การเพิ่มประสิทธิภาพผลิตแก๊สชีวภาพจากเศษอาหารด้วยถังปฏิกรณ์ไร้ออกซิเจนแบบไหลขึ้นสองขั้นตอน ณ สภาวะเมโซฟิลิก
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ในปัจจุบันความต้องการใช้พลังงานมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นโดยเฉพาะการใช้พลังงานฟอสซิลซึ่งตรงกันข้ามกับปริมาณทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัด เพื่อรองรับความต้องการพลังงานอย่างยั่งยืนจึงได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตพลังงานทางเลือกที่มีสมบัติใกล้เคียงกับพลังงานฟอสซิลนั่นคือ การผลิตแก๊สชีวภาพจากเศษอาหารโดยใช้ถังปฏิกรณ์ไร้ออกซิเจนแบบไหลขึ้นสองขั้นตอน (Two-stage Upflow Anaerobic Sludge Blanket: UASB) ภายใต้สภาวะเมโซฟิลิก (คือสภาวะที่ควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ที่ 37 องศาเซลเซียส) และติดตามค่าความเป็นกรดด่างให้อยู่ในช่วง 4.50–7.50 ด้วยอัตราการป้อนกลับ ที่ 1:1 จากการศึกษาการผลิตแก๊สชีวภาพจากเศษอาหารด้วยถังปฏิกรณ์ไร้ออกซิเจนแบบไหลขึ้นสองขั้นตอนที่ภาระบรรทุกสารอินทรีย์ในช่วง 10.54 ถึง 26.40 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรต่อวันของขนาดถังปฏิกรณ์ขนาด 5 ลิตร และภาระบรรทุกสารอินทรีย์ในช่วง 8.10 ถึง 21.60 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรต่อวันของขนาดถังปฏิกรณ์ขนาด 16 ลิตรพบว่า ที่ภาระบรรทุกสารอินทรีย์ที่เหมาะสมที่ 21.07 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรต่อวันของขนาดถังปฏิกรณ์ 5 ลิตร และที่ 18.90 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรต่อวันของขนาดถังปฏิกรณ์ 16 ลิตร ระบบมีประสิทธิภาพในการผลิตชีวภาพสูงสุดในรูปของอัตราการเกิดแก๊สมีเทนสูงสุดเท่ากับ 33.85 มิลลิลิตรต่อวัน ผลได้ของแก๊สมีเทนสูงสุดคือ 0.114 มิลลิลิตร (CH4) ต่อกิโลกรัมซีโอดีขาเข้า หรือ 2.38 มิลลิลิตร (CH4) ต่อกิโลกรัมซีโอดีขาออก และอัตราการเกิดแก๊สมีเทนเฉพาะเจาะจงสูงสุดเท่ากับ 1.58 มิลลิลิตร (CH4) ต่อลิตรต่อวัน หรือ 4.19 มิลลิลิตร (CH4) ต่อกรัมแบคทีเรียต่อวัน ซึ่งสอดคล้องกับอัตราการย่อยสลายสารอินทรีย์ประเภทเศษอาหารมากที่สุดคือ ร้อยละ 45.14
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการเผยแพร่ในวารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มรย. นี้ ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มรย. หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อหรือกระทำการใดๆ จะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากวารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มรย. ก่อนเท่านั้น
เอกสารอ้างอิง
Anburajan, P., Cayetano, R. D., Prohim, Y. M., Thau, N. T., Kim, S., Kim, H., et al. (2023). Role of quorum sensing and quorum quenching in anaerobic digestion: A scoping review. Environmental Research, 239, 117413.
Bakkaloglu, S. & Hawkes, A. (2024). A comparative study of biogas and biomethane with natural gas and hydrogen alternatives. Energy & Environmental Science, 17, 1482–1496.
Bułkowska, K., Dubis, B., Pokój, T. & Jankowski, K. J. (2024). Enhancing biohydrogen production: A comparative analysis of utilization of Jerusalem artichoke and bakery waste by dark fermentation. Renewable Energy, 235, 121292.
Chorukova, E. & Simeonov, I. (2020). Mathematical modeling of the anaerobic digestion in two-stage system with production of hydrogen and methane including three intermediate products. International Journal of Hydrogen Energy, 45, 11550–11558.
Dalkılıc, K. & Ugurlu, A. (2015). Biogas production from chicken manure at different organic loading rates in a mesophilic-thermopilic two stage anaerobic system. Journal of Bioscience and Bioengineering, 120(3), 315-322.
Dandikas, V., Heuwinkel, H. & Lichti, F. (2017). Correlation between hydrolysis rate constant and chemical composition of energy crops. Renewable Energy, 118, 34-42.
Eaton, A. D., Clesceri, L. S. & Rice, E. W. (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater. Science of The Total Environment, 142, 227-228.
Electricity Generating Authority of Thailand: EGAT. (2025). Food waste [Online]. Retrieved January 17, 2025, from: https://www.egat.co.th/home/ghg-emissions-05/. (in Thai)
Ferdes, M., Zăbavă, B. S., Paraschiv, G., Ionescu, M., Dincă, M. N. & Moiceanu, G. (2022). Food waste management for biogas production in the context of sustainable development. Energies, 15, 6268.
Hussain, A., Kumar, P. & Mehrotra. I. (2015). Nitrogen and phosphorus requirement in anaerobic process: A review. Environmental Engineering and Management Journal, 14, 769-780.
Industrial Safety Technology Promotion Division (2024). Handbook for the improvement of biogas production efficiency in industrial sector case study: ethanol industry (Revised edition). Department of industrial works. (in Thai)
Intanoo, P. & Tankam, J. (2017). Anaerobic digestion of concentrated food waste in biogas production system. RMUTP Research Journal, 11(1), 92-101. (in Thai)
Jameel, M. K., Mustafa, M. A., Ahmed, H. S., Mohammed, A. J., Ghazye, H., Shakir, M. N., et al. (2024). Biogas: Production, properties, applications, economic and challenges: A review. Results in Chemistry, 7, 101549.
Jariyaboon, R., O-Thong, S. & Kongjan, P. (2015). Bio-hydrogen and bio-methane potentials of skim latex serum in batch thermophilic two-stage anaerobic digestion. Bioresource Technology, 198, 198-206.
Khanthong, K., Kadam, R., Kim, T. & Park, J. (2023). Synergetic effects of anaerobic co-digestion of food waste and algae on biogas production. Bioresource Technology, 382, 129208.
Lak, S. Z., Haghighatjoo, F. & Rahimpour, M. R. (2024). Renewable Energy and Thermochemical Conversion (Pyrolysis, Gasification). Encyclopedia of Renewable Energy, Sustainability and the Environment, 3, 789-800.
Lu, C., Wang, G., Zhang, Q., Yang, X., Yu, J., Liu, T. et al. (2023). Comparison of biorefinery characteristics: Photo-fermentation biohydrogen, dark fermentation biohydrogen, biomethane, and bioethanol production. Applied Energy, 347, 121463.
Mani, S., Sundaram, J. & Das, K. C. (2016). Process simulation and modeling: Anaerobic digestion of complex organic matter. Biomass and Bioenergy, 93, 158-167.
Moussa, R. N., Moussa, N. & Dionisi, D. (2022). Hydrogen production from biomass and organic waste using dark fermentation: an analysis of literature data on the effect of operating parameters on process performance. Processes, 10, 156.
Pradeshwaran, V., Sundaramoorthy, V. & Saravanakumar, A. (2024). A comprehensive review on biogas production from food waste: Exploring cutting-edge technologies and innovations. Biomass and Bioenergy, 188, 107336.
Qian, S., Chen, L., Xu, S., Zeng, C., Lian, X., Xia, Z. & Zou, J. (2025). Research on methane-rich biogas production technology by anaerobic digestion under carbon neutrality: A review. Sustainability, 17, 1425.
Rajlakshmi, J. D. A., Dutta, S., Sherpa, K. C., Jayaswal, K., Saravanabhupathy, S., Mohanty, K. T., et al. (2023). Chapter 7 - Co-digestion processes of waste: Status and perspective. Bio-Based Materials and Waste for Energy Generation and Resource Management, 5, 207-241.
Saboohi, A. & Hosseini, S. E. (2025). Advancements in biogas production: Process optimization and innovative plant operations. Clean Energy, 9, 52–65.
Saiphet, A. & Kunta, K. (2023). Municipal food waste management and its greenhouse gas emission in Thailand: a case study of 8 municipalities. Journal of Environmental Research, Engineering and Management, 79, 60–74.
Seneesrisakul, K., Ariyamethee, P., Kunta, K., Pornmai, K., Boonayamanop, T., Abe, M., et al. (2024). Improvement of biogas productivity from distillery wastewater by partial potassium reduction pretreatment using two-step microfiltration and nanofiltration. Journal of Environmental Chemical Engineering, 11, 110205.
Shinde, R., Hackula, A., O’Shea, R., Barth, S., Murphy, J. D. & Wall, D. M. (2023). Demand-driven biogas production from upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors to balance the power grid. Bioresource Technology, 385, 129364.
Srisuwanno, W., Pornmai, K., Seneesrisakul, K., Jiraprasertwong, A., Leethochawalit, M., Rangsunvijit, P., et al. (2023). High biogas evolution of distillery wastewater under potassium toxicity in a three-stage upflow anaerobic sludge blanket. Journal of Environmental Chemical Engineering, 11, 110205.
Vats, N., Khan, A. A. & Ahmad, K. (2019). Observation of biogas production by sugarcane bagasse and food waste in different composition combinations. Energy, 185, 1100–1105.
Vgreenku. (2025). Food waste management [Online]. Retrieved January 17, 2025, from: https://vgreenku.com/knowledge/food-waste-management-article-2/. (in Thai)
Wang, L., Li, Y., Yi, X., Yang, F., Wang, D. & Han, H. (2023). Dissimilatory manganese reduction facilitates synergistic cooperation of hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis and methanogenesis via promoting microbial interaction during anaerobic digestion of waste activated sludge. Environmental Research, 218, 114992.
Yan, Y., Yan, M., Ravenni, G., Angelidaki, I., Fu, D. & Fotidis, I. A. (2022). Biochar enhanced bioaugmentation provides long-term tolerance under increasing ammonia toxicity in continuous biogas reactors. Renewable Energy, 195, 590-597.
Zhang, Y., Liu, F., Liu, H., Zhang, W. & Li, J. (2022). Exogenous N-hexanoyl-L-homoserine lactone assists in upflow anaerobic sludge blanket recovery from acetate accumulation via aceticlastic methanogens enrichment. Bioresource Technology, 346, 126600.
