Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผลิตก๊าซไฮโดรเจนชีวภาพจากเศษอาหารโดยการหมักแบบไร้ออกซิเจน

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Biohydrogen production from food waste by anaerobic fermentation

Year (A.D.)

2009

Document Type

Thesis

First Advisor

อรทัย ชวาลภาฤทธิ์

Second Advisor

สมชาย ดารารัตน์

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

DOI

10.58837/CHULA.THE.2009.1515

Abstract

ศึกษาการผลิตก๊าซไฮโดรเจนชีวภาพและผลของปัจจัยที่มีต่อประสิทธิภาพการผลิตก๊าซไฮโดรเจนชีวภาพจากขยะอินทรีย์จำพวกเศษผักจากตลาดสด โดย ศึกษาผลของความเข้มข้นของของแข็งระเหยได้เริ่มต้น 3 ค่า ได้แก่ ร้อยละ 2 3 และร้อยละ 5 ด้วยการทดลองแบบทีละเทโดยใช้ถังปฏิกิริยาแบบกวนสมบูรณ์ขนาด 1.45 ลิตร จำนวน 3 ถัง ที่มีการควบคุมค่าพีเอชคงที่เท่ากับ 5.5 และทำการทดลองที่อุณหภูมิห้อง ผลการทดลองพบว่าชุดการทดลองที่ร้อยละความเข้มข้นของของแข็งระเหยได้เริ่มต้นเท่ากับ 3 มีปริมาณก๊าซไฮโดรเจนสะสม และไฮโดรเจนยิลด์สูงสุด ซึ่งมีต่างเท่ากับ 459.7 มล. และ 15.3 มล./ก. ของแข็งระเหยได้ที่เข้าระบบตามลำดับ ก๊าซชีวภาพมีองค์ประกอบของก๊าซไฮโดรเจนเท่ากับร้อยละ 30.9 โดยไม่พบองค์ประกอบของก๊าซมีเทนตลอดการทดลอง เมื่อศึกษาผลของเวลากักพักทางชลศาสตร์โดยใช้ระบบต่อเนื่องแบบสองขั้นตอนที่ประกอบด้วยถังปฏิกิริยาแบบกวนสมบูรณ์ขนาด 1.45 ลิตร จำนวน 2 ถัง โดยเป็นถังหมักก๊าซไฮโดรเจนและมีเทนอย่างละ 1 ถัง น้ำเสียที่ออกจากถังหมักก๊าซไฮโดรเจนจะถูกป้อนเข้าสู่ถังหมักก๊าซมีเทนเพื่อบำบัดมลสารที่เหลืออยู่ให้มีค่าลดลง ซึ่งจากการปรับเปลี่ยนเวลากักพักทางชลศาสตร์ของถังหมักก๊าซไฮโดรเจนเท่ากับ 5 3 และ 2 วัน โดยให้เวลากักพักทางชลศาสตร์ของถังหมักกาซมีเทนคงที่เท่ากับ 15 วัน เดินระบบที่อุณหภูมิห้องและควบคุมค่าพีเอชของถังหมักทั้ง 2 ถังให้เท่ากับ 5.5 และ 7.0-8.0 ตามลำดับ ผลการทดลองพบว่าถังหมักก๊าซไฮโดรเจนมีประสิทธิภาพการกำจัดซีโอดีทั้งหมด ซีโอดีกรอง ของแข็งและของแข็งระเหยได้ทั้งหมดอยู่ในช่วงร้อยละ 14.95-25.97 10.51-32.78 38.57-52.76 และ 48.53-63.26 ตามลำดับ องค์ประกอบของก๊าซไฮโดรเจนในก๊าซชีวภาพอยู่ในช่วง 17.21-20.34 องค์ประกอบหลักของกรดไขมันระเหยง่ายทั้งหมดในน้ำเสียคือกรดอะซิติกและบิวไทริกซึ่งมีค่าอยู่ในช่วงร้อยละ 25.12-50.14 และ 16.49-38.68 ตามลำดับ โดยพบว่าเมื่อเวลากักพักทางชลศาสตร์ลดลงมีผลทำให้ไฮโดรเจนยิลด์เพิ่มขึ้นและที่เวลากักพักทางชลศาสตร์เท่ากับ 2 วัน มีไฮโดรเจนยิลด์สูงสุดซึ่งมีค่าเท่ากับ 15.03 มล./ก. ของแข็งระเหยไดที่ถูกกำจัด ถังหมักก๊าซมีเทนในแต่ละชุดการทดลองมีองค์ประกอบของก๊าซมีเทนและมีเทนยิลด์อยู่ในช่วง 66.79-70.52 และ 34.42-114.06 มล./ก. ของแข็งระเหยไดที่ถูกกำจัด ตามลำดับ

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

To studied the biohydrogen production from vegetable based fresh market waste by anaerobic fermentation in batch and continuous experiments. The batch tests were conducted at the three substrate concentrations of 2, 3 and 5% TVS under the room temperature and pH 5.5 to evaluate the effect on biohydrogen production using the three continuous stirred-tank reactors (CSTRs). The results showed the optimum initial substrate concentration was found to be 3% TVS, giving the highest hydrogen accumulation and hydrogen yield of 459.7 ml and 15.3 mg/g TVS added, respectively. The biogas had a hydrogen content of 30.9% and no methane was detected along the experiment. The effect of the hydraulic retention time (HRT) on biohydrogen fermentation was investigated by varying HRT of 5, 3 and 2 days using two-stage fermentation process with the combined of acidogenic bioreactor (pH 5.5) and methanogenic bioreactor (constant HRT of 15 days, pH 7.0-8.0). The liquid effluent from the first-stage was stabilized in following the second-stage methanogenic bioreactor. The results showed at all HRT of acidogenic bioreactor, the total COD, soluble COD, TS and TVS removal efficiencies ranged from 14.95-5.97%, 10.51-32.78%, 38.57-52.76% and 48.53-63.26%, respectively. The biogas had a hydrogen content in ranged 17.21-20.34% and the major of the volatile fatty acid were acetic acid (50.14-25.12%) and butyric acid (16.49-38.68%). The results suggest when the HRT shorten from 5, 3 and 2 days, the hydrogen yield increased and reached a high level of 15.03 ml/g TVS removed at HRT of 2 days, additional the methane yield obtained from methanogenic bioreactor ranged from 34.42-114.06 ml/g TVS with 66.79-70.52% of methane content in the biogas.

Link to Full Text

Share

COinS