การศึกษาการเคลื่อนที่เม็ดตะกอนจุลินทรีย์ภายในถังปฏิกรณ์สำหรับผลิตก๊าซชีวภาพ โดยใช้การคำนวณพลศาสตร์ของไหลเพื่อการขยายขนาดและเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดของเสีย
The Study of Bacterial Granule Movement Pattern inside the Biogas Reactors using Fluid Dynamics Concept for the Scale-up and Increase of Treatment Efficiency


ดร.วรินธร สงคศิริ  (หัวหน้าโครงการ)
Warinthorn Songkasiri (Researcher)
หน่วยปฏิบัติการวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมชีวเคมีและโรงงานต้นแบบ สถาบันพัฒนาและฝึกอบรมโรงงานต้นแบบ
คุณนันทิยา เปปะตัง
Nuntiya Paepatung


หมายเหตุ เพิ่มเติมผู้ร่วมวิจัยสามท่าน คือ ดร.อรรณพ นพรัตน์ น.ส.ศศิธร บุญยะ และนายถาวร รัตติทิวาพาณิชย์
ทุนหมวดเงินอุดหนุนประจำปี 2551 งบประมาณ 259,160 บาท

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย

ในการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานภาคเกษตรอุตสาหกรรมที่ปริมาณและความเข้มข้นของสารอินทรีย์สูง นิยมใช้ระบบบำบัดทางชีวภาพแบบไร้อากาศ (Anaerobic Wastewater Treatment) เนื่องจากระบบนี้มีความสามารถในการบำบัดสารอินทรีย์สูงประมาณร้อยละ 80 - 90 สารอินทรีย์จะผ่านการย่อยสลายแบบไม่ใช้อากาศ (anaerobic digestion) เป็นก๊าซชีวภาพ ซึ่งประกอบด้วยก๊าซมีเทน (CH4) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
ก๊าซชีวภาพเป็นทางเลือกหนึ่งของการนำน้ำเสียกลับมาใช้ประโยชน์ และเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนในประเทศไทย ที่มีศักยภาพสูงในการทดแทนพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และช่วยลดค่าใช้จ่ายในการผลิตของภาคอุตสาหกรรมจากการนำก๊าซชีวภาพมาเป็นแหล่งพลังงานในกระบวนการผลิต อีกทั้งประเทศไทยมีแหล่งวัตถุดิบทั้งที่เป็นของเสียหรือของเหลือใช้จากกระบวนการผลิตของภาคเกษตรและอุตสาหกรรมในประเทศจำนวนมาก
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ร่วมกับศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ศช.) ศึกษา วิจัย และพัฒนาเทคโนโลยีการบำบัดและใช้ประโยชน์จากของเหลือใช้ในอุตสาหกรรมเกษตร และเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพทั้งในระดับห้องปฏิบัติการ (Lab scale) และระดับโรงงานต้นแบบ (Pilot scale) ตั้งแต่ พ.ศ. 2530 เป็นต้นมา อีกทั้ง มีการถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพออกสู่ภาคอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ในการเพิ่มหรือขยายขนาดของถังปฏิกรณ์จากขนาดระดับห้องปฏิบัติการ เป็นขนาดระดับโรงงานต้นแบบ และเป็นขนาดระดับอุตสาหกรรม ตามลำดับนั้น เป็นการออกแบบถังปฏิกรณ์โดยคำนึงถึงความสามารถในการรับภาระสารอินทรีย์ หรือความสามารถของจุลินทรีย์ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ต่อปริมาตรเป็นหลัก รูปแบบการไหลของของไหลและอนุภาค คือ เม็ดตะกอนจุลินทรีย์ หรือ Granule ภายในถังของถังปฏิกรณ์ที่มีรูปทรงและรูปแบบต่างกัน เป็นปัจจัยสำคัญที่สามารถออกแบบให้เพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดของระบบบำบัดแบบไม่ใช้อากาศได้
ดังนั้น งานวิจัยนี้ศึกษาปัจจัยควบคุมการไหลของของไหลและเม็ดตะกอนจุลินทรีย์ภายในถังปฏิกรณ์สำหรับผลิตก๊าซชีวภาพ โดยใช้การคำนวณพลศาสตร์ของไหล (Computational Fluid Dynamics - CFD) เป็นเครื่องมือในการเปรียบเทียบการไหลของของไหลและอนุภาคภายในถังปฏิกรณ์แบบ Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) ที่มีลักษณะภายในต่างกัน เพื่อเป็นองค์ความรู้และสร้างความเข้าใจในหลักการ เพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตก๊าซชีวภาพ และช่วยในการออกแบบถังปฏิกรณ์ที่ดีที่สุดได้ต่อไป

วัตถุประสงค์ของโครงการ

  1. เพื่อวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการบำบัดของเสียเพื่อผลิตพลังงานก๊าซชีวภาพ
  2. เพื่อออกแบบระบบบำบัดของเสียในระดับอุตสาหกรรม
  3. เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบบำบัดของเสียให้สูงขึ้น

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการวิจัย

งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาเทคโนโลยีการบำบัดสำหรับน้ำเสียและผลิตก๊าซชีวภาพให้มีประสิทธิภาพสูง ทั้งนี้มุ่งเน้นเพื่อหาปัจจัยที่ควบคุมการออกแบบระบบ ให้มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้น และใช้เงินลงทุนต่ำ ทำให้การเผยแพร่และถ่ายทอดเทคโนโลยีการบำบัดของเสียเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพสู่ภาคอุตสาหกรรมเกษตรมีมาตรฐาน เป็นการสร้างความมั่นใจต่อการออกแบบระบบบำบัดสำหรับภาคอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังมุ่งพัฒนาศักยภาพในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นการสร้างองค์ความรู้และเครื่องมือนำสู่การออกแบบและควบคุมระบบ

return topic

Revised: 23 March 2009/18:43:10