Effects of adding molasses and phosphorus fertilizer to thai dessert factory wastewater for biogas production through anaerobic digestion system
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
This research aimed to study the effects of adding molasses and phosphorus fertilizer to Thai dessert factory wastewater to enhance biogas production as an alternative energy source for utilization. The experimental design consisted of three sets: TR1 (wastewater only), TR2 (wastewater and molasses), and TR3 (wastewater, molasses, and phosphorus liquid fertilizer). The experiment was conducted over a period of 30 days. The characteristics of the wastewater, including pH, chemical oxygen demand (COD), suspended solids (SS), and total nutrient content in terms of nitrogen and phosphorus, were analyzed every three days. Biogas production was collected and measured in glass vials, and its composition was analyzed using GC chromatography. The results indicated that the accumulated biogas volumes for the experimental sets TR1 and TR2 were 226.67 ± 15.07 and 258.67 ± 23.71 mL, respectively, with methane production potentials of 0.56 and 0.61 L CH4/g VSadded, respectively. The two treatments showed no significant difference (p>0.05). In contrast, the experimental set TR3 showed the lowest accumulated biogas volume at 133.67 ± 20.36 mL and a methane production potential of 0.53 L CH4/g VSadded. For the efficiency of organic matter removal in terms of COD, the experimental set TR2 exhibited the highest treatment efficiency, with a value of 81.54%. This was followed by experimental set TR1 (79.99%) and TR3 (76.36%). Thus, the adjustment of the nutrient ratio by adding molasses in the system did not significantly affect biogas production but did improve the wastewater treatment efficiency of the anaerobic system. However, the increased phosphorus concentration from phosphorus liquid fertilizer inhibited methanogenic bacteria activity, resulting in reduced biogas production efficiency. The results of this study can be applied to develop a biogas production system through an anaerobic digestion process as an alternative energy source for wastewater treatment.
Article Details
References
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. (2564). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับก๊าซชีวภาพ (พิมพ์ครั้งที่ 1). ศูนย์บริการวิชาการด้านพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน.
กลิ่นประทุม ปัญญาปิง, รสสุคนธ์ จะวะนะ, ขนิษฐา ราชบังเทิง, ธิดารัตน์ พิสิฐชัยกร, & ธีรเมธ นาปรัง. (2564). การอัดก๊าซชีวภาพในถังบรรจุก๊าซและการใช้หุงต้ม. วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา, 6(1), 12–17.
จินตนา ทองเอี้ยว, บุญญฤทธิ์ เผ่าเพ็ง, & พงษ์ศักดิ์ นพรัตน์. (2558). การผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษเหลือทิ้งขนมหวาน. ใน การประชุมสัมมนาเชิงวิชาการรูปแบบพลังงานทดแทนสู่ชุมชนแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 8 (น. 99–102). สถาบันวิจัยและพัฒนา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลสุวรรณภูมิ.
ณภัทร งามสิริเกียรติ, นพวรรณ เสมวิมล, ธนิศร์ ปัทมพิฑูร, อรอนงค์ ผิวนิล, จุลบุตร จันทร์สูรย์, นิรุต อุปนันท์, & ภาวิน วิจิตรตระการ. (2567). คุณลักษณะของน้ำเสียโรงงานผลิตขนมไทย จังหวัดเพชรบุรี ที่มีความเป็นไปได้ในการผลิตก๊าซชีวภาพ. ใน การประชุมทางวิชาการมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ครั้งที่ 62 (น. 372–379). มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.
บุญช่วย ปานอินทร์. (2558). การศึกษาความเหมาะสมในการใช้น้ำตาลทรายดิบเพื่อเป็นทางเลือกในการผลิตเอทานอล [วิทยานิพนธ์วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต, มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์]. มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์.
สำนักจัดการคุณภาพน้ำ. (2560). คู่มือระบบบำบัดน้ำเสียชุมชน. กรมควบคุมมลพิษ, กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม.
เอนก สาวะอินทร์, ฌานิกา แซ่แง่ ชูกลิ่น, ชุตินุช สุจริต, & สมรักษ์ รอดเจริญ. (2565). ศักยภาพของน้ำเสียจากกระบวนการผลิตขนมลาสำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพ. วารสารวิชชา มหาวิทยาลัยราชภัฏนครศรีธรรมราช, 41(1), 35–48.
Atasoy, M., Eyice, O., Schnürer, A., & Cetecioglu, Z. (2019). Volatile fatty acids production via mixed culture fermentation: Revealing the link between pH, inoculum type and bacterial composition. Bioresource Technology, 292, 121889. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121889
Ahmmad, R. M., & Haque, S. (2014). Providing electricity by digester types on biogas productions from municipal solid waste in Dhaka City, Bangladesh. International Journal of Energy, Information and Communications, 5(3), 13–22.
Ali, S., Hua, B., Huang, J. J., Droste, R. L., Zhou, Q., Zhao, W., & Chen, L. (2019). Effect of different initial low pH conditions on biogas production, composition, and shift in the aceticlastic methanogenic population. Bioresource Technology, 289, 1-7. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.09.074
Bahira, B. Y., Baki, A. S., & Bello, A. (2018). Effect of varying pH on biogas generation using cow dung. Direct Research Journal of Biology and Biotechnology, 4(3), 28–33. https://doi.org/10.26765/DRJAFS.2018.7198
Bennich, T., & Belyazid, S. (2017). The route to sustainability—Prospects and challenges of the bio-based economy. Sustainability, 9(6), 887. https://doi.org/10.3390/su9060887
Carucci, G., Carrasco, F., Trifoni, K., Majone, M., & Beccari, M. (2005). Anaerobic digestion of food industry wastes: Effect of co-digestion on methane yield. Journal of Environmental Engineering, 131(7), 1037–1045. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(2005)131:7(1037
Ehhalt, D. H. (1967). Methane in the atmosphere. Journal of the Air Pollution Control Association, 17(8), 518–519. https://doi.org/10.1080/00022470.1967.10469024
Emberlin, E., Howay, I., Leasau, Z., Reyes, I., & Roberts, B. (2018). Effect of sugars on the rate of ethanol production during anaerobic respiration of yeast. Journal of Undergraduate Biology Laboratory Investigations, 1(1).
Fernández, A., Sánchez, A., & Font, X. (2005). Anaerobic co-digestion of a simulated organic fraction of municipal solid wastes and fats of animal and vegetable origin. Biochemical Engineering Journal, 26(1), 22–28. https://doi.org/10.1016/j.bej.2005.04.018
Kalemba, K., & Barbusinski, K. (2017). Anaerobic co-digestion of sewage sludge and molasses. E3S Web of Conferences, 22, 00075. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20172200075
Kanu, I. R., Aspray, T. J., Arthur, S., & Adeloye, A. (2015). Laboratory experiment to select variables for predicting foaming in anaerobic digester. In Proceedings of the Infrastructure and Environment Scotland 3rd Postgraduate Conference (pp. 77–83). Heriot-Watt University.
Konkol, I., Swierczek, L., & Cenian, A. (2018). Biogas production from bakery wastes-dynamics, retention time and biogas potential. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 63(1), 32–34.
Mancipe-Jiménez, D. C., Costa, C., & Márquez, M. C. (2017). Methanogenesis inhibition by phosphorus in anaerobic liquid waste treatment. Waste Treatment and Recovery, 2(1), 1–8.
Mao, C., Zhang, T., Wang, X., Feng, Y., Ren, G., & Yang, G. (2017). Process performance and methane production optimizing of anaerobic co-digestion of swine manure and corn straw. Scientific Reports, 7(1), 9379. https://doi.org/10.1038/s41598-017-09971-7
Nielfa, A., Cano, R., & Fdz-Polanco, M. (2015). Theoretical methane production generated by the co-digestion of organic fraction municipal solid waste and biological sludge. Biotechnology Reports, 5, 14–21. https://doi.org/10.1016/j.btre.2014.10.005
Raja, I., & Wazir, S. (2017). Biogas production: The fundamental processes. Universal Journal of Engineering Science, 5(2), 29–37. https://doi.org/10.13189/ujes.2017.050202
Santos, A. D., Silva, J. R., Castro, L., & Quinta-Ferreira, R. (2022). A biochemical methane potential of pig slurry. Energy Reports, 8, 153–158. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.05.244
Seachem. (2022, May 14). Seachem flourish phosphorus. https://seachem.my/blogs/news/seachem-flourish-phosphorus
Shyan, L. L., Nanyan, N. S. M., Ismail, N., Al-Gheethi, A., Nguyen, H. H. T., Vo, D. V. N., & El Enshasy, H. A. (2023). Effort to mitigate volatile fatty acid inhibition by using mixed inoculum and compost for the degradation of food waste and the production of biogas. Sustainability, 15(2), 1185. https://doi.org/10.3390/su15021185
Singharat, K., Sangkarak, S., Pongsuk, O., & Junyapoon, S. (2017). Biogas production from bakery wastewater in two-stage anaerobic digestion system. KMITL Science and Technology Journal, 17(1), 103–112.
Song, Z., Yang, G., Liu, X., Yan, Z., Yuan, Y., & Liao, Y. (2014). Comparison of seven chemical pretreatments of corn straw for improving methane yield by anaerobic digestion. PLoS ONE, 9(4), e93282. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0093282
Sun, M., Liu, B., Yanagawa, K., Ha, N. T., Goel, R., Terashima, M., & Yasui, H. (2020). Effects of low pH conditions on decay of methanogenic biomass. Water Research, 179, 115883. https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.115883
Tetteh, E. K., & Rathilal, S. (2021). Biogas production from wastewater treatment-evaluating anaerobic and biomagnetic systems. Water-Energy Nexus, 4, 165–173. https://doi.org/10.1016/j.wen.2021.11.002
Zhang, C., Su, H., Baeyens, J., & Tan, T. (2014). Reviewing the anaerobic digestion of food waste for biogas production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 38, 383–392. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.05.038
Zieminski, K., & Kowalska-Wentel, M. (2015). Effect of enzymatic pretreatment on anaerobic co-digestion of sugar beet pulp silage and vinasse. Bioresource Technology, 180, 274–280. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.12.035
