การผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษอาหารโดกระบวนการย่อยสลายภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนแบบสองขั้นตอน

 

ชื่อเรื่อง : การผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษอาหารโดกระบวนการย่อยสลายภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนแบบสองขั้นตอน

ผู้วิจัย/ผู้เรียบเรียง : นางสาวอาริยา วิรัชวรกุล

คณะทำงาน/อาจารย์ที่ปรึกษา : อาจารย์ปราโมทย์ ศิริโรจน์

ที่มา :วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต เรื่องการผลิตก๊าซชีวภาจาก

เศษอาหารโดยกระบวนการย่อยสลายภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนแบบสอง

ขั้นตอน ภาควิชาจุลชีววิทยา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ปี 2546

แหล่งสืบค้นฉบับเต็ม : สำนักหอสมุด วิทยาเขตบางเขน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

กลุ่มสินค้า : 1549 ผลิตภัณฑ์อาหารอื่นๆ / เศษอาหาร

เทคโนโลยี : เทคโนโลยีชีวภาพและการหมัก

Keyword : เศษอาหาร ก๊าซชีวภาพ

 

 

 

การผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษอาหารโดยกระบวนการย่อยสลายภายใต้สภาวะไร้

ออกซิเจนแบบสองขั้นตอน

ปัญหามลพิษที่สำคัญประการหนึ่งในปัจจุบันคือ ปัญหาขยะของเสียที่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น แนวทาง

หนึ่งหนึ่งที่จะสามารถกำจัดขยะของเสียได้โดยการนำมาใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ที่สำคัญคือ การนำขยะ

ของเสียมาทำการผลิตก๊าซชีวภาพ ซึ่งสามารถนำไปใช้ทดแทนพลังงานอื่นๆได้ โดยเฉพาะในภาวะราคา

น้ำมันแพง

การศึกษาครั้งนี้มุ่งเน้นการผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษอาหารโดยกระบวนการย่อยสลายภายใต้สภาวะ

ไร้ออกซิเจนแบบสองขั้นตอน เนื่องจากการย่อยสลายแบบขั้นตอนเดียวเป็นไปได้ยาก เพราะเชื้อจุลินทรีย์ที่

อยู่ร่วมกันสองประเภทคือชนิดที่ผลิตกรดและชนิดที่ผลิตมีเทน จะมีการสะสมในปริมาณมากทำให้เกิดการ

ระเหยของกรดในจำนวนมาก การย่อยสลายแบบสองขั้นตอนจะใช้ถังหมักกรดและถังหมักก๊าซแยกออกจาก

กัน และเศษอาหารที่ใช้ในการทดลองครั้งนี้เป็นเศษอาหารที่ได้จากโรงอาหาร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ขั้นตอนในการศึกษาสรุปได้ดังนี้

1. การเตรียมอุปกรณ์ อุปกรณ์ที่ใช้ ได้แก่

- เศษอาหาร ที่นำไปบดด้วยเครื่องบดปั่น โดยใส่น้ำเล็กน้อยขณะปั่น แล้วนำไปใส่ถุงพลาสติก เก็บไว้

ที่อุณหภูมิ –4 องศาเซลเซียส

- เชื้อจุลินทรีย์เริ่มต้น ได้มาจากการปรับสภาพตะกอนจุลินทรีย์ จากบ่อบำบัดมูลสุกรแบบไร้

ออกซิเจน

- ระบบถังหมัก เป็นระบบการย่อยสลายภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนแบบสองขั้นตอน ที่มีการกวนผสม

อย่างสมบูรณ์ ถังหมักที่ใช้ได้แก่ ถังหมักกรด ทำจากสแตนเลสหนา 1 มิลลิเมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง

35.5 เซนติเมตร สูง 36.5 เซนติเมตร มีแผ่นพลาสติกอะครีลิคใสปิดด้านบนถัง และมีประเก็นยาง

ป้องกันการรั่วซึม เจาะถังด้านข้างเพื่อต่อท่อกับถังหมักก๊าซ ส่วนด้านบนเป็นท่อสำหรับป้อน

สารละลายเศษอาหาร โดยจะมีเพลาของชุดกวนติดบนฝาถัง ซึ่งชุดกวนจะมีรอบความหมุน

ประมาณ 10 รอบต่อนาที ตั้งเวลาทำงาน 15 นาทีและหยุด 15 นาที ส่วนถังหมักก๊าซที่ใช้ จะเป็นถัง

ที่ทำจากสแตนเลส หนา 1 มิลลิเมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 41 เซนติเมตร สูง 51 เซนติเมตร มีแผ่น

พลาสติกอะครีลิคใสปิดด้านบนถัง และมีประเก็นยางป้องกันการรั่วซึม เจาะถังด้านข้างเพื่อต่อท่อ

ของเหลวที่ล้นออกมา ส่วนด้านบนจะเป็นท่อนำก๊าซ ในถังจะมีระบบกวนเช่นเดียวกับถังกรด

- ระบบเก็บก๊าซชีวภาพ เป็นขวดพลาสติกขนาดความจุ 5 ลิตร วางต่อกัน 6 ขวด ปิดปากขวดด้วยจุก

ยางเจาะรู และใส่แท่งแก้ว 3 แท่ง โดยต่อกับสายยางนำก๊าซชีวภาพออกมาจากถังหมักก๊าซ แท่งที่ 2

จะดูดน้ำจากขวดที่ถูกแทนที่ด้วยก๊าซชีวภาพ และแท่งแก้วสุดท้ายจะปล่อยก๊าซชีวภาพออกจากขวด

เมื่อเติมน้ำเข้าสู่ขวด

2. วิธีการผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษอาหาร สรุปได้ดังนี้

- เตรียมสารละลายเศษอาหาร ที่ได้ในข้อ 1 นำมาละลายแล้วเจือจางด้วยน้ำประปาให้มีค่าของแข็ง

ประมาณ 4 % ป้อนเข้าสู่ระบบถังหมัก

- วิเคราะห์คุณสมบัติของสารละลายเศษอาหารที่มีค่าของแข็ง 4 % เช่น ค่าความเป็นกรดด่าง BOD

COD TS TVS SS VFA และปริมาณฟอสฟอรัส เป็นต้น

- การทดสอบระบบถังหมัก โดยตรวจสอบรอยรั่วเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับถังหมักแบบไร้ออกซิเจน โดย

ทดสอบการรั่วซึมทุกด้าน โดยใช้น้ำสบู่ทาบริเวณรอยต่อแล้วเป่าลมเข้าถังและอุดรอยรั่วทุกทางด้วย

ซิลิโคน

- การเริ่มต้นดำเนินระบบและสภาวะในการดำเนินระบบ เริ่มต้นจากเติมตะกอนจุลินทรีย์ที่ผ่านการ

ปรับสภาพลงในถังหมักกรดและถังหมักก๊าซ ประมาณ 40 % ของปริมาตรการหมักที่ 11.09 ลิตร

ของถังหมักกรด และ 21.13 ลิตรของถังหมักก๊าซ หลังจากนั้นเติมสารละลายที่มีปริมาณของแข็ง 4

% ในถังหมักกรด แล้วผ่านต่อไปยังถังหมักก๊าซแบบกึ่งต่อเนื่อง โดยมีความถี่ในการเติมสารละลาย

อาหาร 1 ครั้งต่อวัน ระยะเวลาเก็บกักเริ่มต้นที่ 35 วัน

- การวิเคราะห์และเก็บข้อมูล โดยการนำสารละลายเศษอาหารที่เข้าระบบหมักในถังกรดและก๊าซ มา

วิเคราะห์ค่ากรดด่าง ปริมาณ COD ปริมาณของแข็งทั้งหมด ปริมาณของแข็งที่ระเหยได้ ปริมาณ

กรดอินทรีย์ระเหย ทุก 3 วัน จนระบบเข้าสู่สมดล นำข้อมูลที่ได้มาวิเคราะห์ประสิทธิภาพของ

ระบบ ทำการบันทึกปริมาณก๊าซชีวภาพ โดยใช้หลักการแทนที่น้ำ นำข้อมูลที่ได้มาคำนวณเป็น

ปริมาณก๊าซชีวภาพที่สภาวะมาตรฐาน

ผลจากการศึกษาการผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษอาหารโดยใช้ระบบย่อยสลายภายใต้สภาวะไร้

ออกซิเจนแบบสองขั้นตอน พบว่า ระบบการย่อยสลายภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนแบบสองขั้นตอนสามารถ

กำจัดเศษอาหารได้ดี และมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นตาม HRT ที่เพิ่มขึ้น แต่พบว่าปริมาณก๊าซชีวภาพทั้งหมดที่

เกิดขึ้นจะลดลงตาม HRT ที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นสภาวะที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการผลิตก๊าซ

ชีวภาพ คือ HRT 30 วัน คิดเป็น OLR 6.39 สามารถผลิตก๊าซได้ 38.43 ลิตรต่อวัน โดยจะมีองคืประกอบก๊าซ

มีเทน 60.61 เปอร์เซ็นต์ และมีประสิทธิภาพการกำจัด COD ของแข็งทั้งหมด ของแข็งระเหยทั้งหมด และ

ของแข็งแขวนลอยสูงสุด เท่ากับ 87.08 79.75 83.35 และ 76.83 ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าการผลิตแบบ

ขั้นตอนเดียว

 

 

download PDF