การผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์

การผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์

การผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์มีหลากหลายรูปแบบ ซึ่งปัจจุบันได้มีการคิดค้นเทคโนโลยี และถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย

การผลิตก๊าซชีวภาพส่วนใหญ่จะแยกตามแหล่งที่มาของน้ำเสีย ได้แก่ ฟาร์มเลี้ยงสัตว์ (Farm/manure waste) ของเสียจากอุตสาหกรรม (Industrial waste) ขยะมูลฝอยและครัวเรือน (Municipal Solid Waste, MSW/Household) ปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพจะใช้กระบวนการย่อยสลายทางชีววิทยาแบบไม่ใช้อากาศ (Anaerobic process) ภายในบ่อหมัก โดยแบ่งตามอัตราการย่อยสลายอินทรีย์ ได้ 2 ระดับ คือ อัตราการย่อยสลายอินทรีย์ต่ำ (Low rate) และสูง (High rate) สำหรับมูลสัตว์ ดังนี้

1.บ่อหมักไร้ออกซิเจนแบบช้า (Low rate anaerobic reactor) มีอยู่ด้วยกัน 3 รูปแบบ คือ แบบโดมคงที่ (Fixed dome digester) แบบฝาครอบลอย (Floating drum digester) และแบบรางขนาน (Plug flow digester) ซึ่งมี 2 รูปแบบ คือ แบบพลาสติกคลุมบ่อดิน (Cover lagoon) และแบบพลาสติกคลุมราง บ่อหมักไร้ออกซิเจนแบบช้าจะต้องใช้พื้นที่ในการติดตั้งอุปกรณ์มาก เพราะต้องใช้เวลาในการกักเก็บน้ำสูง

1.1 แบบโดมคงที่ (Fixed dome digester) จะสร้างด้วยคอนกรีตฝังอยู่ในดิน มีท่อเพื่อเติมมูลสัตว์และท่อให้มูลสัตว์ไหลออก ส่วนเก็บก๊าซสร้างด้วยคอนกรีตติดกับบ่อหมัก ซึ่งแรงดันของก๊าซไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับปริมาตรของก๊าซภายในบ่อ

1.2 แบบฝาครอบลอย (Floating drum digester) ใช้ในการจัดมูลของสัตว์เลี้ยงที่กองอยู่ใต้ถุนบ้าน และแก้ปัญหาด้านสุขอนามัยกำจัดแหล่งเพาะพันธุ์เชื้อโรค ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นถือว่าเป็นเพียงผลพลอยได้

การผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์มีหลากหลายรูปแบบ ซึ่งปัจจุบันได้มีการคิดค้นเทคโนโลยี และถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย

การผลิตก๊าซชีวภาพส่วนใหญ่จะแยกตามแหล่งที่มาของน้ำเสีย ได้แก่ ฟาร์มเลี้ยงสัตว์ (Farm/manure waste) ของเสียจากอุตสาหกรรม (Industrial waste) ขยะมูลฝอยและครัวเรือน (Municipal Solid Waste, MSW/Household) ปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพจะใช้กระบวนการย่อยสลายทางชีววิทยาแบบไม่ใช้อากาศ (Anaerobic process) ภายในบ่อหมัก โดยแบ่งตามอัตราการย่อยสลายอินทรีย์ ได้ 2 ระดับ คือ อัตราการย่อยสลายอินทรีย์ต่ำ (Low rate) และสูง (High rate) สำหรับมูลสัตว์ ดังนี้

1.บ่อหมักไร้ออกซิเจนแบบช้า (Low rate anaerobic reactor) มีอยู่ด้วยกัน 3 รูปแบบ คือ แบบโดมคงที่ (Fixed dome digester) แบบฝาครอบลอย (Floating drum digester) และแบบรางขนาน (Plug flow digester) ซึ่งมี 2 รูปแบบ คือ แบบพลาสติกคลุมบ่อดิน (Cover lagoon) และแบบพลาสติกคลุมราง บ่อหมักไร้ออกซิเจนแบบช้าจะต้องใช้พื้นที่ในการติดตั้งอุปกรณ์มาก เพราะต้องใช้เวลาในการกักเก็บน้ำสูง

1.1 แบบโดมคงที่ (Fixed dome digester) จะสร้างด้วยคอนกรีตฝังอยู่ในดิน มีท่อเพื่อเติมมูลสัตว์และท่อให้มูลสัตว์ไหลออก ส่วนเก็บก๊าซสร้างด้วยคอนกรีตติดกับบ่อหมัก ซึ่งแรงดันของก๊าซไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับปริมาตรของก๊าซภายในบ่อ

1.2 แบบฝาครอบลอย (Floating drum digester) ใช้ในการจัดมูลของสัตว์เลี้ยงที่กองอยู่ใต้ถุนบ้าน และแก้ปัญหาด้านสุขอนามัยกำจัดแหล่งเพาะพันธุ์เชื้อโรค ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นถือว่าเป็นเพียงผลพลอยได

การผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์มีหลากหลายรูปแบบ ซึ่งปัจจุบันได้มีการคิดค้นเทคโนโลยี และถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย

การผลิตก๊าซชีวภาพส่วนใหญ่จะแยกตามแหล่งที่มาของน้ำเสีย ได้แก่ ฟาร์มเลี้ยงสัตว์ (Farm/manure waste) ของเสียจากอุตสาหกรรม (Industrial waste) ขยะมูลฝอยและครัวเรือน (Municipal Solid Waste, MSW/Household) ปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพจะใช้กระบวนการย่อยสลายทางชีววิทยาแบบไม่ใช้อากาศ (Anaerobic process) ภายในบ่อหมัก โดยแบ่งตามอัตราการย่อยสลายอินทรีย์ ได้ 2 ระดับ คือ อัตราการย่อยสลายอินทรีย์ต่ำ (Low rate) และสูง (High rate) สำหรับมูลสัตว์ ดังนี้

1.บ่อหมักไร้ออกซิเจนแบบช้า (Low rate anaerobic reactor) มีอยู่ด้วยกัน 3 รูปแบบ คือ แบบโดมคงที่ (Fixed dome digester) แบบฝาครอบลอย (Floating drum digester) และแบบรางขนาน (Plug flow digester) ซึ่งมี 2 รูปแบบ คือ แบบพลาสติกคลุมบ่อดิน (Cover lagoon) และแบบพลาสติกคลุมราง บ่อหมักไร้ออกซิเจนแบบช้าจะต้องใช้พื้นที่ในการติดตั้งอุปกรณ์มาก เพราะต้องใช้เวลาในการกักเก็บน้ำสูง

1.1 แบบโดมคงที่ (Fixed dome digester) จะสร้างด้วยคอนกรีตฝังอยู่ในดิน มีท่อเพื่อเติมมูลสัตว์และท่อให้มูลสัตว์ไหลออก ส่วนเก็บก๊าซสร้างด้วยคอนกรีตติดกับบ่อหมัก ซึ่งแรงดันของก๊าซไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับปริมาตรของก๊าซภายในบ่อ

1.2 แบบฝาครอบลอย (Floating drum digester) ใช้ในการจัดมูลของสัตว์เลี้ยงที่กองอยู่ใต้ถุนบ้าน และแก้ปัญหาด้านสุขอนามัยกำจัดแหล่งเพาะพันธุ์เชื้อโรค ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นถือว่าเป็นเพียงผลพลอยได้

1.3 แบบรางขนาน (Plug flow digester) ประกอบด้วย แบบพลาสติกคลุมบ่อดิน (Cover lagoon) มีการนำถุงยางเก็บก๊าซมาสร้างครอบไปบนบ่อรวบรวมมูลสัตว์ที่มีอยู่แล้ว ซึ่งอาจเป็นบ่อคอนกรีตหรือดินขุดก็ได้ ในกรณีที่เป็นบ่อดินขุด อาจปูแผ่นยางที่ใช้ปูสระเก็บน้ามาปูทับ เพื่อมิให้เกิดการรั่วซึมของของเสียลงใต้ดิน

แบบพลาสติกคลุมราง (Channel digester)

เป็นบ่อคอนกรีตที่มีรูปร่างยาวคล้ายรางหรือคลองส่งน้ำ บนบ่อหมักมีพลาสติกคลุมเพื่อใช้เก็บก๊าซชีวภาพ ตัวบ่อหมักจะถูกฝังอยู่ในดิน มีท่อเติมมูล และท่อเติมมูลและท่อนำมูลออกอยู่ทางหัวและท้ายบ่อ เนื่องจากใช้พลาสติกเป็นตัวเก็บก๊าซ ดังนั้น จึงมีแรงดันก๊าซค่อนข้างต่ำ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์เพิ่มแรงดันเพื่อนำก๊าซไปใช้งาน

2.บ่อหมักไร้ออกซิเจนแบบเร็ว (High rate anaerobic reactor) มีอัตราการย่อยสลายเกิดขึ้นรวดเร็ว เพราะในระบบมีการกวนผสม การกักเก็บและรักษาตะกอนแบคทีเรียที่มีคุณภาพให้อยู่ในระบบเป็นเวลานาน โดยออกแบบให้ตะกอนถูกยึดตรึงไว้กับตัวกลาง หรือการทำให้ตะกอนรวมตัวกันเป็นก้อน และยังมีการนำตะกอนที่หลุดไปกับน้ำล้นกลับมาในระบบ บ่อหมักมีขนาดเล็ก สามารถรับปริมาณของเสียได้มาก

ซึ่งบ่อหมักแบบนี้ เหมาะสมที่จะนำมาประยุกต์ใช้กับน้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีปริมาณความเข้มข้นสารอินทรีย์สูง และก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้สามารถนำไปใช้ทดแทนเชื้อเพลิงที่ใช้ในกระบวนการผลิต ทำให้ลดค่าใช้จ่ายการบำบัดให้ต่ำลง ช่วยลดการใช้เชื้อเพลิง และน้ำเสียที่บำบัดแล้วจะเป็นไปตามมาตรฐานน้ำทิ้ง

บ่อหมักแบบไร้ออกซิเจนแบบเร็ว จะแบ่งออกเป็น 2.1 แบบ Up-Flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) น้ำเสียจะถูกสูบเข้าก้นถังที่แบ่งเป็น 2 ชั้น ชั้นล่าง (Sludge bed) เป็นตะกอนเม็ด (granular bacteria) ขนาด 2 – 5 มม. เป็นแบคทีเรียใยขาว เกาะกันมีความหนาแน่นสูง ส่วนชั้นบนเรียกว่า Sludge blanket ทางด้านบนของบ่อหมัก UASB จะมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า Gas Solid Separator ทำหน้าที่แยกก๊าซและป้องกันมิให้ตะกอนแบคทีเรียหลุดออกไปกับน้ำเสีย

2.2 แบบ High suspension solid Up-Flow Anaerobic Sludge Blanket (H-UASB) พัฒนาจากระบบ UASB เพื่อแก้ไขปัญหาการอุดตันของระบบหัวจ่ายน้ำเนื่องจากตะกอนของมูลสัตว์ มี buffer tank ทำหน้าที่แยกตะกอนแขวนออกจากน้ำเสียและมูลสัตว์ให้มีปริมาณน้อยที่สุด

ขอบคุณข้อมูล กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) กระทรวงพลังงาน