SELECTION OF HALOPHYTES FOR PICKLED INDUSTRY WASTEWATER TREATMENT BY HORIZONTAL SUBSURFACE FLOW CONSTRUCTED WETLANDS

Abstract

This experiment aims to select halophytes for pickled industry wastewater treatment using horizontal subsurface flow constructed wetlands. The research was divided into two experiments: (1) selecting halophytes with salt-tolerant abilities, and (2) studying the efficiency of halophytes for pickled industry wastewater treatment using horizontal subsurface flow-constructed wetlands (HSCWs).

In experiment 1: Halophytes used in the study included Typha angustifolia (Cattail), Cyperus alternifolius (Umbrella sedge), Vetiveria zizanioides (Vetiver grass), and Suaeda maritima (Seablite). They were planted in pots with soil used for the planting material. Salinity tolerance was tested with salinity levels of 0, 12, 15, and 18 ppt, respectively, for 4 treatments with 3 replicates. Parameters analyzed included the number and height of plants, and physical characteristics. The results found that V.zizanioides and T.angustifolia can tolerate salinity of 12 and 15 ppt, respectively. C.alternifolius and S.maritima were able to tolerate a salinity concentration of 18 ppt compared to the concentration of effluent discharged from the clarifier of the pickled industry at a concentration between 14.6-16.5 ppt. Thus, T.angustifolia, C.alternifolius, and S.maritima are suitable for use in further experiments.

In experiment 2: study the efficiency of halophytes for pickled industry wastewater treatment by HSCWs. HSCWs were constructed by plastic tubs with a width, length and height of 0.64 m., 0.85 m., and 0.3 m. respectively Inside the tubs, 3 types of intermediates were used: soil, chipped stone, and sand. Afterward, all halophytes, including T.angustifolia, C.alternifolius, S.maritima, and control (without plants) were planted in the HSCWs for 4 treatments with 3 replicates total of 12 ponds. The influent used for feeding each HSCWs was obtained from the effluent discharged from the clarifier of the pickled industry with COD, BOD, SS, Salinity, EC, TDS, Nitrate, and Phosphate average in the range 192-218 mg/l, 149.6-169.4 mg/l, 98.5-107.3 mg/l, 14.6-16.5 ppt, 24.1-26.9 mS/cm, 15,430-17,239 mg/l, 0.73-0.86 mg/l.NO3- and 3.58-3.83 mg/l.PO43- respectively, Each system's influence was continuously fed to HSCWs with a 6 l/d flow, an area of 0.43 m2, a hydraulic loading rate of 1.40 cm/d, an organic loading rate of 0.0025 kg/m2-d, and sampling was conducted every 5 days for 140 days. The results indicated that the halophyte most efficient in treating wastewater from the pickled industry was S. maritima, in which COD, BOD, SS, salinity, EC, TDS, nitrate, and phosphate were reduced to 33.47±2.00 mg/l, 19.68±1.25 mg/l, 12.24±0.94 mg/l, 11.40±0.13 ppt, 19.39±0.14 mS/cm, 12,412±91.84 mg/l, 0.35±0.02 mg/l NO3-, and 0.69±0.02 mg/l PO43-, respectively, and the treatment efficiency of 83.2%, 87.3%, 88.6%, 24.4%, 21.7%, 21.7%, 58.3%, and 81.6%, respectively. Regarding C.alternifolius it is less efficient in treating wastewater than S.maritima and T.angustifolia which are unable to treat wastewater due to ion toxicity. This leads to a wastewater treatment efficiency that is comparable to a control system.

In terms of sodium content in plants, After the experiment, it was found that S.maritima exhibited increased sodium absorption into the plant of 25.12 g. This was followed by T. angustifolia and C.alternifolius, which showed increases of 2.79 g and 0.58 g, respectively. However, all halophytes and media in HSCWs were able to retain approximately 14.5% of the total salt entering the system. This indicates that these three plant species are still not efficient enough in treating salinity in wastewater from the pickled industry.

In summary, S. maritima is capable of treating COD, BOD, SS, nutrients, and it can thrive in saline wastewater from pickled industry. However, the efficiency of S.maritima in treating high salinity is insufficient to meet the industrial wastewater standards.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อคัดเลือกพืชทนเค็มสำหรับโรงงานผักและผลไม้ดองโดยใช้ระบบบําบัดน้ำเสียแบบบึงประดิษฐ์แบบไหลผ่านใต้ดินแนวนอน ในงานวิจัยนี้แบ่งเป็น 2 การทดลอง ได้แก่ (1) การคัดเลือกพืชที่มีความสามารถในการทนความเค็ม และ (2) การศึกษาประสิทธิภาพของพืชทนเค็มในการบําบัดน้ำทิ้งจากโรงงานผักและผลไม้ดองโดยใช้ระบบบําบัดน้ำเสียแบบบึงประดิษฐ์แบบไหลผ่านใต้ดินแนวนอน

การทดลองที่1 พืชทนเค็มที่ใช้ในการศึกษาในครั้งนี้ ได้แก่ ธูปฤาษี กกราชินี หญ้าแฝก และ ชะคราม ทำการปลูกลงในกระถางที่มีดินเป็นวัสดุปลูก ความทนเค็มของพืชถูกทดสอบที่ระดับความเค็ม 0, 12, 15 และ18 ppt ตามลำดับ 4 ชุดการทดลอง ชุดทดลองละ3 ซ้ำ พารามิเตอร์ที่วิเคราะห์ ได้แก่ จำนวนต้น และความสูงของพืช และลักษณะทางกายภาพ ผลการทดลองพบว่า หญ้าแฝก และ ธูปฤาษี สามารถทนความเค็มที่ 12 และ15 ppt ตามลำดับ กกราชินี และชะคราม สามารถทนความเค็มที่ 18 ppt เปรียบเทียบกับความเข้มข้นของน้ำทิ้งที่ออกจากบ่อพักน้ำของโรงงานผักและผลไม้ดองที่มีความเข้มข้นอยู่ระหว่าง14.6-16.5 ppt ดังนั้น ธูปฤาษี กกราชินี และ ชะคราม มีความเหมาะสมที่จะนำไปใช้ในการทดลองต่อไป

การทดลองที่ 2 การศึกษาประสิทธิภาพของพืชทนเค็มในการบําบัดน้ำทิ้งจากโรงงานผักและผลไม้ดองโดยใช้ระบบบําบัดน้ำเสียแบบบึงประดิษฐ์แบบไหลผ่านใต้ดินแนวนอน โดยระบบบําบัดน้ำเสียแบบบึงประดิษฐ์แบบไหลผ่านใต้ดินแนวนอนสร้างจากอ่างพลาสติก กว้าง 0.64 m. ยาว 0.85 m. และสูง 0.3 m. ตามลำดับ ภายในบรรจุวัสดุตัวกลาง 3 ชนิด ได้แก่ ดิน หินเกล็ด และทราย จากนั้นพืชทนเค็มทั้งหมด ได้แก่ ธูปฤาษี กกราชินี ชะคราม และ ระบบควบคุม (ไม่มีต้นพืช) มาปลูกในระบบบำบัดน้ำเสียแบบบึงประดิษฐ์แบบไหลผ่านใต้ดินในแนวนอน สำหรับ 4 ชุดการทดลอง การทดลองละ3 ซ้ำ รวมทั้งสิ้น 12 อ่าง น้ำทิ้งที่ใช้ในการศึกษาเป็นน้ำทิ้งที่ออกจากบ่อพักน้ำของโรงงานผักและผลไม้ดอง ที่มีค่า ซีโอดี บีโอดี ของแข็งแขวนลอย ความเค็ม การนำไฟฟ้า ของแข็งละลาย ไนเตรท และฟอสเฟต อยู่ในช่วง 192-218 mg/l 149.6-169.4 mg/l 98.5-107.3 mg/l 14.6-16.5 ppt 24.1-26.9 mS/cm 15,430-17,239 mg/l 0.73-0.86 mg/l.NO3- และ 3.58-3.83 mg/l.PO43- ตามลำดับ แต่ละระบบเติมน้ำทิ้งเข้าสู่ระบบแบบต่อเนื่องที่ 6 l/d พื้นที่รับน้ำ 0.43 m2 อัตราภาระบรรทุกชลศาสตร์ที่ 1.40 cm./d ภาระบรรทุกสารอินทรีย์ที่ 0.0025 kg./m2-d และ ทำการเก็บตัวอย่างน้ำออกจากระบบทุกๆ 5 วัน เป็นระยะเวลา 140 วัน ผลการทดลองพบว่าพืชทนเค็มที่มีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำทิ้งจากโรงงานผักและผลไม้ดองคือ ชะคราม โดยค่า ซีโอดี บีโอดี ของแข็งแขวนลอย ความเค็ม การนำไฟฟ้า ของแข็งละลาย ไนเตรท และฟอสเฟต ลดลงเหลือ 33.47±2.00 mg/l 19.68±1.25 mg/l 12.24±0.94 mg/l 11.40±0.13 ppt 19.39±0.14 mS/cm 12,412±91.84 mg/l 0.35±0.02 mg/l.NO3- และ 0.69±0.02 mg/l.PO43- ตามลำดับ และประสิทธิภาพในการบำบัดร้อยละ 83.2 87.3 88.6 24.4 21.7 21.7 58.3 และ 81.6 ตามลำดับ สำหรับกกราชินีนั้นมีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำทิ้งรองลงมาจากชะคราม และธูปฤาษีไม่สามารถบำบัดน้ำทิ้งได้ เนื่องจากการตายจากสภาวะความเป็นพิษของไอออน ทำให้ประสิทธิภาพการบำบัดน้ำทิ้งทำได้ใกล้เคียงกับระบบควบคุม

ในด้านปริมาณโซเดียมในพืช หลังจากการทดลองพบว่าชะครามมีการดูดซึมโซเดียมเข้าไปในต้นเพิ่มขึ้น 25.12 g. รองลงมาได้แก่ ธูปฤาษี และ กกราชินี โดยเพิ่มขึ้น 2.79 และ 0.58 g. ตามลำดับ แต่อย่างไรก็ตามพืชทนเค็มทั้งหมด และชั้นตัวกลางในระบบบำบัดน้ำเสียแบบบึงประดิษฐ์แบบไหลผ่านใต้ดินในแนวนอนสามารถกักเก็บเกลือในระบบได้ประมาณร้อยละ 14.5 ของปริมาณเกลือทั้งหมดที่เข้าสู่ระบบ ทำให้พืชทั้ง 3 ชนิดนั้นยังมีประสิทธิภาพไม่เพียงพอในการบำบัดความเค็มจากน้ำทิ้งของโรงงานผักและผลดองได้

สรุปได้ว่าชะครามสามารถบำบัดซีโอดี บีโอดี ของแข็งแขวนลอย ธาตุอาหาร และสามารถเจริญเติบโตได้ในสภาวะความเค็มของน้ำทิ้งจากโรงงานผักและผลไม้ดองได้ แต่อย่างไรก็ตาม ชะครามยังมีประสิทธิภาพในการบำบัดความเค็มไม่เพียงพอให้ผ่านเกณฑ์มาตรฐานน้ำทิ้งอุตสาหกรรมได้