การประยุกต์ใช้สารลดแรงตึงผิวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตก๊าซมีเทนและไฮโดรเจนในระบบบำบัดไร้อากาศของน้ำเสียอุตสาหกรรมที่ปนเปื้อนด้วยน้ำมัน

บทคัดย่อ

งานวิจัยศึกษาการผลิตก๊ชไฮโดรเจนจากน้ำเสียที่ปนเปื้อนด้วยน้ำมันจากโรงงานสกัดน้ำมันปาล์ม โดยใช้เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียแบบไร้อากาศระบU Anaerobic Sequencing Batch Reactor (ASBR) ร่วมกับการใช้สารลดแรงตึงผิว (Surfactant โดยเบื้องต้นศึกษาผลของชนิดสารลดแรงตึงผิวประเภทไม่มีประจุ สองชนิด คือ Titon X-100 และ Tergitol 15 5-9 ต่อประสิทธิภาพการละลายของน้ำมันในน้ำ เพื่อนำไปสู่ การศึกษาการผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากน้ำเสียที่ปนเปื้อนน้ำมัน โดยการทดลองศึกษา ณ ช่วงความเข้มข้นสารลด แรงตึงผิว 0-240 CMC และ อุณหภูมิ 28 -70 *C โดยใช้น้ำเสียสังเคราะห์ พบว่าการเพิ่มความเข้มข้นสารลด- แรงตึงผิวในช่วง 0-100 CMC ร่วมกับการเพิ่มอุณหภูมิ สารลดแรงตึงผิวทั้งสองชนิดสามารถช่วยให้น้ำมัน สามารถละลายเข้ากับน้ำได้ดี ช่วยลดแรงตึงระหว่างผิวของน้ำมันและน้ำ ทำให้ระบบเข้าสู่สมดุลได้เร็วขึ้น โดย สภาวะที่เหมาะสมจากการทดลอง คือ ความเข้มข้นสารลดแรงตึงผิว 1 CMC และอุณหภูมิ 55 C ซึ่งจะเพิ่ม ความเข้มข้นของน้ำมันในน้ำได้ถึง 90-120 เท่า เมื่อเทียบกับระบบที่ปราศจากการเติมสารลดแรงตึงผิว หลังจากนั้นนำสภาวะของน้ำที่ได้ไปทดสอบการผลิตก๊ชไฮโดรเจน โดยทำการหมักน้ำเสีย สังคราะห์ ในสภาวะไร้อากาศแบบไร้แสง ณ ความเข้มข้นสารลดแรงตึงผิว 1 CMC ปริมาณน้ำมันมากเกินพอ อุณหภูมิ 55 *C พี่เอสสารละลาย 5.5 พบว่าระบบที่มีการเติมสารลดแรงตึงผิวชนิด Titon X-100 และชนิด Tergitol 15-5-9จะให้ปริมาณก๊ซไฮโดรเจนสูงกว่าระบบที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิว สองและสามเท่า ตามลำดับ จากนั้นเลือกใช้สารลดแรงตึงผิวชนิด Tergitol 15-5-9 ในการศึกษาการผลิตก๊าชไฮโดรเจนร่วมกับ ก๊าซมีเทนแบบสองขั้นตอน ซึ่งในการทดลองส่วนนี้จะผลิตก๊ซจากน้ำเสียจริง โดยศึกษาที่สภาวะการหมักแบบ thermophilic ณ พี่เอสสารละลาย 5.5 พบว่า สภาวะที่เหมาะสม คือ ความเข้มข้นสารลดแรงตึงผิว 1 CMC โดยให้ปริมาณก๊าชไฮโดรเจนและก๊าซมีเทน 34.12 mL H/g COD และ 54.42 mL CH/g COD ตามลำดับ พลังงานทั้งหมดสูงสุด 1.074 KI/gVS และกรดไขมันระเหยที่พบในของเหลวของระบบส่วนใหญ่เป็นกรดบิวทิ- ริคและกรดอะซึติก ในส่วนสุดท้ายของการทดลองได้ประยุกต์ใช้สารลดแรงตึงผิวชนิด Tergitol 15 S 9 ในการผลิตก๊าช ไฮโดรเจนจากน้ำเสียโรงงานปาล์มน้ำมันในระบU ASBR ณ สภาวะ thermophilic pH 5.5 ที่อัตราการ รับภาระซีโอดีในช่วง 51.6- 134.8 ke/m day และ 48.54-125.97 Ke/m day โดยค่า HRT มีค่าระหว่าง 32 12.5 ชั่วโมงพบว่าระบบที่เติมสารลดแรงตึงผิวให้ประสิทธิภาพการผลิตก๊ซไฮโดรเจนสูงสุด 203.4 mL H2/gCODe ณ อัตรารับภาระซีโอดี ที่ 88.1 ke/m :โดยมีก๊าซไฮโดรเจนร้อยละ 41ของก๊าซทั้งหมด ขณะที่ระบบที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิวให้ประสิทธิภาพการผลิตก๊าชไฮโดรเจนสูงสุด 176.8 mL H/gCOD(emowedณ อัตรารับภาระซึโอดี ที่ 82.6 kg/m d โดยมีก๊ซไฮโดรเจนร้อยละ 36 ของก๊าซทั้งหมด โดยทั้งสองระบบไม่พบก๊ซมีเทน และมีค่า HRT เท่ากับ 19 ชั่วโมง และนอกจากนี้ยังพบว่ากรดไขมันระเหยที่ พบในของเหลวของระบบส่วนใหญ่ป็นกรดบิวทิริค กรดอะซีติก และกรดคาโปรอิคเล็กน้อย นอกจากนี้งานวิจัย ยังมีการประเมินความคุ้มค่ทางเศรษฐศาสตร์เบื้องต้นของระบบที่มีการเติมสารลดแรงตึงผิวเทียบกับระบบที่ ปราศจากการเติมสารลดแรงตึงผิวอีกด้วย เพื่อพัฒนาแนวทางต่อยอดไปสู่การใช้ได้จริงเชิงพาณิชย์

คำสำคัญ