การทำนายประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพจากสลัดจ์บ่อเกรอะด้วยการติดตามและออกแบบกลุ่มประชากรจุลินทรีย์

รหัสอ้างอิงมหาวิทยาลัย : มจ.1-61-039
รหัสอ้างอิง วช. : -- ไม่ระบุ --
สถานะการดำเนินการ : กำลังดำเนินการ
วันที่ดำเนินการ : 1 ตุลาคม 2560 ถึง 30 กันยายน 2561
ส่วนที่ 1 ข้อมูลทั่วไป
ข้อมูลทั่วไป ภาษาไทย :
หัวข้อ : การทำนายประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพจากสลัดจ์บ่อเกรอะด้วยการติดตามและออกแบบกลุ่มประชากรจุลินทรีย์
บทคัดย่อ :

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาแนวทางในการเพิ่มประสิทธิภาพที่และการควบคุมระบบการผลิตแก๊สชีวภาพที่จากการหมักร่วมระหว่างสลัดจ์บ่อเกรอะกับของเสียจากการแปรรูปอุตสาหกรรมการเกษตรและอาหารด้วยการติดตามการเปลี่ยนแปลงความหลากหลายของประชากรจุลินทรีย์ในระบบโดยใช้เทคนิค PCR-DGGE และ Metagenomic sequencing และได้นาผลมาทานายความสัมพันธ์ของกลุ่มประชากรจุลินทรีย์กับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ในการควบคุมระบบ เช่น organic loading rate (OLR) คุณสมบัติของสารขาเข้าระบบ อุณหภูมิ และประสิทธิภาพที่การผลิตก๊าซชีวภาพที่ของระบบหมักร่วมโดยใช้โครงข่ายใยประสาทเทียม

ในการศึกษาได้มีการดาเนินระบบแบบต่อเนื่องด้วยถังปฏิกรณ์ Temperature-Phased Anaerobic Digester (TPAD) โดยระบบจะประกอบไปด้วยถัง Thermophilic และ ถัง Mesophilic ซึ่งจะมีการใช้สารตั้งต้นในการหมักที่แตกต่างกันนั่นคือ การใช้สลัดจ์บ่อเกรอะเป็นสารอาหารเดี่ยว (TPAD 1) การใช้สลัดจ์บ่อเกรอะเป็นสารอาหารร่วมกับน้าเสียจากโรงงานลาไยอบแห้ง (TPAD 2) และการใช้สลัดจ์บ่อเกรอะร่วมกับเปลือกลาไย (TPAD 3) สาหรับการศึกษาได้มีการเก็บตัวอย่างของเสียและน้าเสียที่เข้าและออกระบบ และปริมาณก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นเพื่อนามาวิเคราะห์ประสิทธิภาพที่การทางานของระบบ TPAD ทั้ง 3 นอกจากนี้ยังได้เก็บตัวอย่างตะกอนจุลินทรีย์จากระบบทั้ง 3 มาวิเคราะห์โดยใช้เทคนิค PCR-DGGE และ Metagenomic

ผลการศึกษาพบว่าระบบหมักร่วมระหว่างสลัดจ์บ่อเกรอะร่วมกับเปลือกลาไยให้ก๊าซชีวภาพที่ในปริมาณสูงและมีเสถียรภาพที่มากที่สุด นอกจากนั้นยังพบว่าโครงสร้างของประชากรจุลินทรีย์มีการเปลี่ยนแปลงและมีความหลากหลายแตกต่างตามลักษณะของสารตั้งต้นและสภาวะการดาเนินระบบ โดยเฉพาะอุณหภูมิในการดาเนินระบบที่ต่างกัน จุลินทรีย์ชนิดเด่นที่พบจากระบบ TPAD ทั้ง 3 อยู่ในกลุ่ม Bacteroidetes Firmicutes Proteobacteria Verrucummicrobia Tenericutes Verrucummicrobia และ Chloroflexi ซึ่งจะมีสัดส่วนที่แตกต่างกันไปตามสภาวะของระบบ นอกจากนี้ถัง Thermophilic และถัง Mesophilic ของระบบ TPAD 1 มีสัดส่วนของจุลินทรีย์ชนิดเด่นที่มีความคล้ายคลึงกัน โดยจะประกอบไปด้วย Firmicutes และ Proteobacteria ในขณะที่กลุ่ม Bacteroidetes และ Cloacimonetes แต่จะพบมากในถัง Mesophilic ซึ่งมากกว่าถัง Thermophilic ส่วนในระบบ TPAD 2 พบว่าสัดส่วนของเชื้อจุลินทรีย์ชนิดเด่นมีความแตกต่างระหว่าง 2 ถังอย่างชัดเจน โดยถัง Thermophilic จะพบ Firmicutes และ Thermotogae ในสัดส่วนที่มากซึ่งเป็นที่น่าสนใจว่าเชื้อตัวหลังไม่พบในถัง Mesophilic ในขณะที่ถัง Mesophilic จะพบ Cloacimonetes ซึ่งไม่พบในถัง Thermophilic สาหรับในระบบ TPAD 3 จะพบ Firmicutes และ Chloroflexi ในปริมาณมากในถัง Mesophilic และตรวจเจอ Bacteroidetes และ Cloacimonetes ในถัง Thermophilic อย่างไรก็ตามพบว่ามีเพียง 1-5% ในจานวนจุลินทรีย์ทั้งหมดเท่านั้นที่เป็นแบคทีเรียสร้างมีเทน โดยทั้ง 2 ถังปฏิกรณ์จะพบว่ามีแบคทีเรียชนิดเด่นที่สร้างมีเทน ได้แก่ Methanosarcina และ Methanothermobacter

คำสำคัญ : ถังหมักร่วมแบบเฟสอุณหภูมิ สลัดจ์บ่อเกรอะ ของเสียจากอุตสาหกรรมลาไยอบแห้งสีทอง ความหลากหลายของประชากรจุลินทรีย์ พีซีอาร์-ดีจีจีอี
ข้อมูลทั่วไป ภาษาอังกฤษ :
Title : Prediction the efficiency of biogas production from septage by microbial diversity monitoring and design
Abstract :

The objective of this study was to investigate and monitor changes of microbial diversity using PCR-DGGE and metagenimic sequencing in order to provide the alternative solution for enhancing the system efficiency and achieving a better system control and operation of biogas production from anaerobic co-digestion processes between septage and waste from agroindustry. Also, the relationship between microbial communities and changes of operating conditions such as organic loading rate (OLR ), influent characteristics, temperature and gas production efficiency was evaluated using an artificial neural network analysis.

In this work, Temperature-Phased Anaerobic Digester reactors (TPAD)were operated with continuous mode. Each TPAD had 2 systems connected in series that are thermophilic reactor and mesophilic reactor. Different types of substrates that are septage as a single substrate (TPAD 1), septage co digested with wastewater from dried longan process (TPAD 2), septage co-digested with longan peel (TPAD 3) were used in this study. In order to investigate the system performance, waste and wastewater samples from influent and effluent were collected for physical and chemical analysis and biogas yield from each reactor was also measured. Moreover, microbial sludge from both reactors of three TPAD systems were collected for microbial community analysis using PCR-DGGE and metagenomic sequencing analysis.

Results showed that the co digestion process between septage and longan peel gave the highest gas production and system stability. Moreover, microbial community structure appeared to be diverse and change along with different influent characteristics and operating conditions, especially different operating temperatures. Bacteroidetes Firmicutes Proteobacteria Verrucummicrobia Tenericutes Verrucummicrobia and Chloroflexi were dominant species found from all TPADs which had different ratios andquantities between systems. The dominance and microbial community obtained from thermophilic system and mesophilic system from TPAD 1 were similar. Interestingly, Firmicutes and Proteobacteria were found from both tanks, while higher amount of Bacteroidetes and Cloacimonetes were found only from mesophilic reactor. However, it was found that microbial community structures obtained from both systems from TPAD 2 were significantly unique. Firmicutes and Thermotogae were found from thermophilic reactor, while the latter could not be detected from the mesophilic reactor. Interestingly, Cloacimonetes was only found from Mesophilic reactor. In TPAD 3, high percentage of Firmicutes and Chloroflexi were detected from mesophilic tank, while Bacteroidetes and Cloacimonetes were found from thermophilic reactor. However, approximately 1-5% of microorganisms found from the system were methanogens and Methanosarcina and Methanothermobacter were dominance obtained from both systems.

Keyword : Temperature-Phased Anaerobic Digester reactors (TPAD), Septage, Waste from dried longan process, Microbial diversity, PCR-DGGE.
รูปแบบงานวิจัย : -- ไม่ระบุ --
ประเภทงานวิจัย : -- ไม่ระบุ --
สาขางานวิจัย : -- ไม่ระบุ --
กิจกรรมที่เกี่ยวข้อง : -- ไม่ระบุ --
Road map : -- ไม่ระบุ --
ส่วนที่ 2 ประเภทโครงการวิจัย
โครงการเดี่ยว
ส่วนที่ 3 ลักษณะโครงการวิจัย
โครงการใหม่
ส่วนที่ 4 ข้อมูลเจ้าของผลงานวิจัย
 รายชื่อนักวิจัยตำแหน่งนักวิจัยสัดส่วน (%)ประเภทนักวิจัย
1 อาจารย์ ดร.มุจลินทร์ ผลจันทร์
ประเภทบุคคล : บุคลากรภายใน     กลุ่มนักวิจัย : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
หน่วยงานต้นสังกัด : คณะวิทยาศาสตร์
ผู้วิจัยหลัก
(2561)
60 ไม่ระบุ
2 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ปิยะนุช เนียมทรัพย์
ประเภทบุคคล : บุคลากรภายใน     กลุ่มนักวิจัย : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
หน่วยงานต้นสังกัด : คณะวิทยาศาสตร์
ผู้วิจัยร่วม
20 ไม่ระบุ
3 รองศาสตราจารย์ ดร.พูนพัฒน์ พูนน้อย
ประเภทบุคคล : บุคลากรภายใน     กลุ่มนักวิจัย : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
หน่วยงานต้นสังกัด : คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร
ผู้วิจัยร่วม
20 ไม่ระบุ
ส่วนที่ 5 แหล่งทุนสนับสนุนงานวิจัย
 ปีงบประมาณ / วันที่รายละเอียดแหล่งทุนจำนวนเงิน (บาท)
1
ปีงบประมาณ : 2561
1/10/2560 ถึง 30/9/2561
ประเภทแหล่งทุน : งบประมาณภายในสถาบัน กองทุนวิจัย มหาวิทยาลัยแม่โจ้
งบประมาณแผ่นดินแม่โจ้
287,600.00
   รวมจำนวนเงิน : 287,600.00
ส่วนที่ 6 การนำเสนองานวิจัย
ไม่มีข้อมูลการนำเสนองานวิจัย
ส่วนที่ 7 การตีพิมพ์เผยแพร่
ไม่มีข้อมูลการนำเสนองานวิจัย
ส่วนที่ 8 การอ้างอิงงานวิจัย
ไม่มีข้อมูลการอ้างอิงงานวิจัย
ส่วนที่ 9 การนำงานวิจัยไปใช้ประโยชน์
ไม่มีข้อมูลการนำงานวิจัยไปใช้ประโยชน์
ที่อยู่การติดต่อ
กองเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานมหาวิทยาลัย
มหาวิทยาลัยแม่โจ้ เลขที่ 63 หมู่ 4 ตำบลหนองหาร อำเภอสันทราย จังหวัดเชียงใหม่ 50290
โทรศัพท์สอบถาม
งานประชาสัมพันธ์ มหาวิทยาลัย 0-5387-3000
ระบบสารสนเทศสำหรับนักศึกษา 0-5387-3457
ระบบสารสนเทศสำหรับบุคลากร 0-5387-3285
ERP Maejo University - All Rights Reserved 2023