13
ว.วิทย. มข. 43(4) 775-787 (2558) KKU Sci. J. 43(4) 775-787 (2015) การกาจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ด้วยระบบฟิกซ์ -ฟิล์มไบโอสครับเบอร์แบบคูHydrogen Cyanide and Hydrogen Sulfide Gases Removal by Dual Fixed-Film Bioscrubbers System มุจรินทร์ บุญเสริฐ 1 สิราภรณ์ โพธิวิชยานนท์ 2* และ ประพัฒน์ เป็นตามวา 2 บทคัดย่อ การศึกษานี้เป็นการประยุกต์ใช้ระบบฟิกซ์ -ฟิล์มไบโอสครับเบอร์แบบคู่เพื่อกาจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์ (HCN) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S) โดยใช้จุลินทรีย์ Pseudomonas monteilii SUTS 2 และ Agrobacterium tumefaciens SUTS 1 เป็นกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายสารในกลุ่มไซยาไนด์ และ Acinetobacter sp. MU1_03 และ Alcaligenes faecalis MU2_03 เป็นกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีความสามารถ ย่อยสลายสารในกลุ่มซัลไฟด์ การทดลองเบื้องต้นเป็นการศึกษาความสามารถของจุลินทรีย์แต่ละกลุ่มในการย่อย สลายก๊าซพิษแต่ละชนิดการศึกษาลาดับต่อมาเป็นการศึกษาผลของพารามิเตอร์ที่มีความเหมาะสมกับระบบฟิกซ์ - ฟิล์มไบโอสครับเบอร์แบบคู่โดยการแปรผันความสูงของตัวกลาง อัตราการไหลของก๊าซรวม และระยะเวลากักเก็บ การศึกษาลาดับสุดท้ายเป็นการศึกษาประสิทธิภาพสูงสุดของระบบโดยการเดินระบบอย่างต่อเนื่อง 72 hrs. จาก การศึกษาเบื้องต้นพบว่าจุลินทรีย์สามารถย่อยสลายสารมลพิษในรูปของก๊าซได้ ซึ่งการกาจัดของระบบฟิกซ์ -ฟิล์มไบ โอสครับเบอร์แบบคู่พบว่าประสิทธิภาพการกาจัดของระบบมากกว่าร้อยละ 90 โดยระบบสามารถบาบัดก๊าซทั้งสอง ชนิดได้เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของก๊าซทั้งสองชนิดเป็น 15 ppm ซึ่งพารามิเตอร์ที่มีความเหมาะสมกับระบบได้แกความสูงของตัวกลางที16 cm อัตราการไหลของก๊าซรวม 204 ml/min และระยะเวลากักเก็บ 132 sec เมื่อ ทาการศึกษาประสิทธิภาพสูงสุดในการบาบัดของระบบพบว่า อัตราภาระก๊าซที่เข้าระบบ ความสามารถในการ กาจัดก๊าซของระบบ และประสิทธิภาพในการกาจัดก๊าซสูงสุดของระบบ สาหรับการกาจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์ เท่ากับ 15.60 g/m 3 hrs., 15.06 g/m 3 hrs.คิดเป็นร้อยละ 96 และสาหรับการกาจัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เท่ากับ 88.70g/m 3 hrs., 86.85 g/m 3 hrs. คิดเป็นร้อยละ 98 ตามลาดับ 1 สาขาวิชามลพิษสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย สังกัดสาขาวิชาอนามัยสิ่งแวดล้อม สานักวิชาแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี สุรนารี อ.เมือง จ.นครราชสีมา 30000 2 สาขาวิชาอนามัยสิ่งแวดล้อม สานักวิชาแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี อ.เมือง จ.นครราชสีมา 30000 * Corresponding Author, Email: [email protected]

การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

ว.วทย. มข. 43(4) 775-787 (2558) KKU Sci. J. 43(4) 775-787 (2015)

การก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนดและกาซไฮโดรเจนซลไฟด ดวยระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอรแบบค

Hydrogen Cyanide and Hydrogen Sulfide Gases Removal by Dual Fixed-Film Bioscrubbers System

มจรนทร บญเสรฐ1 สราภรณ โพธวชยานนท2* และ ประพฒน เปนตามวา2

บทคดยอ การศกษานเปนการประยกตใชระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอรแบบคเพอก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนด

(HCN) และกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) โดยใชจลนทรย Pseudomonas monteilii SUTS 2 และ Agrobacterium tumefaciens SUTS 1 เปนกลมจลนทรยทมความสามารถในการยอยสลายสารในกลมไซยาไนด และ Acinetobacter sp. MU1_03 และ Alcaligenes faecalis MU2_03 เปนกลมจลนทรยทมความสามารถยอยสลายสารในกลมซลไฟด การทดลองเบองตนเปนการศกษาความสามารถของจลนทรยแตละกลมในการยอยสลายกาซพษแตละชนดการศกษาล าดบตอมาเปนการศกษาผลของพารามเตอรทมความเหมาะสมกบระบบฟกซ -ฟลมไบโอสครบเบอรแบบคโดยการแปรผนความสงของตวกลาง อตราการไหลของกาซรวม และระยะเวลากกเกบ การศกษาล าดบสดทายเปนการศกษาประสทธภาพสงสดของระบบโดยการเดนระบบอยางตอเนอง 72 hrs. จากการศกษาเบองตนพบวาจลนทรยสามารถยอยสลายสารมลพษในรปของกาซได ซงการก าจดของระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอรแบบคพบวาประสทธภาพการก าจดของระบบมากกวารอยละ 90 โดยระบบสามารถบ าบดกาซทงสองชนดไดเมอเพมความเขมขนของกาซทงสองชนดเปน 15 ppm ซงพารามเตอรทมความเหมาะสมกบระบบไดแก ความสงของตวกลางท 16 cm อตราการไหลของกาซรวม 204 ml/min และระยะเวลากกเกบ 132 sec เมอท าการศกษาประสทธภาพสงสดในการบ าบดของระบบพบวา อตราภาระกาซทเขาระบบ ความสามารถในการก าจดกาซของระบบ และประสทธภาพในการก าจดกาซสงสดของระบบ ส าหรบการก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนดเทากบ 15.60 g/m3

•hrs., 15.06 g/m3•hrs.คดเปนรอยละ 96 และส าหรบการก าจดกาซไฮโดรเจนซลไฟดเทากบ

88.70g/m3•hrs., 86.85 g/m3

•hrs. คดเปนรอยละ 98 ตามล าดบ

1สาขาวชามลพษสงแวดลอมและความปลอดภย สงกดสาขาวชาอนามยสงแวดลอม ส านกวชาแพทยศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร อ.เมอง จ.นครราชสมา 30000 2สาขาวชาอนามยสงแวดลอม ส านกวชาแพทยศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร อ.เมอง จ.นครราชสมา 30000 *Corresponding Author, Email: [email protected]

Page 2: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

776 KKU Science Journal Volume 43 Number 4 Research

ABSTRACT In this research, a dual fixed-film bioscrubber was applied for hydrogen cyanide and

hydrogen sulfide gases removal. Pseudomonas monteilii SUTS 2 and Agrobacterium tumefaciens SUTS 1 are a group of hydrogen cyanide degrading bacteria whereas Acinetobacter sp.MU1_03 and Alcaligenes faecalis MU2_03 are a group of hydrogen sulfide degrading bacteria. The preliminary experiment was set to study elimination capacity of microorganisms degrading hydrogen cyanide and hydrogen sulfide gases. Second experiments were set to study optimum operating parameters such as the height of packing media, mixed-gases flow rate, and empty bed retention time. After that, the optimum efficiency of dual fixed-film bioscrubber system in long-term operation was studied for 72 hrs. The results show that these bacteria exhibited the efficiency more than 90% gases removal. The suitable operating parameters were 16 cm of packing media height, 204 ml/min of mixed-gases flow rate, and 132 sec of empty bed retention time. The optimum efficiency of the dual fixed-film bioscrubbers were 96% hydrogen cyanide gas removal and 98% hydrogen sulfide gas removal when gases loading rate and gases eliminate capacity of hydrogen cyanide were 15.60 g/m3

•h and 15.06 g/m3•h, and that of hydrogen sulfide

were 88.70 g/m3•h, 86.85 g/m3

•h, respectively.

ค าส าคญ: ฟกซ-ฟลม ไบโอสครบเบอรแบบค การยอยสลายทางชวภาพ ฟลมชวภาพ ออกซ เดชน

ประสทธภาพการก าจดกาซ Keywords: Dual fixed-film bioscrubber, Biodegradation, Biofilm, Oxidation, Gas removal efficiency

บทน า กาซไฮโดรเจนไซยาไนด (HCN) และ

ไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) เปนกาซทมความเปนพษ ไมมส มกลนเฉพาะตวของกาซแตละชนด และนอกจากนกาซทงสองชนดยงสงผลกระทบตอสขภาพของผทไดรบสมผสทมความคลายคลงกนคอมผลตอระบบประสาท ระบบหลอดเลอดหวใจ กดกรอนระบบทางเดนหายใจ และมผลตอปอด เชน การหายใจเอากาซไฮโดรเจนไซยาไนดทมความเขมขน 30 ppm สามารถท าใหเสยชวตได และทความเขมขน 2.5 ppm หายใจเขาไปเปนระยะเวลา 10 min อาจท าใหเกดอาการ ปวดศรษะ คลนไส อาเจยนได (Dzombak et al., 2006)

และการหายใจเอากาซไฮโดรเจนซลไฟดทความเขมขน 10-50 ppm อาจท าใหเกดอาการ ปวดศรษะ คลนไส อาเจยน เสยชวตไดเ ชนกน (United Nations Environment Programme, 2003 ) กาซพษทงสองชนดเปนองคประกอบทรบสมผสไดทงการกลนกนเขาไป การหายใจ และการสมผสทางผวหนง ซงการรบสมผสผานทางระบบทางเดนหายใจเปนระบบทเกดผลกระทบตอสงมชวตไดเรวทสดเนองจากกาซพษจะสามารถเขาไปแทนทออกซเจนในการจบกบเมดเลอดแดงได ซงท าใหรางกายของสงมชวตเกดภาวะขาดออกซเจน (Hypoxia) และจะถกดดซมเขาสอวยวะ

Page 3: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

งานวจย วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 43 ฉบบท 4 777

เปาหมายไดเรวกวาระบบทางเดนอาหาร และผวหนง (National Research Council, 2002)

กาซไฮโดรเจนไซยาไนด (HCN) พบไดมากในกระบวนการท าเหมองทองในขนตอนการสกดทองออกจากแรอนๆ อตสาหกรรมการชบโลหะทใชไซยาไนดในกระบวนการผลต กระบวนการผลตสารก าจดศตรพช และกระบวนการในการผลตแปงมนส าปะหลง เปนตน (National Research Council, 2002) และกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) เปนกาซทเกดขนไดเองตามธรรมชาต เชนในกระบวนการยอยสลายสารอนทรยทไมใชออกซเจน การระเบดของภเขาไฟ หรอ ในน าพรอนทเกดการยอยสลายแบบไมใชออกซเจน เปนตน และเกดจากกระบวนการตางๆจากกจกรรมของมนษย เชน ในกระบวนการผลตยางพาราทใชสารเคมซงมสวนประกอบของก ามะถน กระบวนการฟอกเยอกระดาษ หรอกระบวนการในการฟอกสพรม หรอแมกระทงในกระบวนการผลตกาซชวภาพ (National Research Council, 2002) ซงสามารถพบกาซทงสองกระจายต วอย ร วมกนในกระบวนการผลตจากอตสาหกรรมบางประเภท เชน กระบวนการปโตรเคมบรเวณระบบบ าบดน าเสย กระบวนการผลตสารเคม ในกระบวนการเผาไหมทไมสมบรณ (Ebb, 2004) พบในกากของเสยอตสาหกรรม โดยกากของเสยอตสาหกรรม 1 kg จะพบความเขมขนไฮโดรเจนซลไฟดประมาณ 500 ppm และพบไฮโดรเจนไซยาไนดเขมขนประมาณ 250 ppm (Pawlowski et al., 1989) กระบวนการชบโลหะอาจพบไฮโดรเจนซลไฟดเขมขนในชวง 15-150 ppm (Sercu et al., 2005) และพบไฮโดรเจนไซยาไนดเขมขนในชวง 3-59 ppm (Dash et al., 2009)

กระบวนการในการก าจดกาซทงสองชนดมหลายกระบวนการดวยกน เชนกระบวนการทางกายภาพเคม และเคมชวภาพ ซงกระบวนการดงกลาวม

คาใชจายในการควบคมระบบคอนขางสง ตองใชผเชยวชาญในการดแล และควบคมระบบ (Dash et al., 2009) กระบวนการในการก าจดกาซทงสองชนดดวยวธการทางชวภาพจง เปนอกทางเลอกหน ง เนองจากกระบวนการดงกลาวเปนกระบวนการทมคาใชจายในการควบคมระบบต ากวา กระบวนการทางเคมกายภาพ และกระบวนการทางเคมชวภาพ อกทงเปนกระบวนการหน งท เปนมตรกบส งแวดลอม (Kennes et al., 2009) ซงการใชกระบวนการทางช วภ าพโดยกา ร ใ ชจ ล นทร ย ใ นกา รย อยสล าย (biodegradation) และลดความ เปนพษ (reduce toxicity) ของสารมลพษ รวมกบการใชระบบบ าบดทมความเหมาะสมจะชวยเพมประสทธภาพในการก าจดกาซมลพษดงกลาวไดดขน

การศกษาในครงนมวตถประสงคเพอศกษาความสามารถในการบ าบดกาซไฮโดรเจนไซยาไนด และกาซไฮโดรเจนซลไฟดโดยจลนทรยแบบรวมกลม ศกษาพารามเตอรทมความส าคญในการบ าบดกาซไฮโดรเจนไซยาไนดและกาซไฮโดรเจนซลไฟดดวยระบบฟกซ -ฟลมไบโอสครบเบอรแบบค และศกษาประสทธภาพสงสดของระบบในการก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนดดวยเชอ Pseudomonas monteilii SUTS 2, Agrobacterium tumefaciens SUTS 1 และกาซไฮโดรเจนซลไฟดด วย เ ชอ Acinetobacter sp.MU1_03และAlcaligenes faecalis MU2_03

วธด าเนนการวจย การด า เนนการศกษาวจยประกอบดวย

การศกษาในขนแรกเปนการเพาะเลยงจลนทรยทไดจากการคดแยกจากระบบบ าบดน าเสย การตรงเซลล (cell immobilization) เพอใหเซลลของจลนทรยเกาะบนตวกลางโพลโพรไพลนทจะใชในการเดนระบบ การต ดต ง ร ะบบฟ กซ -ฟล ม ไบ โอสคร บ เบอร แบบค

Page 4: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

778 KKU Science Journal Volume 43 Number 4 Research

การศกษาแบบอไบโอตค (abiotic) และการก าหนดสภาวะในการศกษาส าหรบการวเคราะหผลการทดลองทางดานปฏบตการท าการวเคราะห ความเขมขนของกาซ ผลตภณฑทไดจากการออกซไดซกาซโดยจลนทรย การศกษาจ านวนเซลลจลนทรย และลกษณะภายนอกของเซลลจลนทรย ล าดบสดทายเปนการวเคราะหประสทธภาพของระบบและการค านวณผล 1. การเพาะเลยงจลนทรย (inoculum)

จลนทรยทใชในการศกษานเปนจลนทรยทคดแยกไดจากระบบบ าบดน าเสยทแตกตางกน และน าจลนทรยมาท าการเพาะเลยงโดยใชอาหารเลยงเชอทมความเหมาะสมกบจลนทรยแตละกลมโดยจลนทรยทย อ ย สล าย ไ ฮ โ ด ร เ จน ไ ซย า ไ นด ป ร ะ กอบ ด ว ย Pseudomonas monteilii SUTS 2 และ Agrobacterium tumefaciens SUTS 1 ซงแยกไดจากระบบบ าบดน าเสยจากโรงงานแปงมนส าปะหลง (Potivichayanon and Kitleartpornpairoat, 2010) อาหารเลยงเชอทใชส าหรบจลนทรยกลมยอยสลายไซยาไนด คอ buffer media ใน 1 l ประกอบดวย Na2HPO4 4 g, K2HPO4 3.1 g, FeCl3•6H2O 2 g, MgCl2•6H2O 200 mg, Na2SO4 2.13 mg และ CaCl2 1 mg และจลนทรยในกลมยอยสลายไฮโดรเจนซลไฟดประกอบดวย Acinetobacter sp. MU1_03 และ Alcaligenes faecalis MU2_03 แยกไดจากระบบบ าบดน าเสยชมชนแหงหนง (Potivichayanon et al., 2006) และใชอาหารเลยงเชอ thiosulfate media ใน 1lประกอบดวย KH2PO4 2 g, K2HPO4 2g, NH4Cl 0.4 g, MgCl2•6H2O 0.2 g และ FeSO4•7H2O 0.01 g ซงอาหารเลยงเชอดงกลาวกอนการใชในการทดลองทกครงจะตองผานการฆาเชอดวยเครองนงฆาเชอจลนทรยดวยไอน า (autoclave) ทอณหภม 121C ความดน 15 psi เปนเวลา 15 min ส าหรบอตราสวนทใชคอ 10:90 โดยปรมาตร

2.การตรงเซลล (cell immobilization) ตวกลางทใชในการตรงเซลลเปนตวกลางโพล

โพรไพลน (polypropylene; pp) ชนด tellerette ขนาดเสนผานศนยกลาง 7.2 cm พนทผว 105 m2/m3 ท าการชงน าหนกตวกลางกอนการเรมตรงเซลล เรมการตรงเซลลโดยน าจลนทรยทไดท าการเพาะเลยงไวแลวในวนท 4 เนองจากกอนการทดลองไดท าการศกษาการเจรญเตบโตของจลนทรย (growth curve) ทงสองกลมพบวาจลนทรยเจรญเตบโตไดดทสด (log phase) ในชวงวนท 4 ของการศกษา จากนนน า packing media ทผานการฆาเชอดวยแสงอลตราไวโอเลต (UV) (Holtent LaminaAir, model 1.2, Germany) ใสลงไปในขวดทดลองทมอาหารเลยงเชอส าหรบจลนทรยแตละกล มทท าการฆ า เ ชอ ไวแล วด วย เคร อ งน งฆ าเชอจลนทรยดวยไอน า (autoclave) ปรมาตร 900 ml ตามดวยจลนทรยแตละกลมทเตรยมไว 100 mlจากนนน าไปเขยาดวยเครองเขยา (shaker) 100 rpm ทอณหภมหองเปนระยะเวลา 4 สปดาหและด าเนนการวดผลการเจรญเตบโตของเซลลจลนทรยบนตวกลางโพลโพรไพลนโดยตรวจนบจลนทรยตามวธมาตรฐาน (standard plate count) และการชงน าหนกแหงของตวกลางโพลโพรไพลน ดงจะกลาวในวธการวเคราะหตอไป 3.การตดตงระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอร (fixed-film bioscrubbers set-up)

การตดตงระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอรแบบคแสดงองคประกอบ ดงรปท 1 คอลมนไบโอสครบเบอรท าจากคอลมนแกว ขนาดเสนผานศนยกลาง 7.4 cm สง 40 cm มสวนกระจายอาหารเลยงเชออยสวนบนของคอลมน ภายในคอลมนบรรจตวกลางทท าการตรงเซลลไวแลวโดยท าการศกษาความสงของตวกลางทความสง 24 cm (รอยละ 60 ของความสงของคอลมน) และ16 cm (รอยละ 40 ของความสงของ

Page 5: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

งานวจย วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 43 ฉบบท 4 779

คอลมน) และเดนระบบกาซแบบ up-flow ตอระบบแบบอนกรมโดยคอลมนของจลนทรยกลมทยอยสลายไ ฮ โ ด ร เ จ น ไ ซ ย า ไ น ด เ ป น ค อ ล ม น แ ร ก แ ล ะไฮโดรเจนซลไฟดเปนคอลมนถดไป 4. การศกษาแบบอไบโอตค (abiotic experiment)

การศกษาแบบอไบโอตค (abiotic experiment) เปนการศกษาความสามารถในการก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนด และกาซไฮโดรเจนซลไฟดดวยระบบไบโอสครบเบอรแบบคในสภาวะทไมใชจลนทรยในระบบ โดยก าหนดความเขมขนของกาซไฮโดรเจนไซยาไนด และไฮโดรเจนซลไฟดอยท 2 ppm ความสงของตวกลาง 24 cm และระยะเวลากกเกบอยท 247 sec 5. การก าหนดสภาวะในการทดลอง

การทดลองแบงออกเปน 3 การทดลอง และการก าหนดพารามเตอรทส าคญดงแสดงในตารางท 1 ซงการทดลองล าดบท 1 เปนการศกษาเบองตนเพอศกษาความสามารถในการยอยสลายกาซมลพษของระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอรแบบคโดยใชจลนทรย โดยมความเขมขนของกาซแตละชนดท 2 ppm เนองจากเปนความเขมขนของกาซในอากาศทท าใหเกดการระคายเคองตอมนษย (National Research Council, 2002) การทดลองล าดบท 2 เปนการทดลอง

เพอหาสภาวะทเหมาะสมของระบบโดยการแปรผนความเขมขนของกาซระหวาง 5 และ 15 ppm เนองจากทความเขมขนดงกลาวเปนความเขมขนในระดบทท าใหเกดผลกระทบตอรางกาย และระบบประสาทสวนกลางของมนษยตามล าดบ (National Research Council, 2002) และอตราการไหลของกาซรวมระหวาง 90 และ 204 ml/min และแปรผนความสงของตวกลางระหวาง 16 และ 24 cm ซงเปนระดบความสงของตวกลางในชวงรอยละ 40-60 ของความสงของคอลมนโดยเปนชวงความสงทเหมาะสมส าหรบการออกแบบระบบบ าบดมลพษอากาศ (Kennes et al., 2009) การทดลองล าดบท 3 เปนการศกษาเพอหาความสามารถสงสดในการก าจดกาซทงสองชนดของระบบ โดยก าหนดสภาวะทเหมาะจากการศกษาในขนตนโดยเดนระบบอยางตอเนองเปนระยะเวลา 72 hrs ทงนในการศกษาเบองตนและการทดลองเพอหาสภาวะทเหมาะสมของระบบนน ท าการเกบตวอยางและศกษาวเคราะหทกชวโมงระหวางการทดลองโดยท าการวเคราะห 3 ซ าทกพารามเตอรขณะทการศกษาเพอหาความสามารถสงสดของระบบท าการเกบตวอยางและศกษาวเคราะหทก 6 hrs ตอเนอง 72 hr

1

4

3

56 7

8

9

10

2

3

4

4

10 10

8

9

รปท 1 รปแบบระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอรแบบค

(หมายเหต: 1. กาซไฮโดรเจนไซยาไนด (HCN); 2. กาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S); 3. อปกรณควบคมความดน (Regulator); 4. อปกรณวดอตราการไหล (Flow meter); 5. แทงกผสมกาซ (Connector tank); 6. ไบโอสครบเบอรคอลมน 1 (Mixed culture: Agrobacterium tumefaciens SUTS 1, Pseudomonas monteilii SUTS 2); 7. ไบโอสครบเบอรคอลมน 2 : (Mixed culture : Acinetobacter sp.MU1_03, Alcaligenes faecalis MU2_03);8. ปมปรบอตราการไหลของของเหลว (Peristaltic pump); 9. ถงเกบสารอาหาร (Media tank); 10. จดเกบตวอยางกาซ (Gas sampling points))

Page 6: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

780 KKU Science Journal Volume 43 Number 4 Research

ตารางท 1 การก าหนดคาพารามเตอรตาง ๆ ทส าคญส าหรบการเดนระบบ

การทดลอง การศกษาเบองตน การศกษาสภาวะทเหมาะสม

ของระบบ การศกษาประสทธภาพ

สงสดของระบบ

ระยะเวลาการศกษา (hrs) 3 3 3 3 3 72

ความเขมขนกาซ (ppm) 2 5 5 15 15 15

ความสงของตวกลาง (cm) 24 16 24 16 24 16

อตราการไหลของกาซ HCN (ml/min) 10 24 24 35 35 35

อตราการไหลของกาซ H2S (ml/min) 58 84 84 156 156 156

อตราการไหลของกาซรวม (ml/min) 68 90 90 204 204 204

อตราการไหลตวกลางของเหลว (ml/min) 16 16 16 16 16 16

ระยะเวลากกเกบ (sec) 247 132 152 132 152 132

6. วธการวเคราะห วเคราะหความเขมขนของกาซเขา และออก

จากระบบดวยเครองตรวจวดกาซ (gas monitor) (Ventis MX4, Germany and GasBadge Pro, USA) วเคราะหผลตภณฑทไดจากการออกซไดซกาซทงสองชนด ไดแก ไนเตรท-ไนโตรเจน (NO-

3-N) ไนไตรท-ไนโตรเจน (NO-

2-N) แอมโมเนย-ไนโตรเจน (NH3-N) (Ebb, 2004) ไซยาไนดคงคาง (residual cyanide; CN-) (Potivichayanon and Kitleartpornpairoat, 2010) และซลเฟต (SO4

2-) โดยแตละพารามเตอรท าการเกบตวอยาง และท าการวเคราะห 3 ซ าทกพารามเตอรท าการวเคราะหตามวธการมาตรฐาน (Standard methodsfor the examination of water and wastewater) (APHA, AWWA and WPCE, 1995) ส าหรบการเกบตวอยางจลนทรยบนตวกลางโพลโพรไพลนด าเนนการเมอท าการทดลองแตละขนตอนเสรจสนไป โดยการน าตวกลางโพลโพรไพลนมาแชในน ากลนทปราศจากเชอ 100 ml และท าการ sonicate ดวยเครอง sonicator (Satarsonic, 200, Italy) เปนเวลา 30 min ทความถ 47 kHz หลงจากนนเกบตวอยางน าทไดมาท าการตรวจนบจลนทรยตามวธมาตรฐาน (standard plate count) (Sercu et al., 2005) โดยท าการเจอจางตวอยางจากการศกษาลง 10

เทา (ten-fold dilution) ดวย 0.85% สารละลายโซเดยมคลอไรด (NaCl) หลงจากนนน าตวอยางทถกเจอจางแลว (dilution) ไปเพาะเลยงบน thiosulfate mediaagar ส าหรบจลนทรยกลมทยอยสลายไฮโดรเจนซลไฟดและbuffer media agar ส าหรบจลนทรยกลมทยอยสลายไฮโดรเจนไซยาไนด ดวยเทคนค spread plate (spreading plate technique) หลงจากนนน าจานเพาะเชอไปบมทอณหภม 30˚C เปนเวลา 7 day สงเกตจานเพาะเชอแตละตวอยางทถกเจอจาง (dilution) ทมจ านวนโคโลนในชวง 30-300 colony น ามาค านวณเปนจ านวนเซลล (Colony Forming Units/ml หรอ CFU/ml) โดยจ านวนโคโลนบนอาหารเลยงเชอคอจ านวนเซลลจลนทรยนนเอง (APHA, AWWA and WPCE, 1995) นอกจากนท าการตรวจวดคาความเปนกรดดาง (pH) โดยใชเครองตรวจวดความเปนกรดดาง (Consort, C562, Belgium) คาออกซเจนละลายน า (DO) ตรวจวดโดยเครองตรวจวดออกซเจนละลายน า (HACH, sension6, USA) และการถายภาพชนฟลมชวภาพของจลนทรยโดยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (scanning electron microscope, SEM; JEOL, JSM-7800F, USA)

Page 7: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

งานวจย วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 43 ฉบบท 4 781

7. การวเคราะหขอมล การค านวณอตราภาระของกาซทเขาระบบ

และประสทธภาพของการก าจดกาซมลพษสามารถค านวณไดดงสมการ 1, 2 และ 3 สมการท 1 คอสมการทใชในการค านวณปรมาณของกาซทเขาระบบ หรออตราภาระของก าซแตละชนดท เข า ระบบ (Kennes et al., 2009)

อตราภาระกาซ (gas loading rate, GLR; g/m3•hrs.)

=

(1)

ประสทธภาพของระบบค านวณไดจากสมการท 2 และ 3 ซงสมการท 2 แสดงถงความสามารถในการก าจดกาซของระบบ (Rattanapan et al., 2009) และประสทธภาพในการก าจดกาซของระบบค านวณไดจากสมการท 3

ความสามารถในการก าจดกาซของระบบ (gas elimination capacity, GEC; g/m3•hrs.)

=

(2)

ประสทธภาพการก าจด (removal efficiency, RE; รอยละ)

=

(3)

โดย Q= อตราการไหลของกาซ (m3/hrs.)

Cin = ความเขมขนของกาซมลพษทเขาระบบ (mg/l) Cout = ความเขมขนของกาซมลพษทออกจากระบบ (mg/l) V = ปรมาตรตวกลางในระบบ (m3)

ผลและวจารณผลการวจย 1. การศกษาแบบอไบโอตค (abiotic experiment)

จากการศกษาการก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนด และไฮโดรเจนซลไฟดของระบบไบโอสครบเบอรแบบคโดยไมใชเชอจลนทรยในระบบ เพอศกษาประสทธภาพในการก าจดของระบบในสภาวะทระบบไมมเชอจลนทรย ซงในระยะเวลา 3 ชวโมงพบวา ประสทธภาพการก าจดของระบบส าหรบกาซไฮโดรเจน

ไซยาไนด และไฮโดรเจนซลไฟดเฉลยเทากบรอยละ 23 และ 25 ตามล าดบ พบวากาซทถกก าจดเปลยนรปจากสถานะกาซเปนรปของสารทละลายน าเนองจากกาซทงสองชนดเปนกาซทสามารถละลายน าได จงพบสารในรปของสารทละลายน าโดยไฮโดรเจนไซยาไนดจะละลายน า ไ ด ในร ปของ ไซยาไนด ไ อออน (CN-) (Dzombak et al., 2006) และไฮโดรเจนซลไฟดจะอยในรปของซลเฟต (SO4

2-) จงท าใหคาความเปนกรดดางลดลงเลกนอยจาก 6.90 เปน 6.70 เนองจากหาก ม ป ร ม า ณ อ อ ก ซ เ จ น เ พ ย ง พ อ ใ น ร ะ บ บ ก า ซไฮโดรเจนซลไฟดจะสามารถถกออกซไดซไดหากแตเกดไดในปรมาณทนอย (Yang and Allen, 1994) 2. การศกษาการก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนด และไฮโดรเจนซลไฟดดวยระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอร

การศกษาเบองตนโดยก าหนดความเขมขนของกาซไฮโดรเจนไซยาไนด และไฮโดรเจนซลไฟดอยท 2 ppm เดนระบบอยางตอเนองเปนเวลา 3 hrs. อตราภาระของก าซ ไฮ โดร เ จน ไซยาไนด อย ท 0.464 g/m3

•hrs. และกาซไฮโดรเจนซลไฟดอยท 3.970 g/m3

•hrs. ส าหรบประสทธภาพในการก าจดไฮโดรเจนไซยาไนดพบวาความสามารถการก าจดของระบบเทากบ 0.420 g/m3

•hrs. ซงประสทธภาพการก าจดคดเปนรอยละ 91 และจากการเกบตวอยางของเหลวทไหลเวยนในระบบเพอวเคราะหพบ ไนเตรท-ไนโตรเจน ไนไตรท-ไนโตรเจน และแอมโมเนย-ไนโตรเจนซงเกดจากการออกซไดซไฮโดรเจนไซยาไนดของจลนทรย (Ebb, 2004) ซงเมอเดนระบบครบ 3 hrs. ไมพบกาซทออกจากระบบ พบเพยงไซยาไนดคงคาง (residual cyanide; CN-) จากสวนของของเหลวทไหลเวยนในระบบ ส าหรบคาความสามารถในการก าจดกาซไฮ โดร เจนซล ไฟด ของระบบมค า เท ากบ 3.970 g/m3

•hrs. คดเปนประสทธภาพมากกวารอยละ 99.99

Page 8: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

782 KKU Science Journal Volume 43 Number 4 Research

โดยไมพบความเขมขนของกาซทออกจากระบบ นอกจากนจ านวนเซลลจลนทรยกอนเดนระบบส าหรบจลนทรยกลมยอยสลายไฮโดรเจนไซยาไนดอยท 8.90×107 CFU/ml หลงจากเดนระบบครบ 3 hrs. เซลลจลนทรยลดลงเลกนอยเหลอ 8.40×107 CFU/ml แ ล ะ ส า ห ร บ จ ล น ท ร ย ใ น ก ล ม ท ย อ ย ส ล า ยไฮโดรเจนซลไฟดกอนเดนระบบอยท 1.40×108 CFU/ml หลงเดนครบ 3 hrs.จ านวนเซลลของจลนทรยลดลงอยท 8.60×107 CFU/ml จะเหนไดวาจลนทรยทศกษาไดแก Pseudomonas monteilii SUTS 2, Agrobacteriumtumefaciens SUTS 1, Acinetobacter sp. MU1_03 และ Alcaligenes faecalis MU2_03 สามารถเพมประสทธภาพในการก าจดกาซของระบบไดเฉลยประมาณรอยละ 70 ซงความสามารถในการก าจดกาซแตละชนดของจลนทรยแตละกลมจะมความเดนแตกตางกนไปโดยจลนทรยกลมยอยสลายไฮโดรเจนไซยาไนด มความสามารถในการก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนดไดด และก าจดไฮโดรเจนซลไฟดไดบางเลกนอย และส าหรบจลนทรย ในกลมยอยสลายไฮโดรเจนซลไฟด สามารถก าจดกาซไฮโดรเจนซลไฟดไดดเมอเทยบกบกลมทยอยสลายไฮโดรเจนไซยาไนด เนองจากความเขมขนของไฮโดรเจนซลไฟดทออกจากไบโอสครบเบอรคอลมน 1 ซงมจลนทรยกลมทยอยสลายกาซไฮโดรเจนไซยาไนด พบวายงมคาสง และปรมาณซลเฟตทเกดขนในไบโอสครบเบอรคอลมนท 1 มความเขมขน 0.72 mg/l ซงนอยกวาไบโอ-สครบเบอรคอลมนท 2 ทมความเขมขน 3.3 mg/l ซงเปนคอลมนทมจลนทรยกลมทยอยสลายไฮโดรเจนซลไฟดอย

2.1 การศกษาสภาวะทเหมาะสมของระบบ จากการศกษาในเบองตนพบวาจลนทรยทใช

ในระบบมความสามารถในการก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนด และไฮโดรเจนซลไฟดไดด ล าดบตอมาจงท าการศกษาเปรยบเทยบประสทธภาพในการบ าบดกาซทงสองชนดทเขาระบบโดยเพมความเขมขนของกาซทงสองชนดเปน 5 และ 15 ppm เนองจากเปนความเขมขนทสงผลกระทบตอระบบทางเดนหายใจ และอาจท าใหเสยชวตได (National Research Council, 2002) โดยอตราการไหลของกาซรวม 90 และ 204 ml/min และความสงของตวกลางท 16 cm และ 24 cm ส าหรบการศกษาสภาวะทเหมาะสมเพอน าไปใชในการศกษาประสทธภาพสงสดของระบบตอไป

จากการศกษาพบวาระบบสามารถก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนด และไฮโดรเจนซลไฟดไดมากกวารอยละ 90 แมจะเพมความเขมขนสงสดถง 15 ppm และอตราการไหลของกาซรวม 204 ml/min กตาม จากการแปรผนความสงของตวกลางระหวาง 16 และ 24 cm พบวาประสทธภาพในการบ าบดของระบบไมแตกตางกนมากโดยอยในชวง รอยละ 91-99 (ตารางท 2 และ 3) ซงการลดปรมาณความสงของตวกลางลงจาก 24 เปน 16 cm ท าใหระบบตองรองรบอตราภาระของกาซเขาระบบ (GLR) เพมขน โดยกาซไฮโดรเจนไซยาไนดเพมขนจาก 12.24 เปน 15.60 g/m3

•hrs.ถงแมวาระบบจะมการเพมขนของอตราภาระกาซเขาระบบ (GLR) แตความสามารถในการก าจดกาซของระบบ (GEC) ยงคงมคาสงโดยคดคาเฉลยชวโมงท 1-3 คออยท 15.06 g/m3

•hrs.ซงประสทธภาพในการก าจดของระบบ (RE) มคาสงถงรอยละ 96 (ตารางท 2)

Page 9: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

งานวจย วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 43 ฉบบท 4 783

ตารางท 2 อตราภาระกาซทเขาระบบ และความสามารถในการก าจดกาซของระบบทความเขมขนของกาซไฮโดรเจนไซยาไนด (HCN) 5 และ 15 ppm

ความสงของตวกลาง (hrs.)

ความเขมขนของกาซ HCN (ppm)

ระยะเวลากกเกบ (sec)

GLR (g/m3•hrs.)

GEC (g/m3•hrs.)*

RE (%)*

16 5 132 3.61 3.40±0.11 94±3.26

15 132 15.60 15.06±0.17 96±1.20

24 5 152 2.83 2.58±0.13 91±5.00

15 152 12.24 11.56±0.15 95±1.15 หมายเหต: * คาเฉลยชวโมงท 1-3

ตารางท 3 อตราภาระกาซทเขาระบบ และความสามารถในการก าจดกาซของระบบทความเขมขนของกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) 5 และ 15 ppm ความสงของ

ตวกลาง (hrs.) ความเขมขนของกาซ H2S (ppm)

ระยะเวลากกเกบ (sec)

GLR (g/m3•hrs.)

GEC (g/m3•hrs.)*

RE (%)*

16 5 132 15.80 15.47±0 98±0

15 132 88.70 86.61±1.50 98±0

24 5 152 13.51 13.44±0.10 99±0

15 152 69.73 68.54±0.88 99±0 หมายเหต: * คาเฉลยชวโมงท 1-3

ส าหรบกาซไฮโดรเจนซลไฟดการลดปรมาณความสงของตวกลางจาก 24 เปน 16 cm สงผลใหคาอตราภาระของกาซเขาระบบ (GLR) เพมขนเชนเดยวกนโดยเพมขนจาก 69.73 เปน 88.70 g/m3•hrs. ถงแมวาอตราภาระของกาซ (GLR) ทเขาระบบจะมปรมาณทเพมสงขน แตความสามารถในการก าจดกาซของระบบยงมคาสงโดยเฉลยชวโมงท 1-3 อยท 86.61 g/m3•hrs. คดเปนประสทธภาพในการก าจด (RE) สงถงรอยละ 98 (ตารางท 3) ในสวนของจลนทรยพบวาหลงจากท าการศกษาหาสภาวะทเหมาะสมเสรจสนไปแลวพบวาจ านวนเซลลของจลนทรยกลมทยอยสลายไฮโดรเจนไซยาไนดลดลงจาก 5.80×107 เปน 2.90×107 CFU/ml และกลมทยอยสลายไฮโดรเจน- ซลไฟดมจ านวนเซลลลดลงเลกนอยจาก 2.32×108 เปน 1.70×108 CFU/ml จากผลการศกษาดงกลาวจะเหนไดวาทความสงของตวกลาง 16 cm มความ

เหมาะสมทจะน าไปใชในการศกษาประสทธภาพสงสดของระบบขณะเดยวกนจากการศกษาของ Schroeder (2002) ไดรายงานวาความสงของตวกลางมผลตอประสทธภาพในการบ าบดของระบบ โดยความสงของตวกลางทเหมาะสมส าหรบระบบบ าบดควรอยในชวงรอยละ 40-60 ของความสงของระบบ หรอไมเกน 1 m จะชวยใหระบบมประสทธภาพสงสดในการบ าบด ทงนขนอยกบชนดของตวกลาง ความเขมขนของสารมลพษ และชนดของสารมลพษ นอกจากนความสงของตวกลางยงมผลตอระยะเวลากกเกบของกาซในระบบอกดวยดงเชนทความสงของตวกลาง 24 cm ระยะเวลากกเกบของระบบอยท 152 sec ขณะทความสงของตวกลาง 16 cm ระยะเวลากกเกบของระบบอยท 132 sec ซงพบวาระยะเวลากกเกบทเหมาะสมของระบบบ าบดมลพษแบบคควรมระยะเวลาในการกกเกบอยในชวง 103-137 sec (Rene et al., 2010; Jeong

Page 10: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

784 KKU Science Journal Volume 43 Number 4 Research

et al., 2006) ในการศกษานจงไดเลอกสภาวะขางตนเปนสภาวะทเหมาะสมในการศกษาขนตอไปเนองจากเปนสภาวะทระบบมความสามารถในการก าจดกาซไดดในขณะทมอตราภาระกาซท เขาระบบสงทสดและประสทธภาพในการก าจดกาซของระบบมคาสงกวา รอยละ 90

2.2 การศกษาประสทธภาพสงสดของระบบ การศกษาเกยวกบระบบบ าบดกาซมลพษ

นอกจากการศกษาปจจยตาง ๆ และการก าหนดปจจยทมความส าคญตอความสามารถในการบ าบดของระบบ อกตวแปรทส าคญในการทจะเลอกระบบบ าบดใหเหมาะสมกบกาซมลพษ เพอเปนตวชวยในการตดสนใจในการน า ไปประย กต ใ ช ในระบบบ าบดจร งค อประสทธภาพสงสด (optimum efficiency) ในการก าจดกาซมลพษของระบบ (Wolstenholme and Schafer, 2005) การศกษานไดเลอกสภาวะเหมาะสมส าหรบการเดนระบบอยางตอเนองเปนเวลา 72 hrs. จากการศกษาพบวา ความสามารถสงสดของระบบในการก าจดกาซไฮโดรเจนไซยาไนดอยท 15.06 g/m3

•hrs.จากอตราภาระกาซทเขาระบบ 15.60 g/m3

•hrs.คดเปนรอยละ 96และความสามารถสงสดของระบบในการก าจดกาซไฮโดรเจนซลไฟดอยท 86.85 g/m3

•hrs.จากอตราภาระกาซทเขาระบบ 88.70 g/m3

•hrs.คดเปนรอยละ 98 ซงประสทธภาพของระบบสงทสดในชวงชวโมงท 6-12 และหลงจากชวโมงท 12 ประสทธภาพในการก าจดกาซของระบบจะลดลงเลกนอย และลดลงจนถงชวโมงท 72 คอชวงสดทายของการเดนระบบโดยลดลงจากรอยละ 96 เปนรอยละ 92 ดงแสดงในรปท 2 ซงจ านวนเซลลจลนทรยกลมทยอยสลายไฮโดรเจนไซยาไนดลดลงจาก 2.9×107 เปน 1.3×107 CFU/ml และส าหรบจลนทรยในกลมทยอยสลายไฮโดรเจนซล ไฟดลดลงจาก 1.7×108 เปน 8.2×107 CFU/ml ดงแสดงในตารางท 4 ซงการลดลง

ของเซลลจลนทรย เปนอกปจจยหน งทส าคญตอประสทธภาพในการก าจดของระบบ เนองจากจลนทรยเปนปจจยหลกในการออกซไดซกาซทงสองชนดเมอปรมาณเซลลของจลนทรยลดลง อตราการเกดปฏกรยาออกซเดชนจงลดลงไปดวย ปจจยของการลดจ านวนลงของเซลลจลนทรย ไดแก ภาวะเปนพษทเกดจากการสะสมความเขมขนของสารมลพษ เชน ซลเฟต (SO4

2-) และไซยาไนดไอออน (CN-) ภายในเซลลท าใหอตราการแบงเซลลของจลนทรยลดลงขณะเดยวกนเซลลจลนทรยทเกดใหมอาจยงไมสามารถปรบตวไดกบสภาวะทมสารมลพษจงท าใหเซลลถกท าลาย (อลสา, 2550) อยางไรกตามระหวางการเดนระบบไดท าการตรวจวดคาออกซเจนละลายน าพบวาอยในชวง 6.1-6.5 mg/l และคาความเปนกรดดางอยในชวง 6-6.9 (รปท 3) ซงมคาเหมาะสมกบจลนทรยทใชในการศกษาทงสองกลม เมอเทยบกบการศกษาวจยเกยวกบระบบบ าบดไฮโดรเจนซลไฟด เชนการศกษาของ Rene et al. (2010) ไดใชระบบกรองชวภาพแบบสองขนตอนในการก าจดไฮโดรเจนซลไฟดพบวาคาความเปนกรดดางลดลงอยท 2.7 ซงอาจมผลท าใหเกดความเปนพษตอเซลลจลนทรยได โดยทวไปในกระบวนการทางชวภาพคาความเปนกรดดางทเหมาะสมและชวยในการกระตนการท างานของเอนไซมภายในเซลลจลนทรยควรอยในชวง 6-8 (Barclay et al., 1998) แตจากการศกษาวจยนพบวาคาความเปนกรดดางของระบบมคาอยในชวงทเหมาะสมตอกระบวนการทางชวภาพอาจเนองมาจากการเลอกชนดของสารอาหารทมความเหมาะสมกบจลนทรย (Potivichayanon et al., 2006) เนองจากสารอาหาร buffer media และ thiosulfate media มคณสมบตเปน buffer solution ทดจงท าใหการเปลยนแปลงของคาความเปนกรดดางในระบบไมสงมากนก และการใชระบบฟกซ-ฟลม ไบโอสครบเบอรแบบคซงท าใหผลตภณฑทไดจากการ

Page 11: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

งานวจย วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 43 ฉบบท 4 785

ยอยสลายกาซไฮโดรเจนซลไฟด และไฮโดรเจนไซยาไนด คอ ซลเฟต (SO4

2-) แอมโมเนย-ไนโตรเจน(NH3-N) ไนไตรท-ไนโตรเจน (NO-

2-N) และไนเตรท-ไนโตรเจน (NO-

3-N) ไมกอใหเกดความเปนกรดขนในระบบทท าการศกษา และนอกจากการนบจ านวนเซลล

จลนทรยแลวในการศกษานยงไดท าการถายภาพลกษณะของฟลมชวภาพทเกาะตดบนตวกลางโพลโพร- ไพลนหลงจากการเดนระบบเปนระยะเวลา 72 hrs. ซงเปรยบเทยบกบตวกลางทไมมจลนทรย (รปท 4)

รปท 2 ประสทธภาพการก าจดกาซไฮโดรเจน

ไซยาไนด และไฮ โดร เจนซล ไฟดทระยะเวลา 72 hrs.

รปท 3 คาออกซเจนละลายน า (DO) และคาความเปนกรดดาง (pH) ทระยะเวลาเดนระบบ 72 hrs.

รปท 4 ภาพถายฟลมชวภาพดวยกลอง SEM หลงจากระยะเวลาเดนระบบ 72 hrs: (ก) พนผวของตวกลางทไมม

การเกาะของชนฟลมชวภาพ(ก าลงขยาย 5,000 เทา), (ข) ฟลมชวภาพของกลมจลนทรยทยอยสลายกาซไฮโดรเจนไซยาไนด (ก าลงขยาย 5,000 เทา) และ (ค) ฟลมชวภาพของกลมจลนทรยทยอยสลายกาซไฮโดรเจนซลไฟด(ก าลงขยาย 5,500 เทา)

ตารางท 4 จ านวนเซลลระหวางการเดนระบบเพอศกษาประสทธภาพสงสดของระบบ ทความเขมขนของกาซ 15 ppm ความสงของตวกลาง 16 cm และระยะเวลากกเกบ 132 sec

ชนดของจลนทรย จ านวนเซลลจลนทรย (CFU/ml) ทระยะเวลาการศกษา

0 hrs. 24 hrs. 36 hrs. 72 hrs.

กลมจลนทรยทยอยสลาย HCN (Agrobacterium tumefaciens SUTS 1 และ Pseudomonas monteilii SUTS 2)

2.9×107 2.8×107 1.9×107 1.3×107

กลมจลนทรยทยอยสลาย H2S (Acinetobacter sp. MU1_03 และ Alcaligenes faecalis MU2_03)

1.7×108 9.5×107 8.6×107 8.2×107

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

100

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72

ประส

ทธภา

พในก

ารก า

จด (ร

อยละ

)

ระยะเวลา (hrs.) Hydrogen cyanide Hydrogen sulfide

0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72

คาคว

ามเป

นกรด

ดาง (

pH)

ออกซ

เจนล

ะลาย

น า (D

O; m

g/l)

ระยะเวลา (hrs.) ออกซเจนละลายน า (mg/l) คาความเปนกรดดาง

(ก) (ข) (ค)

Page 12: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

786 KKU Science Journal Volume 43 Number 4 Research

สรปผลการวจย จากการศกษาการยอยสลายกาซไฮโดรเจน

ไซยาไนด และไฮโดร เจนซล ไฟด ด วยจ ลนทร ย Pseudomonas monteilii SUTS 2, Agrobacterium tumefaciens SUTS 1, Acinetobacter sp. MU1_03 และ Alcaligenes faecali sMU2_03 ดวยระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอรแบบคพบวาจลนทรยสามารถยอยสลายสารมลพษในรปของกาซไดจรงประสทธภาพในการก าจดของระบบพบวามากกวารอยละ 90 การใชระบบฟกซ-ฟลมไบโอสครบเบอรแบบคมความเหมาะสมกบกระบวนการก าจดกาซทมากกวาหนงชนดขนไป กาซทตองการก าจดควรมคณสมบตทคลายคลงกน เชน สามารถละลายน าได เปนสารทมองคประกอบไมซบซอนมากนก และจลนทรยสามารถยอยสลายไดซงความเขมขนของกาซทเขาระบบ และความสงของตวกลางในระบบเปนอกพารามเตอรหนงทมความส าคญในการออกแบบระบบบ าบดเนองจากมผลตออตราการไหลของกาซทเขาระบบ (gas flow rate) อตราภาระของกาซทเขาระบบ (GLR) ระยะเวลากกเกบ (EBRT) และความสามารถในการก าจดกาซของระบบ (GEC) (Filho et al., 2010) และประสทธภาพสงสดของระบบเปนอกปจจยหนงในการตดสนใจเลอกใชระบบบ าบดใหมความเหมาะสมกบสารมลพษและความคมคากบการลงทนสรางระบบบ าบดจรง

กตตกรรมประกาศ ก า ร ศ ก ษ า น ไ ด ร บ ท น ส น บ ส น น จ า ก

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ภายใตทนอดหนนโครงการวจยเพอท าวทยานพนธระดบบณฑตศกษา พ.ศ. 2555

เอกสารอางอง อลสา วงใน. (2550). การบ าบดสารมลพษทางชวภาพ

Bioremediation. พมพคร งท 2. กรงเทพฯ : จฬาลงกรณมหาวทยาลย. หนา 83-128.

APHA, AWWA, WPCF. (1995). Standard methods for the examination of water and wastewater. 19th edition. Washington D.C.: American public health associationlnc. pp. 535-561.

Barclay, M., Hart, A., Knowles, C.J., Meeussen, J.C.L. and Tett, V.A. (1998). Biodegradation of metal cyanides by mixed and pure cultures of fungi. Enzyme and Microbial Technology 22(4): 223-231.

Dash, R.R.,Gaur, A. and Balomajumder, C. (2009). Cyanide in industrial wastewaters and its removal: A review on biotreatment.Journal of Hazardous Materials 163(1): 1-11.

Dzombak, D., Rajat, S., George, M. and Wong, C. (2006). Cyanide In water and soil chemistry, risk and management. Boca Raton USA. CRC press 1: 25-37.

Ebb, (2004). Biological degradation of cyanide compound. Current Opinion in Biotechnology 15: 231-236.

Filho, J.L.R.P., Sader, L.T., Damianovic, M.H.R.Z., Foresti, E. and Silva, E.L. (2010). Performance evaluation of packing materials in the removal of hydrogen sulphide in gas-phase biofilters: Polyurethane foam, sugarcane bagasse, and coconut fibre. Chemical Engineering Journal 158: 441-450.

Jeong, G.T., Park, D.H., Lee, G.Y. and Cha, J.M. (2006). Application of two-stage biofilter system for the removal of odorous compounds. Applied Biochemistry and Biotechnology 132: 1077-1088.

Kennes, C., Rene, E.R. and Veiga, M.C. (2009). Bioprocesses for air pollution control.

Page 13: การก าจัดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฟิล์ม ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_43_No_3_P_775-787.pdf ·

งานวจย วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 43 ฉบบท 4 787

Journal of Chemical Technology and Biotechnology 84: 1419-1436.

National Research Council. (2002). Acute exposure guideline levels for selected airborne chemicals. Volume 2. Washington, D.C.: The National Academies press. pp. 211-259.

Pawlowski, L., Lacy, W.J. and Dlugosz, J.J. (1989). Chemistry for the protection of the environment. Environmental Science Research 42: 243-246.

Wolstenholme, P. and Schafer,P. (2005) Odor control bioscrubber: A 20-year history of successful application. In session: Management of Odors and VOCs/Disinfection: Odor and VOC Mitigation and Control Technologies. In: WEFTEC 2005 Proceedings. Washington Convention Center Washington, DC, USA. 20: 1372-1385.

Potivichayanon, S. and Kitleartpornpairoat, R. (2010). Biodegradation of cyanide by a novel cyanide- degradation bacterium. World Academy of Science. Engineering and Technology 4(6): 1093-1096.

Potivichayanon, S., Pokethitiyook, P. and Kruatrachue, M. (2006). Hydrogen sulfide removal by a novel fixed-film bioscrubber system. Process Biochemistry 41(3): 708-715.

Rattanapan, C., Boonsawang, P. and Kantachote, D. (2009). Removal of H2S in down-flow GAC biofiltrationusing sulfide oxidizing bacteria

from concentrated latex wastewater. Bioresource Technology 100(1): 125-130.

Rene, E.R., Lopez, M.E., Veiga, M.C. and Kennes, C. (2010). Steady- and transient-state operation of a two-stage bioreactor for the treatment of a gaseous mixture of hydrogen sulphide,

methanol and -pinene. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 85(3): 336-348.

Schroeder, E.D. (2002). Trends in application of gas-phase bioreactors. Reviews in Environmental Science and Biotechnology 1(1): 65-74.

Sercu, B., Nunez, D., Langenhove, H.V., Aroca, G. and Verstraete, W. (2005). Operational and microbiological aspects of a bioaugmented two-stage biotrickling filter removing hydrogen sulfide and dimethyl sulfide. Biotechnology and Bioengineering 90(2): 259-226.

United Nations Environment Programme. (2003). Concise international chemicalassessment document 53, Hydrogen sulfide: Human health aspects.Geneva:World Health Organization. 5-14.

Yang, Y. and Allen, E.R. (1994). Biofiltration control of hydrogen sulfide part 1. Design and operational parameters. Journal Air & Waste Management Association 44: 863-868.