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