การปรับปรุงคุณภาพแก๊สชีวภาพแบบสองขั้นตอนโดยการดูดซึมด้วยสารละลายด่างและการเพาะเลี้ยงสาหร่ายพุงชะโด (Ceratophyllum demersum L.)

Abstract

การปรับปรุงคุณภาพแก๊สชีวภาพโดยการดูดซึมทางเคมีในระบบคอลัมน์บรรจุด้วยสารละลายด่างที่เตรียมจากเถ้าปาล์มและน้ำเสียจากบ่อบ่มเพื่อลดปริมาณของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ในแก๊สชีวภาพ ให้อยู่ในรูปของ คาร์บอเนต ไบคาร์บอเนตและซัลไฟด์ สามารถนำไปใช้เพาะเลี้ยงสาหร่ายพุงชะโดซึ่งเป็นแหล่งชีวมวลต่อไปได้ ผลการทดลองพบว่าสารละลายเถ้าที่เตรียมจากการใช้เถ้าปาล์มละลายในน้ำที่ 0.7 กิโลกรัมต่อลิตร มีค่า pH ท่ากับ 10.9 และค่าสภาพความเป็นด่างมากกว่า 6,000 มิลลิกรัมแคลเซียมคาร์บอเนตต่อลิตร ธาตุที่ละลายน้ำเพิ่มขึ้นได้แก่ โพแทสเซียม คลอรีน แมกนีเซียม และโซเดียม การกำจัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ในแก๊สชีวภาพด้วยคอลัมน์บรรจุขนาดความสูง 2 เมตร และเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เซนติเมตร แสดงให้เห็นว่าเมื่ออัตราการไหลของสารละลายเพิ่มขึ้นประสิทธิภาพการกำจัดเพิ่มขึ้นทั้ง กรณีที่ใช้น้ำเสียจากบ่อบ่มและน้ำเสียจากบ่อบ่มละลายเถ้าปาล์มที่อัตราการไหลของสารละลาย 210 ลิตรต่อชั่วโมง ประสิทธิภาพการกำจัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยน้ำเสียจากบ่อบ่มและน้ำเสียจากบ่อบ่มละลายเถ้าปาล์มเท่ากับร้อยละ 33 และ 53 ตามลำดับ สำหรับการกำจัดแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ให้ได้ร้อยละ 100 ต้องใช้อัตราการไหลของน้ำเสียจากบ่อบ่มอย่างน้อย 210 ลิตรต่อชั่วโมง ในขณะที่ใช้อัตราการไหลของสารละลายด่างจากเถ้าปาล์มและน้ำเสียจากบ่อบ่มเพียง 90 ลิตรต่อชั่วโมง ดังนั้นการใช้น้ำเสียจากบ่อบ่มละลายเถ้าปาล์มให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าการใช้น้ำเสียจากบ่อบ่มเพียงอย่างเดียว ในการออกแบบถังตกจมเถ้าปาล์ม พบว่าประสิทธิภาพการกำจัดเถ้าปาล์มแขวนลอยลดลงตามอัตราการไหลล้นที่เพิ่มขึ้น โดยมีประสิทธิภาพการกำจัดสูงถึงร้อยละ 99 ที่อัตราการไหลล้น 13,029 ลิตรต่อวันต่อลูกบาศก์เมตร อัตราการตกจมของเถ้าปาล์มมีค่าสูงทำให้อัตราการผลิตสารละลายด่างเถ้าปาล์มสูงขึ้นด้วย สำหรับการเพาะเลี้ยงสาหร่ายพุงชะโด โดยใช้น้ำเสียเจือจางที่ความเข้มข้นของซีโอดีเริ่มต้นที่เท่ากับ 600 มิลลิกรัมต่อลิตร พบว่าเมื่อใช้น้ำหนักสาหร่าย พุงชะโดเริ่มต้น 50 กรัมต่อน้ำเสีย 30 ลิตร เพาะเลี้ยงเป็นเวลาสามสัปดาห์มีอัตราการเติบโตจำเพาะร้อยละ 3.51 ต่อวัน ค่าซีโอดี ปริมาณไนเตรทและปริมาณฟอสเฟตลดลงร้อยละ 76 76 และ 53 ตามลำดับ Chemical absorption in packed column by an alkali solution to improve the quality of biogas was prepared from palm ash with maturation pond effluent. This was purposed to reduce the amount of carbon dioxide and hydrogen sulfide gas in biogas and convert them to carbonate, bicarbonate and sulfide form. The new compounds that formed can be utilized to cultivate hornwort as a source of biomass. The result showed that the solution with pH of 10.9 and alkalinity of more than 6,000 milligram of calcium carbonate per liter was obtained from the preparation of palm ash to water at 0.7 kilogram per liter. The main soluble elements were chlorine, potassium, magnesium and sodium. Removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide gas in biogas using 2 meter height and 10 centimeter diameter of packed column was shown that the flow rate of solution increases removal efficiency for both types of absorbents, the sole maturation pond effluent and maturation effluent pond with dissolved ash. At flow rate of 210 Liter per hour, carbon dioxide removal efficiency was 33% and 53%, for the sole maturation pond effluent and maturation pond effluent with dissolved palm ash, respectively. To approach a hundred percent of hydrogen sulfide removal efficiency, maturation pond effluent have to be used at least 120 Liter per hour while for maturation pond effluent with dissolved palm ash can be used only 90 Liter per hour. Therefore, the usage of maturation pond effluent with dissolved palm ash could potentially enhancing alkalinity as well as carbon dioxide and hydrogen sulfide removal efficiency, compared with an individual utilization of maturation pond effluent. In the designing of palm ash settling tank, the effective removal of suspensions can be increased by decreasing overflow rate. The effective removal is 99% at flow rate of 13,029 million liters per day per cubic meter. The high sinking of ash palm is possible to produce alkaline ash at high rate. Cultivation of hornwort by using diluted packed column effluent at initial COD concentration of 600 milligram per liter. The initial weight of hornwort was 50 grams per 30 liters water, the specific growth rate was 3.51 % per day. The COD, NO3- and PO43- dropped about 76, 76% and 53%, respectively in three weeks of culture time.