Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12173
Title: การบำบัดฟอสฟอรัสในน้ำจากการเลี้ยงกุ้งโดยแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสีม่วงที่ไม่สะสมซัลเฟอร์ที่คัดแยกได้จากบ่อเลี้ยงกุ้ง
Other Titles: Phosphorus Removal in Rearing Water from Shrimp Cultivation by Selected Purple Non-Sulfur Bacteria from Shrimp Ponds
Authors: ดวงพร คันธโชติ
ปฐมา บุญรักษ์
Faculty of Science (Microbiology)
คณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาจุลชีววิทยา
Keywords: น้ำเสีย การบำบัด การกำจัดฟอสฟอรัส;คุณภาพน้ำทิ้ง
Issue Date: 2560
Publisher: มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
Abstract: Shrimp cultivation not only produces high income but also causes environmental impacts. One of the key environmental concerns for shrimp cultivation is the discharge of rearing water with high levels of nutrients, especially phosphorus into waterways, resulting in eutrophication. To solve this problem, biological treatment is well recognized for applying; and the use of purple non-sulfur bacteria (PNSB) is one of alternative attractive choices because of their high removal efficiency in wastewater treatment with various metabolic growth conditions. Therefore, this study aimed to investigate water quality of rearing water from shrimp cultivation, to isolate and screen PNSB from shrimp ponds with their ability for reducing phosphorus in water from shrimp cultivation, and to optimize conditions for phosphorus removal. It was found that water quality of rearing water had phosphorus level that was dramatically higher than the standard level for discharge whist other parameters were in the optimal range. A total of 83 PNSB strains were isolated from water and sediment samples collected from various shrimp ponds located on Phang-nga and Songkhla provinces. For primary screening, there were 42 strains (51%) grew well (OD660> 1.0) in glutamate-acetate broth supplemented with 1.5% (w/v) NaCl, under conditions of microaerobic-light and aerobic-dark. However, in secondary screening only two strains (W12 and W48) could grow well in sterile rearing water collected from shrimp ponds. Both strains were selected for tertiary screening to investigate their ability to remove phosphorus in sterile rearing water under both incubating conditions. They produced no significant differences for phosphorus removal efficiency ( 50%) with exception under microaerobic-light conditions as strain W12 roughly reduced 46% phosphorus. These 2 strains had the possibility to be used as inoculants for removal of phosphorus from rearing water in shrimp ponds. The molecular identification using 16s RNA gene found that both selected isolates were Afifella marina W12 and Rhodovulum sulfidophilum W48. The optimization for phosphorus removal using Response Surface Methodology with Central Composite Design by a mixed culture of both selected strains (ratio 1:1) in sterile rearing shrimp water under aerobic-dark conditions for 96 h found that the optimal conditions were 5% inoculum, initial pH 7.5 and 2.5% salinity. Confirmation of the results, non-sterile rearing shrimp water was used under the the optimized conditions at 72 h removals of phosphorus and nitrate by a mixed culture were 28.33 and 49.27%, respectively. On the other hand, native control as no inoculation reduced 22.77% for phosphorus and 48.19% for nitrate. However, no significant difference was found for removal of sCOD (soluble Chemical Oxygen Demand) at 24 h by inoculated PNSB and control sets as roughly 90% reduction (< 10 mg/L sCOD). In contrast, unsuitable conditions for shrimp growth were observed in the native control as higher levels of nitrite > 1 mg/L) and pH. The mixed culture, throughout the experiment, could control pH and nitrite in ranges of standard water quality that suitable for shrimp cultivation, which requires pH value in a range of 7.5 - 8.2 and nitrite level less than 1 mg/L. The removal efficiency of the mixed cultive was high at the 24 h of treatment. Methylene blue and DAPI (4.6-diaminido-2-phenylindole) stains confirmed that the mixed culture removed phosphorus from rearing water and then accumulated in the form of polyphosphate granules as their increasing with longer treating times.
Abstract(Thai): การเพาะเลี้ยงกุ้งสามารถสร้างรายได้สูงมาก แต่ขณะเดียวกันก็สามารถก่อให้เกิด ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยมีสาเหตุหลักจากการปล่อยน้ำทิ้งที่ไม่ผ่านการบำบัดลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ ซึ่งน้ำทิ้งอุดมไปด้วยธาตุอาหารโดยเฉพาะฟอสฟอรัส ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิด ปัญหายูโทรฟิเคชั่น เพื่อแก้ปัญหานี้การบำบัดทางชีวภาพเป็นวิธีการที่ดีในการนำมาประยุกต์ใช้และการใช้แบคทีเรียสังเคราะห์แสงสีม่วงที่ไม่สะสมซัลเฟอร์ (purple non-sulfur bacteria, PNSB)เป็นหนึ่งในทางเลือกที่น่าสนใจ เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงในการบำบัดน้ำเสีย และความหลากหลายของรูปแบบการเจริญ จึงนำมาสู่วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อทราบคุณภาพน้ำเลี้ยงกุ้งการแยกและคัดเลือก PNSB ที่มีความสามารถในการลดฟอสฟอรัสในน้ำเลี้ยงกุ้ง และการเพิ่มประสิทธิภาพของเชื้อในการกำจัดฟอสฟอรัสโดยหาสภาวะที่เหมาะสมในการบำบัด ผลการตรวจวัดคุณภาพน้ำเลี้ยงกุ้งที่ใช้ในการทดลอง พบปริมาณฟอสฟอรัสมีค่าสูงไม่เหมาะตามมาตรฐาน คุณภาพน้ำเลี้ยงเพื่อการผลิตกุ้งทะเล ขณะที่พารามิเตอร์อื่นๆ อยู่ในระดับที่เหมาะสม การแยก PNSB จากตัวอย่างน้ำและตะกอนดินจากบ่อกุ้งในจังหวัดพังงาและสงขลาสามารถแยกเชื้อได้ทั้งสิ้น 83 ไอโซเลท เมื่อทำการคัดเลือกเชื้อขั้นแรกในอาหารเลี้ยงเชื้อ Glutamate-acetate ที่เติมเกลือแกง 1.5% (w/v) พบว่า PNSBจำนวน 42 ไอโซเลท (51%) สามารถเจริญได้ดี (ODu > 1.0) ภายใต้สภาวะมีอากาศเล็กน้อย-มีแสง และ สภาวะมีอากาศ-ไร้แสง อย่างไรก็ตามผลการคัดเลือกเชื้อขั้นที่สองซึ่งทดสอบการเจริญในน้ำเลี้ยงกุ้งปราศจากเชื้อ พบว่ามีเพียง 2 ไอโซเลท (W12 และ W48) ที่เจริญได้ดี จึงนำมาทดสอบความสามารถในการลดฟอสฟอรัสในน้ำเลี้ยงกุ้งปราศจากเชื้อในการ คัดเลือกเชื้อขั้นที่ 3 พบว่าไอโซเลททั้งสองมีประสิทธิภาพในการลดฟอสฟอรัสมากกว่า 50% โดยไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทั้งสองสภาวะการเลี้ยงยกเว้นสายพันธุ์ W12 ลดฟอสฟอรัสได้ 46% ภายใต้สภาวะมีอากาศเล็กน้อย-มีแสง ดังนั้นทั้งสองสายพันธุ์มีความเป็นไปได้ที่จะใช้เป็นกล้าเชื้อกำจัดฟอสฟอรัสในน้ำเลี้ยงกุ้งและจากผลการเทียบเคียงโดยวิธีทางอญชีววิทยาใช้ขี่น 16 S FRNA พบว่าไอโซเลท W12 คือ Affella marinaและ W48 คือ Rhodovlum su/idophilum เพื่อเพิ่ม (6) ประสิทธิภาพในการกำจัดฟอสฟอรัสในน้ำเลี้ยงกุ้งจึงใช้เชื้อทั้งสองผสมกันที่อัตราส่วน 1:1 ในน้ำเลี้ยงปราศจากเชื้อและหาสภาวะที่เหมาะสมด้วยการออกแบบการทดลองที่ใช้วิธีการพื้นผิวตอบสนอง (Response Surface Methodology) ซึ่งกำหนดชุดทดลองแบบส่วนประสมกลาง (Central Composite Design) พบว่า สภาวะที่เหมาะสมในการลดฟอสฟอรัสในน้ำเลี้ยงกุ้งปราศจากเชื้อ คือการใช้กล้าเชื้อ 5% ปรับสภาวะน้ำเลี้ยงให้มี pH เริ่มต้น 7.5 ความเค็ม 2.5% โดยบำบัดภายใต้สภาวะ มีอากาศ-ไร้แสงเป็นเวลา 96 ชม. และยืนยันผลการทดลองในน้ำเลี้ยงกุ้งดิบ (ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อ) ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่เวลา 72 ชม. พบว่า กล้าเชื้อผสมลดฟอสฟอรัสและไนเตรทได้ 28.33%และ 49.27% ตามลำดับ ขณะที่ชุดควบคุมไม่เติมกล้าเชื้อ (native control) ลดฟอสฟอรัสได้ 22.77% ส่วนไนเตรทลดได้ 48.19% โดยการลดค่า SCOD (Soluble Chemical Oxygen Demand) ของทั้งสอง ชุดไม่ต่างกันที่ 24 ชม. ซึ่งลดได้ประมาณ 90% (sCOD < 10 มก./ล.) แต่ไนไตรท์ของชุดควบคุมมีค่ามากกว่า 1 มก./ล. รวมทั้งค่า pH ที่สูงขึ้นซึ่งไม่เหมาะสมต่อการเลี้ยงกุ้ง ขณะที่ชุดที่ใช้กล้าเชื้อผสมสามารถควบคุม pH และไนไตรท์ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมตลอดการทดลอง ซึ่งมีค่า pH ระหว่าง 7.5 - 8.2 และไนไตรท์ต่ำกว่า 1 มก./ล. ทั้งนี้กิจกรรมของเชื้อผสมในการกำจัดฟอสฟอรัสเกิดขึ้นได้ดีภายใน 24 ชม.แรก จากการย้อมสีเซลล์ด้วย Methylene blue และ DAPI (4.6-diaminido-2-phenylindole) พบว่า เชื้อผสมสามารถลดฟอสฟอรัสในน้ำเลี้ยงกุ้งแล้วนำมาสะสมในรูปแบบ polyphosphate แกรนูล ซึ่งเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาการบำบัด
Description: วิทยานิพนธ์ (วท.ม. (จุลชีววิทยา))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2560
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12173
Appears in Collections:326 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
420174.pdf2.03 MBAdobe PDFView/Open


Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.