Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Effect of ammonia oxidizing bacteria communities in enriched nitrifying activated sludge and sludge from full scale wastewater treatment plants on degradation of 17α-ethynylestradiol via co-metabolism

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

ผลกระทบของกลุ่มประชากรแอมโมเนียออกซิไดซิงค์แบคทีเรียในไนตริไฟอิงแอกทิเวเต็ดสลัดจ์ที่เพาะเลี้ยงและสลัดจ์จากระบบบำบัดน้ำเสียจริงในการย่อยสลาย 17 แอลฟา-เอทินิวเอสตระไดออลโดยกระบวนการเมตาโบลิซึมร่วม

Year (A.D.)

2008

Document Type

Thesis

First Advisor

Tawan Limpiyakorn

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

Master of Science

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Environmental Management

DOI

10.58837/CHULA.THE.2008.2161

Abstract

Ammonia oxidizing bacteria (AOB) has been reported for their capability of degrading several recalcitrant organic pollutants during ammonia oxidation by co-metabolism mechanism. 17α-ethynylestradiol (EE2) is a synthetic female hormone that is the main component in oral contraceptive pill. EE2 can be released via human excretion causing the municipal sewage being an important source of EE2. Previous studies suggested that EE2 is persistent in contact with activated sludge but can be degraded by AOB in nitrifying sludge (NAS) during the oxidation of ammonia. However, all of the previous studies so far focused only on the AOB obtained from enriched NAS with extremely high ammonia levels. Therefore, this study, focused on the degradation patterns of EE2 (10 mg/L) by enriched NASs (with initial ammonium concentrations of 2 and 30 mM) and sludge from full-scale wastewater treatment plants (WWTPs) (two municipal and two industrial WWTPs) of which were different in AOB communities. AOB communities in enriched NASs from 2 and 30 mM reactors differed significantly. NASs from both reactors exhibited different degradation patterns of EE2. NAS containing AOB with high affinity to ammonia (Nitrosomonas oligotropha cluster) was able to degrade EE2 more than that with low affinity to ammonia (Nitrosomonas europaea cluster). In municipal sludge (MWWTP-A and MWWTP-B) AOB played a major role in EE2 degradation while small amounts of EE2 were degraded by heterotrophs. In contrast, in industrial sludge, heterotrophs were the one that degraded EE2 considerably. Results tended to showed that sludge with different AOB communities exhibited different degradation patterns of EE2. AOB with high affinity to ammonia (Unknown Nitrosomonas cluster, Nitrosomonas communis cluster and Nitrosomonas oligotropha cluster; MWWTPA, MWWTP-B, IWWTP-B) was able to degrade more EE2 than AOB with low affinity to ammonia (Nitrosomonas europaea-Nitrosomonas mobilis cluster, IWWTP-A). However, it is hard to say this conclusion exactly as heterotrophs also played significant role in sludge from full-scale WWTPs and can not be neglected.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

แอมโมเนียออกซิไดซิงค์แบคทีเรีย (AOB) มีประสิทธิภาพในการย่อยสลายสารอินทรีย์มลพิษที่ย่อยสลายยากหลายชนิดในระหว่างกระบวนการออกซิเดชั่นแอมโมเนีย โดยผ่านกระบวนการเมตาโบลิซึ่มร่วม 17α-เอทินิวเอสตระไดออล (EE2) เป็นฮอร์โมนสังเคราะห์เพศหญิงชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของยาเม็ดคุมกำเนิด EE2 ถูกปลดปล่อยจากมนุษย์โดยการขับถ่ายลงสู่น้ำเสียชุมชนซึ่งทำให้น้ำเสียชุมชนเป็นแหล่งสำคัญที่พบ EE2 การศึกษาก่อนหน้านี้พบว่า EE2 มีความคงทนในระบบบำบัดน้ำเสียแบบแอกทิเวเต็ดสลัดจ์ แต่สามารถย่อยสลายได้โดย AOB ในไนตริไฟอิงแอกทิเวเต็ดสลัดจ์ (NAS) ระหว่างกระบวนการออกซิเดชั่นแอมโมเนีย อย่างไรก็ตาม การศึกษาทั้งหมดก่อนหน้านี้ได้ทำการศึกษาเฉพาะ AOB ที่มาจากการเพาะเลี้ยงด้วยอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีความเข้มข้นของแอมโมเนียสูงมากๆ ดังนั้นการศึกษาครั้งนี้จึงมุ่งเน้นที่จะศึกษารูปแบบการย่อยสลาย EE2 (10 mg/L) โดย NAS ที่เพาะเลี้ยงขึ้น (ที่แอมโมเนียเริ่มต้น 2 และ 10 mM) และ สลัดจ์จากระบบบำบัดน้ำเสียจริง (จากระบบบำบัดน้ำเสียชุมชน 2 แห่ง และระบบบำบัดน้ำเสียโรงงานอุตสาหกรรม 2 แห่ง) ซึ่งกลุ่มประชากร AOB จากระบบบำบัดน้ำเสียทั้งหมดมีความแตกต่างกัน โดยกลุ่มประชากร AOB ใน NAS ที่เพาะเลี้ยงจากถังปฎิกรณ์ 2 และ 30 mM มีความแตกต่างของรูปแบบการย่อยสลาย EE2 โดย NAS ที่มีกลุ่มประชากร AOB ในกลุ่มความเข้นข้นของแอมโมเนียในระดับต่ำ (Nitrosomonas oligotropha cluster) จะสามารถย่อยสลาย EE2 ได้มากกว่า AOB ในกลุ่มความเข้นข้นของแอมโมเนียในระดับสูง (Nitrosomonas europaea cluster) ในสลัดจ์จากระบบบำบัดน้ำเสียชุมชน (MWWTP-A and MWWTP-B) AOB เป็นตัวทำหน้าที่หลักในการย่อยสลาย EE2 ในขณะที่ heterotrophs ย่อยสลาย EE2 เล็กน้อย ในทางตรงกันข้าม ในสลัดจ์จากระบบบำบัดน้ำเสียโรงงานอุตสาหกรรม (IWWTP-A and IWWTP-B) heterotrophs เป็นจุลินทรีย์สำคัญในการย่อย EE2 แนวโน้มของผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าสลัดจ์ที่มีความแตกต่างกันของกลุ่มประชากร AOB แสดงรูปแบบการย่อยที่แตกต่างกัน โดย AOB ในกลุ่มความเข้นข้นของแอมโมเนียในระดับต่ำ (Unknown Nitrosomonas cluster, Nitrosomonas communis cluster และ Nitrosomonas oligotropha cluster, MWWTP-A, MWWTP-B, IWWTP-B) จะสามารถย่อยสลาย EE2 ได้มากกว่า AOB ในกลุ่มความเข้นข้นของแอมโมเนียในระดับสูง (Nitrosomonas europaea-Nitrosomonas mobilis cluster, IWWTP-A) อย่างไรก็ตามยังเป็นการยากที่จะสรุปผลดังกล่าวได้อย่างชัดเจน เนื่องจาก heterotrophs ทำหน้าที่ย่อย EE2 อย่างมีนัยสำคัญในสลัดจ์จากระบบบำบัดน้ำเสียจริงและไม่สามารถละเลยได้

Link to Full Text

Share

COinS