ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การศึกษาประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์แบบลูกผสมระหว่าง upflow sludge bed ร่วมกับ fixed bed ในการบำบัดและผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียโรงงานแป้งมันสำปะหลัง

หน่วยงาน สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การศึกษาประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์แบบลูกผสมระหว่าง upflow sludge bed ร่วมกับ fixed bed ในการบำบัดและผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียโรงงานแป้งมันสำปะหลัง
นักวิจัย : ภาวิณี ชัยประเสริฐ , Pawinee Chaiprasert
คำค้น : Biochemistry , Biogas , Biological sciences , Biology and biochemistry , BT-B-15-2F-B5-C301 , Factory and trade waste , Purification , Sewage , Steam generating heavy water reactors , Tapioca starch , การบำบัดน้ำเสีย , ก๊าซชีวภาพ , จุลินทรีย์ , ตะกอนแขวนลอย , ถังปฏิกรณ์ไร้อากาศแบบลูกผสม , น้ำเสีย , น้ำเสียจากโรงงาน , ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ , สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย , สารอาหาร , โรงงานแป้งมันสำปะหลัง
หน่วยงาน : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2544
อ้างอิง : http://www.nstda.or.th/thairesearch/node/2461
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

การศึกษาประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์แบบลูกผสมระหว่าง upflow sludge bed ร่วมกับ fixed bed ในการบำบัดและผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียโรงงานแป้งมันสำปะหลัง ถังปฏิกรณ์บำบัดน้ำเสียไร้อากาศชนิดลูกผสมแบบมีตัวกลางร่วมกับแบบตะกอนลอย ได้ถูกออกแบบขึ้นเพื่อแก้ปัญหาของถังปฏิกรณ์แบบตะกอนลอยที่ชีวมวลถูกพัดพา ออกจากระบบเมื่อมีอัตราการไหลที่เร็ว และแก้ปัญหาการอุดตันของถังปฎิกรณ์แบบตรึงเซลล์เมื่อดำเนินระบบเป็นระยะเวลา นาน ทั้งยังลดค่าใช้จ่ายในส่วนของวัสดุตัวกลาง ในการศึกษาประสิทธิภาพในการบำบัดและผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียโรงงานแป้งมัน สำปะหลังโดยใช้ถังปฏิกรณ์แบบลูกผสม ที่ใช้เส้นเชือกทำจากเส้นใยไนล่อนเป็นวัสดุตัวกลาง พบว่ามีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียได้เป็นอย่างดีเมื่อนำมาเปรียบเทียบกับ ระบบบำบัดน้ำเสียแบบตรึงเซลล์ จากการศึกษาผลของวัสดุตัวกลางต่อประสิทธิภาพการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสียแบบ ลูกผสม โดยพิจารณาถึงพื้นที่ผิวทั้งหมดของวัสดุตัวกลางที่เหมาะสมที่ให้ความสูง ของบริเวณที่ใส่วัสดุตัวกลางและส่วนที่แขวนลอยคงที่ โดยมีความสูงส่วนละ 40 ซม. แต่มีความแตกต่างในพื้นที่ผิวของวัสดุตัวกลางบรรจุทั้งหมดในแต่ละถังปฏิกรณ์ เป็น 0.84, 0.57 และ 0.31 ตร.ม. ดังนั้นความหนาแน่นของวัสดุตัวกลางในบริเวณ Packed zone จึงเป็น 33, 22 และ 11 กก./ลบ.ม. ตามลำดับ จากผลการศึกษา พบว่า ที่อัตราการรับภาระสารอินทรีย์ 4 กก.ซีโอดี/ลบ.ม./วัน HRT 5.4 วัน ถังปฏิกรณ์ที่มีปริมาณหรือพื้นที่ผิวของวัสดุตัวกลางและชีวมวลน้อยที่สุดมี ประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์และผลิตก๊าซมีเทนน้อยที่สุด และมีการสะสมของกรดอินทรีย์ในระบบสูงกว่า ทำให้มีค่าพีเอชต่ำกว่า จนในที่สุดระบบล้มเหลว และเมื่อลด HRT ลงมาเหลือที่ 3 วัน ถังปฏิกรณ์ที่มีพื้นที่ผิวของวัสดุตัวกลาง 0.84 และ 0.57 ตร.ม. พบว่า สามารถกำจัดซีโอดีได้ 74 % และ 62 % ตามลำดับ และผลิตก๊าซมีเธนได้ 0.18 และ 0.13 ลบ.ม./กก.ซีโอดีที่ถูกกำจัด ตามลำดับ จากการศึกษาปริมาณของชีวมวลในส่วนของ Sludge zone และที่อยู่บนวัสดุตัวกลาง พบว่า ใน Sludge zone ของถังปฏิกรณ์ทั้ง 3 มีปริมาณชีวมวลไม่แตกต่างกันมากนัก แต่ในถังปฏิกรณ์ที่มีวัสดุตัวกลางเพิ่มขึ้น มีปริมาณของชีวมวลทั้งหมดเพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งประสิทธิภาพในการบำบัดสารอินทรีย์ของระบบขึ้นกับปริมาณของชีวมวลที่อยู่ บนวัสดุตัวกลาง อย่างไรก็ดี เมื่อคิดประสิทธิภาพการบำบัดสารอินทรีย์ต่อกรัมชีวมวลในถังปฏิกรณ์ พบว่า ถังปฏิกรณ์ที่มีปริมาณชีวมวลสูงสุด ซึ่งเป็นถังปฏิกรณ์ที่มีพื้นที่ผิวและความหนาแน่นของวัสดุตัวกลางสูงสุดด้วย กลับมีประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ต่ำสุด ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากลักษณะการบรรจุของวัสดุตัวกลางที่มีผลต่อการกักชีวมวล และการแพร่ของสารอาหารเข้าสู่ชีวมวล จากความหนาแน่นของตัวกลางส่งผลให้การไหลของของเหลวและการแพร่กระจายของสาร อาหารภายในถังปฏิกรณ์เป็นไปอย่างจำกัดและชีวมวลสัมผัสกับสารอาหารได้ไม่ทั่ว ถึง ทำให้การกำจัดสารอินทรีย์ต่อกรัม VSS ภายในถังปฏิกรณ์ที่มีความหนาแน่นของวัสดุตัวกลางมากมีค่าน้อยกว่าถังปฏิกรณ์ ที่มีความหนาแน่นวัสดุตัวกลางน้อย การศึกษาต่อมาได้คำนึงถึงการเรียงตัวของวัสดุตัวกลางต่อการกระจายตัวของชี วมวลและสารอาหาร จึงได้ปรับปรุงการบรรจุของวัสดุตัวกลางให้มีการเรียงตัวของเส้นใยไนล่อนใน ลักษณะที่มีการกระจายตัวของเส้นใยเพิ่มขึ้น โดยการเพิ่มปริมาตรของส่วนที่เป็น Packed zone และให้มีพื้นที่ผิวของวัสดุตัวกลางที่บรรจุอยู่ในแต่ละถังปฏิกรณ์เท่ากันคือ 0.84 ตร.ม. แต่ใช้ความยาวของเส้นใยไนล่อนที่บรรจุทางด้านบนของถังปฏิกรณ์ให้มีความสูง ต่างกันเป็น 30, 40 และ 50 ซม. หรือสัดส่วนความสูงของวัสดุตัวกลางต่อความสูงของถังปฏิกรณ์ (Hp/H) มีค่าเป็น 0.375, 0.500 และ 0.625 ตามลำดับ ดังนั้นความหนาแน่นของวัสดุตัวกลางบรรจุภายในส่วน Packed zone ของถังปฏิกรณ์มีค่าเป็น 44, 33 และ 26 กก./ลบ.ม. ตามลำดับ จากการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานแป้งมันสำปะหลังภายในถังปฏิกรณ์แบบลูกผสมทั้ง 3 ถัง พบว่า ถังปฏิกรณ์ทั้ง 3 สามารถรับอัตราการรับภาระสารอินทรีย์ได้ถึง 10 กก.ซีโอดี/ลบ.ม./วัน ที่ HRT 2 วัน โดยทุกถังสามารถกำจัดซีโอดีได้มากกว่า 95 % และผลิตก๊าซชีวภาพได้ ~ 13 ล./วัน ที่มีมีเธน 60 % และเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์แบบตรึงฟิล์มในการบำบัดน้ำเสีย จากโรงงานแป้งมันสำปะหลังที่เคยมีการทดลองมารับอัตราการรับภาระสารอินทรีย์ ได้สูงสุดเพียง 6 กก.ซีโอดี/ลบ.ม./วัน ที่ HRT 4 วัน ถังปฏิกรณ์ที่มี Hp/H เป็น 0.625 ไม่สามารถรักษาเสถียรภาพของระบบได้เมื่อทำการลด HRT ลงเหลือ 1 วัน อย่างไรก็ตามแม้ว่าถังปฏิกรณ์นี้ไม่สามารถดำเนินระบบที่ HRT 1 วันในระยะยาวได้ แต่พบว่าถังปฏิกรณ์ที่ Hp/H เป็น 0.625 สามารถดำเนินการที่ HRT 1 วันได้นานกว่าถังปฏิกรณ์ที่มี Hp/H เป็น 0.375 และ 0.500 ก่อนเกิดการล้มเหลวของระบบ ภายหลังความล้มเหลวถังปฏิกรณ์แบบลูกผสมทั้ง 3 สามารถฟื้นตัวได้ในระยะเวลาอันรวดเร็ว ในทางปฏิบัติถังปฏิกรณ์ที่มีความหนาแน่นของวัสดุตัวกลางน้อยที่สุด คือ 26 กก./ลบ.ม. แต่มีความยาวของวัสดุตัวกลางที่ทำมาจากเส้นใยไนล่อนมากที่สุดคือ 50 ซม. (Hp/H เป็น 0.625) อาจมีจุดเด่นกว่าถังปฏิกรณ์อื่นในด้านความสามารถต่อการทนทาน HRT shock loading ได้นานกว่า และมีเสถียรภาพที่ดีที่สุด นอกจากนี้ยังพบว่า แม้พื้นที่ผิวของวัสดุตัวกลางที่ให้ชีวมวลยึดเกาะมีความสำคัญ แต่ถ้าการบรรจุวัสดุตัวกลางหนาแน่นมีผลต่อการแพร่ของสารอาหารและการสัมผัส ของจุลินทรีย์ และความสูงของชั้นวัสดุตัวกลางก็มีผลต่อการกระจายตัวของจุลินทรีย์ อย่างไรก็ดีหน้าที่ของวัสดุตัวกลางไม่ใช่แค่กักชีวมวลเท่านั้น แต่ยังสามารถช่วยกำจัดสารอินทรีย์ได้ในกรณีที่มี HRT สั้น หรือ Contact time ใน Sludge zone ไม่เพียงพอ นอกจากผลของวัสดุตัวกลางจะมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพการทำงานของระบบแล้ว การเริ่มต้นระบบภายในระยะเวลาสั้นก็เป็นสิ่งหนึ่งที่จำเป็น โดยการเร่งให้จุลินทรีย์ขึ้นไปเกาะบนวัสดุตัวกลางได้ดีที่สุดในช่วงเริ่มต้น อัตราการไหลเป็นปัจจัยหนึ่งของการนำจุลินทรีย์จากส่วนล่างขึ้นไปสู่วัสดุตัว กลางและการ Colonization บนวัสดุตัวกลาง รวมทั้งการนำสารอาหารกระจายขึ้นไปให้กับ จุลินทรีย์ที่อยู่ด้านบน ในการศึกษาผลของ Flow rate ต่อการเกาะตัวและการเจริญเติบโตของจุลิน ทรีย์บนตัวกลาง พบว่าความเร็วในการวนสารอาหารมีผลต่อการเร่งการเริ่มต้นระบบ ที่ความเร็วในการวนสารอาหารสูงส่งผลให้มีการเพิ่มจำนวนของชีวมวลได้มากกว่า และมีผลต่อการกระจายตัวและกิจกรรมของจุลินทรีย์พวก methanogen และ non-methanogen ที่อยู่บนวัสดุตัวกลาง ลักษณะการเกิดฟิล์มชีวในช่วงเริ่มต้นระบบ เมื่อใช้ความเร็วในการป้อนสารอาหารที่ต่างกัน คือ 0.01 และ 1.0 ม./ชม. ซึ่งเป็นความเร็วที่ใช้ในการเริ่มต้นระบบในห้องปฏิบัติการ และเป็นความเร็วที่สามารถพาเม็ดตะกอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 มม. เคลื่อนที่ไปยังวัสดุตัวกลาง ตามลำดับ พบว่าการพัฒนาฟิล์มชีวบนวัสดุตัวกลางที่ความเร็วต่ำในการป้อนสารอาหารเป็นผล มาจากการเกาะของชีวมวลมากกว่าการเจริญของชีวมวลบนวัสดุตัวกลาง ซึ่งสารอาหารที่ให้กับระบบมีผลต่อการเจริญของชีวมวลในบริเวณ Sludge zone ของถังปฏิกรณ์มาก และส่งผลให้ชีวมวลในบริเวณนี้ถูกพาขึ้นไปยังบริเวณ Packed zone ได้มากขึ้นจึงมีการเกาะของชีวมวลมากขึ้นตาม ในขณะที่ความเร็วในการป้อนสารอาหารสูง พบว่าในช่วงแรกของการเริ่มต้นพัฒนาฟิล์มเป็นผลมาจากการเกาะของชีวมวลที่แขวน ลอยในบริเวณ Packed zone แต่เมื่อทำการทดลองไปนานขึ้นพบว่าอัตราการเกาะของชีวมวลที่แขวนลอยบนวัสดุ ตัวกลางเริ่มคงที่ แต่การเพิ่มขึ้นของชีวมวลบนวัสดุตัวกลางยังคงมีอยู่ และเป็นผลมาจากการเจริญของชีวมวลบนวัสดุตัวกลางเอง เนื่องจากมีการนำสารอาหารขึ้นไปสู่จุลินทรีย์บนวัสดุตัวกลางเพียงพอสำหรับ การเจริญเติบโต อย่างไรก็ตามที่ความเร็วการป้อนสารอาหารสูงที่ใช้นี้อาจจะมากเกินไปถ้านำไป ใช้งานจริง ทั้งนี้เห็นได้จากการที่มีชีวมวล Wash out ออกจากระบบหลังจากทำการทดลองไปได้ 30 ช.ม. ซึ่งความเร็วในการป้อนสารอาหารนี้อาจจะเหมาะสำหรับการเริ่มต้นระบบในวันแรก เพื่อให้ จุลินทรีย์ขึ้นไปเกาะบนวัสดุตัวกลางมาก จากนั้นควรใช้ความเร็วที่ต่ำกว่าและเหมาะสมในการเริ่มต้นระบบบำบัดน้ำเสีย ไร้อากาศแบบลูกผสมต่อไป

บรรณานุกรม :
ภาวิณี ชัยประเสริฐ , Pawinee Chaiprasert . (2544). การศึกษาประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์แบบลูกผสมระหว่าง upflow sludge bed ร่วมกับ fixed bed ในการบำบัดและผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียโรงงานแป้งมันสำปะหลัง.
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ.
ภาวิณี ชัยประเสริฐ , Pawinee Chaiprasert . 2544. "การศึกษาประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์แบบลูกผสมระหว่าง upflow sludge bed ร่วมกับ fixed bed ในการบำบัดและผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียโรงงานแป้งมันสำปะหลัง".
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ.
ภาวิณี ชัยประเสริฐ , Pawinee Chaiprasert . "การศึกษาประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์แบบลูกผสมระหว่าง upflow sludge bed ร่วมกับ fixed bed ในการบำบัดและผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียโรงงานแป้งมันสำปะหลัง."
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ, 2544. Print.
ภาวิณี ชัยประเสริฐ , Pawinee Chaiprasert . การศึกษาประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์แบบลูกผสมระหว่าง upflow sludge bed ร่วมกับ fixed bed ในการบำบัดและผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียโรงงานแป้งมันสำปะหลัง. ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ; 2544.