รายงานวจยฉบบสมบรณ ป 2ｷｷｶ

การพฒนาถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย

The Development of Bio-gas Generating Tank from Organic Waste

ผจงสข สธารตน

ผชวยศาสตรจารยเสาวนตย ชอบบญ

นศากร วทจตสมบรณ

อนมต เดชนะ

กนยายน 2ｷｸ0

รายงานวจยฉบบสมบรณ ป 2ｷｷｶ

การพฒนาถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย

The Development of Bio-gas Generating Tank from Organic Waste

ผจงสข สธารตน

ผชวยศาสตรจารยเสาวนตย ชอบบญ

นศากร วทจตสมบรณ

อนมต เดชนะ

สนบสนนโดย ส านกงานคณะกรรมการอดมศกษา

ภายใตโครงการสงเสรมการวจยในอดมศกษาประจ าป 2554

รหสโครงการ ｴｷｷｶ/ｳｶ

กตตกรรมประกาศ

งานวจยฉบบนส าเรจลงไดดวยด เนองจากไดรบความกรณาอยางสงจาก การสนบสนนทนวจยภายใตโครงการสงเสรมการวจยในอดมศกษาประจ าป 2554 ขอขอบคณคณะผบรหาร บคลากร โปรแกรมวชาชววทยาประยกต คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ศนยวทยาศาสตร มหาวทยาลยราชภฏสงขลา และหนวยงานสนบสนนภายในมหาวทยาลย ทใหความรวมมอ ใหค าแนะน าทม ประโยชนและเออเฟอในทกดานเพอใหการด าเนนงานของโครงการเปนไปไดดวยด

และขอขอบคณผน าชมชน ทานผใหญบาน นายกองคการบรหารต าบลคลองร อ าเภอสทงพระ จงหวดสงขลา ทชวยอนเคราะหหวเชอ รวมถงผน าชมชน ก านนต าบลบางเขยด อ านวยการสถานอนามยบานบางเขยด ต าบลบางเขยด อ าเภอสงหนคร จงหวดสงขลาทเออเฟอสถานทส าหรบการถายทอดผลงานวจยและอ านวยความสะดวกในการจดท าโครงการจนส าเรจลลวงดวยดตามวตถประสงค

คณะผวจย

กนยายน ｴｷｸｲ

บทคดยอ

ชอรายงานการวจย : การพฒนาถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย ชอผวจย : นางสาวผจงสข สธารตน

ผชวยศาสตรจารยเสาวนตย ชอบบญ

ดร. นศากร วทจตสมบรณ

ดร. อนมต เดชนะ ปทท าการวจย : 2554

………………………………………………………………………………………………………. งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาการผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรยนนคอ เศษอาหารและมลโค

ผสมมลสกร โดยใชถงหมกแบบขนตอนเดยว ซงเรมจากการประกอบถงจ านวน 2 ชด ขนาดขนาด 1,000 ลตร และใชเศษอาหารและมลสตวเปนวตถดบในการผลตกาซชวภาพ โดยด าเนนระบบแบทซ และกงตอเนอง ทชวงอณหภมเมโซฟลก (25°C~30° C) ผลการทดสอบแบบแบทซของเศษอาหารและมลสตว

พบวาเมอใชอตราการปอนสารอนทรย เทากบ 0.74 และ 0.66 กรม VS ตอลตรวน ใหปรมาณกาซชวภาพเฉลยวนละ 145.04 และ 137.12 ลตร และใหคาปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอสารอนทรยทเตมเขาระบบ 0.267 และ 0.275 ลตรตอกรม VS ทเตมเขาระบบ ตามล าดบ ขณะทผลการทดสอบแบบกงตอเนองของเศษอาหารและมลสตวเมอใชอตราการปอนสารอนทรย เทากบ 0.82 และ 0.7 กรม VS ตอลตร

วน ใหปรมาณกาซชวภาพเฉลยวนละ 397.85 และ 332.85 ลตร และใหคาปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอสารอนทรยทเตมเขาระบบ 0.647 และ 0.630 ลตรตอกรม VS ทเตมเขาระบบ ตามล าดบ จงสามารถสรปไดวาถงหมกแบบขนตอนเดยวเมอด าเนนระบบแบบกงตอเนองสามารถเพมปรมาณกาซชวภาพทผลตไดจากวตถดบเศษอาหารและมลสตว ซงเพยงพอตอการน าไปใชในการปรงอาหารภายในครวเรอนในแตละวนไดอยางมประสทธภาพ

ABSTRACTS

Research Title : The Development of Bio-gas Generating Tank from Organic Waste

Author : Pajongsuk Sutarut

Asst. Prof. Saowanit Chobbun

Dr. Nisakorn Witthajitsomboon

Dr. Anumust Deachana

Year : 2011

……………………………………………………………………………………………………….

The investigation of biogas production from organic waste such as food waste, the mixture

of swine and cattle manure by using single-stage bio-gas generating tank was examined. Firstly,

two digesters; 1000-liter tank; were conducted to observe the individual degradation and biogas

production of organic wastes using both batch and semi-continuous operation at mesophilic

temperature (25°C~35° C). Results from batch test, the organic loading rates (OLR) of food waste

and the mixture manure were 0.74 and 0.66 g VS/ld giving the total gas production of 145.04 and

137.12 l/d, and the biogas yield of 0.267 and 0.275 l/g VS added, respectively. In semi-continuous

operation, the organic loading rates (OLR) of food waste and the mixture of manure were 0.82 and

0.7 g VS/ld, d giving the total gas production of 397.85 and 332.85 l/d, and the biogas yield of

0.647 and 0.630 l/g VS added, respectively. Overall, the result of this study indicate that single-

stage bio-gas generating tank under semi-continuous operation can give high biogas production

both of food waste and the mixture manure, which are effectively used for daily cooking purposes

in household.

สารบญ

บทคดยอ (1)

ABSTRACT (3)

กตตกรรมประกาศ (4)

สารบญ (5)

สารบญตาราง (8)

สารบญภาพ (11)

สารบญกราฟ (12)

สญลกษณค ายอและตวยอ (13)

บทท 1 บทน า

1.1 หลกการและเหตผล 1

1.2 วตถประสงคการวจย 2

1.3 ขอบเขตการวจย 2

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 2

บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

2.1 กาซชวภาพ (Biogas) 4

2.2 การยอยสลายสารอนทรยภายใตสภาวะไรอากาศ (Anaerobic Digestion) 5

2.3 ปจจยทมผลตอการเกดกาซชวภาพ ｻ 2.4 ระบบถงหมกภายใตสภาวะไรออกซเจน 7

2.4 การใชประโยชนจากกาซชวภาพ ｳｴ 2.5 งานวจยทเกยวของ ｳｷ บทท 3 วธด าเนนการวจย

3.1 พฒนาถงผลตกาซชวภาพจากเครองตนแบบ ｳｹ 3.2 ศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตว ｴｷ 3.3 สตรทใชในการค านวณ ｴｻ บทท 4 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง

4.1 พฒนาถงผลตกาซชวภาพจากถงตนแบบ ｵｴ 4.2 ศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตว ｵｸ บทท 5 สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการวจย ｶｻ 5.2 ประเดนปญหาทพบ ｷｲ

สารบญ (ตอ)

5.3 ขอเสนอแนะ ｷｲ 5.4 ผลผลตจากงานวจย ｷｲ เอกสารอางอง ｷｴ ภาคผนวก

ภาคผนวก ก วธการวเคราะห ｷｹ ภาคผนวก ข ขอมลผลการทดลอง ｸｷ ภาคผนวก ค วธการค านวณ ｹｲ ภาคผนวก ง ประมวลภาพการด าเนนการวจย ｹｸ ภาคผนวก จ การน าผลงานวจยไปใชประโยชน ｺｳ ภาคผนวก ฉ การถายทอดผลงานวจยสชมชน ｺｻ ภาคผนวก ช การน าเสนอผลงานวจย ｳｲｳ ประวตผท ารายงานวจย

สารบญตาราง

ตารางท 2.1 องคประกอบกาซชวภาพ ตามแหลงวตถดบ ｵ ตารางท 3.1 ตารางแสดงอปกรณทใชส าหรบประกอบระบบถงผลตกาซชวภาพ ตอ ｳ

ชด

ｳｹ

ตารางท 3.2 วธวเคราะหคณลกษณะวตถดบเศษอาหารและมลสตวส าหรบการผลตกาซชวภาพ

ｴｺ

ตารางท 3.3 แผนการวเคราะหจากกระบวนการหมกแบบไรอากาศระบบแบบแบทช (Batch)

ｴｹ

ตารางท 3.4 แสดงการออกแบบการทดลองกระบวนการหมกแบบไรอากาศระบบแบบกงตอเนอง (Semi-Continuous)

ｴｺ

ตารางท 3.5 แผนการวเคราะหจากกระบวนการหมกแบบไรอากาศระบบแบบกงตอเนอง (Semi-Continuous)

ｴｺ

ตารางท 4.1 สรปลกษณะของถงผลตกาซชวภาพตนแบบและถงผลตกาซชวภาพทใชในการทดลอง

ｵｵ

ตารางท 4.2 แสดงคณลกษณะวตถดบเบองตน ｵｹ ตารางท 4.3 แสดงคณลกษณะของสารละลายเศษอาหารและมลสตวทมคา TS ประมาณ

4%

ｵｹ

ตารางท 4.4 ผลการผลตกาซชวภาพทเกดขนในการด าเนนระบบแบบแบทซระหวางเศษอาหารและมลสตว

ｶｳ

ตารางท 4.5 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจด COD ของเศษอาหารและมลสตวในการด าเนนระบบแบบแบทซ

ｶｴ

ตารางท 4.6 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจด VS ของเศษอาหารและมลสตวในการด าเนนระบบแบบแบทซ

ｶｴ

ตารางท 4.7 ผลการผลตกาซชวภาพทเกดขนในระบบแบบกงตอเนองระหวางเศษอาหารและมลสตว

ｶｷ

ตารางท 4.8 เปรยบเทยบประสทธภาพ การก าจด COD ของเศษอาหารและมลสตว ｶｷ ตารางท 4.9 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจด VS ของเศษอาหารและมลสตว ｶｷ

สารบญตาราง (ตอ)

ตารางท 4.10 เปรยบเทยบการผลตกาซชวภาพในการด าเนนระบบแบบแบทซและแบบกงตอเนองของเศษอาหารและมลสตว

ｶｸ

ตารางท 4.11 เปรยบเทยบการผลตกาซชวภาพจากงานวจยอนกบงานวจยครงน ｶｹ

สารบญภาพ

ภาพท ｴ.1 กระบวนการยอยสลายสารอนทรยภายใตสภาวะไรออกซเจน ｺ ภาพท ｴ.ｴ ถงหมกแบบอตราต า ｳｵ ภาพท ｴ.ｵ ถงหมกแบบอตราสง ｳｶ ภาพท ｴ.ｶ ถงหมกแบบอตราสงทมการแยกตะกอน ｳｷ ภาพท ｵ.ｳ ไดอะแกรมแสดงระบบถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย ｳｻ ภาพท ｵ.ｴ ชดถงหมกกอนการประกอบสมบรณ ｴｲ ภาพท ｵ.ｵ ชดถงเกบกาซชวภาพกอนการประกอบสมบรณ ｴｴ ภาพท ｵ.ｶ ชดถงเกบกาซชวภาพเมอประกอบสมบรณ ｴｵ ภาพท 3.5 ชดเตาหงตม ｴｶ

สารบญกราฟ

+ แสดงปรมาณกาซชวภาพทผลตไดตอวนในชวงการเรมเดนระบบ ｵｹ กราฟท ｶ.ｴ แสดงการผลตกาซชวภาพแบบแบทซชดการทดลองทใชเศษอาหารเปนวตถดบ ｵｻ กราฟท ｶ.ｵ แสดงประสทธภาพการผลตกาซชวภาพแบบแบทซชดการทดลองทใชมลสตว

เปนวตถดบ

ｵｻ

กราฟท ｶ.ｶ กาซชวภาพสะสมในระบบการผลตกาซชวภาพในระบบแบบแบทซระหวางเศษอาหารและมลสตว

ｶｳ

กราฟท ｶ.ｷ แสดงประสทธภาพการผลตกาซชวภาพในระบบแบบกงตอเนองระหวางเศษอาหารและมลสตว

ｶｵ

กราฟท ｶ.ｸ กาซชวภาพสะสมในระบบการผลตกาซชวภาพในระบบแบบกงตอเนองระหวางเศษอาหารและมลสตว

ｶｶ

สญลกษณค ายอและตวยอ

CSTR Continuous Stirred Tank Reactor

HRT Hydraulic retention time คอ ระยะเวลาเกบกกขยะอนทรยในถงหมก OLR Organic loading rate คอ อตราการปอนสารอนทรยทเขาสระบบในแตละวน

SS Suspended Solids คอ สวนของของแขงทไมละลายน าและแขวนลอยอยในน าได COD Chemical Oxygen Demand คอปรมาณออกซเจนทงหมดทใชในการออกซไดซ

สารอนทรยดวยวธทางเคมทงในรปของแขงและรปทละลายอยในน า TKN Total Kjedahl Nitrogen คอ ปรมาณไนโตรเจนทประกอบดวยอนทรยไนโตรเจน

และแอมโมเนยไนโตรเจน

VS Volatile Solids

VFA Volatile Fatty Acid คอ กรดอนทรยทมคารบอนอะตอมไมเกน 6 ตว สามารถละลายน าได น าหนกโมเลกลต า สามารถกลนไดทความดนต า

1

บทท ｳ

บทน า

ｳ.ｳ ความส าคญและทมาของปญหา

สบเนองจากคณะวจยไดมโอกาสลงพนทเพอน านกศกษาเขาเยยมชม กระบวนการผลตกาซชวภาพ ณ องคการบรหารสวนต าบลคลองร อ าเภอสทงพระ จงหวดสงขา ทมกระบวนการผลตกาซชวภาพอยางงาย โดยใชถงขนาด 1000 ลตร มาเปนถงหมก มสายยางเชอมตอกาซทไดจากถงหมกไปสชดเกบกาซ ซงใชถงขนาด 200 ลตร และ 160 ลตร จ านวน 2 ชด โดยถง 200 ลตร จะมการใสน าใหเตม และถงใบขนาด 160

ลตร ซงมขนาดเลกกวาคว าไวดานบน เพอใชเปนสวนเกบกาซ และจากจดนจะมสายยางเชอม ตอไปยงหวเตากาซส าหรบใชงานตอไป โดยถงผลตกาซนเปนถงทถกพฒนาเพอใหเหมาะสมกบการผลตกาซชวภาพจากมลสกร ในครวเรอนทมโรงเลยงสกรขนาดยอม ซงเดมการเลยงสกรเปนอาชพเสรมของคนใน ต าบลคลองร

จากการสอบถามจากผใชถงผลตกาซชวภาพชนดนพบวาคณสมบตของถงดงกลาว มขอบกพรองทตองปรบปรงคอ แรงดนของกาซทผลตไดมแรงดนต า ไมสามารถใชกบหวเตากาซปกตได ตองใชกบหวเตาทมการขยายขนาดรของหวเตาเพม และสามารถใชไดเฉพาะไฟขนาดปานกลางเทานน จงใชระยะเวลานานในการปรงอาหาร นอกจากนในปจจบนการเลยงสกรในต าบลคลองรลดลง ท าใหเปนการยากในการหามลสตว เพอน ามาใชเปนวตถดบในการผลตกาซชวภาพ จงมการน าเศษอาหารเหลอทงในครวเรอนมาเปนวตถดบแทน โดยเปนการลองผดลองถกของผใช ท าใหปรมาณกาซชวภาพทไดไมแนนอน กบทงบางครงประสบปญหาระบบการผลตหยดชะงก ซงระบบนยงไมมการศกษาถงประสทธภาพของการน าขยะอนทรย เชน เศษอาหาร มลสตว มาเปนวตถดบในการเดนระบบรปแบบตางๆ ส าหรบการผลตกาซชวภาพ

คณะวจยไดตระหนกถงความจ าเปนในการตอบโจทยตามความตองการของประชาชนในชมชน ซงจะเปนการวางรากฐานสการพฒนาทย งยน สอดคลองกบนโยบายของรฐบาล

ｳ.2 วตถประสงคของโครงการวจย

1) เพอพฒนาประสทธภาพถงผลตกาซชวภาพขององคการบรหารสวนต าบล คลองร อ าเภอสทงพระ จงหวดสงขลา

2

2) เพอศกษาสภาวะทเหมาะสมในการเดนระบบของถงผลตกาซชวภาพส าหรบน าขยะอนทรย เชน เศษอาหาร มลสตว มาเปนวตถดบ

3) เพอถายทอดความรทไดแกชมชนและบรการความรแกบคคลทวไป

ｳ.ｵ ขอบเขตของโครงการวจย

1) สรางถงผลตกาซชวภาพและออกแบบเพมเตมจากถงผลตกาซชวภาพตนแบบ ขนาด 1,000

ลตร ขององคการบรหารสวนต าบลคลองร ซงเปนระบบหมกแบบขนตอนเดยว (single stage digester)

2) สถานทในการศกษาวจย ไดแก ศนยวทยาศาสตร และอาคารปฏบตการเทคโนโลยชวภาพ มหาวทยาลยราชภฏสงขลา

3) ใชขยะอนทรยทใชในการทดลองคอ เศษอาหารไดจากโรงอาหารมหาวทยาลยราชภฏสงขลา มลสตวจากฟารมเลยงสกร และโรงเลยงโคเนอ จากกลมเกษตรกรจงหวดสงขลา

4) หวเชอเรมตนไดจากหวเชอจากถงหมกขององคการบรหารสวนต าบล คลองร และมลโคจากกลมเกษตรกรจงหวดสงขลา

5) ศกษาศกยภาพในการผลตกาซชวภาพจากเศษอาหารและมลสตวดวยระบบแบบแบทซและระบบแบบกงตอเนอง

ｳ.ｶ ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 1) ไดถงผลตกาซชวภาพทมประสทธภาพ ตรงตามความตองการของชมชน

2) ไดขอมลพนฐานน าไปสกระบวนการผลตกาซชวภาพโดยใชขยะอนทรยเปนวตถดบ เพอเผยแพรและถายทอดความรแกชมชน

3) เปนแนวทางการน าเทคโนโลยมาใชในการลดปรมาณของเสยและปญหาสงแวดลอมในชมชน

4) ขยายเครอขายความรวมมอของชมชนกบมหาวทยาลย

ชดถงหมก

ถงพลาสตก ขนาด ลตรทอตมขยะอนทรย ชด฿บพดทอกบตวอยาง นวทอนาทง PVC ½ นวขຌองอกบกຍาซ

3

บทท 2

ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

2.1 กาซชวภาพ (Biogas)

กาซชวภาพ คอ กาซทเกดจากการยอยสลายสารอนทรยภายใตสภาวะไรออกซเจน (Anaerobic

Digestion) โดยกาซชวภาพดงกลาวมองคประกอบเปนกาซตางๆหลายชนด อาทเชน กาซมเทน กาซคารบอนไดออกไซด กาซไนโตรเจน กาซไฮโดรเจน และกาซไฮโดรเจนซลไฟด ตามล าดบ ดงแสดงสดสวนเปนรอยละโดยปรมาตรไวในตารางท 2.1 ซงสดสวนของกาซแตละชนดขนอยกบปจจยดานสงแวดลอมตางๆ ในขณะการผลตกาซชวภาพ ไดแก องคประกอบวตถดบ อณหภม pH ระยะเวลาการกกเกบ สารอาหาร สารพษ (Deublein and Steinhauser. 2011)

ตารางท 2.1 องคประกอบกาซชวภาพ ตามแหลงวตถดบ (Rasi et al. 2007)

องคประกอบกาซชวภาพ

หนวย ขยะอนทรย จากน าเสย จากพนทฝงกลบ

กาซมเทน %vol 60-70 55-65 45-55

กาซคารบอนไดออกไซด %vol 30-40 35-45 30-40

กาซไนโตรเจน %vol <1 <1 5-15

กาซไฮโดรเจนซลไฟด ppmv 10-2000 10-40 50-300

กาซชวภาพสามารถน ามาใชเปนพลงงานทดแทนการใชเชอเพลงฟอสซลในการใหความรอนและเดนเครองยนตได เนองจากองคประกอบสวนใหญจะเปนกาซมเทนซงเปนกาซทมคาความรอนสงและมสมบตตดไฟได

2.1.1 คณสมบตและการเกดกาซชวภาพ

กาซมเทนมคณสมบตเบากวาอากาศประมาณครงหนง (น าหนกโมเลกล 16.04) ละลายน าไดเพยงเลกนอยไมมรสไมมสไมมกลน แตเนองจากกระบวนการเกดกาซชวภาพจะมกาซอนผสมอยดวย เชน กาซไฮโดรเจนซลไฟด จงมกลนเลกนอยท าใหไมเปนทนยมใช ทงทแทจรงแลวเปนกาซนไมไดท าใหรสชาตของอาหารเปลยนแปลงแตประการใด เนองจากเมอมการเผาไหม กาซดงกลาวก

4

ระเหยไป (มานตย อ าพนธ. 2544) การน ากาซชวภาพมาใชประโยชนดานพลงงาน คาพลงงานทไดจากกาซชวภาพจะขนกบสดสวน (%) ของกาซมเทนทมอยในเนอกาซชวภาพ ซงมคณสมบตทวไป ดงน

- คาความรอนประมาณ 21.5 MJ/m3 (CH4 60 %)

- ความเรวเปลวไฟ 25 cm/s

- อตรา A/F ในทางทฤษฎ 6.19 mｵair/m

ｵgas

- อณหภมเผาไหมในอากาศ 650 C

- อณหภมจดตดไฟของ CHｶ 600 C

- คาความจความรอน (Cp) 1.6 kJ/mｵ C

- ความหนาแนน 1.15 kg/mｵ

2.ｳ.2 รปแบบการใชประโยชนจากกาซชวภาพ

การน ากาซชวภาพไปใชประโยชนมอย 3 รปแบบ ไดแก

- ใชเปนแหลงเชอเพลงเพอผลตพลงงานความรอน/ในรปของความรอนโดยตรง ไดแก การใชเปนเชอเพลงส าหรบหมอตมไอน าในโรงงาน (ทดแทนการใชน ามนเตา) หรอใชทดแทนกาซหงตมในครวเรอน เปนตน

- ใชในการผลตพลงงานกล/ไฟฟา ไดแก การปอนกาซชวภาพเขาเครองยนตกาซเพอผลตไฟฟาใชในโรงงาน หรอจ าหนายไฟฟาเขาระบบสายสง หรอตอเครองยนตเขาเครองสบน าเพอสบน าใชในการเกษตร เปนตน

- การผลตพลงงานความรอนรวม (Cogeneration System) เปนการผลตพลงงานไฟฟา และความรอนรวมกนซงเปนระบบทจะชวยเพมประสทธภาพเชงความรอนของการใชเชอเพลงใหมคาสงขนมากกวาการใชเชอเพลงเพอผลตพลงงานไฟฟา หรอผลตความรอนเพยงอยางเดยว

2.2 การยอยสลายสารอนทรยภายใตสภาวะไรอากาศ (Anaerobic Digestion)

การเกดของกาซชวภาพนเกดจากการยอยสลายสารอนทรยหรอของเสยตาง ๆ โดยอาศยการท างานของกลมแบคทเรยหลายชนดตอเนองกนในสภาพทไรอากาศ ภายใตอณหภมทเหมาะสม โดยทสารอนทรย ไดแก คารโบไฮเดรต ไขมน และโปรตน จะถกยอยสลายโดยแบคทเรยหลายชนด เพอเปลยนสารอนทรยไปเปนผลตภณฑสดทายคอ กาซมเทนและกาซคารบอนไดออกไซด ซงกาซทงสองชนดเปนองคประกอบหลกของกาซชวภาพ

5

ปฏกรยาชวเคมของกระบวนการยอยสลายสารอนทรยโดยแบคทเรยสามารถแบงได 4 ขนตอน คอ

2.2.ｳ กระบวนการไฮโดรไลซส (Hydrolysis)

เปนกระบวนการยอยสลายสารประกอบอนทรยเชงซอนทมขนาดโมเลกลใหญ เชน โปรตน คารโบไฮเดรต และไขมน ใหกลายเปนสารโมเลกลเลก คอ โพลแซคคาไรดกลายเปน โมโนแซคคาไรด และ ไดแซคคาไรด ส าหรบ โพลเปปไทด จะกลายเปน กรดอะมโน และไขมนกลายเปนกรดไขมนขนาดใหญ ดวยเอนไซม เซลลเลส อะไมเลส โปรตเอส และ ไลเปส ทจลนทรยขบออกมายอยสลายสารอนทรย โดยขนตอนนของเสยทเปนสารโมเลกลใหญจะถกเปลยนใหเปนสารอนทรยโมเลกลเลกทละลายน าได กระบวนการนจะเกยวของกบกลมจลนทรยพวก Facultative และ Obligate Anaerobic

2.2.2 กระบวนการอะซโดเจเนซส (Acidogenesis)

สารอนทรยทไดจากกระบวนการไฮโดรไลซสจะถกยอยดวยเอนไซมภายในเซลลและขบออกมาภายนอกโดยแบคทเรยพวกสรางกรด (Acidogenic Bacteria) ใหเปนสารอนทรยทมโมเลกลเดยว และดดซมผานเยอหมเซลลเขาส เซลล เพอใชเปนแหลงคารบอนและแหลงพลงงาน โดยกระบวนการหมก (Fermentation) ผลของปฏกรยาจะเกดการยอยสลายสารอนทรยเชงเดยวใหกลายเปนกรดอนทรยระเหยงาย (Volatile Fatty Acid) ทมโมเลกลคารบอนไมเกน 5 อะตอม เชน กรดอะซตก กรดฟอรมค กรดโพรพโอนค กรดไอโซบวทรค กรดวาเลอรค กรดไอโซวาเลอรค และกรดบวทรค เปนตน นอกจากนยงไดแอลกอฮอล กาซไฮโดรเจน และกาซคารบอนไดออกไซดอกดวย

2.2.2 กระบวนการอะซโตเจเนซส (Acedogenesis)

เปนกระบวนการทน ากรดอนทรยชนดโมเลกลเลกจากกระบวนการอะซโดเจ เนซสทมปรมาณคารบอนมากกวา 2 อะตอม มาเปลยนใหกลายเปนอะซเตท ฟอรเมท กาซไฮโดรเจน และกาซคารบอนไดออกไซด ดงสมการ ซงเปนสารประกอบส าคญ ในการสรางกาซมเทน โดยใช Acetogenesis

Bacteria ขนตอนนถอวาเปนขนตอนทส าคญในการหลกเลยงการสะสมของกรดอนทรยระเหยและไฮโดรเจนในปรมาณทสงพอทจะยบยงกระบวนการสรางกาซมเทน

6

CH3CH2COOH+2H2O CH3COOH+CO2+3H2

(propionate)

CH3CH2CH2COOH+2H2O 2CH3COOH+2H2

(butyrate)

CH3CHOHCOOH+H2O CH3COOH+CO2+2H2

(lactate)

CH3CH2OH+2H2O CH3COOH+2H2

(ethanol)

2.2.ｵ กระบวนการมทาโนเจเนซส (Methanogenesis)

ขนตอนนอาจเปนขนตอนทหมกยอยสารพวกกรดระเหยไดเปนกาซมเทนโดยแบคทเรยทเปน

acetotrophic ส าหรบแบคทเรย hydrogenotrophic เปนพวกทผลตมเทนจากไฮโดรเจนและคารบอนไดออกไซดซงเจรญเตบโตไดดกวาพวกทใชกรดระเหย ดงนนขนตอนนกรดระเหยได และ ไฮโดรเจนกบคารบอนไดออกไซด จะถกเปลยนเปนกาซมเทน ดงสมการ

4H2+CO2 CH4 + 2H2O

4HCOOH CH4 + 3CO2 + 2H2O

CH3COOH CH4 + CO2

4CH3OH 3CH4 + CO2 + 2H2O

4(CH3)3N + 6H2O 9CH4 + 3CO2 + 4NH3

4CO + 2H2O CH4 + 3CO2

ชนดของจลนทรยในการผลตกาซมเทน

แบคทเรยทท าหนาทในการผลตกาซมเทนเปนแบคทเรยชนด Anaerobic bacteria พวก Methanogenic bacteria ซงจะพบในธรรมชาตตามโคลนสด า ดน มลของสตวกนหญา ผวน าทะเลสาบ ขยะ แหลงน าเนาๆ ฯลฯ ในป 1956 Barker ไดท าการแยกแบคทเรยพวก methanogenic

bacteria ออกเปน 2 กลมดวยกนตามรปราง (Morphological group) ดงน

1. แบคทเรยพวก Methanogen ทมรปรางเปนทอน

7

1.1 ชนดไมสรางสปอร (non sporulating rod-shaped cells)

Methanobacterium solmgenii

Methanobacterium formicicum

Methanobacterium propionicum

1.2 ชนดสรางสปอร (sporulating rod-shaped cells)

Methanobacterium omelianskii

2. แบคทเรยพวก Methanogen ทมรปรางกลม

2.1 Cell not sarcina arrangement ไดแก Methanococcus vaniellii, Methanococcus

mazei

2.2 Cell in sarcina arrangement ไดแก Methanosarcina methanica, Methabosarcina

barkerii

การด ารงชพของแบคทเรยพวก Methane formers มความไวตอการเปลยนสภาวะแวดลอมมากกวาแบคทเรยพวก Acid formers ดงนนจ านวนประชากรชองแบคทเรยชนด Methane formers

จงมความส าคญตอเสถยรภาพของระบบการผลตกาซชวภาพมากทสด การเปลยนแปลงสภาวะแวดลอมเพยงเลกนอยอาจท าใหแบคทเรยพวก Methane formers ชะงกการเจรญแตกระนนแบคทเรยพวก Acid formers ยงคงเจรญไดรวดเรว ท าใหมปรมาณกรดอนทรยในระบบคอยๆสะสมเพมปรมาณขนเรอยๆ pH จงต าลงจนเปนอนตรายตอการด ารงชพ

8

ภาพท ｴ.1 กระบวนการยอยสลายสารอนทรยภายใตสภาวะไรออกซเจน

ทมา: : Zheng et al. (2014)

Complex organic matter

Carbohydrates, proteins, fat

Hydrolysis

Soluble organic molecules

Sugar, amino acids, fatty acids

Fermentation

Volatile fatty acids

Acetogenesis

Methanogenesis

CH4 + CO2

Acetic acid CO2

H2

9

2.3 ปจจยทมผลตอการเกดกาซชวภาพ

2.3.1 อณหภมในการเดนระบบ

อณหภมถอเปนปจจยหนงทมสวนอยางยงในระบบการยอยแบบไรอากาศ จากการศกษาพบวาอณหภมทเหมาะสมในการเดนระบบส าหรบการยอยแบบไรอากาศแบงเปนสองระดบตามสปชสของเมทาโนเจน ไดแก เมโซฟลก (Mesophilic) และเทอรโมฟลก (Thermophilic) (Gerardi, M.

H. 2003)

- อณหภมทเหมาะทเมโซฟลก ท างานไดดคอประมาณ 20– 45 องศาเซลเซยส แตทเหมาะสมทสดคอ ชวง 37– 41 องศาเซลเซยส โดยในชวงอณหภมระดบนแบคทเรยสวนใหญในถงหมกจะเปน เมโซฟลก

- เทอรโมฟลก ท างานไดดในชวงอณหภมทสงกวา โดยอณหภมทเหมาะสมทสดคอประมาณ 50 – 52 องศาเซลเซยสแตกสามารถทางานในอณหภมทสงขนไปถง 70

องศาเซลเซยส

แบคทเรยเมโซฟลกนนมจ านวนสปชสมากกวาเทอรโมฟลก นอกจากนยงสามารถทนตอการเปลยนแปลงของสภาพแวดลอมไดดกวาเทอรโมฟลกอกดวย ท าใหระบบหมกกาซชวภาพทใช

เมโซฟลก เสถยรกวา แตขณะเดยวกนอณหภมซงสงกวาในระบบทใชเทอรโมฟลกกเปนการชวยเรงปฏกรยาสงผลใหอตราการผลตกาซสงกวา

2.3.2 คา pH (ความเปนกรด-ดาง)

คา pH ทเหมาะสมทสดในการผลตกาซชวภาพคอระหวาง 7.0 – 7.2 คา pH ในถงหมกขนอยกบชวงของการหมกดวย เพราะในชวงแรกแบคทเรยทสรางกรดจะสรางกรดเปนจ านวนมากและท าใหคา pH ลดลง ซงถาหาก pH ลดลงต ากวา 5 กจะหยดกระบวนการยอยและหมกทงหมดหรออกนยหนงกคอแบคทเรยตาย Methanogen นนออนไหวตอความเปนกรดดางมาก และจะไมเจรญเตบโตหาก pH ต ากวา 6.5 ในชวงทายของกระบวนการ ความเขมขนของ NH4 จะมากขนตามการยอยสลายไนโตรเจนทเพมขน ซงจะสงผลใหคา pH เพมโดยอาจเกน 8 จนกระทงระบบผลตเรมมความเสถยร pH จะอยระหวาง 6.8 – 8 (Kondusamy และ Kalamdhad, 2014)

2.3.3 วตถดบทปอนเขาระบบ

10

สารอนทรยทกชนดสามารถน ามาใชวตถดบในการผลตกาซชวภาพ ซงโดยทวไปแลวนยมใชวสดทเปนของเสยเหลอทง เชน น าเสย และขยะอนทรย มาผลตกาซชวภาพ เนองจากเปนการลดปรมาณของเสยไมมตนทนของวตถดบ และยงเปนการน าของเสยมาเพมมลคา

ขยะอนทรย (organic waste) คอ ขยะหรอของเสยทเกดจากสงมชวตและสามารถยอยสลายไดตามธรรมชาต แบงออกเปน วสดสน าตาล (brown material) คอ ขยะอนทรยทมองคประกอบของคารบอนมาก เชน กงไมแหง ใบไมแหง ฟางขาว แกลบ เปลอกถว เปนตน วสดสเ ขยว (green

material) คอ ขยะอนทรยทมความชน มองคประกอบไนโตรเจนสง เชน เศษผกผลไม เศษอาหาร มลสตวเปนตน (Deublein และ Steinhauser, 2008)

จากการศกษากระบวนการยอยสลายสารอนทรยเพอผลตกาซชวภาพพบวาสามารถใชสารอนทรยโมเลกลใหญ พวกคารโบไฮเดรต โปรตน และไขมน เปนวสดทใชหมกกาซชวภาพได การใสเศษอาหารแทนมลสตวจงเปนแนวทางหนงทสามารถท าได เนองจากทงมลสตวและเศษอาหารตางกเปนสารทมองคประกอบของสารอนทรยโมเลกลใหญทเหมอนกน ทงนบทบาทของจลนทรยกลมแรกทขบน ายอยออกมายอยสารโมเลกลใหญ พวกคารโบไฮเดรต โปรตน และไขมน

ใหเปนสารโมเลกลเลกทละลายน ากยงคงเดม สวนการยอยไขมนจะยอยไดยากกวาสารอนทรยตวอนๆ เพราะตองการอณหภมทสงกวาอณหภมปกต ดงนนจงไมควรใชขยะอนทรยทมปรมาณไขมนจ านวนมากเตมลงในถงผลตกาซชวภาพ ส าหรบจลนทรยกลมผลตกรด ซงจะยอยสลายสารอนทรยโมเลกลเลกแลวขบสารพวกกรดระเหย โดยจลนทรยกลมนไมตองการอากาศ ดงนนการออกแบบถงผลตกาซชวภาพจากขยะตองเปนระบบปดทอากาศภายนอกเขาในถงหมกไมได (Gerardi, M. H.

2003)

2.3.4 อตราการปอนสารอนทรย อตราการปอนสารอนทรย หรอ Organic Loading Rate, OLR เปนปจจยหนงทใชในการ

อธบายปรมาณสารอนทรยหรอวตถดบทเตมเขาสถงหมกในแตละครงตอชวงเวลา โดยปรมาณสารตงตนสามารถใชคา TS, VS COD หรอ BOD เปนปจจยทมความส าคญทใชในการก าหนดความสามารถในการยอยสลายสารอนทรยภายใตสภาวะไรอากาศ โดยการปรบอตราการปอนสารอนทรย อตราการปอนสารอนทรยทเหมาะสมของระบบการยอยสลายอนทรยแบบไรอากาศ อยในชวงประมาณ 1-15 g VS/m

3.d ทงนขนอยกบลกษณะของถงหมกทในการผลตกาซชวภาพ

(Kondusamy และ Kalamdhad, 2014)

11

2.3.5 อตราสวนคารบอนตอ ไนโตรเจนของขยะอนทรย

อตราสวนของคารบอนตอไนโตรเจนขอขยะอนทรยทสามารถใชผลตกาซชวภาพคอตงแต

8–30 แตอตราสวนทเหมาะสมทสดส าหรบการผลตกาซชวภาพ คอประมาณ 23 ถาอตราสวนคารบอนตอไนโตรเจน สงมาก ไนโตรเจนจะถก Methanogen น าไปใชเพอเสรมโปรตนใหตวเอง และจะหมดอยางรวดเรว สงผลใหไดกาซนอย แตถาหาก C/N Ratio ต ามากๆ กจะท าใหไนโตรเจนมมากและไปเกาะกนเปนแอมโมเนย แอมโมเนยจะไปเพมคา pH ซงถาหากคา pH สงถง 8.5 กจะเรมเปนพษกบแบคทเรยท าใหจ านวน Methanogen ลดลง นอกจากนหาก C/N ratio อยนอกเหนอจากชวง 8-30 จะท าใหมสดสวนปรมาณกาซทไดเปนกาซอนๆ เชนคารบอนไดออกไซดสงขน (Zheng et al. 2014)

2.3.6 ระยะเวลาเกบกกขยะอนทรยในถงหมก (Hydraulic Retention Time, HRT)

ระยะเวลากกเกบเปนอกปจจยทส าคญอยางหนงในการควบคมประสทธภาพ ของกระบวนการหมกกาซชวภาพ คอระยะเวลาทงหมดทสารอนทรยอยในระบบ โดยระยะเวลาในการกกเกบสารอนทรยในถงหมกขนอยกบปรมาณ และประเภทของสารอนทรยทเตมเขาไปซงมลกษณะและคณสมบตทแตกตางกนไป รวมถงรปแบบของระบบ/ถงหมก หากระยะเวลาในการกกเกบสนไปกจะไมพอส าหรบแบคทเรยทจะผลตแกสชวภาพ นอกจากนแบคทเรยยงจะถกถายออกจากระบบเรวเกนไปสงผลใหจ านวนแบคทเรยลดลงไป ท าใหแบคทเรยทเหลออยยอยไมทนและอาจท าใหคา pH ในถงหมกลดลง ขณะเดยวกนการทระยะเวลากกเกบนานเกนไปจะท าใหเกดตะกอนของสารอนทรยทแบคทเรยยอยสลายแลวสะสมอยท าใหถงหมกมขนาดใหญโดยไมจ าเปน ระยะเวลาในการกกเกบสวนใหญจะประมาณ 14- 60 วน ขนอยกบปจจยตางๆ คอ คา TS อณหภมขนาดและประเภทของ digester และปรมาณสารอนทรยทเตม ระยะเวลาในการกกเกบนนเปนตวบงชวาแบคทเรยจะมชวตไดนานเทาไหรโดยไมมการเตมอาหาร เนองจากระยะเวลาการกกเกบนนหมายถงระยะเวลาทแบคทเรยตองการเพอยอยอาหารใหหมด ดงนนเมอไหรกตามทแบคทเรยยงยอยอาหารไมหมดกหมายความวาแบคทเรยจะยงไมตายจากการขาดอาหาร (อวสดา, 2545)

ระยะเวลาทจลนทรยอยในระบบ (solid retention time, SRT) หมายถงมวลของของแขงภายในระบบหารดวยมวลของของแขงทปลอยออกจากระบบตอวน ในถงหมกแบบธรรมดาทไมมการหมนเวยนตะกอน มระยะเวลาทจลนทรยอยภายในระบบจะเทากบระยะเวลาเกบกกน าเสย

12

(SRT=HRT) แตในถงหมกทมการหมนเวยนตะกอน มระยะเวลาทจลนทรยอยภายในระบบมากกวาระยะเวลาเกบกกน าเสย (SRT>HRT)

HRT = SRT = volume/flow rate = V/Q

2.3.7 การกวน (Mixing)

การกวนตะกอน น า และ สารอนทรย เปนสวนทส าคญอกสวนเพราะจะท าใหแบคทเรยสมผสกบสารอนทรยไดอยางทวถงปองกนการเกดการสะสมของสารอนทรยตามจดตางๆ ในถงหมกรวมถงมสวนชวยในการกระจายความรอนใหอณหภมเทากนตลอด ท าใหแบคทเรยท างานไดอยางมประสทธภาพมากขน สงผลใหการเกดกาซเรวขนและมากขน การกวนจงเปนการเพมประสทธภาพของถงหมกส าหรบกระบวนการยอยสลายสารอนทรยแบบไรอากาศ การกวนผสมภายในถงหมกสามารถท าไดหลายวธ เชน การใชเครองกวน (Mechanical mixing) เชน ใบพด การใชเครองสบผานทอน า (Pumping draft tube) และ หมนเวยนตะกอนปม (Recycling of sludge by pump)

Karim และคณะ (2005) ศกษาผลของการกวนทมตอกระบวนการผลตกาซชวภาพ ซงใชถงหมกแบบ continuous stirred tank reactor (CSTR) ขนาด 3.7 ลตร และใชมลววทเปนของเหลวผสมกบมลววทเปนของแขง ในอตราสวน 5% 10% และ 15% ของมลววทเปนของแขง ท าการทดลองทอณหภม 35C และมระยะเวลากกเกบ (HRT) 16.2 วน พบวาการหมกทมการกวนจะท าใหเกดกาซไดมากขนกวาการหมกทไมมการกวนประมาณ 10 -30% และปรมาณกาซจะเพมขนตามล าดบอตราสวนเปอรเซนตของมลววทเปนของแขงทใชเปนวตถดบ ดงนนการกวนจงเปนการเพมประสทธภาพในกระบวนการหมกส าหรบวตถดบทมสวนผสมของของแขง

2.3.8 สารยบยงการเจรญเตบโต

สารยบยงการเจรญเตบโตของจลนทรยทเกยวของกบระบบ ไดแก กรดไขมนระเหยได ไฮโดรเจน หรอแอมโมเนย รวมถงธาตไอออน, สารพษ, โลหะหนก, สารท าความสะอาดตางๆ เชนสบ น ายาลางตางๆ และยาปฏชวนะ สามารถสงผลยบยงการเจรญเตบโตและการผลตกาซของแบคทเรยได โลหะหนกบางประเภท (เชน ทองแดง, นเกล, โครเมยม, สงกะส, ตะกว และอนๆ) ในปรมาณทนอยๆ ชวยในการเจรญเตบโตของแบคทเรย แตเมอความเขมขนสงกจะเปนพษ

2.4 ระบบถงหมกภายใตสภาวะไรออกซเจน

ระบบถงหมกภายใตสภาวะไรออกซเจนมอยดวยกนหลายแบบ แตละแบบมลกษณะและความเหมาะสมในการใชงานแตกตางกน (มนสน, 2542) คอ

13

2.4.1 ถงหมกแบบธรรมดา (conventional anaerobic digester) หรอถงหมกตะกอนอนทรย

(sludge digester) ระบบถงหมกแบบนใชในการบ าบดตะกอนอนทรย (sludge) จากระบบตะกอนเรง (activated sludge) แบงออกเปน

ก. ถงหมกแบบอตราต า (low rate digester)

เปนถงหมกทไมมการกวนใหกบตะกอนอนทรย ปฏกรยาทเกดขนภายในถงหมกจงชาและไมทวถง ของเหลวและตะกอนในถงหมกจะแยกออกเปนสวน ๆ คอ 1. Supernatant layer เปนชนของน าทตะกอนแยกตวออก 2. activity digesting sludge layer เปนชนทม การยอยสลายตะกอน มจลนทรยเจรญเตบโตหลายชนดในชนน 3. digested sludge เปนตะกอนทยอยสลายแลวและตกลงสกนถง แสดงดงภาพท 2.2

ภาพท 2.2 ถงหมกแบบอตราต า ทมา: มนสน (2542)

14

ข. ถงหมกแบบอตราสง (high rate digester) เปนถงหมกแบบ ถงหมกแบบ CSTR ทมการกวนผสมอยางทวถง ปฏกรยาการก า

จดสารอนทรยจะเกดขนไดดกวาแบบแรก เนองจากจลนทรยจะสมผสกบน าเสยไดทว แตน าทไหลออกมาตองมการแยกตะกอนจลนทรยออกกอน แสดงดงภาพท 2.2 สวน ภาพท 2.3

เปนถงหมกแบบอตราสงทมการแยกตะกอน โดยมการแยกตะกอนอนทรยออกจากถงชดทสอง ท า ใหไดตะกอนอนทรยยอยแลวทมความเขมขนสงและปลอยน าทมตะกอนแขวนลอยต า (มความสกปรกนอย)

ภาพท 2.3 ถงหมกแบบอตราสง ทมา: มนสน (2542)

15

ภาพท 2.4 ถงหมกแบบอตราสงทมการแยกตะกอน

ทมา: มนสน (2542)

2.5 งานวจยทเกยวของ

Cho และคณะ (1995) ศกษาการพฒนาระบบการยอยสลายภายใตสภาวะไรออกซเจนของเศษอาหารในประเทศเกาหลทมของแขงทงหมด 20 เปอรเซนต จากระบบขนตอนเดยว ซงมปญหาคอเกดการสะสมของกรดอนทรยระเหยขนในถงหมกท าใหไปยบยงสวนของการสรางกาซมเทน เมอเปรยบเทยบกบระบบการยอยสลายภายใตสภาวะไรออกซเจนของเศษอาหารแบบสองขนตอนทประกอบดวยถงกรดขนาด

1 ลตร และหมกกาซขนาด 8 ลตร พบวาระบบสองขนตอน สามารถแกปญหานได เพราะกรดอนทรยระเหยทเกดขนในถงหมกกรดจะถกยอยสลายอยางสมบรณในถงหมกกาซ โดยทสามารถลดปรมาณของแขงทงหมดลงได 87-90 เปอรเซนต ประมาณ 90 เปอรเซนตของของแขงระเหยจะเปลยนไปเปนกาซชวภาพและม methane yield เทากบ 405-415 ml/g VS

Sosnowski และคณะ (2003) ศกษาผลของการผลตกาซมเทนของตะกอนของเสยและขยะเทศบาลทไดคดแยก ทสภาวะ thermophilic และ mesophilic แบงการทดลองออกเปน 5 การทดลอง คอ โดยชดการทดลองท 1 และ 2 ใชระบบการหมกแบบขนตอนเดยว ในถงหมกขนาด 40 ลตร โดยในชดการทดลองแรกใชตะกอนของเสยจากบอบ าบดน าเสยเทศบาล primary sludge และ activated sludge เปนสารตงตน หมกทสภาวะ thermophilic และชดการทดลองท 2. ใชตะกอนของเสยจากบอบ าบดน าเสย (75 เปอรเซนต) ผสม

16

กบขยะเทศบาลทไดคดแยก (25 เปอรเซนต) การทดลองท 3 4 และ 5 ใชระบบสองขนตอน ซงประกอบดวยถงหมกกรดแบบ CSTR ทสภาวะ thermophilic (56C) และถงหมกกาซทสภาวะ mesophilic (36C) โดยในชดการทดลองท 3 ใชขยะเทศบาลทไดคดแยกเปนสารตงตนเพยงชนดเดยว ชดการทดลองท 4 ใชตะกอนของเสยจากบอบ าบดน าเสยเทศบาล ชดการทดลองท 5 ใชตะกอนของเสยและขยะเทศบาลทไดคดแยกผสมกน พบวาปรมาณกาซมเทนมมากกวา 60 เปอรเซนตในทกการทดลอง และ biogas productivity

มคาอยระหวาง 0.4 และ 0.6 l/g VSS add ซงขนอยกบ substrate ทใชและชนดของถงหมกดวย

Rene และคณะ (2007) ไดศกษาศกยภาพการผลตกาซชวภาพจากการใชวตถดบหมกแบบรวมระหวางมลสกร เศษผลไม เศษผก และของเสยจากโรงฆาสตว ภายในถงหมกระบบแบบกงตอเนอง โดยใชขนาดถงหมก 2 ลตรและปรมาตรใชงาน 1.8 ลตร ภายใตอณหภมชวงปานกลาง (mesophilic) ทอณหภม 35C โดยทดลองเปลยนสดสวนอตราการปอนของสารอนทรยเขาสระบบ (OLR) อยในชวง 0.14 – 0.34 kg

VS/m3d โดยควบคมระยะเวลาการกกเกบใหคงทและปรบเปลยนสดสวนของวสดปอนในสดสวนตางๆ ผล

การทดลองพบวาเมอหมกรวมระหวางสองวตถดบขนไปจะชวยเพมศกยภาพในการผลต กาซชวภาพมากกวาการใชวตถดบเพยงชนดเดยว โดยพจารณาจากปรมาณกาซชวภาพและปรมาณผลไดของกาซมเทน

Nagao et al. (2012) ศกษาผลของการผลตกาซมเทนจากเศษอาหาร โดยถงหมกขนตอนเดยวแบบ

CSTR ปรมาตรใชงาน 3000 ลตร ทสภาวะ mesophilic (37C) เมอปอนของสารอนทรยเขาสระบบในชวง ｵ.ｹ-ｳｴ.ｻ kg VS/m

ｵd พบวาระบบมความเสถยรแมใชอตราการปอนของสารอนทรยเขาสระบบ ในปรมาณสง นนคอ 9.2 kg VS/m

3d เมอด าเนนระบบแบบกงตอเนองเปนระยะเวลา ｳｺｹ วน โดยทสามารถลดปรมาณของแขงระเหยได 91.8% เปอรเซนต และม methane yield เทากบ 455 ml/g VS

Wang และคณะ (2014) ศกษาศกยภาพการผลตกาซชวภาพจากการใชวตถดบหมกแบบรวมระหวางเศษอาหารและมลไก ภายในถงหมก CSTR ขนาด ｷ ลตร และปรมาตรใชงาน ｵ.ｷ ลตร ภายใต

สภาวะเมโซฟลก (35C) ด าเนนระบบแบบกงตอเนอง โดยใชเศษอาหารและมลไกเปนวตถดบ จากการทดลองพบวาอตราการผลตกาซชวภาพ มแนวโนมเพมสงขนเมอเพมปรมาณสารอนทรยทเขาสระบบ โดย

เมอปอนของสารอนทรยเขาสระบบ (OLR) สงสดท ｴ.ｷｲ kg VS/mｵd ใหคาม methane yield สงสด เทากบ

ｷｲｹ.ｷｺ ml/g VS และ อตราการผลตกาซชวภาพ เทากบ ｴ.ｳｳ L/Ld

17

บทท ｵ

วธการด าเนนงานวจย

การด าเนนการวจยนมวตถประสงคเพอพฒนาถงผลตกาซชวภาพ จากเครองตนแบบจากถงผลตกาซชวภาพขนาด 1,000 ลตร ขององคการบรหารต าบลคลองร ศกษาประสทธภาพการใชขยะอนทรยได แก เศษอาหารและม ลส ตว โดยด า เน นการว จ ยแล ะรวบรวมข อม ล ณ อาคารปฏบ ต ก ารเทคโนโลยชวภาพ คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย และศนยวทยาศาสตร มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ซงมรายละเอยดของการด าเนนการวจยดงตอไปน

3.1 พฒนาถงผลตกาซชวภาพจากเครองตนแบบ

3.1.1 การออกแบบและประกอบระบบถงผลตกาซชวภาพ

เปนการทดลองออกแบบถงผลตกาซชวภาพใหเหมาะสมกบการศกษาและตดตามระบบ โดยงายตอการเกบตวอยางมาท าการศกษา สามารถทราบปรมาณกาซทเกดขน เพมประสทธภาพแรงดนกาซชวภาพ ซงจะพจารณาถงความปลอดภยของผใชควบคกนไปดวย ตดตง ณ ศนยวทยาศาสตร และทดสอบการใชระบบ

ตารางท 3.1 ตารางแสดงอปกรณทใชส าหรบประกอบระบบถงผลตกาซชวภาพ ตอ ｳ ชด

ล าดบ วสด จ านวน

1 ถงขนาด 1,000 ลตร 1

2 ถงขนาด 200 ลตร 2

3 ถงขนาด 160 ลตร 2

4 ทอพวซ ขนาด 3 นว ความยาว 4 เมตร/เสน 1

5 ทอพวซ ขนาด 1 นว ความยาว 4 เมตร/เสน 1

6 ขอตอตรงเกลยวนอก 3 นว 3

7 ขอตอตรงเกลยวใน 3 นว 3

8 ขอตอเกลยวนอก 4 หน (1/2 นว) 4

18

ล าดบ วสด จ านวน

9 ขอตอเกลยวใน 4 หน (1/2 นว) 4

10 สามทาง 4 หน (1/2 นว) เกลยวนอกและเกลยวใน 2

11 ขอตออดเกลยว ขนาด 1 นว +ปะเกน 2

12 แคลมป กปจบทอ แบบ 2 ขา 8

13 บอลวาลว 4

14 หวเตากาซปคนค พรอมขาตง 1

15 สายยาง ขนาด 1/2 นว (10 เมตร) 1

16 เหลกเสนกลม SR-24 ขนาด RB 12 ยาว 10 เมตร 1

17 ปะเกนยางขอตอ 4

18 ลกลอ 4

19 หวปรบแรงดนกาซ 1

20 สายยางทอกาซ ขนาด 4 เมตร 1

(1) ชดถงหมก (Digester)

ตวถงท าดวยพลาสตก High Density Polyethylene (HDPE) ทรงสเหลยม ขนาด 1,000 ลตร มพนทหนาตดขนาด 1 × 1.2 เมตร มความสง 1.16 เมตร โดยมปรมาตรความจ 1,000 ลตร มปรมาตรการหมก (working volume) 750 ลตร ตดตงทอพวซขนาดเสนผานศนยกลาง 3 นว มความยาว 80 เซนตเมตร เพอเปนทอส าหรบปอนวตถดบ ภายในชองปอนวตถดบมการตดตงใบพด (Agitator) ส าหรบกวน โดยทเพลาของชดกวนนตดอยกบฝาของถงหมกและมชดประกอบเพลาลกษณะเปนปลอกสวมเพลาอย เพอปองกนไมใหเพลาแกวงขณะหมนใบพด ซงอาจท าใหถงหมกรวได มใบพดตดอยทปลายเพลา มการเจาะดานลางของถงตอเปนทอ มวาลวส าหรบควบคมการปดเปดเพอเปนทอส าหรบถายวสดทผานการหมกมาวเคราะห บรเวณดานขางของถงหมกใสทอพวซพรอมวาลวควบคมการปดเปดส าหรบถายของเหลวสวนเกนเพอควบคมระดบของเหลวในถงหมกใหปรมาตรการหมกคงท สวนดานบนของถงหมกมทอตองอ ส าหรบล าเลยงกาซทผลตไดไปยงชดเกบกาซ ไดอะแกรมแสดงระบบถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย และชดถงหมกกอนการประกอบสมบรณ ดงภาพท 3.1 และ 3.2

19

ภาพท 3.1 ไดอะแกรมแสดงระบบถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย

ｳ 2

1.2 m

0.93 m

ชดถงหมก

1. ถงพลาสตก HDPE ขนาด 1,000 ลตร 2. ทอเตมขยะอนทรยพรอมใบพด 3. ชดใบพด

4. ทอเกบตวอยาง PVC 1 นว 5. ทอน าทง PVC ½ นว 6. ของอเกบกาซ

น ำ น ำ

ชดเตาหงตม

12. หวปรบแรงดนกาซ

13. ฐานรองอปกรณหงตมขนาด 30 เซนตเมตร 14. หวเตา

0.3 m

0.85 m

12 1 ขยะอนทรย

กาซ

2

3

1.2 m

0.58 m

1.3 m

4

5

6

7 7

8 8

8

9 9

10 10

11

13

14

ชดถงเกบกาซชวภาพ

7. ถง PE ขนาด 200 ลตร 8. ถง PE ขนาด 160 ลตร คว า (ถงลกลอย) 9. ชดตวลอคเพมแรงดนกาซ (PVC ½ นว) 10. ชดสามทาง PVC ½ นว 11. โครงเหลกส าหรบควบคมทศทางถงลกลอย

20

ภาพท 3.2 ชดถงหมกกอนการประกอบสมบรณ โดยมรายละเอยดดงน

1) ถงหมกขนาด 1000 ลตร 2) ทอน าลน

3) ฝาปดถงพรอมทอใสวตถดบและชดใบพด

4) ลกษณะทอใสวตถดบพรอมชดใบพด กอนการตดตงในถงหมก

5) ทอตอสายกาซ

ｵ ｶ ｷ

ｳ 2

21

(2) ชดถงเกบกาซชวภาพ (Gas Collector) ประกอบดวยชดถงเกบกาซจ านวน 2 ชด นนคอมถงเกบน าขนาด 200 ลตร จ านวน 2 ถง

ทตงหงายเพอบรรจน าส าหรบเปนตวกนไมใหกาซรวออกนอกถงเกบกาซ และครอบดวยถงพลาสตกขนาด 160 ลตร จ านวน 2 ถง คว าลงในถงน าขนาด 200 ลตร เพอท าหนาทเปนตวกกเกบกาซไว โดยตวถงจะลอยขนเมอมกาซชวภาพถกล าเลยงมาจากถงหมก โดยดานบนของถงขนาด 160 ลตร ชดท 1 ตดตงชด 3 ทางเชอมตอระหวางถงหมกและถงเกบกาซชดท 2 เขาดวยกน สวนดานบนของถงขนาด 160 ลตร ชดท 2 ตดตงชด 3 ทางเชอมตอระหวางถงเกบกาซชดท 1 และวาลวส าหรบเปดและปดเพอน ากาซทผลตไดไปเขาสชดเตาหงตม ชดถงเกบกาซทง 2 ชด เสรมโครงเหลกสเสนรอบถงเกบกาซทงสองใบเพอควบคมใหถงเกบกาซทง 2ลอยขนในแนวตรงเมอมปรมาณกาซเกดขน เพอใหสอดคลองกบสตรทใชในการค านวณปรมาณกาซทเกดขนนนคอ ปรมาณกาซ = r2 h1 + r2 h2 โดย r คอรศมของถงขนาด 160 ลตร h1

และ hｴ คอความสงของถงขนาด 160 ลตร ชดท 1 และ 2 ตามล าดบ ทลอยสงขนเมอมการผลตกาซชวภาพ รวมถงตดตงชดตวลอคประกอบดวยทอ PVC ขนาดเสนผาศนยกลาง ½ นวประกอบในแนวตงฉากกบถงขนาด 160 ลตร ท าหนาทควบคมระดบความสงของถงเกบกาซทง 2 ชดใหเทากน ดานขางของทอ PVC ตอดวยเหลกเสนความยาว 85 เซนตเมตร ขนานกบถงลกลอยขนาด ｳｸｲ ลตร ท าหนาทเปนเสมอนเขมบอกระดบความสงของถงเกบกาซ เมอมกาซชวภาพเกดขน โดยในแตละวนจะท าสญลกษณแสดงต าแหนงเรมตน เมอมกาซเกดขน ถงเกบกาซจะยกตวสงขน ตดตงตวลอคทท าจากเหลกสามารถไขลอคปรบเปลยนระดบได ส าหรบกดถงเกบกาซเพอเพมความดนกาซชวภาพขณะใชงานคกบชดเตาหงตม ลกษณะของชดถงเกบกาซแสดงดงภาพท 3.3 และ 3.4

22

ภาพท 3.3 ชดถงเกบกาซชวภาพกอนการประกอบสมบรณ โดยมรายละเอยดดงน

1) ถงพลาสตกขนาด 160 ลตร คว าลงในถงน าขนาด 200 ลตร จ านวน 2 ชด

2) ถงชดท 1 ตอทอกาซสามทาง

3) ถงชดท 2 ตอทอกาซสามทาง พรอมบอลวาลว

ｵ 2

ｳ

23

ภาพท 3.4 ชดถงเกบกาซชวภาพเมอประกอบสมบรณ โดยมรายละเอยดดงน

1) ลกษณะชดถงเกบกาซชวภาพทง 2 ชด เมอมการผลตกาซเกดขน

2) ชดตวลอคทอ PVC เพอประคองและควบคมระดบความสงของถงเกบกาซทง 2

ชดใหเทากน

3) ระบบดกน าในชดถงเกบกาซส าหรบเปนตวกนไมใหกาซรวออกนอกถง

4) ลกษณะตวไขลอคซงปรบเปลยนระดบไดขณะใชงาน

ｳ 2

3 4

24

(3) ชดเตาหงตม

ในชดเตาหงตมไดเปลยนรปแบบระบบทอสงกาซโดยเชอมหวปรบแรงดนกาซตอกบสายทอกาซทมเสนผานศนยกลางขนาด ½ นว ดดแปลงหวเตาโดยการขยายรรงผงใหมขนาด เสนผาศนยกลาง 4 มลลเมตร เพมประสทธภาพแรงดนกาซชวภาพ

ภาพท 3.5 ชดเตาหงตม โดยมรายละเอยดดงน

1) ลกษณะสายสงกาซจากชดถงเกบกาซชวภาพ ไปยงหวเตา 2) ลกษณะเขมขดรดสายยางสงกาซ

3) วาลวเปดและปดกอนเขาสเตาส าหรบหงตม

4) เตาส าหรบหงตม

ｳ 2

3 4

25

(4) การตรวจสอบระบบถงหมก

การตรวจสอบรอยรวเปนสงจ าเปนอยางยงของถงหมกแบบไรออกซเจน เพราะระบบนจะตองเปนระบบปดอยางแทจรง มฉะนนแลวกาซชวภาพจะออกมาตามรอยรวตาง ๆ ได เปนเหตใหแรงดนมไมมากพอทจะดนถงเกบกาซใหลอยขน การทดสอบสามารถท าไดโดยการเตมน าเขาไปในถงหมกใหระดบน าสงกวารอยตอตาง ๆ แลวสงเกตการรวซมจากทกดาน สวนการทดสอบการรวของกาซชวภาพโดยใชน าสบทาบรเวณรอยตอตาง ๆ แลวเปาลมเขาถงหมก จากนนอดรอยรวทกทางดวยกาวซลโคน

3.1.2 การเตรยมกลาเชอ

กลาเชอจลนทรยเรมตนทใชในการทดลองมาจาก 2 แหลงทมาดงน คอ มลโคสด ไดจากจากฟารมโคเนอขนาดเลก บานอางทอง ต าบลทงหวง อ าเภอเมอง จงหวดสงขลา และหวเชอจลนทรยในถงผลตกาซชวภาพ (ถงหมกแบบไรออกซเจน) ขนาด 1,000 ลตร ขององคการบรหารต าบลคลองร โดยหวเชอทไดจะมการเพมปรมาณจลนทรยกอนการบรรจในชดถงหมก ดงน ใชหวเชอ 2 กโลกรม ตอน า 2 ลตร ผสมมลสกร 10 กโลกรม ขยายหวเชอในถงพลาสตกขนาด 130 ลตร โดย ผสมน า 20 ลตร หมก 10 วน จากนน เพมเศษอาหาร 2.5 กโลกรม ทกๆ 5 วน จนกวาจะเรมตนระบบ เพอปรบจลนทรยใหคนเคยกบวตถดบกอนการผลตกาซชวภาพ

3.1.3 การเรมเดนระบบ

การเรมตนเดนระบบโดยเตมกลาเชอจากขอ 3.1.2 และมลโคสด (ซงใชในสดสวน 1 ตอ 1

(125 กโลกรม: 125 กโลกรม) และเตมน า 750 ลตร เหมอนกนทงสองชดการทดลอง บนทกปรมาณกาซชวภาพทเกดขนทกวนในรปปรมาณกาซทงหมด (total gas) ซงค านวณไดจากความสงของภาชนะเกบกาซ

3.2 ศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตว 3.2.1 การเตรยมวตถดบ

(1) เศษอาหาร

น าเศษอาหารจากโรงอาหาร มหาวทยาลยราชภฏสงขลา คลกเคลาใหทวเพอใหเศษอาหารทงหมดมลกษณะใกลเคยงกนใหมากทสด น าเศษอาหารไปบดละเอยดดวยเครองบด แบงใสในถงพลาสตกส าหรบใชในวเคราะหคณลกษณะทางเคมและใชเปน

26

วตถดบตงตนในชดการท าลองการผลตกาซจากเศษอาหาร จากนนเกบไวทอณหภม -20

องศาเซลเซยส เพอปองกนปฏกรยาทางชวเคมทจะเกดขน

(2) มลสตว

ใชมลโคสดจากฟารมเลยงโคเนอ บานอางทอง ต าบลทงหวง และมลสกรสดซงไดจากฟารมเลยงสกร ต าบลเกาะแตว อ าเภอเมอง จงหวดสงขลา โดยผสมในอตราสวน 1 ตอ 1 แบงใสในภาชนะพลาสตกส าหรบใชในวเคราะหคณลกษณะทางเคมและใชเปนวตถดบตงตนเบองตนส าหรบชดการทดลองการผลตกาซชวภาพจากมลสตว

3.2.2 การวเคราะหคณลกษณะของวตถดบเบองตน

กอนเรมการทดลองการหมกเศษอาหารและมลสตวเพอผลตกาซชวภาพจะมการวเคราะหองคประกอบของวตถดบตามรายละเอยดแสดงดงตารางท 3.2

ตารางท 3.2 วธวเคราะหคณลกษณะวตถดบเศษอาหารและมลสตวส าหรบการผลตกาซชวภาพ

ปจจยทวเคราะห วตถประสงคการวเคราะห วธการวเคราะห คา pH ความเปนกรด-ดาง pH Meter

ปรมาณของแขงทงหมด (Total

solid, TS)

ปรมาณสดสวนของแขงในวตถดบ

APHA 2540, 1998

(ภาคผนวก ก) ปรมาณของแขงระเหยไดทงหมด (Total volatile solid, VS)

ปรมาณสดสวนของแขงระเหยไดทงหมดในวตถดบ

APHA 2540, 1998

(ภาคผนวก ก) คา Chemical oxygen demand

(COD)

ปรมาณสารอนทรย APHA 5220, 1998

(ภาคผนวก ก) คา Biochemical oxygen

demand (BOD)

ปรมาณสารอนทรยทจลนทรยสามารถยอยสลายได

APHA 5220, 1998

(ภาคผนวก ก) ปรมาณไนโตรเจน (Total

nitrogen,TKN)

ปรมาณสารอาหาร APHA 2310, 1998

(ภาคผนวก ก)

27

3.2.4 ศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตวในระบบแบบแบทซ ( Batch

Operation)

เตรยมวตถดบสารละลายเศษอาหารและมลสตวทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4%(w/v)

(รายละเอยดตามภาคผนวก ค.) ในแตละชดการทดลอง โดยปอนวตถดบเขาไปทางดานบนของถงเพยงครงเดยว แตละชดการทดลองจะมการเตมสารสารละลายเศษอาหารและมลสตวในปรมาตร 250 ลตร โดยมการถายตะกอนและเหลวเดมทอยถงหมกทงในปรมาตร 250 ลตร เชนกน เพอควบคมปรมาตรการหมกใหคงท 750 ลตร ในขณะเรมตนการทดลอง หมกวตถดบในถงหมกเพอผลตกาซชวภาพ โดยการปดถงหมกไมใหสมผสกบอากาศ กวนผสมโดยใชใบพดหมนกวนวนละ 2 ครง เชาและเยน ครงละ 10 นาท สงเกตการเกดกาซชวภาพในถงเกบกาซและบนทกปรมาณกาซชวภาพทเกดขนจากระบบเกบกาซ ซงดไดจากระดบสเกลของภาชนะเกบกาซ เมออตราการเกดกาซชวภาพเรมคงทและลดนอยลงจะหยดการทดลอง บนทกขอมลพรอมวเคราะหผลการทดลอง

ตารางท 3.3 แผนการวเคราะหจากกระบวนการหมกแบบไรอากาศระบบแบบแบทช (Batch)

ลกษณะสมบต ความถในการวเคราะห ปรมาณกาซชวภาพ ทกวน

pH ทกวน

ปรมาณของแขงระเหยไดทงหมด (Total volatile

solid, VS)

กอนและหลง

คา Chemical oxygen demand (COD) กอนและหลง

3.2.4 ศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตวในระบบกงตอเนอง (Semi-

Continuous Operation)

เตรยมสารละลายเศษอาหารและมลสตว ความเขมขน 4% (w/v) ในแตละชดการทดลอง โดยปอนเขาสถงหมกเปนแบบกงตอเนอง คอมการเตมสารละลายวตถดบเขาสถงหมกและมการเกบตวอยางออกจากถงหมกในปรมาตรทเทากน ซงเปนการรกษาระดบปรมาตรของเหลวในถงหมกใหคงท 750 ลตร ตลอดการทดลอง โดยมความถในการเตมสารละลายวตถดบ 1 วนตอครง ในปรมาตร ｴｲ ลตร ทง ｴ ชดการทดลอง กวนผสมโดยใชใบพดหมนกวนวนละ ｴ ครง เชาและ

28

เยน ครงละ ｳｲ นาท โดยในการทดลองนใชระยะเวลาในการกกเกบ 38 วน ควบคมอตราการ

ปอนสารอนทรยใหมคาอยในชวงประมาณ ｶ กรม COD/ลตรวน แสดงดงตารางท 3.4 บนทกปรมาณกาซชวภาพทเกดขนทกวนในรปปรมาณกาซทงหมด ซงดไดจากระดบความสงของภาชนะเกบกาซ บนทกขอมลพรอมวเคราะหผลการทดลอง เกบรวบรวมขอมล ตามรายละเอยดแสดงดงตารางท 3.5

ตารางท 3.4 แสดงการออกแบบการทดลองกระบวนการหมกแบบไรอากาศระบบแบบกงตอเนอง (Semi-Continuous)

ชดการทดลองเศษอาหาร ชดการทดลองมลสตว

HRT (day) 38 38

OLR(gCOD/l.d) 4 4

TS ของวตถดบ (%) 4 4

ตารางท 3.5 แผนการวเคราะหจากกระบวนการหมกแบบไรอากาศระบบแบบกงตอเนอง (Semi-

Continuous)

ความถในการวเคราะห ปรมาณกาซชวภาพ ทกวน

ปรมาณของแขงระเหยไดทงหมด (Total volatile

solid, VS)

ทก 5 วน

คา Total chemical oxygen demand (COD) ทก 5 วน

29

3.3 สตรทใชในการค านวณ

3.3.1 ระยะเวลาเกบกกขยะอนทรยในถงหมก (Hydraulic retention time, HRT)

เปนคาทอธบายระยะเวลาเฉลยทตะกอนจลนทรยอยในถงหมก โดยค านวณจากอตราสวนระหวางปรมาตรความจของเหลวของถงหมกกบปรมาณของเหลวทเขาระบบ ดงน

ระยะเวลาเกบกกขยะอนทรยในถงหมก (วน)

= ปรมาตรความจของเหลวของถงหมก (ลตร)

ปรมาณของเหลวทเขาระบบ(ลตร/วน)

3.3.2 อตราการปอนสารอนทรย (Organic loading rate, OLR; g COD/ld, g VS/ld )

เปนคาทใชอธบายปรมาณของสารอนทรย ทปอนเขาสระบบ ตอปรมาตรความจของถงและเวลา ทงนสารอนทรยทใชสามารถใชคา Total COD และ Total VS ค านวณไดดงน

อตราการปอนสารอนทรย (กรม COD/ลตรวน)

= ปรมาณของเหลวทเขาระบบ(ลตร/วน)x คา COD ของเหลวทเขาระบบ(กรม/ลตร)

ปรมาตรความจของเหลวของถงหมก(ลตร)

และ

อตราการปอนสารอนทรย (กรม VS/ลตรวน)

= ปรมาณของเหลวทเขาระบบ(ลตร/วน)x คา VS ของเหลวทเขาระบบ(กรม/ลตร)

ปรมาตรความจของเหลวของถงหมก(ลตร)

3.3.3 ปรมาณกาซชวภาพทผลตไดเฉลยตอวน (Total gas production; l/d)

ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดเฉลยตอวน (ลตร/วน)

= ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดทงหมด (ลตร)

จ านวนวนทผลตกาซชวภาพ (วน)

30

3.3.4 อตราการผลตกาซชวภาพ (Biogas production rate; l/ld)

เปนคาทอธบายอตราสวนระหวางปรมาณกาซเฉลยทผลตไดในแตละวนตอปรมาตรความจของเหลวของถงหมก มหนวยเปน ลตร/ลตรวน หรอ ลกบาศกเมตร/ลกบาศกเมตรวน (m3

/m3d)

เปนคาทนยมใชในการเปรยบเทยบศกยภาพการผลตกาซชวภาพระหวางถงหมกทแตกตางกนได สามารถค านวณไดดงน

อตราการผลตกาซชวภาพ (ลตร/ลตรวน) = ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอวน (ลตร/วน)

ปรมาตรความจของเหลวของถงหมก(ลตร)

3.3.5 ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอ COD ทเขาระบบ (Total biogas production

per g COD added, l/g COD added)

ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอ COD ทเขาระบบ หรอคา Biogas yield ทพจารณาจากปรมาณ COD เปนคาทบอกถงสมรรถนะของระบบผลตกาซชวภาพ โดยนยมใชเปนคาเปรยบเทยบสมรรถนะระหวางระบบผลตกาซชวภาพทมขนาดแตกตางกนได สามารถค านวณไดดงน

ปรมาณกาซชวภาพทผลตไดตอน าหนก COD ทเขาระบบ (ลตร/กรม COD ทเตม)

= ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอวน (ลตร/วน)

ของเหลวทเขาระบบ (ลตร/วน) x คา COD ทเขาระบบ (กรม/ลตร)

3.3.6 ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอน าหนกสารอนทรยระเหยงายทเขาระบบ (Total biogas production per g VS added; l/g VS added)

ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอ VS ทเขาระบบ หรอคา Biogas yield ทพจารณาจากปรมาณ VS เปนคาทนยมใชในการทดสอบสมรรถนะระหวางระบบผลตกาซชวภาพทมขนาดแตกตางกนเชนกนได โดยพจารณาจากปรมาณกาซชวภาพตอปรมาณสารอนทรยทเขาระบบ สามารถค านวณไดดงน

31

ปรมาณกาซชวภาพทผลตไดตอน าหนกสารอนทรยระเหยงายทเขาระบบ

(ลตร/กรม VS ทเตม)

= ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอวน (ลตร/วน)

ของเหลวทเขาระบบ (ลตร/วน) x คาสารอนทรยทเขาระบบ (กรม/ลตร)

3.3.7 ประสทธภาพการก าจด COD ของระบบ (% COD removal)

เปนคาทอธบายความสามารถของระบบผลตกาซชวภาพในการก าจดสารอนทรยในรปของ COD ทงหมด โดยค านวณไดดงน

ประสทธภาพการก าจด (%) = (CODทเขาระบบ – CODทออกจากระบบ) x 100

COD ทเขาระบบ

3.3.8 ประสทธภาพการก าจด VS ของระบบ (% VS removal)

เปนคาทอธบายความสามารถของระบบผลตกาซชวภาพในการก าจดสารอนทรยทระเหยไดทงหมดในระบบ โดยค านวณไดดงน

ประสทธภาพการก าจด (%) = (VS ทเขาระบบ – VS ทออกจากระบบ) x 100

VS ทเขาระบบ

32

บทท ｶ

ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง

4.1 พฒนาถงผลตกาซชวภาพจากถงแบบ

4.1.1 การออกแบบและประกอบถงผลตกาซชวภาพ

ในการทดลองครงนไดออกแบบและด าเนนการประกอบตวถงจากถงผลตกาซชวภาพ โดยมถงผลตกาซชวภาพขนาด 1,000 ลตร จากองคการบรหารสวนต าบลคลองรเปนถงตนแบบ ซงเปนระบบหมกแบบขนตอนเดยว โดยประกอบถงจ านวน ｵ ชด ชดท ｳ และ ｴ ตดตง ณ อาคารปฏบตการเทคโนโลยชวภาพ มหาวทยาลยราชภฏสงขลาส าหรบด าเนนการทดลองประสทธภาพการผลตกาซชวภาพจากวตถดบเศษอาหารและมลสตว ชดท ｵ ตดตงชวคราว ณ บานเลขท ｴｷ/ｳ หม ｳ ต. ทงหวง อ. เมอง จ. สงขลา และปจจบนไดยายไปตดตง ณ ศนยการเรยนรชมชน ต. บางเขยด อ. สงหนคร จ. สงขลา ส าหรบตดตามการผลตกาซชวภาพภายในครวเรอนและถายทอดความรสชมชน ซงถงหมกทง ｵ ชด ไดออกแบบเพมเตมเพอเพมประสทธภาพการผลตกาซชวภาพ และงายตอการตดตามระบบดงน เพมทอส าหรบปอนวตถดบพรอมชดใบพด ทสามารถปองกนกาซรว ในระหวางเตมวตถดบและกวนผสมวตถดบในถงหมก เพมทอลนส าหรบสะดวกตอการเกบตวอยางและตดตามระบบ เพมโครงเหลกสเสนรอบถงเกบกาซทงสองใบเพอควบคมใหถงเกบกาซทง 2 ลอยขนในแนวตรงเมอมปรมาณกาซเกดขน เพมชดตวลอคท าหนาทควบคมระดบความสงของถงเกบกาซทง ｴ ชดใหเทากน และสามารถไขลอคปรบเปลยนระดบไดเพอเพมประสทธภาพแรงดนขณะหงตม เพมเขมบอกระดบความสงของถงเกบกาซเพองายตอค านวณปรมาณกาซชวภาพทเกดขน และปรบขนาดสายทอกาซทมเสนผานศนยกลางขนาด ½ นว ดดแปลงหวเตา เพมประสทธภาพแรงดนกาซชวภาพ ซงสามารถสรปลกษณะของถงผลตกาซชวภาพตนแบบและถงผลตกาซชวภาพทใชในการทดลองดงแสดงในตารางท ｶ.ｳ

33

ตารางท 4.1 สรปลกษณะของถงผลตกาซชวภาพตนแบบและถงผลตกาซชวภาพทใชในการทดลอง

องคประกอบของระบบ ถงผลตกาซชวภาพ

ตนแบบ

ถงผลตกาซชวภาพทใชในการทดลอง

ชดถงหมก

- ใชถงพลาสตกขนาด 1,000 ลตร ซงมปรมาตรการหมก 750 ลตร

- ทอส าหรบปอนวตถดบทมเฉพาะฝาปดเปด ซงมกเกดปญหาการรวของกาซชวภาพในระหวางการเตมวตถดบและกวนผสมวตถดบในถงหมก

-

- ท อ ส า ห รบ ป อนวต ถ ดบพ ร อ ม ใบพด ทประกอบดวยเพลาของชดใบพดทตดอยกบฝาของถงหมกและมชดประกอบเพลาลกษณะเปนปลอกสวมเพลาอย เพอปองกนไมใหเพลาแกวงขณะหมนใบพด มฝาชน ในหมนปดปองกนกาซรว ในระหวางเตมวตถดบและกวนผสมวตถดบในถงหมก

-

- ดานลางของถง มวาลวส าหรบควบคมการปดเปดเพอใชส าหรบถายตะกอนในถงหมก

- ดานลางของถงตอเปนทอลนเชอมตอระหวางวาลวส าหรบควบคมการปดเปดเพอเปนทอส าหรบถายตะกอนและวสดทผานการหมกมาวเคราะห

-

34

องคประกอบของระบบ ถงผลตกาซชวภาพ

ตนแบบ

ถงผลตกาซชวภาพทใชในการทดลอง

ชดถงเกบกาซชวภาพ

- ถงเกบน าขนาด ｴｲｲ ลตร จ านวน ｴ ถง

- โครงเหลกสเสนรอบถงเกบกาซทงสองใบเพอควบคมใหถงเกบกาซทง 2 ลอยขนในแนวตรงเมอมปรมาณกาซเกดขน

-

- ชดตวลอคประกอบดวยทอ PVC ขนาดเสนผาศนยกลาง ½ นว ท าหนาทควบคมระดบความสงของถงเกบกาซทง ｴ ชดใหเทากน พรอมตวลอคทท าจากเหลกสามารถไขลอคปรบเปลยนระดบไดเพอเพมประสทธภาพแรงดนขณะหงตม

-

- เขมบอกระดบความสงของถงเกบกาซเพองายตอการค านวณปรมาณกาซชวภาพทเกดขน

-

ชดเตาหงตม

- เปลยนรปแบบระบบทอสงกาซโดยเชอมหวปรบแรงดนกาซตอกบสายทอกาซทมเสนผานศนยกลางขนาด ½ นว ดดแปลงหวเตาโดยการขยายรร งผงใหมขนาด เสนผาศนยกลาง 4

มลลเมตร เพมประสทธ ภาพแรงดนก าซชวภาพ

-

35

4.1.2 การเรมเดนระบบ

ในการเรมตนเดนระบบไดเตมกลาเชอ และมลโคสด ในสดสวน 1 ตอ 1 (125 กโลกรม: 125

กโลกรม) และเตมน า 750 ลตร โดยใชมลววสดเปนทงแหลงหวเชอและแหลงอาหารส าหรบกลาเชอ จงมปรมาณกลาเชอเรมตนในระบบคดเปน 33.33 % ของปรมาตรการหมกซงเหมอนกนทงสองชดการทดลอง บนทกปรมาณกาซชวภาพทเกดขนทกวนในรปปรมาณกาซทงหมด ซงค านวณไดจากความสงของภาชนะเกบกาซ เมอตดตามปรมาณกาซทเกดขน พบวาถงหมกทง ｴ ชด พบวามแนวโนมการผลตกาซชวภาพใกลเคยงกน ปรมาณกาซชวภาพทผลตไดตอวนในชวงการเรมเดนระบบดงแสดงกราฟท ｶ.ｳ โดยเรมมกาซชวภาพเกดขนในวนท ｵ ของการหมกทง ｴ ถง โดยถงชดท ｳ มการผลตกาซสงทสด ไดเทากบ ｳｻｲ ลตร ในวนท 7 ของการหมก และถงชดท ｴ ของ การผลตกาซสงทสด ไดเทากบ ｳｸｷ ลตร ในวนท ｻ ของการหมก จะมการผลตกาซสงทสด หลงจากนนปรมาณกาซชวภาพจะเรมลดลงและสนสดการหมกในวนท ｳｷ โดยปรมาณกาซชวภาพทงหมด ของถงชดท ｳ และ ｴ คอ ｻｻｲ ลตร และ ｻｹｷ ลตร ตามล าดบ

กราฟท ｶ.ｳ แสดงปรมาณกาซชวภาพทผลตไดตอวนในชวงการเรมเดนระบบ

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

ปรมา

ณกาซ

ทเกด

ขน

(ลตร

)

ระยะเวลา (วน)

ถงหมกชดท 1

ถงหมกชดท 2

36

4.2 ศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตว

4.2.1 การวเคราะหคณลกษณะวตถดบเบองตน

การทดลองนใชวตถดบส าหรบผลตกาซชวภาพ 2 ชนด โดยชดท 1 ใชเศษอาหารทเหลอจากโรงอาหาร มหาวทยาลยราชภฏสงขลา และเศษอาหารจากครวเรอน ซงประกอบดวยขาวเปนสวนประกอบหลก

รองลงมาคอ ผกเปลอกผลไม และเศษเนอสตวตาง ๆ ซงลวนแตเปนสารอนทรยทสามารถยอยสลายได โดยมองคประกอบทความแตกตางกนไป จงจ าเปนตองเกบตวอยางเศษอาหารในปรมาณมากคลกเคลาใหเขากน เพอใหตวอยางเศษอาหารทใชในการทดลองมองคประกอบตาง ๆ ใกลเคยงกนมากทสด และชดท 2 มลโคสดจากฟารมเลยงโคเนอ บานอางทอง ต าบลทงหวง และมลสกรสดซงไดจากฟารมเลยงสกร ต าบลเกาะแตว อ าเภอเมอง จงหวดสงขลา โดยผสมในอตราสวน 1 ตอ 1 ผลการวเคราะหลกษณะเศษอาหารและมลสตวของตวอยางเบองตน แสดงดงตารางท 4.2

ในการทดลองนใชลกษณะเศษอาหารและมลสตวดงกลาวมาเปนวตถดบตงตนส าหรบใชเตรยมเปนสารละลายทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4 เปอรเซนต (w/v) เพอปอนเขาสระบบถงหมก (ดงแสดงในภาคผนวก ค.) โดยการใชวตถดบทมคาของแขงทงหมดประมาณ ｶ เปอรเซนต (w/v) นน เปนคาทเหมอนกบการทดลองของ Mata-Alvarez และ Llabres (1992) ทใชในศกษาการผลตกาซชวภาพจากขยะอาหารสด เชน เศษผก ผลไมและเปลอกสตวทะเล พบวาระบบมเสถยรภาพในการผลตกาซชวภาพ ซงการใชปรมาณของแขงต าสามารถปองกนการเกดระบบลมเหลวอนเนองมาจากการสะสมของกรดอนทรยระเหยงายในปรมาณสงเกนไป ซงปญหานมกเกดขนจากการใชวตถดบทมคาเปอรเซนตของแขงทสงมาใชเปนวตถดบส าหรบผลตกาซชวภาพในระบบถงหมกแบบขนตอนเดยว ซงเปนปญหาทพบเชนเดยวกนกบการศกษาครงนในชวงระยะแรกของการเรมตนเดนระบบ กบทงในเพอเทยบเคยงกบการผลตกาซชวภาพในระดบครวเรอนทมปรมาณสารอนทรยหรอวตถดบทใชปอนเขาสระบบในแตละวนไมมากนก จงใชวตถดบในรปสารละลายเศษอาหารและมลสตวทมปรมาณของแขงต า ผลของการวเคราะหลกษณะสารละลายเศษอาหารและมลสตวทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4 เปอรเซนต (w/v) แสดงในตารางท 4.3

37

ตารางท 4.2 แสดงคณลกษณะวตถดบเบองตน

เศษอาหาร มลสตว

pH 5.8 7.4

%TS 23.4 15.42

TS (mg/l) 74,520 58,400

VS (mg/l) 72,360 55,347

SS (mg/l) 55,080 38,700

COD (mg/l) 252,574 201,080

BOD (mg/l) 157,025 126,682

TKN(mg/l) 5,753 3,254

ตารางท 4.3 แสดงคณลกษณะของสารละลายเศษอาหารและมลสตวทมคา TS ประมาณ 4%

เศษอาหาร มลสตว

pH 6.8 – 6.4 7.3 – 7.1

TS (mg/l) 46,450 – 34,660 41,400 – 28,600

VS (mg/l) 44,620 – 30,750 39,800- 26,410

SS (mg/l) 26,700 – 21,650 18,800 – 14,750

COD (mg/l) 162,374 - 150,340 145,430 – 135,500

BOD (mg/l) 107,165 - 101,250 91,530 – 67,460

TKN (mg/l) 2,598 1,353

38

4.2.2 ศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตวในระบบแบบแบทซ ( Batch Operation)

การศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตวในการท างานระบบแบบแบทซ โดยแบงการทดลองออกเปน 2 ชดการทดลอง คอ ใชวตถดบเศษอาหารและมลสตว ในแตละชดการทดลองมการปอนวตถดบเขาสระบบเพยงครงเดยวใหเตมระบบ โดยใชวตถดบทง ｴ ชนดทเตรยมเปนรปแบบสารละลายทม คาของแขงทงหมดประมาณ 4 เปอรเซนต (w/v) เพอปอนเขาสระบบถงหมก หลงจากนนจงหมกวตถดบในถงหมกเพอตดตามปรมาณกาซชวภาพทเกดขน การด าเนนระบบในลกษณะเชนนเพอทดสอบประสทธภาพการผลตกาซชวภาพจากวตถดบแตละชนดโดยใหคลายคลงกบการน าไปประยกตใชงานในระดบครวเรอนทตองการเดนระบบอยางงายโดยการเตมวตถดบในปรมาณมากเพยงครงเดยว ซงแตละชดการทดลองจะมการเตมสารสารละลายเศษอาหารและมลสตวในปรมาตร 250 ลตร โดยมการถายตะกอนและเหลวเดมทอยถงหมกในปรมาตร 250 ลตรเชนกน บนทกปรมาณกาซชวภาพทเกดขนทกวนจนสนสดลง เมอปรมาณการผลตกาซชวภาพทเกดขนนอยกวา 5 มลลลตร/วน (สถาบนวจยและพฒนาพลงงานมหาวทยาลยเชยงใหม, 2551) จงด าเนนการหยดระบบ โดยในการทดลองนเกบบนทกผลทงหมด 20 วน ผลการผลตกาซชวภาพแบบแบทซของชดการทดลองเศษอาหาร และชดการทดลองมลสตวแสดงดงกราฟท ｶ.ｴ และ ｶ.ｵ ตามล าดบ เมอพจารณาจากคา pH เรมตนของชดการทดลองเศษอาหารและชดการทดลองมลสตว มคาเทากบ ｸ.ｸｷ และ ｹ.ｶｳ ตามล าดบ เมอด าเนนระบบพบวาทง ｴ ชดการทดลองมคา pH ลดลงอยางตอเนอง จนมคาเทากบ ｸ.ｴｸ และ ｸ.ｺｴ ตามล าดบเมอสนสดการหมก โดยชดการทดลองทใชเศษอาหารเปนวตถดบเรมมกาซชวภาพเกดขนในวนท ｵ ของการหมกมการผลตกาซสงทสด ไดเทากบ ｴｷｲ.ｻｻ ลตร ในวนท ｳｵ ของการหมกและจะเรมลดลงและสนสดการหมกในวนท ｴｲ สวนชดการทดลองทใชมลสตวเปนวตถดบจะเรมมกาซชวภาพเกดขนในวนท ｴ ของการหมกซงเรวกวาชดการทดลองทใชเศษอาหารเปนวตถดบ มการผลตกาซสงทสด ไดเทากบ ｴｶｷ.ｳｺ ลตร ในวนท ｳｹ ของการหมกและจะเรมลดลงและสนสดการหมกในวนท ｴｲ จะเหนไดวาการหมกแบบนประสทธภาพไมดนกและมความเสถยรภาพของระบบไมคงทเนองจากปรมาณกาซทเกดขนไมสม าเสมอในชวงระยะเวลาการหมก

39

กราฟท ｶ.2 แสดงการผลตกาซชวภาพแบบแบทซชดการทดลองทใชเศษอาหารเปนวตถดบ

กราฟท ｶ.ｵ แสดงประสทธภาพการผลตกาซชวภาพแบบแบทซชดการทดลองทใชมลสตวเปนวตถดบ

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25

pH

ปรมาณก

าซทเกด

ขน

(ลตร)

ระยะเวลา (วน)

วตถดบเศษอาหาร

pH

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25

pH

ปรมา

ณกาซ

ทเกด

ขน

(ลตร)

ระยะเวลา (วน)

วตดบมลสตว

pH

40

ผลการวเคราะหกาซชวภาพสะสมในระบบการผลตกาซชวภาพในระบบแบบแบทซระหวาง เศษอาหารและมลสตวแสดงดงภาพกราฟท ｶ.ｶ จะเหนไดวา แนวโนมปรมาณกาซชวภาพสะสมคอยๆ เพมขนทงสองชดการทดลอง โดยชดการทดลองทใชสารละลายมลสตวเปนวตถดบจะเกดกาซชวภาพไดเรวกวาชดการทดลองทใชสารละลายเศษอาหารเปนวตถดบ แตอยางไรกตามชดการทดลองทใชสารละลายเศษอาหารเปนวตถดบสามารถผลตกาซชวภาพสะสมสงสดได 2,980.70 ลตร ซงสงกวาชดการทดลองทใชสารละลายมลสตวเปนวตถดบซงผลตกาซชวภาพสะสมสงสดได 2,742.40 ลตร เมอค านวณปรมาณกาซชวภาพทผลตไดเฉลยตอวนระหวางชดการทดลองใชเศษอาหารเปนวตถดบและชดการทดลองใชมลสตวเปนวตถดบ มคาเทากบ 149.04 และ 137.12 ลตรตามล าดบ ผลการวเคราะหองคประกอบทางเคมของตวอยางหลงสนสดการทดลองเพอประเมนประสทธภาพในการผลตกาซชวภาพในระบบแบบแบทซระหวางเศษอาหารและมลสตว แสดงดงตารางท 4.4 พบวาอตราการผลตกาซชวภาพ ระหวางชดการทดลองใชเศษอาหารเปนวตถดบและชดการทดลองใชมลสตวเปน

วตถดบ มคาเทากบ 0.193 และ 0.183 ลตร/ลตรวน ตามล าดบ เมอเปรยบเทยบประสทธภาพในการผลตกาซชวภาพ ระหวางชดการทดลองทใชเศษอาหารเปนวตถดบและชดการทดลองใชมลสตวเปนวตถดบ โดยพจารณาจากคาปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอ COD ทเขาระบบ พบวาชดการทดลองใชมลสตวเปนวตถดบมคาเทากบ 0.075 ลตร/กรม COD ทเตม ซงมคามากกวาชดการทดลองใชเศษอาหารเปนวตถดบ คอ 0.073 ลตร/กรม COD ทเตม เชนเดยวกบปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอน าหนกสารอนทรยระเหยงายทเขาระบบ พบวาชดการทดลองทใชมลสตวเปนวตถดบมคามากกวาชดการทดลองทใชเศษอาหารเปนวตถดบ โดยมคาเทากบ 0.275 และ 0.267 ลตร/กรม VS ทเตม ตามล าดบ แสดงใหเหนวาเมอพจารณาจากปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอน าหนกสารอนทรย หรอ คา Biogas yield พบวามลสตวเปนวตถดบทมความเหมาะสมตอการด าเนนระบบการผลตกาซชวภาพในรปแบบแบทซ มากกวาการใชเศษอาหารเปนวตถดบ ทงนอาจมสาเหตมาจาก คา pH ของชดการทดลองทใชเศษอาหารเปนวตถดบ ลดลงอยางรวดเรวจาก ｸ.ｸｷ จนถง ｸ.ｴｸ ซงมคาต า ท าใหประสทธภาพการผลตกาซชวภาพของระบบการหมกในชดการทดลองนลดลง ซงคา pH ทเหมาะสมตอระบบการหมกแบบขนตอนเดยว มคาอยในชวง ｸ.ｷ – ｺ.ｴ โดย pH ｹ เหมาะสมทสดส าหรบระบบน (Zhang et al. 2013)

41

กราฟท ｶ.ｶ กาซชวภาพสะสมในระบบการผลตกาซชวภาพในระบบแบบแบทซระหวางเศษอาหารและมลสตว

ตารางท 4.4 ผลการผลตกาซชวภาพทเกดขนในการด าเนนระบบแบบแบทซระหวางเศษอาหารและมลสตว

เศษอาหาร มลสตว

HRT (day) 20 20

OLR(gCOD/l.d) 2.71 2.42

OLR(gVS/l.d) 0.74 0.66

Inlet flow rate (l/20 d) 12.5 12.5

Total gas production (l/d) 145.04 137.12

Gas production rate (l/l.d) 0.193 0.183

Total gas production per g

COD added (l/g COD added)

0.073 0.075

Total gas production per g VS

added (l/g VS added)

0.267 0.275

2980.70

2742.40

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 5 10 15 20 25

ปรมา

ณกาซ

ทผลต

ไดทง

หมด

(ลตร)

ระยะเวลา (วน)

วตถดบเศษอาหาร

วตถดบมลสตว

42

ผลประสทธภาพการก าจด COD จากวตถดบเศษอาหารและมลสตวในการด าเนนระบบแบบแบทช พบวาชดการทดลองถงหมกทใชมลสตวเปนวตถดบสามารถก าจด COD ได ｷｹ.ｶｷ % ซงมากกวาชดการทดลองถงหมกทใชเศษอาหารเปนวตถดบทสามารถก าจด COD ได ｷｶ.ｺｵ % เชนเดยวกนกบผลการก าจดสารอนทรยระเหยงายทงหมด หรอ VS จากวตถดบเศษอาหารและมลสตวในการด าเนนระบบแบบแบทช พบวาชดการทดลองถงหมกทใชมลสตวเปนวตถดบสามารถก าจดสารอนทรยระเหยงายทงหมดไดมากกวาชดการทดลองถงหมกทใชเศษอาหารเปนวตถดบ โดยมคา ｸｶ.ｸｲ% และ ｸｴ.ｵｻ% ตามล าดบ ซงสาเหตทประสทธภาพการก าจด COD และ VS ทไดจากการด าเนนระบบแบบแบทซมคาต าอาจ เนองมาจากคา pH

ในระบบลดลงอยางรวดเรว สงผลในการยอยสลายสารอนทรยทเกดขนไมสมบรณ (Kondusamy and

Kalamdhad. 2014)

ตารางท 4.5 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจด COD ของเศษอาหารและมลสตวในการด าเนนระบบแบบแบทซ Influent COD (g/L) Effluent COD (g/L) COD removal (%)

เศษอาหาร 162.37 73.34 54.83

มลสตว 145.43 61.88 57.45

ตารางท 4.6 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจด VS ของเศษอาหารและมลสตวในการด าเนนระบบแบบแบทซ Influent VS (g/L) Effluent VS (g/L) VS removal (%)

เศษอาหาร 44.62 16.78 62.39

มลสตว 39.80 14.10 64.60

4.2.4 ศกษาประสทธภาพการใชขยะอนทรยและมลสตวแบบกงตอเนอง (Semi continuous)

การศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตวแบบกงตอเนอง โดยการปอนสารละลายเศษอาหารและมลสตวเขาสถงหมกและถายวตถดบเกาทผานการยอยสายแลวไหลลนออกจากถงหมก โดยจะเตมสารอนทรยใหมทกวนๆ วน ｳ ครง ครงละ ｴｲ ลตร โดยใชวตถดบทง ｴ ชนดทเตรยมเปนรปแบบสารละลายทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4 เปอรเซนต (w/v) ด าเนนระบบโดยใชระยะเวลาในการกกเกบ 38 วน เมอคดเปนอตราการปอนสารอนทรย (OLR) ของชดการทดลองเศษอาหาร และชดการทดลองมล

43

สตว มคาเทากบ 4 และ ｵ.ｸｳ กรม COD/ลตรวน ซงมคาไมเทากนเนองจากคณลกษณะทางเคมของเศษอาหารและมลสตวแตกตางกน ซงในทางปฏบตเปนการยากปรบคา COD ของวตถดบ ｴ ชนดใหเทากน ดงนนจงไมสามารถควบคมคา OLR ของชดการทดลองทงสองใหเทากนได ในการทดลองครงนจงควบคมอตราการปอนวตถดบและระยะเวลาในการกกเกบแทน

ผลการผลตกาซชวภาพแบบกงตอเนองของชดการทดลองเศษอาหาร และชดการทดลองมลสตวแสดงดงกราฟท 4.5 พบวาทง ｴ ชดการทดลองมประสทธภาพและมความเสถยรภาพของระบบด เนองจากปรมาณกาซทเกดขนสม าเสมอในชวงระยะเวลาการหมก

กราฟท 4.5 แสดงประสทธภาพการผลตกาซชวภาพในระบบแบบกงตอเนองระหวางเศษอาหารและมลสตว

ผลการวเคราะหกาซชวภาพสะสมในระบบการผลตกาซชวภาพเมอด าเนนระบบแบบกงตอเนองระหวางเศษอาหารและมลสตวแสดงดงภาพประกอบท 4.6 จะเหนไดวา แนวโนมปรมาณกาซชวภาพสะสมคอยๆ เพมขนทงสองชดการทดลอง โดยชดการทดลองทใชสารละลายเศษอาหารเปนวตถดบสามารถผลตกาซชวภาพสะสมสงสดได 15,118.32 ลตร ซงสงกวาชดการทดลองทใชสารละลายมลสตวเปนวตถดบทสามารถผลตกาซชวภาพสะสมสงสดได 12,648.31 ลตร เมอค านวณปรมาณกาซชวภาพท

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 10 20 30 40

ปรมา

ณกาซ

ทเกด

ขน

(ลตร)

ระยะเวลา (วน)

วตถดบเศษอาหาร

วตถดบมลสตว

44

ผลตไดเฉลยตอวนระหวางชดการทดลองใชเศษอาหารเปนวตถดบและชดการทดลองใชมลสตวเปนวตถดบ มคาเทากบ 397.85 และ 332.85 ลตรตามล าดบ

กราฟท 4.6 กาซชวภาพสะสมในระบบการผลตกาซชวภาพในระบบแบบกงตอเนองระหวางเศษอาหารและมลสตว

ผลการวเคราะหองคประกอบทางเคมของตวอยางหลงสนสดการทดลองเพอประเมนประสทธภาพในการผลตกาซชวภาพในระบบแบบกงตอเนองระหวางเศษอาหารและมลสตว แสดงดงตารางท 4.7 พบวาอตราการผลตกาซชวภาพ ระหวางชดการทดลองใชเศษอาหารเปนวตถดบมคาเทากบ 0.530 ลตร/ลตร

วน มคาปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอ COD ทเขาระบบมคาเทากบ 0.132 ลตร/กรม COD ทเตม ซงมคาทสงกวาชดการทดลองใชมลสตวเปนวตถดบ ทมคาอตราการผลตกาซชวภาพเทากบ 0.444

ลตร/ลตรวน ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอ COD ทเขาระบบ มคาเทากบ 0.123 ลตร/กรม COD ทเตม และเมอพจารณาปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอน าหนกสารอนทรยระเหยงายทเขาระบบระหวางชดการทดลองใชเศษอาหารเปนวตถดบและชดการทดลองใชมลสตวเปนวตถดบ มคาเทากบ 0.647 และ 0.630 ลตร/กรม VS ทเตม ตามล าดบ แสดงใหเหนวาเศษอาหารเปนวตถดบทมความเหมาะสมตอการด าเนนระบบการผลตกาซชวภาพในรปแบบกงตอเนองมากกวาการใชมลสตวเปนวตถดบ

15118.32

12648.31

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 10 20 30 40

ปรมา

ณกาซ

ทผลต

ไดทง

หมด

(ลตร)

ระยะเวลา (วน)

ชดวตถดบเศษอาหาร

ชดวตถดบมลสตว

45

ตารางท 4.7 ผลการผลตกาซชวภาพทเกดขนในระบบแบบกงตอเนองระหวางเศษอาหารและมลสตว

เศษอาหาร มลสตว

HRT (day) 38 38

OLR(gCOD/l.d) 4 3.61

OLR(gVS/l.d) 0.82 0.70

Inlet flow rate (l/d) 20 20

Total gas production (l/d) 397.85 332.85

Biogas production rate (l/l.d) 0.530 0.444

Total biogas production per g

COD added (l/g COD added)

0.132 0.123

Total biogas production per g

VS removal (l/g VS added)

0.647 0.630

ตารางท 4.8 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจด COD ของเศษอาหารและมลสตว

Influent COD (g/L) Effluent COD (g/L) COD removal (%)

เศษอาหาร 150.34 48.89 67.48

มลสตว 135.50 46.30 65.83

ตารางท 4.9 เปรยบเทยบประสทธภาพการก าจด VS ของเศษอาหารและมลสตว

Influent VS (g/L) Effluent VS (g/L) VS removal (%)

เศษอาหาร 30.75 6.63 78.43

มลสตว 26.41 6.17 76.64

ประสทธภาพการก าจด COD จากวตถดบเศษอาหารและมลสตวในการด าเนนระบบแบบกงตอเนองแสดงดงตารางท ｶ.ｺ พบวาชดการทดลองถงหมกทใชเศษอาหารเปนวตถดบสามารถก าจด COD ได ｸｹ.ｶｺ % ซงมากกวาชดการทดลองถงหมกทใชมลสตวเปนวตถดบทสามารถก าจด COD ได ｸｷ.ｺｵ % เชนเดยวกนกบผลการก าจดสารอนทรยระเหยงายทงหมด หรอ VS จากวตถดบเศษอาหารและมลสตวในการด าเนนระบบแบบตอเนอง พบวาชดการทดลองถงหมกทใชเศษอาหารเปนวตถดบสามารถก าจด

46

สารอนทรยระเหยงายทงหมดไดมากกวาชดการทดลองถงหมกทใชมลสตวเปนวตถดบ โดยมคา 78.43% และ 76.64% ตามล าดบ แสดงดงตารางท ｶ.ｻ

ตารางท ｶ.ｳ0 เปรยบเทยบการผลตกาซชวภาพในการด าเนนระบบแบบแบทซและแบบกงตอเนองของเศษอาหารและมลสตว

ชดการทดลอง ทใชเศษอาหารเปนวตถดบ

ชดการทดลอง ทใชมลสตวเปนวตถดบ

ด าเนนระบบ

แบบแบทซ

ด าเนนระบบแบบกงตอเนอง

ด าเนนระบบ

แบบแบทซ

ด าเนนระบบแบบกงตอเนอง

OLR(gCOD/l.d) 2.71 4 2.42 3.61

OLR(gVS/l.d) 0.74 0.82 0.66 0.70

Total biogas

production (l/d)

145.04 397.85 137.12 332.85

Biogas production rate

(l/l.d)

0.193 0.530 0.183 0.444

Total gas production

per g COD added (l/g

COD added)

0.073 0.132 0.075 0.123

Total gas production

per g VS removal

(l/g VS added)

0.267 0.647 0.275 0.630

เมอเปรยบเทยบการผลตกาซชวภาพโดยใชการด าเนนระบบแบบแบทซและแบบกงตอเนองในแตละชดการทดลองแสดงดงตารางท ｶ.ｳｲ พบวาการด าเนนระบบแบบกงตอเนองสามารถเพมปรมาณกาซชวภาพทผลตไดจากวตถดบเศษอาหารและมลสตว สงกวาการด าเนนระบบแบบแบทซ ซงเมอเปรยบเทยบคาปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอสารอนทรยระเหยงายทเตมเขาระบบ หรอคา biogas yield พบวาในชดการทดลองเศษอาหารและมลสตวเมอด าเนนระบบแบบกงตอเนอง ใหคาทสงกวาระบบแบบแบทซถง ｴ.ｷｴ และ ｴ.ｴｻ เทาตามล าดบ ซงสาเหตทการด าเนนระบบแบบกงตอเนองมประสทธภาพดกวาการด าเนนระบบแบบแบทซ ทงนเนองจากการหมกแบบกงตอเนอง สงผลดตอการท างานของแบคทเรย เนองจากเกดสภาวะคงตว (steady-state) ของระบบเนองจากแบคทเรยทสรางมเทนไวตอการเปลยนแปลงตอความเขมขน

47

ของสารอาหาร เนองจากมการปอนสารอนทรยเขาสถงหมกในลกษณะเปนชวงๆ แตสม าเสมอ ชวยลดปญหาอนเนองมาจากการทสารอาหารเพมเขาสระบบกะทนหน (shock load) มผลท าใหประสทธภาพดกวาแบบแบทซ นยมใชกนทวไป ตารางท ｶ.ｳｳ เปรยบเทยบการผลตกาซชวภาพจากงานวจยอนกบงานวจยครงน

ชนดของถง

และสภาวะทใช วตถดบทใช

OLR

(g VS/l.d)

Biogas

production rate

(l/l.d)

Biogas

yield

(l/g VS

added)

อางอง

ถงหมกขนตอนเดยวแบบ CSTR ขนาด ｷ ลตร, ปรมาตรในการหมก ｵ.ｹｷ ลตร thermophilic (ｷｷC),

ด าเนนระบบแบบกงตอเนอง

มลโค เศษอาหารและตะกอนเชอจากน าเสย

1.5 0.72 0.479 Marañón et al.

(2012)

ถงหมกขนตอนเดยวแบบ CSTR ขนาดปรมาตรในการหมก ｵｲｲｲ ลตร, mesophilic (37C), ด าเนนระบบแบบกงตอเนอง

เศษอาหาร 3.7 2.7 0.417* Nagao et al.

(2012)

ถงหมกขนตอนเดยวแบบ CSTR ขนาด 5 ลตร ปรมาตรในการหมก 3.5

ลตร mesophilic (35C),

ด าเนนระบบแบบกงตอเนอง

เศษอาหารและมลไก

0.87 0.80 0.915 Wang et al.

(2014)

ถงหมกขนตอนเดยวแบบ CSTR ขนาด 2 ลตร, ปรมาตรในการหมก 1.8

ลตร mesophilic (36C),

ด าเนนระบบแบบกงตอเนอง

เศษอาหารผสมมลโค

1 0.72 0.72 Agyeman และ Tao (2014)

ระบบหมกแบบขนตอนเดยว ขนาด 1000 ลตร ปรมาตรใ น ก า ร ห ม ก 750 ล ต ร ภายใตสภาวะ mesophilic

(ｵｲ - ｵｹC)

เศษอาหาร 0.82 0.530 0.647 งานวจยครงน

มลสตว 0.70 0.444 0.630 งานวจยครงน

* Methane yield

48

จากตารางท ｶ.ｳｳ เปรยบเทยบการผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรยตางๆ จากงานวจยอน พบวา

คาทไดจากการทดลองนมคาอตราการผลตกาซชวภาพไดต าอยในชวง ｲ.ｶｶ – ｲ.ｷｵ ลตร/ลตร วน เชนเดยวกบสมรรถนะของระบบ เมอพจารณาจากปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอน าหนกสารอนทรยระเหยงายทเขาระบบมคาต าอยในชวง ｲ.ｸｵ-ｲ.ｸｶｹ ลตร/กรม VS ทเตม ในขณะทงานวจยอนสง

กวาน คอมคาอตราการผลตกาซชวภาพทสง 0.72-2.7 ลตร/ลตร วน และมปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอน าหนกสารอนทรยระเหยงายทเขาระบบมคาสงอยในชวง ｲ.ｶｹｻ-ｲ.ｻｳｷ ลตร/กรม VS ทเตมเนองมาจากงานวจยนงานวจยนใชคาอตราการปอนสารอนทรย OLR ทมคาต ากวางานวจยอน กบทงงานวจยนใชถงหมกแบบธรรมดา (conventional anaerobic digester) ทตดตงใบพดส าหรบกวนผสมวตถดบ ซงมการกวนวตถดบเปนชวง ๆ คอ ｴ ครงตอวน ตอนเชาและเยนครงละ ｳｲ นาท ในขณะทงานวจยอนใชถงแบบ CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) ซงมการกวนผสมตลอดการหมกจงยอมมคาทสงกวา นอกจากนรปแบบของระบบเกบกาซจากงานวจยนกมความแตกตางจากงานวจยอน โดยในงานวจยนมระบบเกบกาซแบบถงลกลอย คอเมอมปรมาณกาซชวภาพเกดขนจะมการดนถงลกลอยใหสงขน ปรมาณกาซจะค านวณจากความสงของถงลกลอย เนองจากมแรงกดจากน าหนกของถงลกลอย ปรมาณกาซทวดไดจงมคานอยกวาความเปนจรง ในขณะทงานวจยอนใชการวดปรมาณกาซชวภาพทเกดขนโดยการแทนทน าซงสามารถวดปรมาณกาซทเกดขนใกลเคยงกบปรมาณกาซทเกดขนจรง

อยางไรกตามหากพจารณาในแงของการประยกตครวเรอน พบวาระบบผลตกาซชวภาพจากงานวจยนเมอด าเนนระบบแบบกงตอเนอง มสมรรถนะทเพยงพอตอผลตกาซชวภาพในระดบครวเรอนส าหรบใชในการหงตม คอไดปรมาณกาซชวภาพเฉลย ｵｵｴ.ｺｷ - ｵｻｹ.ｺｷ ลตรตอวน จากการใชวตถดบมลสตวและเศษอาหารความเขมขนต า (ปรมาณของแขงทงหมด ｶ %) ซงหากตองการไดปรมาณกาซชวภาพในระดบนสามารถเตรยมไดอยางงาย โดยใชเศษอาหารประมาณ ｵ.ｷ กโลกรม เตมน า เพอปรบปรมาตร ใหได ｴｲ ลตร สวนมลสตวใชประมาณ ｷ กโลกรม เตมน า เพอปรบปรมาตร ใหได ｴｲ ลตร และปอนเขาสถงทกวนอยางตอเนอง

ในการทดลองนไมไดมการวดปรมาณ % มเทนทเกดขน แตสามารถอนมานไดวากาซชวภาพทเกดขนมปรมาณมเทนมากกวา ｷｲ% เนองจากกาซชวภาพทเกดขนสามารถตดไฟไดงายและไดเปลวไฟทลกไหมอยางตอเนอง (Anggono et al. 2013)

49

บทท ｷ

สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ

จากผลการศกษาการพฒนาถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย ทไดด าเนนการวจยตามวตถประสงคทไดก าหนดไวนน สามารถสรปผลการวจยโดยแยกตามวตถประสงคแตละดานไดดงน

5.1 สรปผลการวจย

การพฒนาประสทธภาพถงผลตกาซชวภาพขนาด ｳｲｲｲ ลตรจากถงตนแบบขององคการบรหารสวนต าบล คลองร อ าเภอสทงพระ จงหวดสงขลา ในการวจยครงนไดออกแบบถงผลตกาซชวภาพใหเหมาะสมกบการศกษาและตดตามระบบ ออกแบบถงผลตกาซชวภาพและด าเนนการประกอบตวถงจ านวน 3 ชด

เพมชดใบพดเพอเพมประสทธภาพการหมก เพมระบบการเกบตวอยางและตดตามปรมาณแกสทเกดขน เพมตวลอคถงเกบกาซเพอเพมความดนกาซส าหรบใชงาน และเปลยนรปแบบระบบทอสงกาซโดยเชอมหวปรบแรงดนกาซและปรบขนาดสายทอกาซใหมเสนผานศนยกลางเลกคอเสนผาศนยกลาง 1/ｴ นว ดดแปลงหวเตาโดยการขยายรรงผงใหมขนาด เสนผาศนยกลาง 4 มลลเมตร

ผลการศกษาประสทธภาพการการผลตกาซชวภาพจาก เศษอาหารและมลสตว โดยด าเนนระบบ

แบบแบทซ พบวาเมอใชอตราการปอนสารอนทรย เทากบ ｲ.ｹｶ และ ｲ.ｸｸ กรม VS ตอลตรวน ใหปรมาณกาซชวภาพเฉลยวนละ ｳｶｷ.ｲｶ และ ｳｵｹ.ｳｴ ลตร และใหคาปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดไดตอสารอนทรย หรอ คา Biogas yield เทากบ ｲ.ｴｸｹ และ ｲ.ｴｹｷ ลตรตอกรม VS ทเตมเขาระบบ ตามล าดบ

ขณะทการศกษาประสทธภาพการการผลตกาซชวภาพจาก เศษอาหารและมลสตว โดยด าเนน

ระบบแบบกงตอเนอง เมอใชอตราการปอนสารอนทรย เทากบ ｲ.ｺｴ และ ｲ.ｹ กรม VS ตอลตรวน ใหปรมาณกาซชวภาพเฉลยวนละ ｵｻｹ.ｺｷ และ ｵｵｴ.ｺｷ ลตร และใหคาปรมาณกาซชวภาพทงหมดทผลตไดตอสารอนทรยเทากบ ｲ.ｸｶｹ และ ｲ.ｸｵｲ ลตรตอกรม VS ทเตมเขาระบบ ตามล าดบ ซงในชดการทดลองเศษอาหารและมลสตว มคาสงกวาระบบแบบแบทซ ｴ.ｷｴ และ ｴ.ｴｻ เทาตามล าดบ พบวาถงหมกแบบขนตอนเดยวเมอด าเนนระบบแบบกงตอเนอง สามารถเพมปรมาณกาซชวภาพทผลตไดจากวตถดบเศษอาหารและมลสตว ไดเพยงพอตอการน าไปใชในการปรงอาหารภายในครวเรอนในแตละวนไดอยางมประสทธภาพ

50

ｷ.2 ประเดนปญหาทพบ

จากผลการวจยพบประเดนปญหา ในการผลตแกสชวภาพจากขยะอนทรยดวยถงหมกขนาด 1,000 ลตร เมอเรมด าเนนระบบในระยะแรกใชความเขมขนของวตถดบทสง นนคอมคาเปอรเซนตของแขงทงหมด สง (ประมาณ 15%TS) พบวาระบบลมเหลวเนองจากมสารอนทรยในระบบสงสงผลใหมการผลตกรดอนทรยเพมขน เมอเกดกระบวนการยอย pH จงลดลงอยางรวดเรว สงผลตอจลนทรยในกลม methanogen ท าใหไมสามารถเจรญเตบโตและผลตกาซชวภาพได เมอปรบลดคาเปอรเซนตของแขงทงหมดใหต าลง พบวาระบบท างานไดมประสทธภาพมากขน กบทงการใชวตถดบในรปสารละลายเศษอาหารและมลสตวในปรมาณของแขงต า กสามารถเทยบเคยงกบการผลตกาซชวภาพในระดบครวเรอนทมปรมาณสารอนทรยหรอวตถดบทใชปอนเขาสระบบในแตละวนไมมากนกเชนกน นอกจากนเมอเดนระบบในระยะเวลาหนงมกประสบปญหาเกดรอยรวตามแนวรอยตอของทอของระบบ ตองมการตรวจสอบและซอมรอยรวตาง ๆ อยบอยครง

ｷ.ｵ ขอเสนอแนะ

ｷ.ｵ.ｳ ในการผลตแกสชวภาพจากเศษอาหารจ าเปนอยางยงทจะตองมการจ าแนกเศษอาหารกอนการปอนเขาสระบบ สวนมลสตวควรมการกรองผานตะแกรงกอนการปอนเขาสระบบ ส าหรบแยกเศษวชพชตางๆ ทมกตดมากบมลโคเพอลดความเสยงของระบบลมเหลว

ｷ.ｵ.ｴ หากมการศกษาเพมเตมควรศกษาประสทธภาพการผลตกาซชวภาพของระบบเมอมคาอตราการปอนสารอนทรยทสงขน และเพมการวเคราะหปรมาณกาซมเทนทเกดขน

ｷ.ｵ.ｵ หากมการศกษาเพมเตมควรเปรยบเทยบการผลตแกสชวภาพจากถงตนแบบ กบถงทใชในการทดลองน เพอใหไดขอมลเชงปรมาณในการยนยนถงประสทธภาพทเพมขนหลงจากการออกแบบเพมเตม

ｷ.ｶ ผลผลตจากงานวจย

ｷ.ｵ.ｳ น าเสนอผลงานวจยในงานประชมใหญโครงการสงเสรมการวจยในอดมศกษาครงท ｳ (The First

Higher Education Research Promotion Congress, HERP CONGRESS 1)

51

ｷ.ｵ.ｴ บรณาการในการเรยนการสอนและหรองานวจย ความรและประสบการณในการวจย การผลตกาซชวภาพ การปรบปรงการเรยนการสอนในรายวชาโดยน าผลงานจากงานวจยน าไปใชในการเรยนภาคบรรยาย และบทปฏบตการ ในรายวชา สอนรายวชา 4353501 เทคโนโลยชวภาพสงแวดลอม

5.3.3 ถายทอดเทคโนโลยถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย ผานบรการวชาการ โดยอบรมใหความร พรอมสาธตการใชงาน และตดตงถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรยจ านวน ｳ ชด ณ แหลงเรยนรชมชน หมท ｴ ต าบลบางเขยด อ าเภอสงหนคร จงหวดสงขลาส าหรบใชงานในชมชนและใหผสนใจไดศกษาเรยนร

52

เอกสารอางอง

Agyeman, F.O. and Tao, W. 2014. Anaerobic co-digestion of food waste and dairy manure:

Effects of food waste particle size and organic loading rate. Journal of Environmental

Management. 133: 268-274.

Anggono, W, Wardana, I.N.G., Lawes, M, Hughes, K.J., Wahyudi, S. and Hamidi, N. 2013. The

laminar burning velocity and flammability characteristics of biogas in spark ignited

premix combustion at reduced pressure. Applied Mechanics and meterials. 376: 79-85

Cho, J.K., S.C. Park and H.N. Chang. 1995. Biochemical methane potential and solid state anaerobic digestion of Korean food wastes. Bioresource Technology. 52: 245-253.

Deublein, D. and Steinhauser, A. 2011. Biogas from waste and renewable resources.

Mörlenbach, Germany.

Grady, C.P.L., JR.G.T. Daigger and H.C. Lim. 1999. Biological Wastewater Treatment. Marcel

Dekker Inc., New York.

Gerardi, M.H. 2003. The Microbiology of Anaerobic Digesters. John Wiley & Sons, Inc.,

Hoboken.

Griffin, M.E., K.D. McMahon, R.I. Mackie and L. Raskin. 1998. Methanogenic population

dynamics during start-up of anaerobic digesters treating municipal solid waste and

biosolids. Biotechnology and Bioengineering. 57 (3): 342-355.

Holland, K.T., J.S. Knapp and J.G. Shoesmith. 1987. Anaerobic Bacteria. Chapmon and Hall. New York.

Karim, K., Hoffman, R., Thomas Klasson, K. and Al-Dahhan, M.H. 2005. Anaerobic digestion of

animal waste : Effect of mode of mixing. Water Research. 39(15): 3597-3606

53

Kondusamy, D. and Kalamdhad, A.S. 2014. Pre-treatment and anaerobic digestion of food

waste for high rate methane production-A review. Journal of Environmental Chemical

Engineering. 2:1821-1830

Marañón, E., Castrillón, L., Quiroga, G., Fernández-Nava, Y., Gómez and García, M.M. 2012. Co-

digestion of cattle manure with food waste and sludge to increase biogas production.

Waste Management. 32: 1821-1825

Mata-Alvarez, J., Cecchi, F., Llabrés, P. and Pavan, P. 1992. Anaerobic digestion of the

Barcelona central food market organic wastes: plant design and feasibility study.

Bioresource Technology. 42: 33 -42.

Nagao, N., Tajima, N., Kawai, M., Niwa, C., Kurosawa, N., Matsuyama, T., Yusoff, F. Md. and

Toda, T. 2012. Maximum organic loading rate for the single-stage wet anaerobic

digestion of food waste. Bioresource Technology. 188: 210-218

Nasir, I. M., Ghazi, T.I.M, Omar, R. and Idris, A. 2013. Batch and semi-continuous biogas

production from cattle manure. International Journal of Engineering and Technology.

10(1): 16-21

Rasi, S., Veijanen, A., Rintala, J., 2007. Trace Compounds of biogas from different biogas

production plants. Energy. 32(8): 1375-1380.

Rene, A. and Gunnar, L. 2007. Semi-continuous co-digestion of solid slaughterhouse waste,

manure, and fruit and vegetable waste. Renewable Energy. 33 (4): 726-734

Sosnowski, P., A. Wieczorek and S. Ledakowicz. 2003. Anaerobic co-digestion of sewage sludge and organic fraction of municipal solid wastes. Advances in Environmental Research. 7: 609-616.

54

Wang, M., Sun, X., Li, P., Yin, L., Liu, D., Zhang, Y., Li, W. and Zheng, G. 2014. A novel alternate

feeding mode for semi-continuous anaerobic co-digestion of food waste with chicken

manure. Bioresource Technology. 164: 309-314.

Zhang, C., Su, H. and Tan, T. 2013. Batch and semi-continuous anaerobic digestion of food

waste in dual solid-liquid system. Bioresource Technology. 145: 10-16

Zheng, Y., Pan, Z., Zhang, R., El-Mashad, H. M., Pan, J. and Jenkins B. M. 2009. Anaerobic

digestion of saline creeping wild ryegrass for biogas production and pretreatment of

particleboard material. Bioresource Technology. 100: 1582–1588.

Zheng, C., Su, H. and Baeyens, T. T. ｴｲｳｶ. Reviewing the anaerobic digestion of food waste

for biogas production. Renewable Sustain Energy Review ｵｺ: ｵｺｵ-ｵｻｴ

กรมสงเสรมการเกษตร. 2540. ระบบกาซและบอกาซชวภาพ. พมพครงท 1. กรงเทพฯ : กองเกษตรสมพนธ.

ปยชน สงขกลนหอม. 2545. การบ าบดและผลตแกสชวภาพจากขยะเศษอาหารดวยระบบไรออกซเจนแบบทอไหล, วทยานพนธวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต, มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร.

ประทน กลละวณชย. 2550. ภาพรวมเชงสถานภาพและศกยภาพของเทคโนโลยกาซชวภาพในประเทศไทย. วารสารวจยและพฒนา มจธ ฉบบพเศษ ปท 30 ฉบบท 4.

มนสน ตณฑลเวศม. 2542. เทคโนโลยบ า บดน าเสยอตสาหกรรม. เลมท 2. จฬาลงกรณ มหาวทยาลย,

กรงเทพฯ.

วระชย สนทรรงสรรค. 2549. ชวมวลแหลงพลงงานทไมกอใหเกดมลภาวะแกสงแวดลอม, วารสารวทยาศาสตรและเทคโนโลย, 21(2): 29-32.

55

วฒภณฑ คมมนทร. 2544. การผลตกาซชวภาพจากขยะเศษอาหารทความเขมขนสง โดยการหมกแบบชนกรองไรอากาศ 2 ขนตอน รวมกบวธการวนน าหมก, วทยานพนธวทยาศาสตรมหาบณฑต, มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร.

สถาบนวจยและพฒนาพลงงานมหาวทยาลยเชยงใหม. 2551. โครงการศกษาการเพมศกยภาพการผลตกาซชวภาพของน าเสยจากฟารมสกรในรปแบบการหมกยอยรวมโดยถงปฏกรณ UASB และ CSTR

เพอการใชพลงงานอยางมประสทธภาพ, มหาวทยาลยเชยงใหม. เชยงใหม.

สมชย จนทรสวาง. 2546. การเกดกาซชวภาพ. ภาควชาสตวบาล คณะเกษตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร http://kanchanapisek.or.th/pk1/data/06/nk6041.htm สบคนเมอ 25 กรกฎาคม 2553

สมชาย แกวจนทรฉาย และคณะ .2547 . การพฒนาประสทธภาพการใชงานถงกาซชวภาพใชในครวเรอนของชมชน

อวสดา ฉลานวฒน. 2545. อทธพลของระยะเวลาเกบกกและอตราการปอนอนทรยสารตอการผลตกาซชวภาพจากเศษอาหาร. วทยานพนธปรญญาโท, สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง.

56

ภาคผนวก

57

ภาคผนวก ก

วธการวเคราะห

58

1. ของแขงทงหมด (Total Solids, TS) และปรมาณของแขงระเหยไดทงหมด (Total volatile

solid, VS) โดยวธ Gravimetric

ของแขงทงหมด หมายถง ปรมาณสารทเหลออยในภาชนะหลงจากระเหยน าออกจากสารตวอยางจนหมด แลวน า ไปอบในตอบทอณหภม 103-105 องศาเซลเซยส จนกระทงน าหนกคงทปลอยใหเยนในโถดดความชน (dessicator) แลวชงหาน าหนกของของแขงในภาชนะนน จะไดปรมาณของของแขงทงหมด สวนปรมาณของแขงระเหยไดทงหมด หมายถง ปรมาณของสารทระเหยไปไดทอณหภม ｷｷｲ องศาเซลเซยส เปนคาทใชในการตดตามปรมาณสารอนทรยทอยในตวอยาง วธการวเคราะห

(1) การเตรยมจานระเหย จานทจะใชตองอบแหงทอณหภม 103-105 องศาเซลเซยสประมาณ 1

ชวโมง ปลอยใหเยนในโถดดความชน แลวชงน าหนกทแนนอน สมมต = A มลลกรม

(2) เลอกใชปรมาตรตวอยางน าใหเหมาะสม

(3) คอย ๆ รนตวอยางน าทตองการหาของแขงทงหมดใสในจานระเหย น า ไประเหยน าออกใหหมดบน water bath หรอ hot plate น า ไปอบในตอบทอณหภม 103-105 องศาเซลเซยส

จนน าหนกคงท ปลอยใหเยนในโถดดความชน

(4) ชงน าหนกจานระเหยทนททเยนลงเทาอณหภมหอง สมมต = B มลลกรม น าหนกทเพมขนกคอ

น าหนกของปรมาณของแขงทงหมด ซงค านวณออกมาในรปของมลลกรมตอลตร (5) น าจานระเหยทไดจากการหาปรมาณของแขงทงหมด ไปเผาในตอบทอณหภม ｷｷｲ องศา

เซลเซยส เปนเวลา ｳ ชวโมง ปลอยใหเยนในโถดดความชน แลวชงน าหนกทแนนอน สมมต =

C มลลกรม

การค านวณ

Total solids (มลลกรม/ลตร)= (B-A) มลลกรม×1,000

มลลลตรตวอยาง

Total volatile solid (มลลกรม/ลตร) = (B-C) มลลกรม×1,000

มลลลตรตวอยาง

2. Chemical Oxygen Demand (COD) โดยวธ Titrimetric Method

การวเคราะหหาคา COD โดยวธรฟลกซแบบปด (Closed reflux) มหลกการเชนเดยวกบวธรฟลกซแบบเปด (Open reflux) สารอนทรยทระเหยจะสามารถถกออกซไดซไดมากกวาในระบบเปดเพราะมเวลา

59

สมผสกบสารออกซไดซไดนานกวา กอนท า การทดลองทกครงควรตรวจดฝาปดหลอดแกววามรอยแตกหรอไม ฝาจกของหลอดทดลองทอาจเกดช า รดในขณะท า การยอยสลายในตอบจะท า ใหเกดการปนเปอนและท า ใหมการสญหายของสารอนทรยได ดงนนจงควรทจะตองระมดระวงส า หรบการยอยสลายในตอบจะใชอณหภม 150 องศาเซลเซยส เปนเวลา ｴ ชวโมง การเลอกขนาดของหลอดทใชขนอยกบความไว

(sensitivity) ทตองการ สารเคม

(1) สารละลายมาตรฐานโพตสเซยมไดโครเมต 0.0167 M ละลาย K2Cr2O7 4.913 กรม ทอบแหงในตอบอณหภม 103-105 องศาเซลเซยส เปนเวลา 2 ชวโมง ทงใหเยนในโถดดความชน(dessicator) ในน ากลนประมาณ 500 มลลลตร คอย ๆ เตมกรดซลฟรคเขมขน 167 มลลลตร เตมHgSO4 33.3 กรม คนใหละลาย ตงทงไวใหเยนทอณหภมหอง แลวเจอจางใหมปรมาตรเปน

1,000 มลลลตร ดวยน ากลน

(2) กรดซลฟรครเอเจนต ละลาย Ag2SO4 22 กรม ลงในกรดซลฟรกเขมขน 1 ขวด ซงมน าหนก

4.0 กโลกรม

(3) สารละลายเฟอโรอนอนดเคเตอร ละลาย FeSO4.7H2O 0.695 กรม และ 1,10 phenanthroline

monohydrate 1.485 กรม ในน ากลนแลวเจอจางปรมาตรเปน 100 มลลลตร (4) สารละลายมาตรฐานเฟอรสแอมโมเนยมซลเฟต 0.1 M ละลาย Fe(NH4)2(SO4)2.H2O 39.2

กรม ในน ากลนประมาณ 500 มลลลตร เตมกรดซลฟรคเขมขน 20 มลลลตร คนใหละลาย ทงไวใหเยนแลวเตมน ากลนจนมปรมาตรเปน 1,000 มลลลตร สารละลายนตองเทยบมาตรฐานกบสารละลายมาตรฐานโพแทสเซยมไดโครเมตทใชในการยอยสลายทกครงทน า มาใช เตมสารเคมตามตารางผนวกท 1 ในภาชนะยอยสลายแตใชน ากลนแทนตวอยางน า ทงใหเยนทอณหภมหองแลวไตเตรทดวยสารละลายมาตรฐานเฟอรสแอมโมเนยมซลเฟต ใชเฟอโรอนเปนอนดเคเตอร 1-2 หยดท า ประมาณ 1-2 หลอด ไตเตรทจนถงจดยตสจะเปลยนจากสฟาอมเขยวเปนสน าตาลแดง

วธการวเคราะห

(1) ลางหลอดยอยสลายและฝาจกดวยกรดซลฟรค 20 เปอรเซนต กอนน าไปใช เพอปองกนการปนเปอนดวยสารอนทรย

(2) เลอกใชปรมาตรของตวอยางน าและสารเคมทเหมาะสม

60

(3) น า ตวอยางน ามาใสหลอดยอยสลายหรอแอมพล เตมสารละลายทใชในการยอยสลายซงไดแกสารละลายมาตรฐานโพแทสเซยมไดโครเมต

(4) คอย ๆ เทกรดซลฟรครเอเจนตใหไหลลงกนหลอดแกว เพอใหชนของกรดอยใตชนตวอยางน าและสารละลายในการยอยสลาย

(5) ปดจกหลอดแกวใหแนนหรอถาใชแอมพลกใหเชอมใหสนท แลวคว าหลอดแกวไปมาหลาย ๆ

ครงเพอผสมใหเขากนอยางทวถง (6) น า หลอดทดลองนไปใสเครองยอยสลาย (block digester) หรอตอบ ซงไดท า ใหรอนถง

อณหภม 150 องศาเซลเซยสกอน ใชเวลารฟลกซ 2 ชวโมง แลวทงใหเยนถงอณหภมหอง โดยน าหลอดทดลองมาวางในทวางหลอดทดลอง

(7) เปดฝาจก แลวจงใสแทงแมเหลกทหมดวยทเอฟอ (TFE covered magnetic bar) ถาใช

แอมพล ใหเทของผสมลงไปในภาชนะทใหญกวา เพอน า ไปไตเตรท เตมเฟอโรอน-

อนดเคเตอร ประมาณ 1-2 หยด คนโดยใชเครองกวนชนดใชแมเหลก (magnetic stirrer)

อยางรวดเรว ในขณะทไตเตรทดวยสารละลายมาตรฐานเฟอรสแอมโมเนยมซลเฟต 0.1 M จดยตจะเปลยนอยางรวดเรวจากสฟาอมเขยวเปนสน าตาลแดง ถงแมบางครงสฟาอมเขยวอาจจะกลบมาปรากฏอกในหลายนาทถด มา และในลกษณะเดยวกนใหท า รฟลกซและไตเตรท

แบลงคทมรเอเจนตกบน ากลนในปรมาตรเทากบตวอยางน าดวย

การค านวณ

COD (มลลกรม/ลตร) = (A-B)×M×8,000

มลลลตรตวอยาง A = มลลลตร Fe(NH4)2(SO4)2 ทใชในการไตเตรทแบลงค

B = มลลลตร Fe(NH4)2(SO4)2ทใชในการไตเตรทตวอยางน า M = Molarity ของ Fe(NH4)2(SO4)2

61

ตารางผนวกท 1 ปรมาณตวอยางและรเอเจนตทใชส าหรบขนาดตาง ๆ ของภาชนะทใชในการยอยสลาย

ขนาดของภาชนะยอยสลาย ตวอยาง

(ml)

สารละลายในการยอยสลาย

(ml)

กรดซลฟรค

รเอเจนต (ml)

ปรมาตรทงหมด

(ml)

หลอดยอยสลาย

ｳｸx100 mm

20x150 mm

25x150 mm

2.5

5.0

10.0

1.5

3.0

6.0

3.5

7.0

14.0

7.5

15.0

30.0

แอมพลมาตรฐาน

ｳｲ ml

2.5

1.5

3.5

7.5

3. Biochemical oxygen demand (BOD)

BOD คอปรมาณออกซเจนทแบคทเรยตองการใชในการยอยสลายสารอนทรยในน าเสย คา

BOD นจะบอกถงคณลกษณะของน าเสยนนวามสารอนทรยปนอยมากหรอไม ถาคา BOD มมาก

แสดงวามสารอนทรยปนอยมาก แตถาคา BOD นอยแสดงวามสารอนทรยปนอยนอยดวย

เครองมอและอปกรณ

1. ขวดมาตรฐานความจ 250-300 มลลลตร มจกปดไดสนทปากกวางออกเลกนอยมรองเหนอจกและปากขวดเพอใหมน าหลออยเสมอขณะ incubate ทอณหภม 20 องศาเซลเซยส เพอปองกนการดงอากาศจากภายนอกเขาไปในขวด ขวดนตองลางใหสะอาดทกครงกอนน า มาใช

2. เครองควบคมอณหภมท 20 องศาเซลเซยส

3. ตเยนขนาด 6 ควบคฟต

4. กระบอกตวงขนาด 1,000 มลลลตร

62

สารเคม

1. น ากลนบรสทธคณภาพสงปราศจากคลอรน อลคาไลนต กรด และสารอนทรย มทองแดงปนไดไมเกน 0.01 มลลกรมตอลตร

2. สารละลายฟอสเฟตบฟเฟอร ละลาย KH2PO4 8.5 กรม K2HPO4 21.75 กรม Na2HPO4.7H2O

33.4 กรม และ NH4Cl 1.7 กรม ในน ากลนประมาณ 500 มลลลตร แลวเจอจางปรมาตรเปน 1,000

มลลลตร สารละลายนควรจะมคา pH 7.2

3. สารละลายแมกนเซยมซลเฟต ละลาย MgSO4.7H2O จ า นวน 22.5 กรม ในน ากลนแลวเจอจางปรมาตรเปน 1,000 มลลลตร

4. สารละลายแคลเซยมคลอไรด ละลาย CaCl2 ทอบแหง 27.5 กรม ในน ากลนแลวเจอจางปรมาตรเปน 1,000 มลลลตร

5. สารละลายเฟอรคคลอไรด ละลาย FeCl3.6H2O 0.25 กรม ในน ากลนแลวเจอจางปรมาตรเปน

1,000 มลลลตร

6. สารละลายโซเดยมซลไฟด 0.025 N ละลาย Na2SO3 ทอบแหง 1.575 กรม ในน ากลนแลวเจอจางปรมาตรเปน 1,000 มลลลตร สารละลายนไมคงทสลายตวไดงาย จงควรเตรยมเฉพาะเวลาทตองการเทานน

7. สารละลายกรดและดาง 1 N ส าหรบใชปรบคา pH ใหเปนกลาง

8. การเตมน าเชอ (seeding) เพอตองการใหมจ านวนแบคทเรยเพยงพอในการยอยสลายสารอนทรยในน าเสย น าเสยประเภทสารอนทรย เชน น าโสโครกจากบานเรอนซงมแบคทเรยอยเปนจ านวนมากแลวกไมจ า เปนตองเตมน าเชอลงไปอก

ตวอยางน าทมเชอแบคทเรยอยนอยหรอไมมเลย เชน น าทงทผานการฆาเชอดวยคลอรน

น าทงทอณหภมสง เปนกรดหรอดางแรงจะตองเตมเชอลงในน าทใชเจอจาง น าเชอมาตรฐานเตรยมไดจากน าโสโครกจากบานเรอนทปลอยใหตกตะกอนและใสไวในตอณหภม 20 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24-36 ชวโมง จงดดเอาน าสวนบนมาใช โดยทวไปแลวใชน าเชอมาตรฐาน 1-2 มลลลตรตอน าทใชเจอจาง 1,000 มลลลตร

63

วธการวเคราะห

1. การเตรยมน าส าหรบใชเจอจาง 1.1 ตวงน ากลนใหมากกวาปรมาณทตองการใช 1,000 มลลลตร ใสลงในภาชนะทสะอาด

1.2 เตมสารละลายฟอสเฟตบฟเฟอร แมกนเซยมซลเฟต แคลเซยมคลอไรด และเฟอรคคลอไรด ตามล า ดบ ใชสารละลายแตละชนด 1 มลลลตร ตอเจน าอจาง 1,000 มลลลตร

1.3 เปาอากาศทสะอาด เพอเพมปรมาณสารละลายออกซเจนใหกบน าเจอจางเปนเวลาอยางนอย 1 ชวโมง

1.4 เตมน า2 มลลลตร ตอน าใชเจอจาง 1,000 มลลลตร ในกรณทจ า เปนตองใช

2. การเตรยมตวอยางน าทจะวเคราะห 2.1 ตวอยางน าทเปนดางหรอกรดจะตองปรบใหเปนกลาง คอ pH ประมาณ 7 ดวยH2SO4 1

N หรอ NaOH 1 N แลวแตกรณ 2.2 ตวอยางน าทมสารประกอบคลอรนสวนเหลอ โดยปกตถาตงตวอยางน าทงไว 1-ｴ

ชวโมง คลอรนสวนทเหลอกจะสลายตวไป แตถาตวอยางน าทปรบใหเปนกลางแลวยงมคลอรนสวนเหลออยมากตองก า จดโดยใชโซเดยมซลไฟด การหาปรมาณคราว ๆ ของโซเดยมซลไฟดทจะเตม

ท า ไดโดยใชตวอยางน า 100-1,000 มลลลตร เตมกรดอะซตค (1+1) หรอกรดซลฟรค (1+50) 10 มลลลตร แลวไตเตรตดวยโซเดยมซลไฟด 0.025 N ใชน าแปงเปนอนดเคเตอร กจะทราบปรมาณโซเดยมซลไฟดทจะตองใช แลวจงน า ตวอยางน าทก า จดคลอรนสวนเกนแลวไปหาคา BOD ตอไป

2.3 ตวอยางน าทมโลหะหนกหรอสารเปนพษชนดอนปนอย จะตองศกษาและก า จดเสยกอนเปนพเศษ

การค านวณ

1. ในกรณทไมเตมเชอ

มลลกรม/ลตร BOD = D1-D2

P

2. ในกรณทเตมเชอ

มลลกรม/ลตร BOD = (D1-D2)-(B1-B2)f

P

D1 = DO ของตวอยางทท า การเจอจางแลวเปนเวลา 15 นาท ของวนท 0

64

D2 = DO ของตวอยางทท า การเจอจางแลวและบมเปนเวลา 5 วน

P = อตราสวนของตวอยางทใชตอตวอยางทเจอจางแลว

B1 = DO ของหวเชอคม (seed control) กอนการบม

B2 = DO ของหวเชอคม (seed control) หลงการบม 5 วน

f = อตราสวนของหวเชอในตวอยางตอในหวเชอคม = % seed in D1

% seed in B1

65

ภาคผนวก ข

ขอมลผลการทดลอง

66

ตารางภาคผนวก ข-ｳ ผลการศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตวเปนวตถดบในการผลตกาซชวภาพในระบบแบบแบทซ

วนท

ถงชดท ｳ (เศษอาหาร) ถงชดท ｴ (มลสตว)

pH

ความสงของถงเกบกาซ

(cm)

ปรมาณ biogas

(L)

ปรมาณ biogas

สะสม

(L)

pH

ความสงของถงเกบกาซ

(cm)

ปรมาณ biogas

(L)

ปรมาณ biogas

สะสม

(L)

1 6.65 0 0 0 7.41 0 0 0

2 6.63 0 0 0 7.30 0 0 0

3 6.63 0 0 0 7.28 14 73.98 73.98

4 6.63 10.5 55.48 55.48 7.25 23 121.53 195.51

5 6.59 28.1 148.48 203.96 7.25 27 142.67 338.18

6 6.57 35 184.94 388.90 7.23 33 174.37 512.55

7 6.55 37.5 198.15 587.05 7.22 31.5 166.45 678.99

8 6.54 40 211.36 798.41 7.20 35 184.94 869.93

9 6.53 38.5 203.43 1001.85 7.17 33.25 175.69 1039.63

10 6.51 42.5 224.57 1226.42 7.12 42.5 224.57 1264.2

11 6.48 41.5 219.29 1445.70 7.07 46.4 245.18 1509.37

12 6.42 44.5 235.14 1680.84 7.04 40.25 212.68 1722.06

13 6.41 47.5 250.99 1931.83 7.02 38.3 202.38 1924.43

14 6.40 44.25 233.82 2165.65 6.97 37.5 198.15 2122.58

15 6.38 42.25 223.25 2388.90 6.97 34.25 180.98 2303.56

16 6.34 39.75 210.04 2598.94 6.95 31.5 166.45 2470.01

17 6.31 35.5 187.58 2786.52 6.89 27.5 145.31 2615.32

18 6.30 24.25 128.14 2914.65 6.85 24.05 127.08 2742.4

19 6.27 12.5 66.05 2980.70 6.84 10.5 55.48 2742.4

20 6.26 0 0 2980.70 6.82 0 0 2742.4

67

ตารางภาคผนวก ข-2 ผลการศกษาประสทธภาพการใชเศษอาหารและมลสตวเปนวตถดบในการผลตกาซชวภาพในระบบแบบกงตอเนอง

วนท

ถงชดท ｳ (เศษอาหาร) ถงชดท ｴ (มลสตว)

pH

ความสงของถงเกบกาซ

(cm)

ปรมาณ biogas

(L)

ปรมาณ biogas

สะสม

(L)

pH

ความสงของถงเกบ

กาซ

(cm)

ปรมาณ biogas

(L)

ปรมาณ biogas

สะสม

(L)

1 6.87 62 274.77 274.77 7.18 55 237.78 237.78

2 6.82 65.75 294.58 569.35 7.12 60 264.20 501.98

3 6.83 72.25 328.93 898.28 7.15 66 295.90 797.88

4 6.81 78.5 361.95 1260.23 7.18 69 311.76 1109.64

5 6.79 81.5 377.81 1638.04 7.25 70.5 319.68 1429.32

6 6.77 84 391.02 2029.06 7.23 73.5 335.53 1764.86

7 6.80 82.5 383.09 2412.15 7.22 69.5 314.40 2079.25

8 6.79 87 406.87 2819.01 7.25 73.2 333.95 2413.20

9 6.81 85.7 400.00 3219.01 7.27 70 317.04 2730.24

10 6.81 82 380.45 3599.46 7.27 73.5 335.53 3065.78

11 6.80 86 401.58 4001.04 7.28 72 327.61 3393.38

12 6.82 85.5 398.94 4399.99 7.24 74 338.18 3731.56

13 6.79 89.2 418.49 4818.48 7.26 75.2 344.52 4076.08

14 6.81 84.25 392.34 5210.82 7.27 71.5 324.97 4401.04

15 6.78 90 422.72 5633.54 7.25 74.5 340.82 4741.86

16 6.80 88.5 414.79 6048.33 7.20 70 317.04 5058.90

17 6.81 85.5 398.94 6447.27 7.17 72 327.61 5386.51

18 6.80 83.8 389.96 6837.23 7.12 73.5 335.53 5722.04

19 6.77 85 396.30 7233.53 7.10 76.2 349.80 6071.84

20 6.76 89.5 420.08 7.07 73.9 337.65 6409.49

68

วนท

ถงชดท ｳ (เศษอาหาร) ถงชดท ｴ (มลสตว)

pH

ความสงของถงเกบกาซ

(cm)

ปรมาณ biogas

(L)

ปรมาณ biogas

สะสม

(L)

pH

ความสงของถงเกบกาซ

(cm)

ปรมาณ biogas

(L)

ปรมาณ biogas

สะสม

(L)

21 6.75 85.5 398.94 8052.55 7.14 75 343.46 6752.95

22 6.72 88 412.15 8464.70 7.17 73.7 336.59 7089.54

23 6.71 91 428.00 8892.71 7.21 75 343.46 7433.00

24 6.73 88 412.15 9304.86 7.25 72.4 329.72 7762.72

25 6.75 90 422.72 9727.58 7.27 74.2 339.23 8101.96

26 6.77 88 412.15 10139.73 7.23 76 348.74 8450.70

27 6.75 85 396.30 10536.03 7.22 75.7 347.16 8797.86

28 6.73 87.5 409.51 10945.54 7.20 76.2 349.80 9147.66

29 6.77 88 412.15 11357.69 7.17 75 343.46 9491.12

30 6.79 90 422.72 11780.41 7.22 73 332.89 9824.01

31 6.81 91.5 430.65 12211.06 7.17 75.5 346.10 10170.11

32 6.78 88.2 413.21 12624.27 7.14 73.2 333.95 10504.06

33 6.77 86.5 404.23 13028.49 7.12 75.5 346.10 10850.17

34 6.80 90.5 425.36 13453.86 7.10 77.2 355.08 11205.25

35 6.78 87 406.87 13860.72 7.18 74.4 361.43 11566.68

36 6.81 90 422.72 14283.44 7.16 75.5 367.24 11933.91

37 6.80 88 412.15 14695.60 7.11 72.7 352.44 12286.36

38 6.79 90 422.72 15118.32 7.15 75.5 361.95 12648.31

69

ตารางภาคผนวก ข-ｵ ผลการศกษาประสทธภาพการก าจด COD และ VS เมอใชเศษอาหารและมลสตวเปนวตถดบส าหรบการผลตกาซชวภาพ ในการด าเนนระบบแบบกงตอเนอง

ระยะเวลาทใชในการหมก

COD VS

เศษอาหาร มลสตว

เศษอาหาร

มลสตว

0 147.54 126.75 28.25 25.12

5 131.34 122.85 27.46 22.82

10 129.75 111.65 21.2 20.91

15 104.28 101.74 20.17 19.55

20 91.56 90.24 18.74 17.28

25 83.72 82.46 13.45 12.74

30 79.84 68.15 11.17 9.68

35 55.12 53.46 7.89 7.54

38 48.89 46.3 6.63 6.17

70

ภาคผนวก ค

วธการค านวณ

71

1. การค านวณการเตรยมสารละลายเศษอาหารทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4% (w/v)

ตวอยางการค านวณ

เตรยมสารละลายเศษอาหารทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4% (w/v) จากเศษอาหารทมความชน 76.6%

และ มคาของแขงทงหมด (TS) 23.4% สารละลายเศษอาหารมคาของแขงทงหมด (TS) 4 % (w/v) 100 กรม

เตรยมไดจากเศษอาหาร 4 กรม เตมน า 96 มลลลตร แตเศษอาหารมคาของแขงทงหมด TS 23.4 % (w/v) นนคอเศษอาหาร 23.4 กรม จะตองเตมน า 96 x 23.4 มลลลตร 4

= 561.6 มลลลตร แตเนองจากเศษอาหารมคาความชน 76.6% หากตองการเตรยมใหมคาของแขงมคาประมาณ 4%

จะตองใชเศษอาหารหนก 100 กรม และเตมน า 561.6 – 76.6 = 485 มลลลตร ปรมาตรรวมทงหมดของสารละลายเศษอาหาร(เศษอาหาร+น า)จะเทากบ 100 + 485 = 585 มลลลตร ถาตองการเตรยมสารละลายเศษอาหารใหไดปรมาตรทงหมด 1000 มลลลตร ปรมาตรสารละลายเศษอาหารทงหมด 585 มลลลตร ใชเศษอาหาร 100 กรม ถาเตรยมสารละลายเศษอาหารทงหมด 1000 มลลลตร ใชเศษอาหาร 100 x 1000 กรม

585

= 170.94 กรม

เศษอาหาร 100 กรม ตองเตมน า 485 มลลลตร ถาใชเศษอาหาร 170.94 กรม ตองเตมน า 485 x 170.94 มลลลตร 100

= 829.06 มลลลตร ดงนน เตรยมสารละลายเศษอาหารทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4% (w/v) จากเศษอาหารทมความชน 76.6% และ มคาของแขงทงหมด (TS) 23.4% ปรมาตร 1 ลตร

จะตองใชเศษอาหาร 170.94 กรม ผสมกบน า 829.06 มลลลตร

72

2. การค านวณการเตรยมสารละลายมลสตวทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4% (w/v)

ตวอยางการค านวณ

เตรยมสารละลายมลสตวทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4% (w/v) จากมลสตวทมความชน 84.58% และ มคาของแขงทงหมด (TS) 15.42%

สารละลายมลสตวมคาของแขงทงหมด (TS) 4 % (w/v) 100 กรม

เตรยมไดจากมลสตว 4 กรม เตมน า 96 มลลลตร แตมลสตวมคาของแขงทงหมด (TS) 15.42 % (w/v) นนคอมลสตว 15.42 กรม จะตองเตมน า 96 x 15.42 มลลลตร 4

= 370.08 มลลลตร แตเนองจากมลสตวมคาความชน 84.58% หากตองการเตรยมใหมคาของแขงมคาประมาณ 4%

จะตองใชมลสตวหนก 100 กรม และเตมน า 370.08 – 84.58 = 285.5 มลลลตร ปรมาตรรวมทงหมดของสารละลายมลสตว(มลสตว+น า)จะเทากบ 100 + 285.5 = 385.5 มลลลตร ถาตองการเตรยมสารละลายมลสตวใหไดปรมาตรทงหมด 1000 มลลลตร ปรมาตรสารละลายมลสตวทงหมด 385.5 มลลลตร ใชมลสตว 100 กรม ถาเตรยมสารละลายมลสตวทงหมด 1000 มลลลตร ใชเศษอาหาร 100 x 1000 กรม

385.5

= 259.40 กรม

มลสตว 100 กรม ตองเตมน า 285.5 มลลลตร ถาใชมลสตว 259.40 กรม ตองเตมน า 285.5 x 259.40 มลลลตร 100

= 740.6 มลลลตร ดงนน เตรยมสารละลายมลสตวทมคาของแขงทงหมดประมาณ 4% (w/v) จากเศษอาหารทมความชน 84.58% และ มคาของแขงทงหมด (TS) 15.42% ปรมาตร 1 ลตร

จะตองใชมลสตว 259.40 กรม ผสมกบน า 740.6 มลลลตร

73

3. การค านวณอตราการปอนสารอนทรย (Organic loading rate;OLR)

ตวอยางการค านวณอตราการปอนสารอนทรยส าหรบชดการทดลองเศษอาหาร คา COD ของเหลวทเขาระบบ 150,340 มลลกรม/ลตร หรอ 150.34 กรม/ลตร ปรมาณของสารละลายเศษอาหารทเขาระบบ 20 ลตร/วน

ปรมาตรความจของเหลวของถงหมก 750 ลตร

OLR (กรม COD/ ลตรวน) = ปรมาณของเหลวทเขาระบบ(ลตร/วน)x คา COD ของเหลวทเขาระบบ(กรม/ลตร) ปรมาตรความจของเหลวของถงหมก(ลตร)

OLR = 20 x 150.34

750

= 4.01 กรม COD/ ลตรวน

ดงนนคาอตราการปอนสารอนทรยส าหรบชดการทดลองเศษอาหารคอ 4.01 กรม COD/ ลตรวน

ตวอยางการค านวณคาปรมาณของสารละลายมลสตวทเขาระบบในแตละวน

เนองจากตองการควบคมปรมาณทเตมในแตละวนของชดการทดลองเศษอาหารและมลสตว ใหมคาเทากนทง 2 ชดการทดลอง

คา COD ของของเหลวทเขาระบบ 135,500 มลลกรม/ลตร หรอ 135.50 กรม/ลตร ปรมาณของสารละลายเศษอาหารทเขาระบบ 20 ลตร/วน

ปรมาตรความจของเหลวของถงหมก 750 ลตร OLR = 20 x 135.50

750

= 3.61 ลตร/วน

ดงนนคาอตราการปอนสารอนทรยส าหรบชดการทดลองมลสตวคอ 3.61 กรม COD/ ลตรวน

74

4. การค านวณประสทธภาพการก าจดของระบบ (% removal)

ประสทธภาพการก าจด (%) = (สารอนทรยทเขาระบบ – สารอนทรยทออกจากระบบ) x 100

สารอนทรยทเขาระบบ

ตวอยางการค านวณ

คา COD ของเหลวทเขาระบบ 252,574 มลลกรม/ลตร หรอ 252.57 กรม/ลตร า COD ของเหลวทเขาระบบ 74,303 มลลกรม/ลตร หรอ 74.30 กรม/ลตร ประสทธภาพการก าจด (%) = (252.57 – 74.30) x 100

252.57

= 70.58%

5. การค านวณปรมาณกาซชวภาพทเกดตอน าหนกสารอนทรยทเขาระบบ

ปรมาณกาซชวภาพทเกดตอน าหนกสารอนทรยเขาระบบ(ลตร/กรมสารอนทรยทเตม)

= ปรมาณกาซชวภาพทงหมดทเกดตอวน(ลตร/วน)

ของเหลวทเขาระบบ(ลตร/วน) x คาสารอนทรยทเขาระบบ(กรม/ลตร) ตวอยางการค านวณชดการทดลองเศษอาหาร ปรมาณกาซชวภาพทงหมดโดยเฉลย = 62 ลตร/วน

ปรมาณของเหลวทเขาระบบโดยเฉลย = 5 ลตร/วน

คา COD ของเหลวทเขาระบบโดยเฉลย = 252.57 กรม/ลตร คา VS ของเหลวทเขาระบบโดยเฉลย = 72.36 กรม/ลตร ปรมาณกาซชวภาพทเกดตอน าหนกสารอนทรยเขาระบบ(ลตร/กรมสารอนทรยทเตม)

= 62 .

5 x 252.57

= 0.049 ลตร/กรม COD ทเตม

ปรมาณกาซชวภาพทเกดตอน าหนกสารอนทรยเขาระบบ(ลตร/กรมสารอนทรยทเตม)

= 62 .

5 x 72.36

= 0.171 ลตร/กรม VS ทเตม

ตวอยางการค านวณชดการทดลองมลสตว

ปรมาณกาซชวภาพทงหมดโดยเฉลย = 68.5 ลตร/วน

ปรมาณของเหลวทเขาระบบโดยเฉลย = 6.27 ลตร/วน

75

คา COD ของเหลวทเขาระบบโดยเฉลย = 201.08 กรม/ลตร คา VS ของเหลวทเขาระบบโดยเฉลย = 55.35 กรม/ลตร ปรมาณกาซชวภาพทเกดตอน าหนกสารอนทรยเขาระบบ(ลตร/กรมสารอนทรยทเตม)

= 58.5 .

6.27 x 201.08

= 0.054 ลตร/กรม COD ทเตม

ปรมาณกาซชวภาพทเกดตอน าหนกสารอนทรยเขาระบบ(ลตร/กรมสารอนทรยทเตม)

= 58.5 .

6.27 x 55.35

= 0.168 ลตร/กรม VS ทเตม

76

ภาคผนวก ง

ประมวลภาพการด าเนนการวจย

77

ภาพท ง-ｳ ลงพนทเขาเยยมชม กระบวนการผลตกาซชวภาพ

ณ องคการบรหารสวนต าบลคลองร อ าเภอสทงพระ จงหวดสงขลา

78

ภาพท ง-2 ลกษณะหวเชอจากตะกอนจลนทรยในถงผลตกาซของ องคการบรหารสวนต าบลคลองร อ าเภอสทงพระ จงหวดสงขลา

ภาพท ง-ｵ การเตรยมหวเชอมลโคสดส าหรบบรรจในชดถงหมก

ภาพท ง-4 ลกษณะสารละลายเศษอาหารทมคา TS ประมาณ 4%

79

ภาพท ง-5 ระบบผลตกาซชวภาพ ｴ ชด ณ อาคารปฏบตการเทคโนโลยชวภาพ

เพอเปรยบเทยบประสทธภาพการใชขยะอนทรยและเศษอาหารเปนวตถดบ

80

ภาพท ง-6 ทดสอบการใชกาซชวภาพทผลตได

81

ภาคผนวก จ

การน าผลงานวจยไปใชประโยชน

82

ใชเปนเอกสารประกอบการสอนในรายวชา 4353501 เทคโนโลยชวภาพสงแวดลอม

83

84

85

86

87

88

89

ภาคผนวก ฉ

การถายทอดผลงานวจยสชมชน

90

บรรยากาศการถายทอด

ภาพท ฉ-1ลงพนทถายทอดองคความร กระบวนการผลตกาซชวภาพ

ณ อาคารอเนกประสงค สถานอนามยบานบางเขยด ต าบลบางเขยด อ าเภอสงหนคร จงหวดสงขลา

91

ภาพท ฉ-2สาธตการตดตงและวธการใชถงผลตกาซชวภาพจากมลสตวและขยะอนทรย

ณ หมท ｴ ต าบลบางเขยด อ าเภอสงหนคร จงหวดสงขลา

92

เอกสารประกอบการอบรม

การพฒนาถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย

93

ความรทวไปส าหรบกาซชวภาพ

กาซชวภาพ

กาซชวภาพ (Biogas) หมายถง กาซทเกดขนจากแบคทเรยชนดทไมตองการอากาศหรอออกซเจน

(Anaerobic Bacteria) ท าปฏกรยาการยอยสลายสารอนทรย เชน น าเสย เศษอาหาร เศษผกผลไม ฟางขาว

มลสตว อจจาระคน ฯลฯ ท าใหเกดกาซผสมทตดไฟได สามารถน าไปใชเปนเชอเพลงสาหรบหงตมได

องคประกอบกาซชวภาพ

องคประกอบสวนใหญเปนแกสมเทน(CH4) ประมาณ 50-70% และแกสคารบอนไดออกไซด(CO2)ประมาณ 30-40% สวนทเหลอเปนแกสชนดอน ๆ เชน ไฮโดเจน(H2) ออกซเจน(O2)

ไฮโดรเจนซลไฟด(H2S) ไนโตรเจน(N) และไอน า

วตถดบส าหรบผลตแกสชวภาพ

ไดแก มลสตวทกชนด ขยะอนทรย เชน เศษอาหาร เศษผก และผลไม วชพช เศษวตถดบทางการเกษตรรวมทงของเสย/น าเสยจากแหลงชมชน หรอโรงงานอตสาหกรรมทางการเกษตร เปนตน

ภาพท ｳ ตวอยางวตถดบเพอการผลตกาซชวภาพในระดบครวเรอนและในระดบชมชน และการใชประโยชน

ทมา: สชน ตงทววพฒนและคณะ. 2553: 6

94

การเกดกาซชวภาพ

1. ปฏกรยาไฮโดรไลซส : เปนการเปลยนสารอนทรยขนาดใหญใหมขนาดเลก เชน สารคารโบไฮเครตใหเปนน าตาล โปรตนเปนกรดอะมโน

2. ปฏกรยาการเกดกรด : ปฏกรยาการยอยสลายสารขนาดเลกดวยกระบวนการหมก นนเองซงผลตภณฑทไดสวนใหญเปนกรดอนทรยทระเหยงาย

3. ปฏกรยาการสรางกรดแอซตก : ปฏกรยาการยอยสลายกรดอนทรยทระเหยงายใหเปนกรดแอซตก ซงเปนขนตอนทมความส าคญของกระบวนการ เนองจากเปนขนตอนทเปลยนสารตงตนใหมคารบอนเพยง 1-2 คารบอนเทานน (กรดแอซตก กรดฟอรมก เมทานอล)

4. ปฏกรยาการสรางกาซมเทน : เปนปฏกรยาการสรางกาซมเทนภายใตสภาวะทไมมออกซเจนซงเปนแบคทเรยในกลมอารเคยแบคทเรยทมการเจรญชามากและสามารถใชสารตงตนเพยงบางชนด

ประโยชนของกาซชวภาพ

1. ประโยชนทางดานพลงงาน กาซชวภาพมคณสมบตเปนเชอเพลงทสามารถทดแทนพลงงานเชอ

เพลงจากแหลงอน ๆ เชน ฟน ถาน น ามน กาซถง ไฟฟา ฯลฯ

2. ประโยชนทางดานการเกษตร กากมลสตวทไดจากการหมกแกสชวภาพสามารถน าไปใชเปนป ยได

ดกวาป ยพชสด (ป ยคอก) ทงนเนองจากในขณะทมการหมกนนจะมการเปลยนแปลงสารประกอบไนโตรเจนในมลสตวใหกลายเปนแอมโมเนยทพชสามารถน าไปใชไดงายกวา และยงมคณสมบตทดกวาป ยเคมในการใชปรบปรงดนเพอการเกษตรใหมสภาพดขนดวย

3. ประโยชนทางดานปรบปรงสภาพแวดลอม การน ามลสตว เศษอาหาร มาเปนวตถดบในการผลตกาซชวภาพเปนการชวยก าจดมลบรเวณทเลยงสตว ท าใหกลนเหมนและแมลงวนในบรเวณนนลดลง

95

ถงผลตกาซชวภาพขนาด ｳ,000 ลตร

ｳ. ขนตอนการประกอบถงผลตกาซชวภาพ

แผนภาพแสดงระบบถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย โดยใชถงผลตกาซชวภาพขนาด 1,000

ลตร ขององคการบรหารต าบลคลองรเปนตนแบบ

ภาพท 2 แสดงระบบถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย

1.2 m

0.93 m

ชดถงหมก

7. ถงพลาสตก HDPE ขนาด 1,000 ลตร

8. ทอเตมขยะอนทรย 9. ชดใบพด

10. ทอเกบตวอยาง PVC 1 นว

11. ทอน าทง PVC ½ นว

12. ของอเกบกาซ

น ำ น ำ

ชดเตำหงตม

12. หวปรบแรงดนกาซ

13. ฐานรองอปกรณหงตมขนาด 30 เซนตเมตร 14. หวเตา

0.3 m

0.85 m

12 1 ขยะอนทรย

กาซ

2

3

1.2 m

0.58 m

1.3 m

4

5

6

7 7

8 8

8

9 9

10 10

11

13

14

ชดถงเกบกำซชวภำพ

7. ถง PE ขนาด 200 ลตร

8. ถง PE ขนาด 160 ลตร คว า (ถงลกลอย) 9. ชดตวลอคเพมแรงดนกาซ (PVC ½ นว)

10. ชดสามทาง PVC ½ นว

11. โครงเหลกส าหรบควบคมทศทางถงลกลอย

96

ตารางท ｳ ตารางแสดงอปกรณทใชส าหรบประกอบระบบถงผลตกาซชวภาพ (อยางงาย) ตอ ｳ ชด

ล าดบ วสด จ านวน

1 ถงขนาด 1,000 ลตร 1

2 ถงขนาด 200 ลตร 2

3 ถงขนาด 160 ลตร 2

4 ทอพวซ ขนาด 3 นว ความยาว 1 เมตร/เสน 1

5 ทอพวซ ขนาด 1 นว ความยาว 1 เมตร/เสน 1

ｸ ขอตอตรงเกลยวนอก 3 นว 1

ｹ ขอตอตรงเกลยวใน 3 นว 1

ｺ ขอตอเกลยวนอก 4 หน (1/2 นว) 4

ｻ ขอตอเกลยวใน 4 หน (1/2 นว) 4

ｳｲ สามทาง 4 หน (1/2 นว) เกลยวนอกและเกลยวใน 2

ｳｳ ขอตออดเกลยว ขนาด 1 นว +ปะเกน 2

ｳｴ แคลมป กปจบทอ แบบ 2 ขา 8

ｳｵ บอลวาลว 4

ｳｶ หวเตากาซปคนค พรอมขาตง 1

ｳｷ สายยาง ขนาด ½ นว (1 เมตร) 1

(3) ชดถงหมก

ตวถงท าดวยพลาสตก High Density Polyethylene (HDPE) ขนาด 1,000 ลตร มพนทหนาตดขนาด 1 × 1.2 เมตร มความสง 1.16 เมตร โดยมปรมาตรความจ ｳ,ｲｲｲ ลตร ปรมาตรทใชในการหมกคอ ｹｷｲ ลตร เจาะถงดานขางเปนทอตอของเหลวทลนออกจากตวถง สวนดานบนของถงเจาะเปนทอน ากาซ ภายใน

97

ภาพท ｵ ชดถงหมกกอนการประกอบสมบรณ โดยมรายละเอยดดงน

6) ถงหมกขนาด ｳｲｲｲ ลตร 7) ทอน าลน

8) ทอกวนและทอใสวตถดบ

9) ใบกวน

10) ทอตอสายกาซ

(4) ชดถงเกบกาซชวภาพ

ระบบเกบกาซมลกษณะเปนถงพลาสตกขนาด 1ｸ0 ลตร จ านวน 2 ชด ตดตงเชอมตอถงหมกดวยทอล าเลยงและวาลวโดยคว าลงในถงน าขนาด ｴｲｲ ลตร จ านวน ｴ ถง เพอใชเปนถงเกบกกกาซชวภาพ ดงรป

ｵ ｶ ｷ

ｳ 2

98

ภาพท ｶ ชดถงเกบกาซชวภาพกอนการประกอบสมบรณ โดยมรายละเอยดดงน

4) ถงพลาสตกขนาด 1ｸ0 ลตร คว าลงในถงน าขนาด ｴｲｲ ลตร จ านวน 2 ชด

5) ถงชดท ｳ ตอทอกาซสามทาง

6) ถงชดท ｴ ตอทอกาซสามทาง พรอมบอลวาลว

จากนนจงตอสายยาง ขนาด ½ นว จากถงหมก กบชดเกบกาซชวภาพ ตามภาพท ｴ แสดงระบบถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย

(3) เตาหงตม

ตอสายยาง ขนาด ½ นว จากชดเกบกาซชวภาพ เขากบ ชดเตาหงตม ตามภาพท ｴ แสดงระบบถงผลตกาซชวภาพจากขยะอนทรย ดดแปลงหวเตาโดยการขยายรร งผงใหมขนาดเสนผาศนยกลาง 4 มลลเมตร

ｵ 2

ｳ

99

ภาพท ｷ ชดเตาหงตม

2. การทดสอบระบบถงหมก

การตรวจสอบรอยรวเปนสงจ า เปนอยางยงของถงหมกแบบไรออกซเจน เพราะระบบนจะตองเปนระบบปดอยางแทจรงมฉะนนแลวกาซชวภาพจะออกมาตามรอยรวตาง ๆ ได เปนเหตใหแรงดนมไมมากพอทจะแทนทน าในระบบเกบกาซชวภาพ การทดสอบสามารถท า ไดโดยการเตมน าเขาไปในถงหมกใหระดบน าสงกวารอยตอตาง ๆ แลวสงเกตการรวซมจากทกดาน สวนการทดสอบการรวของกาซชวภาพโดยใชน าสบทาบรเวณรอยตอตาง ๆ แลวเปาลมเขาถงหมก จากนนอดรอยรวทกทางดวยกาวซลโคน

ｵ. การเตรยมหวเชอส าหรบเรมตนเดนระบบ

มลววสด 1 สวน ผสมน า ｵ สวน นนคอ มลววสด ｴｷｲ กโลกรม เตมน าเพอปรบปรมาตรใหได ｹｷｲ ลตร ในถงหมกขนาด ｳ,ｲｲｲ ลตร หมกเปนระยะเวลา 10 วน จากนนจงเตมมล 2 กโลกรม ผสมน า 2 ลตร หรอ ｴ กโลกรม ทกวน จนครบ ｷ วน กาซชวภาพจะเกดขนประมาณวนท ｹ ของการเรมตนเดนระบบ

ｵ. การเดนระบบและใชงานถงหมกกาซชวภาพ

3.1 การเตรยมวตถดบส าหรบผลตกาซชวภาพ

เพอใหระบบสามรถผลตกาซชวภาพอยางตอเนองจ าเปนจะตองมการเตมวตถดบลงในถงหมก สามารถเตมวตถดบในทกๆ วน โดยจากการวจยพบวาหากตองการกาซชวภาพปรมาณวนละ ｵｲｲ-ｶｲｲลตร สามารถใชวตถดบในอตราสวนดงตอไปน

- เศษอาหารประมาณ ｵ.ｷ กโลกรม เตมน า เพอปรบปรมาตร ใหได ｴｲ ลตร ปอนเขาสถงทกวนอยางตอเนอง

100

- สวนมลสตวใชประมาณ ｷ กโลกรม เตมน า เพอปรบปรมาตร ใหได ｴｲ ลตร เชนเดยวกน ปอนเขาสถงทกวนอยางตอเนอง

3.2 การดแลรกษา

- ควรตดตงระบบถงผลตกาซชวภาพขนาด ｳ,ｲｲｲ ลตร ไวในทรม เพอปองกนการแตกเปราะของอปการณ

- ตองมการตรวจสอบการรวซมของถงหมกและถงเกบกาซ อยางสม าเสมอ

- ในกรณทมการใชเศษอาหาร เศษผกและเปลอกผลไม ตองมการตรวจสอบสภาพความเปนกรดของ ของเหลวในถงหมก อาจโดยการ ดมกลน ถาเปนกรดจะมกลนเปรยว และฉน แกไขไดโดยการเตมมลสตวเขาสระบบ หรอเตมปนขาว และหยดการเตมวตถดบทงไวประมาณ ｴ- ｵ วน หากยงไมตดไฟ ใหถายวตถดบ ในถงหมกออกแลวเรมตนใหม

- เมอใชงานไปไดสกระยะเวลาหนง กากตะกอนจะมจ านวนมากจนไมสามารถเตมวตถดบได

ใหเปดวาลวระบายกากเพอนากากตะกอนไปใชประโยชนตอไป

............................................................................................................ เอกสารอางอง

กรมสงเสรมการเกษตร. 2540. ระบบกาซและบอกาซชวภาพ. พมพครงท 1. กรงเทพฯ : กองเกษตรสมพนธ.

กระทรวงพลงงาน. ม.ป.ป. Biogas คมอส าหรบประชาชนทวไป. กรงเทพมหานคร: กระทรวงพลงงาน

วสาขา ภจนดา. 2555. การบรหารจดการพลงงานหมนเวยน เพอผลตพลงงานใชในระดบชมชนและระดบครวเรอน. รายงานวจย เสนอตอสถาบนบณฑตพฒนบรหารศาสตร

สชน ตงทววพฒน และคณะ. 2553. การผลตกาซชวภาพเพอลดมลภาวะและเปนพลงงานสาหรบใชในครวเรอน. กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย

สมชาย แกวจนทรฉาย และคณะ .2547 . การพฒนาประสทธภาพการใชงานถงกาซชวภาพใชในครวเรอนของชมชน

101

ภาคผนวก ช

การน าเสนอผลงานวจย

102

การ

ผจงสข สธารตน1 สาวนตย ชอบบญ1 นศากร วทจตสมบรณ1 ละอนมต ดชนะ2

1ปรกรมวชาชววทยาละชววทยาประยกต คณะวทยาศาสตรละทคนลย มหาวทยาลยราชภฏสงขลา 2ปรกรมวชาฟสกสละวทยาศาสตรทไวเป คณะวทยาศาสตรละทคนลย มหาวทยาลยราชภฏสงขลา

วตถประสงคของครงการดยสรปยอ

4) พไอพฒนาประสทธภาพถงผลตกຍาซชวภาพของอบต. คลองร อ าภอสทงพระ จงหวดสงขลา

5) พไอศกษาประสทธภาพการ฿ชຌขยะอนทรยละมลสตว 6) พไอถายทอดความรຌทไเดຌกชมชนละบรการความรຌกบคคลทไวเป

ผลการดานนครงการตามวตถประสงค

. ออกบบ฿หຌหมาะสมกบการศกษาละตดตามระบบ ออกบบถงผลตกຍาซชวภาพละด านนการประกอบตวถงจ านวน 2 ชด ออกบบตดตามระบบการกใบตวอยางละตดตามปรมาณกຍสทไกดขๅน ดยค านวณปรมาณกຍาซทไกดขๅนจากสตร

ปรมาณกຍาซ= r2 h1 + r2 h2

. พไมประสทธภาพรงดนกຍาซชวภาพ ซไงจะพจารณาถงความปลอดภยของผຌ฿ชຌควบคกนเปดຌวย ดยปลไยนรปบบระบบทอสงกຍาซดยชไอมหวปรบรงดนกຍาซละปรบขนาดสายทอกຍาซ฿หຌมสຌนผานศนยกลางลใก คอสຌนผาศนยกลาง ½ นๅว ดดปลงหวตาดยการขยายรรงผๅง฿หຌมขนาด สຌนผาศนยกลาง 4 มลลมตร

๏. ทดสอบการ฿ชຌระบบ รไมตຌนพบวาสดสวนของหวชๅอละมลสตวซไง฿ชຌ฿นสดสวน 1 ตอ 1 (125 kg: 125 kg) ละตมนๅ า 750 ลตร ฿นวนทไ 7 ถงกใบกຍาซจะถกรงดน฿หຌลอยสงสดขๅนสามารถค านวณปรมาณกຍาซทไกดข ຌน

นวทางการนาผลการดานนครงการเป฿ชຌประยชน

. ถายทอดบบละสาธตวธการตดตๅงถงผลตกຍาซชวภาพทไพฒนาขๅนสชมชน พไอสงสรมการน าขยะอนทรยมา฿ชຌประยชน฿นการผลตพลงงาน฿นรปของกຍาซชวภาพ อนปนการวางรากฐานสการพฒนาทไยๅงยน

การพฒนาถงผลตกຍาซชวภาพจากขยะอนทรย

103

104

ประวตผวจย

นางสาวผจงสข สธารตน

Miss Pajongsuk Sutarut

ต าแหนงปจจบน อาจารย

หนวยงานโปรแกรมวชาชววทยาและชววทยาประยกต คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย

มหาวทยาลยราชภฏสงขลา จงหวดสงขลา สถานทตดตอ คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ถนนกาญจนวนช ต าบลเขารปชาง อ าเภอเมอง จงหวดสงขลา 90000

หมายเลขโทรศพท 074-336933 ตอ 214 , 0891797643 โทรสาร 074 -336950

Email : jongsuk_su@hotmail.com

ประวตการศกษา ปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาเทคโนโลยชวภาพ จฬาลงกรณมหาวทยาลย ปทส าเรจการศกษา 2550

ปรญญาตรวทยาศาสตรบณฑต สาขาเทคโนโลยชวภาพ มหาวทยาลยวลยลกษณ

ปทส าเรจการศกษา 2546

ทนทไดรบระหวางการศกษา ทนพฒนานกวจยและบคลากร ศนยพนธวศวกรรมและเทคโนโลยชวภาพแหงชาตงานวจยทท าส าเรจแลว

สาขาวชาการทมความช านาญพเศษ

การเพาะเลยงเนอเยอสตว การน าของเสยมาใชประโยชน การบ าบดน าเสย

งานวจยทท าส าเรจแลว

- วทยานพนธ เรอง “Production of monoclonal antibodies specific to vitellogenin

and zona radiate proteins in greenback mullet, Liza subviridis”. - 18 – 20 October 2005: 31th Congress on Science and Technology of

Thailand, Suranaree University of Technology of Thailand, Nakhon

Ratchasima, Detection and characterization of vitellogenin and zona radiate

proteins for the determination of xenoestrogen in water.

- 10 – 21 October 2006: 32th Congress on Science and Technology of

Thailand,Queen Sirikit National Convention Center, Bangkok, Thailand,

Production of monoclonal antibodies specific to vitellogenin and zona radiate

proteins in greenback mullet (Liza subviridis).

105

ผชวยศาสตรจารยเสาวนตย ชอบบญ

Asst. Prof. Saowanit Chobbun

ต าแหนงปจจบน อาจารย

หนวยงาน โปรแกรมชววทยาและชววทยาประยกต คณะวทยาศาสตร และเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏสงขลา 90000

โทรศพท 0869570362 โทรสาร 074-336950

E-mail :chsaowanit@yahoo.com

ประวตการศกษา ปรญาตรสาขาชววทยา มหาวทยาลยศรนครนทรวโรฒ

ภาคใต ปส าเรจการศกษา 2536

ปรญญาโทสาขาจลชววทยา มหาวทยาลยเกษตรศาสตร บางเขน ปส าเรจการศกษา 2548

สาขาวชาการทมความช านาญ

ดานแบคทเรย ราวทยา งานวจยทผานมา

- เอนไซมโปรตเอสจากแบคทเรยในปาพร - โครงการวจยและพฒนาชดการเรยนการสอนวทยาศาสตรทองถน ระดบการศกษาขนพนฐาน(มธยมศกษา) เรองทะเลสาบสงขลา กรณศกษาแหลมสนสองทะเล

- อทธพลของสภาวะการเพาะเลยงทมตอการผลตสารสโดย Monascus purpureus

ATCC 16360 เพอใชเปนสารเรงสและการยบยงเชอ Aeromonas hydrophila ทท าใหเกด

โรคในปลาทอง ทนส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต ป พ.ศ 2551-2552 (ผรวมโครงการ) - การใชสาหรายขนาดเลกทดแทนปลาปนในอาหารส าหรบเลยงปลาบกอยทนมหาวทยาลยราชภฎสงขลา ป 2550-2551 (ผรวมโครงการ) - การเกบและรวบรวมสายพนธสาหรายขนาดเลกบรเวณมหาวทยาลยราชภฎสงขลา ทนมหาวทยาลยราชภฎสงขลา ป 2550-2551 (หวหนาโครงการ)

จ านวนโครงการทคณะผวจยก าลงด าเนนการอย (1) ชอโครงการ อทธพลของสภาวะการเพาะเลยงทมตอการผลตสารสโดย Monascus

purpureus ATCC 16360 เพอใชเปนสารเรงสและการยบยงเชอ Aeromonas hydrophila ท ท าใหโรคในปลาทอง ระยะเวลาโครงการ 2 ป ตงแต ตลาคม 2551 ถง ตลาคม 2553

แหลงทนทใหการสนบสนน ส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต

งบประมาณทไดรบ 317,515 บาท

สถานะของหวหนาโครงการ เปนผรวมวจย

106

เวลาทใชในการท าวจยในโครงการนกช วโมงตอสปดาห 15 ชวโมงตอสปดาห (2) ชอโครงการ การพฒนาผลตภณฑอาหารจากขาวสงหยด เพอยกระดบผลตภณฑชมชน

ระยะเวลาโครงการ 1 ป ตงแต กรกฏาคม 2552 ถง กรกฏาคม 2553

แหลงทนทใหการสนบสนน การวจยเครอขายการวจยภาคใตตอนลาง งบประมาณทไดรบ 260,000 บาท

สถานะของหวหนาโครงการ หวหนาโครงการวจย

เวลาทใชในการท าวจยในโครงการนกช วโมงตอสปดาห 15 ชวโมงตอสปดาห

107

ดร. นศากร วทจตสมบรณ

Dr. Nisakorn Witthajitsomboon

ต าแหนงปจจบน อาจารย

หนวยงาน โปรแกรมชววทยาและชววทยาประยกต คณะวทยาศาสตร และเทคโนโลยมหาวทยาลยราชภฏสงขลา 90000

โทรศพท 0873567399 โทรสาร 074-336950

E-mail : namasis7@hotmail.com

ประวตการศกษา ปรญญาเอกดษฎบณฑต วทยาศาสตรชวภาพ มหาวทยาลย

บรพา ปรญญาตรวทยาศาสตรบณฑต สาขาจลชววทยา มหาวทยาลยบรพา ปทส าเรจการศกษา ｴｷｶｵ

ทนการศกษา (ทไดรบในระหวางการศกษา) ทนโครงการปรญญาเอกกาญจนาภเษก ส านกงานสงเสรมการวจย

สาขาวชาการทมความช านาญพเศษ

สาขาวชาการทมความช านาญพเศษ การเพาะเลยงเนอเยอ ชววทยาโมเลกล ไวรสวทยา ประสบการณทเกยวของกบการบรหารงานวจยทงภายในและภายนอกประเทศ

งานวจยทท าส าเรจแลว

-วทยานพนธ เรองการพฒนาวคซนตอตานไวรสไขสมองอกเสบในประเทศไทย

( Development of vaccine candidate against Japanese Encephalitis virus in

Thailand)ซงเปนงานวจยรวมกบ Karolinska Institutet ประเทศสวเดน

-โครงการอนรกษพนธกรรมพชอนเนองมาจากพระราชด าร สมเดจพระเทพ

รตนราชสดาฯ สยามบรมราชกมาร. การตรวจสอบความแปรปรวนทางพนธกรรม

ของกลวยไมปาภาคใต. ทนมหาวทยาลยราชภฏ ป 2552 (ผรวมโครงการ)

108

ดร.อนมต เดชนะ

Dr. Anumust Deachana

ต าแหนงปจจบน อาจารยระดบ 7

หนวยงาน โปรแกรมฟสกสและวทยาศาสตรทวไป คณะวทยาศาสตร

และเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏสงขลา อ.เมอง จ.สงขลา รหสไปรษณย ｻｲｲｲｲ โทรศพท 08-ｵｳｻｵ-8023

E-mail: anumj@yahoo.com

ประวตการศกษา ปรญญาตร กศ.บ. (ฟสกส) จากมหาวทยาลยศรณครนทรวโรฒ

วทยาเขต สงขลา ปรญญาโท วท.ม.(พลาสมา-ฟสกส) จากมหาวทยาลยเชยงใหม M.Ed. (Physics), Osaka Kyoiku University, Osaka, Japan

ปรญญาเอก วท.ด. (Plasma-Physics, พลาสมา-ฟสกส) จาก

มหาวทยาลยเชยงใหม สาขาวชาการทมความช านาญพเศษ

อเลกทรอนกสและคอมพวเตอร คลนเสยง คลนแมเหลกไฟฟา กลศาสตร ประสบการณทเกยวของกบการบรหารงานวจย

งานวจยทไดท า Plasma source

Computer simulation

Diamond like carbon (DLC)

Atomic Layer Deposition (ALD)

Zinc Oxide nanorod

ประสบการณทางดานวชาชพ

เอกสารประกอบการสอน: กลศาสตร ผสอนรายวชา ดจตลเบองตน กลศาสตร แมเหลกไฟฟา พลาสมา และนาโนศาสตร