การคัดเลือกและการหาสภาวะที่เหมาะสมในการกำจัดไนเตรทและฟอสเฟต ด้วยสาหร่ายสีเขียวที่คัดแยกจากน้ำเสียในโรงงานอุตสาหกรรมผลิตอาหารสำเร็จรูป
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
สาหร่ายสีเขียวมีความสามารถในการกำจัดไนเตรทและฟอสเฟตออกจากน้ำเสีย งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อคัดแยกสาหร่ายสีเขียวจากน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมผลิตอาหารสำเร็จรูปในจังหวัดพระนครศรีอยุธยา ที่มีความสามารถสูงในการกำจัดไนเตรท และฟอสเฟตในน้ำเสีย จากการทดลองพบว่าสามารถคัดแยกสาหร่ายสีเขียวได้ทั้งหมด 21 ไอโซเลท จากนั้นนำสาหร่ายสีเขียวทุกไอโซเลทมาเพาะเลี้ยงในน้ำเสียที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้ว (พีเอช 7) ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ความเข้มแสง 30 ไมโครโมลโฟตอนต่อตารางเมตรต่อวินาที เป็นเวลา 18 ชั่วโมงต่อวัน และเพาะเลี้ยงในสภาวะเขย่าที่ความเร็วรอบ 120 รอบต่อนาที เป็นเวลา 5 วัน ก่อนที่จะวัดคุณลักษณะต่างๆ ทางเคมีของน้ำเสียหลังการเพาะเลี้ยง จากการทดลองพบว่าสาหร่ายสีเขียวไอโซเลท FPI 18 มีความสามารถมากที่สุดในการกำจัดไนเตรทและฟอสเฟต และยังมีความสามารถสูงสุดในการกำจัดค่าบีโอดี และซีโอดี เมื่อเปรียบเทียบกับสาหร่ายสีเขียวไอโซเลทอื่นๆ จากการจำแนกสายพันธุ์สาหร่ายสีเขียวไอโซเลท FPI 18 โดยการศึกษาลำดับ
นิวคลีโอไทด์บริเวณ 18S rDNA และศึกษาแผนภูมิวิฒนาการ พบว่าสาหร่ายสีเขียวไอโซเลท FPI 18 มีความคล้ายคลึงและใกล้ชิดกับสาหร่ายสีเขียวในจีนัส Tetraspora จึงตั้งชื่อสาหร่ายชนิดนี้ว่า Tetraspora sp. Rmutsb FPI 18 การศึกษาสัณฐานวิทยาภายใต้กล้องจุลทรรศน์พบว่า Tetraspora sp. Rmutsb FPI 18 มีรูปร่างกลม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-6 ไมโครเมตร นอกจากนี้เซลล์มีลักษณะเป็นเซลล์เดียว หรืออยู่รวมกันเป็นกลุ่ม 3-4 เซลล์ภายใต้ชีทหุ้มที่โปร่งแสง ยิ่งไปกว่านั้นยังมีการตรวจสอบพารามิเตอร์บางประการที่ส่งผลในการกำจัดไนเตรทและฟอสเฟตออกจากน้ำเสียโดยสาหร่ายสีเขียวสายพันธุ์นี้ เช่น ค่าพีเอช อุณหภูมิ และความเข้มแสง จากการศึกษาพบว่า สภาวะที่ดีที่สุดในการกำจัดไนเตรทและฟอสเฟต คือ น้ำเสียมีค่าพีเอชเริ่มต้น 8 อุณหภูมิในการเพาะเลี้ยง 30 องศาเซลเซียส และความเข้มแสง 50 ไมโครโมลโฟตอนต่อตารางเมตรต่อวินาที เป็นเวลา 18 ชั่วโมงต่อวัน นอกจากนี้การลดลงของไนเตรทและฟอสเฟต ในสภาวะดังกล่าวยังสอดคล้องกับผลของชีวมวลของ Tetraspora sp. Rmutsb FPI 18 ที่สูงขึ้นอีกด้วย เมื่อนำสภาวะที่ดีที่สุดทุกสภาวะ มารวมกันตั้งชื่อว่า “สภาวะที่เหมาะสม” โดยนำสภาวะที่เหมาะสมมาทดลองเพาะเลี้ยง Tetraspora sp. Rmutsb FPI 18 เทียบกับ สภาวะเพาะปกติ (น้ำเสียพีเอชเริ่มต้น 8 อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส และความเข้มแสง 30 ไมโครโมลโฟตอนต่อตารางเมตรต่อวินาที เป็นเวลา 18 ชั่วโมงต่อวัน) ผลการทดลองพบว่า สาหร่ายสีเขียว Tetraspora sp. Rmutsb FPI 18 มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดไนเตรทและฟอสเฟตออกจากน้ำเสียได้ถึงร้อยละ 93.65 และ 96.65 ตามลำดับ เมื่อเพาะเลี้ยงเซลล์ในสภาวะที่เหมาะสม
Article Details
ต้นฉบับที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นสิทธิของเจ้าของต้นฉบับและของวารสารวิชาการ มทร.สุวรรณภูมิ เนื้อหาบทความในวารสารเป็นแนวคิดของผู้แต่ง มิใช่เป็นความคิดเห็นของคณะกรรมการการจัดทำวารสาร และมิใช่ความรับผิดชอบของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลสุวรรณภูมิ
เอกสารอ้างอิง
Abdel-Raouf, N., AI-Homaidan, A. A., & Ibraheem, I. B. M. (2012). Microalgae and wastewater treatment. Saudi Journal of Niological Science, 19, 257-275.
Abou-Shanab, R. A. I., El-Dalatony, M. M., EL-Sheekh, M. M., Ji, M. K., Salama, E. S., Kabra, A. N., & Jeon, B. H. (2014). Cultivation of a new microalga, Micractinium reisseri, in municipal wastewater for nutrient removal, biomass, lipid, and fatty acid production. Biotechnology Bioprocess, Engineering, 19, 510-518.
Abinandan, S., & Shanthakumar, S. (2015). Challenges and opportunities in application of microalgae (Chlorophyta) for wastewater treatment: a review. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 52, 123-132.
American Public Health Association (APHA). (1998). Methods for biomass production. In Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Baltimore MD: American Public Health Association.
Boelee, N. C., Temmink, H., Janssen, M., Buisman, C. J. N., & Wijffels, R. H. (2011). Nitrogen and phosphorus removal from municipal wastewater effluent using microalgal biofilms. Water Research, 45(18), 5925-5933.
Choi, H. J., Joo, J. H., Kim, J. H., Wang, P., Ki, J. S., & Han, M. S. (2018). Morphological characterization and molecular phylogenetic analysis of Dolichospermum hangangense (Nostocales, Cyanobacteria) sp. nov. from Han River, Korea. Algae, 33(2), 143-156.
Christenson, L., & Sims, R. (2011). Production and harvesting of microalgae for wastewater treatment, biofuels, and bioproducts. Biotechnology Advances, 29(6), 686-702.
Doria, E., Longoni, P., Scibilia, L., Iazzi, N., Cella, R., & Nielsen, E. (2012). Isolation and characterization of a Scenedesmus acutus strain to be used for bioremediation of urban wastewater. Journal of Applied Phycology, 24(3), 375-83.
Farooq, W., Lee, Y. C., Ryu, B. G., Kim, B. H., Kim, H. S., Choi, Y. E., & Yang. J. W. (2013). Two stage cultivation of two Chlorella sp. strains by simultaneous treatment of brewery wastewater and maximizing lipid productivity. Bioresource Technology, 132, 230 -238.
Florczyk, M., Lakomiak, A., Woêny, M., & Brzuzan, P. (2014). Neurotoxicity of cyanobacterial toxins. Environmental Biotechnology, 10(1), 26-43.
González, L. E., Cañizares, R. O., & Baena, S. (1997). Efficiency of ammonia and phosphorus removal from a colombian agroindustrial wastewater by the microalgae Chlorella vulgaris and Scenedesmus dimorphus. Bioresource Technology, 60(3), 259-262.
Griffiths, M. J., Garcin, C., van Hille, R. P., & Harrison, S. T. (2011). Interference by pigment in the estimation of microalgal biomass concentration by optical density. Journal of Microbiological Methods, 85, 119-23.
Ji, M. K., Abou-Shanab, R. A. I., Kim, S. H., Salama, E. S., Lee, S. H., Kabra, N. A., Lee, Y. S., Hongf, S., & Jeon, B. H. (2013). Cultivation of microalgae species in tertiary municipal wastewater supplemented with CO2 for nutrient removal and biomass production. Ecological Engineering, 58, 142 -148.
Jia, H., & Yuan, Q. (2016). Removal of nitrogen from wastewater using microalgae and microalgae–bacteria consortia. Cogent Environmental Science, 2, 1-15.
Jiménez, C., & Niell, F. X. (1991) Growth of Dunaliella viridis teodoresco: effect of salinity, temperature and nitrogen concentration. Journal of Applied Phycolog, 3(4), 319-327.
Kang, C. D., An, J. Y., Park, T. H., & Sim, S. J. (2006). Astaxanthin biosynthesis from simultaneous N and P uptake by the green alga Haematococcus pluvialis in primary treated wastewater. Biochemical Engineering Journal, 31(3), 234-238.
Larsdotter, K. (2006). Wastewater treatment with microalgae: a literature review. Journal of Water Management and Research (Vatten), 62, 31-38.
Lau, P. S., Tam, N. F. Y., & Wong, Y. S. (1995). Effect of algal density on nutrient removal from primary settled wastewater. Environmental Pollution, 89(1), 59-66.
Li, Y., Horsman, M., Wang, B., Wu, N., & Lan, C.Q. (2008). Effects of nitrogen sources on cell growth and lipid accumulation of green alga Neochloris oleoabundans. Applied Microbiology and Biotechnology, 81(4), 629-36.
Maneeruttanarungroj, C., Lindblad, P., & Incharoensakdi, A. (2010). A newly isolated green alga, Tetraspora sp. CU2551, from Thailand with efficient hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy, 35, 13193-13199.
Markou, G., & Georgakakis, D. (2011). Cultivation of filamentous cyanobacteria (blue-green algae) in agro-industrial wastes and wastewaters: A review. Applied Energy, 88(10), 3389-3401.
Martínez, M. E., Sánchez, S., Jiménez, J. M. E. l., Yousfi, F., & Muñoz, L. (2000). Nitrogen and phosphorus removal from urban wastewater by the microalga Scenedesmus obliquus. Bioresource Technology, 73(3), 263-272.
Ogbonna, J. C., Yoshizawa, H., & Tanaka, H. (2000). Treatment of high strength organic wastewater by a mixed culture of photosynthetic microorganisms. Journal of Applied Phycology, 12(3-5), 277-284.
Ometto, F., Pozza, C., Whitton R., Smyth, B., Torres, A. G., Henderson, R. K., Jarvis, P., Jefferson, B., & Villa, R. (2014). The impacts of replacing air bubbles with microspheres for the clarification of algae from low cell-density culture. Water Research, 53, 168-179.
Oswald, W. J, & Golueke, C. G. (1960). Biological transformation of solar energy. Advances in Applied Microbiology, 2, 223-262.
Phunpruch, S., Taikhao, S., & Incharoensakdi, A. (2016). Identification of bidirectional hydrogenase genes and their co-transcription in unicellular halotolerant cyanobacterium Aphanothece halophytica. Journal of Applied Phycology, 28, 967-978.
Renaud, S. M., Thinh, L. V., Lambrinidis, G., & Parry, D. L. (2002). Effect of temperature on growth, chemical composition and fatty acid composition of tropical Australian microalgae grown in batch cultures. Aquaculture, 211(1), 195-214.
Riaño, B., Molinuevo, B., & García-González, M. C. (2011). Treatment of fish processing wastewater with microalgae-containing microbiota. Bioresource Technology, 102, 10829 -10833.
Rippka, R., Deruelles, J., Waterbury, J. B., Herdman, M., & Stanier, R. Y. (1979). Generic assignments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria. Journal of General Microbiology, 111, 1-61.
Ruiz-Marin, A., Mendoza-Espinosa, L. G., & Stephenson, T. (2010). Growth and nutrient removal in free and immobilized green algae in batch and semi-continuous cultures treating real wastewater. Bioresource Technology, 101(1), 58-64.
Sabeti, M. B., Hejazi, M. A., & Karimi, A. (2019). Enhanced removal of nitrate and phosphate from wastewater by Chlorella vulgaris: Multi-objective optimization and CFD simulation. Chinese Journal of Chemical Engineering, 27(3), 639-648.
Sayadi, M. H., Ahmadpour, N., Capoorchali, M. F., & Rezaei M. R. (2016). Removal of nitrate and phosphate from aqueous solutions by microalgae: An experimental study. Global Journal of Environmental Science and Management, 2(3), 257-264.
Shi, J., Podola, B., & Melkonian, M. (2007). Removal of nitrogen and phosphorus from wastewater using microalgae immobilized on twin layers: an experimental study. Journal of Applied Phycology, 19(5), 417-423.
Spolaore, P., Joannis-Cassan, C., Duran, E., & Isambert, A. (2006). Commercial applications of microalgae. Journal of Bioscience and Bioengineering, 101(2), 87-96.
Taikhao, S., & Phunpruch S. (2017). Biomass and biohydrogen production of unicellular green alga Chlorella vulgaris var. vulgaris TISTR 8261 in Frozen Food Industrial. In The 7th International Conference on Fermentation Technology for Value Added Agricultural Products and The 12th Axian Biohydrogen & Biorefinery Symposium (pp. 18-25). Khon Kaen: Khon Kaen University.
Taziki, M., Ahmadzadeh, H., Murry, M. A., & Lyon, S. R. (2015). Nitrate and nitrite removal from wastewater using algae. Current Biotechnology, 4, 1-15.
Walker, W. W., Jr. (1983). Significance of eutrophication in water supply reservoir. Journal of American Water Work Association, 75(1), 38-42.
