ประสิทธิภาพการกำจัดฟีคัลโคลิฟอร์มและเอสเชอริเชียโคไลด้วยระบบกรองทรายร่วมกับถ่านกัมมันต์ และไบโอชาร์จากกากตะกอนน้ำเสียเพื่อการนำน้ำกลับมาใช้ประโยชน์ซ้ำ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การนำน้ำทิ้งจากระบบบำบัดน้ำเสียชุมชนกลับมาใช้ประโยชน์ซ้ำ เป็นแนวทางสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรน้ำของเมือง แต่คุณภาพน้ำด้านจุลชีววิทยาเป็นข้อจำกัดต่อการนำไปใช้ซ้ำอย่างปลอดภัย งานวิจัยนี้มุ่งเน้นศึกษาประสิทธิภาพการกำจัดแบคทีเรียกลุ่มฟีคัลโคลิฟอร์ม (fecal coliform bacteria; FCB) และเอสเชอริเชียโคไล (Escherichia coli; E. coli) ด้วยระบบกรองทรายที่ใช้วัสดุตัวกรองผสมระหว่างถ่านกัมมันต์ และไบโอชาร์จากกากตะกอนของระบบบำบัดน้ำเสีย เพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำสำหรับนำน้ำกลับมาใช้ซ้ำ โดยใช้ถังปฏิกรณ์ต้นแบบเปรียบเทียบระบบกรอง 3 แบบ ได้แก่ (1) ระบบกรองทรายร่วมกับไบโอชาร์ (2) ระบบกรองทรายร่วมกับถ่านกัมมันต์ และ (3) ระบบกรองทรายร่วมกับไบโอชาร์และถ่านกัมมันต์ ผลพบว่าระบบกรองทรายร่วมกับไบโอชาร์และถ่านกัมมันต์มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับกำจัดสารอินทรีย์ ธาตุอาหาร และของแข็งแขวนลอยได้ดี เนื่องจากกลไกการกรอง การดูดซับ และการแลกเปลี่ยนไอออน ส่งผลให้มลสารในน้ำลดลงได้ โดยมีประสิทธิภาพการกำจัดสาร BOD, COD, ไนโตรเจนทั้งหมด (TN), ฟอสฟอรัสทั้งหมด (TP) และของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (TSS) ร้อยละ 78.91±8.34, 89.51±2.86, 85.88±9.30, 98.92±2.52 และ 97.09±1.74 ตามลำดับ และสามารถลดปริมาณจุลินทรีย์จำพวก FCB และ E. coli ร้อยละ 99.47±0.61 และ 99.85±0.52 ตามลำดับ แสดงว่าการใช้ไบโอชาร์ร่วมกับถ่านกัมมันต์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพระบบกรองได้ดี มีศักยภาพในการประยุกต์ใช้เป็นระบบบำบัดเพื่อการนำน้ำกลับมาใช้ซ้ำ อย่างไรก็ตามควรเพิ่มการฆ่าเชื้อโรคซ้ำอีกครั้ง เพื่อให้คุณภาพน้ำเป็นไปตามเกณฑ์ที่องค์การพิทักษ์สิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (U.S. EPA) แนะนำ และสามารถนำน้ำกลับมาใช้ได้อย่างปลอดภัย
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Journal of TCI is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) licence, unless otherwise stated. Please read our Policies page for more information...
เอกสารอ้างอิง
Abdelrahman, A. M., Kosar, S., Gulhan, H., Cicekalan, B., Ucas, G., Atli, E., Guven, H., Ozgun, H., Ozturk, I., Koyuncu, I., Van Lier, J. B., Volcke, E. I., & Ersahin, M. E. (2023). Impact of primary treatment methods on sludge characteristics and digestibility, and wastewater treatment plant-wide economics. Water Research, 235, 119920. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119920
Abyar, H., Mahpash, N. M., & Rezaei, H. (2025). Water quality index and life cycle assessment of wastewater treatment plant: Feasibility of effluent reuse. Journal of Water Process Engineering, 75, 107949. https://doi.org/10.1016/j.jwpe. 2025.107949
Ahmad, N. N. R., Ang, W. L., Teow, Y. H., Mohammad, A. W., & Hilal, N. (2021). Nanofiltration membrane pro-cesses for water recycling, reuse and product recovery within various industries: A review. Journal of Water Process Engineering, 45, 102478. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102478
American Public Health Association, American Water Works Association, & Water Environment Federation. (2023). Standard methods for the examination of water and wastewater (24th ed.). American Public Health Association.
Bhatnagar, A., Hogland, W., Marques, M., & Sillanpää, M. (2012). An overview of the modification methods of activated carbon for its water treatment applications. Chemical Engineering Journal, 219, 499–511. https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.12.038
De Sousa, I. B., Malvestiti, J. A., Cavalcante, R. P., Luchessi, A. D., Tornisielo, V. L., & Dantas, R. F. (2025). Biologi-cal activated carbon: E. coli and helminth eggs removal from urban wastewater and its impact on ecotoxicity. Water Science & Technology, 92(2), 205–219. https://doi.org/10.2166/wst.2025.098
Enaime, G., Baçaoui, A., Yaacoubi, A., & Lübken, M. (2020). Biochar for Wastewater Treatment—Conversion Technologies and Applications. Applied Sciences, 10(10), 3492. https://doi.org/10.3390/app10103492
Gao, N., Quan, C., Liu, B., Li, Z., Wu, C., & Li, A. (2017). Continuous pyrolysis of sewage sludge in a Screw-Feeding reactor: Products characterization and ecological risk assessment of heavy metals. En-ergy & Fuels, 31(5), 5063–5072. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.6b03112
Gasim, M. F., Choong, Z., Koo, P., Low, S., Abdurahman, M., Ho, Y., Mohamad, M., Suryawan, I. W. K., Lim, J., & Oh, W. (2022). Application of biochar as functional material for remediation of organic pollutants in water: an overview. Catalysts, 12(2), 210. https://doi.org/10.3390/catal12020210
Gopinath, A., Divyapriya, G., Srivastava, V., Laiju, A. R., Nidheesh, P. v., & Kumar, M. S. (2021). Conversion of sewage sludge into biochar: A potential resource in water and wastewater treatment. In Environmental Research (Vol. 194). https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110656
Han, M., Liu, Z., Huang, S., Zhang, H., Yang, H., Liu, Y., Zhang, K., & Zeng, Y. (2024). Application of Biochar-Based materials for effective pollutant removal in wastewater treatment. Nanomaterials, 14(23), 1933. https://doi.org/10.3390/nano14231933
He, M., Xu, Z., Hou, D., Gao, B., Cao, X., Ok, Y. S., Rinklebe, J., Bolan, N. S., & Tsang, D. C. W. (2022). Waste-derived biochar for water pollution control and sustainable development. Nature Reviews Earth & Environment, 3(7), 444–460. https://doi.org/10.1038/s43017-022-00306-8
Hudson, H. E., Jr. (1963). Functional design of rapid sand filters. Journal of the Sanitary Engineering Division, 89(1), 17–28. https://doi.org/10.1061/JSEDAI.0000414
Kathi, S., Singh, S., Yadav, R., Singh, A. N., & Mahmoud, A. E. D. (2023). Wastewater and sludge valorisation: a novel approach for treatment and resource recovery to achieve circular economy concept. Frontiers in Chemical Engineering, 5. https://doi.org/10.3389/fceng.2023.1129783
Kaetzl, K., Lübken, M., Nettmann, E., Krimmler, S., & Wichern, M. (2020). Slow sand filtration of raw wastewater using biochar as an alternative filtration media. Scientific Reports, 10(1), 1229. https://doi.org/10.1038/s41598-020-57981-0
Khan, R., Shukla, S., Kumar, M., Zuorro, A., & Pandey, A. (2023). Sewage sludge derived biochar and its potential for sustainable environment in circular economy: Advantages and challenges. Chemical Engineering Journal, 471, 144495. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144495
Kumi, A. G., Ibrahim, M. G., Fujii, M., & Nasr, M. (2022). Petrochemical wastewater treatment by Eggshell Modi-fied Biochar as adsorbent: Atechno-Economic and Sustainable Approach. Adsorption Science & Technology, 2022. https://doi.org/10.1155/2022/2323836
Li, J., Dagnew, M., & Ray, M. B. (2023). Microfibers in anaerobic digestion: Effect of ozone pretreatment. Journal of Environmental Management, 346, 118792. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118792
Mohan, D., Sarswat, A., Ok, Y. S., & Pittman, C. U. (2014). Organic and inorganic contaminants removal from wa-ter with biochar, a renewable, low cost and sustainable adsorbent – A critical review. Bioresource Technology, 160, 191–202. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.01.120
Muoghalu, C., Kaboggoza, H. C., Liu, C., Sprouse, L., Ratnam, P., Nguyen, J., Kajubi, L., & Manga, M. (2025). Do-mestic wastewater treatment using oakwood biochar: Filter column performance, influencing factors, and machine learning predictions. Environmental Science: Water Research & Technology, 11, 2944–2961. https://doi.org/10.1039/D5EW00313J
Murtaza, G., Ahmed, Z., Dai, D., Iqbal, R., Bawazeer, S., Usman, M., Rizwan, M., Iqbal, J., Akram, M. I., Althubiani, A. S., Tariq, A., & Ali, I. (2022). A review of mechanism and adsorption capacities of biochar-based engi-neered composites for removing aquatic pollutants from contaminated water. Frontiers in Environ-mental Science, 10. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.1035865
Obijianya, C. C., Yakamercan, E., Karimi, M., Veluru, S., Simko, I., Eshkabilov, S., & Simsek, H. (2025). Agricultural irrigation using treated wastewater: Challenges and opportunities. Water, 17(14), 2083. https://doi.org/10.3390/w17142083
Pozzebon, E. A., & Seifert, L. (2023). Emerging environmental health risks associated with the land application of biosolids: a scoping review. Environmental Health, 22(1), 57. https://doi.org/10.1186/s12940-023-01008-4
Silva, J. A. (2023). Wastewater Treatment and Reuse for Sustainable Water Resources Management: A System-atic Literature review. Sustainability, 15(14), 10940. https://doi.org/10.3390/su151410940
Summers, R. S., Shiokari, S. T., Johnson, S., Peterson, E., Yu, Y., & Cook, S. (2020). Reuse treatment with ozonation, biofiltration, and activated carbon adsorption for total organic carbon control and disinfection by-product regulation compliance. AWWA Water Science, 2(5). https://doi.org/10.1002/aws2.1190
Tan, X., Liu, Y., Zeng, G., Wang, X., Hu, X., Gu, Y., & Yang, Z. (2015). Application of biochar for the removal of pollutants from aqueous solutions. Chemosphere, 125, 70–85. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2014.12.058
Teixeira, P., Dias, D., Costa, S., Brown, B., Silva, S., & Valério, E. (2020). Bacteroides spp. and traditional fecal indicator bacteria in water quality assessment – An integrated approach for hydric resources man-agement in urban centers. Journal of Environmental Management, 271, 110989. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110989
Trikannad, S. A., Van Halem, D., Foppen, J. W., & Van Der Hoek, J. P. (2023). The contribution of deeper layers in slow sand filters to pathogens removal. Water Research, 237, 119994. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119994
United Nations. (2015). Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development. Department of Economic and Social Affairs.
U.S. Environmental Protection Agency. (2012). Guidelines for water reuse. In U.S. Environmental Protection Agency.
Wang, Y., Tang, J., & Li, Z. (2021). Strength and leaching behavior of heavy metal contaminated sludge solidi-fied/stabilized by compound binders. Environmental Research, 197, 111053. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.111053
Wongkiew, S., Aksorn, S., Amnuaychaichana, S., Polprasert, C., Noophan, P. L., Kanokkantapong, V., Koottatep, T., Surendra, K., & Khanal, S. K. (2024). Bioponic systems with biochar: Insights into nutrient recovery, heavy metal reduction, and microbial interactions in digestate-based bioponics. Waste Management, 178, 267–279. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2024.02.027
Xia, Y., Liu, Y., Wang, L., Song, Z., Sun, C., Zhao, Y., Lu, S., & Yan, J. (2023). Value-added recycling of sludge and sludge ash into low-carbon construction materials: current status and perspectives. Low-carbon Ma-terials and Green Construction, 1(1). https://doi.org/10.1007/s44242-023-00023-5
Xiang, W., Zhang, X., Chen, J., Zou, W., He, F., Hu, X., Tsang, D. C. W., Ok, Y. S., & Gao, B. (2020). Biochar technol-ogy in wastewater treatment: A critical review. Chemosphere, 252, 126539. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126539
Youngwilai, A., Phungsai, P., Supanchaiyamat, N., Hunt, A. J., Ngernyen, Y., Ratpukdi, T., Khan, E., & Siripat-tanakul-Ratpukdi, S. (2021). Characterization of dissolved organic carbon and disinfection by-products in biochar filter leachate using orbitrap mass spectrometry. Journal of Hazardous Materials, 424(Pt C), 127691. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127691
Zango, Z. U., Garba, A., Haruna, A., Imam, S. S., Katsina, A. U., Ali, A. F., Abidin, A. Z., Zango, M. U., Garba, Z. N., Hosseini-Bandegharaei, A., Yuguda, A. U., & Adamu, H. (2024). A systematic review on applications of biochar and activated carbon derived from biomass as adsorbents for sustainable remediation of antibiotics from pharmaceutical wastewater. Journal of Water Process Engineering, 67, 106186. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.106186
Zhao, L., Sun, Z., Pan, X., Tan, J., Yang, S., Wu, J., Chen, C., Yuan, Y., & Ren, N. (2023). Sewage sludge derived bi-ochar for environmental improvement: Advances, challenges, and solutions. Water Research X, 18, 100167. https://doi.org/10.1016/j.wroa.2023.100167
Zhu, L., Chattopadhyay, S., Akanbi, O. E., Lobo, S., Panthi, S., Malayil, L., Craddock, H. A., Allard, S. M., Sharma, M., Kniel, K. E., Mongodin, E. F., Chiu, P. C., Sapkota, A., Sapkota, A., Sapkota, A. R., & Sapkota, A. R. (2023). Biochar and zero-valent iron sand filtration simultaneously removes contaminants of emerging concern and Escherichia coli from wastewater effluent. Biochar, 5(1). https://doi.org/10.1007/s42773-023-00240-y