Mr.Phanthkorn

57
ตอนที่ 3
กระบวนการก๊าซชีวภาพ
การเกิดวิกฤติการณ์พลังงาน อันเนื่องมาจากราคานํ้ ามันดิบเพิ่มสูงขึ้นตลอดเวลารวม
ทั้งมีปริมาณการผลิตที่ลดลง ทํ าให้ประเทศต้องเร่งพัฒนาหาแหล่งพลังงานอื่นๆ ทดแทนนํ้ ามัน
แหล่งพลังงานที่ได้รับความสนใจที่สุดในขณะนี้ได้แก่พลังงานทดแทน (Renewable energy) ซึ่ง
มีอยู่หลายรูปแบบเช่น ก๊าซชีวภาพ (biogas), แสงอาทิตย์,ลม, คลื่น เป็นต้น ก๊าซชีวภาพเป็น
พลังงานทดแทนที่ได้รับความสนใจมากที่สุดในปัจจุบัน ทั้งนี้เพราะการผลิตก๊าซชีวภาพสามารถ
ผลิตได้จากมูลสัตว์และสารอินทรีย์อื่น นอกจากจะได้ประโยชน์ในด้านพลังงานแล้วยังจะได้ใน
การเกษตรอีกด้วยโดยนิยมใช้สารอินทรีย์ที่ได้จากถังหมักเป็นปุ๋ย(ธงชัย, 2524)
ปัจจุบันนี้การเลี้ยงสัตว์ในประเทศไทยมีการขยายตัวสูงขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการ
บริโภคเนื้อสัตว์ แต่การขยายตัวของกิจการเลี้ยงสัตว์ดังกล่าวทํ าให้เกิดปัญหาตามมา เนื่องจา
กมลพิษที่เกิดขึ้นในฟาร์มมีผลต่อสภาพแวดล้อมเนื่องมาจากมูลสัตว์และของเสียต่างๆที่ได้จาก
ระบบฟาร์ม ของเสียที่มีปริมาณมากเหล่านี้ทํ าให้เกิดมลภาวะทั้งภายในฟาร์มและชุมชนใกล้
เคียงในเรื่องของกลิ่น แมลงวัน นํ้ าเสีย โรคต่างๆ ดังนั้นการส่งเสริมให้เกษตรกรผู้เลี้ยงสัตว์สร้าง
บ่อก๊าซชีวภาพจะสามารถแก้ไขปัญหาดังกล่าวได้เป็นอย่างดี อีกทั้งแล้วอีกทั้งยังจะสามารถได้
ก๊าซชีวภาพมาใช้เป็นแหล่งพลังงานในการหุงต้มและแสงสว่างในครัวเรือนซึ่งจะช่วยให้ประหยัด
การนํ าเข้านํ้ ามันเชื้อเพลิงเป็นการช่วยชาติได้อีกทางหนึ่ง นอกจากนี้บ่อก๊าซชีวภาพยังให้ปุ๋ย
อินทรีย์ที่สามารถนํ ามาใช้ปรับปรุงดินเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรได้อีกด้วย หรือนํ ามาใช้ร่วมกับ
ปุ๋ยเคมีเพื่อเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ปุ๋ยเคมีให้เป็นประโยชน์กับพืชได้มากขึ้น ทํ าให้
ลดการขาดดุลทางการค้าในการสั่งปุ๋ยจากต่างประเทศได้อีกทางหนึ่ง
สหรัฐอเมริกา ได้ให้ความสํ าคัญของก๊าซชีวภาพ เพื่อเป็นเป้าหมายอันหนึ่งในการ
พัฒนาระยะยาวของ “องค์การวิจัยและพัฒนาพลังงาน” ซึ่งเป็นงานที่ทํ าเพื่อการกํ าจัดของเสีย
จากมหานครหรือจากเมือง ส่วนประเทศอังกฤษปี พ.ศ.2394 ได้มีการแสดงผลงานทางวิทยา
ศาสตร์ที่กรุงลอนดอนเกี่ยวกับการดัดแปลงสิ่งปฏิกูลให้สามารถกลับมาใช้ประโยชน์แก่การดํ ารง
ชีวิตของมนุษย์ขึ้น
ที่ออสเตรเลีย ในศูนย์วิจัยมหาวิทยาลัยซิดนีย์ ปี 2519 ได้ทํ าการวิจัยเกี่ยวกับการผลิต
ก๊าซ ชีวภาพจากเศษผลผลิตต่างๆ อาทิเช่น รํ าข้าว ฟางข้าวสาลี ขี้เลื่อย ซึ่งผลการวิจัยนี้แสดง
ให้เห็นว่า สามารถผลิตก๊าซชีวภาพได้คุ้มกับการลงทุน ทํ าให้มีการสร้างโรงงานผลิตก๊าซชีว
58
ภาพเป็นการค้าขึ้นในประเทศออสเตรเลียและ ในกลุ่มประเทศกํ าลังพัฒนา (Developing
country) ในหลายประเทศเช่น เกาหลี สาธารณรัฐประชาชนจีน ไต้หวัน ฟิลิปปินส์ อินเดีย เน
ปาลและไทย เป็นต้น
ความรู้ทางก๊าซชีวภาพเข้ามาเผยแพร่ในประเทศไทย ได้มีมากกว่า 40 ปีแล้ว หน่วย
งานที่ริเริ่มเผยแผ่ความรู้ทางก๊าซชีวภาพก็คือ กรมอนามัย กระทรวงสาธารณสุข ต่อมาได้มีการ
ส่งเสริมโดยหน่วยงานราชการหลายๆ แห่ง เช่น กรมพัฒนาชุมชน กระทรวงมหาดไทย ได้ส่ง
เจ้าหน้าที่ไปเผยแพร่ในชนบทปรากฏว่าได้ผลดีขึ้นตามลํ าดับ อีกทั้งยังมีหน่วยงานอุดมศึกษา
หลายหน่วยงานที่ได้ค้นคว้าทดลองปรับปรุงกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพ เช่น มหาวิทยาลัย
เกษตรศาสตร์ และสถาบันเทคโนโลยีเกษตรกรรมแม่โจ้ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ เป็นต้น
ก๊าซชีวภาพ คือ ก๊าซที่เกิดจากการหมักของมูลสัตว์ หรือสารอินทรีย์ต่างๆ ที่ถูกย่อย
สลายโดยเชื้อจุลินทรีย์ในสภาพไม่มีอากาศเป็นก๊าซผสมระหว่างก๊าซชนิดต่างๆได้แก่ มีเทน
(CH4) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซไนโตรเจน (N2) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)
ส่วนใหญ่แล้วจะประกอบด้วยก๊าซมีเทนเป็นหลักมีคุณสมบัติติดไฟได้ ก๊าซชีวภาพเป็นก๊าซที่
ได้จากการบํ าบัดนํ้ าเสียของโรงงานแปรรูปสินค้าทางการเกษตรและเลี้ยงสัตว์ โดยวิธีไร้อากาศ
(Anaerobic digestion) เช่น โรงงานแป้งมันสํ าปะหลัง โรงงานสกัดนํ้ ามันปาล์มดิบ โรงงานผล
ไม้กระป๋องโรงงานผลิตแอลกอฮอล์และฟาร์มเลี้ยงหมูเป็นต้น
คุณสมบัติและการให้ค่าความร้อน
เนื่องจาก CO2 เป็นก๊าซคงตัวและไม่ติดไฟ ดังนั้นสมบัติของก๊าซชีวภาพในด้านเชื้อ
เพลิงจึงขึ้นอยู่กับปริมาณก๊าซมีเทน (CH4) เป็นสํ าคัญ คุณสมบัติที่สํ าคัญของก๊าซชีวภาพได้แก่
การที่เป็นก๊าซที่จุดไฟติดในบรรยากาศ ให้ค่าความร้อนประมาณ 600 B.T.U./ลูกบาศก์ฟุต
(สํ าหรับก๊าซมีเทนให้ค่าความร้อน 1000 B.T.U./ลูกบาศก์ฟุต ) หรือก๊าซชีวภาพ 1 ลูกบาศก์
เมตรจะให้ความร้อนเทียบเท่ากับถ่านไม้ชั้นดี 0.74 กิโลกรัม
ก๊าซมีเทนบริสุทธิ์จะไม่มีสี กลิ่น รส เมื่อเผาไหม้จะได้ก๊าซ CO2 นํ้ า และพลังงาน
5,000-6,000 Kcal/M3 ที่ 15 °C . ความดัน 735 เซนติเมตรของปรอท ส่วน H2S ที่ปะปนอยู่
เป็นตัวการทํ าให้เกิดการสึกกร่อนและส่งกลิ่นเหม็น แต่เมื่อถูกเผาไหม้จะมีกลิ่นน้อยลง มีเทน
เป็นก๊าซที่ทํ าให้เป็นของเหลวได้ยาก เพราะมีจุดควบแน่น –164.4°C แต่สามารถลดปริมาตร
ลงได้ 600 เท่าที่จุดควบแน่น ดังนั้น จึงควรเก็บในสภาพของเหลวที่อุณหภูมิตํ่ า
59
การใช้ก๊าซมีเทนเป็นแหล่งพลังงาน
สมบัติพิเศษของก๊าซมีเทนจากมูลสัตว์ คือ ไม่ระเบิด มีกลิ่นเล็กน้อยซึ่งถ้ารั่วจะทราบทัน
ทีและไม่เป็นพิษต่อร่างกาย ความร้อนที่ได้สามารถต้มนํ้ า 18 ลิตรให้เดือดในเวลา 9-10 นาที ซึ่ง
ดีกว่า Propane ซึ่งจะใช้เวลาถึง 11-12 นาที Gottas (1956) อ้างโดยรายงานว่าครอบครัวขนาด
5-6 คน จะใช้ก๊าซ 2 ลูกบาศก์ก์เมตรต่อวัน พอดีกับการเลี้ยงสุกร 8-20 ตัว ซึ่งเกษตรกรใน
ชนบทรับภาระการเลี้ยงได้อย่างสบาย เพราะสามารถผลิตก๊าซชีวภาพเพื่อ
1. มีเทน 1147 ลิตรผลิตไฟฟ้าได้ 1 กิโลวัตต์
2. แทนนํ้ ามันเชื้อเพลิง แม้ว่า H2S จะมีฤทธิ์กัดกร่อนอยู่บ้าง
กากชีวภาพที่เหลือจากการผลิตก๊าซมีเทนนั้น ปกติกาก 1 ลิตร จะประกอบด้วนไนโตรเจน 1.3-
3.2 กรัม ฟอสฟอรัส 0.18-0.55 กรัม และโปตัสเซียม 3.7-6.72 กรัม (Hu, 1976) ดังนั้นจึงนํ าไป
ใช้เป็นปุ๋ยเพื่อการเกษตรได้ และของเหลือนี้อาจนํ าไปเลี้ยงสาหร่ายสีเขียว(Green algae) แล้ว
นํ ากลับมาเป็นอาหารสัตว์แทนกากถั่ว และกากเมล็ดฝ้าย ซึ่งจะให้ผลไม่แตกต่างกัน
การใช้กากชีวภาพมีข้อจํ ากัดหลายประการที่สํ าคัญคือ แหล่งที่ใช้ประโยชน์จะต้องอยู่
ใกล้ถังหมัก (Digester) เนื่องจากการอัดก๊าซชีวภาพในถังหรือส่งไปตามท่อไกลๆด้วยแรงดันสูง
ทํ าได้ยากและเสียค่าใช้จ่ายสูงมาก เพราะก๊าซมีเทนอัดได้ยากคือมี Compressibility ตํ่ า การใช้
ประโยชน์ส่วนใหญ่จึงใช้ในการหุงต้มอาหารและจุดตะเกียงในบริเวณบ้านเท่านั้น ในต่างประเทศ
เช่น ประเทศอินเดียได้มีความพยายามที่จะพัฒนาความรู้ในการที่จะนํ าก๊าซชีวภาพไปใช้
ประโยชน์ในด้านอื่นๆ เช่นในการอบแห้งพืชผลทางการเกษตร รถยนต์และเครื่องกํ าเนิดไฟฟ้า
เป็นต้น ก๊าซชีวภาพเมื่อผสมกับก๊าซออกซิเจนในปริมาณที่เหมาะสมสามารถจุดระเบิดได้ ใน
การทํ าเป็นเชื้อเพลิงจึงต้องระวังอันตรายจากสาเหตุนี้
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการผลิตก๊าซชีวภาพ
การย่อยสลายสารอินทรีย์และการผลิตก๊าซมีปัจจัยต่าง ๆ เกี่ยวข้องดังต่อไปนี้
1. อุณหภูมิ (Temperature) การย่อยสลายสารอินทรีย์และการผลิตก๊าซ สามารถเกิดขึ้น
ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างมากตั้งแต่ 4-60 องศาเซลเซียส ขึ้นอยู่กับชนิดของกลุ่มจุลินทรีย์
2. ความเป็นกรด-ด่าง (pH) มีความสํ าคัญต่อกระบวนการหมักมาก โดยช่วง pH ที่
เหมาะสมอยู่ในระดับ 6.6-7.55 ถ้า pH ตํ่ าเกินไปจะเป็นอันตรายต่อแบคทีเรียที่สร้างก๊าซมีเทน
60
3. อัลคาลินิตี้ (Alkalinity)เป็นความสามารถในการรักษาระดับความเป็นกรด-ด่าง ค่าอัล
คาลินิตี้ที่เหมาะสมต่อการหมักมีค่าตั้งแต่ 1000-5000 มิลลิกรัม/ลิตร ในรูปของแคลเซียมคาร์
บอร์เนต (CaCO3)
4. สารอาหาร (Nutrients) สารอินทรีย์ซึ่งมีความเหมาะสมสํ าหรับการเจริญเติบโตของจุ
ลินทรีย์ โดยมีรายงานการศึกษาพบว่า สารอาหารในสัดส่วน C:N และ C:P ในอัตรา 25:1 และ
20:1 สามารถส่งเสริมการเจริญของจุลินทรีย์และส่งเสริมการผลิตก๊าซชีวภาพตามลํ าดับ
5. สารยับยั้งและสารพิษ (inhibiting and Toxiic Materials) เช่น กรดไขมันระเหยได้
ไฮโดรเจน หรือแอมโมเนีย สามารถทํ าให้ขบวนการย่อยสลายในสภาพไร้ออกซิเจนหยุดชะงักได้
6. สารอินทรีย์และลักษณะของสารอินทรีย์สํ าหรับขบวนการย่อยสลาย ซึ่งมีความแตก
ต่างกันไป ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ ที่เข้าเกี่ยวข้อง
7. ชนิดและแบบของบ่อก๊าซชีวภาพ (Biogas Plant)
ข้อดี ในการบํ าบัดนํ้ าเสียโดยวิธีไร้อากาศ เมื่อเปรียบเทียบกับระบบที่ใช้สารเคมีและการเติม
อากาศมีมากมายหลายประการ เช่น ได้ก๊าซชีวภาพ ค่าก่อสร้างถูกกว่า ค่าใช้จ่ายประจํ าวันตํ่ า
กว่าเพราะ ไม่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในการเติมอากาศและไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการเติมสารเคมี
ขจัดปัญหากลิ่นเหม็นได้อย่างน้อย 90 เปอร์เซ็นต์ การย่อยสลายของจุลินทรีย์ในนํ้ าเสียจะเกิด
ก๊าซมีเทน ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจก ดังนั้นการนํ าก๊าซชีวภาพมาใช้ ถือว่าเป็นการลดการปล่อย
ก๊าซเรือนกระจกได้ส่วนหนึ่ง
ข้อเสียในการบํ าบัดนํ้ าเสียโดยวิธีไร้อากาศมีเพียงประการเดียวคือ ใช้พื้นที่มากกว่า ถ้ารวมพื้น
ที่ของระบบบํ าบัดนํ้ าขั้นหลัง (Wet land) ดังนั้นจึงไม่เหมาะกับโรงงานที่มีพื้นที่จํ ากัด
วัตถุดิบในการผลิตก๊าซชีวภาพ
ประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพในระดับอุตสาหกรรมนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของเสียและ
มูลสัตว์ที่ได้จากฟาร์มหรือไร่นาเป็นสํ าคัญ ปัจจุบันนี้เริ่มมีการเติมชีวมวลเพื่อไปช่วยส่งเสริม
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในการผลิตก๊าซชีวภาพ ส่วนที่เติมเข้าไปจะไปเพิ่มปริมาณของธาตุอาหารที่จํ า
เป็น
จากการรายงานของกรมมลพิษ ปี พ.ศ.2544 พบว่าหากขยะมูลฝอยมีสารอินทรีย์ที่ถูก
ย่อยสลายได้ง่ายสัดส่วนสูงก็จะเกิดก๊าซมีเทนได้มากโดยอ้างผลจากการศึกษางานวิจัย Barlaz
ในปี ค.ศ 1987 พบว่า อัตราการเกิด ก๊าซชีวภาพจะเพิ่มขึ้น เมื่อมีปริมาณสารอินทรีย์ในขยะมูล
ฝอยมีมากขึ้น Combs และคณะ (1988) ได้ศึกษาผลของการแยกขยะมูลฝอยแต่ละประเภทต่อ
61
พลังงานที่ได้จากก๊าซชีวภาพที่เกิดจากการหมักมูลฝอย พบว่าองค์ประกอบที่เน่าเปื่อยได้ง่าย
จะทํ าให้อัตราการเกิดก๊าซมีเทนมีมากขึ้น และมีผลทํ าให้ได้พลังงานมากขึ้น
อนึ่งผลการทบทวนงานวิจัยในอดีตที่ผ่านมาไม่พบการศึกษาเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของ
Organic Carbon content หรือ Total organic carbon ต่อสัดส่วนการเกิดก๊าซมีเทน หาก
พิจารณาปริมาณความชื้นต่อการเกิดก๊าซมีเทนจะพบว่า หากกระบวนการหมักมีความชื้นอยู่ใน
ช่วง 10-15 % จะมีผลกระทบต่อการย่อยสลายสารอินทรีย์เพราะโดยทั่วไปความชื้นที่เหมาะสม
ต่อการเกิดก๊าซมีเทนจะอยู่ในช่วงร้อยละ 60-80 จากการรายงานของกรมมลพิษ ปี พ.ศ.2544
ได้อ้าง ผลงานวิจัยของ Borlaz และคณะ,1987; Kinman, 1987 และ Hartz,1983 พบว่าการเพิ่ม
ความชื้นในมูลฝอยจะทํ าให้มีอัตราการเกิดก๊าซมีเทนมี เพิ่มขึ้นมาก
จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับการหมัก
กระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพนั้น วัสดุอินทรีย์ที่มีโมเลกุลสูง จะถูกย่อยสลายให้มี
โมเลกุลเล็กลง จนกลายเป็น อนินทรีย์สาร และก๊าซในที่สุดโดยแบคทีเรียทํ าการย่อยสลายแบบ
ไร้ออกซิเจน
ชีวมวล + แบคทีเรีย ก๊าซต่างๆ + ธาตุอาหาร
CHO (N,P,K,S) CH4 , CO2 ,N (N, P, K ,S)
การย่อยสลายดังกล่าว จะคล้ายคลึงกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในธรรมชาติจะแตกต่างกัน
คือ กระบวนการที่เกิดขึ้นในธรรมชาตินั้น จะเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นโดยมีออกซิเจนปรากฏอยู่
ดังนั้นผลผลิตที่ได้จะแตกต่างกัน
การทํ าการเกษตรแบบดั้งเดิมในประเทศเดนมาร์กนั้นมีทางเลือกที่บรรดาเกษตรกร
นิยมทํ ากันคือ การทิ้งมูลสัตว์ไว้ตามไร่นา หรือที่ดินในฟาร์มเพื่อให้มีการย่อยสลายในกระบวน
การย่อยสลายแบบใช้อากาศซึ่ง กระบวนการนี้เกิดขึ้นไปอย่างช้าๆ และธาตุอาหารต่างๆที่เกิด
ขึ้นนั้นอาจถูกชะไปเสียก่อนที่พืชจะสามารถดูดซับเอาไว้ได้ ขณะที่ศักยภาพด้านพลังงานของชีว
มวลก็มิได้ถูกนํ าไปใช้ประโยชน์เลย
ของเสียจากชุมชนประกอบด้วยองค์ประกอบหลายชนิด เช่น เศษอาหาร กระดาษ เศษ
ใบไม้ เป็นต้น ซึ่งองค์ประกอบเหล่านี้เป็นสารอินทรีย์ที่จุลินทรีย์ย่อยสลายได้ช้า การนํ าของเสีย
62
จากชุมชนมาฝังกลบ สารอินทรีย์เหล่านี้จะถูกย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์โดยกระบวนการแบบใช้
ออกซิเจน ทํ าให้เสียโอกาสในการใช้ประโยชน์ทางด้านพลังงานจากก๊าซชีวภาพ
ขบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะปราศจากออกซิเจน
ขบวนการผลิตและปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในถังหมักเป็นแบบ Anaerobic digestion ค่อนข้าง
จะซับซ้อนเกิดขึ้นต่อเนื่องหลายขั้นตอนโดยแบคทีเรียหลายชนิด ซึ่งพอจะแบ่งเป็นสองขั้นตอน
ด้วยกัน คือ ขั้นตอนแรกเป็นขั้นตอนการย่อยสลายสารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ให้ซึ่งอยู่ในรูปสาร
ละลายจนกลายเป็นกรดอินทรีย์ระเหยง่าย (volatile acids) โดยจุลินทรีย์กลุ่มสร้างกรด (acidproducing
bacteria) ซึ่งขั้นตอนที่สองเป็นขั้นตอนการเปลี่ยนกรดอินทรีย์ให้เป็นก๊าซมีเทน ก๊าซ
คาร์บอนไดออกไซด์ โดยจุลินทรีย์กลุ่มสร้างมีเทน (methane-producing bacteria)
1. Liquefaction stage เป็นขั้นตอนซึ่ง ผลิตภัณฑ์สุดท้ายจะได้ของเหลวซึ่งจะ
นํ าไปใช้ในขั้นตอนที่สอง สารอินทรีย์ที่มีโมเลกุลใหญ่ๆ จะถูกย่อยสลายแล้วอยู่ในรูปของสาร
ละลายที่แตกตัวเป็นกรดอินทรีย์โมเลกุลเล็กๆ โดยแบคทีเรียกลุ่มหนึ่งที่เรียกว่า Acid Formers
ขั้นตอนที่หนึ่งยังแบ่งออกได้เป็น
1.1 Hydrolysis โดยแบคทีเรียจะดูดซึมนํ้ าจากสารละลายผ่าน membrane ของ
เซลล์ ส่วนอนุภาคของสารอาหารจะถูกย่อยด้วย Extra cellular enzyme ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการ
ย่อยสลายในขั้นตอนแรกนี้จะเป็นพวก Simple soluble compound แล้วถูกดูดซึมเข้าสู่เนื้อเยื่อ
ในเซลล์ต่อไป
Carbohydradtes Simple sugar + Alcohol
Proteins Peptide + Amino acid
Fats Glycerol + Fatty acid
แบคทีเรียที่ช่วยย่อยสลายสารโมเลกุลใหญ่ๆ มีหลายชนิด ได้แก่ Fat-decomposing
microorganism, Cellulose-decomposing microorganism และ Protein-decomposing
organism
63
1.2 Acid formation stage เป็นการนํ าเอา Simple soluble compounds จาก
ขั้นตอน Hydrolysis หรือจากวัตถุดิบโดยตรงมาสลายต่อไปได้ กรดอินทรีย์ ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็น
กรดอะซิติก (Acetic acid) ดังสมการ
Complex organics Organic acid + CO2
2. Gasification stage เป็นขั้นที่แบคทีเรียจะเปลี่ยนผลิตภัณฑ์จากขั้นที่หนึ่งให้มาเป็น
ก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เรียกขั้นตอนนี้ว่า Methane formation หรือ Methane
fermentation ดังสมการ
Methane formers
Organic acid CO2 + CH4
แบคทีเรียพวกผลิตก๊าซมีเทน
ก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจาการย่อยสลายจะมีอัตราส่วน
ตามชนิดของวัตถุดิบ (substrate) ที่สลายตัว ดูเหมือนว่าก๊าซมีเทน จะได้จาการเปลี่ยนแปลง
ของกรดอะซิติกเท่านั้น แต่จากการศึกษากระบวนการเมตาบอลิซึ่มของแบคทีเรียหลายชนิดทํ า
ให้ทราบว่าก๊าซมีเทนสามารถเกิดจาก
1. Production from methyl group
เมื่อศึกษา Acetic acid โดยใช้ CO2 และ CH4 โดยใช้เทคนิค Tracer Technique พบว่า
แบคทีเรียบางชนิดสลายสารประกอบนี้ให้ CO2 และ CH4 จํ านวนเท่ากัน และสรุปจากผลการ
ทดลองว่า CH4 ได้จาก CH3-group ส่วน CO2 ได้จาก –C-OH group ดังนี้
14 CH3-COOH 14CH4 + CO2
CH3-14COOH CH4 + 14CO2
2. Reduction CO2 to methane
จากการศึกษาในแบคทีเรีย Methanobacterium omelianskii เมื่อเลี้ยงด้วยเอทธานอล
พบว่าแบคทีเรียชนิดนี้จะเปลี่ยนแอลกอฮอล์ ให้เป็นกรดได้ต่อเมื่อมี CO2 เข้าร่วมปฏิกิริยาด้วย
เท่านั้น
64
CH3 CH3
2 CH2OH + 14CO2 2 COOH + 14CH4
แอลกอฮอล์ acetic acid methane
และจากการใช้เทคนิคทางกัมมันตภาพรังสีในอะตอมของคาร์บอนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
พบว่าแบคทีเรียชนิด นี้เปลี่ยนเอทธานอล ให้เป็นมีเทน ซึ่งเป็น radioisotope (ดูสมการ)ไม่พบ
C14 นี้ใน CH3COOH เลย จากข้อมูลนี้จึงสรุปได้ว่า CH4 มาจาก CO2
อีกการทดลองหนึ่งแสดงให้เห็นว่า แบคทีเรียบางชนิดสร้าง methane โดยการ reduce
CO2 โดย molecular hydrogen และได้พลังงานนํ าไปสร้างเนื้อเยื่อของร่างการของแบคทีเรียเอง
4H2 + CO2 CH4 +2H2O
โดยสรุปแล้วจะเห็นว่าปฏิกิริยาทั้ง 2 แบบนี้ต้องใช้ CO2 เป็น electron acceptor ดังนั้น
ในการ ferment เพื่อให้ได้ organic molecule เปลี่ยนไปเป็น CH4 และ CO2 นั้น เกิดจาก
1. Complete oxidation ของ organic compound ไปเป็น CO2
2. Simultaneous reduction ส่วนหนึ่งของ CO2 ไปเป็น CH4
อย่างไรก็ตามจากการศึกษา metabolism ของแบคทีเรียทํ าให้ทราบว่ามีแบคทีเรียหลาย
ตัวที่สามารถสร้าง CH4 จาก CO2 และยังสามารถสร้าง CH4 จากวิธีอื่นได้ด้วย จึงสรุปได้ว่า
แบคทีเรียสามารถสร้าง CH4 ได้จากหลายวิธีด้วยกัน แล้วแต่ชนิดของแบคทีเรีย (ดูรูปที่ 3)
แม้นักวิทยาศาสตร์จะสามารถทราบ metabolism ของการ ferment ของแบคทีเรีย
หลายตัวด้วยกัน แต่ยังไม่รู้อะไรเกี่ยวกับการทํ างานของเอนไซม์ในขั้นตอนต่างๆของ
metabolism เพื่อให้ได้ methane จาก CO2 หรือจาก acetic acid ดังกล่าว
65
รูปที่ 3 การเปลี่ยนแปลงของสารอินทรีย์ด้วยปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจน
ที่มา : ธงชัย, 2524
องค์ประกอบและลักษณะของก๊าซชีวภาพที่เกิด
ก๊าซชีวภาพที่เกิดจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ในพื้นที่ฝังกลบ มีก๊าซหลายชนิดได้แก่
ก๊าซแอมโมเนียม (NH3)0.1-1.0%, ก๊าซคาร์บอนไดออกไซค์ (CO2) 40-60% , ก๊าซคาร์บอน
มอนออกไซด์(CO) 0-0.2 %,ไฮโดรเจน(H2)0-0.2%,ไฮโดรเจนซัลไฟด์(H2s)0-1.0 %, มีเทน
(CH4) 45-60% ,ไนโตรเจน(N2) 2-5 % และออกซิเจน (O2) 2-5 %
PROPINIC
ACID
COMPLEX
WASTE
OTHER
INTERTMEDIATES
ACETIC
ACID
CH4
15%
20%
65%
17%
13%
35%
15%
METHANE
FERMANTATION
ACID FORMATION
66
ตารางที่ 5 แสดงให้เห็นถึงองค์ประกอบหลักและลักษณะของก๊าซที่พบจากพื้นที่ฝังกลบ
องค์ประกอบ ร้อยละโดยปริมาตรแห้ง
มีเทน
คาร์บอนไดออกไซด์
ไนโตรเจน
ออกซิเจน
ซัลไฟด์,ไดซัลไฟด์,เมอร์แคปเทน,อื่นๆ
แอมโมเนีย
ไฮโดรเจน
คาร์บอนมอนออกไซค์
ก๊าซอื่นๆ
อุณหภูมิ,°°F
ความถ่วงจํ าเพาะ
ความชื้น
ค่าความร้อนสูง,บีทียู/ลบ.ม.
45-60
40-60
2-5
2-5
0-1.0
0.1-1.0
0-0.2
0-0.2
0.01-0.6
100-120
1.02-1.06
Saturated
400-555
67
ที่มา: กรมมลพิษ ปี พ.ศ.2544
นอกจากนี้ยังพบสารระเหยอื่นๆ ได้แก่ Volatile organic compound (VOCs) แต่
ปริมาณที่พบค่อนข้างน้อย เมื่อเปรียบเทียบกับก๊าซหลักดังกล่าวข้างต้น
ปริมาณและชนิดของก๊าซที่พบจะขึ้นกับระยะเวลาของการฝังกลบ ถ้าจะแบ่งเวลาการ
เกิดหรือการลดลงของก๊าซชนิดต่างๆในการฝังกลบสามารถอธิบายได้ ดังแสดงในรูปที่ 2 ซึ่งจะมี
รายละเอียดดังนี้
ระยะที่ 1 –ระยะเริ่มแรก สารอินทรีย์จะถูกย่อยสลายในสภาวะที่มีออกซิเจน อันเนื่อง
มาจากอากาศที่อยู่ในชั้นมูลฝอย
ระยะที่ 2 –ระยะเปลี่ยนแปลง ก๊าซออกซิเจนจะลดลง และ การย่อยสลายอยู่ในสภาวะไร้
ออกซิเจนไนเตรตและซัลเฟต จะทํ าหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอน และถูกรีดิวซ์เป็นก๊าซไนโตรเจน
และไฮโดรเจนซัลไฟด์ ในระยะนี้ค่า ORP (Oxidation/Reduction Potential) จะมีค่าอยู่ในช่วง -
50 ถึง -100 milivolts
ระยะที่ 3 –ระยะการเกิดกรด ระยะจะเกิดการย่อยสลายทํ าให้เกิดกรดอินทรีย์และก๊าซ
ไฮโดรเจนในช่วงแรกของระยะนี้จะเป็นการไฮโดรไลซ์สารประกอบที่มีขนาดใหญ่ ได้แก่ ไขมัน
โพลีแซคคาไรด์ โปรตีน และ กรดนิวคลีอิก เกิดเป็นสารประกอบที่มีขนาดเหมาะสมต่อการย่อย
สลายของจุลินทรีย์สามารถดึงเข้าสู่เซลล์ได้ หลังจากนั้นจุลินทรีย์ประเภทสร้างกรดจะเปลี่ยน
สารประกอบเหล่านี้ให้เป็นกรดอะซีติกหรือกรดอินทรีย์อื่นๆ ช่วงนี้จะเกิดก๊าซคาร์บอนไดออก
ไซค์และมีก๊าซไฮโดรเจนเล็กน้อย
ระยะที่ 4 –ระยะเกิดมีเทน ระยะนี้จุลินทรีย์ประเภท Methaane forming
microorganism จะเปลี่ยนกรดอินทรีย์และก๊าซไนโตรเจนเป็นก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออก
ไซค์
68
ระยะที่ 5 –ระยะสุดท้าย สารอินทรีย์ในชั้นมูลฝอยส่วนใหญ่ถูกย่อยสลายไปแล้ว คง
เหลือแต่สารอินทรีย์ที่ย่อยสลายยาก ก๊าซที่เกิดขึ้นในช่วงนี้มีน้อย
ช่วงระยะเวลาของระยะดังกล่าวข้างต้น จะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่เป็นสารอินทรีย์ใน
พื้นที่ฝังกลบความชื้น ความหนาแน่นของมูลฝอยในพื้นที่ฝังกลบ
รูปที่ 4 แสดงระยะเวลาของการเกิดก๊าซในพื้นที่ฝังกลบ (กระทรวงวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและ
สิ่งแวดล้อม, 2545)
ที่มา: กรมมลพิษ ปี พ.ศ.2544
69
ชนิดของจุลินทรีย์ในการผลิตก๊าซมีเทน
แบคทีเรียที่ทํ าหน้าที่ในการผลิตก๊าซมีเทนเป็นแบคทีเรียชนิด Anaerobic bacteria
พวก Methanogenic bacteria ซึ่งจะพบในธรรมชาติตามโคลนสีดํ า ดิน มูลของสัตว์กินหญ้า ผิว
นํ้ าทะเลสาบ ขยะ แหล่งนํ้ าเน่าๆ ฯลฯ ในปี 1956 Barker ได้ทํ าการแยกแบคทีเรียพวก
methanogenic bacteria ออกเป็น 2 กลุ่มด้วยกันตามรูปร่าง (Morphological group) ดังนี้
1. แบคทีเรียพวก Methanogen ที่มีรูปร่างเป็นท่อน
1.1 ชนิดไม่สร้างสปอร์ (non sporulating rod-shaped cells)
Methanobacterium solmgenii
Methanobacterium formicicum
Methanobacterium propionicum
1.2 ชนิดสร้างสปอร์ (sporulating rod-shaped cells)
Methanobacterium omelianskii
2. แบคทีเรียพวก Methanogen ที่มีรูปร่างกลม
2.1 Cell not sarcina arrangement ได้แก่ Methanococcus vaniellii
Methanococcus mazei
2.2 Cell in sarcina arrangement ได้แก่ Methanosarcina methanica
Methabosarcina barkerii
การดํ ารงชีพของแบคทีเรียพวก Methane formers มีความไวต่อการเปลี่ยนสภาวะแวด
ล้อมมากกว่าแบคทีเรียพวก Acid formers ดังนั้นจํ านวนประชากรชองแบคทีเรียชนิด Methane
formers จึงมีความสํ าคัญต่อเสถียรภาพของระบบการผลิตก๊าซชีวภาพมากที่สุด การเปลี่ยน
แปลงสภาวะแวดล้อมเพียงเล็กน้อยอาจทํ าให้แบคทีเรียพวก Methane formers ชะงักการเจริญ
แต่กระนั้นแบคทีเรียพวก Acid formers ยังคงเจริญได้รวดเร็ว ทํ าให้มีปริมาณกรดอินทรีย์ใน
ระบบค่อยๆสะสมเพิ่มปริมาณขึ้นเรื่อยๆ พีเอชจึงตํ่ าลงจนเป็นอันตรายต่อการดํ ารงชีพของ
70
แบคทีเรียพวก Methane formers จนทํ าให้ระบบมีประสิทธิภาพของระบบตํ่ าลงทุกที จนในที่สุด
จะไม่มีก๊าซเกิดขึ้น จากสภาวะดังกล่าวเรียกว่า ระบบเกิดการชะงักงัน (stuck)
การแก้ไขสภาวะชะงักงันในถังหมักก๊าซชีวภาพ อาจกระทํ าได้หลายวิธี เช่น การลด
ปริมาณการไหลเข้าของสารอินทรีย์หรือหยุดการเติมมูลสัตว์ แล้วปล่อยให้ระบบค่อยๆปรับตัว
เองเข้าสู่สภาวะสมดุล หากในกรณีที่ค่าพีเอชตํ่ ามาก อาจแก้ไขด้วยวิธีการเติมปูนขาวเพื่อช่วย
ทํ าลายกรดบางส่วนเพื่อให้ค่าพีเอชในถังหมักไม่ควรตํ่ ากว่า 6.5
บ่อก๊าซชีวภาพ
แบ่งตามลักษณะการออกแบบระบบการผลิตก๊าซชีวภาพสามารถการทํ างาน ลักษณะ
ของของเสียที่ใช้เป็นวัตถุดิบ และประสิทธิภาพการทํ างานได้เป็น 2 ชนิดใหญ่ ดังนี้
1 บ่อหมักช้าหรือบ่อหมักของแข็ง บ่อหมักช้าที่มีการสร้างโดยทั่วไป มี ๓ แบบหลัก
คือ
1.1 แบบยอดโดม (fined dome digester)
1.2 แบบฝาครอบลอย (floating drum digester) หรือแบบอินเดีย (Indian
digester)
1.3 แบบพลาสติกคลุมราง (plastic covered ditch) หรือแบบปลั๊กโฟลว์
(plug flow digester)
2 บ่อหมักเร็วหรือบ่อบํ าบัดนํ้ าเสีย แบ่งได้เป็น ๒ แบบหลัก คือ
2.1 แบบบรรจุตัวกลางในสภาพไร้ออกซิเจน (Anaerobic Filter) หรืออาจ
เรียกตามชื่อย่อว่า แบบเอเอฟ (AF) ตัวกลางที่ใช้ทํ าได้จากวัสดุหลายชนิด เช่น ก้อนหิน กรวด
พลาสติค เส้นใยสังเคราะห์ ไม้ไผ่ตัดเป็นท่อน เป็นต้น ในลักษณะของบ่อหมักเร็วแบบนี้
จุลินทรีย์จะเจริญเติบโตและเพิ่มจํ านวนบนตัวกลางที่ถูกตรึงอยู่
2.2 แบบยูเอเอสบี (UASB หรือ Upflow Anaerobic Sludge Blanker) บ่อ
หมักเร็วแบบนี้ใช้ตะกอนของสารอินทรีย์ (sludge) ที่เคลื่อนไหวภายในบ่อหมักเป็นตัวกลางให้
จุลินทรีย์เกาะ ลักษณะการทํ างานของบ่อหมักเกิดขึ้น โดยการควบคุมความเร็วของนํ้ าเสียให้
71
ไหลเข้าบ่อหมักจากด้านล่างขึ้นสู่ ด้านบนตะกอนส่วนที่เบาจะลอยตัวไปพร้อมกับนํ้ าเสียที่ไหล
ล้นออกนอกบ่อตะกอนส่วนที่หนัก จะจมลงก้นบ่อ หรือแบ่งตามชนิดของระบบและสภาพและ
ปริมาณนํ้ าเสีย( ธงชัย,2524) เช่น
• ถังปฏิกรณ์ (Closed anaerobic tank system)
เป็นระบบบํ าบัดไร้อากาศโดยใช้จุลินทรีย์เป็นตัวย่อยสลายสารอินทรีย์ในนํ้ าเสียภาย
ในถังกลมที่ปิดมิดชิด ไร้ออกซิเจน และติดตั้ง Scraper เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการ
บํ าบัด ระบบนี้เมื่อจุลินทรีย์ย่อยสลาย สารแขวนลอยในนํ้ าเสียจะได้ก๊าซชีวภาพเป็น
ผลพลอยได้ลอยสู่เบื้องบน เหมาะกับนํ้ าเสียที่มีสารแขวนลอยสูง
• UASB (Up flow Anaerobic Sludge Blanket)
หลักการของระบบนี้ใช้จุลินทรีย์เป็นตัวย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะไร้ออกซิเจนจน
จับตัวเป็นก้อน และลอยขึ้นสู่เบื้องบนพร้อมก๊าซชีวภาพ เมื่อปะทะกับสิ่งกีดขวาง ก๊าซ
ชีวภาพจะลอยขึ้นไปส่วนจุลินทรีย์ จะตกลงสู่เบื้องล่าง เป็นวงจรเช่นนี้เรื่อยไป ระบบนี้
เหมาะกับนํ้ าเสียที่มีสารแขวนลอยตํ่ า
• Fixed film (ระบบตรึงฟิล์ม)
ระบบนี้อาศัยการทํ างานของจุลินทรีย์ในการย่อยสลายสารอินทรีย์บนผิววัสดุตัวกลาง
ในรูปฟิล์มชีวะ (Biofilm) เช่นตาข่าย จะได้ก๊าซชีวภาพเป็นผลพลอยได้ลอยสู่เบื้องบน
เหมาะกับนํ้ าเสียที่มีสารแขวนลอยตํ่ า
• Cover lagoon
หลักการของระบบคือการนํ าผ้ายาง (HDPE - High Density Polyethylene) มาคลุม
บ่อที่มีอยู่แล้ว(1-2 บ่อ) เพื่อป้องกันไม่ให้กลิ่นแพร่กระจายออกไป และ เป็นการช่วย
ให้ จุลินทรีย์สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์ในนํ้ าเสียในสภาพไร้ออกซิเจนได้ ซึ่งจะก่อ
ให้เกิดก๊าซชีวภาพ ปฏิกิริยาดังกล่าวใช้เวลาอย่างน้อย 20 วัน ดังนั้นปริมาตรของบ่อ
ต้องสามารถกักเก็บนํ้ าเสียได้อย่างน้อย 20 วันเช่นกัน ระบบนี้ดัดแปลงจากระบบบ่อ
ผึ่งนํ้ า ไม่จํ าเป็นต้องสร้างบ่อใหม่ เงินลงทุนตํ่ า แต่ปริมาณการเกิดก๊าซชีวภาพเมื่อ
เทียบต่อพื้นที่ที่ใช้ตํ่ ากว่าระบบอื่นเช่นกัน
นํ้ าเสียที่ผ่านการบํ าบัดโดยวิธีไร้อากาศแล้ว ยังไม่สามารถปล่อยลงสู่ภายนอกได้ เพราะ
ยังมีค่าบีโอดีสูงกว่า ที่กฎหมายกํ าหนด ต้องนํ ามาบํ าบัดต่อโดยปล่อยลงสู่บ่อที่ต่อเนื่องกัน
ประมาณ 5 - 6 บ่อ เพื่อให้นํ้ าเสียย่อย สลายตามธรรมชาติ (Wet land) ดังนั้นจึงต้องใช้พื้นที่พอ
สมควรในการบํ าบัดนํ้ าเสียทั้งระบบ
72
ตัวอย่างบ่อหมักที่มีลักษณะปิด ก๊าซที่เกิดขึ้นภายในบ่อหมัก (รูปที่ 5 ) จะถูกดักไว้ด้วย
ถังที่ครอบไว้ที่พื้นผิวของของเหลวในบ่อ ในขณะที่เกิดก๊าซขึ้นถังที่ครอบอยู่จะลอยตัวสูงขึ้นทํ า
หน้าที่เป็นที่เก็บก๊าซ จากนั้นสามารถไขก๊าซออกมาใช้ได้ตามต้องการ
รูปที่ 5 แสดงลักษณะของบ่อผลิตก๊าซชีวภาพ
ที่มา : สุปราณี, 2532
ชาวเนปาลได้ออกแบบบ่อที่ผลิตก๊าซที่เคลื่อนไหวได้ตามลักษณะแตกต่างกัน ซึ่งมีท่อ
นํ าก๊าซอยู่ตรงกลาง ทํ าให้มีความคงตัวมากขึ้น และสามารถที่จะถ่ายก๊าซจากบ่อหมักขึ้นมา (รูป
ที่ 6)
ถังหมักที่มีการปรับปรุงแล้วได้แสดงไว้ในรูปที่ 7 และ 8 ชาวจีนได้ออกแบบถังหมักซึ่ง
ตรึงด้านบนเอาไว้ และก๊าซจะออกมาโดยใช้แรงดัน hydrostatic pressure ในขณะที่เก็บก๊าซเอา
ไว้ใน บริเวณเก็บก๊าซ วัสดุที่นํ ามาหมักบางส่วนจะถูกดันเข้าไปในถังตรงบริเวณที่สูง ระดับนี้จะ
สูงขึ้นเมื่อมีการผลิตก๊าซ และลดลงเมื่อปล่อยก๊าซออกมา ความกว้าหน้าของถังหมักแบบตรึงก็
คือ มีส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยที่สุดและเป็นการกํ าจัดที่เก็บแก็สแบบโลหะที่สึกกร่อนได้ง่ายออกไป
73
รูปที่ 6 แสดงลักษะบ่อหมักย่อยที่ส่วนบนสามารถเคลื่อนที่ได้และมีท่อนํ าก๊าซอยู่ตรงกลาง
ที่มา : สุปราณี, 2532
74
รูปที่ 7 ถังแบบก๊าซแบบตรึงด้านบน
ที่มา : สุปราณี, 2532
รูปที่ 8 ถังก๊าซแบบตรึงด้านบนและมีพื้นที่ด้านล่างเป็นรูปจาน
ที่มา : สุปราณี, 2532
75
การออกแบบและตกแต่งบ่อหมักที่ได้รับการปรับปรุงแล้ว บ่อหมักจะมีลักษณะทรงกลม
ที่ตรึงด้านบนแสดงในรูปที่ 9 โดยสร้างเปลือกของทรงกลมในหลุมใกล้กับพื้นดินแล้วกลิ้งให้
ลอยลงไปในหลุมที่ลึกกว่าจนทรงกลมจมลงไปสู่พื้นดิน วิธีนี้จะได้ผลเมื่อระดับนํ้ าสูงกว่าความลึก
ของหลุมที่ 2
รูปที่ 9 แสดงการออกแบบและสร้างบ่อหมักก๊าซทรงกลมที่ตรึงด้านบน
ที่มา : สุปราณี, 2532
สถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมในไต้หวันได้สร้างเครื่องผลิตก๊าซมีเทนขึ้น ประกอบ
ด้วยถุงพลาสติกขนาดใหญ่ซึ่งมีทางสํ าหรับใส่วัสดุเข้าไปและทางออกของก๊าซ ข้อดีคือ ถึงแม้
ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นจะสามารถนํ าไปใช้โดยอาศัยแรงดันที่เกิดขึ้นเอง แต่นํ้ าหนักที่เติมลงที่ผิว
76
บนของถุงในเครื่องผลิตก๊าซเหล่านี้สามารถไปเพิ่มการไหลของก๊าซให้มีมากยิ่งขึ้น ผู้ผลิตเครื่อง
ผลิตก๊าซตามแบบนี้ได้ประมาณว่าสามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างน้อย 8 ปี บริษัทได้ผลิตเครื่อง
ผลิตก๊าซแบบนี้ขึ้น 4 ขนาดเพื่อหมักมูลสุกรตั้งแต่ 10-250 ตัว ละให้ผลผลิตก๊าซ 2.5-62.5 ลูก
บาศก์เมตรต่อวัน
จากรายงานรวบรวมผลของสุปราณี ปี 2532 สรุปไว้ว่า บริษัทแห่งหนึ่งในอังกฤษได้
ผลิตเครื่องผลิตก๊าซชีวภาพแบบถุง(รูปที่ 10) ซึ่งเครื่องผลิตก๊าซแบบนี้ไม่ต้องใช้หลุม ดังนั้นการ
ติดตั้งจึงง่าย ถ้าจํ าเป็นก็สามารถนํ าฐานความร้อนมาใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิของการหมักให้ดี
รูปที่ 10 เครื่องผลิตก๊าซชีวภาพแบบถุงสํ าหรับใช้เหนือพื้นดินประกอบด้วย
1. ท่อใส่วัสดุที่มีส่วนผสมในรูปของเหลวเข้าไป
2. ถังยางสังเคราะห์ 3. ทางออกของก๊าซ
4. ท่อทางออกของกาก 5. ตัวเปลี่ยนแปลงความร้อน
ที่มา : สุปราณี, 2532
การออกแบบบ่อก๊าซชีวภาพ
ส่วนของระบบก๊าซชีวภาพประกอบด้วย
• ถังกักเก็บ (ซึ่งเป็นตัวรับ) จะเป็นที่ที่มูลสัตว์จากฟาร์มหรือไร่นารวมทั้งผลผลิตทาง
ชีวมวลต่างๆ ถูกผสมรวมกันก่อนที่จะมีการสูบไปที่ถังที่เกิดกระบวนการ (ซึ่งในที่นี้เป็น
กระบวนการหมัก)
• ถังหมัก หรือถังปฏิกิริยา ซึ่งเป็นที่ที่เกิดกระบวนการและชีวมวลที่ได้รับความร้อนจะถูก
ดึงออกมา
77
• ถังพิเศษ เพื่อวัตถุประสงค์ทางด้านสุขอนามัย
• ถังเก็บกาก หรือปุ๋ย ที่กากหรือของเหลวที่มีการดึงก๊าซออกแล้วจะถูกกักเก็บเอาไว้จน
กว่าจะมีการนํ าปุ๋ยไปใช้โรยดินในฟาร์มหรือไร่นาต่างๆ
• ที่เก็บก๊าซ
• เตาเผาก๊าซ
รูปที่ 11 การออกแบบก๊าซชีวภาพแบบเข้าระบบ
ที่มา : กรมควบคุมมลพิษ, 2545
จากรูปที่ 11 แสดงการออกแบบบ่อก๊าซชีวภาพในกรณีที่เป็นบ่อเชื่อมต่อกับแบบ ซึ่งจะ
มีหน่วยรับของเสียหรือขยะอินทรีย์จากที่ต่างๆที่แยกออกไป หน่วยรับจะรับข้อมูลหรือกากของ
เสียจากฟาร์มต่างๆจะถูกส่งไปที่ถังกักเก็บ ในขณะที่ส่วนอื่นๆของระบบนั้น จะเป็นไปในหลัก
การเดียวกัน
รูปที่ 12 แผนภาพแสดงหลักการของเครื่องผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนร่วมในโรงงานผลิต
ความร้อนร่วมจากเครื่องยนต์ที่เดินเครื่องด้วยก๊าซ
ที่มา : กรมมลพิษ, 2545
78
วิธีการนํ าก๊าซมีเทนจากพื้นที่ฝังกลบมาใช้ประโยชน์
- Vertical gas extraction wells วิธีการนี้ได้แสดงไว้ในรูปที่ 13 ในกรณีของพื้นที่ฝัง
กลบที่ทันสมัย ซึ่งใช้ในประเทศที่พัฒนาแล้วบางแห่ง ผิวบนของพื้นที่ฝังกลบจะปูด้วย
geomenbrane ท่อที่จะใช้ดึงก๊าซมาใช้ประโยชน์จะอยู่ห่างกันประมาณ 45-60 เมตร
ในขณะที่พื้นที่ฝังกลบที่กลบผิวบนด้วยดิน ระยะห่างของท่อควรจะอยู่ในช่วง 30 เมตร
เพื่อลดปัญหาการดูดก๊าซออกซิเจนจากบรรยากาศเข้าสู่ท่อ อันอาจจะก่อให้เกิด
อันตรายจากการติดไฟของก๊าซมีเทนในพื้นที่ฝังกลบได้ ทั่วไปจะติดตั้งท่อรวบรวม
ก๊าซนี้อาจทํ าระหว่างการฝังกลบมูฝอยจนถึงขั้นสูงสุดแล้ว
- Horizontal gas extraction wells วิธีนี้ได้แสดงดังรูปที่ 14 การทํ า extraction
wells นี้จะทํ าเมื่อมีการฝังกลบมูลฝอยไปแล้ว 2 ชั้น หรือมากกว่า
รูปที่ 13 การนํ าก๊าซมีเทนมาใช้ประโยชน์โดย Vertical Wells
ที่มา : กรมควบคุมมลพิษ, 2544
79
รูปที่ 14 การนํ าก๊าซมีเทนมาใช้ประโยชน์โดย Horizontal wells
ที่มา : สุปราณี, 2532

วันจันทร์ที่ 30 มิถุนายน พ.ศ. 2551

วันพฤหัสบดีที่ 26 มิถุนายน พ.ศ. 2551

คลังบทความของบล็อก

เกี่ยวกับฉัน

สิ่งที่เคารพ