Removal of Hydrogen Sulfide in Biogas using Biological Treatment

การกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ในก๊าซชีวภาพโดยวิธีทางชีวภาพ

Name: Rojkamol Smutpetch

Name: รจน์กมล สมุทรเพ็ชร

keyword: Biological Treatment

Abstract: Impurity of biogas with hydrogen sulfide is a major barrier for biogas utilization due to its corrosive property. Biological treatment is an alternative method to remove H2S from biogas with low toxic final disposal and positive environmental impact. This work was focused to study an effect of environmental factors (dissolved oxygen and pH) and sulfide loading rate (SLR) including gas retention time (GRT) on efficiency of hydrogen sulfide removal using bioreactor packing with plastic rings. Microorganism was attached and acclimatized on plastic materials packing in column ofbioreactor. Reactor performance and the end product amounts of elemental sulfur and other forms of sulfur were monitored. The culture required 90 days of acclimatization period with high concentration of 1500 ppm hydrogen sulfide. Most of microorganisms in bioreactor were gram negative, 1-2 Um size of rod shape morphology and used inorganic sodium carbonate as carbon source under aerobic condition. The microbial characters were similar to Thiobacillus sp. The environmental factors experiments were carried out into 2 sets at various dissolved oxygen (DO) values of 0.5, 1.0, and 1.5 mg/l and various pH values of 5, 6, 7,8 and 9. The concentration of inlet hydrogen sulfide into biofilter was constant at 1,500 ppm and the flow rate of gas entered upflow to packed bed at 0.5 l/min. Liquid medium was flown downward from holding tank at flow rate of 0.35 l/min. Under the study of effect of DO, this biofilter can reach maximum efficiency to remove H2S up to 85 % at DO 1.0 mg/l within 6 hrs. Removal efficiencies are slightly different at DO 0.5 and 1.5 mg/l. Elemental sulfur as end products was presented in large amount of 53.42 % at limit oxygen condition at DO 1.0 mg/l and pH 6.5 +- 0.05. Furthermore, when study the effect of pH, it was found that the optimum pH was 8, maximum efficiency of H2S removal reached up to 90% and maximum percentage of sulfur was 49.79% at control DO 1.0 +- 0.05 mg/L Less amounts of sulfate and sulfide were found in this condition. The optimum DO and pH at 1.0 mg/l and 8, respectively, were applied to control sulfide removal at various sulfide loading rates and GRT. The maximum efficiency of H2S removal achieved in this study was 88 % at loading rate and GRT of 54.27 mg/l/hr and 2.31 min, respectively. The sulfide was converted to elemental sulfur with 49.37 %. At the same GRT (contacted time), the efficiency of H2S removal of immobilized cells in biofilter was declined when increased sulfide loading rate. Efficiency of H2S removal at GRT 2.31 min was higher than GRT 1.65 min even applying with H2S concentration at 1500 and 3000 ppm. In the biological treatment of HzS in biogas, it was noticed that the important factors involving in removal efficiency and production of elemental sulfur were DO, pH, HzS concentration, sulfide loading rate, and GRT.

Abstract: ก๊าซชีวภาพที่มีก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นองค์ประกอบนั้น ก่อนการนำไปใช้ประโยชน์ควรต้องมีการ กำจัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ก่อน เนื่องจากก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์มีฤทธิ์ในการกัดกร่อน ปัจจุบันมีวิธีการ บำบัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายมีความเป็นพิษต่ำและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม วิธีนั้นคือ การบำบัดทางชีวภาพ ดังนั้นในการศึกษาวิจัยนี้จึงเน้นการศึกษาผลกระทบของปัจจัยควบคุมทางสิ่งแวด ล้อมต่อประสิทธิภาพการกำจัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ในถังปฏิกรณ์ชีวภาพ (Biofilter) ได้แก่ ค่าการละลาย ของออกซิเจน (Dissonved oxygen; DO) ค่าความเป็นกรดด่าง (pH) และอัตราการรับภาระซัลไฟด์ (Sulfide loading rate; SLR) รวมถึงระยะเวลาการกักเก็บก๊าซ (Gas retention time; GRT) โดยที่คอลัมน์ของถังปฏิกรณ์ ชีวภาพดังกล่าวถูกบรรจุด้วยตัวกลางพลาสติก เพื่อให้จุลินทรีย์ยึดเกาะ และเจริญเติบโต จุลินทรีน์เหล่านี้ถูก ปรับสภาพให้คุ้นเคยกับซัลไฟด์ที่มีความเข้มสูง 1500 ppm และสร้างฟิล์มชีวะบนตัวกลางเป็นเวลา 90 วัน การศึกษาได้ติดตามประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์ ปริมาณของซัลเฟอร์ รวมถึงสารประกอบซัลเฟอร์ในรูป อื่นที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์สุดท้ายในการบำบัด จุลินทรีย์บนตัวกลางที่ปรับสภาพแล้วส่วนใหญ่ที่พบเป็นแกรมบวก รูปร่างแท่ง ขนาดประมาณ 1-2 ไมครอน โดยจุลินทรีย์ดังกล่าวสามารถใช้โซเดียมคาร์บอเนตที่เป็นสารอนินทรีย์ เป็นแหล่งคาร์บอน ภายใต้สภาวะที่มีอากาศ ซึ่งลักษณะของจุลินทรีย์ดังกล่าวมานี้มีความคล้ายคลึงกับกลุ่ม จุลินทรีย์จำพวก Tiobacillus sp. จากการศึกษาปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมที่ค่า DO ต่างๆ (0.5, 1.0 และ 1.5 มิลลิกรัมต่อลิตร) และค่า pH ต่างๆ (5,6,7,8 และ 9) โดยที่ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ขาเข้ามีความเข้มข้น 1500 ppm ป้อนก๊าซจากด้านล่างของ ถังปฏิกรณ์ที่อัตราการไหล 0.5 ลิตรต่อนาที และที่อาหารเหลวถูกป้อนเข้าทางด้านบนของถังปฏิกรณ์ที่ อัตราการไหล 0.35 ลิตรต่อวินาที ผลการศึกษาค่า DO ที่เหมาะสมพบว่าถังปฏิกรณ์ชีวภาพสามารถกำจัด ไฮโดรเจนซัลไฟด์ในผลิตภัณฑ์สุดท้ายประมาณ 53.42% ที่ค่า pH ควบคุม 6.5-0.05 ขณะค่า DO ที่ 0.5 และ 1.5 มิลลิกรัมต่อลิตรพบประสิทธิภาพในการกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ต่ำกว่า เมื่อศึกษาผลของ pH โดย ควบคุม DO ที่ 1.0 มิลลิกรัมต่อลิตร พบว่าค่า pH ที่เหมาะสมอยู่ที่ 8 โดยมีประสิทธิภาพการกำจัดไฮโดร เจนซัลไฟด์สูงสุด 90% และพบธาตุซัลเฟอร์สูงสุดในผลิตภัณฑ์สุดท้าย 49.79% ที่เหลืออยู่ในรูปซัลเฟต และซัลไฟด์ ในการควบคุมปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมต่อการกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ทางชีวภาพพบว่าค่า DO และ pH ที่เหมาะสมคือ 1.0 มิลลิกรัมต่อลิตรและ 8 ตามลำดับ การศึกษาการกำจัดซัลไฟด์ที่อัตราการรับ ภาระซัลไฟด์ และระยะเวลาการกักเก็บก๊าซต่างๆ พบว่าที่อัตราการรับภาระซัลไฟด์ 54.27 มิลลิกรัมต่อลิตร ต่อชั่วโมง ระบบมีประสิทธิภาพในการกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์สูงสุด 88 % และซัลไฟด์สามารถเปลี่ยนเป็น ธาตุซัลเฟอร์ได้สูงสุด 49.37% ประสิทธิภาพในการกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ของจุลินทรีย์ในถังปฏิกรณ์จะ ลดลง เมื่ออัตรารับภาระซัลไฟด์เพิ่มขึ้นที่เวลาการกักเก็บก๊าซเท่ากัน เมื่อลด GRT จาก 2.31 นาทีเป็น 1.65 นาที พบว่าประสิทธิภาพการกำจัดลดลงเช่นกัน ไม่ว่าจะใช้ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เริ่มต้นเป็น 1500 หรือ 2000 ppm ในการบำบัดไฮโดรซัลไฟด์ทางชีวภาพสามารถสรุปได้ว่า ปัจจัยที่มีความสำคัญต่อปะสิทธิภาพในการกำจัด และผลิตภัณฑ์สุดท้ายในรูปของธาตุซัลเฟอร์นั้น ขึ้นอยู่กับค่าการละลายของออกซิเจน ค่าความเป็นกรดด่าง ความเข้มข้นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ อัตราการรับภาระซัลไฟด์ และระยะเวลาการกักเก็บก๊าซ

King Mongkut's University of Technology Thonburi. KMUTT Library.

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Pawinee Chaiprasert

Role: Advisor

Created: 2009

Modified: 2011-04-16

Issued: 2011-04-01

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: BIT616

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Biotechnology

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	BIT616.pdf	1.82 MB	475	2024-12-09 22:41:56
2	BIT616ab.pdf	64.9 KB	177	2022-04-27 22:45:55

ใช้เวลา

0.038338 วินาที