การเพิ่มมูลค่าของของเสียชีวภาพสำหรับการผลิตพลังงานสะอาดจากก๊าซมีเทนเพื่อการพัฒนาทางสังคมและความยั่งยืนทางสิ่งแวดล้อม

บทคัดย่อ

การศึกษาผลของอัตราส่วนวัตถุดิบต่อหัวเชื้อ (F/M Ratio) ต่อศักยภาพการให้ก๊าซชีวภาพทางชีวเคมีของเศษอาหาร (FW) ภายใต้สภาวะการย่อยแบบไร้ออกซิเจนที่อุณหภูมิปานกลาง กำหนดอัตราส่วน F/M Ratio (VS basis) เป็น 1.53, 3.05, 4.85, 6.11 และ 7.63 สำหรับ FW พบว่าหัวเชื้อและวัตถุดิบมีความชื้นร้อยละ 70 – 90 โดย FW มีปริมาณสารอินทรีย์สูง ทั้งในแง่ของของแข็งระเหย (VS) ร้อยละ 74.21 และสารอินทรีย์ในส่วนที่เป็นของเหลว (CODs) เท่ากับ 7,000 mg/L สำหรับ FW หัวเชื้อมีพีเอช 7.41 สภาพด่าง (Alk) เริ่มต้นค่อนข้างสูง และมีปริมาณกรดอินทรีย์ระเหย(VFAs) สะสมต่ำ ทำให้การศึกษานี้ได้เริ่มต้นระบบจากหัวเชื้อที่มีเสถียรภาพ FW มีค่าพีเอช 4.38 หัวเชื้อพบแอมโมเนียไนโตรเจนทั้งหมด (TAN) ในสัดส่วนที่ใกล้เคียงกับปริมาณอินทรีย์ไนโตรเจนทั้งหมด (Org_N) ที่ร้อยละ 47.27 ต่อ 52.73 พบว่า FW มีปริมาณเจลดาห์ลไนโตรเจนทั้งหมด (TKN) 5.60 โดยมากกว่าร้อยละ 90 ของทั้ง FW พบในรูปของ Org_N อัตราการเกิดก๊าซชีวภาพมีค่าสูงที่สุดใน 7-10 วันแรก หลังจากนั้นจะมีค่าลดลงและเข้าสู่สภาวะคงที่ F/M Ratio ที่เพิ่มขึ้นส่งผลโดยตรงต่อปริมาณก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้น ชุดการทดลอง MN6 ใช้ FW ที่ F/M ratio 7.63 ให้ปริมาณก๊าซชีวภาพสะสมสูงสุดที่ 5,053 มิลลิลิตร คิดเป็น 177.4 mLBiogas/g VSadded อย่างไรก็ตาม MN3 ใช้ FW ที่ F/M ratio 3.05 ให้ปริมาณก๊าซชีวภาพสะสมที่ 2,898 มิลลิลิตร คิดเป็นศักยภาพการผลิตก๊าซชีวภาพสูงสุดเท่ากับ 217 mLBiogas/g VSadded ทุกชุดการทดลองในวันแรก (Day 0) จะมีปริมาณสารอินทรีย์ในรูป VS ร้อยละ 80 (% TS) และเมื่อสิ้นสุดการทดลอง (Day 41) พบว่าสารอินทรีย์ลดลง โดยประสิทธิภาพการกำจัด VS เท่ากับร้อยละ 60-80 สอดคล้องกับ CODs ที่เพิ่มขึ้น มีค่า 3,040 - 4,300 mg/L ชี้ให้เห็นว่า FW เป็นวัตถุดิบที่ง่ายต่อการย่อยสลายทางชีวภาพและมีความเหมาะสมในการเป็นสารตั้งต้นในการผลิตก๊าซชีวภาพ พีเอชในวันเริ่มต้นและสิ้นสุดการทดลองมีค่าไม่แตกต่างกันในช่วง 6.5 - 8.5 ซึ่งเป็นช่วงที่จุลินทรีย์สร้างมีเทนดำรงชีพอยู่ได้และไม่ยับยั้งการผลิตก๊าซชีวภาพของจุลินทรีย์อันเป็นผลมาจากเสริม Alk ทำให้ Alk ไม่แตกต่างกันมากนัก โดยมีค่าในช่วง 4,833 – 8,710 mg/L พบว่ามากเพียงพอที่จะต้านทานการเปลี่ยนแปลงพีเอชจากการเพิ่มขึ้นของ VFAs (194 - 624 mg/L) TKN ของชุด FW มีค่า 1.58 – 2.14 โดยพบในรูปของ Org_N สูงถึงร้อยละ 85 - 94 ส่วนที่เหลืออยู่ใน TAN เพียงร้อยละ 6 - 15 ภายหลังการทดสอบสิ้นสุดพบ Org_N ลดลง ส่งผลให้มีสัดส่วน TAN เพิ่มมากขึ้นอยู่ที่ประมาณร้อยละ 41 ถึง 77 โดยเมื่อเพิ่ม F/M Ratio ให้สูงขึ้น ประสิทธิภาพการกำจัดสารอินทรีย์ในรูป VS (% TS) มีค่าลดลง ในขณะที่สารอินทรีย์ในรูป CODs มีค่าเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สารอินทรีย์จะถูกย่อยเป็น VFAs ในปริมาณที่มากขึ้นซึ่งสอดคล้องกับการลดลงของ Alk ส่วน TKN มีค่าเพิ่มขึ้นในวันสิ้นสุดการทดสอบ ลักษณะของตะกอนสลัดจ์ที่ได้จากการย่อย FW พบว่า TKN ฟอสฟอรัสทั้งหมด (TP) และโพแทสเซียมทั้งหมด (TK) ไม่ว่าจะพิจารณาในรูปปริมาณธาตุอาหารต่อน้ำหนักสดหรือต่อน้ำหนักของแข็งทั้งหมด ยังไม่ผ่านเกณฑ์มาตรฐานปัจจัยการผลิตทางการเกษตร แต่สามารถใช้เป็นองค์ประกอบเพิ่มเติมในการผลิตวัสดุปรับปรุงดินได้ ผลการทดสอบแบบแบตช์เพื่อประเมินบทบาทของธาตุอาหารรองที่มีต่อการลดลงของกรดไขมันระเหย (VFAs) ในระบบที่มีสภาวะขาดสมดุล พบว่าอัตราการลดลงของ VFAs สูงที่สุดในชุดการทดลองที่ใช้ธาตุอาหารสูตร 6TEs (Co, Ni, Fe, Se, Mo and W) และ full suite 11 elements ทั้งกรณีกรดอะซิติก (H…

ระดับความพร้อมของโครงการ