การผลิตไฮโดรเจนและมีเทนชีวภาพโดยใช้ระบบยูเอเอสบีแบบสองขั้นตอน

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 ส่วนขั้นตอนการผลิตแก๊สมีเทนนั้น น้ำที่เข้าถังปฏิกริยาเป็นน้ำที่ออกจากถังผลิตแก๊สไฮโดรเจนนำมาปรับค่าพีเอชให้เท่ากับ 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