รายงานการวิจัย 7 การพัฒนาระบบ ...research.rmutsb.ac.th/fullpaper/2555/25552391441030.pdf · 2016-11-01 · บทที่ 1. บทน

รายงานการวจย

เรอง

การพฒนาระบบควบคมประสทธภาพการผลตพลงงานไฟฟา ในระบบผลตพลงงานทดแทนดวยกาซชวภาพ

นายอานนท พวงชงงาม ผศ.ดนพล ค าปญญา

นายวสทธ ตนตรงเรอง

งานวจยเรองนไดรบทนอดหนนเพอการวจยจากงบประมาณแผนดน ป 2555

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

ก

หวหนาโครงการวจย นายอานนท พวงชงงาม

ผรวมวจย ผศ.ดนพล ค าปญญา นายวสทธ ตนตรงเรอง

ชอโครงการ การพฒนาระบบควบคมประสทธภาพการผลตพลงงานไฟฟา ในระบบผลตพลงงานทดแทนดวยกาซชวภาพ

งบประมาณ งบประมาณแผนดนประจ าป 2555

บทคดยอ

รายงานการวจยฉบบน เปนการน าเสนอผลการศกษาแนวทางในการพฒนาระบบ

ควบคมประสทธภาพการผลตพลงง านในระบบผลตพลงงานทดแทนดวยกาซชวภาพ โดยมการศกษา

และทดลองเพอหาปจจยทมผลตอการเกดกาซชวภาพทมคณภาพเหมาะสมกบการน าไปใชกบ

เครองยนตส าหรบกาซชวภาพเพอขบเคลอนเครองก าเนดไฟฟา และผลจากการทดลองไดน าไป

ประยกตใชในระบบผลตพลงงานไฟฟาจากกาซชวภาพจรงขนาด 1 เมกกะวตต จากแนวทางในการ

วจยนสามารถน ามาใชเปนสวนประกอบในการสรางระบบการควบคมประสทธภาพในการท างานของ

ระบบผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพได ผลทไดจากการวจยสามารถน าไปใชเปนแนวทางในการ

จดการเพอลดตนทนในการผลตพลงงาน เพอสรางโอกาสในการแขงขนทางธรกจพลงงานและพฒนา

ระบบผลตพลงงานทดแทนทมอยใหมประสทธภาพสงขนได โดยค านงถงความเปนไปไดของตนทนใน

การปรบปรงทเปนไปไดและมความปลอดภยตามทมาตรฐานก าหนด

สวพ.


ม

ข

กตตกรรมประกาศ

ขอขอบคณมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภมและสถาบนวจยและพฒนา ทท าหนาทในการบรหารงานวจยของมหาวทยาลยฯ ไดอยางมประสทธภาพ และขอขอบคณบรษท ท เอม เพาเวอร แมเนจเมนท จ ากด ทเออเฟอสถานทและขอมลทใชในการท าวจยในครงนดวยดตลอดมา ท าใหงานวจยโดยรวมของมหาวทยาลยฯ มความกาวหนาทงดานจ านวนโครงการวจยและจ านวนนกวจย รวมทงงบประมาณทไดสนบสนนอยางตอเนองและเพยงพอ ท าใหงานวจยนสามารถด าเนนงานไดส าเรจตามวตถประสงค

สวพ.


ม

ค

สารบญเรอง

หนา บทคดยอ ก กตตกรรมประกาศ ข สารบญเรอง ค สารบญรป จ สารบญตาราง ช บทท 1. บทน า 1.1 บทน า 1 1.2 วตถประสงค 1 1.3 เปาหมายหรอผลผลตหรอผลส าเรจของโครงการ 2 1.4 แผนการด าเนนงานตามโครงการวจย 2 1.5 ขนตอนในการด าเนนการ 3 1.6 ระยะเวลาด าเนนงาน 3 2. ทฤษฎทเกยวของ 2.1 ประวตการพฒนาการวจยและสงเสรมเทคโนโลยแกสชวภาพ ในประเทศไทย 4 2.2 กลมบอหมกไรออกซเจนแบบเรว (High rate anaerobic digester) 6 2.3 กาซชวภาพ 14 2.4 ขบวนการยอยสลายสารอนทรยสภาวะปราศจากออกซเจน 17 2.5 ปจจยทมอทธพลตอการผลตแกสชวภาพ 19 2.6 กาซชวภาพพลงงานทางเลอก 21 2.7 การน าเศษอาหารมาหมกเปนกาซชวภาพ 23 3. วธด าเนนการวจย 3.1 การทดสอบการหมกกาซชวภาพในหองทดลอง 29 3.2 การน าไปประยกตใชในระบบผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพ 40 3.3 แนวทางการทดสอบระบบควบคมประสทธภาพการผลตพลงงานไฟฟา 41

สวพ.


ม

ง

สารบญ(ตอ) บทท หนา 4. ผลการวจย 4.1 ผลการทดลองการหมกกาซชวภาพ 42 4.2 ผลการทดลองเพอเปรยบเทยบผลการใชงานกบเครองยนตระหวาง เชอเพลงน ามนและเชอเพลงกาซชวภาพ 52 4.3 ผลการทดสอบการประยกตใชกบระบบผลตพลงงานไฟฟา 54 5. สรปผลการวจย 64 เอกสารอางอง 66 ภาคผนวก ภาคผนวก ก ภาคผนวก ข

สวพ.


ม

จ สารบญรป

รปท หนา รปท 2.1 แสดงระบบผลตกาซชวภาพ 4 รปท 2.2 แสดงระบบผลตกาซชวภาพแบบ ถงกรองไรออกซเจน (Anaerobic Filter) 7 รปท 2.3 แสดงระบบผลตกาซชวภาพแบบชนลอยตวแบบไมใชอากาศ (Anaerobic Fluidized Bed) 8 รปท 2.4 แสดงระบบผลตกาซชวภาพแบบสมผส AC โดยใชถงกวนสมบรณ (CSTR, Continuous Stirred Tank Reactor) 9 รปท 2.5 แสดงระบบหมกแบบ UASB 10 รปท 2.6 แสดงระบบผลตกาซชวภาพ แบบ Up flow Anaerobic Sludge Blanket 11 รปท 2.7 แสดงบอหมกแบบ H-UASB 1 2 รปท 2.8 แสดงระบบผลตกาซชวภาพ แบบ Expanded Granular Sludge Bed 12 รปท 2.9 แสดงระบบผลตกาซชวภาพ แบบ Anaerobic Rotating Biological Contactor 13 รปท 2.10 แสดงถงปฏกรณไรอากาศแบบแผนกน (Anaerobic Baffled Reactor) 14 รปท 2.11 กระบวนการยอยสลายสารอนทรย 1 7 รปท 2.12 ขนตอนยอยสลายสารอนทรย 18 รปท 2.13 กระบวนการหมกอนทรยวตถในสภาพไรออกซเจนเพอผลตกาซชวภาพ 23 รปท 3.1 โครงสรางของกระบวนการผลตไฟฟาโดยใชกาซชวภาพ 30 รปท 3.2 แสดงภาพถงพลาสตกขนาด 200 ลตร 30 รปท 3.3 การออกแบบถงหมกขนาด 200 ลตร 31 รปท 3.4 แสดงภาพถงหมก ขนาด 200 ลตร 31 รปท 3.5 แสดงภาพถงพลาสตกขนาด 100 ลตร 33 รปท 3.6 การออกแบบถงเกบกาซ 33 รปท 3.7 แสดงภาพถงเกบกาซ 34 รปท 3.8 การออกแบบตวกรองคารบอนไดออกไซด 35 รปท 3.9 การออกแบบตวกรองซลเฟอร 36 รปท 3.10 การออกแบบตวกรองความชน 37

สวพ.


ม

ฉ

สารบญรป(ตอ)

รปท หนา รปท 3.11 ระบบการผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพ 40 รปท 4.1 ผลเฉลยของการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร 43 รปท 4.2 ผลเฉลยการเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน 45 รปท 4.3 ผลเฉลยเปรยบเทยบการเตมปรมาณลลสกรทแตกตางกน 48 รปท 4.4 ผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 2 ลตร 49 รปท 4.5 ผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 4 ลตร 50 รปท 4.6 ผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 6 ลตร 51 รปท 4.7 ผลการเปรยบเทยบผลการเตมเศษอาหารและจ านวนปรมาตรของกาซชวภาพ 52 รปท 4.8 ผลการเดนเครองยนตขณะใชเชอเพลงน ามน 53 รปท 4.9 ผลการเดนเครองยนตขณะใชเชอเพลงกาซชวภาพ 54 รปท 4.10 เอกสารบนทกผลการเตมน าเสยและน าจลนทรย 55 รปท 4.11 เอกสารบนทกการวดคามเทนและ COD 56 รปท 4.12 เอกสารบนทกการตรวจสอบกอนเดนเครอง 57 รปท 4.13 เอกสารบนทกการผลตพลงงานไฟฟา 58 รปท 4.14 ระบบบนทกและเกบขอมลแบบสรางฐานขอมล 59 รปท 4.15 ระบบปองกนของการผลตพลงงานไฟฟา 59 รปท 4.16 อปกรณปองกนระบบการผลตพลงงานไฟฟา 60 รปท 4.17 โปรแกรมของระบบปองกนการผลตพลงงานไฟฟา 60 รปท 4.18 เอกสารบนทกหนวยพลงงานไฟฟา 61 รปท 4.19 เปรยบเทยบอตราการใชกาซของเครองยนต 62 รปท 4.20 เปรยบเทยบก าลงไฟฟาทผลตได 63 รปท 4.21 สมรรถนะเชงพลงงานระบบผลตพลงงานไฟฟา 63

สวพ.


ม

ช

สารบญตาราง

ตารางท หนา ตารางท 1.1 แสดงระยะเวลาด าเนนการ 3

ตารางท 2.1 การกระจายของบอแกสชวภาพแบบตาง ๆ ในประเทศไทย 6 ตารางท 4.1 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร ครงท 1 42 ตารางท 4.2 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร ครงท 2 42 ตารางท 4.3 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร ครงท 3 43 ตารางท 4.4 แสดงผลเฉลยของการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร 43 ตารางท 4.5 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน ครงท 1 44 ตารางท 4.6 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน ครงท 2 44 ตารางท 4.7 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน ครงท 3 45 ตารางท 4.8 แสดงผลเฉลยการเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน 45 ตารางท 4.9 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกน ครงท 1 46 ตารางท 4.10 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกน ครงท 2 46 ตารางท 4.11 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกน ครงท 3 47 ตารางท 4.12 แสดงผลเฉลยการเปรยบเทยบการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกน 47

ตารางท 4.13 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 2 ลตร 48 ตารางท 4.14 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 4 ลตร 49 ตารางท 4.15 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 6 ลตร 50 ตารางท 4.16 แสดงการเปรยบเทยบผลการเตมเศษอาหารและจ านวน ปรมาตรของกาซชวภาพ 51 ตารางท 4.17 แสดงผลการเดนเครองยนตขณะใชเชอเพลงน ามน 52 ตารางท 4.18 แสดงผลการเดนเครองยนตขณะใชเชอเพลงกาซชวภาพ 53 ตารางท 4.19 แสดงสมรรถนะของระบบการผลตพลงงานไฟฟา 62

สวพ.


ม

1

บทท 1

บทน า 1.1 บทน า

ปจจบนการนาพลงงานทดแทนมาใชเปนทนยมกนมากเนองจากเปนการลดใชพลงงานนามนทกาลงจะหมดไปจากโลกนและยงเปนการลดภาวะโลกรอนอกทางหนงซงพลงงานทดแทนมหลายรปแบบ สาหรบในทนจะกลาวถงการผลตไฟฟาโดยใชกาซชวภาพ ซงกาซชวภาพทไดนไดมาจากการยอยสลายของมลสตวและเศษอาหารโดยจะนากาซชวภาพทไดไปผานกระบวนการกรองกาซซงจะทาใหกาซทเหลอนนมเพยงกาซมเทนเพยงอยางเดยวและนากาซมเทนทไดไปใชเปนเชอเพลงของเครองยนตแลวนาเครองยนตไปปนเครองกาเนดไฟฟาแลวจะไดกระแสไฟฟาไปใชตามบานเรอนเหมาะสาหรบการปนไฟฟาใชเองหรอถาเราไมไดนากาซไปใชกบเครองยนตกนาไปใชสาหรบหงตมตามครวเรอนได 1.2 วตถประสงค

1.2.1 เพอศกษาหลกการทางานและจดออนในการทางานของระบบการผลตพลงงานทดแทนดวยกาซชวภาพและเชอเพลงอนๆ

1.2.2 เพอออกแบบและสรางระบบควบคมประสทธภาพการผลตพลงงานทมระบบไมซบซอน สามารถนาไปเปนแนวทางประยกตใชงานไดกบระบบผลตพลงงานทดแทนจากกาซชวภาพทมอยตามชมชนทวไปได

1.2.3 เพอเปนแนวทางในการสรางระบบควบคมประสทธภาพการผลตพลงงานไฟฟาจากกาซชวภาพทมตนทนตาและมประสทธภาพในการใชงานสง สามารถนาไปประยกตใชงานไดด

1.2.4 เพอถายทอดเทคโนโลยใหกบผทสนใจหรอมความตองการ สามารถนาระบบไปประยกตใชไดอยางถกตองและยงยน

1.3 เปาหมาย หรอผลผลตหรอส าเรจของโครงการ

1.3.1 สามารถออกแบบและสรางระบบควบคมประสทธภาพการผลตพลงงานไฟฟาจากกาซชวภาพไดอยางถกตองและปลอดภย 1.3.2 สามารถนาไปเปนแนวทางในการลดตนทนการผลตพลงงานไฟฟา และเปนการเพมแรงจงใจในการแขงขนทางดานธรกจพลงงานทดแทนมากขน

สวพ.


ม

2

1.3.3 สามารถถายทอดเทคโนโลยสผทสนใจหรอมความตองการทางดานการผลตพลงงานทดแทน 1.3.4 สามารถใชเปนแนวทางในการศกษาและพฒนาดานพลงงานทดแทนตอไป

1.4 แผนการด าเนนงานตามโครงการวจยประจ าปงบประมาณ พ.ศ.2555

1.4.1 สถานทดาเนนการ มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ศนยสพรรณบร 1.4.2 วธการดาเนนการวจย งานวจยนแบงเปน ๖ ขนตอน รายละเอยดของแตละขนตอนไดแสดงดงตอไปน ขนตอนท 1 ศกษาคนควางานวจยทเกยวของกบการใชกาซชวภาพในการผลตพลงงานทดแทนโดยแหลงขอมลทไดจาก กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน(พพ.) รวมทงวารสารตพมพตางๆทเกยวของ ขนตอนท 2 ศกษาปญหาทเกดขนจรงจากระบบทมอยเพอใหเหนจดเดนและจดออนโดยเนนหนกทตวแปรในการควบคมประสทธภาพของระบบการผลต เพอลดตนทนทางดานเชอเพลง

ขนตอนท 3 การออกแบบระบบควบคมประสทธภาพในการผลตพลงงานไฟฟาจากกาซชวภาพ 3.1 ออกแบบระบบควบคมประสทธภาพตามแนวทางทไดศกษาไว

3.2 จดซออปกรณในการสรางระบบควบคมประสทธภาพตามทไดออกแบบไว ขนตอนท 4 การทดสอบและเกบขอมล 4.1 กาหนดแผนทจดเจนในการทดลองและเกบขอมล 4.2 ทาการทดสอบการใชงานของระบบควบคมประสทธภาพของระบบและบนทกขอมลทไดจากการทดสอบ 4.3 วเคราะหผลจากขอมลทไดจากการทดสอบโดยเปรยบเทยบกบขอมลทไดศกษามาในขางตน เพอเปนแนวทางในการปรบปรงแกไข 4.4 ปรบปรงแกไขปญหาทเกดขนเพอใหระบบสามารถทางานรวมกนไดดและมประสทธภาพในการใชงานสงสด ขนตอนท 5 การสรปและวเคราะหขอมล

การวเคราะหขอมลและการรายงานความกาวหนาของการวจยรายงานทก 3 เดอน เพอตรวจสอบ การสรปรายงานฉบบสมบรณ ซงจะรวบรวมกจกรรมและผลงานทงหมดสงมอบภายใน 30 วน หลงจากโครงการสนสดลง

สวพ.


ม

3

ขนตอนท 6 การถายทอดเทคโนโลย เปนขนตอนทถายทอดเทคโนโลยสผสนใจ โดยนาเสนอในรปของงานประชมทางวชาการและ

การเผยแพรดวยสอตางๆและนาไปรวมเผยแพรในงานแสดงทางดานพลงงานทดแทนในโอกาสตางๆ

1.5 ขนตอนในการดาเนนการ ตารางท 1.1 แสดงระยะเวลาดาเนนการ

กจกรรม เดอนท

1-2 3-4 5-6 7-8 9-10 11-12

1. การคนควาและศกษางานวจยทเกยวของ

2. สารวจและเกบขอมลรวมถงปญหาจากระบบผลต พลงงานทดแทนจากกาซชวภาพ

3. ออกแบบและสรางระบบควบคมประสทธภาพ การผลตพลงงานเพอแกปญหาตามขอมลทได

4. การทดสอบและเกบขอมล

5. วเคราะหผลและสรปผล

6. ถายทอดเทคโนโลยสผทสนใจ

1.6 ระยะเวลาดาเนนการ 2 ป

เวลาเรมตน 1 ต.ค. 2554 เวลาสนสดโครงการ 30 ก.ย. 2556

สวพ.


ม

4

บทท 2

ทฤษฎทเกยวของ

2.1 ประวตการพฒนาการวจยและสงเสรมเทคโนโลยแกสชวภาพในประเทศไทย

รปท 2.1 แสดงระบบผลตกาซชวภาพ [2]

ตามหลกการของการผลตแกสชวภาพ คอ การท าใหอนทรยวตถเกดการเนาเปอยยอยสลาย

แลวเกดกลมแกส ถาตองการทจะน าแกสมาใชประโยชน จะตองมการเกบกกแกสดงกลาว โดยการหาวสดมาคลมอนทรยวตถนน เมอเกดการเนาเปอยและเกดแกสแลว แกสจะอยในวสดทคลมรอการน าไปใชประโยชนตอไป พนฐานของบอแกสชวภาพแตละแบบจะเหมอนกนจะแตกตางกนตรงวาจะออกแบบบอแกสอยางไรใหเหมาะสมกบวสดทใชผลตแกส ชนดและแบบของบอแกสชวภาพ (Biogas Plant) บอแกสชวภาพ แบงตามลกษณะการท างาน ลกษณะของของเสยทเปนวตถดบ และประสทธภาพ การท างาน

ในชวงระยะเวลาของการพฒนาการสงเสรมและการวจยจากอดตจนถงปจจบน ถาพจารณาตามวตถประสงคหลกของหนวยงานทท า การสงเสรม และรปแบบของระบบแกสชวภาพ สามารถแบงระยะการพฒนาออกเปน 2 ระยะ ดงน

2.1.1. การพฒนารปแบบบอแกสชวภาพในอดต (หรอแบบเกา ) เปนการพฒนาตงแต

เรมตนในป พ.ศ.2503 จนถงป พ.ศ. 2532 การพฒนาในระยะนสวนใหญเปนการพฒนาบอแกส

สวพ.


ม

5

ชวภาพขนาดเลก หรอบอแกสชวภาพแบบครวเรอน สามารถแบงออกไดเปน3 ชวงเวลา โดยชวงเวลาทงสามมสวนทซอนกนอย ดงตอไปน

2.1.1.1 ชวงระหวางป พ.ศ. 2503-2528 เปนชวงทสงเสรมและสนบสนนโดยกรมอนามย โดยมวตถประสงคหลกเพอพฒนาสาธารณสขชมชนระดบหมบาน โดยการก า จดมลสตวซงเปนแหลงแพรพนธเชอโรค

2.1.1.2 ชวงระหวางป พ.ศ. 2522-2528 เปนชวงทสนบสนนโดยส า นกงานพลงงานแหงชาต โดยมวตถประสงคเพอใชแกสชวภาพเปนพลงงานทดแทนการใชฟน ถานไม และเชอเพลงอน ๆ

2.1.1.3 ชวงระหวางป พ.ศ. 2523-2532 เปนชวงทสงเสรมและสนบสนนการสรางโดยกรมสงเสรมการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ โดยเนนการน า เอาวสดเหลอใชทางการเกษตรทงจากพชและสตวมาหมกใชประโยชนในแงเปนปยปรบปรงดน และเกษตรกรสามารถน า เอาแกสชวภาพไปใชประโยชนในชวตประจ า วนในการหงตมและใหแสงสวางไดดวย

รปแบบของบอแกสชวภาพทกอสรางในระยะนเปนแบบทไดรบการถายทอดมาจากประเทศอนเดย และสาธารณรฐประชาชนจน บอแกสชวภาพรปแบบของอนเดย เปนชนดทมทเกบแกสท า ดวยโลหะครอบบอหมกชนเดยวหรอสองชนมอายการใชงานสน เพราะแกสมกรวตามตะเขบของไฟเบอรกลาส ดงนนระบบแกสชวภาพรปแบบของจนทมฝาครอบเปนโดมท า ดวยอฐฉาบ ปนชเมนตจงถกน า มาสงเสรมใหใชในชนบท รปแบบของบอแกสชวภาพทท า การกอสรางในระยะน เปนการออกแบบใหบอเตมมลสตวมระดบสงกวาพนผวดน การเตมมลตองมการตกเตม

2.1.2. การพฒนารปแบบบอแกสชวภาพในปจจบน เปนการพฒนาโดยเรมตงแตป พ .ศ. 2532 เปนตนมา การพฒนารปแบบและระบบแกสชวภาพในระยะนออกแบบโดยวางระดบบอเตมมลสตวใหสามารถรองรบมล และ น าทเกดขนจากสตวเลยงทงหมดโดยไมตองตกเตม

2.1.2.1 การพฒนาและสงเสรมระบบแกสชวภาพขนาดเลก การพฒนาเรมตนโดยโครงการแกสชวภาพไทย -เยอรมน ซงเปนโครงการรวมมอระหวาง 3 หนวยงาน คอกรมสงเสรมการเกษตร มหาวทยาลยเชยงใหม และ องคกร GTZ ประเทศเยอรมน การสนบสนนและสงเสรมการกอสรางเรมตนในป พ.ศ.2532 โดยใชรปแบบของบอแกสชวภาพแบบยอดโดม ซงไดรบการพฒนาและใชประโยชนในประเทศแทนซาเนย และเรยกชอตามศนยวจยวา CAMARTEC ตอมารปแบบของบอไดรบการปรบปรงใหสามารถท า งานและใชประโยชนไดในประเทศไทย

2.1.2.2 การพฒนาและสงเสรมระบบแกสชวภาพขนาดใหญ การพฒนาระบบแกสชวภาพส า หรบฟารมเลยงสตวขนาดกลางถงใหญ เรมตนโดยโครงการแกสชวภาพเอไอท -เคย (AIT-KU Biogas Project) โครงการรวมระหวางสถาบนเทคโนโลยแหงเอเชยและมหาวทยาลยเกษตรศาสตร

สวพ.


ม

6

โดยการสนบสนนเงนทนจากองคกร GTZ จดสรางระบบแกสชวภาพแบบปลกโฟลว ขนาด 170 ลกบาศกเมตร ขนในป 2530 เพอการวจยสาธตและ ใชประโยชนในการบ าบดมลสกรของฟารมเลยงสกรของสถานวจยทบกวาง อ.แกงคอย จ.สระบร

โดยมการน า แกสชวภาพไปขบเคลอนเครองก าเนดไฟฟาแบบเหนยวน า แลวปอนกระแสไฟฟาเขาสสายของการไฟฟาผานตปอนกระแสไฟ หลงจากนนโครงการไดปรบปรงใหมประสทธภาพสงขน โดยน า บอหมกเรวแบบเอเอฟและยเอเอสบมาใชรวมกบบอหมกชาแบบปลกโฟลว โดยมบอตกตะกอนเปนตวแยกของแขงและน า เรยกระบบลกผสมนวา ระบบแกสชวภาพแบบไฮฟ ระบบไฮฟ ไดกอสรางเพอการวจย และสาธตทฟารมเลยงสกรของศนยวจยและฝกอบรมการเลยงสกรแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตก า แพงแสน จ.นครปฐม การกอสรางเรมป พ.ศ. 2533 สรางเสรจ และท า พธเปดเปนทางการเมอ28 สงหาคม 2535

ในชวงระยะเวลาใกลเคยงกนโครงการแกสชวภาพไทย -เยอรมน ไดกอสรางระบบแกสชวภาพขนาดใหญเพอการวจยและสาธตขนทฟารมสกร ภาควชาสตวบาลมหาวทยาลยเชยงใหม จงหวดเชยงใหม ขนในป พ.ศ. 2532 สวนประกอบของระบบมบอตกตะกอน บอหมกเรวแบบยเอเอสบ และบอหมกชาแบบปลกโฟลว ซงเรยกบอหมกแบบนวา ระบบแกสชวภาพแบบรางคขนาน (Modular Double Biogas System)

ตารางท 2.1 การกระจายของบอแกสชวภาพแบบตาง ๆ ในประเทศไทย ภาค จ านวนบอ

ทงหมด แบบ

ยอดโดม ปากบอ ชนเดยว

ปากบอ สองชน

แบบอน ๆ

กลาง 101 434 480 40 61 ใต 689 508 59 122 -

ตะวนออกเฉยงเหนอ 645 464 83 97 - เหนอ 201 106 57 37 -

ตะวนออก 245 - 128 33 - รวม 2781 1584 807 329 61

ทมา : นารา และคณะ 2530 [1]

2.2 กลมบอหมกไรออกซเจนแบบเรว (High rate anaerobic digester) เปนบอทเหมาะส าหรบใชบ าบดน าเสยประเภททมปรมาณสารอนทรยสวนใหญอยในรปท

ละลายน าได บอหมกแบบนจะมประสทธภาพในการยอยสลายคอนขางเรว ระยะเวลาเกบกก ( HRT) ประมาณ0.5-3 วน ประสทธภาพการก าจด COD สงถงรอยละ 80-90 ซงจากประสทธภาพของบอ

สวพ.


ม

7

หมกจงท าใหบอหมกมขนาดเลก แตสามารถรบปรมาตรของเสยไดมากกวา สวนใหญจะไมนยมน ามาใชกบมลสตว เนองจากตะกอนจากมลสตวจะสรางปญหาแกระบบฯ รปแบบบอชนดน มดงน

2.2.1 ระบบหมกแบบ ถงกรองไรออกซเจน (AF, Anaerobic Filter หรอ Anaerobic

Fixed Film) ระบบไดถกพฒนาใหมความสามารถในการเกบกกตะกอนจลนทรยไดดขนจากถงหมกทอาศย

การท างานของตะกอน จลนทรยแขวนลอยในน าเสย มาเปนแบบระบบทอาศยการท างานของจลนทรยทยดเกาะกบตวกลาง จากรป แสดงใหเหนถงลกษณะทวไปของเครองกรองแบบไมใชอากาศสวนประกอบทส าคญคอถงสงทมลกษณะคลายถงกรอง แตบรรจภายในดวยหนขนาด 1.5–2 นวหรออาจใชตวกลางพลาสตกแทนกได น าเสยจะไหลจากขางลางขนขางบน ลกษณะเชนนจะท าใหน าทวมตวกลางอยตลอดเวลา ถาท าใหแบคทเรยสวนใหญถกจบอยภายในถงกรอง

น าทไหลออกมาจะมความใสโดยไมตองใชถงตกตะกอนตางหาก โดยปกตเครองกรองไมใชอากาศมขนาดเลกกวาถงยอยแบบธรรมดาเพราะมอตราบ าบดสงกวา (ใชเวลากกน าต ากวา ) อยางไรกตามเครองกรองแบบไมใชอากาศมจดออนบางอยางทตองแกไข คอ หากความเรวของน าในถงปฏกรยาเกน 2 เมตร/วน จะเกดการชะเอา Floc Sludge ออกจากระบบ ท าใหประสทธภาพของระบบลดลง และหากเกด Fixed Film มากจนควบคมไมไดกจะเกดการอดตนและเกดการไหลลดวงจร ท าใหประสทธภาพลดลง จากขอดอยดงกลาวท าใหตองใชพนทมากและมความยงยากในการบ ารงรกษา อกทงตวกลางทมคณสมบตทดครบถวนจะมราคาแพง (6,000 บาท/ลบ.ม.) ถงกรองไรออกซเจนจงไมไดรบความนยมน ามาใชงานกบระบบขนาดใหญ แตกมการใชงานอยบางกบระบบขนาดเลกและขนาดกลาง

รปท 2.2 แสดงระบบผลตกาซชวภาพแบบ ถงกรองไรออกซเจน (Anaerobic Filter) [2]

สวพ.


ม

8

ขอด

1.สามารถรบปรมาณสารอนทรยไดสง 2.ทนทานตอการเปลยนแปลงของน าเสย 3.งายตอการควบคมระบบ

ขอเสย 1. คากอสรางระบบสงกวาระบบอน ๆเนองจากราคาของวสดกรองทสง 2. มปญหาอดตนในระยะยาว

2.2.2 ระบบหมกแบบ ชนลอยตวแบบไมใชอากาศ (AFB, Anaerobic Fluidized Bed)

ระบบนเปนระบบทไดพฒนามาจากระบบถงกรองไรออกซเจน (Anaerobic Filter) มการดดแปลงระบบ โดยเปลยนตวกลางทเปนชนดตดอยกบท มาใชตวกลางทสามารถเคลอนไหวไดและมพนทผวมากๆ ซงตวกลางดงกลาวจะเปนทราย , Anthracite , Activated Carbon หรอวสดอนๆ ทมขนาดใกลเคยงเมดทราย การท างานของระบบจะใหตวกลางมการเคลอนไหวตลอดเวลาจงไมเกดการอดตน และระบบยงมพนทผวของฟลมจลชพตอหนวยปรมาตรมากกวาถงกรองไรออกซเจนอกดวย ซงท าใหระบบสามารถรบภาระบรรทกสารอนทรยไดสงกวา แตขอเสยของระบบน คอ ตองสนเปลองพลงงานจ านวนมากในการทจะท าใหเกดการขยายตวของชนตวกลาง และทส าคญทสด คอ มการน าระบบมาใชงานจรงในระดบ Full Scale นอยมากในประเทศไทย

รปท 2.3 แสดงระบบผลตกาซชวภาพแบบชนลอยตวแบบไมใชอากาศ (Anaerobic Fluidized Bed) [2]

สวพ.


ม

9

ขอด

1.มประสทธภาพสงมาก ขอเสย

1.มความยงยากในการออกแบบ 2.มคาใชจายสงทงการกอสรางระบบหมกและการควบคมดแล เนองจากตองมการหมนเวยน

อตราน าไหลขนทสงและคงทตลอดเวลา ควบคมดแลดงนจงท าใหระบบหมกแบบนไมนยมใชในอตสาหกรรม 2.2.3 ระบบหมกแบบถงยอยแบบสมผส (AC, Anaerobic Contact)

ถงยอยแบบสมผส ใชในการก าจดสารอนทรยทอยในน าเสย สารอนทรยทตองการก าจดอาจเปนของแขงหรอสารละลายกได ถงยอยแบบสมผสนอาจเปนถงปฏกรยาแบบมการหมนเวยนตะกอนหรอไมมกได แตนยมใชแบบทมการหมนเวยนตะกอน ดงรป โดย ถงกวนสมบรณ จะมถงตกตะกอนขนาดใหญท าหนาทแยกแบคทเรยออกจากน าเสยเพอน าตะกอนจลนทรยมาหมนเวยนกลบเขาถงกวนสมบรณใหมเพอรกษาปรมาณจลนทรยในระบบ ถงกวนสมบรณจะเลยงแบคทเรยชนด Floc Sludge ใหมความเขมขนสงประมาณ 10,000 – 30,000 มก./ลตร ท าใหถงหมกมคากอสรางและคาใชจายในการเดนระบบบ าบดใกลเคยงกบระบบเตมอากาศ ซงจะแพงกวาระบบไรออกซเจนประเภทอน ๆ อกทงมปญหาในการควบคมให Floc Sludge ตกตะกอน ระบบนจงไมเปนทนยมในหมวศวกรผออกแบบคนไทยท าใหมใชกนนอยมาก สวนในตางประเทศนยมใชกนมากในอดต

สวพ.


ม

10

รปท 2.4 แสดงระบบผลตกาซชวภาพแบบสมผส AC โดยใชถงกวนสมบรณ (CSTR, Continuous Stirred Tank Reactor) [2]

ขอด

1. มประสทธภาพสงในการยอยสลายสง สามารถรบภาระปรมาณการเตมสารอนทรยสง ชวยลดระยะเวลาในการกกเกบน าเสยในถงหมก

2.คากอสรางระบบหมกไมสงมากนก

ขอเสย 1. มความยงยากในการออกแบบและควบคมดแลระบบเนองจากตองระวงในการควบคม

ปรมาณแบคทเรยในระบบใหเหมาะสม 2. ตองมการกวนผสมในถงหมกตลอดเวลา 3. ตะกอนแบคทเรยมคณสมบตจมตวยาก อาจจ าเปนตองมอปกรณอนทชวยท าใหตะกอน

แบคทเรยนจมตวดขน 4. มกใชกบน าเสยปรมาณสง ซงท าใหคากอสรางระบบต ากวามาก เมอเปรยบเทยบกบระบบ

หมก AF

2.2.4 ระบบหมกแบบ UASB (Up flow Anaerobic Sludge Blanket)

สวพ.


ม

11

รปท 2.5 แสดงระบบหมกแบบ UASB [2]

ลกษณะการท างานของบอ U ASB คอน าเสยจะถกสงเขากนถง ตะกอนแบคทเรยทกนถงแบงเปน 2 ชน ชนลาง (Sludge Bed) เปนตะกอนเมด เปนแบคทเรยชนนดเสนใยยาวเกาะกนแนน มความหนาแนนสง สวนชนท 2 เรยกวา Sludge Blanket เปนแบคทเรยตะกอนเบาชวงบนของถงหมกจะมอปกรณแยกกาซชวภาพและตะกอนแบคทเรย (Gas-Solid Separator)

ระบบ UASB เปนระบบทไมตองใชสารตวกลาง มทศทางไหลของน าเสยจากดานลางขน

ดานบน โดยแบคทเรยจะถกเลยงใหจบตวกนเปนเมดขนาดใหญ จนกระทงมน าหนกมากและสามารถตกตะกอนไดด เมดสลดจ(กากตะกอน)ขนาดใหญจะจมตวอยขางลางสวนเมดขนาดเลกจะอยขางบน เมดเลกทสดจะลอยตวอยเปนชนสลดจ เมดบางสวนอาจหลดขนถงตอนบนของถง ตอนบนของระบบยเอเอสบมอปกรณทคลายถงตกตะกอนมหนาทแยกเมดตะกอนขนาดเลกและกาซชวภาพออกจากน าเรยกวา Gas Solids Separator (GSS ท าหนาทแยกกาซ ตะกอนแบคทเรยและน าทงออกจากกน น าทงจะระบายไปยงระบบ Secondary Treatment กาซชวภาพจะถกรวบรวม สงไปใชเปนเชอเพลง เนองจากมมเทน (CH4) อยประมาณรอยละ 50-85 ระบบสามารถรบ COD loading ไดสงถง 12 กก.COD/ลบ.ม-วน มผลท าใหระยะเวลาในการบ าบดน าเสยของระบบสนลงอยางมาก เหลอเพยง 4 – 160 ชม.ระบบมความสามารถในการสงผานอาหารไดด เนองจากเมดตะกอนแบคทเรยประกอบดวยแบคทเรยสรางกรดและแบคทเรยสรางมเทนเกาะกนอยเปนเมด และสามารถยอยสลายมลสารทมความเขมขนสงไดด โดยสามารถบ าบดน าเสยทมความเขมขนถง 100,000 มก./ล. ได

สวพ.


ม

12

รปท 2.6 แสดงระบบผลตกาซชวภาพแบบ Up flow Anaerobic Sludge Blanket [2]

ขอด 1.เปนระบบทมประสทธภาพสงและคากอสรางต าเมอเปรยบเทยบกบระบบอนๆ ทงน

เนองจากไมตองการเครองกวนผสมและถงตกตะกอน 2.สามารถรบปรมาณสารอนทรยไดสง

ขอเสย 1.มความยงยากในการเลยงตะกอนเมดจากตะกอนเบา และไมเหมาะสมกบน าเสยทมสาร

แขวนลอยสง

2.2.5 แบบ H-UASB (High suspension solid-Up-Flow Anaerobic Sludge Blanket) เปนแบบบอหมกทพฒนาจากระบบ UASB เพอแกปญหาการอดตนระบบหวจายน าของ UASB เนองจากตะกอนของมลสตว โดยน าบอปรบสภาพ ( Stabilizing Pond หรอ EQ) จากระบบผลตกาซชวภาพจากน าเสยอตสาหกรรมมาใช พรอมกบเรยกชอใหมวา Buffer tank ท าหนาทแยกตะกอนแขวนลอยออกจากน าเสยและมลสตว ใหมปรมาณนอยทสดพรอมกนนยงไดน าแผนยาง PE ทใชคลมบอหมกกาซชวภาพแบบราง มาคลมบน Buffer tank ท าหนาทเกบกาซชวภาพทผลตไดจากระบบ UASB

สวพ.


ม

13

รปท 2.7 แสดงบอหมกแบบ H-UASB [2]

2.2.6 ระบบหมกแบบ EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) ระบบ EGSB ปรบปรงมาจากระบบ UASB โดยใหมอตราน าไหลขนสงประมาณ 3-10 ม./ชม.

ท าใหชนนอน (Sludge Bed) มการขยายตวมากกวาระบบ UASBชวยท าใหมการสมผสระหวางน าเสยและเมดแบคทเรยไดทวถง การบ าบดน าเสยจงมประสทธภาพมากกวาระบบ UASB รปตดของ EGSB แสดงอยในรปท 6 การยอยสลายสารอนทรยใหกลายเปนมเทน เกดขนภายในชนสลดจนอน (Sludge Bed) ความสงของชนสลดจนอน ขนอยกบความสงของถงหมก ซงมกมคาอยในชวง 7–14 เมตร เมอน าเสยไหลขนมาถงตอนบนซงเปน GSS หรอระบบแยกกาซและของแขงแขวนลอยออกจากน า กาซชวภาพและของแขงแขวนลอย (SS)ถกแยกออกจากน าเสยทบ าบดแลว กาซจะลอยตวขนสผวน า SS จะตกตะกอนกลบลงไปยงตอนลางของถงหมก น าเสยบ าบดแลวจะไหลออกจากถงหมก ระบบ GSS ของถงหมกแบบ EGSB เปนระบบทออกแบบพเศษใหสามารถท างานไดดกวาระบบ GSS ของถง UASB ทวไป กลาวคอ ใหสามารถรบอตราไหลไดสงกวา (อตราน าลนผวของระบบ GSS ชดพเศษนมคาประมาณ 1 ม/ชม.)

สวพ.


ม

14

รปท 2.8 แสดงระบบผลตกาซชวภาพแบบ Expanded Granular Sludge Bed [2]

2.2.7 ระบบหมกแบบจานหมนชวภาพไมใชอากาศ (AnRBC หรอ Anaerobic Rotating Biological Contactor)

ระบบน าขอดของระบบฟลมตรง (Fixed Film) และจานหมนชวภาพ (RBC) มาใชในระบบไมใชอากาศลกษณะของระบบกคลายคลงกบระบบจานหมนชวภาพธรรมดา เพยงแตมฝาปดเพอมใหสมผสอากาศจากภายนอก และมชองระบายกาซออกทางตอนบน (ดงรปท 6.12) ผลปรากฏวาแบคทเรยทไมใชอากาศสามารถยดเกาะ และเจรญเตบโตไดดบนผวแผนจาน มค าอางวาระบบนสามารถรบภาระสารอนทรยและภาระทางชลศาสตรทสงขนอยางกะทนหนไดด

รปท 2.9 แสดงระบบผลตกาซชวภาพแบบ Anaerobic Rotating Biological Contactor [2]

ขอด 1.การเรมเดนระบบ (Start Up) ไมยงยาก ซงใชเวลาเพยง 1 - 2 สปดาห 2.การดแลและบ ารงรกษางาย ท าใหไมจ าเปนตองใชบคลากรทมความรความช านาญ

สวพ.


ม

15

3.ไมตองมการควบคมการเวยนตะกอนกลบ 4.ใชพลงงานในการเดนระบบนอย

ขอเสย 1.ราคาเครองจกรอปกรณทมราคาแพง เนองจากตองใชวสดอยางดเปนสวนประกอบ 2.เพลาแกนหมนทตองรบทงแรงอดและแรงบดช ารดบอยครง 3.แผนจานหมนชวภาพช ารดเสยหายงาย หากสมผสสารพษเปนเวลานานอยางตอเนอง

2.2.8 ระบบหมกแบบถงปฏกรณไรอากาศแบบแผนกน (Anaerobic Baffled Reactor) ระบบน าเสยแบบนมลกษณะเปนถง หรอบอดนทมแผนกนขวางหลายแผนตดตงไว การไหลของน าเสยเขาสระบบจะมลกษณะไหลขนลงสลบกนหลายครง โดยมความเรวในการไหลขนลงประมาณ 0.2-0.4 เมตร/ชม. ขนตอนการเกดกาซชวภาพจะคลายกบระบบ UASB ระบบนสามารถใชกบน าเสยทมสารแขวนลอยสง แตระบบมขนาดใหญท าใหตองใชพนทมากกวาระบบ UASB

สวพ.


ม

16

รปท 2.10 แสดงถงปฏกรณไรอากาศแบบแผนกน (Anaerobic Baffled Reactor) [2]

2.3 กาซชวภาพ

กาซชวภาพ หรอไบโอแกส คอ แกสทเกดขนตามธรรมชาต จากการยอยสลายอนทรย โดยจลนทรยภายใตสภาวะ ทปราศจากออกซเจน ไมใชออกซเจนในสภาวะไรอากาศ แกสชวภาพประกอบดวยแกสหลายชนด สวนใหญเปนแกสมเทน ( CH4) ประมาณ 50-70% และแกสคารบอนไดออกไซด ( CO2) ประมาณ 30-50% สวนทเหลอเปนแกสชนดอน ๆ เชน ไฮโดรเจน ( H2) ออกซเจน (O2) ไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) ไนโตรเจน (N2) และไอน า ประมาณ 2 %

การใชพลงงานของโลกเราทกวนนก าลงเปลยนจากการใชพลงงานสนเปลองไปเปนการใชพลงงานหมนเวยนทตองอาศยเทคโนโลยในการผลตมากยงขน เชนจากเดมเราใชน ามนปโตรเลยมเปนแหลงพลงงาน กเปลยนเปนใชพลงงานแสงอาทตย พลงงานลม หรอพลงงานชวมวล ซงตองอาศยเทคโนโลยในการเปลยนรปพลงงานเหลานใหเปนพลงงานไฟฟาส าหรบใหเราใชสอยไดตอไป

ปจจบนการเลยงสตวภายในประเทศเจรญเตบโตและพฒนาขนอยางรวดเรว ผลจากการเลยงสตวไดกอใหเกดปญหาของเสยและน าเนาจากฟารมเลยงสตวโดยเฉพาะอยางยง จากฟารมสกร ก าลงเปนปญหาทท าใหสภาพแวดลอมเสอมโทรม และปญหานนบวนจะทวความรนแรงมากขน

แกสชวภาพเปนเทคโนโลยรปแบบหนงซงเกษตรกรผเลยงสตว ไดประยกตน าไปใชประโยชนในฟารมเลยงสตวเปนเวลานานมาแลว โดยไดรบการสงเสรมจากหนวยงานราชการ หลายแหง แตการใชประโยชนดงกลาวยงมปญหาและขอจ ากดอย ทงนเพราะขาดการศกษา วจยและสงเสรมกนอยางจรงจงและตอเนอง อกทงระบบแกสชวภาพทมการกอสราง ในอดตเปนชนดทออกแบบเพอใชประโยชนของแกสโดยใชมลสตวเพยงสวนหนงของฟารมเทานน รวมทงการท างานของระบบยงมปญหาทางเทคนคหลายดาน ปจจบนจงได มการประยกตเทคโนโลยแกสชวภาพไปใชในฟารมเลยงสตว โดยเนนการบ าบดของเสยจากฟารมเลยงสตวและการรกษาสภาพแวดลอม นอกเหนอไปจากการใชประโยชนของ ของเสยและแกสเพยงอยางเดยวมลสกรเปนของเสยทเกดจากการท าฟารมสกร ซงในแตละปมจ านวนมาก สวนใหญแลวมลสกรทปลอยทงออกจากฟารมสกรไมไดถกน ามาใชใหเกดประโยชนอยางเตมท หากเกษตรกรน ามลสกรมาใชกจะเกดประโยชนมากมายทเดยว เชน เปนปยใสตนไม ปลอยลงบอเลยงปลาหรอน ามาหมกใหเกดแกสมเทน โดยวธแกสชวภาพ บอแบบฟกซโดม (โดมคงท) กเปนอกบอแกสชวภาพชนดหนงทเหมาะส าหรบฟารมขนาดเลกจนถงขนาดใหญ มคาใชจายนอยกวาบอชนดอน แตใหประสทธภาพในการหมกแกสทเทาเทยมกน

2.3 .1 องคประกอบของแกสชวภาพ

สวพ.


ม

17

มเทน (CH4) ประมาณ 50-70% คารบอนไดออกไซด (CO2) ประมาณ 30-50% ไฮโดรเจน (H2) ออกซเจน (O2) ไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) ประมาณ 2 % ไนโตรเจน (N2)

กาซชวภาพเกดขนได โดยขบวนการยอยสลายสารอนทรยดวยจรนทรย จนเกดเปนกาซชวภาพ สารอนทรยทใชในการสรางกาซชวภาพ ไดแก เศษอาหารทยอยไมไดและถกขบออกจากรางกายสตว ซงประกอบดวยสารทใชสรางกาซชวภาพคอ

- เซลลโลส (Cellulose) - โปรตน (Protein) - ลกนน (Lignin) - แปงและน าตาล (Tanin) - ไขมน (Fit) - กรดนวคลอค (Nucleic acid) - แอลกอฮอล (Alcohol)

ตวการสรางกาซชวภาพ ไดแกจลนทรยบางกลมจะยอยสลายมลสตวจนมอนเลกลงและไดสารทจลนทรยกลมทสรางกาซมเทน (Methanogenic bacteria) น าไปสรางกาซมเทนในทสด 2.3.2 คณสมบตและประโยชนของกาซชวภาพ กาซชวภาพมกาซมเทนเปนสวนประกอบหลก จงท าใหมคณสมบตจดตดไฟไดดและสามารถน าไปใชเปนพลงงานทดแทนในรปตางๆ ได เชน - เผาเพอใชประโยชนจากความรอนโดยตรง เชน ใชกบเครองกกลกสกร และหมอตมไอน า (Steam Boiler) เปนตน - เผาเพอใหความรอนและใชในการขบเคลอนเครองจกรกลตางๆ เชน ใชกบเครองยนตเบนซนและเครองยนตดเซล เปนตน - เผาเพอใหความรอนและใชในการผลตพลงงานไฟฟา

สวพ.


ม

18

2. 3.3 ผลเสยเมอปลอยกาซชวภาพทงสบรรยากาศ กาซชวภาพมสวนประกอบหลกเปนกาซมเทนซงเปนกาซทรวม กอภาวะเรอนกระจกทใหผลรนแรงกวากาซคารบอนไดออกไซด ประมาณ 25 เทา ดงนน หากปลอยกาซชวภาพทงสบรรยากาศจะเปนการเพมอตราการเกดภาวะเรอนกระจกหรอเรงใหโลก มอณหภมสงมากขน

2.3.4 กอนน ากาซชวภาพไปใชงาน ตองท าอะไรกอนหรอไม การปรบปรงคณภาพกาซชวภาพ (Gas Purification) กอนการน าไปใชงานมขอทจะพจารณาดงน

2.3.4.1 การดกน าในทอสงกาซชวภาพ ปกตแลวกาซชวภาพทผลตไดมกจะมความชนสงเกอบถงจดอมตว เมอกาซชวภาพไหลผาน

ทอสงกาซจะท าใหความชน (ไอน า) ในกาซชวภาพกลนตวเปนหยดน าและสะสมจนเกดเปนอปสรรคในการสงกาซไปตามทอได ดงนนตองมการตดตงชดดกน ากอนน ากาซชวภาพไปใชงาน 2.3.4.2 ปรบลดปรมาณกาซคารบอนไดออกไซด (CO2) การปรบลดปรมาณกาซคารบอนไดออกไซด (CO2) จากกาซชวภาพนจะปฏบตกตอเมอมความจ าเปน เชน ในกรณทกาซชวภาพทไดมสดสวนของกาซมเทน (CH4) ต ามากจนอยในระดบทจดไฟตดยาก คอประมาณเปอรเซนต CH4 นอยกวา 45 เปอรเซนต

2.3.4.3 การปรบลดกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) การปรบลดกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) ทปนเปอนในกาซชวภาพนนมคณสมบตเปนกาซพษและเมอสมผสกบน าหรอไอน าจะเปลยนสภาพเปนกรดซลฟรค (H2SO4) ซงเปนสาเหตของไอกรดทสามารถกดกรอนโลหะและวสดอปกรณได ดงนนการลดปรมาณกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) ในกาซชวภาพกอนการน าไปใชประโยชนนนจะเปนผลดตอสงแวดลอมโดยทวไปและจะชวยยดอายการใชงานของอปกรณใชกาซดวย

2.4 ขบวนการยอยสลายสารอนทรยสภาวะปราศจากออกซเจน ขบวนการยอยสลายประกอบดวย 2 ขนตอน คอ ขนตอนการยอยสลายสารอนทรยโมเลกล

ใหญ เชน ไขมน แปง และโปรตน ซงอยในรปสารละลายจนกลายเปนกรดอนทรยระเหย งาย (volatile acids) โดยจลนทรยกลมสรางกรด (acid-producing bacteria) และขนตอนการเปลยนกรดอนทรยใหเปนแกสมเทน แกสคารบอนไดออกไซด โดยจลนทรยกลมสรางมเทน (methane-producing bacteria) 2.4.1 ขนตอนการยอยสลายสารอนทรย ขนตอนการยอยสลายสารอนทรย (ขนตอนการเกดกาซชวภาพ): การยอยสลายสารอนทรยโดยแบคทเรยในสภาวะไรอากาศ (ไรออกซเจน) ผลทเกดจากกระบวนการยอยสลายสวน

สวพ.


ม

19

ใหญ คอ กาซชวภาพ ซงมองคประกอบหลกเปนกาซมเทน ขนตอนการยอยสลายสารอนทรยดงกลาวแสดงดงรป

รปท 2.11 กระบวนการยอยสลายสารอนทรย [7]

จากรป อธบายขนตอนการยอยสลายสารอนทรยในสภาวะไรอากาศ ไดวา ในสภาวะไรอากาศหรอไรออกซเจน สารอนทรยโมเลกลใหญ เชน คารโบไฮเดรต โปรตนและไขมน จะถกยอยสลายโดยเอนไซมทแบคทเรยชนดสรางกรดหลงออกมานอกเซลล ผลทไดจะท าใหสารอนทรยโมเลกลใหญถกยอยสลายกลายเปนสารอนทรยโมเลกลเลก เชน น าตาลโมเลกลเดยว กรดอะมโนและกรดไขมน เปนตน หลงจากนน สารอนทรยโมเลกลเลกจะถกแบคทเรยดงกลาวดดซมเขาสเซลลและหลงเอนไซมเพอยอยสลาย สารอนทรยภายในเซลลใหกลายเปน กรดอะซตกและกาซไฮโดรเจนแลวขบออกมานอกเซล จากนน แบคทเรยชนดสรางมเทนจะยอยสลายและเปลยนกรดอะซตกและไฮโดรเจนใหเปน กาซมเทนและกาชคารบอนไดออกไซด ซงกาซตางๆ ทเกดขน ( กาซชวภาพ ) จะลอยตวขนเหนอผวน า และถกรวบรวมน าไปใชผลตพลงงานทดแทน ตอไป

2.4.2 กาซชวภาพ 1 ลกบาศกเมตร เทยบเทา: ทดแทน

เชอเพลง ปรมาณ หนวย

กาซหงตม (LPG) 0.46 กโลกรม

น ามนดเซล 0.60 ลตร

สวพ.


ม

20

น ามนเตา 0.55 ลตร

ไฟฟา 1.20 กโลวตต /ชวโมง

ตารางท 2.2 แสดงอตราเทยบเทา: ทดแทนของกาซชวภาพ [7]

รปท 2.12 ขนตอนยอยสลายสารอนทรย [6]

ขนตอนท 1 การยอยสลายสารอนทรย (Hydrolytic stage) เปนปฏกรยาการยอยสลายสารอนทรย ( Hydrolysis) ทมโมเลกลใหญ เชน คารโบรไฮเดรต ไขมน โปรตน โดยกลมของแบคทเรย ใหเปนโมเลกลเลกละลายน าได เชน กลโคส กรดอะมโน กลเซอรอล เปนตน ในขณะเดยวกน ผลจากปฏกรยายอยสลายนกจะเปนกาซไฮโดรเจน และกาซคาร- บอนไดออกไซด รวมทงแอลกอฮอล จากนนปฏกรยานจงท าใหสภาพในบอหมกมความเปนกรด (คา pHต า) และแบคทเรยทเจรญเตบโตไดดในสภาพความเปนกรดจะท าหนาทตอไป ขนตอนท 2 การสรางกรดอะซตก (AcetogenicStage)

สวพ.


ม

21

การสรางกรดอะซตก จากกรดอนทรยชนดตางๆโดยแบคทเรยทสรางกรดอะซตก ในขณะเดยวกนผลจากปฏกรยานกจะท าใหเกดกาซไฮโดรเจนและกาซคารบอนไดออกไซด ทจะปนอยในกาซชวภาพกรดอนทรยโมเลกลใหญ

ขนตอนท 3 การสรางกาซมเทน (MethanogenicStage)

ปฏกรยาการสรางกาซมเทนโดยแบคทเรยชนดทผลตกาซมเทน( Methane Produing หรอ Methanogenic Micro Organism) ซงมอยหลายชนดและเปนแบคทเรยทตองอยในสภาวะทปราศจากออกซเจน ถามออกซเจนเพยงเลกนอยกจะท าใหแบคทเรยพวกนหยดการเจรญเตบโต กาซมเทนอาจเกดจากปฏกรยาระหวางกรดอนทรย (สวนใหญเปนกรดอะซตก) กบน าและคารบอนได ออกไซดกบไฮโดรเจน เชอแบคทเรยทง 3 กลมจะตองมปรมาณสมพนธกน เพราะถาหากสารอาหาร(มลสตว)มมากเกนไป แบคทเรยกลมท 1 และกลมท 2 จะผลตกรดออกมามาก จนกระทงแบคทเรยกลมท 3 หยดท างาน(กาซไมเกด) หากสารอาหารมนอยเกนไป แบคทเรยกจะเจรญเตบโตชา(ผลตกาซไดนอย) หากมการกวนสารอาหารพอสมควร จะท าใหแบคทเรยทง 3 กลมสมพนธกนด แตถาหากมการกวนสารอาหารมากเกนไปกกลบท าใหการผลตกาซลดลงเพราะไมมเวลายอย

2.5 ปจจยทมอทธพลตอการผลตแกสชวภาพ

เนองจากขบวนการผลตกาซชวภาพเปนผลการท างานของแบคทเรยหลายชนดเกยวของกน การทจะท าใหแบคทเรยผลตกาซไดดนนจะตองสรางสภาพแวดลอมใหเหมาะสมกบกาเจรญเตบโตของแบคทเรย เพราะถาหากสภาพแวดลอมไมเหมาะสมจะท าใหการผลตกาซไดผลลดลง ปจจยทมผลตอการผลตกาซชวภาพ

การยอยสลายสารอนทรยและการผลตแกสมปจจยตาง ๆ เกยวของดงตอไปน 2.5.1. อณหภม (Temperature) การยอยสลายอนทรยและการผลตแกสในสภาพปราศจากออกซเจน สามารถเกดขนในชวงอณหภมทกวางมากตงแต 4 - 60 องศาเซลเซยสขนอยกบชนดของกลมจลนทรย 2.5.2. ความเปนกรด-ดาง (pH) ความเปนกรด-ดาง มความส าคญตอการหมกมาก ชวง pH ทเหมาะสมอยในระดบ 6.6-7.5 ถา pH ต าเกนไปจะเปนอนตรายตอแบคทเรยทสรางแกสมเทน

คาความเปนกรดเปนดางของสารละลายวดคา pH ถาคา pH = 7 แสดงวาสารละลายนนเปน กลาง ถาคา pH ต ากวา 7 แสดงวาสารละลายนนมความเปนกรด และถาคา pH มากกวา 7 กแสดง

สวพ.


ม

22

วาสารละลายนนมความเปนดางเมอขบวนการหมกเขาสสภาพคงทแลว กจะท าใหเกดความสมดลของความเปนกรดและดาง เนองจากเกดคารบอนไดออกไซด - ไบคารบอเนต ( CO2 - HCO3 ) และเกดแอมโมเนย - แอมโมเนยม ( NH3 - NH4 ) ท าใหสารละลายในบอหมกมคา pH ระหวาง 7.0 ถง 8.5 ซงเปนคา pH ทวดไดในสารละลายในบอหมกกาซชวภาพทท างานเปนปกต ถาคา pH ของสารละลายในบอหมกลดลงต ากวา 6.2 จะหยดยงการท างานของแบคทเรยทผลตกาซมเทน เปนผลท าใหการผลตกาซมเทนลดลงหรอไมมการผลตเลย

2.5.3. อบคาลนต (Alkalinity) คาอลคาลนต หมายถง ความสามารถในการรกษาระดบความเปนกรด-ดาง คาอลคาลนตทเหมาะสมตอการหมกมคาประมาณ 1,000 - 5,000 มลลกรม/ลตร ในรปของแคลเซยมคารบอรเนต (CaCO3) 2.5.4. สารอาหาร (Nutrients) สารอนทรยซงมความเหมาะสมส าหรบการเจรญเตบโตของจลนทรย มรายงานการศกษาพบวา มสารอาหารสดสวน ในอตรา 25:1 และ 20:1 ตามล าดบ 2.5.5. สารยบยงและสารพษ ( Inhibiting and Toxic Materials) เชน กรดไขมนระเหยได ไฮโดรเจน หรอแอมโมเนย สามารถท าใหขบวนการ ยอยสลาย ในสภาพไรออกซเจนหยดชะงกได 2.5.6. สารอนทรยและลกษณะของสารอนทรยส าหรบขบวนการยอยสลาย ซงมความแตกตางกนไป ขนอยกบปจจยตาง ๆ ทเขาเกยวของ สารเคมและยาปฎชวนะทใชในการดแลรกษาสขภาพสตว ลางคอกและอนๆอาจมผลตอการผลตกาซชวภาพทงนน ทงนเปนเพราะสารเคมและยาปฎชวนะบางอยางเปนอนตรายกบแบคทเรยทผลตกาซชวภาพ ท าใหเกดกาซชวภาพนอยลงหรอไมเกดเลย ดงนนการใชและบ ารงรกษาบอกาซชวภาพจะตองระวงไมใหสารเคมและยาปฎชวนะเขาไปในบอกาซชวภาพได เชนเมอใดทมการใชยาฆาเชอโรคลางคอกสตว กใหน าน านนไปทงทอน หรอถามการน ายาปฎชวนะใหสตวกนหรอฉด กตองไมปลอยใหมลสตวนนไหลลงไปในบอเตมของบอกาซชวภาพ 2.5.7. ชนดและแบบของบอแกสชวภาพ (Biogas Plant) บอแกสชวภาพ แบงตามลกษณะการท างาน ลกษณะของของเสยทเปนวตถดบ และประสทธภาพ

ขอส าคญ ตองไมมกาซออกซเจนในบอหมก การยอยสลายสารอนทรยหรอสวนผสมมลสตวเพอใหเกดกาซมเทนหรอกาซหงตมนน จ าเปนจะตองท าใหบอหมกอยในสภาพทไมมกาซออกซเจนอยเลย หากมกาซออกซเจนอยก จะท าใหแบคทเรยทผลตกาซมเทนหยดการเจรญเตบโต นนหมายความวาจะไมมการผลตกาซมเทนและสารอนทรย ดงนนบอหมกกาซชวภาพถามรอยรวหรอปดไมสนทกจะ

สวพ.


ม

23

ท าใหกาซมเทนหยดชะงกไป อณหภมทเหมาะสม อณหภมในบอหมกมผลตอการผลตกาซชวภาพ ปฏกรยาการเกดกาซมเทนจะอยในชวงอณหภมระหวาง 3º C - 70ºC แบคทเรยทสามารถผลตกาซมเทนในชวงอณหภมนแบงออกเปน 3 กลม คอชวงอณหภมต า ชวงอณหภมปานกลาง และชวงอณหภมสง อณหภมในแตละชวงจะมผลตออตราการเกดกาซชวภาพ คออณหภมยงสงขน การยอยสลายสารอนทรยจ านวนหนงเพอทจะใหไดปรมาณกาซชวภาพทตองการกจะเรวขน ซงท าใหสามารถสรางบอกาซขนาดเลกลงได (แตอณหภมจะไมมผลตอปรมาณกาซทควรจะผลตไดทงหมดจากสารอนทรยนน ซงจะเปนคาคงทขนอยกบชนดของสารอนทรย) 2.5.8. ความเขมขนของๆแขงในบอหมก(SubstrateSolidsContent) เพอใหเกดประสทธภาพสงสดความเขมขนของของแขงในบอหมกแบบมการเตมสารอนทรยอยางสม าเสมอควรมคาระหวาง 5 - 10 % และควรมคาประมาณ 25 % ส าหรบบอหมกแบบเตมสารอนทรยเพยงครงเดยวความเขมขนของของแขงในบอหมกมมากไปหรอนอยไปกจะเกดผลเสยคอ ถาความเขมขนของของแขงเพมมากขนเกนไป กจะท าใหเกดการสะสมของกรดเพมขน ( pH ต าลง ) ท าใหขบวนการหมกหยดชะงก เปนผลท าใหไมมการผลตกาซ แตถาความเขมขนของของแขงในบอหมกนอยเกนไป กจะท าใหอตราการผลตกาซชวภาพตอปรมาตรของบอไมมากเทาทควรท าใหไดกาซนอย

2.5.9 ระบบของการหมกกาซชวภาพ แบงตามแบบการเตมสารหมก(อนทรยสาร + น า ) คอ 2.5.9.1 แบบเตมครงคราว ( Batch Operation ) โดยการเตมอนทรยสารครงเดยวแลวปลอยใหอนทรยสารถกยอยสลายจนหมดแลวจงเอาออก และเตมสารอนทรยลงใหม ท าใหประสทธภาพการเกดกาซต าประมาณกาซไมคงท 2.5.9.2 แบบกงตอเนอง (Semi - Continuous Operation ) โดยการเตมอนทรยสารเปนประจ า วนเวนวน หรอวนเวน สองวน ขนอยกบสภาพสารอนทรยทมและขนาดของบอหมก ผลทไดประสทธภาพสงกวาแบบแรกประมาณกาซทไดคอนขางคงท

2.5.9.3 แบบตอเนอง ( Continuous Operation) เปนการเตมสารอนทรยเขาและเอาสารอนทรยทถกยอยสลายแลวออกอยตลอดเวลา ดวยอตราการไหลเขาและออกคงท ประสทธภาพของระบบนจะสงสดเหมาะสมกบโรงงานอตสาหกรรมประมาณกาซทเกดขนคอนขางคงทอยตลอดเวลา

สวพ.


ม

24

2.6 กาซชวภาพพลงงานทางเลอก การใชพลงงานของโลกเราทกวนนก าลงเปลยนจากการใชพลงงานสนเปลองไปเปนการใชพลงงานหมนเวยนทตองอาศยเทคโนโลยในการผลตมากยงขน เชนจากเดมเราใชน ามนปโตรเลยมเปนแหลงพลงงาน กเปลยนเปนใชพลงงานแสงอาทตย พลงงานลม หรอพลงงานชวมวล ซงตองอาศยเทคโนโลยในการเปลยนรปพลงงานเหลานใหเปนพลงงานไฟฟาส าหรบใหเราใชสอยไดตอไป

ส านกงานพลงงานสากล หรอ IEA (International Energy Agency) คาดการณไววา ในชวงปพ.ศ.2544-2573 โลกตองลงทนในการพฒนากจการพลงงานถง 16 ลานลานเหรยญสหรฐ หรอ 5.5 แสนลานเหรยญสหรฐตอป และมความตองการพลงงานจากแหลงตาง ๆ เรยงตามล าดบดงนคอ น ามน 35% ถานหน 23% กาซ 23% พลงงานชวมวลและขยะ 10% นวเคลยร 5% พลงงานน า 2% และพลงงานอนทน ามาใชใหมไดอก 1%) ซงสงเกตเหนไดวาพลงงานชวมวลและขยะเรมเขามาเปนแหลงพลงงานทางเลอกทส าคญทางหนงของโลก

พลงงานเปนสงจ าเปนส าหรบประชากรโลกและเปนปจจยส าคญทท าใหโลกพฒนา ปจจบนพลงงานทเราใชอยแบงออกไดเปน 2 ประเภทใหญๆ คอ พลงงานสนเปลอง และพลงงานหมนเวยน โดยพลงงานสนเปลอง หมายถงพลงงานทใชแลวหมดไปไดแกถานหน น ามนดบ และกาซธรรมชาต สวนพลงงานหมนเวยนไดแก พลงงานทไดจากไมฟน แกลบ กากออย ชวมวล น า แสงอาทตย ลม และคลน

ในปพ.ศ. 2549 ประเทศไทยโดยกระทรวงพลงงานไดก าหนดมาตรการและกลยทธดานพลงงานทส าคญของประเทศ 3 มาตรการ โดย 2 ใน 3 มาตรการหลกมงเนน การสงเสรมการใชพลงงานทดแทนน ามน และ การตงเปาผลตไฟฟาจากพลงงานหมนเวยน เชนพลงงานชวภาพ พลงงานน า พลงงานแสงอาทตย และพลงงานลม ซงมาตรการเหลานตงขนเพอลดการพงพาการน าเขาพลงงานจากตางประเทศ และสงเสรมใหประเทศไทยหนมาผลตพลงงานไวใชเปนของตนเอง โดยเหนอสงอนใดไดตองอาศยความรวมมอของคนไทยในประเทศทชวยกนประหยดพลงงาน

ตวอยางหนงของการสงเสรมการใชพลงงานหมนเวยนทดแทนน ามนในภาคอตสาหกรรมของไทย ไดแก การสงเสรมใช “กาซชวภาพ” ทผลตจากน าเสยจากโรงงานอตสาหกรรมอาหาร ซงในแตละปมโรงงานอตสาหกรรมบางโรงงานปลอยน าเสยออกสภายนอกโดยไมไดบ าบดเบองตน เปนสาเหตทส าคญของการเกดมลภาวะในแหลงน าธรรมชาต โดยเฉพาะอยางยงน าเสยจากโรงงานอตสาหกรรมการเกษตรทมสารอนทรยปนเปอนสง น าเสยทมสารอนทรยสงสามารถบ าบดไดดวยระบบบ าบดแบบชวภาพ ซงมผลพลอยไดเปนกาซชวภาพ ทมองคประกอบหลกคอกาซมเทน สามารถน าไปใชเปน

สวพ.


ม

25

พลงงานทดแทนได ชวยประเทศชาตประหยดตนทนในการหาซอน ามนเชอเพลงจากตางประเทศ โดยเฉพาะในสภาวะทราคาน ามนถกปรบเพมขนเปนรายวนอยางเชนทกวนนได

กระบวนการผลตกาซชวภาพเรมตนจากสารอนทรยโมเลกลใหญ เชน คารโบไฮเดรต โปรตนและไขมน ถกยอยสลายโดยเอนไซมทแบคทเรยหลงออกมานอกเซลล ผลทไดจะท าใหสารอนทรยโมเลกลใหญถกยอยสลายกลายเปนสารอนทรยโมเลกลเลก เชน น าตาลโมเลกลเดยว กรดอะมโนและกรดไขมน เปนตน หลงจากนน สารอนทรยโมเลกลเลกจะถกแบคทเรยดงกลาวดดซมเขาสเซลลและหลงเอนไซมเพอยอยสลาย สารอนทรยภายในเซลลใหกลายเปนกรดอะซตกและกาซไฮโดรเจนแลวขบออกมานอกเซลล จากนนแบคทเรยชนดสรางมเทนจะยอยสลายและเปลยนกรดอะซตกและไฮโดรเจนใหเปน กาซมเทนและกาซคารบอนไดออกไซด ซงกาซตางๆ ทเกดขน (กาซชวภาพ) จะลอยตวขนเหนอผวน า และกระจายสบรรยากาศหรอถกรวบรวมน าไปใชผลตพลงงานทดแทนตอไป

รปท 2.13 กระบวนการหมกอนทรยวตถในสภาพไรออกซเจนเพอผลตกาซชวภาพ [6]

2.7 การน าเศษอาหารมาหมกเปนกาซชวภาพ

การผลตกาซชวภาพใชเอง จากการศกษาขอมลของคณะกรรมาธการ การพลงงาน สภาผแทนราษฎร กาซธรรมชาตทว

โลกสามารถใชไดอกประมาณ 60 ป ส าหรบประเทศไทยจะมกาซธรรมชาตเหลอใชอก 22 ป

สวพ.


ม

26

โดยประมาณ หนวยงานของรฐบาลไดเหนความส าคญของพลงงานทดแทนทมอยอยางจ ากด จงไดพฒนาและสงเสรมการท าบอกาซชวภาพ ทดแทนการใชกาซธรรมชาตอยางตอเนองตลอดมา

การแกปญหาเรองการใชพลงงานของชาตทมอยอยางจ ากด โดยการผลตกาซชวภาพมาใชทดแทนกาซธรรมชาตจากอาวไทย โดยการสงเสรมสนบสนนใหประชาชนไดใชบอกาซชวภาพและถงหมกกาซชวภาพนนถกจ ากดดวยจ านวนของผใชทเปนกลมคนสงคมชนบท โดยเฉพาะกลมคนทมฟารมเลยงสตว ซงมจ านวนนอยเมอเทยบกบประชากรทงประเทศ แตคนในสงคมเมองไมสะดวกทจะท า และใชงานจากบอกาซชวภาพ เนองจากตองมพนทกอสรางบอกาซหรอถงหมกกาซ และตองหามลสตวมาเตมตลอดเวลา ดงนน การตดสนใจเลอกซอกาซเปนถง (กาซ LPG) มาใชในครวเรอนจะสะดวกกวาการท าบอกาซหรอถงหมกกาซชวภาพ

กาซชวภาพ ทผลตขนจากการหมกมลสตว มลคน และขยะเหลอทงทยอยสลายไดจากครวเรอนและชมชน โดยการหมกในสภาพแวดลอม เชน ถงหมกหรอบอทไรอากาศ จลนทรยทมอยตามธรรมชาตจะเปลยนอนทรยวตถเหลานใหกลายเปน กาซชวภาพทมคณสมบตตดไฟ สามารถน าไปใชเปนพลงงานใหความรอน ใชหงตม ใหแสงสวาง หรอใชเดนเครองจกรเครองยนตได สวนใหญ การท าบอหมกกาซชวภาพ ของฟารมเลยงสตว กเพอแกปญหามลสตวทมอยเปนจ านวนมาก สงกลนเหมน และสงผลเสยตอสภาพแวดลอม ไดกาซชวภาพเปนผลพลอยได ในปจจบนกาซธรรมชาตก าลงขาดแคลนและมราคาสง กาซชวภาพจงนาจะกลบมามบทบาททส าคญในการแกปญหาในเรองพลงงาน ถงหมกหรอบอหมกกาซชวภาพมหลายรปแบบ และหลายขนาด ตงแตถงขนาดเลกทสามารถท าใชเองในครวเรอน ไปจนถงบอถาวรขนาดใหญทสรางขนใชในชมชน แตทส าคญเทคโนโลยกาซชวภาพนมขอดททกคนสามารถท าขนใชเอง ท าใหสามารถพงพาตนเองไดมากขน รวมทงแกไขปญหาขยะทมมากขนจนเปนปญหาใหลดลง จงชวยแกไขปญหาสงแวดลอมไปในตว รวมทงไดผลพลอยไดทเปนปยหมกและน าหมกชวภาพทสามารถน าไปใชเปน ปยปลกพชปลอดสารเคมไดเปนอยางด 2.7.1 การใชงานถงหมกกาซชวภาพ เชอเพลงทเราใชสวนใหญกคอ กาซหงตม หรอกาซแอลพจ เปนกาซทไดจากธรรมชาต เปนผลผลตจากปโตรเคม ทเราทราบกนดแลววาเรมขาดแคลนและมราคาสงขนเรอยๆ ถงแมประเทศไทยจะมแหลงกาซธรรมชาตของเราเอง แตกมอยไมมาก ทกวนนเราเองตองสงซอกาซจากตางประเทศเขามาใชกนแลว สภาวการณเชนน กาซชวภาพนาจะเปนทางเลอกทนาสนใจทางหนง เพราะสามารถน ามาเปนเชอเพลงทใชในการหงตมแทนกาซแอลพจ ไดอยางสบาย วตถดบ 1. มลสตว

สวพ.


ม

27

2. น า 3. เศษอาหาร 2.7.2 ขนตอนการหมกกาซชวภาพ น ามลสตวแหงหรอเปยกผสมกบน าแลวใสลงไปในถงหมกปรมาตร 25 เปอรเซนตของตวถง ใชทอพวซ กระทงใหมลสตวกระจายตวใหทวถง หมกมลสตวทเปนวตถดบตงตนในถงประมาณ 10-15 วน หลงจากนน เตมน าลงไปใหถงระดบ 75 เปอรเซนตของถง ซงจะอยทระดบน าลนของถง แลวจงสามารถเตมเศษอาหารหรอมลสตวเพอผลตกาซตอไปได ในระยะแรกเตมวตถดบแตนอยทกวนทมการใชกาซประมาณ 1-2 กโลกรม แตไมควรเกน 4 กโลกรม ตอวน เมอใชไปนานๆ สามารถเตมไดมากขน แตไมเกน 10 กโลกรม เมอเตมลงชองใหใชทอพวซทตอกบใบพด หมนใหเศษอาหารกระจายตว กระบวนการยอยเพอผลตกาซจะใชเวลาประมาณ 24 ชวโมง เมอมกาซเกดขน ชดถงเกบกาซทคว าอยจะเรมลอย กาซทเกดมาชดแรกใหปลอยทงกอนเพราะจะจดไฟไมตดหรอตดยาก เพราะมปรมาณคารบอนไดออกไซดมาก เมอหมกจนเกดกาซตงแตถงท 2 ตอไปจงสามารถจดไฟใชงานได 2.7.2.1 การดแลรกษา เมอ ใชงานจนถงชวง 7 เดอน ถง 1 ป ใหปลอยกากออกทางชองระบาย ซงสามารถสงเกตไดจากเมอเตมมลสตวหรอเศษอาหารเขาไปแลวไมคอยลน แสดงวามเศษไปตกตะกอนอดตน หรอดไดจากอตราการเกดกาซนอยลง แสดงวามการอดตนเชนเดยวกน ไมควรใสเศษอาหารเปรยวในถงหมกเพราะจะท าใหแบคทเรยไมท างาน เนองจากคาความเปนกรดดางไมเหมาะสม ในถงเมอมคากรดเกนไปจะสงเกตไดจากการเกดกาซนอย และพยายามอยาใหถงกระทบกระเทอนมากเพราะกาวจะกะเทาะออกไดจนเกดการรว เมอเกดกาซใหตรวจสอบรอยรวและสามารถใชกาวทาซอมได ขอเดนของ กาซแอลพจ ทเราใชกนอยจนเคยชนคอ เรองแรงดนของกาซ ความรอนของไฟ และการทสามารถบรรจในถงกาซได ซงกาซชวภาพทเราผลตจากมลสตวและเศษอาหารในชดถงหมกนจะมแรงดน ต ากวากาซแอลพจ ใชวธเพมน าหนกกดทบดานบนของถงเกบกาซหรอท าโครงเหลกกดถงเกบ กาซ ทงนเพอใหเกดแรงดนกาซชวภาพทมากขน

นบวนกาซแอลพจ มแตราคาจะแพงขน แหลงกาซธรรมชาตกเรมหมดไป ชวตในเมองททรพยากรธรรมชาต อยางเชน ไมทจะน ามาเผาถานกมนอย การพงกาซธรรมชาตจากถงบรรจทจ าหนายอยทวไปอยางเดยวกคงเปนทาง เลอกทบนทอนคาใชจายในครวเรอน เพราะไมสามารถควบคมราคาได การน าทางเลอกอน อยางเชน กาซชวภาพมาใชจะเปนสงทชวยใหพงตนเองได เปลยนขยะ หรอมลสตว ทหากทงไวกเปนสาเหตหนงของภาวะโลกรอน สน ามาผลตเปนพลงงานทดแทนใชในครวเรอน

สวพ.


ม

28

2.7.2.2 การน าเศษอาหารมาหมกเปนกาซชวภาพ จากการศกษาขอมลของคณะกรรมาธการ การพลงงาน สภาผแทนราษฎร กาซธรรมชาตทวโลกสามารถใชไดอกประมาณ 60 ป ส าหรบประเทศไทยจะมกาซธรรมชาตเหลอใชอก 22 ป โดยประมาณ หนวยงานของรฐบาลไดเหนความส าคญของพลงงานทดแทนทมอยอยางจ ากด จงไดพฒนาและสงเสรมการท าบอกาซชวภาพ ทดแทนการใชกาซธรรมชาตอยางตอเนอง ตลอดมา การแกปญหาเรองการใชพลงงานของชาตทมอยอยางจ ากด โดยการผลตกาซชวภาพมาใชทดแทนกาซธรรมชาตจากอาวไทย โดยการสงเสรมสนบสนนใหประชาชนไดใชบอกาซชวภาพและถงหมกกาซชวภาพนนถกจ ากดดวยจ านวนของผใชทเปนกลมคนสงคมชนบท โดยเฉพาะกลมคนทมฟารมเลยงสตว ซงมจ านวนนอยเมอเทยบกบประชากรทงประเทศ แตคนในสงคมเมองไมสะดวกทจะท า และใชงานจากบอกาซชวภาพ เนองจากตองมพนทกอสรางบอกาซหรอถงหมกกาซ และตองหามลสตวมาเตมตลอดเวลา ดงนน การตดสนใจเลอกซอกาซเปนถง (กาซ LPG) มาใชในครวเรอนจะสะดวกกวาการท าบอกาซหรอถงหมกกาซชวภาพ ขอดของกาซชวภาพใชในครวเรอน 1. พฒนาใหเปนชดส าเรจทสามารถผลต และสะสมกาซไดในเครองเดยวกน สามารถน ามาใชงานผลตกาซชวภาพและน ากาซมาใชประโยชนไดมประสทธภาพอยางแทจรง ประชาชนทมความรเรองชางสามารถสรางไดเอง และผทไมมความสามารถสรางได สามารถซอเปนชดส าเรจมาใชงานไดอยางสะดวกและปลอดภย 2. พฒนาใหสามารถใชเศษอาหารเตมลงในถงหมกกาซได โดยไมตองใชมลสตวจงสามารถใชไดกบประชาชนในสงคมเมอง 3. พฒนาระบบเตมเศษอาหารไดทกวน โดยการเตมดานบนของถงหมกในขณะทกาซในถงหมกไมรวและสามารถระบายกากทไดจากการหมกออกทางกนถงเพอน ามาใชเปนปยใสตนไมไดอยางด 4. พฒนาระบบเกบสะสมกาซโดยใชการอดเขาถงบรรจกาชทมประสทธภาพสง สามารถสะสมแรงดนกาซไดไมต ากวา 40 บาร (กโลกรม/ตารางเซนตเมตร) จงสามารถน ากาซมาใชผลตกระแสไฟฟาไดอยางมประสทธภาพ

สวพ.


ม

29

2. 7.3 หลกการท างานถงกาซชวภาพ ถงกาซชวภาพ เปนเครองมอทไดพฒนามาจากบอกาซชวภาพ ดวยการใชถงเหลกหรอถงไฟเบอร ขนาด 200 ลตร จ านวน 2 ใบ ทมขนาดตางกนเลกนอยสวมซอนกน โดยถงชนนอกหงายขนเปนทบรรจมลสตวหรอเศษอาหาร เพอหมกใหเกดกาซ และถงชนในทมขนาดเลกกวาคว าลงในถงชนนอก เพอเกบกาซทไดจากการหมก เมอการหมกเกดปฏกรยาผลตกาซถงชนในจะถกแรงดนกาซดนใหลอยสงขน ถงกาซชวภาพใชในครวเรอนนจะใชถงหมก จ านวน 1 ชด โดยตอสายกาซจากถงหมกกาชมาเกบยงถงเกบกาชและตอสายจากถงเกบกาชมาผานกระบวนการกรองโดยกระบวนการกรองประกอบดวย 1.น าปนใส 2.เศษเหลก เมอผานกระบวนการกรองเรยบรอยแลวกาชชวภาพทไดจะมเปอรเซนตมเทนสงขนและจะถกอดบรรจลงถงกาชทเตรยมไว

2.7.2 มวลชวภาพหรอชวมวล (Biomass) มวลชวภาพสวนใหญมาจากพช เชน ไม รวมถงของเสยจากสตว เชน มลโค มลสกร ขนาดของแหลงพลงงานมวลชวภาพมอยอยางมหาศาล ในแตละปพชเจรญเตบโตเกบตนพลงงานมากเพยงพอใหเชอเพลงแกโลกไดถง 5 ป ประมาณรอยละ 90 ของพลงงานนเปนไมจากปาไมทวโลก มเพยงรอยละ 2 ของมวลชวภาพทโลกผลตขนมาในแตละปถกน าไปใชเปนเชอเพลง คาดวาการใชพลงงานประเภทนจะมเพมขนเปนรอยละ 8 ของการใชพลงงานทงโลกราวกลางศตวรรษท 21 น เชอเพลงมวลชวภาพโดยทวไปแมวาอยในรปของแขงเปนสวนใหญแตสามารถเปลยนใหอยในรปของเชอเพลงเหลวและกาซได มวลชวภาพแบงออกได ดงน 2.7.2.1. เชอเพลงมวลชวภาพแบบดงเดม 1.ไมฟน เปนแหลงเชอเพลงหลกมาแตอดต กระทงยคปฏวตอตสาหกรรมถานหนกไดเขามาแทนทในยคแหงพฒนา ไมยงคงเปนแหลงพลงงานหลกส าหรบความรอนและการหงตม ไมฟนแหงตอเมตรกตนจะใหความรอนมากกวาไมสด 2.ถานไม โดยการเผาไมในสภาพขาดอากาศเรยกวา “ไพโรไลซส” ในยโรปเตาเผาใตดนสบยอนหลงไดถง 5,500 ป มนษยรจกใชถานไมเปนเชอเพลงถลงโลหะมาตงแตยคบรอนซ ยคเหลกแลว ทกวนนถานไมเปนทคนเคยในฐานะของเชอเพลงส าหรบยางบารบควในสวน ไมประกอบดวยสารระเหยทงทเปนกาซและของเหลวสารเหลานจะสญหายไประหวางทมการเผาถานและเพราะวาสารระเหยนมคาความรอนรอยละ 75 การเผาถานจงเปนวธการสญเสยอยางมาก และท าใหเกดมลภาวะทางอากาศ

สวพ.


ม

30

3 .เศษวสดเหลอทงจากกจกรรมการเกษตรของเสยจากไรนาถกน ามาใชเปนเชอเพลงมาตงแตยคตนๆ แลว ของเสยเหลานประกอบดวยมลสตวแหง สวนทเหลอจากพช เชน แกลบ ฟางขาว และเศษไม เชนเดยวกบมนษยรจกดายหญามาท าเชอเพลงนานนบพนปมาแลว 2.7.2.2 เชอเพลงมวลชวภาพสมยใหม 1 .ของเสยจากอตสาหกรรมการเกษตร ของเสยจากกระบวนการผลตน าตาล ทเรยกวา กากออยวสดทเปนเสนใยนเหมาะส าหรบเปนเชอเพลงหมอไอน าผลตไฟฟา ของเสยอนทางเกษตรกรรม เชน กาบและกะลามะพราว แกลบและฟางขาว มจ านวนหลายพนหลายหมนเมตรกตนในชวงของฤดกาลผลต การเผาซงและฟางขาวหลงการเกบเกยวกระทบตอสงแวดลอมมากกวาการเผาฟางขาวเปนเชอเพลงเสยอก 2.มลสตว ของเสยเปยกจ าพวกมลสตวสามารถใชประโยชนไดเชนเดยวกน น าเสยจากคอกววเมอผานกระบวนการยอยสลายเพยง 2 – 3 วนในถงหมกขนาดใหญทเรยกวา Anaerobic Digesters จะใหกาซเชอเพลงทมประโยชนสวนทเหลออยเมอท าใหแหงใชเปนปยได 3 .ของเสยจากอตสาหกรรมปาไมในอดตของเสยดงกลาวปลอยทงใหผพงโดยไรประโยชน พฒนาการของเครองจกรกลเปลยนเศษไมทยงใชไดเหลานใหเปนชนเลกชนนอย ท าใหแหงแลวขนสงไปใชเปนเชอเพลงเผาหมอไอน าได 4 .ของเสยในครวเรอนในแตละปประเทศอตสาหกรรมน าของเสยจากชมชนไปฝงเปนจ านวนมหาศาล ตองใชเนอทเปนจ านวนมากในการกลบฝงเปนทางเลอกทแพงและสญเสยเพมขนทกป การน าพลงงานจากขยะชมชนมาใชมอย 2 วธ คอ แยกวสดทเผาไหมไดออกมากอนและกลบฝง และใชทกลบฝงขยะเปนแหลงผลตกาซ 5 . หลมขยะ การเผาขยะกอนกลบฝงเปนการลดปรมาณของเสย ลดตนทนการกลบฝง และยงไดพลงงานทน าไปใชเปนความรอนชมชน ผานกระบวนการไฟฟาความรอนรวม (Combined Heat and Power Scheme, CHP) ถาแยกขยะสวนทไมตดไฟออกกอน เชน โลหะ แกว การสนดาปจะมประสทธภาพยงขนทางเลอกอกอยางหนงก คอ น าขยะทตดไฟไดนไปผานกระบวนการผลตใหเปนกอนเปนเชอเพลงจากขยะ (Refuse – Derived Fuel, RDF) 6 . พชพลงงานในบางประเทศการลดพนทเกษตรกรรมเพอผลตอาหารลงและน าพนทไปใชปลกพชทใหพลงงาน โดยเฉพาะไมทโตเรว เชน วลโลว ยคาลปตส กระถนณรงค หรอแมแตหญาบางชนด จดอยในพชพลงงาน (Energy Crops) โดยใชเทคนคปาละเมาะโดยตดตนใหมทก ๆ 3 – 4 ป เพอท าเชอเพลง ตนใหมกจะงอกขนมาแทนทตนเกาเรอยไป 7 . เชอเพลงเหลวจากพช เชอเพลงมวลชวภาพโดยทวไปเหมาะส าหรบความรอนและไฟฟา แตเชอเพลงเหลวสามารถใชไดในการคมนาคมเอธานอล ( Ethanol) เปนแอลกอฮอลชนดหนงซงเผาไหมไดดและใชผสมกบเชอเพลงได เชน น าตาลออย และขาวโพด เปนวตถดบส าหรบผลต

สวพ.


ม

31

เอธานอล พชดงกลาวเมอผานการหมกแลวจะใหน าและแอลกอฮอล และท าใหเขมขนขนไดดวยการกลน น ามนพชสามารถใชเปนเชอเพลงไดโดยตรงเชนกนแตจะใชไดดขนเมอผานกระบวนการปรบปรงทางเคมทเรยกวา Esterification เปนกระบวนการทรวมน ามนพชกบแอลกอฮอลหรอเมทานอลหรอเอธานอลอยางใดอยางหนง 8. ไบโอดเซล (Biodiesel) น ามนพชชนดตาง ๆ ไดแก เมลดเรฟ ทานตะวน งา ฝาย ถวลสง ถวเหลอง ละหง สบด า มะพราว ปาลมน ามน และน ามนเหลอใชหลงการปรงอาหารจากภตตาคาร และรานอาหารประเภท Fast-Food น ามาเขากระบวนการเปลยนแปลงทางเคม เปน Methyl Ester Ethyl Ester หรอ Butyl Ester หรอเรยกอกอยางหนงวา “ไบโอดเซล” ซงสามารถน าไปใชเปนเชอเพลงแทนน ามนดเซลในสดสวนผสมตาง ๆ ไดโดยไมเกดผลกระทบตอระบบตาง ๆ กบเครองยนตดเซล แมจะใชเปนระยะสนและหรอยาว การใชไบโอดเซลเปนเชอเพลงจะไมเกดผลกระทบตอสงแวดลอม สามารถยอยสลายไดโดยกระบวนการทางชวภาพ และเกดมลพษทางอากาศนอยกวาน ามนดเซล เปนตน 2.7.2.3 ขอดของชวมวล ขอดทส าคญทางสงแวดลอม คอ การใชชวมวลในการผลตความรอนหรอไฟฟาจะไมเพมปรมาณสทธของกาซคารบอนไดออกไซดในชนบรรยากาศโลก ในกรณทเรามการผลตชวมวลขนมาเพอทดแทนชวมวลทไดใชไป เพราะจะท าใหกาซคารบอนไดออกไซดถกหมนเวยนมาใชในชวมวลทผลตใหมเทากบปรมาณกาซทถกผลตจากการเผาไหมชวมวลนน ๆ เนองจากพชตองหายใจเพอเอากาซคารบอนไดออกไซดเขาไปใชในการเจรญเตบโตอกทงชวมวลยงมปรมาณก ามะถนต ากวาเชอเพลงฟอสซลมาก นนหมายถง การใชชวมวลจะลดโอกาสในการเกดปรากฏการณเรอนกระจก (Greenhouse effect) ซงตรงขามกบการใชน ามนในภาคขนสง หรอถานหนในโรงไฟฟา 2.7.2.3 ขอเสยของชวมวล ชวมวลมการเกบรกษาและการขนสงทยาก และมความเสยงสงในการจดหาหรอรวบรวมปรมาณชวมวลทตองการใชใหคงทตลอดป เพราะชวมวลบางประเภท เชน กากออยมจ ากดเพยงบางเดอน อกทงชวมวลทกประเภทตางตองการพนทในการเกบรกษาขนาดใหญกวาเชอเพลงฟอสซล เชน หากตองการปรมาณความรอนทเทากนจะตองใชแกลบในปรมาณทมากกวาน ามนเตา เปนตน ดงนนการพฒนาระบบวธการจดเกบและขนสงจงส าคญและจ าเปนมาก

สวพ.


ม

29

บทท 3

วธด าเนนการวจย บทน า ในบทนจะแบงการด าเนนการเปน 2 ตอนคอการทดสอบการหมกกาซชวภาพเพอใชเปนเชอเพลงของเครองยนตในการผลตไฟฟาและการน าแนวทางไปประยกตใชในระบบผลตพลงงานไฟฟาดวยเชอเพลงกาซชวภาพในโรงไฟฟาจรง กาซชวภาพ ทผลตขนจากการหมกมลสตว มลคน และขยะเหลอทงทยอยสลายไดจากครวเรอนและชมชน โดยการหมกในสภาพแวดลอม เชน ถงหมกหรอบอทไรอากาศ จลนทรยทมอยตามธรรมชาตจะเปลยนอนทรยวตถเหลานใหกลายเปน กาซชวภาพทมคณสมบตตดไฟ สามารถน าไปใชเปนพลงงานใหความรอน ใชหงตม ใหแสงสวาง หรอใชเดนเครองจกรเครองยนตได 3.1 การทดสอบการหมกกาซชวภาพในหองทดลอง ในการวจยจ าท าการหมกและทดสอบตวอยางของกาซชวภาพ เพอหาอตราสวนในการเกดกาซ โดยถงหมกกาซชวภาพเปนเครองมอทไดรบการพฒนามาจากบอหมกกาซโดยการใชถง พลาสตกขนาด 200 ลตรมาเปนถงหมก เปนกระบวนการหมกในสภาวะไรอากาศ วธท าโดยการน ามลสตวเตมลงไปในถงหมกปรมาณ 1 ใน 4 สวนแลวน าเศษอาหารมาเตมเพอเปนอาหารใหจลนทรยโดยทจลนทรยเหลานเปนตวผลตกาซมเทน สวนกาซทไดจะถกกกเกบไวในถงเกบกาซโดยถงเกบกาซสรางจากถงพลาสตกขนาด 200 ลตร และถงพลาสตก ขนาด 100 ลตร วางสวมซอนกน โดยถงทง 2 ใบ เปดฝาออกถงชนในทมขนาดเลกกวาคว าลงในถงชนนอก เพอเกบกาซทไดจากการหมก เมอการหมกเกดปฏกรยาผลตกาซถงชนในจะถกแรงดนกาซดนใหลอยสงขนและเมอกดถงเกบกาซ กาซกจะไหลผานตวกรองทใสน าปนใสไวเพอกรองคารบอนไดออกไซดและผานตวกรองทใสเศษเหลกไวเพอกรองซลเฟอร จะท าใหกาซทไดออกมาจะมเปอรเซนตคามเทนทสงขนจากนนจะถกอดเขาถงบรรจกาซเพอน าไปใชงานตอไป

สวพ.


ม

30

รปท 3.1โครงสรางของกระบวนการผลตไฟฟาโดยใชกาซชวภาพ

ภาชนะบรรจเพอทดลอง ถงพลาสตกปดฝา ขนาด 200 ลตร จ านวน 1 ใบ ท าหนาทในการบรรจมลสตวและเศษอาหารเพอยอยสลายจนเกดกาซ โดยมชองใสวตถดบ ทอน าลนเพอควบคมปรมาตรภายใน และทอระบาย ดานบนจะมสายยางตอเพอล าเลยงกาซทผลตไดไปสถงเกบ

สวพ.


ม

http://images.google.co.th/imgres?imgurl=http://www.talad2you.com/gallery/104018_2.jpg&imgrefurl=http://www.talad2you.com/automobile/viewitem.php?id=104018&usg=__Ah8kcR9CoSi5W0HXxWQugALTtu0=&h=667&w=500&sz=62&hl=th&start=17&itbs=1&tbnid=FPnVklSW8M9kMM:&tbnh=138&tbnw=103&prev=/images?q=%E0%B8%96%E0%B8%B1%E0%B8%87%E0%B8%9E%E0%B8%A5%E0%B8%B2%E0%B8%AA%E0%B8%95%E0%B8%B4%E0%B8%81%E0%B8%82%E0%B8%99%E0%B8%B2%E0%B8%94+200+%E0%B8%A5%E0%B8%B4%E0%B8%95%E0%B8%A3&gbv=2&hl=th

http://images.google.co.th/imgres?imgurl=http://j.static.fsanook.com/category/2009/12/02/6/b/5936816_1.jpg&imgrefurl=http://classified.sanook.com/item/5936816&usg=__CnbgLp-kHHknI-ITj12G2wq4ldQ=&h=480&w=360&sz=34&hl=th&start=108&itbs=1&tbnid=F3tKEs0Oy2RaAM:&tbnh=129&tbnw=97&prev=/images?q=%E0%B8%96%E0%B8%B1%E0%B8%87%E0%B8%9E%E0%B8%A5%E0%B8%B2%E0%B8%AA%E0%B8%95%E0%B8%B4%E0%B8%81%E0%B8%82%E0%B8%99%E0%B8%B2%E0%B8%94+200+%E0%B8%A5%E0%B8%B4%E0%B8%95%E0%B8%A3&gbv=2&ndsp=18&hl=th&sa=N&start=90

31

รปท 3.2 แสดงภาพถงพลาสตกขนาด 200 ลตร

รปท 3.3 การออกแบบถงหมกขนาด 200 ลตร

สวพ.


ม

32

รปท 3.4 แสดงภาพถงหมก ขนาด 200 ลตร

สวนประกอบส าหรบถงหมกกาชชวภาพ 1.ถงพลาสตกปดฝา ขนาด 200 ลตร จ านวน 1 ใบ 2.ทอพวซ ขนาด 4 นว ตดประมาณ 60 เซนตเมตร จ านวน1 ทอน 3.ขอตอเกลยวนอก - ใน ขนาด 4 หน จ านวนอยางละ 1 ตว 4.ของอ ขนาด 4 หน จ านวน 1 ตว 5.วาลวขนาด 4 หน จ านวน 1 ตว 6.ขอตอเกลยวนอกขนาด 4 นว 1 ตว 7.วาลวขนาด 4 นว 1 ตว 8.ฝาครอบ ขนาด 4 นว จ านวน 1 ตว 9.แปบอลมเนยม ขนาด 4 หน ตดประมาณ 120 เซนตเมตร จ านวน 1 ทอน 10.แคมปยดแปบอลมเนยม 4 หน จ านวน 2 ตว 11.ทอ ขนาด 1 ½ ตดประมาณ 50 เซนตเมตร (ผาครงหว-ทาย ยาวประมาณ 15 เซนตเมตร) 12.ขอตอสายยางขนาด 4 หน จ านวน 1 ตว

วธการประกอบถงหมกกาซชวภาพ

น าถงพลาสตกปดฝา ขนาด 200 ลตร ทปดสนทเจาะรขนาดเทากบเกลยวของขอตอเกลยวนอก 4 หน บรเวณทเรยบๆ บนฝาถง เจาะรถงขนาดเทาเกลยวนอกของขอตอตรงขนาด 1 นว เจาะบรเวณขางถงสงจากกนถงประมาณ 3 นว เนองจากฝาถงหมกปดสนทตองใชแทงพวซ ตดขอตอเกลยวนอก ขนาด 1 นว ไวทปลาย แลวแยงจากชองเตมอาหารผานไปตดทขางถงดานใน โดยใหปลายเกลยวพนรถงออกมา ทากาวบรเวณทพนผานรออกมา และทากาวทปากทอของอเกลยวใน 1 นว จงน ามาประกอบกน ในสวนของสวนประกอบทอน าลน โดย 3 ทางตวบน ตองสงได 75 เปอรเซนตของตวถง จากนนยดดวยกบยดทอกเปนอนเสรจในสวนทอน าลน จากนนน าของอเกลยว ขนาด 4 หน มาทากาวทปากทอหมนเกลยวเขารทใชล าเลยงกาซดานบนของถงหมก และตดหวตอสายเกลยวนอก ขนาด 4 หน ทของอเพอจะใชตอสายยางตอไป ประกอบทอพวซ 3 นว สวนทเปนทเตมวตถดบดานบนของถง โดยหยอนลงในถงดานบนทเจาะรไว หนชองเตมทเจาะเขาดานในถง ทากาวขอบทอใหทวเพอกนอากาศเขา

ถงเกบกาซชวภาพ

สวพ.


ม

33

ถงพลาสตกเปดฝาบน ขนาด 200 ลตร จ านวน 1 ใบ เปนถงเกบกาซถงหงาย โดยจะตงหงายเพอบรรจน าส าหรบเปนตวกนไมใหกาซรวออกนอกถงเกบ ถงจะตงหงายเพอใหถงใบเลกอกถงครอบ ถงพลาสตกเปดฝาบน ขนาด 100 ลตร จ านวน 1 ใบ เปนถงเกบกาซถงคว า โดยจะตงคว าลงภายในถงเกบกาซ ขนาด 200 ลตร ท าหนาทเปนตวกกกาซไวโดยตวถงจะลอยขนเมอกาซถกล าเลยงมาจากถงหมก ดานบนจะมทอล าเลยงกาซไปจดใชงานตอไป กอนจะเรมใชงานใหใสน าลงไปในถงใบท 1 ถงเกบกาซถงหงายใหเตม แลวสวมถงใบท 2 หรอถงเกบกาซถงคว าลงในถงใบท 1 ใหจมลงไปในน าพอดกนถง ตอสายยางจากถงหมกมายงถงเกบกาซ และตอสายยางจากถงเกบกาซเพอล าเลยงกาซทผลตไดไปใชงานตอ

รปท 3.5 แสดงภาพถงพลาสตกขนาด 100 ลตร

สวพ.


ม

34

รปท 3.6 การออกแบบถงเกบกาซ

รปท 3.7 แสดงภาพถงเกบกาซ

สวนประกอบส าหรบถงเกบกาชชวภาพ 1.ถงพลาสตกเปดฝาบน ขนาด 200 ลตร จ านวน 1 ใบ

สวพ.


ม

35

2.ถงพลาสตกเปดฝาบน ขนาด 100 ลตร จ านวน 1 ใบ 3.ขอตอสายยางขนาด 4 หน จ านวน 2 ตว

วธการประกอบถงเกบกาซชวภาพ น าถงพลาสตกเปดฝา ขนาด 200 ลตร 1ใบและเจาะรทกนถงพลาสตกขนาด 100 ลตร 2 ร

ขนาดเทากบเกลยวของของอเกลยวนอก ขนาด 4 หน ตด ทกนถงดานนอกอดกาวใหทว ใชเกลยวหมนใหแนน ตอหวตอสายยางเกลยวนอก ขนาด 4 หน ทง 2 ดาน จากนนตอสายยาง ขนาด 3 หน เขาหาถงหมก และถงเกบกาซความยาวตามตองการ

1.สายยางหรอสายแกส 2.ยางรองเกลยว 3.กาวประสานทอประปา 4.กาวซเมนต 5.แคมปขนาด 4 หนและแคมปรดสายยาง 6.เคเบลทาย

กรองคารบอนไดออกไซด กรองคารบอนไดออกไซด ใชน าปนใส ใสในทอพวซ ขนาด 4 นว ใสน าปนใสประมาณ 60

เซนตเมตรจากความสงของทอแลวตอสายกาซเขาทดานบนของฝาทอดโดยตอเขากบขอตอสายยางขนาด 4 หนทมทอพวซ ขนาด 1 นวยาวลงไปในน าปนใส และตอสายกาซออกทางดานบน

รปท 3.8 การออกแบบตวกรองคารบอนไดออกไซด

สวพ.


ม

36

สวนประกอบส าหรบกรองคารบอนไดออกไซด 1.ทอพวซ ขนาด 4 นว ยาว 80 เซนตเมตร 2.ฝาครอบทอพวซ ขนาด 4 นว จ านวน 2 ตว 3.ทอพวซ ขนาด 1 นว ยาว 60 เซนตเมตร 4.ขอตอสายยางขนาด 4 หน จ านวน 2 ตว วธการประกอบกรองคารบอนไดออกไซด น าฝาครอบทอพวซ ขนาด 4 นว จ านวน 1 ตวมาเจาะรเพอตอเขากบขอตอสายยางขนาด 4 หน แลวน าทอพวซ ขนาด 1 นว ยาว 60 เซนตเมตรมาตอทฝาครอบทอพวซ ตวทเจาะรใหตอเขากบขอตอสายยางดานในของฝาครอบทอพวซเปนฝาปดทางดานบน และน าทอพวซ ขนาด 4 นว ยาว 80 เซนตเมตรมาประกอบเขากบฝาครอบทอพวซอกตวทเตรยมไวทางดานลางทากาวใหแนนหลงจากนนใสน าปนใสประมาณ 60 เซนตเมตร แลวปดฝาครอบทอพวซดานบนใหแนน

กรองซลเฟอร

กรองซลเฟอร ใชเศษเหลกจากโรงกลงใสในทอพวซ ขนาด 1 ½ นว ใสเศษเหลกประมาณ 60 เซนตเมตรจากความสงของทอแลว ตอสายกาซเขาทดานลางโดยตอเขากบขอตอสายยางขนาด 4 หน และตอสายกาซออกทางดานบน

สวพ.


ม

36

รปท 3.9 การออกแบบตวกรองซลเฟอร

สวนประกอบส าหรบกรองซลเฟอร 1.ทอพวซ ขนาด 1½ นว ยาว 80 เซนตเมตร 2.ฝาครอบทอพวซ ขนาด 1½ นว จ านวน 2 ตว 3.ขอตอสายยางขนาด 4 หน จ านวน 2 ตว วธการประกอบกรองซลเฟอร น าฝาครอบทอพวซ ขนาด 1 ½ นว จ านวน 1 ตวมาเจาะรเพอตอเขากบขอตอสายยางขนาด 4 หนแลวน าทอพวซ ขนาด 1 ½ นว ยาว 80 เซนตเมตรมาประกอบเขากบฝาครอบทอพวซทางดานลางทากาวใหแนนแลวเจาะรเพอใสขอตอสายยางขนาด 4 หนอกตวทางดานลางเปนทางเขาของกาซชวภาพหลงจากนนใสเศษเหลกประมาณ 60 เซนตเมตรแลวปดฝาครอบทางดานบนใหแนน

สวพ.


ม

37

กรองความชน กรองกรองความชน ใชนามนเครองใสในทอพวซ ขนาด 4 นว ใสนามนเครองประมาณ 50

เซนตเมตรจากความสงของทอแลวตอสายกาซเขาทดานบนโดยตอเขากบขอตอสายยางขนาด 4 หนทมทอพวซ ขนาด 1 นวยาวลงไปในนามนเครองและตอสายกาซออกทางดานบน

รปท 3.10 การออกแบบตวกรองความชน

สวนประกอบส าหรบกรองกรองความชน 1.ทอพวซ ขนาด 4 นว ยาว 80 เซนตเมตร 2.ฝาครอบทอพวซ ขนาด 4 นว จานวน 2 ตว 3.ทอพวซ ขนาด 1 นว ยาว 60 เซนตเมตร 4.ขอตอสายยางขนาด 4 หน จานวน 2 ตว วธการประกอบกรองกรองความชน นาฝาครอบทอพวซ ขนาด 4 นว จานวน 1 ตวมาเจาะรเพอตอเขากบขอตอสายยางขนาด 4 หน แลวนาทอพวซ ขนาด 1 นว ยาว 60 เซนตเมตรมาตอทฝาครอบทอพวซ ตวทเจาะรใหตอเขากบขอตอสายยางดานในของฝาครอบทอพวซเปนฝาปดทางดานบน และนาทอพวซ ขนาด 4 นว ยาว 80 เซนตเมตรมาประกอบเขากบฝาครอบทอพวซอกตวทเตรยมไวทางดานลางทากาวใหแนนหลงจากนนใสนามนเครองประมาณ 50 เซนตเมตร แลวปดฝาครอบทอพวซดานบนใหแนน

สวพ.


ม

38

ปรมาณเชอเพลงทใชตอปและคาความรอนเฉลยของปรมาณเชอเพลงทใชในการผลตไฟฟา การผลตไฟฟาจากกาซชวภาพโดยใชเครองยนตสนดาปภายใน ประสทธภาพในการผลตแบงเปนดงน พลงงานไฟฟา 35 % ปลอยทงทางทอไอเสย 30 % ปลอยทงทางนามนหลอเยน 25 % ความรอนกระจายอยตามตวเครองยนต 10 % การหาปรมาณเชอเพลงทใชตอปทกาลงการผลต 2.2 kW วธการคานวณ ปรมาณกาซชวภาพ CH4100% ทปรมาณ 1 Nm3 มคาความรอน = 35,800 kJ/Nm3

ถากาซชวภาพทผลตม CH470% จะมคาความรอน = (35,800×70)/100 kJ/Nm3

คาความรอน = 25,060 kJ/Nm3

ในกรณทใชเครองยนตสนดาปภายในมประสทธภาพในการเปลยนเปนพลงงานไฟฟา 35 % คาพลงงานไฟฟา = (25,060×35)/ (100×3,600) kW-hr/Nm3

= 2.4 kW-hr/Nm3

การหาปรมาณเชอเพลงทกาลงการผลต 2.2 kW ปรมาณเชอเพลงทใช = ความสามารถในการผลต / คาพลงงานไฟฟา = 2.2 /2.4 = 0.92 Nm3/hr

ในระบบทมกาลงการผลต 2.2 kW เดนเครองตลอด 24 ชวโมงเปนเวลา 1 ป จะใชปรมาณเชอเพลงทงหมด ปรมาณเชอเพลงใน 1 ป = 0.92×24×365 = 8,059.2 Nm3/year

สวพ.


ม

39

แนวทางการทดลอง 1. เปนการทดลองเพอหาคาความสมพนธของจลนทรยกบการเตมเศษอาหาร เพอนาคาความสมพนธททดลองไดไปกาหนดการเตมเศษอาหารใหกบจลนทรยในถงหมกกาซชวภาพทจะใชงานจรงและคานวณหาคาของกาซชภาพทไดจากการหมก การทดลองเพอหาคาความสมพนธของจลนทรยกบการเตมเศษอาหาร เปนการทดลองเพอหาอตราการเตมเศษอาหารใหกบเชอจลนทรย โดยการใชมลสกรทใหเชอจลนทรยในถงหมกกาซชวภาพทเทากน ซงเตมมลสกรลงในถงหมก ประมาณ 1 ใน 4 ของถงหมก หรอประมาณ 50 ลตร หมกทงไวประมาณ 5-7 วน หลงจากนนนาเศษอาหารทปนละเอยดแลวมาเตมในปรมาณทแตกตางกน เกบผลการทดลองโดยบนทกคาของกาซชวภาพทเกดขนจากการหมก นาผลการทดลองทไดไปเปรยบเทยบเพอหาคาความสมพนธระหวางจลนทรยกบการเตมเศษอาหารทใหปรมาณกาซชวภาพดทสด การทดลองเพอหาคาความสมพนธของจลนทรยกบการเตมเศษอาหาร เปนการทดลองเพอหาอตราการเตมเศษอาหารใหกบเชอจลนทรย ลาดบขนการทดลอง 1.เตมมลสกรลงในถงหมกกาซชวภาพประมาณ 1 ใน 4 ของถงหมก หรอประมาณ 50 ลตร 2.หมกทงไวประมาณ 5-7 วน 3.เตมเศษอาหารทปนละเอยดแลวลงในถงหมกในปรมาณทแตกตางกน คอ เตมเศษอาหารจานวน 2 ลตร, 4 ลตร, 6 ลตร 4.เกบผลการทดลองโดยบนทกคาของกาซชวภาพทเกดขนจากการหมก โดยเกบผลการทดลองทกๆ 1-2ชวโมง 5.นาผลการทดลองทไดมาเปรยบเทยบเพอหาอตราการเตมเศษอาหาร

สวพ.


ม

40

3.2 การน าไปประยกตใชในระบบผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพ ในสวนนจะเปนการนาแนวทางของการทดสอบในขางตนไปประยกตใชงานกบระบบผลตไฟฟาของโรงไฟฟากาซชวภาพขนาด 1 เมกกะวตต โดยมแนวทางของระบบผลต ตามรปท 3.11

นาเสย (โรงงานอตสาหกรรม)

บอหมก(ระบบปด)

นาเสยมจลนทรย

ระบบควบคมไฟฟา

เครองยนต+เครองกาเนดไฟฟา

กาซชวภาพ

พลงงานไฟฟา

สวพ.


ม

41

รปท 3.11 ระบบการผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพ

โดยกระบวนการผลตพลงงานไฟฟาสามารถอธบายไดคอ 1. รถลาเลยงนารบนาเสยและนาจลนทรยมาจากโรงงานอตสาหกรรมใกลเคยง 2. รถลาเลยงนานานาทไดมาหมกรวมกนในบอหมกขนาด กวาง 40 เมตร ยาว 70 เมตร ความ

ลก 7 เมตรโดยดานบนและดานลางของบอจะปดและปดวยแผน PE ขนาดความหนาไมนอยกวา 2 มลลเมตร

3. กาซชวภาพทเกดขนจากนาเสยและจลนทรย จะถกดดมายงบฟเฟอรและถงฟอกกาซเพอปรบปรงคณภาพของกาซชวภาพ ใหเหมาะสมกอนสงเขาสเครองยนต

4. ปมอดกาซชวภาพแบบควบคมความเรวรอบไดจะสงกาซเขาสเครองยนตเพอสรางกาลงกลในการขบเครองกาเนดไฟฟา

5. เครองกาเนดไฟฟาขนาด 500กโลวตต จานวน 2 เครองจะผลตพลงงานไฟฟาจาดการขบเคลอนของเครองยนตกาซชวภาพ และจายพลงงานไฟฟาใหกบระบบควบคมไฟฟา

6. ระบบควบคมพลงงานไฟฟาจะควบคมอตราการผลตไฟฟาใหเหมาะสม และมระบบการปองกนการทางานผดพลาดของเครองยนตและระบบผลตพลงงานไฟฟา

7. พลงงานไฟฟาทผลตไดถกสงเขาสระบบของการไฟฟาผานมาตรวดซอขายพลงงานไฟฟาเปนรายไดของโรงไฟฟากาซชวภาพ

3.3 แนวทางการทดสอบระบบควบคมประสทธภาพการผลตพลงงานไฟฟา จากแนวทางขางตนสามารถนาไปใชเปนแนวทางในการควบคมประสทธภาพในการผลตพลงงานไฟฟาไดโดยมการวดและควบคมปจจยตางๆในการผลตพลงงานไฟฟาคอ

1. ปรมาณการเตมนาเสยและนาจลนทรย 2. ปรมาณการเกดกาซมทนจากนาเสยและคาความเสย COD รวมถงปรมาณซลเฟอรในกาซ 3. อตราการไหลของกาซทเครองยนตใชในสภาวะตางๆ 4. คาสภาวะตางๆในการทางานของเครองยนต 5. คาสภาวะตางๆในการทางานของเครองกาเนดไฟฟา 6. คาพลงงานไฟฟาและคาทางไฟฟาทผลตได 7. เสถยรภาพของระบบการปองกนระบบการผลตพลงงานไฟฟา 8. สภาวะของระบบของการไฟฟาทเชอมตออย

โดยคาตางๆทใชในการศกษาและวเคราะห จะมการจดบนทกเปนแบบฟอรมและการบนทกโดยใชเครองบนทกแบบฐานขอมลอตโนมต (Data Logger) เพอนามาใชในการวเคราะหตอไป

สวพ.


ม

42

บทท 4

ผลการวจย

บทน า ในบทนจะเปนผลการทดลองการหมกกาซเพอหาอตราสวนในการหมกทเหมาะสมเพอใชเปนแนวทางในการผลตกาซชวภาพภาพ และเสนอผลของการประยกตใชระบบคบคมประสทธภาพในระบบการผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพในระบบโรงไฟฟา 4.1 ผลการทดลองการหมกกาซชวภาพ

4.1.1 ผลการทดลองทถงหมก 20 ลตร ผลการเตมปรมาณมลสกรทเทากนและเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตรเกบผลหลงจากเตม

เศษอาหารและบนทกผลทกๆ 2 ชวโมง ตารางท 4.1 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร ครงท 1

เวลา ถงท 1

ปรมาตรกาซชวภาพ(ลบ.ซม.)

ถงท 2 ปรมาตรกาซ

ชวภาพ(ลบ.ซม.)



อณหภม (°c)

08.00น. – 10.00น. 452.16 502.40 477.28 31 10.00น. – 12.00น. 401.92 502.40 628.00 32 12.00น. – 14.00น. 828.96 854.08 929.44 33 14.00น. – 16.00น. 778.72 753.60 854.08 32 16.00น. – 18.00น. 703.36 728.48 753.60 32 ตารางท 4.2 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร ครงท 2








08.00น. – 10.00น. 703.36 854.08 904.32 30 10.00น. – 12.00น. 653.12 753.60 1004.80 32 12.00น. – 14.00น. 1004.80 1004.80 1004.80 32.5

สวพ.


ม

43

14.00น. – 16.00น. 1004.80 1004.80 1004.80 32.5 16.00น. – 18.00น. 1004.80 803.84 1004.80 32 ตารางท 4.3 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร ครงท 3








08.00น. – 10.00น. 1004.80 703.36 753.60 28 10.00น. – 12.00น. 1004.80 653.12 753.60 27.5 12.00น. – 14.00น. 1004.80 653.12 703.36 27.5 14.00น. – 16.00น. 1004.80 602.88 703.36 27 16.00น. – 18.00น. 577.76 653.12 602.88 26 ตารางท 4.4 แสดงผลเฉลยของการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร








08.00น. – 10.00น. 720.107 686.613 711.733 29.667 10.00น. – 12.00น. 686.613 636.373 795.467 30.500 12.00น. – 14.00น. 946.187 837.333 879.200 31.000 14.00น. – 16.00น. 929.440 787.093 854.080 30.500 16.00น. – 18.00น. 761.973 728.480 787.093 30.000

0100200300400500600700800900

1000

8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

ปรมา

ตรกา

ซชวภ

าพ(ล

บ.ซม

)

เวลา(นาฬกา)

ถงท 1ถงท 2ถงท 3

สวพ.


ม

44

รปท 4.1 ผลเฉลยของการเตมเศษอาหารทปรมาณ 1 ลตร ผลการเตมปรมาณมลสกรท 4 ลตรและเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกนเกบผล หลงจากเตมเศษอาหารและบนทกผลทกๆ 2 ชวโมง

โดย ถงท 1 เตมปรมาณเศษอาหาร จ านวน 0 มลลลตร ถงท 2 เตมปรมาณเศษอาหาร จ านวน 500 มลลลตร ถงท 3 เตมปรมาณเศษอาหาร จ านวน 1000 มลลลตร

ตารางท 4.5 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน ครงท 1








08.00น. – 09.00น. 0 427.04 628.00 29.5 90.00น. – 10.00น. 0 678.24 703.36 31 1000น. – 11.00น. 0 376.80 1004.80 31 11.00น. – 12.00น. 0 552.64 1004.80 32 12.00น. – 13.00น. 0 351.68 1004.80 32 13.00น. – 14.00น. 0 552.64 1004.80 32 14.00น. – 15.00น. 0 376.80 1004.80 32 15.00น. – 16.00น. 0 326.56 1004.80 32 ตารางท 4.6 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน ครงท 2

เวลา ถงท 1 ถงท 2 ถงท 3 อณหภม

สวพ.


ม

45




(°c)

08.00น. – 09.00น. 0 200.96 301.44 32 90.00น. – 10.00น. 0 226.08 401.92 32 1000น. – 11.00น. 0 276.32 653.12 32 11.00น. – 12.00น. 0 427.04 753.60 33 12.00น. – 13.00น. 0 276.32 904.32 34 13.00น. – 14.00น. 0 301.44 1004.80 33 14.00น. – 15.00น. 0 351.68 1004.80 32 15.00น. – 16.00น. 0 351.68 1004.80 32 ตารางท 4.7 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน ครงท 3








08.00น. – 09.00น. 0 200.96 251.20 31 90.00น. – 10.00น. 0 226.08 401.92 32 1000น. – 11.00น. 0 276.32 653.12 32 11.00น. – 12.00น. 0 427.04 854.08 33 12.00น. – 13.00น. 0 276.32 1004.80 33 13.00น. – 14.00น. 0 301.44 1004.80 32 14.00น. – 15.00น. 0 351.68 1004.80 31 15.00น. – 16.00น. 0 351.68 1004.80 31 ตารางท 4.8 แสดงผลเฉลยการเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน








สวพ.


ม

46

0200400600800

10001200

8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00

ปรมา

ตรกา

ซชวภ

าพ(ล

บ.ซม

)


ถงท 1

ถงท 2

ถงท 3

08.00น. – 09.00น. 0 276.320 393.547 30.833 90.00น. – 10.00น. 0 376.800 502.400 31.667 1000น. – 11.00น. 0 309.813 770.347 31.667 11.00น. – 12.00น. 0 468.907 870.827 32.667 12.00น. – 13.00น. 0 301.440 971.307 33.000 13.00น. – 14.00น. 0 385.173 1004.800 32.333 14.00น. – 15.00น. 0 360.053 1004.800 31.667 15.00น. – 16.00น. 0 343.307 1004.800 31.667

รปท 4.2 ผลเฉลยการเปรยบเทยบการเตมปรมาณเศษอาหารทแตกตางกน

ผลการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกนและเตมปรมาณเศษอาหารทจ านวน 1000 มลลลตร

เกบผลหลงจากเตมเศษอาหารและบนทกผลทกๆ 1 ชวโมง โดย ถงท 1 เตมปรมาณมลสกร จ านวน 4 ลตร

ถงท 2 เตมปรมาณมลสกร จ านวน 8 ลตร ถงท 3 เตมปรมาณมลสกร จ านวน 12 ลตร

ตารางท 4.9 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกน ครงท 1








08.00น. – 09.00น. 100.48 200.96 150.72 30

สวพ.


ม

47

90.00น. – 10.00น. 251.20 351.68 200.96 31 10.00น. – 11.00น. 351.68 502.40 251.20 31 11.00น. – 12.00น. 452.16 602.88 351.68 32 12.00น. – 13.00น. 502.40 653.12 452.16 33 13.00น. – 14.00น. 602.88 753.60 502.40 33 14.00น. – 15.00น. 653.12 854.08 653.12 32 15.00น. – 16.00น. 753.60 1004.80 803.84 32 ตารางท 4.10 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกน ครงท 2








08.00น. – 09.00น. 1004.80 1004.80 1004.80 30 90.00น. – 10.00น. 1004.80 1004.80 1004.80 31 10.00น. – 11.00น. 1004.80 1004.80 376.80 32 11.00น. – 12.00น. 628.00 552.64 351.68 32.5 12.00น. – 13.00น. 477.28 452.16 351.68 32.5 13.00น. – 14.00น. 276.32 301.44 251.20 33 14.00น. – 15.00น. 175.84 200.96 251.20 33 15.00น. – 16.00น. 100.48 150.72 200.96 33 ตารางท 4.11 แสดงผลเปรยบเทยบการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกน ครงท 3








สวพ.


ม

48

08.00น. – 09.00น. 150.72 326.56 125.60 30 90.00น. – 10.00น. 326.56 527.52 276.32 31 10.00น. – 11.00น. 326.56 678.24 301.44 31 11.00น. – 12.00น. 628.00 828.96 452.16 33 12.00น. – 13.00น. 602.88 728.48 502.40 33 13.00น. – 14.00น. 628.00 678.24 628.00 35 14.00น. – 15.00น. 653.12 803.84 653.12 35 15.00น. – 16.00น. 703.36 778.72 678.24 34 ตารางท 4.12 แสดงผลเฉลยการเปรยบเทยบการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกน








08.00น. – 09.00น. 418.667 510.773 427.040 30.000 90.00น. – 10.00น. 527.520 628.000 494.027 31.000 10.00น. – 11.00น. 561.013 728.480 379.813 31.333 11.00น. – 12.00น. 569.387 661.493 385.173 32.500 12.00น. – 13.00น. 527.520 611.253 435.413 32.833 13.00น. – 14.00น. 502.400 577.760 460.533 33.667 14.00น. – 15.00น. 494.027 619.627 519.147 33.333 15.00น. – 16.00น. 519.147 644.747 561.013 33.000

สวพ.


ม

49

รปท 4.3 ผลเฉลยการเปรยบเทยบการเตมปรมาณมลสกรทแตกตางกน

4.1.2 ผลการทดลองถงหมก 200 ลตร ผลการทดลองเพอหาคาความสมพนธของจลนทรยกบการเตมเศษอาหาร เปนการทดลองเพอหาอตราการเตมเศษอาหารใหกบเชอจลนทรยโดยเกบผลการทดลองทกๆ 2 ชวโมง ผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 2 ลตรเกบผลหลงจากเตมเศษอาหารแลว 12 ชวโมงและบนทกผลทกๆ 2 ชวโมง ตารางท 4.13 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 2 ลตร

เวลา อณหภม(°c) ปรมาตรกาซชวภาพ(ลบ.ซม.) 06.00 น. 24 53,180.88 08.00 น. 24 59,828.49 10.00 น. 25 68,138.00 12.00 น. 26 78,109.42 14.00 น. 27 88,080.83 16.00 น. 27 98,052.24 18.00 น. 26 106.361.76

0

100

200

300

400

500

600

700

800

8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00

ปรมา

ตรกา

ซชวภ

าพ(ล

บ.ซม

)


ถงท 1ถงท 2ถงท 3

สวพ.


ม

50

20.00 น. 26 109,685.56

รปท 4.4 ผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 2 ลตร

ผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 4 ลตรเกบผลหลงจากเตมเศษอาหารแลว 12 ชวโมงและบนทกผลทกๆ 2 ชวโมง ตารางท 4.14 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 4 ลตร

เวลา อณหภม(°c) ปรมาตรกาซชวภาพ(ลบ.ซม.) 06.00 น. 24 71,461.80 08.00 น. 24 81,433.22 10.00 น. 25 94,728.44 12.00 น. 26 108,023.67 14.00 น. 27 117,995.08 16.00 น. 26 131,290.29 18.00 น. 26 141,261.71 20.00 น. 25 147,909.32

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

ปรมา

ตรกา

ซชวภ

าพ(ล

บ.ซม

)


สวพ.


ม

51


ผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 6 ลตรเกบผลหลงจากเตมเศษอาหารแลว 12 ชวโมงและบนทกผลทกๆ 2 ชวโมง ตารางท 4.15 แสดงผลการเตมเศษอาหารทปรมาณ 6 ลตร

เวลา อณหภม(°c) ปรมาตรกาซชวภาพ(ลบ.ซม.) 06.00 น. 24 89,742.73 08.00 น. 25 101,376.05 10.00 น. 25 116,333.17 12.00 น. 26 134,614.10 14.00 น. 27 152,895.03 16.00 น. 28 172,837.86 18.00 น. 27 182,809.27 20.00 น. 27 196,104.49

020000400006000080000

100000120000140000160000

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

ปรมา

ตรกา

ซชวภ

าพ(ล

บ.ซม

)


สวพ.


ม

52


4.1.3 การเปรยบเทยบผลการเตมเศษอาหารและจ านวนปรมาตรของกาซชวภาพ ตารางท 4.16 แสดงการเปรยบเทยบผลการเตมเศษอาหารและจ านวนปรมาตรของกาซชวภาพ

ระยะ เวลา

ปรมาตรกาซชวภาพ(ลบ.ซม.) เศษอาหาร 2 ลตร เศษอาหาร 4 ลตร เศษอาหาร 6 ลตร

06.00 น. 53,180.88 71,461.80 89,742.73 08.00 น. 59,828.49 81,433.22 101,376.05 10.00 น. 68,138.00 94,728.44 116,333.17 12.00 น. 78,109.42 108,023.67 134,614.10 14.00 น. 88,080.83 117,995.08 152,895.03 16.00 น. 98,052.24 131,290.29 172,837.86 18.00 น. 106.361.76 141,261.71 182,809.27 20.00 น. 109,685.56 147,909.32 196,104.49

0

50000

100000

150000

200000

250000

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

ปรมา

ตรกา

ซชวภ

าพ(ล

บ.ซม

)


สวพ.


ม

53

รปท 4.7 ผลการเปรยบเทยบผลการเตมเศษอาหารและจ านวนปรมาตรของกาซชวภาพ

4.2 การทดลองเพอเปรยบเทยบผลการใชงานกบเครองยนตระหวางเชอเพลงน ามนและเชอเพลงกาซชวภาพ ผลการเดนเครองยนต ขณะใชเชอเพลงน ามน เดนเครองยนตใหเครองก าเนดไดจ านวนรอบเทากบ 1500 rpm แรงดนทขาออก 380 VL-L เปนเวลา 30 นาท ตารางท4.17 แสดงผลการเดนเครองยนตขณะใชเชอเพลงน ามน ขนาดของ

โหลด จ านวนรอบ

Vfield Ifield Vout อตราการสนเปลอง

เชอเพลง จ านวนรอบ

ขณะจายโหลด No-Load 1500 rpm 80.5 V 0.49 A 380 VL-L 250 ml - 200 W 1500 rpm 82.0 V 0.51 A 380 VL-L 330 ml 1500 rpm 400 W 1500 rpm 83.1 V 0.52 A 380 VL-L 420 ml 1500 rpm 600 W 1500 rpm 84.2 V 0.53 A 380 VL-L 560 ml 1500 rpm

0

50000

100000

150000

200000

250000ปร

มาตร

กาซช

วภาพ

(ลบ.

ซม)


เศษอาหาร 2 ลตรเศษอาหาร 4 ลตรเศษอาหาร 6 ลตร

สวพ.


ม

54

รปท 4.8 ผลการเดนเครองยนตขณะใชเชอเพลงน ามน

ผลการเดนเครองยนต ขณะใชเชอเพลงกาซชวภาพ เดนเครองยนตใหเครองก าเนดไดจ านวนรอบเทากบ 1500 rpm แรงดนทขาออก 380 VL-L เปนเวลา 30 นาท ตารางท4.18 แสดงผลการเดนเครองยนตขณะใชเชอเพลงกาซชวภาพ ขนาดของ

โหลด จ านวนรอบ

Vfield Ifield Vout อตราการสนเปลอง

เชอเพลง จ านวนรอบ

ขณะจายโหลด No-Load 1500 rpm 83.0

V 0.53 A 380 VL-L 117.65 psi -

200 W 1500 rpm 84.7 V 0.54 A 380 VL-L 141.06 psi 1500 rpm 400 W 1500 rpm 86.4 V 0.56 A 380 VL-L 200.89 psi 1500 rpm 600 W 1500 rpm 90.1 V 0.57 A 380 VL-L 312.5 psi 1500 rpm

0

100

200

300

400

500

600

0 200 400 600

อตรา

การส

นเปล

องเช

อเพล

ง(มลล

ลตร,m

l)

ขนาดของโหลด(วตต,W)

สวพ.


ม

55

รปท 4.9 ผลการเดนเครองยนตขณะใชเชอเพลงกาซชวภาพ

4.3 ผลการทดสอบการประยกตใชกบระบบผลตพลงงานไฟฟา จากขอก าหนดในบทท 3 ไดใชเปนแนวทางในการควบคมประสทธภาพในการผลตพลงงานไฟฟาไดโดยมผลการวดและผลการควบคมปจจยตางๆในการผลตพลงงานไฟฟาดงน

4.3.1 ปรมาณการเตมน าเสยและน าจลนทรย ไดมการบนทกอตราการเตมน าเสยและปรมาณจลนทรยในแตละบอเพอใหปฏกรยาการเกดกาซมประสทธภาพสงสด โดยมเอกสารผลการเกบบนทกขอมลตามเอกสาร รปท 4.10

0

50

100

150

200

250

300

350

0 200 400 600

อตรา

การส

นเปล

องเช

อเพล

ง(psi)

ขนาดของโหลด(วตต,W)

สวพ.


ม

56

รปท 4.10 เอกสารบนทกผลการเตมน าเสยและน าจลนทรย

สวพ.


ม

57

4.3.2 ปรมาณการเกดกาซมเทนจากน าเสยและคาความเสย COD ไดมการจดบนทกตามเอกสารรปท 4.11

สวพ.


ม

58

รปท 4.11 เอกสารบนทกการวดคามเทนและ COD 4.3.3 บนทกผลการท างานของระบบผลตพลงงานไฟฟา ประกอบดวย

- ผลการตรวจสอบกอนเดนเครองและผลการท างานของเครองยนต - ผลการท างานของเครองก าเนดไฟฟา - อตราการผลตไฟฟาและระบบควบคม

ในสวนนไดมการออกแบบ ใหสามารถบนทกคาโดยเครองบนทกผลขอมลทางไฟฟาแบบสรางฐานขอมลเพอเกบเปนฐานขอมลในการวเคราะหและสามารถแสดงผลผานทางอนเตอรเนตได โดยมเอกสารตามรปท 4.12-4.13 และมระบบการบนทกผลอตโนมตตามรปท 4.14

สวพ.


ม

59

รปท 4.12 เอกสารบนทกการตรวจสอบกอนเดนเครอง

สวพ.


ม

60

รปท 4.13 เอกสารบนทกการผลตพลงงานไฟฟา

สวพ.


ม

61

รปท 4.14 ระบบบนทกและเกบขอมลแบบสรางฐานขอมล

4.3.4 การปองกนของระบบผลตพลงงานไฟฟา ไดออกแบบตามมาตรฐานการเชอมตอของการไฟฟาสวนภมภาค ตามรปท 4.15 และเลอกใชอปกรณปองกน ตามรปท 4.16 โดยมการก าหนดคาพารามเตอรในโปรแกรมของระบบปองกนตามมาตรฐานดงรปท 4.17

สวพ.


ม

62

รปท 4.15 ระบบปองกนของการผลตพลงงานไฟฟา

รปท 4.16 อปกรณปองกนระบบการผลตพลงงานไฟฟา

สวพ.


ม

63

รปท 4.17 โปรแกรมของระบบปองกนการผลตพลงงานไฟฟา

4.3.5 พลงงานไฟฟาทสามารถผลตได มการเกบบนทกจาก เอกสารการบนทกหนวยพลงงานไฟฟาของการไฟฟาสวนภมภาค ตามรปท 4.18

สวพ.


ม

64

รปท 4.18 เอกสารบนทกหนวยพลงงานไฟฟา

4.3.6 สมรรถนะการผลตพลงงานไฟฟา จะสามารถบนทกไดจะสามารถบนทกไดเปนคาโดยเฉลยตามตารางท 4.19

สวพ.


ม

65

ตารางท 4.19 สมรรถนะของระบบการผลตพลงงานไฟฟา เครองก าเนด

ไฟฟา ขนาด 500kW

ชางเวลาการเดนเครอง

อตราการใชกาซ

อณหภม บอหมก (เฉลย)

เปอรเซนต กาซมเทน

ก าลงไฟฟา ทผลตได

สมรรถนะ เชงพลงงาน

sq.m. /hr องศาเซลเซยส % kW kW/sq.m., gas

เครองท 1

8.00-13.00 375 29 55 430 1.146 13.00-18.00 300 35 65 495 1.650 18.00-23.00 410 27 53 400 0.975

เครองท 2

8.00-13.00 385 28 54 420 1.090 13.00-18.00 290 35 64 485 1.670 18.00-23.00 420 26 52 390 0.928

จากผลในตารางท 4.19 สามารถแสดงผลเปรยบเทยบไดตามรปท 4.19-4.21

รปท 4.19 เปรยบเทยบอตราการใชกาซของเครองยนต

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1 2 3

อตรา

การใ

ชกาซ

(sq.

m./h

r)

ชวงเวลาการเดนเครอง

Gen1

Gen2

สวพ.


ม

66

รปท 4.20 เปรยบเทยบก าลงไฟฟาทผลตได

รปท 4.21 สมรรถนะเชงพลงงานระบบผลตพลงงานไฟฟา

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3

ก าลง

ไฟฟา

ทผลต

ได(k

W)


Gen1

Gen2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

1 2 3

สมรร

ถนะเ

ชงพล

งงาน

(kW

/sq.

m.,

gas)


Gen1

Gen2

สวพ.


ม

64

บทท 5

สรปผลการวจย ในบทนจะกลาวสรปถงปจจยส าคญทมผลตอการควบคมประสทธภาพและสมรรถนะในการผลตพลงงานไฟฟาดวยกาชชวภาพ โดยสามารถแบงหวขอออกไดตามประเดนดงน 5.1 ในการทดลองการหมกกาซในหองทดลองนน พบวา ปรมาตรกาซชวภาพทไดจากการเตมปรมาณ

เศษอาหารจ านวน 6 ลตร ผลตกาซชวภาพไดมากทสด รองลงมาคอเศษอาหาร จ านวน 4 ลตร และ

เศษอาหาร จ านวน 2 ลตร ตามล าดบ เนองจากเศษอาหารทมปรมาณมากแสดงถงอนทรยสารท

จลนทรยจ าเปนตองใชในการเจรญเตบโตเพอผลตกาซชวภาพในสภาวะทไรออกซเจน หรอในระบบปด

โดยปจจยทงสองสงผลตอปรมาณกาซชวภาพทเกดขน เศษอาหารเปนแหลงอนทรยสารทส าคญ

ส าหรบการเจรญเตบโตของจลนทรย และมลสกรเปนแหลงก าเนดของเชอจลนทรยทผลตกาซชวภาพ

เชนกน

5.2 จากแนวทางในขางตนเมอน ามาประยกตใชกบระบบผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพกสามารถ

หาแนวทางในการควบคมประสทธภาพในการผลตพลงงานไฟฟาใหดได ตามผลการวจยในบทท4คอ

จะตองมการก าหนดและควบคมปจจยตางๆทมผลตอประสทธภาพและการท างานของระบบ เชน

สดสวนของน าเสยทใชเปนอาหารและปรมาณจลนทรยเพอใหการหมกเกดกาซมเทนปรมาณ

สงสดทมผลตอก าลงเครองยนตและพลงงานไฟฟาทจะสามารถผลตได

อณหภมของการหมกทเปนผลมาจากชวงเวลาในแตละวน เชนในเวลากลางวนหรอชวงบายทม

อณหภมสงขนจากแสงแดดสงผลท าใหกาซทเกดขนมปรมาณมเทนสง ผลตอก าลงเครองยนตและ

พลงงานไฟฟาทจะสามารถผลตได

อตราการไหลของกาซทเครองยนตแตละเครองใช โดยสามารถเปรยบเทยบโดยเครองมอวดอตรา

การไหลของกาซทไดตดตงเพอเปรยบเทยบสมรรถนะในการผลตพลงงานไฟฟาของแตละเครอง

ตอปรมาณกาซทใช

ระบบปองกนเพอความปลอดภยของการท างานของเครองยนตและระบบผลตพลงงานไฟฟา ซงม

สวนส าคญอยางมากทสงผลตอเสถยรภาพและตนทนในการบ ารงรกษาระบบ

สวพ.


ม

65

ระบบการวดและบนทกขอมลตางๆของระบบทสามารถเกบบนทกแบบฐานขอมลได เพอให

สามารถน าผลทไดมาใชในการวเคราะหเพอปบปรงประสทธภาพของระบบไดอยางตอเนอง

จากการศกษาการปรบปรงประสทธภาพของระบบผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพ ทผาน

มาผวจยพบวา ปจจยทส าคญในการเพมประสทธภาพของการผลตพลงงานไฟฟาไดดทสดคอความม

เสถยรภาพของระบบการหมก การควบคมปรมาณการเกดกาซมเทนทแปรตามสดสวนของน าเสยและ

อณหภมในการหมก ดงนนแนวทางทสามารถน าผลการวจยนไปใชในการปรบปรงเพอใหระบบการ

ผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพมประสทธภาพสงขนคอ การปรบอณหภมในการหมกใหอยในชวง

35-40 องศาเซลเซยส เพอใหกาซชวภาพทเกดจากการหมกมปรมาณมเทนไมต ากวา 60 เปอรเซนต

เพอสงผลใหเครองยนตมก าลงสงสด

และในกรณทปรมาณของมเทนมคาต าไมสามารถควบคมไดตามอณหภมทตองการในขางตน

จะมการประยกตใชเครองอดกาซ (Blower) ทสามารถควบคมความเรวรอบไดดวยอนเวอรเตอร อด

ปรมาณการไหลของกาซทเขาเครองยนตเพอชวยเพมก าลงของเครองยนตไดอกทางหนง

จากแนวทางในการวจยนสามารถน ามาใชเปนสวนประกอบในการสรางระบบการควบคม

ประสทธภาพในการท างานของระบบผลตพลงงานไฟฟาดวยกาซชวภาพได โดยคาทบนทกและผลการ

ทดสอบตางๆสามารถน าไปใชเปนแนวทางในการจดการเพอลดตนทนในการผลตพลงงาน เพอสราง

โอกาสในการแขงขนทางธรกจและพฒนาระบบผลตพลงงานทดแทนทมอยใหมประสทธภาพสงขนได

โดยค านงถงความเปนไปไดของตนทนในการปรบปรงทสามารถท าไดและมความปลอดภยตามท

มาตรฐานก าหนด

สวพ.


ม

66

เอกสารอางอง [1] โรมรน ศรสมฤทธ . 2525. การศกษาเบองตนในการผลตกาซชวภาพจากเครองกรองไร

ออกซเจนท ใชอนทรยวสดเปนตวกลาง . วทยานพนธปรญญาโท . จฬาลงกรณมหาวทยาลย, กรงเทพฯ

[2] เกยรตไกร อายวฒน . 2537. การผลตไฟฟาจากกาซขยะ . การประชมทางวชาการคณะ วศวกรรมศาสตร สจธ . ประจ าป 2537. สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร, กรงเทพฯ [3] http://www.biotec.or.th. กาซชวภาพ. ตพมพในคอลมน "นวตกรรม" หนงสอพมพโพสต

ทเดย ฉบบวนท 16 กรกฎาคม 2549 [4] http://school.obec.go.th/thaikasikorn/gas1.html ‘‘กาซชวภาพ’’ [5] http://www.ku.ac.th ‘‘กระบวนการผลตกาซ’’ [6] http://www.northernstudy.org/biogas.html‘‘แกสชวภาพ’’ [7] http://teenet.chiangmai.ac.th/btc/index.php โครงการเครอขายสารสนเทศดานพลงงานและ สงแวดลอมของประเทศไทย

สวพ.


ม

ภาคผนวก

สวพ.


ม

ภาคผนวก ก. ตวอยางเอกสารควบคมประสทธภาพการผลตไฟฟา

สวพ.


ม

ภาคผนวก ข. รายละเอยดการปรบตงโปรแกรมระบบบนทกขอมลการผลต

และการปองกนระบบการผลต

สวพ.


ม

Documents

รายงานการวิจัย 7 การพัฒนาระบบ ...research.rmutsb.ac.th/fullpaper/2555/25552391441030.pdf · 2016-11-01 · บทที่ 1. บทน