Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผลิตไฮโดรเจนและมีเทนชีวภาพโดยใช้ระบบยูเอเอสบีแบบสองขั้นตอน

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Biological hydrogen and methane production using two-stage UASB system

Year (A.D.)

2006

Document Type

Thesis

First Advisor

นภา ศิวรังสรรค์

Second Advisor

นิพนธ์ พิสุทธิ์ไพศาล

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีชีวภาพ

DOI

10.58837/CHULA.THE.2006.968

Abstract

พัฒนาศึกษาการผลิตแก๊สไฮโดรเจนและมีเทนแบบสองขั้นตอนโดยใช้ถังปฏิกรณ์แบบ UASB โดยขั้นที่ 1 เป็นการผลิตแก๊สไฮโดรเจน ส่วนขั้นที่ 2 เป็นการผลิตแก๊สมีเทน ซึ่งถังปฏิกิริยาที่ใช้ในการผลิตแก๊สไฮโดรเจนและมีเทน มีปริมาตรเท่ากับ 1 และ 1.5 ลิตร ตามลำดับ ภาวะที่ใช้ในการทดลองของขั้นตอนการผลิตแก๊สไฮโดรเจนคือ ค่าพีเอชน้ำเข้าเท่ากับ 5.50 ที่อุณหภูมิห้อง มีการทดลองโดยการแปรผันระยะเวลาการกักเก็บทางชลศาสตร์ (hydraulic retention time, HRT) 2 ค่า คือ 8 และ 6 ชั่วโมง และมีการแปรผันค่าอัตราการป้อนสารอินทรีย์เข้าถังปฏิกิริยา (organic loading rate, OLR) 2 ค่า คือ 6.54±0.09, 6.70±0.20 และ 7.70±0.24 กรัมซีโอดีต่อวันต่อลิตรถังปฏิกรณ์ ส่วนขั้นตอนการผลิตแก๊สมีเทนนั้นน้ำที่เข้าถังปฏิกริยาเป็นน้ำที่ออกจากถังผลิตแก๊สไฮโดรเจนนำมาปรับค่าพีเอชให้เท่ากับ 7.0 อุณหภูมิที่ใช้เป็นอุณหภูมิห้อง ระยะเวลาการกักเก็บทางชลศาสตร์กำหนดค่าเดียวตลอดการทดลองคือ 10 ชั่วโมง ส่วนอัตราการป้อนสารอินทรีย์เข้าถังปฏิกริยาแปรผันตรงกับปริมาณ ซีโอดีที่ออกจากถังผลิตแก๊สไฮโดรเจน จากการทดลองพบว่า ที่ HRT 8 ชั่วโมง OLR เท่ากับ 6.54±0.09 กรัมซีโอดีต่อวันต่อลิตรถังปฏิกรณ์ของถังผลิตไฮโดรเจนได้ปริมาตรแก๊สไฮโดรเจน 1,464.47±22.40 มิลลิลิตรต่อวัน (12.48±1.39 มิลลิโมลต่อกรัมซีโอดีที่ใช้ไป) เปอร์เซ็นต์กำจัดซีโอดีเท่ากับ 39.69±1.28 เปอร์เซ็นต์ มีกรดอะซิติก โพรไพออนิก และบิวทาริก เท่ากับ 12.97, 3.27 และ 0.81 โมลาร์ ตามลำดับ ส่วนถังผลิตแก๊สมีเทน (ถังที่ 2) ได้ ปริมาตรแก๊สมีเทน 2,371.00±114.55 มิลลิลิตรต่อวัน (87.62±2.34 มิลลิโมลต่อกรัมซีโอดีที่ใช้ไป) เปอร์เซ็นต์กำจัดซีโอดีเท่ากับ 87.91±1.65 เปอร์เซ็นต์ที่ HRT 6 ชั่วโมง OLR เท่ากับ 7.70±0.24 กรัมซีโอดีต่อวันต่อลิตรถังปฏิกรณ์ของถังผลิตไฮโดรเจน ได้ปริมาตรแก๊สไฮโดรเจน 1,286.76±59.64 มิลลิลิตรต่อวัน (7.38±1.19 มิลลิโมลต่อกรัมซีโอดีที่ใช้ไป) เปอร์เซ็นต์กำจัดซีโอดีเท่ากับ 29.30±1.09 เปอร์เซ็นต์ มีกรดอะซิติก โพรไพออนิก และบิวทาริก เท่ากับ 15.91, 3.14 และ 0.06 โมลาร์ตามลำดับ ส่วนถังผลิตแก๊สมีเทนได้ปริมาตรแก๊สมีเทน 2,913.34±97.37 มิลลิลิตรต่อวัน (96.00±4.04 มิลลิโมลต่อกรัมซีโอดีที่ใช้ไป) เปอร์เซ็นต์กำจัดซีโอดีเท่ากับ 85.76±1.18 เปอร์เซ็นต์ และที่ HRT 6 ชั่วโมง OLR เท่ากับ 6.70±0.20 กรัมซีโอดีต่อวันต่อลิตรถังปฏิกรณ์ของถังผลิตไฮโดรเจนได้ ปริมาตรแก๊สไฮโดรเจน 1,802.67±68.89 มิลลิลิตรต่อวัน (21.87±1.50 มิลลิโมลต่อกรัมซีโอดีที่ใช้ไป) เปอร์เซ็นต์กำจัดซีโอดีเท่ากับ 30.93±0.57 เปอร์เซ็นต์ มีกรดอะซิติก โพรไพออนิก และบิวทาริก เท่ากับ 19.16, 1.51 และ 0.53 โมลาร์ ส่วนถังผลิตแก๊สมีเทนได้ปริมาตรแก๊สมีเทน 2,554.83±98.70 มิลลิลิตรต่อวัน (78.89±4.06 มิลลิโมลต่อกรัมซีโอดีที่ใช้ไป) เปอร์เซ็นต์กำจัดซีโอดีเท่ากับ 88.21±0.52 เปอร์เซ็นต์

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Hydrogen and methane production using a two stage up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) were investigated in this research. The first and second stages using 1 L and 1.5 L UASB reactors were designed for the hydrogen and methane production, respectively. All experiments were conducted under the room temperature (30±3 °C), and fixed influent pHs of 5.5 for the hydrogen production reactor and that of 7.0 for the methane production reactor. In the hydrogen production reactor, the hydrogen production under the varied hydraulic retention times (HRT) of 8 and 6 hours and organic loading rates of 6.54±0.09, 6.70±0.20 and 7.70±0.24 g COD d⁻¹ L⁻¹[subscript reactor] were studied, while HRT in methane production was fixed 10 hours, and the ORL was dependent on the ORL of the effluent of the hydrogen production reactor. At HRT of 8 hours and OLR of 6.54±0.09 g COD d⁻¹ L⁻¹[subscript reactor] the amount of hydrogen produced is 1,464.47±22.40 mL d⁻¹ (12.48±1.39 mmole H₂/g COD) COD removal is 39.69±1.28%, and the concentrations of acetic acid, propionic acid, and butyric acid accumulated in the reactor are 12.97, 3.27 and 0.81 M, respectively, while the amount of methane produced is 2,371.00±114.55 mL d⁻¹ (87.62±2.34 mmole CH₄/g COD) COD removal is 87.91±1.65%. At HRT of 6 hours and OLR of 7.70±0.24 g COD d⁻¹ L⁻¹[subscript reactor] the amount of hydrogen produced is 1,286.76±59.64 mL d⁻¹ (7.38±1.19 mmole H₂/g COD) COD removal is 29.30±1.09%, and the concentrations of acetic acid, propionic acid, and butyric acid accumulated in the reactor are 5.91, 3.14 and 0.06 M. respectively, while the amount of methane produced is 2,913.34±97.37 mL d⁻¹ (96.00±4.04 mmole CH₄/g COD) and COD removal is 85.76±1.18%. At HRT of 6 hours, and OLR of 6.70±0.20 g COD d⁻¹ L⁻¹[subscript reactor]] the amount of hydrogen producced is 1.802.67±68.89 mL d⁻¹ (21.87±1.50 mmole H₂/g COD) COD removal is 30.93±0.57%, and the concentrations of acetic acid, propionic acid, and butyric acid accumulated in the reactor are 19.16, 1.51 and 0.53 M, respectively, while the amount of methane produced is 2,554.83±98.70 mL d⁻¹(78.89±4.06 mmole CH₄/g COD) and COD removal 88.21±0.52%.

Link to Full Text

Share

COinS