การกำจัด As(III), Mn(II) และ NH4+ -N ในน้ำใต้ดินสังเคราะห์โดยถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบแพ็คเบด

การศึกษาประสิทธิภาพของแบคทีเรีย Bacillus megaterium PNKP-S2 ตรึงรูปเป็นไบโอฟิล์มบนเม็ด polyethylene บรรจุในถังปฏิกรณ์ชีวภาพไบโอฟิล์มต่อเนื่องกับถังปฏิกรณ์กายภาพแบบ filtration ที่มี anthracite และ sand เป็นวัสดุตัวกรอง เพื่อใช้ในการบำบัดน้ำใต้ดินสังเคราะห์ที่ปนเปื้อนโซเดียมอาร์ซิไนท์ [As(III)] แมงกานีสคลอไรด์ [Mn(II)] และแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4+-N) ที่ระดับความเข้มข้น 40, 100 และ 1000 ไมโครกรัมต่อลิตร ตามลำดับ โดยมีอัตราการไหลเข้าระบบเท่ากับ 0.5 มิลลิลิตรต่อนาที ที่อุณหภูมิห้อง เก็บตัวอย่างทุก ๆ 24 ชั่วโมง เป็นเวลา 42 วัน การบำบัดน้ำใต้ดินสังเคราะห์ที่ปนเปื้อน As(III) และ NH4+-N พบว่าในช่วง 1-25 วันของการทดลองถังปฏิกรณ์ชีวภาพไบโอฟิล์มมีประสิทธิภาพการบำบัด AS(III) สูงสุดเท่ากับร้อยละ 89.08 (ในวันที่ 11 ของการทดลอง) และประสิทธิภาพการบำบัด NH4+-N สูงสุดเท่ากับร้อยละ 76.04 (ในวันที่ 25 ของการทดลอง) เมื่อน้ำใต้ดินสังเคราะห์ที่ปนเปื้อน As(III) และ NH4+-N ไหลต่อเนื่องเข้าสู่งถุงปฏิกรณ์กายภาพแบบ filtration มีประสิทธิภาพการบำบัด As(III) และ NH4+-N เพิ่มขึ้นโดยรวมสูงสุดเท่ากับ ร้อยละ 90.25 (ในวันที่ 25 ของการทดลอง) และร้อยละ 80.48 (ในวันที่ 18 ของการทดลอง) ตามลำดับ มีปริมาณความเข้มข้นของไนเตรทเท่ากับ 485.48 ไมโครกรัมต่อลิตร (ในวันที่ 25 ของการทดลอง) ในวันที่ 26 ของการทดลองได้เติมปริมาณความเข้มข้นของแมงกานีสคลอไรด์ เท่ากับ 100 ไมโครกรัมต่อลิตร น้ำใต้ดินสังเคราะห์ที่ปนเปื้อนทั้ง As(III), Mn(II) และ NH4+-N ให้ไหลเข้าถังปฏิกรณ์ พบว่าในช่วง 27-34 วันของการทดลองถังปฏิกรณ์ชีวภาพไบโอฟิล์มมีประสิทธิภาพการบำบัด As(III), Mn(II) และ NH4+-N สูงสุดเท่ากับร้อยละ 87.33 (ในวันที่ 31 ของการทดลอง), ร้อยละ 79.31 (ในวันที่ 34 ของการทดลอง) และร้อยละ 65.31 (ในวันที่ 31 ของการทดลอง) ตามลำดับ โดยมีปริมาณความเข้มข้นของไนเตรทเท่ากับ 480.81 ไมโครกรัมต่อลิตร (ในวันที่ 32 ของการทดลอง) เมื่อน้ำใต้ดินสังเคราะห์ที่ปนเปื้อนทั้ง As(III), Mn(II) และ NH4+-N ไหลเข้าสู่ถังปฏิกรณ์กายภาพแบบ filtration ประสิทธิภาพการบำบัด As(III) เพิ่มขึ้นโดยรวมเท่ากับร้อยละ 88.50 (ในวันที่ 31 ของการทดลอง), ร้อยละ 80.30 (ในวันที่ 34 ของการทดลอง) และร้อยละ 69.66 (ในวันที่ 31 ของการทดลอง) และมีปริมาณความเข้มข้นของไนเตรทเท่ากับ 450.43 ไมโครกรัมต่อลิตร (ในวันที่ 32 ของการทดลอง) พบว่า ผลการทดลองในวันที่ 35-42 วัน โดยในวันที่ 42 ของการทดลองถังปฏิกรณ์ชีวภาพไบโอฟิล์ม มีประสิทธิภาพการบำบัด As(III), NH4+-N และ Mn(II) เท่ากับร้อยละ 5.17, 83.45 และ 85.66 ตามลำดับ และปริมาณความเข้มข้นของไนเตรทลดลงเรื่อย ๆ เหลืออยู่เท่ากับ 18.11 ไมโครกรัมต่อลิตร เมื่อน้ำใต้ดินสังเคราะห์ไหลเข้าสู่ถังปฏิกรณ์กายภาพแบบ filtration พบว่าในวันที่ 42 ของการทดลอง ประสิทธิภาพการบำบัด As(III), NH4+-N และ Mn(II) โดยรวมเท่ากับร้อยละ 54.50, 93.61 และ 88.90 ตามลำดับ และปริมาณความเข้มข้นของไนเตรทลดลงเท่ากับ 28.63 ไมโครกรัมต่อลิตร จากการวิเคราะห์ปริมาณของแบคทีเรีย B.megatilium PNKP S2 ในน้ำใต้ดินสังเคราะห์ที่ผ่านการบำบัดด้วยถึงปฏิกรณ์ชีวภาพไบโอฟิล์ม, ถังปฏิกรณ์กายภาพแบบ filtration และถังฆ่าเชื้อ พบว่ายังมีปริมาณเชื้อแบคทีเรียเหลืออยู่ในถังฆ่าเชื้อโดยเฉลี่ยเท่ากับ 3.9×108, 5.7×107 และ 2.5×103 cfu/ml ต่อวันตามลำดับ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการบำบัด As(III), NH4+-N และ Mn(ii) ด้วยถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบไบโอฟิล์มต่อเนื่องด้วยถังปฏิกรณ์กายภาพแบบ filtration มีประสิทธิภาพในการนำมาประยุกต์ใช้และขยายขนาดเพื่อการบำบัดในภาคสนามหรือหากจะทำการบำบัดน้ำใต้ดินและ/หรือน้ำเสียทั่วไปในธรรมชาติควรมีการศึกษาเพิ่มเติมด้านความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ของการนำระบบมาใช้จริงต่อไป