การบำบัดน้ำเสียจากการแปรรูปเมล็ดกาแฟแบบเปียก ด้วยการเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็ก
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพการกำจัดไนโตรเจน ฟอสฟอรัสและสารอินทรีย์ในรูปของทีเคเอ็นไนโตรเจน (TKN-N) ฟอสเฟตฟอสฟอรัส (PO43--P) และซีโอดี (COD) ที่ละลายน้ำได้ ตามลำดับ โดยเน้นการบำบัดน้ำเสียจากการแปรรูปเมล็ดกาแฟแบบเปียกด้วยการเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็กในระบบแขวนลอยและระบบตรึงฟิล์ม และเพื่อศึกษาอัตราการผลิตชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กในระบบตรึงฟิล์ม ที่มีระยะเวลาการเก็บเกี่ยวที่แตกต่างกัน โดยนำหัวเชื้อสาหร่ายขนาดเล็กชนิดผสมทำการเพาะเลี้ยงในระดับห้องปฏิบัติการ ภายใต้สภาวะแวดล้อมและแสงแดดตามธรรมชาติทางตอนเหนือของประเทศไทยและใช้ระบบเปิดทั้งหมด 3 ระบบ ได้แก่ ระบบแขวนลอย ระบบตรึงฟิล์ม (เก็บเกี่ยวในวันที่ 7 และ 14) และระบบตรึงฟิล์ม (เก็บเกี่ยวในวันที่ 14) ทำการทดลองในแต่ละระบบรวม 3 รอบ รอบละ 14 วัน ผลการศึกษา พบว่าระบบตรึงฟิล์ม (เก็บเกี่ยวในวันที่ 7 และ 14) สามารถกำจัด TKN-N PO43--P และ COD ที่ละลายน้ำได้ดีที่สุด คือสามารถกำจัดได้ค่าเฉลี่ยร้อยละ 48 44 และ 90 ตามลำดับ ส่วนอีกสองระบบมีค่าเฉลี่ยประสิทธิภาพในการกำจัด TKN-N PO43--P และ COD ที่ละลายน้ำได้น้อยกว่า เนื่องจากการใช้ระบบตรึงฟิล์ม ช่วยลดข้อจำกัดของปริมาณแสงที่ต้องการใช้ในกระบวนการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายขนาดเล็กและเพิ่มปริมาณการถ่ายเทมวลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ในขณะที่การเก็บเกี่ยวชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กในวันที่ 7 ทำให้หัวเชื้อสาหร่ายขนาดเล็กที่เหลืออยู่มีปริมาณน้อย และส่งผลให้ระบบตรึงฟิล์ม (เก็บเกี่ยวในวันที่ 7 และ 14) มีค่าเฉลี่ยอัตราผลผลิตชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็กน้อยกว่า (1.02 กรัมน้ำหนักแห้งต่อวัน) ระบบตรึงฟิล์ม (เก็บเกี่ยวในวันที่ 14) (1.19 กรัมน้ำหนักแห้งต่อวัน) งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงการพัฒนาระบบบำบัดน้ำเสียจากการแปรรูปเมล็ดกาแฟแบบเปียกด้วยการเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพ โดยการใช้ระบบตรึงฟิล์มและเพื่อเพิ่มอัตราผลผลิตชีวมวลสาหร่ายขนาดเล็ก ควรเก็บเกี่ยวให้เหลือสาหร่ายขนาดเล็กเพียงครึ่งหนึ่งของพื้นที่แผ่นตัวกลางในวันที่ 7 และเก็บเกี่ยวทั้งหมดในวันที่ 14
Article Details
ลิขสิทธิ์เป็นของวารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ
เอกสารอ้างอิง
[2] S. Roygrong and C. Chumpan. (2018, March 5). The process of quality arabica coffee production of the royal project (in Thai) [Online]. Available: http://www.royalprojectthai land.com
[3] M. Tuiprae, “The development of the process of parchment coffee production in the royal project: Learning center of community enterprise for the process of parchment coffee production,” (in Thai), Rajamangala Univ. of Technology Lanna, Chiang Mai, Progress Rep., 2017.
[4] S. Rattan, A. K. Parande, V. D. Nagaraju, and G. K. Ghiwari, “A comprehensive review on utilization of wastewater from coffee processing,” Environ. Sci. Pollut. R., vol. 22, no. 9, pp. 6461-6472, 2015.
[5] G. Schutgens, “Anaerobic treatment of coffee wastewater: A study on monitoring and implementation of biogas at Finca el Socorro, Matagalpa, Nicaragua,” M.S. thesis, Dept. Civil Eng. and Geo Sci., Delft Univ. of Technology, The Netherlands, 2011.
[6] J. C. von Enden and K. C. Calvert, “Review of coffee waste water characteristics and approaches to treatment,” German Technical Cooperation Agency. Rep., 2002.
[7] M. Rossmann, A. T. Matos, E. C. Abreu, F. F. Silva, and A. C. Borges, “Effect of influent aeration on removal of organic matter from coffee processing wastewater in constructed wetlands,” J. Environ. Manage., vol. 128, pp. 912-919, 2013.
[8] M. Rossmann, A. T. de Matos, E. C. Abreu, F. F. e Silva, and A. C. Borges, “Performance of constructed wetlands in the treatment of aerated coffee processing wastewater: Removal of nutrients and phenolic compounds,” Ecol. Eng., vol. 49, pp. 264-269, 2012.
[9] R. Khiewwijit, K. Panyaping, and P. Wongpankamol, “Nutrient removal by suspended and biofilm microalgae for treating the wastewater of agro-industrial pig farm,” Walailak J. Sci. & Tech., to be published. Abstract online, Jan. 5, 2018.
[10] S. Abinandan and S. Shanthakumar, “Challenges and opportunities in application of microalgae (Chlorophyta) for wastewater treatment: A review,” Renew. Sust. Energ. Rev., vol. 52, pp. 123-132, 2015.
[11] M. E. Montingelli, S. Tedesco, and A. G. Olabi, “Biogas production from algal biomass: A review,” Renew. Sust. Energ. Rev., vol. 43, pp. 961-972, 2015.
[12] R. Whitton, F. Ometto, M. Pidou, P. Jarvis, R. Villa, and B. Jefferson, “Microalgae for municipal wastewater nutrient remediation: Mechanisms, reactors and outlook for tertiary treatment,” Environ. Technol. Rev., vol. 4, no. 1, pp. 133-148, 2015.
[13] N. C. Boelee, M. Janssen, H. Temmink, L. Taparaviciute, R. Khiewwijit, A. Janoska, C. J. N. Buisman, and R. H. Wijffels, “The effect of harvesting on biomass production and nutrient removal in phototrophic biofilm reactors for effluent polishing,” J. Appl. Phycol., vol. 26, no. 3, pp. 1439-1452, 2014.
[14] Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 22nd ed., APHA, American Water Works Association, Water Environment Federation, USA, 2012.
[15] S. K. Prajapati, P. Kumar, A. Malik, and V. K. Vijay, “Bioconversion of algae to methane and subsequent utilization of digestate for algae cultivation: A closed loop bioenergy generation process,” Bioresour. Technol., vol. 158, pp. 174-180, 2014.
[16] M. Gross, D. Jarboe, and Z. Wen, “Biofilm-based algal cultivation systems,” Appl. Microbiol. Biotechnol., vol. 99, no. 14, pp. 5781-5789, 2015.
[17] Y. Huang, W. Xiong, Q. Liao, Q. Fu, A. Xia, X. Zhu, and Y. Sun, “Comparison of Chlorella vulgaris biomass productivity cultivated in biofilm and suspension from the aspect of light transmission and microalgae affinity to carbon dioxide,” Bioresour. Technol., vol. 222, pp. 367-373, 2016.
[18] Industrial Effluent Standard for Industry, Industrial Estate, and Industrial Zone, the Notification of the Ministry of Natural Resources and Environment, Royal Thai Government Gazette, No. 133, Special Section 129 Ngor-Ngoo, Date on June 6, B.E. 2559 (2016), (in Thai), 2016.
[19] J. Wang, J. Liu, and T. Liu, “The difference in effective light penetration may explain the superiority in photosynthetic efficiency of attached cultivation over the conventional open pond for microalgae,” Biotechnol. Biofuels, vol. 8, no. 49, pp. 1-12, 2015.
[20] R. Gough, P. J. Holliman, G. M. Cooke, and C. Freeman, “Characterisation of algogenic organic matter during an algal bloom and its implications for trihalomethane formation,” Sustainability Water Qual. Ecol., vol. 6, pp. 11-19, 2015.
[21] G. Mujtaba and K. Lee, “Treatment of real wastewater using co-culture of immobilized Chlorella vulgaris and suspended activated sludge,” Water Res., vol. 120, pp. 174-184, 2017.
[22] Pollution control department, “Chapter 4: Stabilization ponds for wastewater treatment,” in Manual for wastewater treatment system, (in Thai), Ministry of Science Technology and Environment, Bangkok, 2000, pp. 1-24.
[23] J. S. Chang, P. L. Show, T. C. Ling, C. Y. Chen, S. H. Ho, C. H. Tan, D. Nagarajan, and W. N. Phong, “11. Photobioreactors,” in Current developments in biotechnology and bioengineering: Bioprocesses, bioreactors and controls, C. Larroche, M. A. Sanroman, G. Du, and A. Pandey, Eds. Elsevier, 2017, pp. 313-352.
[24] H. Gimmler, “Chapter 9: Acidophilic and acidotolerant algae,” in Algal adaptation to environmental stresses, Springer, Berlin, Heidelberg, 2001, pp. 259-290.
[25] B. Zhao and Y. Su, “Process effect of microalgal-carbon dioxide fixation and biomass production: A review,” Renew. Sust. Energ. Rev., vol. 31, pp. 121-132, 2014.
[26] C. F. Murphy and D. T. Allen, “Energy-water nexus for mass cultivation of algae,” Environ. Sci. Technol., vol. 45, no. 13, pp. 5861-5868, 2011.
[27] H. Cao, Z. Zhang, X. Wu, and X. Miao, “Direct biodiesel production from wet microalgae biomass of Chlorella pyrenoidosa through in situ transesterification,” Biomed Res. Int., vol. 2013, pp. 1-6, 2013.
