหินพัมมิสบดเพียงอย่างเดียวสามารถบำบัดแอมโมเนียด้วยกระบวนการไนทริฟิเคชัน และบำบัดไนเทรตต่อด้วยกระบวนการดีไนทริฟิเคชันได้ อย่างมีประสิทธิภาพ จากนั้นการทดลองช่วงสุดท้ายเป็นการนำถังปฏิกรณ์ร่วมไนทริฟิเคชัน – ดีไนทริฟิเคชันขนาด 100 ล. ที่สร้างขึ้นตามสภาวะที่เหมาะสมที่ได้จากการทดลองช่วงที่ 1 และ 2 ไปใช้บำบัดน้ำเสียจริง ที่เกิดขึ้นจากบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำในระบบหมุนเวียนน้ำแบบปิด โดยนำมาเชื่อมต่อกับถังเลี้ยงปลานิลขนาด 100 ล. ที่มีการแยกตะกอนออกจากระบบด้วยการกรองผ่านใยกรองน้ำตลอดเวลา ทำการเดินระบบต่อเนื่องเป็นเวลา 4 เดือน ผลการทดลองพบว่าถังปฏิกรณ์ที่บรรจุหินพัมมิสบดเพียงอย่างเดียวสามารถควบคุมแอมโมเนียและไนไทรต์ให้มีปริมาณต่ำกว่า 1 มก.ไนโตรเจน/ล. และควบคุมไนเทรตให้มีปริมาณต่ำกว่า 50 มก.ไนโตรเจน/ล.ได้ ในขณะที่ ไนเทรตของชุดควบคุมเพิ่มสูงขึ้นถึง 352.47 ± 9.67 มก.ไนโตรเจน/ล.

Abstract: This study investigated the nitrogen removal efficiency of a combined nitrification - denitrification reactor from recirculating aquaculture systems. The fibrous polymer BiocordTM and pumice stones (1 - 3 mm in size) were used as the biofilter media. The study consisted of 3 experiments. The first experiment was an evaluation of nitrification and denitrification rates of the biofilter media. The results showed that BiocordTM and pumice stone had the maximum ammonia removal rate of 42.4 ± 0.8 and 640 ± 387 g - N/m3(packing volume)/day, respectively, and the maximum nitrate removal rate of pumice stone was 169.1 ± 8.8 g - N/m3(packing volume)/day. Thereafter, the second experiment was performed using the integrated packing of BiocordTM and pumice stone in a single reactor for nitrogen removal. The combined nitrification - denitrification reactor was a 20 x 20 x 35 cm glass tank. The pumice stone was packed as a layer of 5 cm height at a bottom of the reactor together with 1 meter length of BiocordTM. The ammonia and nitrate removal efficiencies were evaluated after an addition of ammonium chloride with or without methanol as the carbon source at the COD : Nitrate - N of 5:1. It was found that nitrification process could occurred although the reactor was covered with plastic sheet. The small circulating pump was sufficient to maintain dissolved oxygen concentration within the desire level for nitrification. Addition of methanol with ammonium chloride had no inhibition effect to the nitrification process. On the other hand, denitrification was found only with limited dissolved oxygen after turned off an internal circulating pump with an addition of methanol. BiocordTM, however, was not necessary for nitrification treatment since the performance of nitrification process in pumice stone layer was sufficient for ammonia treatment. Finally, in the last experiment, the nitrification - denitrification reactor was set up and used for the real nitrogen waste treatment from the recirculating fish culture system. The 100 L combined nitrification - denitrification reactor with the optimal operating condition from previous experiments was attached to the 100 L Tilapia fish tank for nitrogen waste treatment. Recirculating fish culture system was operated for 4 months. It was found that nitrogen treatment tank containing pumice stone could maintain ammonia and nitrite concentration at below 1 mg - N/L throughout the experiment period. The treatment tank with combined nitrification - denitrification reactor prevented nitrate accumulation and kept nitrate concentration below 50 mg - N/L while nitrate in control tank was as high as 352.47 ± 9.67 mg - N/L.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: วิบูลย์ลักษณ์ พึ่งรัศมี

Role: ที่ปรึกษา

Name: สรวิศ เผ่าทองศุข

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2556

Modified: 2020-10-22

Issued: 2559-07-30

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	phenphitchaya_ph.pdf	4.77 MB	53	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.035211 วินาที