ประสิทธิภาพและจลนพลศาสตร์ของถังปฏิกรณ์ไร้อากาศชนิดฟลูอิดไดซ์เบดแบบไม่เวียนน้ำที่ใช้พีวีเอเจลเป็นตัวกลาง

Performance and kinetic of non-recirculation anaerobic fluidized bed with PVA-gel as media

Name: ธนพงศ์ อุปถัมภานนท์

ThaSH: เครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิไดซ์

ThaSH: ฟลูอิไดเซชัน

Abstract: งานวิจัยนี้ศึกษาประสิทธิภาพของถังปฏิกรณ์ชีวภาพไร้อากาศฟลูอิดไดซ์เบดแบบไม่เวียนน้ำที่ใช้พีวีเอเจลเป็นตัวกลางในระบบ ทำการทดลองระดับปฏิบัติการด้วยถังปฏิกรณ์ขนาด 4.58 ล. ความสูง 2 ม. จำนวน 4 ชุดการทดลอง รองรับค่าอัตราภาระสารอินทรีย์แตกต่างกัน 5, 15, 25 และ 40 กก.ซีโอดี/ลบ.ม.-วัน และแปรค่าระยะเวลากักเก็บน้ำ 4.4, 2.93, 2.2 และ 1.1 ชม. ทั้งนี้เม็ดพีวีเอเจลในถังปฏิกรณ์ถูกปรับลดขนาดให้อยู่ในช่วง 500-1,000 ไมครอนเพื่อให้เหมาะสมกับระบบฟลูอิดไดซ์เบด โดยทั้งลักษณะโครงสร้างภายในและความถ่วงจำเพาะยังคงใกล้เคียงกับตัวกลางต้นแบบ เริ่มต้นเดินระบบการทดลองทั้ง 4 ชุดด้วยอัตราภาระสารอินทรีย์ 5 กก.ซีโอดี/ลบ.ม.-วัน ระยะเวลากักเก็บน้ำ 4.4 ชม. พบว่าทุกถังปฏิกรณ์ใช้เวลา 89 วันในการเข้าสู่สภาวะสมดุล มีร้อยละการบำบัดสารอินทรีย์มากกว่า 80 เมื่อแปรค่าอัตราภาระสารอินทรีย์เข้าระบบและลดระยะเวลากักเก็บน้ำในถังปฏิกรณ์เป็น 2.93, 2.2 และ 1.1 ชม. ตามลำดับ ทุกชุดการทดลองยังคงร้อยละการบำบัดสารอินทรีย์มากกว่า 80 ยืนยันถึงประสิทธิภาพของระบบฟลูอิดไดซ์เบดไร้อากาศแบบไม่เวียนน้ำที่ใช้พีวีเอเจลเป็นตัวกลางสามารถทำงานได้ดีแม้ลดระยะเวลากักเก็บน้ำลงถึง 4 เท่า และอัตราภาระสารอินทรีย์สูงถึง 40 กก.ซีโอดี/ลบ.ม.-วัน โดยมีอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพสูงสุดเท่ากับ 93.80 ล.ก๊าซชีวภาพ/วัน คิดเป็นความสามารถในการแปลงสารอินทรีย์เป็นก๊าซชีวภาพเฉลี่ยเท่ากับ 0.55±0.10 ล.ก๊าซชีวภาพ/ก.ซีโอดีบำบัด โดยมีค่าคงที่ปฏิกิริยาอันดับหนึ่งเท่ากับ 41.72 วัน-1 ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำ 4.4 และ 2.93 ชม. ความเข้มข้นครึ่งปฏิกิริยาเท่ากับ 0.09 ก./ล. และอัตราการบำบัดสูงสุด 42.11 ก./ล.-วัน ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำ 2.2 และ 1.1 ชม. เมื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงกลุ่มประชากรจุลินทรีย์ในถังปฏิกรณ์ พบว่า Methanosarcinar จะมีปริมาณเพิ่มมากขึ้นตามความเข้มข้นกรดอินทรีย์ที่สะสมในระบบ ตรงกันข้ามกับ Methanosaeta ที่จะลดลงเมื่อกรดเพิ่มขึ้น จึงสรุปได้ว่าพีวีเอเจลสามารถใช้เป็นตัวกลางในถังปฏิกรณ์ไร้อากาศชนิดฟลูอิดไดซ์เบดแบบไม่เวียนน้ำได้ดี ทุกสภาวะของการเดินระบบสามารถบำบัดสารอินทรีย์ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งนี้เมื่อคำนวณค่าจลนพลศาสตร์จากความสามารถในการบำบัดสารอินทรีย์ที่สภาวะเหล่านั้นร่วมกับลักษณะการไหลของน้ำภายในถังปฏิกรณ์ จะได้สมการคำนวณที่ประยุกต์ใช้กับระบบบำบัดน้ำเสียที่มีรูปแบบใกล้เคียงกันได้

Abstract: This research focus on the performance of non-recirculation anaerobic fluidized bed reactor with PVA as media. The experiment setup in 4 laboratory-scale reactors with dimension of 4.58 liter and 2-meter height. Each reactor was operated under different organic loading rate of 5, 15, 25, 40 kg.COD/m3-d and hydraulic retention time of 4.4, 2.93, 2.2, 1.1 hour. The PVA media inside a bioreactor was resized to 500 microns in order to compatible with a fluidized bed configuration without losing their porous and specific gravity. At startup period, all 4 reactors used 89 days for reaching steady-state with organic removal over 80 percent. Likewise, the AnFBR has same organic removal over 80 percent where OLR was changed to 5, 15, 25 and 40 kg.COD/m3-d with HRT 4.4, 2.93, 2.2 and 1.1 hour were applied. It can be proved that AnFBRs work well even HRT is 4 times reduction. The highest biogas production was 93.80 L/d with an average COD to biogas conversion rate was 0.55±0.10 L/gCOD treated. The 1st -order constant at 4.4 and 2.93 hrs was 41.72 day-1 whereas 2.2 and 1.1 hrs the reaction was fit to the Monod’s Kinetic with kX and Ks was 42.11 g/L-d and 0.09 g/L, respectively. Moreover, the increment of VFA concentration has raised the amount of Methanosarcinar, conversely to Methanosaeta. As summary, PVA-gel was working well as media in non-recirculation anaerobic fluidized bed by removal efficiency was over 80 percent under varied operated conditions. Including that the design equation calculated from combining results of residence time distribution (RTD) and removal efficiency under various operating conditions can be adapted to similarly reactor type.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: วิบูลย์ลักษณ์ พึ่งรัศมี

Role: ที่ปรึกษา

Name: ชัยพร ภู่ประเสริฐ

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2562

Modified: 2569-09-06

Issued: 2569-09-06

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6070204921.pdf	9.65 MB

ใช้เวลา

0.035654 วินาที