การศึกษารูปแบบถังปฏิกิริยาสำหรับการกำจัดสาหร่ายโดยการทำให้ลอยด้วยอากาศละลาย

Abstract

กระบวนการทำให้ลอยด้วยอากาศละลาย (DAF) เป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพและนิยมใช้อย่างกว้างขวางในการแยกอนุภาคที่มีความหนาแน่นต่ำและมีแนวโน้มในการลอยมากกว่าการตกตะกอน เช่น สาหร่ายขนาดเล็ก ซึ่งเป็นปัญหาในการผลิตน้ำประปาในปัจจุบัน โดยเฉพาะสาหร่ายที่มีความสามารถในการสร้างสารพิษ เช่น สาหร่ายสายพันธุ์ไมโครซิสทิส ซึ่งเป็นสาหร่ายที่มีเสถียรภาพและแขวนลอยในน้ำ งานวิจัยนี้จึงศึกษาหาสภาวะในการทำลายเสถียรภาพอนุภาคสาหร่ายและการแยกสาหร่ายด้วย DAF ซึ่งจะต้องศึกษารูปแบบการไหลภายในถังที่เกิดขึ้นต่อรูปแบบของถังลอยตะกอน และประสิทธิภาพการแยกสาหร่ายภายใต้สภาวะการเดินระบบที่เหมาะสม พบว่า การทำลายเสถียรภาพสาหร่ายด้วย PACl ประสิทธิภาพในการแยกสูงสุด รองลงมาคือ สารส้ม และการปรับพีเอช 11 ประสิทธิภาพการแยกสูงสุดเท่ากับ 93.98 86.19 และ 19.58% ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ต้องใช้ PACl ในปริมาณมากกว่าเมื่อเทียบกับการใช้สารส้ม และฟล้อคที่เกิดจาก PACl ยังทำให้ลอยได้ยาก ดังนั้น จึงเลือกใช้สารส้มในการทำลายเสถียรภาพสาหร่าย และวิเคราะห์รูปแบบการไหลด้วยการวิเคราะห์ฟังก์ชันการกระจายเวลากัก (RTD) และการไหลของของไหลภายในถังปฏิกิริยาโดยใช้โปรแกรมพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) โดยปรับเปลี่ยนลักษณะการติดตั้งแผ่นกั้นระหว่างโซนสัมผัสและโซนแยกภายในถังลอยตะกอนขนาด 40 ลิตร ได้แก่ ความสูง มุม และความยาวของโซนสัมผัส พบว่าการติดตั้งแผ่นกั้นความสูง 20 ซม. มุม 90 องศา ความยาวโซนสัมผัส 14 ซม. เกิดจุดอับเพียง 6.21% และส่งผลให้ประสิทธิภาพการแยกสาหร่ายสูงสุดถึง 80.22% รวมถึงการศึกษาแนวทางการขยายขนาด (Scale-up) ถังปฏิกิริยาตามทฤษฎี Geometric scale-up ด้วยโปรแกรม CFD ส่งผลต่อรูปแบบการไหลภายในถังปฏิกิริยาเพียงเล็กน้อย สาหร่ายความเข้มสูงที่แยกออกมาได้สามารถนำไปใช้เป็นพลังงานทางเลือกประเภทหนึ่งในการผลิตไบโอดีเซลซึ่งมีประสิทธิภาพในการผลิตสูง