1

รายงานวจยฉบบสมบรณ

เรอง ผลการเดนระบบตอการผลตสารโพลไฮดรอกซอลคาโนเอตในระบบเอสบอาร

Effect of Operating Conditions on Polyhydroxyalkanoate Production in Sequencing Batch Reactor

โดย นางสรลกษณ ประเสรฐกลศกด และคณะ

มถนายน 2562

2

รายงานวจยฉบบสมบรณ

เรอง ผลการเดนระบบตอการผลตสารโพลไฮดรอกซอลคาโนเอตในระบบเอสบอาร

Effect of Operating Conditions on Polyhydroxyalkanoate Production in Sequencing Batch Reactor

คณะผวจย สงกดคณะวศวกรรมศาสตรและวศวกรรมศาสตร 1. นางสรลกษณ ประเสรฐกลศกด 2. นายกฤษณะ จรสารสวสด 3. นายนตวศว แตงไทย

สนบสนนโดย กองทนสงเสรมงานวจย สถาบนวจยและพฒนา ประจ าปงบประมาณ พ.ศ. 2561

3

บทคดยอ

งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาผลของการเดนระบบตอประสทธภาพการบาบดนาเสยทมความเขมขนสงโดยใชระบบเอสบอาร เปรยบเทยบปรมาณความเขมขนของนาเสยและระยะเวลาการเดนระบบทแตกตางกน ทาการศกษาศกยภาพระบบเอสบอารโดยใชจลนทรยสายพนธผสมทไดมาจากตะกอนจลนทรยสวนเกนจากระบบบาบดนาเสยรวมกบนาเสยสงเคราะห เพอศกษาการเปลยนแปลงในระบบเอสบอาร ทาการเปรยบเทยบการเดนระบบ 4 สภาวะ ไดแก สภาวะท 1 ซโอด 1000 มลลกรมตอลตร ระยะเวลาการเตมอากาศตอไรอากาศเทากบ 10:2 ชวโมง, สภาวะท 2 ซโอด 1000 มลลกรมตอลตร ระยะเวลาการเตมอากาศตอไรอากาศเทากบ 11:1 ชวโมง, สภาวะท 3 ซโอด 2000 มลลกรมตอลตร ระยะเวลาการเตมอากาศตอไรอากาศเทากบ 11:1 ชวโมง, สภาวะท 4 ซโอด 2000 มลลกรมตอลตร ระยะเวลาการเตมอากาศตอไรอากาศเทากบ 10:2 ชวโมง จากการทดลองพบวาประสทธภาพในการกาจดซโอดทสภาวะท 1-4 มคาเทากบ 78%, 41%, 55%, 53% ตามลาดบ ประสทธภาพในการกาจดแอมโมเนยไนโตรเจนทสภาวะท 1 -4 มคาเทากบ 47%, 75%, 77%, 38% ตามลาดบ และประสทธภาพในการกาจดฟอสเฟตทสภาวะท 1-4 มคาเทากบ 94%, 73%, 57%, 95% ตามลาดบ จากการทดลองสรปไดวาสภาวะท 1 สามารถบาบดซโอดไดดทสด สภาวะท 3 สามารถบาบดแอมโมเนยไนโตรเจนไดดทสด และสภาวะท4 สามารถกาจดฟอสเฟตไดดทสด ผลการเดนระบบในสภาวะท 1 ตะกอนจลนทรยสามารถสะสมพเอชเออยระหวาง 1.45-3.98 เปอรเซนตของนาหนกแหง คดเปนอตราการสะสมพเอชเอไดประมาณ 14.55-39.77 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง สภาวะท 2 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเอชเออยระหวาง 3.00-12.36 เปอรเซนตของนาหนกแหง คดเปนอตราการสะสมพเอชเอไดประมาณ 30.05-123.60 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง สภาวะท 3 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเอชเออยระหวาง 8.51-14.50 เปอรเซนตของนาหนกแหง คดเปนอตราการสะสมพเอชเอไดประมาณ 30.05-123.60 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง สภาวะท 4 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเออยระหวาง 7.65-15.65 เปอรเซนตของนาหนกแหง คดเปนอตราการสะสมพเอชไดประมาณ 76.49-156.49 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง

4

ABSTRACT

The objective of this research is to study the effect of operating condition on wastewater treatment efficiency. Comparing by a varied concentration of wastewater and duration of aerobic and anaerobic retention time. Study on the potential of the SBR system by using cultivate mixed microorganisms from excess sludge from the wastewater treatment system with synthetic wastewater. To study changes in SBR systems with the comparison of 4 operating conditions including condition 1 ; COD 1000 mg/L with aeration of 10 h on 2 h off. Condition 2 ; COD 1000 mg/L with aeration of 11 h on 1 h off. Condition 3 ; COD 2000 mg/L with aeration of 11 h on 1 h off. Condition 4; COD 2000 mg/L with aeration of 10 h on 2 h off. From the experiment, it was found that the removal efficiency of COD at conditions 1-4 was found as 78%, 41%, 55%, 53%, respectively. The removal efficiency of ammonia nitrogen in conditions 1 - 4 were found 47% , 75% , 77% , 38% , respectively. The removal efficiency of phosphate in conditions 1-4 were 94% , 73% , 57% , 95% , respectively. From the results, it could be concluded that condition 1 could be removed COD greater than other conditions, condition 3 found better-removed nitrogen than another one and condition 4 could be highest removed phosphate in the system. In the 1st operating condition, PHA could be accumulated in sludge in the range of 1.45-3.98 %(w/w) which calculate to PHA accumulation rate at 14.55-39.77 mgPHA/gMLSS. In the 2nd operating condition, PHA could be accumulated in sludge in the range of 3.00-12.36 %(w/w) which calculate to PHA accumulation rate at 30.05-123.60 mgPHA/gMLSS. In the 3rd operating condition, PHA could be accumulated in sludge in the range of 8.51-14.50 %(w/w) which calculate to PHA accumulation rate at 30.05-123.60 mgPHA/gMLSS. In the 4th operating condition, PHA could be accumulated in sludge in the range of 7.65-15.65 %(w/w) which calculate to PHA accumulation rate at 76.49-156.49 mgPHA/gMLSS.

5

กตตกรรมประกาศ

โครงการวจย เรอง ผลการเดนระบบตอการผลตสารโพลไฮดรอกซอลคาโนเอตในระบบเอสบอาร สาเรจไดดวยความชวยเหลอและรวมมอจากหลายฝาย ทไดเสยสละเวลาในการดาเนนงานวจยจนสามารถสาเรจลลวงได ผวจยรสกซาบซงเปนอยางยงและกราบขอบพระคณมา ณ โอกาสน

ขอขอบพระคณ กองทนสนบสนนงานวจย สถาบนวจยและพฒนา มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ทไดใหการสนบสนนทนวจยในการทาวจย ประจาปงบประมาณ 2561

สรลกษณ ประเสรฐกลศกด มถนายน 2562

6

สารบญ หนา บทคดยอ 3 ABSTRACT 4 กตตกรรมประกาศ 5 สารบญ 6 สารบญตาราง 8 สารบญภาพ 9 บทท 1 บทนา 10 1.1 ความเปนมาและความสาคญของงานวจย 10 1.2 วตถประสงคของงานวจย 11 1.3 ขอบเขตของงานวจย 11 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 11 บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ 12 2.1 ความรทวไปเกยวกบพลาสตก 12 2.2 ความรทวไปเกยวกบโพลไฮดรอกซอลคาโนเอต 12 2.3 ความรพนฐานเกยวกบระบบการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลน 17 2.4 กระบวนการสรางและสงเคราะหพเอชเอโดยจลนทรยสายพนธผสม 17 2.5 ปจจยในการเดนระบบ 21 2.6 รปแบบของกระบวนการสาหรบผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสมโดยการให

อาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน 24

2.7 รปแบบของถงปฏกรณสาหรบผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสมโดยการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลน

25

2.8 สภาวะทใชในการเดนระบบ 27 2.9 ลกษณะของโพลเมอร 30 2.10 การพฒนาในเชงอตสาหกรรม 31 2.11 การใชประโยชนจากพเอชเอ 32 2.12 งานวจยทเกยวของ 32 บทท 3 วธการดาเนนการวจย 34 3.1 ขนตอนการวางแผน 34 3.2 ขนตอนการเตรยมการ 34 3.3 ขนตอนการทดลอง 35 บทท 4 ผลการศกษา 40 4.1 ผลการศกษาประสทธภาพการบาบดนาเสยโดยระบบเอสบอาร 40 4.2 ผลการเดนระบบของสภาวะการเดนระบบ 46

7

สารบญ (ตอ) หนา 4.3 ปรมาณพเอชเอ ความเขมขนของตะกอนจลนทรยและ C/N ratio ในแตละสภาวะ

การเดนระบบ 48

บทท 5 สรปผล 52 5.1 ผลการศกษาคณลกษณะของนาเสยทบาบดโดยระบบเอสบอาร 52 5.2 ผลการเดนระบบของสภาวะการเดนระบบทง 4 สภาวะ 52 5.3 ปรมาณพเอชเอในสภาวะการเดนระบบทง 4 สภาวะ 52 เอกสารอางอง 54

8

สารบญตาราง ตารางท หนา

1 ชนดของพเอชเอ 13 2 การผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสมโดยใชนาเสยจรงและสารอาหารชนดอนๆ

เปนแหลงคารบอน 23

3 คณสมบตทางกายภาพและเคมของโพลโพรพลนและโพลไฮดรอกซบวทเรต 31 4 สตรนาเสยสงเคราะหทใชในการทดลอง 36 5 สภาวะทใชในการวเคราะหพเอชเอดวยเครอง GC 38 6 ผลพารามเตอรของสภาวะการเดนระบบท 1 และสภาวะการเดนระบบท 2 47 7 ผลพารามเตอรของสภาวะการเดนระบบท 3 และสภาวะการเดนระบบท 4 47

9

สารบญภาพ ภาพท หนา

1 สตรโครงสรางของโพลไฮดรอกซอลคาโนเอต (พเอชเอ) 13 2 สตรโครงสรางของโพลไฮดรอกซบวทเรต (พเอชบ) 14 3 ระบบบาบดนาเสยสาหรบกาจดฟอสฟอรส 15 4 วถการสงเคราะหพเอชเอภายใตสภาวะไรอากาศสลบกบมอากาศ 16 5 ระบบบาบดนาเสยแบบมอากาศเลกนอยสลบกบมอากาศ 16 6 ขนตอนการผลตพเอชบ 19 7 กระบวนการเมตาบอลซมของการผลตพเอชเอ 19 8 การผลตพเอชเอจากกรดไขมนตางชนดกน 21 9 กระบวนการ 3 ขนตอนสาหรบผลตพเอชเอโดยใชจลนทรยสายพนธผสมภายใตสภาวะท

มอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน 24

10 กระบวนการผลตพเอชเอจากนาเสยของโรงงานมะเขอเทศกระปองโดยใชถงปฏกรณแบบกงเท

25

11 ถงปฏกรณทเดนระบบแบบตอเนอง เพอผลตพเอชเอโดยใชนาเสยของโรงงานกระดาษ 26 12 กระบวนการ 3 ขนตอนในการผลตพเอชเอจากกากนาตาล 26 13 ระบบบาบดนาเสยจาลองแบบ SBR 35 14 ขนตอนการทดลอง 35 15 สารอาหารในนาเสยสงเคราะห 36 16 นาเสยสงเคราะห 36 17 การวเคราะหหาคาซโอด 37 18 การวเคราะหหาคาไนไตรท 37 19 คาความเขมขนของซโอดและประสทธภาพการกาจดซโอด 40 20 คาความเขมขนของแอมโมเนย-ไนโตรเจนและประสทธภาพการกาจดแอมโมเนย -

ไนโตรเจน 42

21 คาความเขมขนของไนไตรท-ไนโตรเจน 42 22 คาความเขมขนของฟอสเฟตและประสทธภาพการบาบดฟอสเฟต 44 23 คาความเขมขนของของแขงแขวนลอย (SS) 45 24 คาความเขมขนของตะกอนแขวนลอยในถงเตมอากาศ (MLSS) 46 25 ความเขมขนของ PHA เปรยบเทยบกบสภาวะการเดนระบบทแตกตางกน 49 26 ความเขมขนของพเอชเอเปรยบเทยบกบความเขมขนของตะกอนจลนทรยทสภาวะการ

เดนระบบแตกตางกน 50

27 ความเขมขนของพเอชเอเปรยบเทยบกบอตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนทสภาวะการเดนระบบแตกตางกน

51

10

บทท 1 บทน า

1.1 ความเปนมาและทมาของปญหาทท าการวจย

สถานการณขยะมลฝอยในปจจบนเรมไดรบความสนใจเพมมากขน เนองจากปรมาณขยะทเพมขนอยางตอเนอง ในขณะทอตราขยะมลฝอยทถกนาไปกาจดและอตราการนาขยะมลฝอยกลบไปใชประโยชนมแนวโนมเพมขนเพยงเลกนอย จากปรมาณขยะโดยทวไปนนพบวามองคประกอบของขยะประเภทพลาสตกจานวนมาก ซงพลาสตกเปนวสดทมการนามาใชงานอยางกวางขวางในรปของผลตภณฑของใชและบรรจภณฑชนดตางๆ รวมถงอปกรณทางการแพทยและการเกษตร เนองจากมราคาถก นาหนกเบา ทนความชน ไมเปนสนม และขนรปงายกวาวสดอนๆ (ธนาวด ลจากภย, 2549) พลาสตกสวนใหญผลตจากโพลเมอรสงเคราะห มสารจาพวก ปโตรเคมเปนสวนผสมหลก ยอยสลายไดยากหรอไมสามารถยอยสลายไดตามธรรมชาต การจดการขยะพลาสตกเหลานจงเปนไปไดยาก ไมวาจะเปนการฝงกลบ การเผาทาลาย ลวนกอใหเกดมลพษในสงแวดลอม มากขน สงผลกระทบตอสงแวดลอมในการดานการจดการของเสย อกทงยงเพมปรมาณการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดอกดวย ปจจบนจงเรมมการศกษาเพอหาวสดทดแทนพลาสตกสงเคราะหทมคณสมบตของพลาสตกทใชอยในปจจบน พลาสตกชวภาพจงนบเปนอกทางเลอกหนงทจะชวยลดการผลตพลาสตกทยอยสลายยากได เนองจากพลาสตกชวภาพสามารถยอยสลายไดอยางสมบรณดวยจลนทรยในธรรมชาต โดยสาร โพลไฮดรอกซอลคาโนเอต (Polyhydroxyalkanoate, PHA) เปนพลาสตกชวภาพชนดหนงทจลนทรยสามารถสรางและสะสมไวในเซลในรปของแหลงคารบอนซง พเอชเอนบเปนพลาสตกชวภาพทมคณสมบตใกลเคยงกบโพลโพรพลนทสงเคราะหขนจากสารผลตภณฑปโตรเลยม (Bengtsson และ คณะ, 2008) ทสามารถนามาใชเปนวสดทดแทนโพลเอทลนเพอชวยลดปญหาการเพมขนของขยะประเภทพลาสตกทไมสามารถยอยสลายไดอกทางหนง

พเอชเอคอโพลเอสเตอรทถกสงเคราะหทางชวภาพ สามารถยอยสลายทางชวภาพไดอยางสมบรณ และสามารถผลตไดจากแหลงทรพยากรธรรมชาตทสามารถนากลบมาใชไดอก จงสงผลกระทบตอสงแวดลอมนอยกวาโพลเมอรสงเคราะหทางเคมทวไป (Albuquerque และคณะ, 2011) แมวาในภาคอตสาหกรรมจะเรมมการผลตพลาสตกชวภาพแลวกตาม แตยงคงถกจากดในเชงพาณชยเนองจากตนทนการผลตสง โดยการผลตพเอชเอในภาคอตสาหกรรมทใชจลนทรยสายพนธบรสทธ (Pure Culture) มคาใชจายในการรกษาสายพนธใหบรสทธและตองการกระบวนการทปราศจากเชอ (Bengtsson และ คณะ, 2008) มการศกษาพบวาจลนทรยสายพนธผสม (Mixed Culture) ทมาจากตะกอนจลนทรยสวนเกนจากระบบบาบดนาเสยทางชวภาพมความสามารถในการสะสมพเอชเอ การใชจลนทรยสายพนธผสมในการผลตพเอชเอแทนจลนทรยสายพนธบรสทธ มขอดคอ สามารถดาเนนการไดงายโดยไมตองการสภาวะปลอดเชอ และยงเปนการนาตะกอนจลนทรยสวนเกนจากระบบบาบดนาเสยทางชวภาพมาใชใหเกดประโยชน การเลยงตะกอนจลนทรยสวนเกนดวยสภาวะทมการใชอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน (Feast/famine feeding regime) จะทาใหจลนทรยมความสามารถในการสะสม พเอชเอไดมากขน โดยในสภาวะทมอาหารเกนพอจลนทรยจะกนและสะสมไวในรปพเอชเอ พออยในสภาวะทขาดแคลนอาหาร จลนทรยจะใชพเอชเอทเกบสะสมไวเปนแหลงคารบอนและแหลงพลงงานภายในสาหรบการเจรญเตบโตของเซลล สภาวะทมการเปลยนแปลงนจะเปนการคดเลอกกลมจลนทรยทสามารถสะสมพเอชเอได และเพมความสามารถของจลนทรยในการสรางแหลงคารบอนสะสมไวภายใน (Bengtsson และ คณะ, 2008)

11

งานวจยนจะทาการศกษาผลของสภาวะการเดนระบบตอการผลตพเอชเอ ทงในแงของปรมาณความเขมขนของนาเสยและระยะเวลาการเดนระบบทแตกตางกน เพอศกษาศกยภาพในการผลตสารพเอชเอ โดยใชระบบเอสบอารเลยงจลนทรยสายพนธผสมทไดมาจากตะกอนจลนทรยสวนเกนจากระบบบาบดนาเสยรวมกบนาเสยสงเคราะหทเตรยมจากอะซเตทและโพรพโนเอต โดยใชวธการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลน เพอศกษาการเปลยนแปลงในระบบเอสบอาร ซงการศกษานจะเปนประโยชนในการนาไปเพมประสทธภาพการผลตสารพเอชเอใหดยงขนตอไป 1.2 วตถประสงคของโครงการวจย 2.1 เพอศกษาความสามารถในการสะสมสารพเอชเอในตะกอนจลนทรยของระบบเอสบอารเมอใชนาเสยทมความเขมขนแตกตางกน

2.2 เพอศกษาระยะเวลาเกบกกทเหมาะสม ในการเพมประสทธภาพการผลตสารพเอชเอ 1.3 ขอบเขตของโครงการวจย

ทาการศกษาศกยภาพการผลตสารพเอชเอ ทใชเปนสารตงตนในการผลตพลาสตกจากตะกอนจลนทรยในระบบบาบดนาเสยเอสบอาร ทาการวจยในระดบหองปฏบตการ เพอหาสภาวะทเหมาะสมในการผลตสารดงกลาว โดยมขอบเขตงานวจยดงน

3.1 ใชนาเสยสงเคราะหในการเลยงตะกอนจลนทรยทความเขมขน COD เทากบ 1,000 มลลกรมตอลตร และ 2,000 มลลกรมตอลตร ตามลาดบ

3.2 ศกษาระยะเวลาทเหมาะสมในชวงเวลาเตมอากาศและไรอากาศตอการผลตสาร PHA และเพอใหไดประสทธภาพการบาบดนาเสยทดทสด

3.3 พารามเตอรททาการวเคราะหไดแก คาความเปนกรด-ดาง (pH), ซโอด (COD), แอมโมเนย-ไนโตรเจน (NH3-N), ปรมาณฟอสเฟตทงหมด (TP), ปรมาณตะกอนจลนทรยแขวนลอย (MLSS), ความเขมขนของสาร PHA 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

4.1 ไดองคความรเกยวกบการผลตสาร PHA ซงเปนสารตงตนในการผลตพลาสตก เพอนาไปใชผลตพลาสตกชวภาพทยอยสลายได และเปนทางเลอกในการนาของเสยจากระบบบาบดนาเสยมาใชใหเกดประโยชน อกทงผลทไดยงสามารถนาไปตอยอดในเชงพาณชยไดอกดวย

4.2 สามารถนาเอาระบบทไดไปประยกตใชกบโรงงานอตสาหกรรมผลตแปง นาตาลเปนสวนประกอบมาใชเปนแหลงนาเสยและสารอาหารเขาสระบบได อกทงเปนการบาบดนาเสยใหมประสทธภาพขนดวย

4.3 ระบบบาบดจาลองแบบเอสบอารสามารถนาไปใชเปนสอการเรยนการสอนรายวชาทางดานวศวกรรมสงแวดลอมได

4.4 สามารถใหนกศกษาไดเรยนรระบบบาบดนาเสยและการทางานจรง

12

บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

2.1 ความรทวไปเกยวกบพลาสตก 2.1.1 ความหมายของพลาสตก (Chaiellini Solaro, 2003) พลาสตกคอสารประกอบไฮโดรคารบอนซงสงเคราะหไดจากกระบวนการโพลเมอรไรเซชน เปนการสงเคราะหสารอนทรยดวยวธทางเคม ทาใหเกดการเชอมตอกนของโมเลกลทมคณสมบตตางๆ เชน ความแขงแรง ความเหนยว ฉนวนไฟฟา ความทนตอการกดกรอน เปนตน 2.1.2 การยอยสลายของพลาสตก (Reddy และคณะ, 2003) 1) พลาสตกทยอยสลายดวยแสง (Photodegradable plastic) คอพลาสตกทมหมคารบอนลเปนสวนประกอบ ซงหมคารบอนลสามารถแตกตวไดเมอสมผสกบแสง แตการยอยสลายนนขนอยกบขนาดของชนสวนพลาสตก โครงสรางทางเคม รวมถงปรมาณของสารประกอบอนๆ ในพลาสตก ตวอยางของพลาสตกชนดนไดแก โพลเอทลน โพลโพรพลน และโพลไวนลคลอไรด เปนตน 2) พลาสตกทยอยสลายไดบางสวน (Semi-biodegradable plastic) คอพลาสตกทมสวนประกอบของโพลเมอร เชน เซลลโลส แลคโตส แปงขาวโพด เปนตน ซงจลนทรยในธรรมชาตสามารถยอยสลายสวนทเปนโพลเมอรธรรมชาตได ทาใหพลาสตกถกแยกออกเปนชนสวนขนาดเลกลง เหลอสวนทไมใชสารโพลเมอรธรรมชาต 3) พลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพ (Biodegradable plastic) คอ พลาสตกทสามารถถกยอยสลายไดดวยเอนไซมจากจลนทรยในธรรมชาต ซงจะยอยสลายหมเอสเทอรชนดเอลาสตกของ โพลเมอร ทาใหไดสารทไมเปนอนตรายตอสงแวดลอม เชน คารบอนไดออกไซด นา กรดคารบอกซลค เปนตน พลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพอาจถกสรางและสะสมภายในเซลลของจลนทรยบางชนดในรปของโพลไฮดรอกซอลคาโนเอต (พเอชเอ) (Shah และคณะ, 2008) 2.2 ความรทวไปเกยวกบโพลไฮดรอกซอลคาโนเอต โพลไฮดรอกซอลคาโนเอต (พเอชเอ) เปนโพลเอสเทอรชนดหนงทจลนทรยสามารถถกสรางและเกบสะสมไวภายในเซลล เพอใชเปนแหลงคารบอนและแหลงพลงงานสารอง โดยพเอชเอจะถกเกบสะสมไวในรปของแกรนลทอยในไซโตพลาสซมของเซลล ซงจานวนโมโนเมอรทเกดขน ขนอยกบปจจยตาง ๆ เชน ชนดของจลนทรย อณหภมในการเพาะเลยง สารอาหารทใหแกจลนทรย เปนตน (Jiang และคณะ, 2012) 2.2.1 โครงสรางของพเอชเอ พเอชเอเปนโพลเอสเทอรสายตรง ประกอบดวยโมโนเมอรกลมไฮดรอกซคารบอกซลค ชนดของพเอชเอจงขนกบโมโนเมอรทมาเชอมตอดวยพนธะเอสเตอร สตรโครงสรางของพเอชเอแสดงในภาพท 1

13

ภาพท 1 สตรโครงสรางของโพลไฮดรอกซอลคาโนเอต (พเอชเอ) (Derya และคณะ, 2012)

แหลงคารบอนทจลนทรยไดรบเปนปจจยสาคญในการกาหนดชนดของพเอชเอทเกดขน ซงชนดของโมโนเมอรในปจจบนนมหลากหลายชนด Derya และคณะ (2012) ยกตวอยางชนดของพเอชเอดงแสดงในตารางท 1 ตารางท 1 ชนดของพเอชเอ

n R ชนดของ PHA 1

ไฮโดรเจน (H) โพลไฮดรอกซโพรพโนเอต เมทธล (CH3) โพล (3-ไฮดรอกซบวทเรต) (PHB) เอททล (C2H5) โพล (3-ไฮดรอกซวาลาเรต) (PHV) โพรพล (C3H7) โพล (3-ไฮดรอกซเฮกซะโนเอต) (PHH) เพนทล (C5H11) โพล (3-ไฮดรอกซออกทาโนเอต) โนนล (C9H19) โพล (3-ไฮดรอกซโดเดคคาโนเอต)

2 ไฮโดรเจน (H) โพล (4-ไฮดรอกซบวทเรต) 3 ไฮโดรเจน (H) โพล (5-ไฮดรอกซบวทเรต)

หมายเหต: n คอจานวนคารบอนดงแสดงในภาพท 1

ชนดโมโนเมอรของพเอชเอขนกบจานวนคารบอนในโมเลกลและหมทมาตอบรเวณตาแหนง R ในภาพท 1 ซงมคณสมบตของโพลเมอรแตกตางกนตามชนดของโมโนเมอร โดยโพลเมอรทพบมากทสดชนดหนงคอโพล ไฮดรอกซบ วท เรต (polyhydroxybutyrate) หรอพ เอชบ เปนโฮโมโพล เมอรซ งประกอบดวย 3-hydroxybutyrate (3HB) มสตรโครงสราง ดงแสดงในภาพท 2 (Ratledge Kristiansen, 2001)

14

ภาพท 2 สตรโครงสรางของโพลไฮดรอกซบวทเรต (พเอชบ) (Rosa และคณะ, 2004)

คณสมบตของพเอชเอมความใกลเคยงกบโพลโพรพลน (PP) ซงเปนพลาสตกสงเคราะหไดจากปโตรเลยม แตคณสมบตจะแตกตางกนตามชนดของพเอชเอ เชน พเอชเอคอนขางเปราะงายแตกตางจากพเอชวทมความยดหยนมากกวา (Villano และคณะ, 2010) 2.2.2 จลนทรยทใชในการผลตพเอชเอ จากงานวจยทผานมาไดมการศกษาการผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธบรสทธโดยใชสารอาหารประเภทกรดไขมน (Volatile fatty acid, VFA) เชน กรดแลคตก กรดบวทรค และกรดวาลาลค เปนตน พบวาจลนทรยสายพนธ Alcaligenes eutrophus สามารถสะสมพเอชเอไดสงถง 0.41 กรมตอกรม (Yu และคณะ, 1998) นอกจากการใชสารอาหารประเภทกรดไขมนในการผลตพเอชเอแลวยงมการใชของเหลออนทรยจากกระบวนการอตสาหกรรมตาง ๆ เชน กากนาตาล หรอนาเสยจากกระบวนการผลตอาหาร เปนสารอาหารทใชเลยงจลนทรยสายพนธบรสทธ (Abdelhad และคณะ, 2009) ในงานวจยระยะหลงไดมการนยมเลอกใชจลนทรยสายพนธผสมในการผลตพเอชเอมากขนดงท Coats และคณะ (2007) กลาววาจลนทรยสายพนธผสมสามารถแกไขปญหาเรองราคาตนทนของระบบผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธบรสทธได อกทงการใชจลนทรยสายพนธผสมนนจะสงผลใหระบบมความคงตวคอนขางสง เชนเดยวกบ Dionisi และคณะ (2007) กลาวถงขอดจากการใชจลนทรยสายพนธผสมแทนจลนทรยสายพนธบรสทธ คอระบบสามารถดาเนนไปไดอยางงาย เพราะไมจาเปนตองผานกระบวนการฆาเชอ และเปนระบบทดาเนนอยางตอเนองไดเมอมการปนเปอน นอกจากนการสะสมพเอชเอของจลนทรยสายพนธผสมสามารถเกดขนไดอยางสมบรณและงายโดยการใชอาหารทมปรมาณสารอาหารสง เชน ของเสยอนทรย เปนตน 2.2.3 วธการคดเลอกจลนทรยสายพนธผสมเพอผลตพเอชเอ Salehizadeh และ Van Loosdrecht (2004) กลาวถงกระบวนการทใชสาหรบคดเลอกและเพมจานวนจลนทรยสายพนธผสมเพอสะสมพเอชเอ 3 วธ ดงน 1) สภาวะทไรอากาศสลบกบมอากาศ (Anaerobic-aerobic system) การเกบสะสมโพลเมอรไวภายในเซลลจลนทรย โดยจลนทรยสายพนธผสมถกพบในระบบบาบดนาเสยสาหรบกาจดฟอสฟอรส (Enhanced biological phosphorus removal; EBPR) ใชสลบกน

15

ระหวางสภาวะไรอากาศกบสภาวะมอากาศ (Anaerobic-aerobic) ดงแสดงดงภาพท 3 ซงสภาวะทไรอากาศสลบกบมอากาศมจลนทรย 2 ชนด ทมบทบาททเดนชด คอ Polyphosphate-accumulating organisms (PAOs) และ Glycogen-accumulating organisms (GAOs) โดย PAOs สงเคราะหพเอชเอภายใตสภาวะไรอากาศโดยใชแหลงคารบอนภายนอกและไกลโคเจนภายในเซลล และใชพเอชเอควบคกบการใชออกซเจนหรอไนเตรทสาหรบดารงรกษาเซลล เจรญเตบโตและสะสมไกลโคเจน โดยฟอสฟอรสจะถกปลอยออกมาในสภาวะไรอากาศและนาเขาไปสะสมในเซลลจลนทรยอกครงในสภาวะมอากาศ สวน GAOs เปนจลนทรยทสามารถสะสมไกลโคเจนไดและสามารถสะสมพเอชเอในสภาวะไรอากาศไดเชนกน มกจะพบในระบบ EBPR และการแขงขนใชสารอาหารกบกลม PAO ดงนนพเอชเอทไดจากระบบนจงมโอกาสทจะพบไกลโคเจนปะปนอย ทงนขอแตกตางของ PAOs และ GAOs คอ PAOs ในสภาวะมอากาศจะสามารถสะสมฟอสเฟตเปนแหลงพลงงาน ในขณะท GAOs จะผลตไกลโคเจนเกบสะสมไวในเซลล ผลเสยของการมไกลโคเจนในระบบจะทาใหพเอชเอมความบรสทธนอย เนองจากไกลโคเจนปะปนรวมอยกบพเอชเอ จลนทรยทง 2 กลม คอ PAO และ GAO สามารถผลตพเชเอไดปรมาณสงสด 20 เปอรเซนตกรมพเอชเอตอนาหนกแหง (Satoh และคณะ, 1996) วถการสงเคราะหพเอชเอภายใตสภาวะไรอากาศสลบกบมอากาศดงแสดงในภาพท 4

การเลยงจลนทรยในสภาวะไรอากาศสลบกบมอากาศ ไดปรมาณพเอชเอระหวาง 30 -57 เปอร เซนตจากกระบวนการทมชอวา Polyhydroxyalkanoates accumulating bacteria enhanced reactor (PABER) (Takabatake และคณะ, 2000) แตอยางไรกตามปรมาณพเอชเอในกระบวนการนมกไมจะคงท แบคทเรยทสะสมพเอชเอสามารถถกเพมจานวนในกระบวนการบาบดนาเสยไดดวยถงคด พนธ (Selector) สาหรบควบคมปญหาตะกอนไมจมตวในระบบ (Sludge bulking) หรอในกระบวนการกาจดไนโตรเจนทางชวภาพ (Biological mitrogen removal processes) แตอยางไรกตาม ความสามารถในการสะสมพเอชเอคอนขางตา (20-30 เปอรเซนตกรมพเอชเอตอกรมนาหนกแหง) (Takabatake และคณะ, 2000)

ภาพท 3 ระบบบาบดนาเสยสาหรบกาจดฟอสฟอรส (Enhanced biological phosphorus removal; EBPR)

ทมา : http://www.oilgae.com/algae/cult/sew/new/pho/pho.html

16

ภาพท 4 วถการสงเคราะหพเอชเอภายใตสภาวะไรอากาศสลบกบมอากาศ (Salehizadeh และ Van Loosdrecht, 2004)

2) สภาวะทมอากาศเลกนอยสลบกบมอากาศ (Microaerophilic-aerobic system) สภาวะทมอากาศเลกนอยสลบกบมอากาศ (Microaerophilic-aerobic system) เปนวธการเลยงจลนทรยในสภาวะทมอากาศเพยงเลกนอยสลบกบมอากาศเตมท การจากดออกซเจนในระยะแรก เพอปองกนการเจรญเตบโตของจลนทรย ในขณะทคารบอนถกใชสาหรบผลตพเอชเอในระยะทมอากาศเตมท พเอชเอจะถกใชเปนแหลงคารบอนและแหลงพลงงานสาหรบการเจรญเตบโตและดารงรกษาเซลล โดยพบวาปรมาณพเอชเอทไดสงสด 62 เปอรเซนตกรมพเอชเอตอกรมนาหนกแหง แตการผลตพเอชเอดวยกระบวนการนมกจะไมเสถยร อกทงยงผลตไกลโคเจนออกมาดวยแตนอยกวาระบบไรอากาศสลบกบมอากาศ

ภาพท 5 ระบบบาบดนาเสยแบบมอากาศเลกนอยสลบกบมอากาศ

(Microaerophilic-aerobic system) ทมา: สรลกษณ บวทอง (2551)

17

3) ระบบทมการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลน (Aerobic dynamic feeding (ADF) หรอ Feast and famine feeding) Aerobic dynamic feeding (ADF) หรอ Feast and famine feeding คอกระบวนการทเตมอากาศตลอดเวลา โดยสลดจอยภายใตสภาวะทมสารอาหารภายนอกเกนพอ (Feast) และขาดแคลน (Famine) เปนระยะเวลาตอเนองกน ผลของการใหอาหารแบบไมสมดลกนไดถกคนพบโดย Majone และคณะ (1996) ซงไดทาการเดนระบบในระบบทมการเตมอากาศอยางเตมท พรอมกบตดตงถงคดพนธหรอ Selector อยขางหนาถงเตมอากาศ เพอควบคมไมใหเกดตะกอนจมตวในระบบ (Sludge bulking) โดยในสภาวะทมอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลนน จะสงเสรมการคดเลอกกลมจลนทรยทมความสามารถสงในการผลตพเอชเอ (Paul และ Liu, 2012) การเลยงตะกอนจลนทรยสวนเกนดวยสภาวะทมการเตมอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลนจะทาใหจลนทรยมความสามารถสงในการเกบสะสมพเอชเอไดมากขน โดยในสภาวะทมอาหารเกนพอ จลนทรยจะกนอาหารและสะสมไวในรปพเอชเอ พอในสภาวะทขาดแคลนอาหาร จลนทรยจะใชพเอชเอทเกบสะสมไวเปนแหลงคารบอนและแหลงพลงงานภายในสาหรบการเจรญเตบโตของเซลล สภาวะทมการเปลยนแปลงนจะเปนการคดเลอกกลมจลนทรยทสามารถสะสมพเอชเอได และเพมความสามารถของจลนทรยในการสรางแหลงคารบอนสะสมไวภายใน (Bengtsson และคณะ, 2008) โดยพบวาในปจจบน ตะกอนจลนทรยทเลยงในสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลนสามารถสะสมพเอชเอไดปรมาณสงสดถง 89 เปอรเซนตกรมพเอชเอตอกรมนาหนกแหง (Johnson และคณะ, 2009) และกระบวนการนสามารถประหยดคาใชจายในการรกษาสายพนธเมอเทยบกบการผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธบรสทธ (Dias และคณะ, 2006) 2.3 ความรพนฐานเกยวกบระบบการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลน สภาวะทมการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลน เมอมสารอาหารภายนอกจลนทรยจะใชสารอาหารสาหรบการเจรญเตบโตหรอใชสาหรบสะสมเปนแหลงอาหาร แหลงพลงงานสารองไวภายในเซลล การสงเคราะหพเอชเอจะเกดขนเมอการเจรญเตบโตของเซลลถกจากดโดยปจจยภายนอก เชน การขาดธาตอาหาร ยกตวอยางเชน ไนโตรเจน หรอฟอสฟอรส ปจจยภายใน เชน ขาดแคลนปรมาณ RNA หรอเอนไซมทตองการสาหรบการเจรญเตบโต โดยสารอาหารทจลนทรยสามารถนาไปใชไดมสลบกนเปนชวงๆ ซงระยะเวลาทจลนทรยขาดอาหารเปนสาเหตทาใหปรมาณของสวนประกอบภายในเซลล คอ RNA และเอนไซมทตองการสาหรบการเจรญเตบโตลดลง หลงจากทใหจลนทรยขาดอาหารแลว จะเกดการเกบสะสมพเอชเอขนแทนทจะเจรญเตบโต ระหวางทจลนทรยอยในชวงอดอาหาร สารอาหารทถกเกบสะสม จะถกนามาใชสาหรบการเจรญเตบของเซลลและดารงรกษาเซลล (Dias และคณะ, 2006) การเดนระบบภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน สามารถคดเลอกและเพมจานวนกลมประชากรจลนทรยทมความสามารถในการสะสมพเอชเอไดสง โดยความสามารถในการเกบสะสมพเอชเอทสงของแบคทเรยทถกคดเลอกภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน ไดปรากฏในงานวจยเปนจานวนมากในระยะเวลา 10 ปทผานมา 2.4 กระบวนการสรางและสงเคราะหพเอชเอโดยจลนทรยสายพนธผสม (1) กระบวนการสงเคราะหโพลไฮดรอกซบวทเรต (พเอชบ; PHB) (Paul และ Liu, 2012) (Acetyl-CoA) โดยอาศย 3 ปฏกรยาตามลาดบดงแสดงในภาพท 9 ซงเอนไซมทเกยวของ คอ

18

1) β – ketothiolase ซงกระตนการรวมตวของ Acetyl-CoA 2 โมเลกล 2) Acetoacetyl – CoA reductase ซ งกระตนการรดกชนของ Acetoacetyl-CoA ไปเปน 3-hydroxybutyryl-CoA 3) Poly(3-hydroxybutyrate) synthase ซงรวมโมโนเมอรใหกลายเปนพเอชบ โคเอ (CoA) คอ สารทเปนหวใจสาคญในการควบคมการสงเคราะหพเอชบ โดย Acetyl-CoA สามารถถกออกซไดซผานทาง Tricarboxylic acid (TCA) cycle หรอสามารถทาหนาท เปนสารต งตนสาหรบสงเคราะหพเอชบ ทงนขนอยกบสภาวะทางสงแวดลอมของเซลล ถาสดสวนของ NAD(P)H/NAD(P) เพมขน บางเอนไซมของ TCA cycle จะถกยบยง และ Acetyl-CoA สวนหนงจะถกเปลยนไปสงเคราะหพเอชบ อกทง CoASH ทความเขมขนสงๆ ทาใหเกดการแขงกนยบยงเอนไซม β – ketothiolase ดงนนจงขดขวางการสงเคราะหพเอชบ ซงพเอชบอาจจะมองเปนแหลงคารบอนสารอง แตกยงเปนแหลงรดวซงพาวเวอรอกดวย ดงนนจงสามารถพจารณาวาเปนตวควบคมการเกดปฏกรยารดอกซสาหรบเซลล ปจจยตางๆ อาจจะนามาอธบายการเพมขนของสดสวน NAD(P)H/NAD(P) หรอการลดลงของสดสวน CoA/Acetyl-CoA ภายในเซลล การจากดการเจรญเตบโตโดยการจากดออกซเจน หรอสารอาหารอนๆ เชน ไนโตรเจน ฟอสฟอรส ซลเฟอร หรอแมกนเซยมและยงรวมถงสารประกอบคารบอนทเกนพอสาหรบการเจรญเตบโต เปนปจจยทวไปทสาคญในการทาใหเกดการสะสมพเอชบ สภาวะทใชในการเดนระบบดวยการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลน ยงสามารถนาไปสการสะสมพเอชบไดดวย โดยมกจะถกเรยกวา การเจรญเตบโตในสภาวะทไมสมดล (Unbalanced growth) ตะกอนจลนทรยสวนเกนทถกเลยงภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลนถาพจารณาถง อะซเตทเปนแหลงคารบอน Acetyl-CoA ทถกผลตออกมาจะมเพยงบางสวนเขาไปยง TCA cycle สาหรบการเจรญเตบโตและผลต NAD(P)H และบางสวนถกใชสาหรบผลตพเอชเอสาหรบการสงเคราะหพเอชบ โพลเมอรทถกสรางจากอะซเตทจะถกสงเคราะหโดย Acetyl-CoA 2 โมเลกลรวมกน เพอทจะผลต Acetoacetyl-CoA และสดทายใหไฮดรอกซบวทเรตโมโนเมอร (HB monomer) ทมคารบอนอะตอม 4 ตวออกมา ซงสารอาหารชนดอนๆ สามารถใชผลตพเอชบได โดยเมอกรดไขมนระเหยงายไดถกใชเพอนามาผลตโพลเมอร กรดอนทรยตองผานเยอหมเซลลเพอทจะถกกระตนใหอยในรปของ Acetyl-CoA การสงเคระหพเอชบจากกรดบวทรกหรอวาเลอรกไมไดเกยวของกบ Acetyl-CoA และสามารถกระทาผาน Acetoacetyl-CoA ทเกยวของกบ Nondegradative pathway ซง Nondegradative pathway นแสดงดงภาพท 6

19

ภาพท 6 ขนตอนการผลตพเอชบ ทมา: Paul และ Liu (2012)

ภาพท 7 กระบวนการเมตาบอลซมของการผลตพเอชเอ ภาพวงกลมสขาว หมายถง การผลตรดวซงพาวเวอร ภาพวงกลมสดา หมายถง การใชรดวซงพาวเวอร

20

รดวซงพาวเวอร (NADPH, H+) เปนทตองการสาหรบการสงเคราะหพเอชบ โดยใหผานทาง Entner-Doudoroff pathway (มกถกเรยกวา Pentose phosphate pathway) ดงแสดงในสมการท 2.1 และผานทางกจกรรมของ NADP ทขนอยกบเอนไซม คอ Isocitrate dehydrogenase’activity ดงแสดงในสมการท 2.2 หรอ Malic enzyme activity Glucose + ATP + 2NADP+ → ribulose-5-P + CO2 + ADP + 2NADPH, H+ (2.1) Glucose + NADP+ → NADPH, H+ + pyruvate + 3-P-glyceraldehyde (2.2) (2) กระบวนการสงเคราะหโพลไฮดรอกซอลคาโนเอตชนดอนๆ โพลเมอรหลายชนดสามารถถกสงเคราะหโดยจลนทรย ขนอยกบสภาวะทใชในการเลยงจลนทรยและชนดของสารอาหาร โดยทวไปจะยอมรบกนวาโพลเมอรหลายๆ ชนดถกสรางขนมาเพอใหเซลลสมดลกบ Redox equivalents ทถกผลตออกมาและตองการเพอเปลยนสารอาหารไปเปนพเอชเอ (Paul และ Liu, 2012) เมอใชกรดโพรพโอนกเปนแหลงคารบอน โมเลกลของ Propionyl-CoA 1 โมเลกล จะรวมตวกบ 1 โมเลกลของ Acetyl-CoA เกดเปน 3-ketovaleryl-CoA โมเลกลนจะถกรดวซไปเปน 3-hydroxyvalerate ซงสามารถรวมอยในโพลเมอรโดย PHA synthase ถาม Acetyl-CoA หรอสรางมาจาก Propionyl-CoA ทถกยอยสลายเอชบมกจะถกสรางขนมา เพราะเหตนทงเอชบและเอชวมกจะถกผลตออกมาจากกรดโพรพโอนกแตสดสวนของเอชว/เอชบจะเพมขนเมอระดบของกรดโพรพโอนกทสงขนเมอเทยบกบ Acetyl-CoA โคโพลเมอรของ P(3HB:3HV) (60:40) ไดมาจากการใชกรดโพรพโอนกเปนแหลงคารบอนเพยงอยางเดยว เมอ Propionyl-CoA 2 โมเลกลรวมตวกน จะผลต 3-hydroxy-2-methylvaleryl-CoA ออกมาทาใหเกด Poly(3-hydroxy-2-methylvalerate) (Paul และ Liu, 2012) เมอใชกรดบวทรกและกรดวาเลอรกเปนแหลงคารบอน โดยบวทเรตจะทาใหเกดการผลตพเอชบ ในขณะทวาเลอเรทถกเปลยนไปเปนทงพเอชบและพเอชว เมอใชวาเลอเรทเปนสารตงตนแทนกรดโพรพโอนก เปอรเซนตของเอชวในโพลเมอรจะเพมขน ยกตวอยางเชนเมอใชกรดวาเลอรกเปนแหลงคารบอนเพยงอยางเดยว Ralstonia eutropha สามารถสงเคราะหโคโพลเมอรทมเอชวโมโนเมอรมากถง 90 เปอรเซนตโดยโมล (Paul และ Liu, 2012) โดย Metabolic pathway ทเปนไปไดสาหรบการสงเคราะหโพลเมอรจากบวทเรตและวาเลอเรทคอ กรดบวทรกจะถกเปลยนไปเปน Butyryl-CoA หลงจากนน Butyryl-CoA จะเปลยนไปเปน Hydroxybutyryl-CoA ให Acetyl-CoA ออกมา 2 หนวยทอาจถกนามาใชใน TCA cycle โดยสวนของ Hydroxybutyryl-CoA จะถกนาไปผลตเอชบ วาเลอเรทจะถกเปลยนไปเปน Valeryl-CoA ตอจากนนจะถกเปลยนไปเปน Hydroxyvaleryl-CoA สาหรบผลตเอชว (Lemos และคณะ, 2006) การผลตพเอชเอสายกลาง (Medium chain length-hydroxyalkanoate) อาศย 3 กระบวนการคอ (1) วถการสงเคราะหกรดไขมนทเรมจากสารตงตนขนาดเลก (The de novo fatty acid biosynthesis) (2) การยอยสลายกรดไขมนโดย β-oxidation และ (3) การขยายสายโซโพลเมอรโดย Acyl-CoA ถกขยายออกโดยการรวมตวของ Acetyl-CoA

21

ภาพท 8 การผลตพเอชเอจากกรดไขมนตางชนดกน ทมา: Dias และคณะ (2006)

2.5 ปจจยในการเดนระบบ 2.5.1 สารอาหาร ตนทนคาสารอาหารคอตนทนหลกในการผลตสารพเอชเอในระบบการผลตขนาดใหญ โดยคดเปนประมาณ 40 เปอรเซนตของตนทนการผลตพเอชเอทงหมด ดวยเหตนกระบวนการทตองการลดคาใชจายจงควรเลอกสารอาหารทมราคาถก และสามารถมประสทธภาพในการทจลนทรยจะนามาใชในการสงเคราะห พเอชเอไดในปรมาณสง และคณสมบตของโพลเมอรทไดออกมามความเหมาะสมสาหรบการประยกตใชในอตสาหกรรมไดอยางหลากหลาย ในระยะเวลา 10 ปทผานมา ไดมการทาการทดลองผลตพเชเอโดยใชจลนทรยสายพนธบรสทธ ซงใชแหลงคารบอนทมราคาถกหลากลายประเภท เชน แหลงคารบอนทสามารถนากลบมาใชไดอก ยกตวอยางเชน กากของเสยจากการเกษตรและอตสาหกรรม หรอผลพลอยไดจากอตสาหกรรม เชน แปงมนสาปะหลง หางนม ไซโลส กากนาตาล มอลตและถวเหลอง เปนตน แตในปจจบนมเฉพาะแคกากนาตาลเทานนทถกใชในภาคอตสาหกรรมเพอการผลตพเอชบ (Dias และคณะ, 2006) ของเสยหรอผลพลอยไดจากอตสาหกรรมสามารถนามาใชกบกระบวนการเพาะเลยงจลนทรยสายพนธผสมสาหรบผลตพเอชเอ การผลตพเอชเอโดยใชกากนาตาลมาเปนวตถดบ ตองการขนตอนการหมกแบบไรอากาศกอนหนานน เพอทจะเปลยนรปจากนาตาลใหกลายไปเปนกรดไขมนระเหยงาย (Volatie fatty acid) (Dias และคณะ, 2006)

22

2.5.2 น าเสยสงเคราะห (1) อะซเตท อะซเตท คอหนงในสารอาหารทนยมใชกนมากสาหรบการศกษาการผลตสารพเอชเอโดยใชจลนทรยสายพนธผสมภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน โดยอะซเตทจะถกเปลยนไปเปนโฮโมโพลเมอรของพเอชบ อตราการผลตโพลเมอรและผลผลตโพลเมอรขนอยกบสภาวะในการเดนระบบ อะซเตทมกจะเปลยนรปไปเปนพเอชบ ซงพเอชบมคณสมบตทมความเปนผลกสง แขง เปราะแตกหกงาย การทโพลเมอรขาดความยดหยนนทาใหจากดการนาไปประยกตใชในอตสาหกรรม โดยโพลเมอรทมคณสมบตสามารถหลอมเปนรปรางตางๆ ได มความออนตว งายตอการนาไปขนรปและแขงแรง สามารถทาไดโดยการรวมหนวยเอชวเขาไปในสายโพลเมอร โดยโคโพลเมอรของเอชบและเอชว สามารถส งเคราะหโดยแบคทเรยโดยใชกรดไขมนระเหยงายตวอนๆ เชน โพรพโอเนต บวทเรตและวาเลอเรท (Dias และคณะ, 2006) จากการศกษาของ Dionisi และคณะ (2004) ไดทาการศกษาการผลตพเอชเอจากกรดอนทรย โดยใชจลนทรยสายพนธผสมในตะกอนจลนทรยสวนเกนจากระบบบาบดนาเสยทางชวภาพ ภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน พบวาเมอใชอะซเตทเปนแหลงคารบอนอยางเดยว จลนทรยจะผลตโฮโมโพลเมอรของพเอชบจากกรดอะซตกออกมาโดยม Acetyl-CoA ทจาเปนสาหรบการสราง 3-hydroxybutyryl-CoA ถกสรางโดยตรงจากอะซเตท (2) โพรพโอเนต โพรพโอเนตจะผลตโฮโมโพลเมอรของพเอชว โคโพลเมอรของ P(HB/HV) หรอเทอรโพลเมอรของ P(HB/HV/HMV) อยางไรกตามจะไดเอชวเปนสวนประกอบหลกของโมโนเมอรทผลตไดจากโพรพโอเนต โดยการสราง Hydroxybutyryl-CoA ทเปนสารตงตนของหนวยเอชบ จากการรวมตวกนของ Acetyl-CoA 2 โมเลกล โดยสวนประกอบของโพลเมอรทแตกตางกนทพบไดในงานวจยหลายๆ งาน อาจจะเนองมาจากโครงสรางกลมประชากรจลนทรยสวนเกนจากระบบบาบดนาเสยทางชวภาพภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน พบวาเมอใชโพรพโอเนตเปนแหลงคารบอนเพยงอยางเดยว จลนทรยจะผลตโฮโมโพลเมอรของพเอชวจากกรดโพรพโอนกออกมา (3) บวทเรตและวาเลอเรท นอกจากอะซเตทและโพรพโอเนตแลว กรดไขมนระเหยงายชนดอนๆ เชน บวทเรตและวาเลอเรทกเปนผลตภณฑทสาคญจากการหมกแบบไรอากาศของคารโบไฮเดรตอกดวย (Lemos และคณะ, 2006) บวทเรตจะถกเปลยนไปเปนโฮโมโพลเมอรของพเอชบ โดยผลผลตโพลเมอรทไดจากการใช บวทเรตเปนแหลงคารบอนมคานอยกวาตะกอนจลนทรยทเลยงดวยอะซเตท แตมคาสงกวาตะกนจลนทรยทถกเลยงดวยโพรพโอเนต วาเลอเรทจะสามารถผลตเทอรโพลเมอรของ P(HB/HV/HMV) เชนเดยวกบโพรพโอเนต ดงนนจงอาจอธบายไดวาทาไมผลผลตโพลเมอรทไดจากทงโพรพโอเนตและวาเลอเรทจงมคาตาเชนเดยวกน (Dias และคณะ, 2006) ซงกรดไขมนระเหยงายทกระกอบดวยจานวนคารบอนอะตอมเลขค (Even number carbon source) สวนมากจะสรางเอชบโมโนเมอรออกมา ในขณะทกรดไขมนระเหยงายทประกอบดวยจานวนคารบอนอะตอมเลขค (Odd number carbon source) จะสรางโคโพลเมอรทประกอบดวยเอชวโมโนเมอรออกมา (Chang และคณะ, 2012) การใชสารอาหารหลายชนดผสมกนโดยทวไปจะใชเพอทจะผลตโคโพลเมอรทมสวนประกอบของโมโนเมอรแตกตางกน โดยมวตถประสงคเพอการปรบปรงคณสมบตทางเชงกลของพเอชเอทสงเคราะหขนมาได ใน

23

กระบวนการทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน อะซเตทและโพรพโอเนตผสมกนในอตราสวน 50:50 โดยโมลไดถกเปลยนไปเปนโคโพลเมอรของ P(HB/HV) ในสดสวนเอชวตอเอชบ 51:49 โดยโมล (Lemos และคณะ, 2006) โดยปรมาณของเอชวตอโมลของคารบอนทถกใชไปสงขนเมอใชอะซเตทและโพรพโอเนตควบคกนไปมากกวาทจะใชโพรพโอเนตอยางเดยว เพราะวาเมอมทงสองสารอาหาร Acetyl-CoA จะเปนทตองการสาหรบสงเคราะหเอชว ซงสามารถผลตไดโดยตรงจากอะซเตท และปลอย Propionyl-CoA จานวนมากทใชสาหรบสงเคราะห Hydroxyvaleryl-CoA ดงแสดงในภาพท 8 นอกจากกรดไขมนระเหยงายแลว แหลงคารบอนชนดอน เชน แลกเตท เอทานอล และกลตาเมท กสามารถถกเปลยนไปเปนพเอชบในกระบวนการทมการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลนได (Dionisi และคณะ, 2004) ตารางท 2 การผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสมโดยใชนาเสยจรงและสารอาหารชนดอนๆ เปนแหลงคารบอน

สารอาหาร สวนประกอบของพเอชเอ

(HB:HV) (%mol)

ปรมาณพเอชเอ

(%)

อางอง

Fermented olive mill effluent 96 : 4 54 Dionisi และคณะ (2005) Fermented palm oil mill effluent N/A 44.54 Din และคณะ (2006) Fermented paper mill wastewater 39 : 61 48 Bengtsson และคณะ (2008) Tomato cannery wastewater N/A 20 Liu และคณะ (2008) Fermented sugar molasses 83 : 17 74.6 Albuquerue, Torres, และคณะ (2010) Glycerol 100 : 0 67 Moralejo-Garate และคณะ (2011) Fermented paper mill wastewater N/A 77 Jiang และคณะ (2012) Nonanoic acid N/A 48.6 Lee และคณะ (2011) Fermented olive oil mill pomace N/A 39 Waller และคณะ (2012) Pyrolysis by-products (Bio-oil resulting from the fast-pyrolysis of chicken beds)

70 : 30 9.2 Moita และ Lemos (2012)

N/A = ไมมขอมล (4) น าเสยจรงและสารอาหารชนดอน ๆ การผลตพเอชเอโดยจลนทรยสายพนธผสม สามารถทจะใชสารอาหารจากสารอนทรยทสามารถนากลบมาใชใหมได ไดแก นาเสยจากอตสาหกรรมตางๆ โดยจากงานวจยทผานมาไดแสดงใหเหนถงความเปนไปไดของการผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสมโดยใชกรดไขมนระเหยงายและสารอาหารทมความซบซอนมากขน ซงรวมถงนาเสยจากอตสาหกรรมตาง ๆ เชน นาเสยจากโรงงานอาหาร นามนมะกอก นามนปาลม กากนาตาล โรงงานกระดาษ โรงงานผลไม โรงงานมะเขอเทศกระปอง และนาเสยชมชน โดยนาเสยจากอตสาหกรรมตาง ๆ เหลานสามารถทจะนาไปใชในการผลตสารพเอชเอโดยจลนทรยสายพนธผสม แตกอนหนานนจะตองมกระบวนการหมกแบบไรอากาศกอนเพอเปลยนสารอนทรยในนาเสยใหเปนกรดไขมนระเหยงายทจลนทรยสามารถนาไปใช ซงสวนประกอบของกรดไขมนระเหยงายทไดจะขนอยกบประเภทของนาเสย การใชนาเสยจากอตสาหกรรมตาง ๆ เปนวตถดบในการผลตพเอชเอ เปนแหลงคารบอนทมตนทนถกกวากลโคสและ

24

โพรพโอเนตทใชในกระบวนการผลตโพลเมอรชวภาพแบบเดม (Dionisi และคณะ, 2004) ซงการใชนาเสยจรงจากอตสาหกรรมมาใชเพอผลตพเอชเอยงอยในขนตอนการศกษาความเปนไปไดและพฒนาตอไป 2.6 รปแบบของกระบวนการส าหรบผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสมโดยการใหอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน กระบวนการสาหรบผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสมโดยการใหอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลนมกจะเดนระบบโดยตองการขนตอน 2 – 3 ขนตอน ขนอยกประเภทของสารอาหารทใชเปนวตถดบ กระบวนการ 2 ขนตอน (Two stage PHA production process) ประกอบดวย ขนตอนการคดเลอกกลมจลนทรยทมความสามารถสงในการสะสมพเอชเอภายใตสภาวะทมการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลน แลวตามดวยขนตอนการผลตและสะสมพเอชเอในถงปฏกรณแบบแบตซ ซงจลนทรยทถกคดเลอกในขนตอนการคดเลอกกลมจลนทรยทมความสามารถสงในการสะสมพเอชเอแลวนามาทาการสะสมพเอชเอตอในขนตอนการผลตและสะสมพเอชเอ จลนทรยจะสามารถสะสมพเอชเอไดมากขน หลงจากนนพเอชเอทผลตไดในขนตอนการสะสมพเอชเอจะถกนาไปสกดและทาใหบรสทธตอไป กระบวนการ 2 ขนตอนน จะนาไปประยกตใชเมอกรดอนทรย เชน อะซเตท โพรพโอเนต บวทเรต วาเลอเรท หรอแลคเตท เปนวตถดบในการผลตพเอชเอ แตถาใชนาเสยจรงเปนวตถดบในการผลตพเอชเอ เชน นาเสยจากโรงงานกระดาษ นาเสยจากโรงงานมะเขอเทศกระปอง เปนตน จลนทรยสายพนธผสมภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลนมกจะเกบสะสมพเอชเอไดไมคงทเมอใชสารอาหารทเปนสารประกบนาตาล ดงนนจ งตองมขนตอนหารหมกแบบไรอากาศ (Acidogenic fermentation) กอน เ พอทจะเปลยนคารโบไฮเดรตไปเปนกรดไขมนระเหยงายและกรดคารบอกซลคอน ๆ ทมความเหมาะสมสาหรบใช ในการสะสมพเอชเอตอไป ซงถงหมกแบบไรอากาศนสามารถทจะนามาไวกอนขนตอนการสะสม โดยรวมแลวเรยกกระบวนการนวากระบวนการ 3 ขนตอน (Three – stage PHA production process) รปแบบระบบแสดงในภาพท 9 (Serafim, Lemos, Albuquerue และคณะ, 2008)

ภาพท 9 กระบวนการ 3 ขนตอนสาหรบผลตพเอชเอโดยใชจลนทรยสายพนธผสมภายใตสภาวะทมอาหารเกน

พอสลบกบขาดแคลน ทมา: ดดแปลงจาก Serafim, Lemos, Albuquerue และคณะ (2008)

25

2.7 รปแบบของถงปฏกรณส าหรบผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสมโดยการใหอาหารแบบเกนพอสลบกบขาดแคลน

รปแบบของถงปฏกรณทนยมใชในการผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสมภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน ม 2 รปแบบ คอ (Serafim, Lemos, Albuquerue และคณะ, 2008)

1. ถงปฏกรณแบบกงเท (Sequencing batch reactor; SBR) ถงปฏกรณแบบกงเท เปนถงปฏกรณทนยมใช โดยทวไปในการผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสม

เปนระบบทมขนาดเลก โดย 1 รอบของการเดนระบบภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลนสามารถทจะดาเนนการไดในถงเดยว ถงปฏกรณแบบกงเทคอถงปฏกรณในอดมคตสาหรบใชคดเลอกกลมประชากรจลนทรยทมความสามารถในการสะสมพเอชเอไดสง นอกจากนถงปฏกรณประเภทนยงงายตอการควบคมและสามารถดดแปลงไดงาย สามารถทจะเปลยนแปลงสภาวะทใชในการเดนระบบ เชน รอบของการเตมอาหาร หรอรอบของการเดนระบบไดอยางสะดวกและรวดเรว (Reis และคณะ, 2003)

ภาพท 10 กระบวนการผลตพเอชเอจากนาเสยของโรงงานมะเขอเทศกระปองโดยใชถงปฏกรณแบบกงเท ทมา: Liu และคณะ (2008)

2. ถงปฏกรณทเดนระบบแบบตอเนอง (Continuous reactors) ถงปฏกรณทเดนระบบแบบตอเนองมการนามาใชเพอผลตพเอชเอจากจลนทรยจากจลนทรยสายพนธ

ผสมภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน ยกตวอยางกระบวนการทใชในการศกษาของ Bengtsson และคณะ (2008) เพอผลตพเอชเอโดยใชนาเสยของโรงงานกระดาษโดยระบบนประกอบดวย 2 ถงปฏกรณวางตอเนองกนเปนลาดบแลวตามดวยถงตกตะกอนเลยนแบบองคประกอบของระบบบาบดนาเสยแบบแอกตเวเตดสลดจ ในถงแรกจะจาลองใหเปนชวงทมอาหารเกนพอ (Feast) โดยระยะเวลาเกบกกนา (Hydraulic retention time; HRT) ถกกาหนดขนมาเพอทจะใหมนใจวาไมมแหลงคารบอนออกไปยงถงท 2 โดยในถงท 2 น จะจาลองใหเปนชวงทมอาหารขาดแคลน (Famine phase)

26

Albuquerque, Cancas และคณะ (2010) ไดทาการผลตพเอชเอจากตะกอนจลนทรยสวนเกนโดยใชกากนาตาลเปนแหลงคารบอน และใชระบบแบบถงกวนตอเนอง 2 ขนตอน (2 – stage CSTR system) ในการคดเลอกจลนทรยกลมพเอชเอ พบวาระบบนสามารถสะสมพเอชเอไดสงถง 6 เปอรเซนตโดยนาหนกเซลลแหง

ภาพท 11 ถงปฏกรณทเดนระบบแบบตอเนอง เพอผลตพเอชเอโดยใชนาเสยของโรงงานกระดาษ ประกอบดวย (1) ถงหมกแบบไรอากาศ (Acidogenic fermentation) (2) ถงคดพนธ (Selector) (3) ถง

ปฏกรณหลก (Main reactor) (4) ถงตกตะกอน (Clarifier) และ (5) ปมสบตะกอน (Sludge return pump) ทมา : Bengtsson และคณะ (2008)

ภาพท 12 กระบวนการ 3 ขนตอนในการผลตพเอชเอจากกากนาตาล ทมา: Albuquerque, Cancas และคณะ (2010)

27

2.8 สภาวะทใชในการเดนระบบ นอกจากนปรมาณพเอชเอยงขนอยกบสภาวะทใชในการเดนระบบถงปฏกรณ เชน อตรารบภาระ

สารอนทรย อตราสวนคารบอนตอไนโตรเจน เวลาเกบกกตะกอน พเอช ปรมาณออกซเจนละลาย และอณหภม เปนตน

(1) อตรารบภาระสารอนทรย (Organic loading rate; OLR) จากการศกษาของ Dionisi และคณะ (2004) ไดทาการศกษาการผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธ

ผสมในสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน โดยการศกษาผลของอตรารบภาระสารอนทรยทมตอพเอชเอทผลตได โดยทาการทดลองใชสารอนทรยทมความเขมขนแตกตางกนอยในชวงระหวาง 8.5 - 31.25 กรมซโอดตอลตรตอวน พบวาเมออตรารบภาระสารอนทรยเพมขนจะทาใหจลนทรยในระบบเพมขนดวยและยงทาใหอตราการผลตโพลเมอรลดลง การทอตราการผลตโพลเมอรลดลงมความสมพนธกบชวงทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลนทแตกตางกน โดยผลการทดลองพบวาทอตรารบภาระสารอนทรย 20 กรมซโอดตอลตรตอวน ทงปรมาณจลชพและปรมาณพเอชเอทเกบสะสมมคาสง แตทอตรารบภาระสารอนทรยสงๆ ทาใหกระบวนการไมเสถยรและการทางานของระบบลดลงอยางรวดเรว

จากการศกษาของ Villano และคณะ (2010) ไดทาการศกษาผลของอตรารบภาระสารอนทรยตอการผลตพเอชเอโดยจลนทรยสายพนธผสม ทาการทดลองโดยใชอตรารบภาระสารอนทรยในชวงระหวาง 8.5-40.8 กรมซโอดตอลตรตอวน พบวาอตราการผลตโพลเมอรและผลผลตโพลเมอรทสงไดมาจากคาอตรารบภาระสารอนทรยตาทสดคอ 8.5 กรมซโอดตอลตรตอวน ในทางตรงกนขามทคาอตรารบภาระสารอนทรยสง อตราการผลตโพลเมอรและผลผลตโพลเมอรจะตา ผลการทดลองนแสดงใหเหนวาความสามารถในการเกบสะสมโพลเมอรของจลนทรยจะลดลงเมออตรารบภาระสารอนทรยเพมขน ซงสอดคลองกบผลการศกษาของ Lemos และคณะ (2008) ทไดทาการศกษาผลของอตรารบภาระสารอนทรยตอการผลตพเอชเอโดยใชอะซเตทเปนแหลงคารบอนพบวาถงปฏกรณท ใชอตรารบภาระสารอนทรยเปน 2 เทาของอกถงปฏกรณไมทาใหความสามารถในการสะสมพเอชเอดขน

(2) ไนโตรเจน (Nitrogen) ไนโตรเจนคอธาตอาหารหลก แบคทเรยจะนาไนโตรเจนไปใชเปนวตถดบในการสงเคราะหโปรตนและ

สวนประกอบตางๆ ของเซลล เชน เอนไซม DNA RNA เปนตน จลนทรยทเจรญเตบโตในสภาวะทมไนโตรเจนจากดหรอขาดแคลน มแนวโนมทจะผลตแหลงไขมน

หรอคารโบไฮเดรตไวภายในเซลลมากขน (Liu และคณะ, 2008) โดยผลของความเขมขนของไนโตรเจนทมตอการสะสมพเอชเอ พบวาความเขมขนของไนโตรเจนตาๆ จะสามารถสะสมพเอชเอไดสงขน และถาความเขมขนของไนโตรเจนสงขน จลนทรยจะเจรญเตบโตไดมากขน แตจะไมสะสมพเอชเอ (Venkateswar Reddy และ Venkata Mohan, 2012) โดย Du และคณะ (2001) ไดอธบายไววาภายใตสภาวะทมไนโตรเจนเกนพอ ความเขมขนของ Acetyl-CoA (สารตงตนสาหรบการสงเคราะหพเอชบ) ภายในเซลลจะตาและเมอเขาส TCA cycle ปฏกรยา Citrate synthase จะปลอย CoASH เปนจานวนมากซงจะไปยบยงปฏกรยา 3-ketothiolase condensation ททาให Acetyl-CoA เปลยนไปเปน Acetoacetyl-CoA ดงนนจงทาใหไปยบยงการสงเคราะหพเอชบดวย

28

(3) ฟอสฟอรส (Phosphorus) ฟอสฟอรสมความสาคญในการใชคารโบไฮเดรตและไขมนสาหรบผลตพลงงานและสงเคราะหโปรตน

สาหรบการเจรญเตบโต ซอมแซมและดารงรกษาเซลล เปนสารอนนทรยฟอสเฟตใน ATP ทเกยวของกบการสงเคราะหโปรตน ตลอดจนในการผลตกรดนวคลอก (DNA และ RNA) ซงทาหนาทถายทอดรหสพนธกรรมใหทกเซลล ฟอสฟอรสเปนสารทจาเปนสาหรบการรกษาความสามารถในการตานทานการเปลยนแปลงพเอชของเซลล และควบคมการเปลยนแปลงคารดอกซ (Venkateswar Reddy และ Venkata Mohan, 2012)

ฟอสฟอรสมแนวโนมเชนเดยวกบไนโตรเจนคอเมอความเขมขนฟอสฟอรสลดลง พบวาจะสามารถสะสมพเอชเอไดมากขน และเมอความเขมขนของฟอสฟอรสสงขนจะสามารถสะสมพเอชเอไดนอยลง ความเขมขนของฟอสฟอรสและไนโตรเจนทตาๆ มความเหมาะสมสาหรบการเพมความสามารถในการผลตพเอชบ โดยเมอความเขมขนของฟอสฟอรสและไนโตรเจนสงๆ ทาใหเกดการสงเคราะหโปรตน แตเมอฟอสฟอรสขาดแคลน อตราการสงเคราะหโปรตนจะลดลงและเปลยนไปสะสมพเอชเอแทน (Venkateswar Reddy และ Venkata Mohan, 2012)

แมวาในการศกษาทมการจากดฟอสฟรสจะทาใหการสะสมพเอชเอของจลนทรยสงขน แตยงคงตากวาการสะสมพเอชเอของจลนทรยทมการจากดไนโตรเจน การทจากดไนโตรเจนแลวทาใหจลนทรยสามารถสะสม พเอชเอไดมากกวากรณทจากดฟอสฟอรส เนองมาจากเมอระบบอยในสภาวะทขาดแคลนไนโตรเจน จะทาใหเกดการยบยงการสงเคราะหโปรตนของจลนทรยและผลตพเอชเอออกมาเปนผลตภณฑหลกเพราะขาดแคลนไนโตรเจน (Wen และคณะ, 2010a) แตฟอสฟอรสไมไดเปนสวนประกอบหลกของโปรตน ดงนนจงไมมความสาคญตอกระบวนการ Anabolism ของเซลล โดยฟอสฟอรสเปนสวนหนงของเยอหมเซลล RNA และสวนประกอบของนวคลโอไทด (Paul และ Liu, 2012)

(4) อณหภม (Temperature) อณหภมเปนพารามเตอรหนงทมผลตอการผลตพเอชเอจากจลนทรยสายพนธผสม โดยอณหภมท

สงขนเลกนอยกสามารถทจะเพมอตราเรวของทกๆ ปฏกรยาได และพบวาการเดนระบบถงปฏกรณแบบกงเท (SBR) ในขนตอนการคดเลอกกลมจลนทรยทสามารถสะสมพเอชเอทอณหภมสงเปนวธทสามารถเพมความสามารถของจลนทรยในการสะสมพเอชเอ (Johnson และคณะ, 2010)

(5) พเอช (pH) พเอชเปนพารามเตอรทสาคญสาหรบการผลตพเอชเอ ซงสามารถทจะเพมการผลตพเอชเอไดโดยการ

ควบคมคาพเอชในระบบ การปรบเปลยนคาพเอชเรมตนใหมความเหมาะสมจะทาใหเกดการเปลยนแปลงสภาวะในการเจรญเตบโตของจลนทรยและทาใหผลผลตการสะสมโพลเมอรเพมขน (Liu และคณะ, 2011)

จากการศกษาของ Chua และคณะ (2003) ไดทาการศกษาผลของพเอชทมตอการผลตพเอชเอโดยทาการทดลองในระบบแบบแบตซ ทดลองทคาพเอชแตกตางกนคอ 4.5 - 10.5 พบวาอตราการใชสารอาหาร (Substrate removal rate) มคาสงสดทพเอช 7.5 และการทางานของจลนทรยตาลงเมอพเอชเทากบ 5.5 อกทงจะทางานไดเลกนอยทพเอช 4.5 และ 10.5 อตราการสะสมพเอชเอจะสงสดท คาพเอชปานกลางคอ 7.5 - 8.5 แตอยางไรกตามอตราการผลตพเอชเอกยงคงสงอยทพเอชระหวาง 6.5 - 9.5 และทสาคญพบวาพเอชเอมผลโดยตรงตอสวนประกอบของโพลเมอรทถกเกบสะสมโดยสดสวนของเอชวโมโนเมอรในโพลเมอรทถกเกบสะสมจะเพมขนเมอพเอชเพมขนจากประมาณ 10 เปอรเซนตโดยโมลทพเอช 5.5 ขนไปจนถง 30 เปอรเซนตโดยโมลทพเอช 9.5

29

(6) ออกซเจนละลาย (Dissolved Oxygen; DO) จากการศกษาของ Qu และ Liu (2009 ไดทาการศกษาผลของออกซเจนละลายตอการผลตพเอชบ

จากตะกอนจลนทรยสวนเกนภายใตสภาวะทมอาหารเกนพอสลบกบขาดแคลน โดยทาการทดลองทคาออกซเจนละลาย 10, 20, 40, และ 70 เปอรเซนตออกซเจนอมตว (% of air saturate) พบวาอตราการใชอะซเตทและอตราการสะสมพเอชบมคาสงขนเมอความเขมขนของออกซเจนละลายเพมสงขนและจะสามารถผลตพเอชบไดสงสด เมอความเขมขนของออกซเจนละลายเพมสงขนโดยสามารถผลตพเอชบได 25 Cmmol/L ภายใตออกซเจนอมตว 70 เปอรเซนต และ 17 Cmmol/L ภายใตออกซเจนอมตว 10 เปอรเซนต แสดงใหเหนวาทความเขมขนของออกซเจนละลายสงๆ ทาใหปรมาของพเอชบเพมสงขน เนองมาจากการเพมความเขมขนของออกซเจนละลายสงๆ ทาใหปรมาณของพเอชบเพมสงขน เนองมาจากการเพมความเขมขนของออกซเจนละลายจะชวยเพมอตราการใชอะซเตทมากกวาทจะเพมอตราการเจรญเตบโตของเซลลจลนทรย ดงนนอะซเตทจงถกใชเพอไปเปลยนเปนพเอชบเพอรกษาสมดลของกระบวนการเมตาบอลซมในเซลล ซงเปนผลทาใหปรมาณพเอชบเพมสงขน เมอการทมความเขมขนของออกซเจนละลายสงหมายความวามตวรบอเลกตรอนเพยงพอทสามารถนาไปใชสาหรบผลตพลงงานโดยจลนทรยในตะกอนสวนเกนเนองมาจากการนาอะซเตทผานเขาไปยงเยอหมเซลลเปนกระบวนการทตองการพลงงาน

(7) ระยะเวลาเกบกกตะกอน (Solis retention time, SRT) ในการศกษาสวนมากมกจะทาการทดลองทเวลาเกบกกตะกอน 10 วน ในการผลตพเอชเอจาก

จลนทรยสายพนธผสม ซงพฒนามาจากกระบวนการบาบดนาเสยแบบแอกตเวเตจสลดจ โดยจะใชเวลาเกบกกตะกอนนานๆ เพอลดปรมาณตะกอนในระบบ การยดระยะเวลาเกบกกตะกอนสงผลใหลดผลผลตจลชพ (Biomass yield) ทงหมด ซงมขอดสาหรบระบบบาบดนาเสยแตมขอเสยสาหรบระบบการผลตพเอชเอ โดยทาใหอตราการเจรญเตบโตของจลนทรยลดลงในชวงระยะเวลาทจลนทรยมอาหารเกนพอทาใหลดอตราการผลตจลชพทมความสามารถสงในการผลตพเอชบ สวนเวลาเกบกกตะกอนสนๆ ทาใหอต ราการผลตจลชพสงขนแทบจะไมม inert biomass ในระบบ (Jiang และคณะ, 2011)

(8) อตราสวนของสารอาหารตอจลนทรย (F/M ratio) อตราส วนของสารอาหารตอจ ล นทรย หร อ F/M ratio เป นพารามเตอร ท สาค ญท ม ผลตอ

กระบวนการทางชวภาพ โดยท F/M ratio สงๆ ปรมาณสารอาหารจะสงทาใหอตราการใชซโอดสงขน ชวงทจลนทรยมอาหารเกนพอ (Feast phase) สนขน ในระหวางนพเอชจะถกผลตขนมาอยางตอเนอง ภายใตสภาวะท มอาหารเพมสงข น ซ งกคอ F/M ratio สงข น จลนทรยจะนาอาหารมาเกบสะสมเปนแหลงคารบอนและแหลงพลงงานภายในเซลลแทนทจะเจรญเตบโต โดยเฉพาะถาอาหารสามารถเคลอนทผานเขาไปยงเซลลจลนทรยและถกยอยไปเปนสารตงตนในการผลตโพลเมอรไดงาย (Liu และคณะ, 2008)

(9) ชวงระยะเวลาท จ ล นทรย มอาหารเกนพอตอชวงระยะเวลาท จ ล นทรย ขาดอาหาร

(Feast/famine ratio) การทชวงของระยะเวลาทจลนทรยมอาหารเกนพอ (Feast phase) สนลงและชวงของระยะท

จ ล นทรยขาดอาหาร (Famine phase) ยาวข น ทาใหเปนการเพมการคดเลอกสายพนธ จล นทรยท มความสามารถสงในการสะสมพเอชเอ โดยสดสวนของชวงระยะเวลาทจลนทรยมอาหารเกนพอตอชวง

30

ระยะเวลาทจลนทรยขาดอาหาร (Feast to famine ratio; F/F ratio) นอยๆ ทาใหความสามารถในการผลตพเอชบสงขน

จากการศกษาของ Jiang, Hebly และคณะ (2011) ไดทาการทดลองทคา F/F ratio ตากวา 0.13 ซ งพบวาความสามารถในการผลตพเอชบของจลนทรยสงมาก โดยผลตพเอชบไดสงถง 84 และ 90 เปอรเซนตโดยนาหนกแหง 2.9 ลกษณะของโพลเมอร สวนประกอบของพเอชเอและความยาวของสายโพลเมอรขนอยกบกรดไขมนระเหยงายทใชเปนแหลงคารบอน โดยจลนทรยท ถกเล ยงดวยกรดไขมนระเหยงายสายส น (short chain fatty acids) มแนวโนมทจะผลตพเอชเอสายสน (SCL-PHA) เชน โฮโมโพลเมอรของพเอชบหรอพเอชว โคโพลเมอรของพเอชบและพเอชว หรอเทอรโพลเมอร และเมอใชกรดไขมนระเหยงายสายยาว (MCL-PHA) (Dias และคณะ, 2006) พเอชเอสายกลางมระดบความเปนผลก (Degree of crystallinity) จดหลอมเหลว (Melting point) และอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Glass transition temperature; Tg) ตากวาพเอชเอสายสน ดงนนพเอชเอสายกลางจงเปนโพลเมอรทมคณสมบตเปนอลาสโตเมอร สวนพเอชเอสายสนจะเปนโพลเมอรทมคณสมบตเปนเทอรโมพลาสตก (Lee และคณะ, 2011)

2.9.1 โพลไฮดรอกซบวทเรต (PHB) โพลไฮดรอกซบวทเรต (PHB) เปนพเอชเอชนดแรกท ถกคนพบและมคณสมบตเปนเทอรโมพลาสตกสามารถยอยสลายไดทางชวภาพ มลกษณะทไมชอบนา (Hydrophobicity) และมการซมผานของออกซเจนตา (Chang และคณะ, 2012) และมคณสมบตทางเชงกลคลายคลงกบโพลโพรพลน โฮโม โพลเมอรของพเอชบมคณสมบตทมความเปนผลกสง โดยมความเปนผลกอยในชวง 55 – 88 เปอรเซนต มความแขงแรง เปราะแตกงาย มอณหภมเปลยนสถานะคลายแกวอยในชวง – 5 – 5 องศาเซลเซยส มจดหลอมเหลวประมาณ 175 องศาเซลเซยส (Reis และคณะ, 2003) ซงเขาใกลกบอณหภมการสลายตว ดงนนคณสมบตทางความรอนของพเอชบอาจจะทาใหไปเพมความเปราะ ความแตกงายของโพลเมอรได ทาใหเกดการจากดการนาไปใชประโยชนทางอตสาหกรรม (Chang และคณะ, 2012) ยกตวอยางเชน คาเปอรเซนตการยดตวกอนขาด (Elongation at break) ของพเอชบจะอยทประมาณ 2 – 10 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบกบคาโพลโอเลฟนสทสงถง 400 เปอรเซนต (Albuquerque และคณะ, 2011) ซงการทคาเปอรเซนตการยดตวกอนขาดตา หมายความวาโพลเมอรนนจะมคณสมบตการยดหยนทตา แขง และเปราะแตกงาย 2.9.2 โพลไฮดรอกซบวทเรต-โค-โพลไฮดรอกซวาเลอเรท (PHB-co-PHV) คณสมบตทางความรอนของพเอชบสามารถทจะถกปรบปรงไดโดยการรวมไฮดรอกซวาเลอเรทหรอเอชวโมโนเมอรเขาไปยงเอชบโมโนเมอร ซงการรวมตวกนนทาใหเกดโคโพลเมอรของโพลไฮดรอกซวาเลอเรท ซงการเพมสดสวนของเอชวเพมขนจาก 50 ถง 100 เปอรเซนต จดหลอมเหลวจะคอยๆ เพมขน โดยจดหลอมเหลวทนอยทสดของโคโพลเมอรไดมาจากสดสวนของเอชว 40 – 50 เปอรเซนตโดยโมล ซงจดหลอมเหลวทตานเหมาะกบการนาไปใชประโยชนในกระบวนการอตสาหกรรมสาหรบการผลตโพลเมอร (Chang และคณะ, 2012)

31

โคโพลเมอรของเอชบและเอชว สามารถทจะปรบปรงคณสมบตทางเชงกลของโพลเมอร เพราะสามารถเพมความแขงแรง ความเหนยวและความยดหยนทมาจากการรวมตวกนของหนวยเอชวในสายโพลเมอร ซงคณสมบตทางกายภาพและคณสมบตทางความรอนของโคโพลเมอรขนอยกบองคประกอบของเอชว โดยเมอสดสวนของเอชวในโคโพลเมอรเพมขน จดหลอมเหลว อณหภมเปลยนสถานะคลายแกว นาหนกโมเลกลโดยเฉลยกจะลดลง และลดระดบความเปนผลกของโพลเมอรลงดวย (Reis และคณะ, 2003) การรวมตวกนของหนวยโมโนเมอรชนดอนๆ นอกเหนอจากเอชวในโคโพลเมอรกจะสามารถจะชวยเพมความยดหยนและทาใหสามารถนาไปขนรปไดงาย เนองมาจากความเปนผลกทลดลงและอณหภมเปลยนคลายแกวกบจดหลอมเหลวตาลงดวย (Dias และคณะ, 2006) ตารางท 3 คณสมบตทางกายภาพและเคมของโพลโพรพลนและโพลไฮดรอกซบวทเรต พารามเตอร โพลโพรพลน (PP) โพลไฮดรอกซบวทเรต

(PHB) อณหภมการหลอมตวของผลก (°C) 171 – 186 171 – 182 อณหภมการเปลยนสถานะคลายแกว (°C) -15 5 – 10 ระดบความเปนผลก (%) 65 – 70 65 – 80 ความหนาแนน (g/cm3) 0.905 – 0.94 1.23 – 1.25 นาหนกโมเลกล (x10-5) 2.2 – 7 1 – 8 การกระจายตวของขนาดโมเลกล 5 – 12 2.2 – 3 คาการทนตอแรงดดโคง (GPa) 1.7 3.5 – 4 คาตานทางแรงดง (MPa) 39 40 คาเปอรเซนตการยดตวกอนขาด (%) 400 6 – 8 การทนตอแสงยว แย ด การทนตอตวทาละลาย ด แย การซมผานของกาซออกซเจน (cm3/m2.atm.d) 1700 45

ทมา: Brandl และคณะ (1990) 2.10 การพฒนาในเชงอตสาหกรรม ในปจจบนยงไมมการผลตพเอชเอในระบบบาบดนาเสยดวยจลนทรยสายพนธผสมแบบเตมระบบการผลต แตอยางไรกตามงานวจยตาง ๆ มการศกษาโดยการใชนาเสยจรงอยางตอเนอง เชน ของเสยจากอาหาร (Rho และคณะ, 2003) นามนมะกอกและนามนปาลม (Dionisi และคณะ, 2005; Din และคณะ, 2006, Beccari และคณะ, 2009) นาเสยจากโรงงานกระดาษ (Bengtsson และคณะ, 2008) และกากนาตาล (Albuquerque และคณะ, 2007) เปนตน นอกจากนการใชกากตะกอนสวนเกนจากระบบบาบดนาเสยมาศกษาเพอสะสมพเอชเอนนเปนสงทไดรบความสนใจเปนอยางมาก เพราะเปนการนาของเสยกลบมาใชประโยชน Carole และคณะ (2004) ทาการศกษาบร ษ ทท ผล ตพเอชเอ ค อ I-PHA BioPolymer ซ ง ใชจลนทรยสายพนธผสมในการผลต โดยสารอาหารทใหแกจลนทรยคอกรดอนทรยระเหยงาย (volatile

32

fatty acid) นอกจากนการใชสารอาหารทมสวนประกอบของแหลงคารบอนหลากหลายชนดเปนวธหนงทควรมการศกษาและพฒนาอยางตอเนอง เพราะสามารถเพมชองทางในการกาจดของเสยได 2.11 การใชประโยชนจากพเอชเอ พเอชเอท ผลตไดสามารถนาไปใชประโยชนหลายดาน เชน การนาใชทางดานอตสาหกรรม ทางดานการแพทย หรอทางดานเกษตรกรรม เปนตน ทางดานอตสาหกรรม พเอชเอสามารถนามาผลตเปนแผนฟลม แผนฟอยล ถงพลาสตกหอหมอาหาร รวมถงใชเคลอบพนผววสดเพอเพมคณสมบตกนความชน แตกระบวนการผลตพเอชเอเพอใชในอตสาหกรรมสวนใหญจะใชจลนทรยสายพนธบรสทธเพอใหสามารถผลตพเอชเอไดในปรมาณมาก ทางดานการแพทย จากคณสมบตของพเอชเอทสามารถยอยสลายไดจงสามารถนาไปใชหอหมสารออกฤทธในยาหรอฮอรโมนเพอการนาไปใชในงานดาน tissue engineering เชน อปกรณเยบแผล หรอแผนเอนตาขายทใชในการผาตดเชอมเนอเยอในรางกาย ทางดานเกษตรกรรม สามารถนาพเอชเอไปใชทาวสดคลมหญาสาหรบการเกษตร ใชทาวสดหอหมสารกาจดศตรพชหรอปยเพอใชในนาขาว หรอใชในการเพมประสทธภาพการทางานของจลนทรยทตรงไนโตรเจนในดนใหสามารถทางานไดนานขน 2.12 งานวจยทเกยวของ

Bengtsson และคณะ (2008) พบวาเมอจากดฟอสฟอรสในขนตอนการสะสมพเอชเอทาใหสามารถสะสมพเอชเอไดสงถง 48.2 เปอรเซนตโดยนาหนกแหง สวนทมฟอสฟอรสเกนพอสามารถสะสมพเอชเอไดเพยง 31.9 เปอรเซนตโดยนาหนกแหง

Wen และคณะ (2010) ไดทาการศกษาผลของการกาจดไนโตรเจนตอการผลตพเอชเอ ในขนตอนการทดลองแบบแบตซ (Batch experiment) เพอศกษาความสามารถในการสะสมพเอชเอ โดยทาการทดลองทคา C/N ratio 20, 60, 100, 125 และ 180 โดยนาหนก พบวาเมอคา C/N ratio เพมขน พเอชเอทสะสมกมากขนตามไปดวย โดยปรมาณของพเอชเอสงสดไดมาจากสภาวะทมคา C/N ratio 125 ซงสามารถสะสมพเอชเอไดสงสด 59 เปอรเซนตโดยนาหนกแหงและพบวาสดสวนของพเอชบตอพเอชเอ (PHB/PHA ratio) มคาเพมขนจาก 0.64 ถง 0.94 เมอ C/N ratio เพมขนจาก 20 ถง 180 หมายความวาจลนทรยมแนวโนมทจะผลตพเอชบมากกวาพเอชวภายใตสภาวะทมการจากดสารอาหาร แมวาเปอรเซนตการสะสมพเอชเอในจลนทรยจะสงภายใตสภาวะทจากดไนโตรเจน แตความเขมขนของเซลลจลนทรยในระบบจะลดลงอยางรวดเรวในชวงทายของการทดลอง และมจลนทรยกลมเสนใย (Filamentous microorganisms) เกดขนเปนจานวนมากในระบบ ซงเปนผลมาจากคา C/N ratio ทสงในระบบซงไมเหมาะสมสาหรบจลนทรยในการเจรญเตบโตของเซลลและกระบวนการเมตาบอลซม จากการศกษาของ Ince และคณะ (2012) ไดทาการศกษาผลของการขาดแคลนไนโตรเจนระหวางการเดนระบบตอการสะสมพเอชเอ ในขนตอนการทดลองแบบแบตซเพอศกษาความสามารถในการสะสมพเอชเอ ทาใหการทดลองโดยใชความเขมขนของไนโตรเจน 36 และ 6 มลลกรมตอลตร พบวาภายใตสภาวะทมไนโตรเจนเกนพอ ผลผลตของโพลเมอรทเกบสะสมมคา 0.43 Cmmol PHA/Cmmol substrate ในขณะท

33

ภายใตสภาวะทมไนโตรเจนตาๆ ไดคาผลผลตของโพลเมอรท เกบสะสม 0.61 Cmmol PHA/Cmmol substrate แสดงใหเหนวาการจากดไนโตรเจนทาใหความสามารถในการสะสมพเอชเอของจลนทรยสงขน Venkateswar Reddy และ Venkata Mohan (2012) ไดทาการศกษาผลของความเขมขนของสารอาหารทมตอการผลตพเอชเอ ในขนตอนการทดลองแบบแบตซเพอศกษาความสามารถในการสะสม พเอชเอ โดยทาการทดลองทความเขมขนของไนโตรเจน 100, 200, และ 300 มลลกรมตอลตร พบวาจลนทรยทถกเลยงดวยความเขมขนของไนโตรเจนทตาทสดคอ 100 มลลกรมตอลตร สามารถสะสมพเอชเอไดสงสดคอ 45.1 เปอรเซนตโดยนาหนกเซลลแหง เมอศกษาความเขมขนของสารอาหารทมตอการผลตพเอชเอในขนตอนการทดลองแบบแบตซ เพอศกษาความสามารถในการสะสมพเอชเอ โดยทาการทดลองทความเขมขนของฟอสฟอรส 50, 100, และ 100 มลลกรมตอลตร จากผลการทดลองพบวา จลนทรยทถกเลยงดวยความเขมขนของฟอสฟอรสตาสดคอ 50 มลลกรมตอลตร สามารถสะสมพเอชเอไดสงสด 54.2 เปอรเซนตโดยนาหนกแหง

34

บทท 3 วธด าเนนงานวจย

3.1 ขนตอนการวางแผน

การศกษาเปรยบเทยบการผลตสาร PHA จากตะกอนจลนทรยในระบบบาบดนาเสยแบบเอสบอาร สถานททาการทดลองไดแก อาคาร 18 ชน 8 สาขาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร โดยมรายละเอยดพอสงเขปดงน

การทดลองท 1 การศกษาชวงระยะเวลาเตมอากาศและไรอากาศทเหมาะสม เพอบาบดนาเสยใหไดประสทธภาพสง

1) เปรยบเทยบชวงระยะเวลาการเตมอากาศและไรอากาศทแตกตางกน เชน ระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมงและระยะเวลาไรอากาศ 2 ชวโมง กบระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมงและระยะเวลาไรอากาศ 1 ชวโมง โดยใชระยะเวลาเกบกกทางชลศาสตรทเทากน

2) วเคราะหคณภาพนาเขาสระบบ นาทผานการบาบด ไดแกพารามเตอร ซโอด (COD), แอมโมเนย-ไนโตรเจน (NH3-N), ไนไตรท-ไนโตรเจน (NO 2-N), ฟอสเฟต (PO4

2-), ปรมาณตะกอนจลนทรยแขวนลอย (MLSS) และของแขงแขวนลอย (SS)

การทดลองท 2 เปรยบเทยบความเขมขนของซโอด (COD) ทใชในการทดลองไดแก 1,000 และ 2,000 มลลกรมตอลตร ทเขาสระบบเพอหาประสทธภาพในการบาบด 3.2 ขนตอนการเตรยมการ

สรางระบบบาบดนาเสยจาลองแบบ SBR โดยจาลองใหนาเขาไหลเขาถงเตมอากาศดวยปมนาเขา ในถงเตมอากาศมหวฟตดตงอยกนถงตอจากปมเตมอากาศ กาหนดใหเดนระบบ 4 สภาวะดงน

สภาวะท 1 เตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 1.5 ชวโมง ระบายนาออก 0.5 ชวโมง เดนระบบเปนระยะเวลา 1 เดอนทความเขมขนซโอด (COD) 1,000 mg/L

สภาวะท 2 เตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 0.5 ชวโมง ระบายนาออก 0.5 ชวโมง เดนระบบเปนระยะเวลา 1 เดอนทความเขมขนซโอด (COD) 1,000 mg/L

สภาวะท 3 เตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 0.5 ชวโมง ระบายนาออก 0.5 ชวโมง เดนระบบเปนระยะเวลา 1 เดอนทความเขมขนซโอด (COD) 2,000 mg/L

สภาวะท 4 เตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 1.5 ชวโมง ระบายนาออก 0.5 ชวโมง เดนระบบเปนระยะเวลา 1 เดอนทความเขมขนซโอด (COD) 2,000 mg/L

จากนนตดตามประสทธภาพการเดนระบบในการบาบดนาเสย ในแตละสภาวะ เพอหาสภาวะทเหมาะสมทสดในการบาบดนาเสยทมความเขมขนสง

35

เตรยมนาเสยสงเคราะห

ดาเนนการทดลอง

ศกษาประสทธภาพระบบเอสบอารทความเขมขนซโอด 1,000 และ 2,000 มลลกรมตอลตร

ศกษาระยะเวลาเกบกกทเหมาะสม ทสภาวะเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง และสภาวะเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง

วเคราะหผลการทดลอง

สรปผลการทดลอง

ภาพท 13 ระบบบาบดนาเสยจาลองแบบ SBR 3.3 ขนตอนการทดลอง

ภาพท 14 ขนตอนการทดลอง

3.3.1 การเตรยมนาเสยสงเคราะห นาเสยทใชในการทดลองเปนนาเสยชมชนสงเคราะหควบคมลกษณะนาเสยกอนปอนเขาสถงปฏกรณ

ใหมคาความเขมขนของซโอด 1,000 และ 2,000 มลลกรมตอลตร, แอมโมเนย-ไนโตรเจน 60-75 มลลกรมตอลตร, และคาฟอสเฟต 4-5 มลลกรมตอลตร ตลอดการทดลอง สตรนาเสยสงเคราะหแสดงตารางท 3.1

36

ตารางท 4 สตรนาเสยสงเคราะหทใชในการทดลอง

สารเคม ปรมาณ (มลลกรมตอลตร) glucose peptone

meat extract NH4Cl KH2PO4 MgSO4

FeSO4 0.25

1,000 50 40 60 8 7

0.25

ภาพท 15 สารอาหารในนาเสยสงเคราะห

ภาพท 16 นาเสยสงเคราะห

37

3.3.2 ดาเนนการทดลอง งานวจยนเพอศกษาความสามารถในการบาบดนาเสยทมความเขมขนสงในระบบบาบดนาเสยแบบ

เอสบอาร ทาการวจยในระดบหองปฏบตการ เพอหาสภาวะทเหมาะสมในการบาบดนาเสยทมความเขมขนสง 3.3.2.1. ใชนาเสยสงเคราะหในการเลยงตะกอนจลนทรยทมความเขมขน ซโอด (COD) เทากบ

1,000 มลลกรมตอลตร และ 2,000 มลลกรมตอลตร ตามลาดบ 3.3.2.2. ศกษาระยะเวลาทเหมาะสมในชวงเวลาเตมอากาศและไรอากาศตอการบาบดนาเสยทม

ความเขมขนสง คอ ระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมงและระยะเวลาไรอากาศ 2 ชวโมง กบระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมงและระยะเวลาไรอากาศ 1 ชวโมง และเพอใหไดประสทธภาพการบาบดนาเสยทดทสด

3.3.2.3. พารามเตอรททาการวเคราะหไดแก ซโอด (COD), แอมโมเนย-ไนโตรเจน (NH3-N), ไนไตรท-ไนโตรเจน (NO2-N),ฟอสเฟต (PO4

2-), ปรมาณตะกอนจลนทรยแขวนลอย (MLSS) และของแขงแขวนลอย (SS)

ภาพท 17 การวเคราะหหาคาซโอด

ภาพท 18 การวเคราะหหาคาไนไตรท

38

วธการสกดและตรวจวดพเอชเอ การสกดพเอเอออกจากเซลลตะกอนจลนทรยสามารถทาไดโดยวธดารคลอโรฟอรมเปนตวทาละลาย

โดยมวธการดงน 1) หมนเหวยงตวอยางตะกอนดวยความเรวรอบ 8,000 รอบตอนาท นาน 15 นาท เพอใหเซลลของ

จลนทรยแยกตวจากนา หลงจากนนลางดวยนากลน 2 ครง แลวจงนาไปอบดวยอณหภม 80 องศาเซลเซยส 24 ชวโมง

2) แบงเซลลทผานการอบมาแลว 20 มลลกรม ใสลงในหลอดแกวแบบฝาเกลยว เตมคลอโรฟอรม 2 มลลลตร และ internal standard (สารละลาย 3% กรดซลฟรกในเมทานอล 2 มลลลตร และกรดเบนโซอก 2 มลลกรมตอลตร) 2 มลลลตร ปดฝาใหแนนนาไปใสใน water bath อณหภม 80 องศาเซลเซยส นาน 3 ชวโมง โดยนาออกมาเขยาทกๆ 30 นาท แลวตงพกใหเยน

3) เตมนากลน 1 มลลลตร นาไปเขยาเปนเวลา 5 นาท เพอใหสารละลายคลอโรฟอรมแยกชนออกจากสารละลายเมทานอลและกรด ซงคลอโรฟอรมจะอยดานลางของหลอดทดลอง ทาการแยกคลอโรฟอรมใสขวดเกบตวอยางปดฝาใหแนน นาไปวเคราะหดวยเครอง GC

4) ดดสารละลายคลอโรฟอรมทไดในขอ 3 มา 1 ไมโครลตร เพอฉดเขาเครอง GC โดยใช Flame Ionization Detector (FID) ทสภาวะการวเคราะหดงตารางท 4 (อมทกา เมองวงษ, 2553) ตารางท 5 สภาวะทใชในการวเคราะหพเอชเอดวยเครอง GC ชนดคอลมน แคปพลารคอลมนชนด cabowax-PEG ขนาด 60x0.25 mmIDx 25 µm Df อณหภม injector 250 องศาเซลเซยส อณหภม column 130 องศาเซลเซยส 6 นาท และเพมอณหภมเปน 180 องศาเซลเซยส ดวย

อตรา 5 องศาเซลเซยสตอนาท แลวรกษาอณหภมไวท 180 องศาเซลเซยส อณหภม detector (FID) 250 องศาเซลเซยส (isothermal) Split ratio 50:1 กาซตวพา (carrier gas) กาซฮเลยม อตราการไหล 2 มลลลตรตอนาท ปรมาตรฉด 1 ไมโครลตร

5) นาผลทไดไปเปรยบเทยบกบกราฟมาตรฐาน สามารถนาสารละลายคลอโรฟอรมเกบไวทอณหภม 4 องศาเซลเซยส ไดเปนเวลานาน 3 สปดาห

หากไมสามารถวเคราะหไดทนท และเมอตองการนามาวเคราะหใหตงทงไวจนกระทงอณหภมของสารละลายใกลเคยงกบอณหภมหอง

39

ระยะเวลาท าการวจย และแผนการด าเนนงานตลอดโครงการวจย (Gantt chart) ระยะเวลาการท าวจยและ

แผนการด าเนนงาน 2560 2561

ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. ม.ค. เม.ย. พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย.

1. ศกษาทฤษฎและงานว จ ยทเกยวของ

2. ออกแบบและสรางระบบ 3. ดาเนนการทดสอบระบบ 4. ปรบปรงแกไขระบบ 5. เกบขอมลและวเคราะหผลการทดลอง

6. สรปผลการทดลอง 7. เผยแพรและถายทอดความรใหกบกลมเปาหมาย

40

บทท 4 ผลการด าเนนงาน

จากการศกษาความสามารถในการบาบดนาเสยทมความเขมขนสงในระบบเอสบอารเมอใชนาเสยทม

ความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตรและนาเสยทมความเขมขนซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร ซงมระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง กบระยะเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง โดยมผลการวเคราะหขอมลดงตอไปน 4.1 ผลการศกษาประสทธภาพการบ าบดน าเสยโดยระบบเอสบอาร

4.1.1 คาความเขมขนของซโอด

ภาพท 19 คาความเขมขนของซโอดและประสทธภาพการกาจดซโอด

จากภาพท 19 แสดงคณภาพนาเขา นาออกและประสทธภาพการบาบดซโอด ผลการเดนระบบสภาวะท 1 มคาความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง นาเขาระบบมความเขมขนของซโอดอยในชวง 1,196.26–1,501.62 มลลกรมตอลตร เมอผานการบาบดดวยระบบเอสบอาร นาทงมความเขมขนของซโอดอยในชวง 224.30–432.43 มลลกรมตอลตร ประสทธภาพในการกาจดซโอดอยในชวง 70–82.76% ในชวงสภาวะการเดนระบบท 2 คาความเขมขนของซโอดอยท 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง นาเขาระบบมความเขมขนของซโอดอยระหวาง 990.10–1,425.74 มลลกรมตอลตร นาทงจากระบบมความเขมขนของซโอดอยในชวง 594.06–792.08 มลลกรมตอลตร ทาใหประสทธภาพในการกาจดซโอดอยในชวง 37.50–44.44% สวนสภาวะการเดนระบบท 3 มคาความเขมขนของซโอดเทากบ 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง นาเขาระบบมความเขมขนของซโอดอยในชวง 2,018.02–2,354.35

41

มลลกรมตอลตร นาออกจากระบบมความเขมขนของซโอดอยในชวง 864.86–1,129.13 มลลกรมตอลตร ซงในชวงสภาวะการเดนระบบท 3 มประสทธภาพการกาจดซโอดอยในชวง 52.04–57.14% และในสภาวะการเดนระบบท 4 มคาความเขมขนของซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง นาเขาระบบมความเขมขนของซโอดอยในชวง 2,174.76–2,691.59 มลลกรมตอลตร นาออกจากระบบมความเขมขนของซโอดอยในชวง 932.04–1,345.79 มลลกรมตอลตร ประสทธภาพการกาจดซโอดอยในชวง 50–57.14%

จากสภาวะการเดนระบบทง 4 สภาวะ ซงมคาความเขมขนของซโอด ระยะเวลาเตมอากาศ และระยะเวลาไรอากาศทแตกตางกน จะเหนไดวา สภาวะการเดนระบบท 1 ซงมคาความเขมขนของซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร ระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง มประสทธภาพการกาจดซโอดมากทสดคออยในชวง 70–82.76 % รองลงมาคอ สภาวะการเดนระบบท 3 และสภาวะการเดนระบบท 4 ซงมประสทธภาพการกาจดซโอดอยในชวง 50–60 % และสภาวะการเดนระบบท 2 มประสทธภาพการกาจดซโอดนอยทสด อยในชวง 37.50–44.44 %

จากการเปรยบเทยบสภาวะการเดนระบบท 1 และสภาวะการเดนระบบท 2 ซงมคาความเขมขนซโอดทเทากน แตมระยะเวลาเตมอากาศและไรอากาศทแตกตางกน จะเหนไดวาสภาวะการเดนระบบท 1 ซงมระยะเวลาเตมอากาศท 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง มประสทธภาพการกาจดซโอดมากกวาสภาวะการเดนระบบท 2 ซงมระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง โดยชวงเวลาไรอากาศมผลตอประสทธภาพในการบาบดนาเสยทมความเขมขนสง เนองจากจลนทรยกลมไรอากาศจะมความสามารถในการยอยสารอนทรยทมความเขมขนสงไดดกวาจลนทรยในระบบเตมอากาศ จงทาใหสภาวะท 1 มความสามารถในการบาบดซโอดไดสงกวาสภาวะท 2 อกทงระยะเวลาเตมอากาศในระบบมผลตอการยอยสลายอนทรยเชนกน เมอนาเสยมความเขมขนสงระยะเวลาเตมอากาศจงสงผลตอประสทธภาพการบาบดซโอด ในกรณนหากเพมระยะเวลาเตมอากาศรวมกบไรอากาศอาจชวยใหประสทธภาพการบาบดนาเสยมประสทธภาพมากขน 4.1.2 คาความเขมขนของแอมโมเนยไนโตรเจน จากภาพท 20 แสดงคาความเขมขนของแอมโมเนย-ไนโตรเจนของสภาวะการเดนระบบทง 4 สภาวะ จากผลการทดลองการเดนระบบสภาวะท 1 มคาความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง ความเขมขนของแอมโมเนยไนโตรเจนกอนเขาระบบมคาอยในชวง 112 – 140 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของแอมโมเนยไนโตรเจนออกจากระบบมคาอยในชวง 62.72 – 72.80 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพการกาจดไนโตรเจนอยในชวง 42 – 53.33 % สวนสภาวะการเดนระบบท 2 มคาความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง ความเขมขนของไนโตรเจนกอนเขาระบบมคาอยในชวง 61.60 – 72.80 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของแอมโมเนยไนโตรเจนออกจากระบบมคาอยในชวง 32.48 – 44.80 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพการกาจดไนโตรเจนอยในชวง 50 – 53.85 % สภาวะท 3 มคาความเขมขนซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง ความเขมขนของแอมโมเนยไนโตรเจนกอนเขาระบบมคาอยในชวง 72.80 – 78.40 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของแอมโมเนยไนโตรเจนออกจากระบบมคาอยในชวง 11.20 – 22.40 มลลกรมตอลตร ประสทธภาพการกาจดไนโตรเจนอยในชวง 77.4–87.62 %และสภาวะการเดนระบบท 4 มคาความเขมขนซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง ความเขมขนของแอมโมเนยไนโตรเจนกอนเขาระบบมคาอยในชวง 39.47 – 49.28 มลลกรม

42

ตอลตร และความเขมขนของแอมโมเนยไนโตรเจนออกจากระบบมคาอยในชวง 22.40 – 33.60 มลลกรมตอลตร ประสทธภาพการกาจดไนโตรเจนอยในชวง 31.82–43.25 %

ภาพท 20 คาความเขมขนของแอมโมเนย-ไนโตรเจนและประสทธภาพการกาจดแอมโมเนย-ไนโตรเจน

จากผลการทดลองทง 4 สภาวะ มประสทธภาพการกาจดไนโตรเจนไมสงมาก โดยสภาวะการเดนระบบท 3 มประสทธภาพการเดนระบบดทสด และสภาวะท 4 มประสทธภาพการกาจดไนโตรเจนนอยทสด

4.1.3 คาความเขมขนของไนไตรท-ไนโตรเจน

ภาพท 21 คาความเขมขนของไนไตรท-ไนโตรเจน

43

จากภาพท 21 แสดงคาไนไตรท-ไนโตรเจนของนาเสยกอนเขาระบบและออกจากระบบ ทสภาวะการเดนระบบท 1 มคาความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง ความเขมขนของไนไตรทกอนเขาระบบมคาอยในชวง 0.00 – 0.96 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของไนไตรทออกจากระบบมคาอยในชวง 6.92 – 7.56 มลลกรมตอลตร สภาวะการเดนระบบท 2 มคาความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง ความเขมขนของไนไตรทกอนเขาระบบมคาอยในชวง 0.00 – 0.12 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของไนไตรทออกจากระบบมคาอยในชวง 3.03 – 3.96 มลลกรมตอลตร สภาวะการเดนระบบท 3 มคาความเขมขนซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง ความเขมขนของไนไตรทกอนเขาระบบมคาอยในชวง 0.00 – 0.13 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของไนไตรทออกจากระบบมคาอยในชวง 2.01 – 2.54 มลลกรมตอลตร และสภาวะการเดนระบบท 4 มคาความเขมขนซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง ความเขมขนของไนไตรท-ไนโตรเจนกอนเขาระบบมคาอยในชวง 0.00 – 0.00 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของไนไตรทออกจากระบบมคาอยในชวง 0.01 –0.04 มลลกรมตอลตร

จากผลการทดลอง ในสภาวะท1 และสภาวะท 2 พบคาไนไตรท-ไนโตรเจนในนาออกแสดงวาในระบบเกดปฏกรยาไนตรฟเคชนขน โดยเกดการยอยสลายแอมโมเนย-ไนโตรเจนไปเปนไนไตรท-ไนโตรเจน แตระยะเวลาเกบกกไมเพยงพอ สงผลใหการยอยสลายยงไมสมบรณ อกทงระยะเวลาเกบกกตะกอนตาเปนเหตใหตะกอนจลนทรยกลมไนตรไฟองมไมเพยงตอการยอยสลายแอมโมเนย-ไนโตรเจนใหไปเปนไนเตรท-ไนเตรเจนได เมอเขาสสภาวะการเดนระบบท 3 และ 4 ปรมาณของไนไตรท-ไนโตรเจนมคาเทากบศนย อาจเปนไปไดวาในสภาวะท 3 และ 4 เกดปฏกรยาไนตรฟเคชนอยางสมบรณ แมวาประสทธภาพการกาจดแอมโมเนยจะนอย เนองจากปรมาณตะกอนจลนทรยในระบบตา การเพมระยะเวลาเกบกกในระบบอาจชวยเพมประสทธภาพการบาบดไนโตรเจนใหสงขนได

4.1.4 คาความเขมขนของฟอสเฟต ภาพท 22 แสดงคาฟอสเฟตของสภาวะการเดนระบบทง 4 สภาวะ ซงสภาวะการเดนระบบท 1 มคา

ความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง นาเขาระบบมคาความเขมขนของฟอสเฟตอยในชวง 4.07 – 4.93 มลลกรมตอลตร นาออกจากระบบมคาความเขมขนของฟอสเฟตอยในชวง 0.05 – 0.5 มลลกรมตอลตร ในสภาวะการเดนระบบท 1 มประสทธภาพการกาจดฟอสเฟตอยในชวง 88.66 – 98.97 % ในชวงสภาวะการเดนระบบท 2 ซงมคาความเขมขนของฟอสเฟต 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง นาเขาระบบมคาความเขมขนของฟอสเฟตอยในชวง 3.61 – 4.47 มลลกรมตอลตร นาออกจากระบบมคาความเขมขนของฟอสเฟตอยในชวง 0.99 – 1.24 มลลกรมตอลตร ในสภาวะการเดนระบบท 2 มประสทธภาพการกาจดฟอสเฟตอยในชวง 71.65 – 75.57 % สภาวะการเดนระบบท 3 ซงมคาความเขมขนของซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง นาเขาระบบมความเขมขนของฟอสเฟตอยในชวง 3.99 – 4.83 มลลกรมตอลตร นาออกจากระบบมความเขมขนของฟอสเฟตอยในชวง 1.52 – 2.41 มลลกรมตอลตร ในสภาวะการเดนระบบท 3 มประสทธภาพการกาจดฟอสเฟตอยในชวง 50 – 64.48 % และในสภาวะการเดนระบบท 4 มคาความเขมขนของซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง นาเขาระบบมความเขมขนของฟอสเฟตอยในชวง 2.1 – 2.55 มลลกรมตอลตร นาออกจากระบบมความเขมขน

44

ของฟอสเฟตอยในชวง 0.05 – 0.32 มลลกรมตอลตร ในสภาวะการเดนระบบท 4 มประสทธภาพการกาจดฟอสเฟตอยในชวง 87.56 – 97.63 %

ภาพท 22 คาความเขมขนของฟอสเฟตและประสทธภาพการบาบดฟอสเฟต

จากสภาวะการเดนระบบทง 4 สภาวะ พบวาระบบมประสทธภาพการกาจดฟอสเฟตทดทง 4 สภาวะ เนองจากจลนทรยจะใชฟอสเฟตเปนแหลงพลงงาน จงทาใหระบบมประสทธภาพในการกาจดฟอสเฟตทด

4.1.5 คาความเขมขนของของแขงแขวนลอย ภาพท 23 แสดงคาความเขมขนของตะกอนแขวนลอย หรอ SS ของสภาวะการเดนระบบทง 4

สภาวะ ซงสภาวะการเดนระบบท 1 มคาความเขมขนของซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง ความเขมขนของตะกอนแขวนลอยกอนเขาระบบมคาอยในชวง 30 – 40 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของตะกอนแขวนลอยออกจากระบบมคาอยในชวง 0 – 20 มลลกรมตอลตร สภาวะการเดนระบบท 2 มคาความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง ความเขมขนของตะกอนแขวนลอยกอนเขาระบบมคาอยในชวง 60 – 70 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของตะกอนแขวนลอยออกจากระบบมคาอยในชวง 10 – 40 มลลกรมตอลตร สภาวะการเดนระบบท 3 มคาความเขมขนซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง ความเขมขนของตะกอนแขวนลอยกอนเขาระบบมคาอยในชวง 110 – 120 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของตะกอนแขวนลอยออกจากระบบมคา 20 มลลกรมตอลตร และสภาวะการเดนระบบท 4 มคาความเขมขนซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง ความเขมขนของตะกอนแขวนลอยกอนเขาระบบมคาอยในชวง 40 – 50 มลลกรมตอลตร และความเขมขนของตะกอนแขวนลอยออกจากระบบมคาอยในชวง 10 – 20 มลลกรมตอลตร

45

ภาพท 23 คาความเขมขนของของแขงแขวนลอย (SS)

4.1.6 คาความเขมขนของตะกอนจลนทรยแขวนลอย ภาพท 24 แสดงคาความเขมขนของตะกอนแขวนลอยในถงเตมอากาศของสภาวะการเดนระบบทง 4

สภาวะ ทสภาวะการเดนระบบท 1 ซงมคาความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง มคาความเขมขนของตะกอนแขวนลอยในถงเตมอากาศอยในชวง 6,160 – 6,420 มลลกรมตอลตร สภาวะการเดนระบบท 2 ซงมคาความเขมขน ซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง มคาความเขมขนของตะกอนแขวนลอยในถงเตมอากาศอยในชวง 4,290 – 5,530 มลลกรมตอลตร สภาวะการเดนระบบท 3 ซงมคาความเขมขนซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง มคาความเขมขนของตะกอนแขวนลอยในถงเตมอากาศอยในชวง 4,280 – 5,030 มลลกรมตอลตร สภาวะการเดนระบบท 4 ซงมคาความเขมขนซโอด 2,000 มลลกรมตอลตร มระยะเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง มคาความเขมขนของตะกอนแขวนลอยในถงเตมอากาศอยในชวง 3,180 – 3,900 มลลกรมตอลตร

46

ภาพท 24 คาความเขมขนของตะกอนแขวนลอยในถงเตมอากาศ (MLSS)

จากผลการเดนระบบ ปรมาณตะกอนจลนทรยในระบบลดลงจากสภาวะท 1 สงผลใหประสทธภาพการเดนระบบในแตละสภาวะแตกตางกน การควบคมปรมาณตะกอนจลนทรยมความสาคญตอประสทธภาพการเดนระบบ อกทงยงสงผลตออตราภาระบรรทกสารอนทรยอกดวยหากควบคมใหปรมาณตะกอนจลนทรยเพยงพอตอปรมาณความเขมขนของสารอรทรยทเขาสระบบ จะชวยใหประสทธภาพของระบบดขน ดงนนจะเหนไดวาคาของตะกอนในถงเตมอากาศในสภาวะท 1 ทมความเขมขนมากทสด ทาใหมประสทธภาพการบาบดนาเสยดกวาสภาวะอน เมอคานวณคาของ F/M ratio ในระบบบาบดของสภาวะนไดเทากบ 0.32 ตอวน ซงอยในเกณฑมาตรฐาน ทาใหมประสทธภาพการบาบดสงทสด

4.2 ผลการเดนระบบของสภาวะการเดนระบบ ตารางท 25 แสดงผลการวเคราะหคณภาพนาของสภาวะการเดนระบบท 1 สภาวะการเดนระบบท 2

ทมคาความเขมขนซโอดเทากน คอ 1,000 มลลกรมตอลตร เปรยบเทยบประสทธภาพสภาวะการเดนระบบท 1 มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง และสภาวะการเดนระบบท 2 มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง จะเหนไดวาสภาวะการเดนระบบท 1 มประสทธภาพในการบาบดมากกวาสภาวะการเดนระบบท 2 เนองจากสภาวะท 1 มคา F/M ratio ในชวงทเหมาะสม ทาใหจลนทรยสามารถรบภาระในการบาบดสารอนทรยไดดกวา สภาวะท 2 เนองจากชวงการเดนระบบในสภาวะท 2 ตะกอนจลนทรยมปรมาณลดลง สงผลใหประสทธภาพการบาบดสารอนทรยคอนขางตา ดงนนความเขมขนของปรมาณตะกอนจลนทรยในระบบมผลตอการเดนระบบเอสบอาร หากปรมาณตะกอนจลนทรยมประมาณมากขนจะชวยเพมประสทธภาพการเดนระบบในสภาวะท 2 ดขน อกทงในกรณทนาเสยมความเขมขนสงระยะเวลาเกบกกมผลตอประสทธภาพการเดนระบบ โดยเพมระยะเวลาการบาบดไรอากาศในระบบใหมากขนหรอเพมระยะเวลาเกบกกมากกวา 12 ชวโมง จะชวยปรบปรงประสทธภาพการเดนระบบได

47

ตารางท 6 ผลพารามเตอรของสภาวะการเดนระบบท 1 และสภาวะการเดนระบบท 2

พารามเตอร สภาวะการเดนระบบท 1 สภาวะการเดนระบบท 2

น าเขา น าออก ประสทธภาพ

(%) น าเขา น าออก

ประสทธภาพ (%)

COD (mg/L) 1,388.88±115.75 298.88±82.52 78.43 1,160.84±232.58 684.27±100.18 40.65

NH3-N (mg/L) 126±11.54 66.47±3.88 46.97 68.18±4.97 52.07±1.04 75.04

Nitrite (mg/L) 0.02±0.03 7.25±0.24 - 0.03±0.00 0.05±0.00 -

Phosphate (mg/L)

4.459±0.35 0.25±0.18 94.40 4.13±0.40 1.11±0.11 72.98

SS (mg/L) 36.70±5.80 13.30±11.50 - 62.50±5.00 22.50±12.58 -

MLSS (mg/L) 6,296.67±130.51 4,807.50±541.38

ตารางท 4.2 แสดงผลการวเคราะหคณภาพนาของสภาวะการเดนระบบท 3 และสภาวะการเดนระบบ

ท 4 มคาความเขมขนซโอดเทากน คอ 2,000 มลลกรมตอลตร แตสภาวะการเดนระบบท 3 มระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง และสภาวะการเดนระบบท 4 มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง จะเหนไดวาสภาวะการเดนระบบท 3 มประสทธภาพในการกาจดซโอดไมแตกตางกนมากนก ปจจยหนงเปนผลมาจากภาระบรรทกสารอนทรยทเขาสระบบมากเกนไป รวมกบปรมาณตะกอนจลนทรยในระบบมความเขมขนอยระหวาง 3,000-4,000 มลลกรมตอลตร ทาใหอตราสวน F/M ratio เกนชวงทสามารถบาบดนาได ทาใหประสทธภาพในการบาบดนาเสยตา ในการปรบปรงประสทธภาพของระบบเอสบอารทตองการบาบดนาเสยทมความเขมขนสงนน ควรคานงถงปรมาณตะกอนจลนทรยในระบบเพอใหสามารถรบภาระบรรทกไดอยางเพยงพอและมประสทธภาพและเพมระยะเวลาเกบกกเพอใหจลนทรยมระยะเวลาในการยอยสลายสารอนทรยในระบบใหมประสทธภาพสงสด ตารางท 7 ผลพารามเตอรของสภาวะการเดนระบบท 3 และสภาวะการเดนระบบท 4

พารามเตอร สภาวะการเดนระบบท 3 สภาวะการเดนระบบท 4

น าเขา น าออก ประสทธภาพ

(%) น าเขา น าออก

ประสทธภาพ (%)

COD (mg/L) 2186.06±144.8

0 990.24±119.94 54.82

2366.18±240.83

1106.26±184.06

53.47

NH3-N (mg/L) 75.04±2.96 17.17±5.64 77.27 44.52±4.91 28.00±5.60 37.52

Nitrite (mg/L) 0.05±0.00 2.21±0.02 - 0.00±0.00 0.02±0.02 -

Phosphate (mg/L)

4.55±0.38 1.96±0.44 57.17 2.27±0.25 0.14±0.15 94.46

SS (mg/L) 116.67±5.77 20±0.00 - 40.00±10.00 13.33±5.77 -

MLSS (mg/L) 4,910.00±395.98 4,656.67±375.01

48

เกณฑมาตรฐานของคา F/M ratio ในระบบบาบดนาเสยแบบเอสบอารจะอยในชวง 0.15-0.4 ตอวน จากสภาวะการเดนระบบท 1 คา F/M ratio ของสภาวะนไดเทากบ 0.32 ตอวน ซงอยในเกณฑมาตรฐาน ทาใหมประสทธภาพการบาบดสงทสด สวนคา F/M ratio ของสภาวะการเดนระบบท 2 ถงสภาวะการเดนระบบท 4 คา F/M ratio อยในชวงเกนเกณฑมาตรฐาน สงผลใหมประสทธภาพการบาบดตา และเมอคา MLSS มปรมาณนอยจะยงสงผลใหระบบบาบดมประสทธภาพตาลง เนองจากเชอจลนทรยมผลตอการกาจดคาความสกปรกในนา และคา Organic loading rate (OLR) ของสภาวะการเดนระบบท 1 และสภาวะการเดนระบบท 2 เทากบ 2 kgCOD/m3.d และสภาวะการเดนระบบท 3 และสภาวะการเดนระบบท 4 มคา ORL เทากบ 4 kgCOD/m3.d

ความสมพนธของซโอดและความเขมขนตะกอนจลนทรย (MLSS) ตลอดการเดนระบบ การบาบดซโอดในภาพรวมของระบบ พบวาในสภาวะท 1 จลนทรยสามารถบาบดซโอดไดลดลงตาสดเหลอ 298 มลลกรม/ลตร โดยคาความเขมขนของตะกอนจลนทรยในระบบมคาประมาณ 6,000-6,300 มลลกรมตอลตร คดเปนประสทธภาพการบาบดซโอดประมาณ 78% ขณะทสภาวะท 2 ประสทธภาพในการบาบดซโอดในชวงการเดนระบบลดลงเหลอประมาณ 40% อกทงยงพบวาปรมาณตะกอนจลนทรยในระบบลดลงเหลอประมาณ 4,300-5,500 มลลกรมตอลตร ซงปรมาณตะกอนจลนทรยทลดลงมผลตอประสทธภาพการบาบดนาเสย หากคดเปนอตราการบาบดซโอดจะมคาเทากบ 99.17 มลลกรมซโอด/กรมของความเขมขนของตะกอนจลนทรย ในสภาวะท 3 จลนทรยสามารถบาบดซโอดจากความเขมขนประมาณ 2,000 มลลกรมตอลตร ลดลงเหลอประมาณ 990 มลลกรมตอลตร ค ดเปนประสทธภาพการบาบดประมาณ 54% เมอปรมาณความเขมขนของตะกอนจลนทรยมคาประมาณ 4,600-5,100 มลลกรมตอลตร และสภาวะท 4 4,200-5,000 4.3 ปรมาณพเอชเอ ความเขมขนตะกอนจลนทรย (MLSS) และ C/N ratio ในแตละสภาวะการเดนระบบ ภาพท 25 แสดงความสมพนธของปรมาณ PHA ในแตละสภาวะการทดลอง พบวาทสภาวะท 1 ทาการเดนระบบแบบเตมอากาศ 10 ชวโมง ไมเตมอากาศ 2 ชวโมง ปรมาณกลโคสทเตมเขาสระบบเทากบ 1,000 มลลกรมตอลตร เดนระบบเปนระยะเวลา 30 วน จากผลการทดลองตะกอนจลนทรยมการสะสมพเอชเอเรมตนเทากบ 93.39 มลลกรมตอลตร และเพมขนตอเนองในวนท 28 พบปรมาณพเอชเออยท 244.98 มลลกรมตอลตร คดเปนอตราการสะสมพเอชเอ 5.05 มลลกรมตอลตรตอวน เมอคานวณปรมาณพเอชเอทสะสมในสภาวะท 1 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเอชเออยระหวาง 1.45-3.98 เปอรเซนตของนาหนกแหง จากนนทาการเปลยนสภาวะการเดนระบบเขาสสภาวะเดนระบบท 2 เดนระบบแบบเตมอากาศ 11 ชวโมง ไมเตมอากาศ 1 ชวโมง ปรมาณกลโคสทเตมเขาสระบบเทากบ 1,000 มลลกรมตอลตร เดนระบบเปนระยะเวลา 30 วน ผลการทดลองพบวาตะกอนจลนทรยมการสะสมพเอชเอ อยระหวาง 166.16 – 558.68 มลลกรมตอลตร คดเปนอตราการสะสมพเอชเอ 13.08 มลลกรมตอลตรตอวน เมอคานวณปรมาณพเอชเอทสะสมในสภาวะท 2 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเอชเออยระหวาง 3.00-12.36 เปอรเซนตของนาหนกแหง หลงจากนนเปลยนสภาวะการเดนระบบเขาสสภาวะท 3 ทาการเดนระบบแบบเตมอากาศ 11 ชวโมง ไมเตมอากาศ 1 ชวโมง ปรมาณกลโคสทเตมเขาสระบบเทากบ 2,000 มลลกรมตอลตร เดนระบบเปนระยะเวลา 25 วน จากผลการทดลองตะกอนจลนทรยมการสะสมพเอชเอเรมตนเทากบ 393.90 มลลกรมตอลตร และเพมขนตอเนองในวนท 15 พบปรมาณพเอชเออยท 752.50 มลลกรมตอลตร คดเปนอตราการสะสมพเอชเอ 44.83 มลลกรมตอลตรตอวน เมอคานวณปรมาณพเอชเอทสะสมในสภาวะท 3 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเอชเออยระหวาง

49

8.51-14.50 เปอรเซนตของนาหนกแหง จากนนทาการเปลยนสภาวะการเดนระบบเขาสสภาวะเดนระบบท 4 เดนระบบแบบเตมอากาศ 10 ชวโมง ไมเตมอากาศ 2 ชวโมง ปรมาณกลโคสทเตมเขาสระบบเทากบ 2,000 มลลกรมตอลตร เดนระบบเปนระยะเวลา 30 วน ผลการทดลองพบวาตะกอนจลนทรยมการสะสมพเอชเอ อยระหวาง 243.04 – 604.04 มลลกรมตอลตร คดเปนอตราการสะสมพเอชเอ 22.56 มลลกรมตอลตรตอวน เมอคานวณปรมาณพเอชเอทสะสมในสภาวะท 4 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเอชเออยระหวาง 7.65-15.65 เปอรเซนตของนาหนกแหง เมอเปรยบเทยบอตราการสะสมพเอชเอในแตละสภาวะการทดลองพบวา ปรมาณสารอนทรยคารบอนทเขาสระบบมผลตอการสะสมพเอชเอ ทความเขมขนกลโคส 2,000 มลลกรมตอลตร จลนทรยสามารถผลตพเอชเอไดมากกวา 1,000 มลลกรมตอลตร เนองจากปรมาณคารโบไฮเดรตในนาเสยมความสมพนธกบปรมาณสารพเอชเอทเพมขนเพราะจลนทรยสามารถนาคารโบไฮเดรตเปลยนรปเปนกลยโคเจนเพอนาไปใชในการผลตสารพเอชเอ โดยดไดจากความสามารถของจลนทรยทผลตสารพเอชเอไดมากเมอมปรมาณคารโบไฮเดรตในนาเสยสง

ภาพท 25 ความเขมขนของ PHA เปรยบเทยบกบสภาวะการเดนระบบทแตกตางกน เมอเปรยบเทยบความเขมขนของพเอชเอตอปรมาณความเขมขนของตะกอนจลนทรยในแตละสภาวะ(ภาพท 26) พบวา ทสภาวะท 1 ความเขมขนของตะกอนจลนทรยเรมตนประมาณ 6,400 มลลกรมตอลตร ตลอดชวงการทดลองสภาวะท 1 ปรมาณตะกอนจลนทรยลดลงเลกนอย ในชวงทายการทดลองปรมาณตะกอนจลนทรยมคาประมาณ 6,100 มลลกรมตอลตร เมอเปรยบเทยบกนปรมาณพเอชเอทเพมขนแลวสามารถคดเปนอตราการสะสมพเอชเอไดประมาณ 14.55-39.77 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง ในสภาวะท 2 ความเขมขนของตะกอนจลนทรยเรมตนประมาณ 5,500 มลลกรมตอลตร ตลอดชวงการทดลองสภาวะท 2 ปรมาณตะกอนจลนทรยลดลง จนในชวงทายการทดลองปรมาณตะกอนจลนทรยมคาประมาณ 4,500 มลลกรมตอลตร เมอเปรยบเทยบกนปรมาณพเอชเอทเพมขนแลวสามารถคดเปนอตราการสะสมพเอชเอไดประมาณ 30.05-123.60 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง ในสภาวะท 3 ความเขมขนของตะกอนจลนทรยเรมตนประมาณ 4,600 มลลกรมตอลตร ตลอดชวงการทดลองสภาวะท 3 ปรมาณตะกอนจลนทรย

50

เพมขน จนในชวงทายการทดลองปรมาณตะกอนจลนทรยมคาประมาณ 5,100 มลลกรมตอลตร เมอเปรยบเทยบกนปรมาณพเอชเอทเพมขนแลวสามารถคดเปนอตราการสะสมพเอช เอไดประมาณ 85.07-144.99 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง ในสภาวะท 4 ความเขมขนของตะกอนจลนทรยเรมตนประมาณ 3,200 มลลกรมตอลตร ตลอดชวงการทดลองสภาวะท 4 ปรมาณตะกอนจลนทรยลดลง จนในชวงทายการทดลองปรมาณตะกอนจลนทรยมคาประมาณ 3,800 มลลกรมตอลตร เมอเปรยบเทยบกนปรมาณพเอชเอทเพมขนแลวสามารถคดเปนอตราการสะสมพเอชเอไดประมาณ 76.49-156.49 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง จากผลการเดนระบบทงหมดในสภาวะท 4 มอตราการผลตพเอชเอเทยบตอหนวยนาหนกตะกอนแหงไดมากทสด รองลงมาคอสภาวะท 3 สภาวะท 2 และสภาวะท 1 ตามลาดบ

ภาพท 26 ความเขมขนของพเอชเอเปรยบเทยบกบความเขมขนของตะกอนจลนทรยทสภาวะการเดนระบบ

แตกตางกน เมอเปรยบเทยบปรมาณพเอชเอตออตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนทง 4 สภาวะ สามารถแสดงความสมพนธไดดงแสดงในภาพท 27 สภาวะท 1 และ 2 มอตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนในการเดนระบบประมาณ 12-15 : 1 สวนสภาวะท 3 และ 4 มอตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนในการเดนระบบประมาณ 28-30 : 1 ซงผลของปรมาณพเอชเอทผลตไดในระบบทดทสดอยทสภาวะท 4 รองลงมาคอสภาวะท 3 สภาวะท 2 และสภาวะท 1 ตามลาดบ ดงนนอตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนสงจงมผลตออตราการผลตพเอชเอในระบบ สอดคลองกบงานวจยของ Kumar et al. (2004) ไดทาการศกษาการผลตพเอชบจากกลมจลนทรยระบบตะกอนเรงโรงงานผลตอาหารความเขมขนตะกอนเรมตนเทากบ 3.15 กรมตอลตร โดยใชอาหารสงเคราะหทมกรดอะซตกเปนแหลงคารบอนทความเขมขน 500 ถง 3,000 มลลกรมตอลตร ศกษาอตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนท 24, 96, 144 และ 168 (โมลตอโมล) ตามลาดบ ผลการทดลองพบวา เมออตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนเพมขน การสะสมพเอชบตอปรมาณเซลลเพมขน ชดทมอตราสวนระหวางคารบอนตอไนโตรเจนเทากบ 144 มการสะสมพเอชบสงสด เทากบ 33 เปอรเซนต สอดคลองกบงานวจยของ Wang et al. (2007)

51

ศกษาผลของอตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนท 20, 40, 60, 80, 100, 120 และ 140 (โมลตอโมล) เมอใชตะกอนในระบบเอสบอารและใชกรดบวทรกและวาเรอรคเปนแหลงคารบอน ความเขมขนกรดเรมตน 1 กรมตอลตรพบวา อตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนท 100 ใหปรมาณพเอชบมากทสด คดเปนผลผลตพเอชบเทากบ 30.3 กรมตอกรมเซลล

ภาพท 27 ความเขมขนของพเอชเอเปรยบเทยบกบอตราสวนคารบอนตอไนโตรเจนทสภาวะการเดนระบบแตกตางกน

จากผลการทดลองการศกษาความสามารถในการผลตพเอชเอ โดยเปรยบเทยบการเดนระบบทง 4 สภาวะน พบวา ประสทธภาพในการบาบดนาเสยของระบบเอสบอารในสภาวะท 1 สามารถบาบดนาเสยไดดทสดรองลงมาคอสภาวะท 3, 4 และ 2 สวนประสทธภาพในผลตพเอชเอพบวาสภาวะท 4 สามารถผลตพเอชไดดทสด รองลงมาคอสภาวะท 3, 2 และ 1 ตามลาดบ โดยงานวจยนสามารถนาไปปรบใชในการประเมนศกยภาพของตะกอนจลนทรยในโรงงานอตสาหกรรมเพอนาตะกอนจลนทรยสวนเกนกลบมาใชประโยชนในการผลตพลาสตกยอยสลายได เพอทดแทนพลาสตกทใชอยในปจจบนซงมการยอยสลายไดยากและกอใหเกดมลพษตอมนษยและสงแวดลอมได

52

บทท 5 สรปผล

5.1 ผลการศกษาคณลกษณะของนาเสยทบาบดโดยระบบเอสบอาร

จากผลการทดลองระบบบาบดนาเสยแบบเอสบอารของสภาวะการเดนระบบทง 4 สภาวะ ซงมความเขมขนซโอดท 1,000 มลลกรมตอลตรกบ 2,000 มลลกรมตอลตร และมระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง กบระยะเวลาเตมอากาศ 11 ชวโมง ไรอากาศ 1 ชวโมง ทาการวเคราะหพารามเตอรตางๆ คอ ซโอด แอมโมเนย-ไนโตรเจน ไนไตรท-ไนโตรเจน ฟอสเฟต ของแขงแขวนลอย และตะกอนแขวนลอยในถงเตมอากาศ ในสภาวะการเดนระบบท 1 มคาความเขมขนซโอด 1,000 มลลกรมตอลตร มระยะเวลาเตมอากาศ 10 ชวโมง ไรอากาศ 2 ชวโมง สามารถบาบดซโอดไดมากทสด เนองจากในสภาวะการเดนระบบท 1 มจลนทรยในระบบเพยงพอตออตราภาระบรรทกสารอนทรยทาใหระบบมประสทธภาพในการบาบดซโอดและฟอสเฟตสงกวาในสภาวะอนๆ 5.2 ผลการเดนระบบของสภาวะการเดนระบบทง 4 สภาวะ

จากผลการทดลองเดนระบบเอสบอารเพอบาบดนาเสยทมความเขมขนสง ทระยะเวลาเตมอากาศและไรอากาศแตกตางกน พบวาประสทธภาพของระบบเอสบอารขนอยกบอตราภาระบรรทกสารอนทรยและระยะเวลาเกบกก ดงนนในสภาวะท 1 ทมปรมาณตะกอนจลนทรยในระบบสง จงมประสทธภาพในการบาบดสารอนทรยไดดกวาสภาวะอนๆ แตคณภาพในการบาบดแอมโมเนยไนโตรเจนยงไมดเทาทควร เนองจากระยะเวลาการเตมอากาศในระบบยงไมเพยงพอใหจลนทรยกลมไนตร ไฟองสามารถบาบดแอมโมเนยไดหมด การเพมระยะเวลาเกบกกมากกวา 12 ชวโมง จะชวยใหประสทธภาพของระบบเอสบอารเพมขนในกรณทนาเสยมความเขมขนสง

โดยปกตเกณฑมาตรฐานของคาอตราสวนสารอาหารตอจลนทรย (F/M ratio)ในระบบบาบดนาเสยแบบเอสบอารจะอยในชวง 0.2-0.4 ตอวน เมอทาการคานวณเปรยบเทยบอตราสวนอาหารตอปรมาณตะกอนในสภาวะตางๆ พบวาสภาวะท 1 คาอตราสวนสารอาหารตอจลนทรยของสภาวะนไดเทากบ 0.32 ตอวน ซงอยในเกณฑมาตรฐาน ทาใหมประสทธภาพการบาบดสงทสด สวนคาอตราสวนสารอาหารตอจลนทรยของสภาวะการเดนระบบท 2 จนถงสภาวะการเดนระบบท 4 อยในชวงเกนเกณฑมาตรฐ าน สงผลใหมประสทธภาพการบาบดตา และเมอปรมาณตะกอนแขวนลอยในถงเตมอากาศ (MLSS) นอยจะยงสงผลใหระบบบาบดมประสทธภาพตาลงดวย เนองจากปรมาณตะกอนจลนทรยมผลตอการกาจดคาความสกปรกในนา และคาอตราภาระอนทรย (Organic loading rate, OLR) ของสภาวะการเดนระบบท 1 และในชวงสภาวะการเดนระบบท 2 เทากบ 2 kgCOD/m3/d และในสภาวะการเดนระบบท 3 และในชวงสภาวะการเดนระบบท 4 มคาอตราภาระอนทรย เทากบ 4 kgCOD/ m3/d 5.3 ปรมาณพเอชเอในสภาวะการเดนระบบทง 4 สภาวะ สภาวะท 1 ตะกอนจลนทรยสามารถสะสมพเอชเออยระหวาง 1.45-3.98 เปอรเซนตของนาหนกแหง คดเปนอตราการสะสมพเอชเอไดประมาณ 14.55-39.77 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง สภาวะท 2 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเอชเออยระหวาง 3.00-12.36 เปอรเซนตของนาหนกแหง คดเปนอตราการสะสมพเอชเอไดประมาณ 30.05-123.60 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง

53

สภาวะท 3 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเอชเออยระหวาง 8.51-14.50 เปอรเซนตของนาหนกแหง คดเปนอตราการสะสมพเอชเอไดประมาณ 30.05-123.60 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง

สภาวะท 4 ตะกอนจลนทรยจะสะสมพเออยระหวาง 7.65-15.65 เปอรเซนตของนาหนกแหง คดเปนอตราการสะสมพเอชไดประมาณ 76.49-156.49 มลลกรมพเอชเอตอกรมนาหนกตะกอนแหง

54

เอกสารอางอง ธนาวด ลจากภย. (2549). พลาสตกยอยสลายไดเพอสงแวดลอม. ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต (เอม

เทค) สานกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต: กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย. สรลกษณ บวทอง. 2551. การศกษาศกยภาพในการผลตสารโพลไฮดรอกซอลคาโนเอตจากตะกอนของระบบ

บาบดนาเสยโรงงานอตสาหกรรม. วทยานพนธระดบปรญญามหาบณฑต ภาควชาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

อมทกา เมองวงษ. 2553. การผลตพอลไฮดรอกซแอลคาโนเอตโดยใชของเสยอนทรยจากกระบวนการผลตไบโอดเซล. วทยานพนธปรญญามหาบณฑต ภาควชาจลชววทยา บณฑตวทยาลย จลาลงกรณมหาวทยาลย.

Abdelhad, M. H., Hafez, A. M. A., El-sayed, A. A. and Khodair, A. T., 2009. Copolymer [P(HB-CO-HV)] production as affected by strains and fermentation techniques. Applied Sciences Research. 5(4): 343-53.

Albuquerque, M. G., Concas, S., Bengtsson, S., and Reis, M. A., 2010. Mixed culture polyhydroxyalkanoates production from sugar molasses: the use of a 2-stae CSTR system for culture selection. Bioresour Technol. 101(18):7123-7133.

Albuquerque, M. G., Torres, C. A., and Reis, M. A., 2010 Polyhydroxyalkanoate (PHA) production by mixed microbial culture using sugar molasses: effect of the influent substrate concentration on culture selection. Water Res. 44(11):3419-3433.

Albuquerque, M. G., Martino, V., Pollet, E., Averous, L., and Reis, M. A., (2011) Mixed culture polyhydroxyalkanoate (PHA) production from volatile fatty acid (VFA)-rich streams: effect of substrate composition and feeding regime on PHA productivity, composition and properties. J Biotechnol, 151(1), 66-76.

Beccari, M., Bertin, L., Dionisi, D., Fava, F., Lampis, S., Majone, M., Valentino, F., Vallini, G., and Villano, M., 2009. Exploting olive oil mill effluents as a renewable resource for production of biodegradable polymers through a combined anaerobic-aerobic process. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 99:509-16.

Bengtsson, S., Werker, A., Christensson, M., and Welander, T., (2008). Prodution of polyhydroxyalkanoates by activated sludge treating a paper mill wastewater. Bioresourse Technol, 99(3), 509-516.

Brandl, H., Gross, R. A., Lenz, R. W., and Fuller, a. R. C. 1990. Plastics from bacteria and for bacteria: Poly(β-hydroxyalkanotes) as natural, biocompatible and biodegradable polyesters. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. 41:78-93.

Carole, T. M., Pellegrino, J., nd Paster, M. D., 2004. Opportunities in the industrial biobased products industry. Applied biochemistry and biotechnology. 113:871-85.

Chang, H. F., Chang, W. C., and Tsai, C. Y., 2012. Synthesis of poly(3-hydroxybutyrate/3-hydroxyvalerate) from propionate-fed activated sludge under various carbomsources. Bioresour Technol, 113:51-57.

55

Chiellini, E. and Solaro, R. 2003. Biodegradable polymers and plastics. New York: Kluwer academic/plenum publishers.

Chua, A. S. M., Takabatake, H., Satoh, H., and Mino, T., 2003. Production of polyhydroxyalkanoate (PHA) by activated sludge treating municipal wastewater: effect of pH, sludge retention time (SRT), and acetate concentration in influent. Water Res. 37(15):3602-3611.

Coats, R. E., Loge, J. F., Smith, A. W., Thompson, N. D. and Wolcott, P. M., 2007. Functional stability of mixed microbial consortium producing PHA from waste carbon sources. Applied biochemistry and biotechnology. 136-14:909-16.

Derya, B. H., Ebru, K. and Baki, H., 2012 Poly(3-hydroxyalkanoate)s: Diversification and biomedical applications: A state of art review. Materials Science and Engineering C. 32: 637-47.

Dias, J. M., Lemos, P. C., Serafim, L. S., Oliveira, C., Eiroa, M., Albuquerque, M. G., Reis, M. A., 2006. Recent advances in polyhydroxyalkanoate production by mixed aerobic cultures: from the substrate to the final product. Macromol Biosci. 6(11):885-906.

Din, M. F. M., Ujang, Z., van Loosdrecht, M. C. M., Ahmad, A. and Sairan, M. F. 2006. Optimization of nitrogen and phosphorus limitation for better biodegradable plastic production and organic removal using single fed-batch mixed cultures and renewable resources. Water Science and Technology. 85:569-79.

Dionisi, D., Majone, M., Vallini, G., Gregorio, S. D. and Beccari, M., 2007. Effect of the length of the cycle on biodegradable polymer production and microbial community selection in a sequencing batch reactor. Biotechnology. 23:1064-73.

Dionisi, D., Majone, M., Papa, V., and Beccari, M., 2004. Biodegradable polymers from organic acods by using activated sludge enriced by aerobic periodic feeding. Biotechnol Bioeng. 85(6):569-579.

Dionisi, D., Carucci, G., Papini, M. P., Riccardi, C., Majone, M., and Carrasco, F., 2005. Olive oil mill effluents as a feedstock for production of biodegradable polymers. Water Res. 39(10):2076-2084.

Ince, O., Basak, B., Ince, B. K., Cetecioglu, Z., Celikkol, S., and Kolokirik, M., 2012. Effect of nitrogen deficiency during SBR operation on PHA storage and microbial diversity. Environmental Technology. 33(6):1827-1837.

Jiang, Y., Herbly, M., Kleerebezem, R., Muyzer, G., and van Loosdrecht, M. C. M., 2011. Metabolis modeling of mixed substrate uptake for polyhydroxyalkanoate (PHA) production. Water Res. 45(3):1309-1321.

Jiang, Y., Marang, L., Tamis, J., van Loosdrecht, M. C. M., Dijkman, H. and Kleerebezem, R., 2012. Waste to resource: converting paper mill wastewater to bioplastic. Water research. 46:5517-30.

56

Johnson, K., Jiang, Y., Kleerebezem, R., Muyzer, G., and Loosdrecht, M. C. M., 2009. Enrichment of mixed bacterial culture with a high Polyhydroxyalkanoate storage capacity. Biomacromolecules. 10:670-676.

Kumar, M. S., Mudliar, S. N., Reddy, K. M. K. and Chakrabarti, T., 2004. Production of biodegradable plastics from activated sludge generated from a food processing industrial wastewater treatment plant. Bioresource Technol. 95: 327-330.

Lee, S. D., 2007. Devosia subaequoris sp. Nov., isolated from beach sediment. Int J Syst Evol Microbiol. 57(Pt 10), 2212-2215.

Lee, S. H., Kim, J. H., Mishra, D., Ni, Y. Y., and Rhee, Y. H., 2011. Production of medium-chain-length polyhydroxyalkanotes by activated sludge enriched under periodic feeding with nonanoic acid. Bioresour Technol. 102(10):6159-6166.

Lemos, P. C., Serafim, L. S., and Reis, M. A., 2006. Synthesis of polyhydroxyalkanoates from different short-chain fatty acids by mixed cultures submitted to aerobic dynamic feeding. J Biotechnol, 122(2):226-238.

Liu, H.-Y., Hall, P. V., Darby, J. L., Coats, E. R., Green, P. G., Thompson, D. E., and Loge, F. J., 2008. Production of Polyhydroxyalkanoate during treatment of tomato cannery wastewater. Water Environment Research. 80(4):367-372.

Liu, Z., Wang, Y., He, N., Huang, J., Zhu, K., Shao, W., … Li, Q., 2011. Optimization of polyhydroxybutyrate (PHB) production by excess activated sludge and microbial community analysis. J Hazard Mater. 185:8-16.

Moita, R., and Lemos, P. C., 2012 Biopolymers production from mixed cultures and pyrolysis by-products. J Biotechnol, 157(4):578-583.

Moralejo-Garate, H., Mar’atusalihat, E., Kleerebezem, R., and van Loosdrecht, M. C., 2011.Microbial community emgineering for biopolymer production from glycerol. Appl Amicrobiol Biotechnol. 92(3):631-639.

Paul, E., and Liu,Y., 2012. Biological sludge minimization and biomaterial/bioenergy recovery technologies: John Wiley & Sons.

Qu, B., and Liu, J., 2009. Determination of optimum operating conditions for production of polyhydroxybutyrate by activated sludge sumitted to dynamic feeding regime. Chinese Science Bulletin. 54(1):142-149.

Ratledge, C. and Kristiansen, B., 2001. Basic Biotechnology. UK: Cambridge University press. Reedy, C. S. K., Ghai, R. and Kalia, R. V. C. 2003 poluhydroxyalkanoate : an overview. Bioresource

technology. 87: 137-46. Reis, M. A., Serafim, L. S., Lemos, P. C., Ramos, A. M., Aguir, F. R., and Van Loosdrecht, M. C.,

2003. Production of polyhydroxyalkanoates by mixed microbial cultures. Bioprocess Biosyst Eng. 25(6):377-385.

57

Rosa, D. S., Lotto, N. T., Lopes, D. R. and Guedes, C. G. F., 2004. The use of roughness of evaluating the biodegradtion of poly-beta-(hydroxybutyrate) and poly-beta-(hydroxybutyrate-co-beta-valerate). Polymer testing. 23-3-8.

Satoh, H., Ramey, W. D., Koch, F. A., Oldham, W. K., Mino, T., and Matsuo, T., 1996. Anaerobic substrate uptake by the enhanced biological phosphorus removal activated sludge treating real sewage. Water Science and Technology. 34(1-2):9-16.

Serafim, L. S., Lemos, P. C., Albuquerque, M. G., and Reis, M. A., 2008. Strategies for PHA production by mixed cultures and renewable waste matarials. Appl Microbiol Biotechnol. 81(4):615-628.

Shah, A. A., Hasan, F., Hameed, A. and Ahmed, S., 2008. Biological degradation of plastics: a comprehensive review. Biotechnology advances. 26:246-65.

Salehizadeh, H. and van Loosdrecht, M. C. M., 2004. Production of polyhydroxyalkanate by mixed cultures: recent trends and biotechnological importance. Biotechnology Advances. 22:261-79.

Takabatake, H., Satoh, H., Mino, T., and Matsuo, T., 2000. Recovery of biodegradable plastics from activated sludge process. Water Science and Technology. 42(3-4):351-356.

Venkateswar Reddy, M., and Venkata Mohan, S., 2012. Effect of substrate laod and nutrients concentration on the polyhydroxyalkanoate (PHA) production using mixed consortia through wastewater treatment. Bioresour Technol. 114:573-582.

Villano, M., Beccari, M., Dionisi, D., Lampis, S., Miccheli, A., Vallini, G. and Majone, M., 2010. Effect of pH on the production of bacterial polyhydroxyalkanoates by mixed cultures enriched under periodic feeding. Process biochemistry. 45:714-23.

Waller, J. L., Green, P. G., and Loge, F. L., 2012. Mixed-culture polyhydroxyalkanoste production from olive oil mill pomace. Bioresour Technol. 120:285-289.

Wang, Y. J., Hua, F. L., Tsang, Y. F., Chan, S. Y., Sin, S. N., Chua, H., Yu, P. H. F. and Ren, N. Q., 2007. Synthesis of PHAs from waste under various C:N ration. Bioresource Technol. 98: 1690-1693.

Wen, Q., Chen, Z., Tian, T., and Chen, W., 2010. Effects of phosphorus and nitrogen limitation on PHA production in activated sludge. Journal of Environmental Sciences. 22(10):1602-1607.

58

ประวตคณะผวจย

1. ชอ - นามสกล (ภาษาไทย) นางสรลกษณ ประเสรฐกลศกด ชอ - นามสกล (ภาษาองกฤษ) Mrs. Sirilak Prasertkulsak 2. ต าแหนงปจจบน: อาจารย

เวลาทใชท าวจย (ชวโมง : สปดาห): 10 ชม./ สปดาห 3. หนวยงานและสถานทอยทตดตอไดสะดวก พรอมหมายเลขโทรศพท โทรสาร และไปรษณย

อเลกทรอนกส (e-mail) สาขาวชาวศวกรรมส งแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ศนยนนทบร 7/1 ม.1 ถ . นนทบร 1 ต.สวนใหญ อ.เมอง จ.นนทบร 60190

4. ประวตการศกษา - 2548 ปรญญาตร วศวกรรมศาสตรบณฑต สาขาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมและเทคโนโลยการเกษตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร - 2550 ปรญญาโท วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร - 2561 ปรญญาเอก วศวกรรมศาสตรดษฎบณฑต สาขาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

5. สาขาวชาการทมความช านาญพเศษ (แตกตางจากวฒการศกษา) ระบสาขาวชาการ: การจดการนาเสย การจดการขยะมลฝอย การบาบดนาเสยดวยเทคโนโลยขนสง (Advance

wastewater treatment) การบาบดนาเสยทมการปนเปอนยาดวยระบบถงปฏกรณชวภาพเมมเบรน 6. ประสบการณทเกยวของกบการบรหารงานวจยทงภายในและภายนอกประเทศ โดยระบ

สถานภาพในการท าการวจยวาเปนผอ านวยการแผนงานวจย หวหนาโครงการวจย หรอผรวมวจยในแตละผลงานวจย

6.1 ผอานวยการแผนงานวจย : 6.2 หวหนาโครงการวจย : การใชประโยชนจากกากดนตะกอนกระเบองเซรามคในการ

ผลตคอนกรตมวลเบา, สถาบนวจยและพฒนา, 2555 6.3 งานวจยททาแลวเสรจและนาไปเผยแพร : 6.4 งานวจยททาแลวเสรจ