บทท 2

หลกการและทฤษฎ

2.1) มลไก การเลยงไกเปนอตสาหกรรมประเภทหนงทมความส าคญ เนองจากความนยมของ

ผบรโภคทเพมสงขน ปญหาทส าคญส าหรบการเลยงไกคอ ของเสยทเกดขน เชน มลไก และน าจากโรงเชอด หากปลอยทงไวของเสยเหลานจะสงกลนเหมนรบกวน กอใหเกดมลพษดานตางๆ ดงนนปจจบนไดมการน ามลไกมาใชมากในดานการเกษตร คอใชท าปยอนทรย เนองจากปรมาณสารอาหารทมอยมาก ใชไดทงแบบสดๆ และแบบแหง โดยโรยหรอหวานลงในบรเวณทตองการ ซงกลนเหมนอาจจะท าใหผทอยบรเวณใกลเคยงไดรบโดยตรง เพราะวามลไกมปรมาณสารอาหารมาก โดยเฉพาะไนโตรเจน ซงท าใหเกดกาซแอมโมเนยในมลไก ท าใหมกลนเหมน เปนอนตรายตอสขภาพ หากมการเปลยนรปใหเปนขเถา หรอท าลายไนโตรเจนใหหมดไป ซงท าใหหมดปญหาเรองกลนของแอมโมเนย แตยงคงสารองคประกอบจ าพวกฟอสเฟต และโปรแตสทจ าเปนตอพชอย เมอถกน าฝนชะลางและไหลลงสแมน าหรอแหลงน าผวดน จะท าใหแหลงน านนมปรมาณออกซเจนลดลง เพราะฟอสฟอรสและไนโตรเจนมผลท าใหการเจรญเตบโตมากเกนไปของสาหราย เมอสาหรายตาย อาจสงผลตอการท าลายออกซเจนทอยในน า ท าใหจลนทรยในน าขาดออกซเจน

2.2) มลไกกบการผลตกาซชวภาพ

มลไกมศกยภาพทจะใชเปนวตถดบในการผลตกาซชวภาพโดยกระบวนการยอยสลายสารอนทรยแบบไมใชอากาศ (ตารางท 2.2) กาซชวภาพทผลตได ประกอบดวย กาซมเทน 50-70 เปอรเซนต คารบอนไดออกไซด 30-40 เปอรเซนต และทเหลอเปนกาซอนๆ

ตารางท 2.1 ศกยภาพในการผลตกาซชวภาพของมลสตวชนดตางๆ

ชนดของมลสตว ปรมาตรกาซชวภาพ (m3) ตอจ านวน กก. ของมลสตว วว ควาย 0.023-0.040 หม 0.040-0.059 ไก 0.065-0.116

มนษย 0.020-0.028

5

ปจจยทส าคญตวหนง ทมผลตอการสรางกาซมเทนคอ อตราสวนคารบอนตอไนโตรเจน C/N ซงอตราสวน C/N ในชวง 20-30 ถกพจารณาวาเหมาะสมตอเงอนไขการหมกในสภาวะไมใชอากาศ ทงนเนองจากหากคา C/N สงเกนไป ไนโตรเจนจะถกใชไปอยางรวดเรวโดยจลนทรยทสรางมเทน เพอใหไดโปรตนทตองการ ซงมนจะไมท าปฏกรยาตอกบคารบอนทเหลอในวตถดบ ท าใหอตราการผลตกาซต า ในทางกลบกนหากคา C/N ต าเกนไป ไนโตรเจนจะถกปลอยออกมา และสะสมในรปของแอมโมเนย (NH3) ท าใหคาความเปนกรดดางเพมสงขน คาความเปนกรดดางทสงกวา 8.5 จะมผลเปนพษตอจลนทรยทสรางมเทน อตราการผลตกาซจงต าเชนกน

ของเสยจากสตวประเภทอน เชน วว ควาย แพะ สกร หรอพวกพชตางๆ เชน ฟางขาว ผกตบชวา และขเลอย จะมปรมาณคารบอนอยสง อตราสวน C/N ของวตถดบโดยทวไป แสดงอยในตารางท 2.2

ตารางท 2.2 อตราสวน C/N ของวตถดบสารอนทรย (Karki and Dixit, 1984)

วตถดบ อตราสวน C/N มลเปด 8 มลคน 8 มลไก 10 มลแพะ 12 มลสกร 18 มลแกะ 19

มลวว ควาย 24 ผกตบชวา 25 มลชาง 43

เปลอกขาวโพด 60 ฟางขาว 70

ฟางขาวสาล 90 ขเลอย มากกวา 200

วตถดบทม C/N สง สามารถน ามาหมกยอยรวมกบวตถดบทม C/N ต า เพอท าใหไดอตราสวนเฉลยทเหมาะสม เชนในประเทศจนมการใชฟางขาวทดานลางของถงหมก สวนขางบน

6

เปนของเสยทไดจากหองสขา ท านองเดยวกนกบทเนปาล ใชมลชางผสมกบมลคน เพอใหไดคา C/N ทเหมาะสมกบการผลตกาซชวภาพ (Gautam and Karki, 1994) ของแขงทเหลอจากการหมก สามารถน าไปเปนปยไดอก

2.3) ทฤษฎกาซชวภาพ

กาซชวภาพ คอ กาซทเกดจากการยอยสลายสารอนทรยโดยแบคทเรยชนดไมใชออกซเจน

ในสภาวะไรอากาศ องคประกอบหลกของกาซชวภาพ ไดแก กาซมเทน (CH4) ประมาณ 60-70 %

กาซคารบอนไดออกไซด (CO2) ประมาณ 28-38 % กาซอนๆ เชน ไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) และ

ไนโตรเจน (N2) เปนตน ประมาณ 2 %

คณสมบตและประโยชนของกาซชวภาพ คอกาซชวภาพ มกาซมเทนเปนสวนประกอบ

หลก จงท าใหมคณสมบตจดตดไฟไดดและสามารถน าไปใชเปนพลงงานทดแทนในรปตางๆ ได

เชน เผาเพอใชประโยชนจากความรอนโดยตรง เชน ใชกบเครองกกลกสกร และหมอตมไอน า

(Steam Boiler) เผาเพอใหความรอนและใชในการขบเคลอนเครองจกรกลตางๆ เชน ใชกบ

เครองยนตเบนซนและเครองยนตดเซลและใชในการผลตพลงงานไฟฟา

ผลเสยเมอปลอยกาซชวภาพทงสบรรยากาศ คอ เนองจากกาซชวภาพมสวนประกอบหลก

เปนกาซมเทนซงเปนกาซทรวม กอภาวะเรอนกระจกทใหผลรนแรงกวากาซคารบอนไดออกไซด

ประมาณ 25 เทา (1) ดงนน หากปลอยกาซชวภาพทงสบรรยากาศจะเปนการเพมอตราการเกดภาวะ

เรอนกระจกหรอเรงใหโลก มอณหภมสงมากขน

:ทมา Thailand Energy And Environment Network Chiang Mai University

2.3.1) หลกการและกลไกในการบ าบดแบบไมใชออกซเจน

กระบวนการบ าบดแบบไมใชออกซเจนน เปนกระบวนการบ าบดแบบชวภาพในสภาพทไมมออกซเจน โดยจลนทรยทมความสามารถใชคารบอนไดออกไซดเปนตวรบอเลคตรอนจะยอยสล า ยส าร อนท รย จ ง ท า ให ผ ลผ ล ต ส ดท า ย ของกระบวนก า รประกอบดว ย ม เ ทน คารบอนไดออกไซด ฯลฯ ซงรวมเรยกวา กาซชวภาพ ซงมปฏกรยาในการยอยสลายสารอนทรย คอ

สารอนทรย + จลนทรย เซลล + มเทน + คารบอนไดออกไซด

Organic Matter CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S (2.1)

7

กระบวนการนจลนทรยทเกยวของกบการยอยสลายมการเจรญเตบโตคอนขางชาท าใหระบบเรมตนไดชาอกทงประสทธภาพของระบบในการบ าบดต าจ าเปนตองใชระยะเวลาในการกกเกบของเหลว (Hydraulic Retention Time, HRT) นานขน ระบบจงมขนาดใหญขน นอกจากนระบบยงมการปรบตวไมดนกตอการเปลยนแปลงสภาพแวดลอม และในระหวางการก าจดบางครงอาจมกาซไฮโดรเจนซลไฟดเกดขนอกดวย ท าใหมกลนเหมน ระบบนจงไมเปนทนยมนก แตมขอไดเปรยบเมอเทยบกบระบบบ าบดแบบใชออกซเจนดงน

ในปฏกรยายอยสลายแบบไมใชออกซเจน สารอนทรยทยอยสลายไดประมาณ 80–90% จะถกท าลายเปนกาซมเทน และคารบอนไดออกไซด ซงกาซมเทนน สามารถน ามาใชเปนพลงงานในการหงตม ใหแสงสวาง เปนเชอเพลงแทนน ามนเตาในการผลตไอน าในหมอไอน า ใชกบเครองยนตดเซลเพอทดแทนน ามนบางสวน ตลอดจนใชในการผลตไฟฟา ในกระบวนการบ าบดน าเสยแบบไมใชออกซเจน สารอนทรยทถกยอยสลายน าไปใชในการสรางเซลลจลนทรยนอยมาก เมอเทยบกบระบบแบบใชออกซเจนทสารอนทรยประมาณ รอยละ 50 ถกน าไปใชในการสรางเซลลจลนทรย ดงนนการบ าบดน าเสยดวยวธแบบไมใชออกซเจนจงลดปญหาในการก าจดตะกอนจลนทรยสวนเกนได การบ าบดน าเสยโดยวธแบบไมใชออกซเจน มความตองการปรมาณอาหารเสรมในรปของ BOD : N : P เปน 100 : 1.1 : 0.2 ซงนอยกวาระบบแบบใชออกซเจนทตองการคา BOD : N : P เปน 100 : 5 : 1 (McCarty, 1964a) ทงนเนองจากอตราการเตบโตของแบคทเรยมคาต า กระบวนการบ าบดแบบไมใชออกซ เจนจะไมตองการออกซ เจน เ นองจากระบบนใชคารบอนไดออกไซดเปนตวรบอเลกตรอน ดงนนจงไมจ าเปนตองเตมอากาศใหกบระบบ ชวยลดคาใชจายในการเตมอากาศทจ าเปนส าหรบกระบวนการบ าบดแบบใชออกซเจนลงไดมาก

กระบวนการบ าบดแบบไมใชออกซเจนนสามารถยอยสลาย Xenobiotic Compounds เชน Chlorinated aliphalic hydrocarbon ประเภท Trichloroethylene, Trihalomethanes และ Recalcitrant compounds ประเภท Lignin สามารถรบน าเสยทมความเขมขนของสารอนทรยสงๆ ได อยางไรกตามกระบวนการแบบไมใชออกซเจนมขอเสยบางประการคอ

- เปนกระบวนการทใชเวลายอยสลายนานกวากระบวนการแบบใชออกซเจน - เปนกระบวนการทลมเหลวไดงายโดยสารพษตางๆ - การ start up ตองใชเวลานาน - ในการยอยสลาย Xenobiotic Compounds แบบไมใชออกซเจน โดยกระบวนการ

co-metabolism ตองการ primary substrates ความเขมขนสงๆ

8

การยอยสลายสารอนทรยแบบไมใชออกซเจน เปนกระบวนการทคอนขางซบซอน แตมผสนใจในการน ามาใชจ านวนมาก เนองจากกาซมเทนทไดในผลผลตสดทายทสามารถจะน ามาใชเปนพลงงานไดเปนอยางด

2.3.2) ขนตอนการยอยสลายสารอนทรยแบบไมใชออกซเจน

กระบวนการยอยสลายสารอนทรยแบบไมใชออกซเจน เกดจากการเปลยนแปลงสารอนทรยใหเปน คารบอนไดออกไซด และมเทน ซงเปนผลตภณฑหลกดงแสดงในสมการ (Buswell และ Mueler,1952)

CnHaOb + (n-a/4-b/2) H2O (n/2 + a/8 - b/4)CH4 + (n/2 - a/8 + b/4)CO2 (2.2)

ปฏกรยาชวเคมการยอยสลายสารอนทรยโดยจลนทรยแบบไมใชออกซเจน สามารถแบงเปนขนตอนใหญๆ ได 3 ขนตอน คอ

ขนตอนท 1 กระบวนการไฮโดรไลซส (Hydrolysis)

เปนขนตอนแรกซงสารประกอบเชงซอน (Complex Organic Compound) ทมโมเลกลขนาดใหญ เชน โปรตน คารโบไฮเดรตและไขมน จะถกยอยสลายท าใหเปนสารประกอบอนทรยอยางงายๆ ทมโมเลกลขนาดเลกทละลายน าได เชน น าตาล กรดอะมโน กรดไขมน โดยอาศยปฏกรยาไฮโดรไลซส ซงจะถกยอยสลายโดยเอนโซมทปลอยออกมาจากแบคทเรยพวก hydrolylic Organisms ท าใหแตกตวมขนาดโมเลกลเลกลง ปฏกรยานจะเกดขนไดชาโดยเฉพาะถามไขมนหรอสารทมโมเลกลขนาดใหญอยมาก และในขนตอนนยงไมมการลดปรมาณของคาซโอดของน าเสยลง

ขนตอนท 2 กระบวนการสรางกรด (Acidogenesis)

เปนขนตอนเปลยน Hydrolysis product ใหเปนกรดไขมนและแอลกอฮอลชนดตางๆ ในขนตอนนสารประกอบอนทรยอยางงายทถกสรางขนมาในตอน Acidogenesis จะถกใชเปนแหลงคารบอนและพลงงานของแบคทเรยพวก Facultative และ Obligate anaerobic โดยกระบวนการหมก (Fermentation) ผลของปฏกรยาของกระบวนการหมก มทงอยในรปออกซไดซ และรดวซ ในรปออกซไดซ สวนใหญจะเปนกรดทระเหยงาย (Volatile acid) เชน กรดอะซตก (Acetic acid) กรดโพรพโอนค (Propionic acid) แบคทเรยกลมนเตบโตไดรวดเรวม Minimum Doubing Time ประมาณ 30 นาท สวนผลของปฏกรยาทอยในรปรดวซมอยหลายอยางขนอยกบชนดของแบคทเรยและตวรบอเลกตรอน เชน เมทานอล (Methanol) เอทธานอล (Ethanol) โพรพานอล (Propanol) บว

9

ทานอล (Buthanol) หรอกรดแลคตก (Lactic acid) เปนตน และนอกจากนแบคทเรยจ าพวก Acetogenic bacteria ยงสามารถสรางกรดอะซตก กรดฟอรมก คารบอนไดออกไซด และกาซไฮโดรเจนไดจากกรดระเหยงายทมขนาดใหญกวากรดอะซตก หรอผลปฏกรยาทอยในรปรดวซตวอนๆ ทเกดขนในปฏกรยาตอน Acidogenesis การยอยสลายสารอนทรยในขนตอนนสามารถเกดได 2 ทคอ

- การยอยสลายภายนอกเซลล

การยอยสลายภายนอกเซลลนจะเกยวของกบแบคทเรยพวก Fermentative Bacteria ซงจะปลอยเอนไซมออกจากเซลล เพอท าปฏกรยาไฮโดรไลซส และลควทแฟรคชน กบสารอนทรยโมเลกลใหญ ใหอยในรปทเซลลของแบคทเรยสามารถน าไปใชได ตวอยางเชน โปรตน, คารโบไฮเดรตและไขมน จะถกยอยสลายเปนกรดอะมโน, กลโคส และกรดไขมนตามล าดบ

- การยอยสลายภายในเซลล

สารอนทรยโมเลกลเลกทผานการยอยภายนอกเซลลมาแลว จะถกดดซมเขาสเซลลของแบคทเรยเพอท าการยอยสลายภายในเซลล ซงผลสดทายจะไดกรดระเหยงายโมเลกลต า เชน พวกกรดอะซตก กรดโพรไพโอนก เปนตน ปฏก รยา ทท าให เ กดกรดเรยกวาแอซโดจนซส (Acidogenesis)

การยอยสลายในขนตอนทท าใหเกดกรดน จะไมมการลดภาระสารอนทรยของน าเสย นอกจากมการสรางไฮโดรเจน เนองจากอเลคตรอนในสารอนทรยจะถกสงใหกบสารอนทรยทยงเหลออยในน าเสย แตเมอมการสรางไฮโดรเจน อเลคตรอนจะถกสงใหกบไฮโดรเจนไอออนเปลยนเปนกาซออกจากระบบ ท าใหสภาวะออกซเดชนลดลง ซงเปนการลดภาระสารอนทรย ดงสมการตอไปน

2e- + 2H+ H2 (2.3)

ขนตอนท 3 กระบวนการสรางมเทน (Methanogenesis)

ขนตอนนแบคทเรยทสรางมเทน (Methane Producing Bacteria) จะท าหนาทยอยสลายผลผลตจากการยอยสลายสารอนทรยในขนตอนการยอยสลายภายในเซลล ซงไดแก กรดอนทรย คารบอนไดออกไซด และอนๆ การยอยสลายในขนตอนนจะเปนการลดภาระสารอนทรยและไดกาซมเทนขน

10

กลไกการยอยสลายในขนตอนน สวนใหญจะมาจากปฏกรยาชวเคมของการยอยสลายกรดอะซตคดงสมการ 2.4

CH3COOH CH4 + CO2 (2.4)

นอกจากนยงมกาซมเทนเกดมาจากปฏกรยาชวเคมระหวางกาซไฮโดรเจนกบกาซคารบอนไดออกไซด ดงสมการ 2.5

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O (2.5)

ในการยอยสลายแบบไมใชออกซเจนน พลงงานทอยในรปสารอนทรยประมาณ 90% จะเปลยนไปอยในรปของกาซมเทน หรอประมาณไดวา 1 กโลกรมของซโอดทถกก าจดจะใหกาซมเทน 0.31 – 0.44 ลกบาศกเมตร โดยมสดสวนมเทนในรปกาซชวภาพประมาณ 60–75%

2.3.3) จลนทรยทเกยวของในการบ าบดแบบไมใชออกซเจน

การยอยสลายสารอนทรยโมเลกลใหญไปเปนสารทมขนาดโมเลกลเลกลง เชน มเทน และคารบอนไดออกไซด อาศยการท างานสมพนธกนของแบคทเรย 4 กลม ดงน

1. Hydrolytic Bacteria

แบคทเรยไมใชออกซเจนกลมน ยอยสลายสารอนทรยทมโมเลกลขนาดใหญ เชน โปรตน เซลลโลส ลกนน และไขมน ไปเปนสารโมเลกลเดยวทละลายน าได เชน กรดอะมโน กรดไขมน กลโคส และกลเซอรอล การยอยสลายสารอนทรยเหลานถก catalyzed โดย extracellular enzyme เชน ไลเปส โปรตเอส และเซลลเลส การยอยสลายขนตอนนเปนไปไดชาและมขอจ ากดในการยอยสลายของเสยบางประเภท เชน ของเสยจ าพวกเซลลโลส (cellulolytic waste) ทมลกนนเปนองคประกอบ

2. Fermentative Acidogenic Bacteria

Acidogenic หรอ acid foming bacteria ยอยสลายน าตาล กรดอะมโน และกรดไขมนไปเปนกรดอนทรย อะซเตท กาซคารบอนไดออกไซด และกาซไฮโดรเจน อะซเตทเปนผลตภณฑหลกของการยอยสลายคารโบไฮเดรต รปแบบของผลตภณฑเปลยนแปลงตามชนดของแบคทเรยและสภาวะทเชอเจรญ เชน อณหภม พเอช และ redox potential

3. Acetogenic Bacteria หรอ acetate-H2 producing bacteria

11

แบคทเรยกลมนยอยสลายกรดอนทรยระเหยงายและแอลกอฮอล ไดผลตภณฑเปนอะซเตท กาซไฮโดรเจน และกาซคารบอนไดออกไซด แบคทเรยกลมนตองการสภาวะทมความดนยอยของไฮโดรเจน (H2 partial pressure) ต าในการยอยสลายกรดอนทรยระเหยงาย แตทภายใตสภาวะทมความดนยอยของไฮโดรเจนสงท าใหการเกดอะซเตทลดลง และสารตงตนจะถกเปลยนไปเปนกรด โพรไพโอนก บวทรก และเอทานอลมากกวามเทน ท าใหระบบมการสะสมของกรดอนทรยมากขน คาพเอชของระบบลดลง เกดสภาวะไมเหมาะสมตอการท างานของ Methanogens แตในทางกลบกน Acetogenic Bacteria และ Methanogens มความสมพนธแบบพ งพาอาศยกน (symbiosis relationship) Methanogens ท าหนาทดงไฮโดรเจนทเกดขนไปใช ท าใหมคาความดนยอยของไฮโดรเจนต าเหมาะสมตอการท างานของ Acetogenic Bacteria

การยอยสลาย เอทานอล โพรไพโอนก และบวทรก ไดเปนกรดอะซตกโดย Acetogenic Bacteria เปนดงสมการ 2.6 ถง 2.8

CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + 2H2 (2.6) CH3CH2COOH + 2H2O + CO2 + 3H2 CH3COOH (2.7)

CH3CH2 CH2COOH + 2H2O + 2H2 2CH3COOH (2.8)

Acetogenic Bacteria เจรญเตบโตไดเรวกวา Methanogenic Bacteria มาก โดย Acetogenic Bacteria ม µmax ประมาณ 1 ตอชวโมง ขณะท Methanogenic Bacteria ม µmax ประมาณ 0.04 ตอชวโมง

4. Methanogenic Bacteria

การยอยสลายสารอนทรยแบบไมใชออกซเจนทเกดขนตามธรรมชาต ท าใหเกดมเทนเกดขน 500-800 ลานตนตอป ทถกปลอยสบรรยากาศ Methanogenic Bacteria ทเกดในธรรมชาตพบในชนตะกอนของแมน าล าคลอง หรอในกระเพาะของสตวเคยวเออง แบคทเรยกลมนมทงทเปนแกรมบวกและแกรมลบ ขนกบชนดของ cell envelop ของแบคทเรย ในแบคทเรยชนดแกรมบวกม psudomurein, methanochondroitin และ heteropolysaccharide สวนเซลลแบคทเรยชนดแกรมลบมชนผวเปนไกลโคโปรตน มรปรางหลายรปแบบเชน spherical, lobed, spiral, plate หรอ rod เจรญเตบโตไดชา ระยะเวลาทใชในการเพมจ านวนเปน 2 เทา อยในชวงตงแต 3 วน (ท 35 องศาเซลเซยส) ถง 50 วน (ท 10 องศาเซลเซยส)

12

Methanogenic Bacteria แบงเปน 2 กลมคอ

- Hydrogenotrophic Methanogens หรอ hydrogen utilizing chemolithotrophs เปลยนไฮโดรเจนและคารบอนไดออกไซดไปเปนมเทน ดงสมการ 2.9

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O (2.9)

Methanogens กลมนมบทบาทส าคญ โดยชวยคงสภาวะของระบบใหมระดบความดนยอยของไฮโดรเจนต า ซงจ าเปนส าหรบการเปลยนกรดอนทรยและแอลกอฮอลไปเปนอะซเตท

- Acetotrophic Methanogens หรอ acetate splitting bacteria ซงจะเปลยนอะซเตทไปเปนมเทนและคารบอนไดออกไซด ดงสมการ 2.10

CH3COOH CH4 + CO2 (2.10)

Methanogens กลมนแบงเปน 2 พวกใหญๆ คอ Methanosarcina sp. และ Methanothrix sp. การยอยสลาย lignocellulosic waste ในชวง thermophillic (58 องศาเซลเซยส) พบวาใน 4 เดอนแรก Methanosarcina sp. เปน acetotrophic bacteria หลกทพบมากในถงปฏกรณตอมา Mehanosarcina sp. (µmax 0.3 ตอวน; Ks = 200 มลลกรมตอลตร) ถกแทนทโดย Methanothrix sp. (µmax 0.1 ตอวน; Ks = 30 มลลกรมตอลตร) ซงสมมตฐานไดวาเปนผลเนองจาก Methanothrix sp. มคา Ks ของอะซเตทต ากวา ประมาณ 2 ใน 3 ของมเทนทเกดขนในถงปฏกรณ เกดจากการเปลยนอะซเตทโดย Acetotrophic Methanogens และ 1 ใน 3 เปนผลของปฏกรยาระหวางคารบอนไดออกไซดและไฮโดรเจน โดย Hydrogenotrophic Methanogens (Mackie and Bryant, 1981)

ประมาณ 2 ใน 3 สวนของมเทนไดมาจากกรดแอซตกทแปรรปโดย Acetotrophic Methanogens สวนทเหลอเปนผลมาจากการรดกชนกาซคารบอนไดออกไซดโดยไฮโดรเจน (Mackie and Bryant, 1981) ซงสอดคลองกบท McCarty (1984a) ไดเคยศกษาและพบวามเทนทเกดขนจากการยอยสลายสารอนทรยประมาณรอยละ 72 ไดมาจากกรดอะซตก และอกรอยละ 28 ไดมาจากกรดโพรไพโอนคและกรดระเหยงายอนๆ ดงแสดงในรปท 2.3

13

Complex waste (100%)

Acetic acid

Other IntermediatesPropionic acid

CH4

15%20%

65%

15%

35%

72%

15%13%

17%

รปท 2.1 การเปลยนแปลงของสารอนทรยไปเปนกาซมเทนดวยปฏกรยาชวเคมแบบไมใชอากาศ

ทมา : McCarty, 1964a

กาซคารบอนไดออกไซดทเกดขนจากการยอยสลายในขนตอนการสรางกรด จะไมคอยแพรกระจายออกนอกระบบ เนองจากกาซคารบอนไดออกไซดมลกษณะสมบตทสามารถละลายน าไดงาย ซงจะท าปฏกรยากบไฮดรอกไซดอออน (OH-) ในระบบทเกดจากปฏกรยาของแอมโมเนยจากการยอยสลายโปรตนเมอท าปฏกรยากบน าจะไดไฮดรอกไซดอออน ดงสมการ 2.11 NH3+ H2O NH4 + OH- (2.11)

การท าปฏกรยาระหวางกาซคารบอนไดออกไซดและไฮดรอกไซดอออนในระบบจะเกดไบคารบอเนตซงจะท าปฏกรยาตอกบกาซไฮโดรเจนโดยจลนทรยชนดใชไฮโดรเจน (hydrogen utilizing methane bacteria) เกดเปนกาซมเทน ดงแสดงในสมการ 2.12

4H2+ H2CO3 CH4 + 3H2O + พลงงาน (2.12)

ในกระบวนการสรางมเทนน เปนขนตอนทไวตอการถกยบย ง เนองจากแบคทเรยกลมสรางมเทนเจรญเตบโตไดดในสภาวะไรออกซเจน แตมอตราการเตบโตคอนขางชาและมความสามารถในการทนตอการเปลยนแปลงของสภาพแวดลอม เชน พเอชและอณหภม ต ากวาแบคทเรยกลมสรางกรดมาก แบคทเรยกลมสรางมเทนเตบโตไดดทสภาพคา Redox Potential ประมาณ -300 มลลโวลต คาพเอชทเหมาะสมตอการเจรญเตบโตและการเกดกาซมเทนของแบคทเรยกลมสรางมเทน คอ 6.8 – 7.2 และจะทนตอการเปลยนแปลงคาพเอชไดในชวง 6.5-7.5 (Diaz et al., 1993) ในขณะทแบคทเรยกลมสรางกรดมชวงคาพเอชเหมาะสมทกวางกวา คอ มคาพเอชประมาณ 5.3-6.3

14

ในกระบวนการยอยสลายแบบไมใชออกซเจน กาซชวภาพทเกดขนประกอบไปดวยกาซมเทนและกาซคารบอนไดออกไซดเปนสวนใหญ โดยทจะมกาซมเทนเกดขนอยประมาณ 55-65% และกาซคารบอนไดออกไซดประมาณ 33-44% (Diaz et al., 1993) ทงยงมกาซชนดอนเกดขนอกเลกนอย เชน กาซไนโตรเจน กาซไฮโดรเจน กาซไฮโดรเจนซลไฟด กาซแอมโมเนย เปนตน ลกษณะทางเคมของกาซมเทน คอ เปนกาซเฉอย มความเสถยร ตดไฟได ไมเปนพษ ละลายน าไดนอย แยกออกจากน าไดงาย ไมมส ไมมกลน ไมมรส

2.3.4) ปจจยทมผลตอการยอยสลายแบบไมใชออกซเจน

ในระบบบ าบดแบบไมใชออกซเจนนอกจากการทน าเสยในถงปฏกรยาตองไมมออกซเจนอยเลย เนองจากออกซเจนเปนอนตรายตอแบคทเรยสรางมเทน ปจจยทมผลตอระบบสามารถจ าแนกออกเปน 2 ลกษณะ ไดแก ปจจยทางดานสภาพแวดลอม ซงไดแก คาพเอช อณหภม ความเปนดาง สารพษ สารยบย งและลกษณะของของเสย กบปจจยทเกยวของในการเดนระบบ ไดแก การกวน เวลากกเกบ และอตราภาระบรรทกสารอนทรย

(1.) คาพเอช

แบคทเรยทสรางมเทน จะมความไวตอคาพเอชมากทสด โดยขนตอนการเกดกาซชวภาพ จะเกดขนไดดทพเอช 6.8 – 7.2 คาพเอชทเหมาะสมเทากบ 7.0 (Diaz et al., 1993) ประสทธภาพของระบบจะลดลงอยางรวดเรวเมอพเอชต ากวา 6.2 ในขณะทแบคทเรยชนดทสรางกรด สามารถอาศยอยในสภาพทมคาพเอช 5.0 – 8.0 และยงสามารถท างานไดทพเอช 6.0 – 6.5 นอกจากน คาพเอชยงสงผลทางออมตอแบคทเรยทผลตมเทน โดยมคาพเอชจะสงผลตอรปอออนของสารตางๆ เชน Volatile Fatty Acid, แอมโมเนย (NH3) และไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) ซงจะมความเปนพษตอแบคทเรยแตกตางกน อยางไรกตามในการออกแบบบางครงไดแยกขนตอนการสรางกรดและการสรางมเทนออกจากกน เพอทจะท าใหสามารถยอยสลายน าเสยทมองคประกอบของเซลลโลสหรอสวนทมองคประกอบเปนไฟเบอรบางสวนกอน เชนการหมกขยะอนทรยเปนตน

(2.) สภาพความเปนกรด (Acidity) และความเปนดาง (Alk) ของระบบ

สภาพความเปนกรดและความเปนดางเปนพารามเตอรทส าคญมากตอการท างานของแบคทเรยในกระบวนการหมกแบบไมใชออกซเจน ซงตองอาศยแบคทเรยสองพวกท างานรวมกนอยางตอเนอง ถาระบบมปรมาณกรดอนทรยระเหยงาย 8,000 – 10,000 มก./ล. ในรปของกรดอะซตกจะเปนพษตอระบบถงหมกโดยตรง ดงนนในการรกษาสมดลของระบบ ปรมาณการสรางกรดจะตองเทากนกบอตราการใชไปเพอสรางมเทน แตถามการสรางกรดไขมนระเหยงายมากเกนไป จะ

15

สงผลใหพเอชของระบบต า เกดการยบย งการท างานของแบคทเรยสรางมเทน ดงนนปญหาทมกเกดขนในระบบบ าบดแบบไมใชออกซเจนคอ การสะสมของกรดไขมนระเหยงาย ซงจะท าใหพเอช ลดลงถาระบบไมมสภาพบฟเฟอรเพยงพอ

สภาพความเปนดางในถงหมกแบบไมใชออกซเจน สวนใหญจะอยในรปของไบคารบอเนต ท าหนาทเปนบฟเฟอรใหแกระบบ โดยจะมหนาทในการสะเทนคารบอนไดออกไซดและกรดไขมนระเหยงายในระบบเพอใหพเอชเปนกลาง ดงนนสภาพความเปนดางนอยทสดทจะปองกนไมใหเกดการเปลยนแปลงของคาพเอชจะเทากบปรมาณดางไบคารบอเนตทใชในการสะเทนกรดคารบอนครวมกบปรมาณดางไบคารบอเนตเพอใชในการสะเทนกรดไขมนระเหยงาย

ส าหรบปรมาณดางทตองการเพอใชในการสะเทนกรดคารบอนคจะขนอยกบความสามารถในการละลายของกาซคารบอนไดออกไซดในน า ซงความสามารถในการละลายจะสอดคลองกบความดนแยกสวน (Partial Pressure) ของคารบอนไดออกไซด ซงหากถงปฏกรยามการระบายกาซทด การสะสมของคารบอนไดออกไซดในระบบไมมาก ยอมท าใหความตองการดางเพอสะเทนกรดคารบอนคมคาไมสงนกหรอคาไมเปลยนแปลงมาก สวนปรมาณดางเพอใชในการสะเทนกรดไขมนระเหยงายจะมคาเทากบปรมาณกรดไขมนระเหยงายเนองจากจ านวนโมลทเขาท าปฏกรยาของกรดไขมนระเหยงายและดางไบคารบอเนตเปนแบบ 1 ตอ 1

ในบางครงการหาปรมาณดางทตองการจากปรมาณกรดระเหยงายและกรดคารบอนคในน าอาจท าใหการควบคมระบบท าไดลาชา แกไขปญหาไดไมทนทวงท ดงนนอาจประเมนปรมาณดางทตองเตมจากสดสวนระหวางปรมาณกรดไขมนระเหยงายและปรมาณดางทมอยในระบบ โดยถาอตราสวนของกรดไขมนระเหยงายตอสภาพความเปนดางในรปของไบคารบอเนต (VFA/Alk) มคานอยกวา 0.4 แสดงวาระบบมก าลงบฟเฟอรสง หากอตราสวนดงกลาวมคาสงกวา 0.8 แสดงวาก าลงบฟเฟอรของระบบมคาต ามาก พ เอชสามารถทจะลดลงไดอยางรวดเรว นอกจากจะเปรยบเทยบ ในรปของกรดไขมนระเหยงายกบความเปนดาง การควบคมปรมาณบฟเฟอรในระบบอาจจะวดในรปความเปนดางกบซโอด โดยสดสวนระหวางความเปนดางกบซโอดน าเขา (Alk/COD) ไมควรต ากวา 0.4 (Diaz et al., 1993) แตการวดในรปของสดสวนดงกลาวไมคอยไดรบความนยมเทากบในรปแบบแรก สภาพความเปนดางภายในระบบหมกแบบไมใชออกซเจนไดมาจากหลายแหลง ตวอยางของสภาพความเปนดางทไดอาจจะมาจากเกลอของแอมโมเนย เชนแอมโมเนยมไบคารบอเนต (NH4HCO3) และแอมโมเนยอะซเตท (CH3COONH4) ดงสมการ ซงกลไกดงกลาวสามารถเกดขนไดเอง เนองจาก Alanine และ Glycine จะมอยในน าเสยทมโปรตนผสมอย

16

CH3 – CH – COOH + 2CH2 COOH + 5H2 O 3CH4 + CO2 + NH4 HCO3 (2.13)

NH2 NH2 Alanine Glycine Bicarbonate Alkalinity

และถากระบวนการยอยสลายแบบไมใชออกซเจนเปนไปอยางสมบรณ แอมโมเนยไบ

คารบอเนตจะเปนตวควบคมการเปลยนแปลงของพเอชโดยจะท าหนาทเปนตวบฟเฟอรซงจะลดสภาพความเปนกรดลงเนองจากกรดอนทรยระเหยงายดงสมการตอไปน

C6 H12 O6 3CH3 COOH (2.14) 3CH3 COOH + 3NH4 HCO3 3 CH3 COONH4 + 3H2 + 3CO2 (2.15)

3CH3COONH4 + 3H2 O 3CH4 + 3NH4 HCO3 (2.16)

จากสมการถาน าทงมปรมาณของไนโตรเจนอยางเพยงพอและมการยอยสลายสารอนทรยอยอยางสมบรณแลวจะไดแอมโมเนยมไบคารบอเนต ซงจะเปนบฟเฟอรทท าปฏกรยากบกรดอนทรยระ เหยงาย ท เ กดจากแบคทเ รย ทท าให เ กดกรด และจะไดแอมโมเนยมอะซ เตท (CH3COONH4) ซงแอมโมเนยมอะซเตทนจะถกยอยสลายโดยแบคทเรยทท าใหเกดกาซมเทน ใหกลายเปนมเทนตอไป โดยจะไดแอมโมเนยมไบคารบอเนตกลบคนมา

แตถาปรมาณของไบคารบอเนตบฟเฟอรไมเพยงพอทจะท าปฏกรยากบกรดอนทรยระเหยงายแลว จะท าใหไดกรดอนทรยระเหยงายมปรมาณเพมมากขน ท าใหพเอชต าลงจนกระทงแบคเรยทท าใหเกดกาซมเทนไมสามารถยอยสลายแอมโมเนยมอะซเตทได นอกจากนการเปลยนแปลงพเอชยงขนอยกบปรมาณกาซคารบอนไดออกไซดทเกดขนในปฏกรยาการยอยสลายแบบไมใชออกซเจนอกดวย โดย McCarty (1964) ไดหาความสมพนธระหวางพเอชและปรมาณไบคารบอเนตทเหมาะสม พบวาความเปนดางไมควรต ากวา 1,000 มก./ล. ในรปของ CaCO3 เพอปองกนไมใชพเอชต าลงจนเปนอนตรายตอแบคทเรยในระบบ

(3.) อณหภม

ชวงอณหภมทเหมาะสมส าหรบการเจรญเตบโตของแบคทเรยแบบไมใชออกซเจนสามารถแบงออกไดเปน 3 ชวง คอ

ชวงเทอรโมฟลก (Thermophilic) ในชวงนจะมอณหภมประมาณ 50 – 65 องศาเซลเซยส โดยเรยกแบคทเรยทท างานในชวงอณหภมนวา Thermophilic Bacteria

Acid formers

intermediate

Methane formers

17

ชวงมโซฟลก (Mesophilic) จะมอณหภมประมาณ 20 – 45 องศาเซลเซยส โดยเรยกแบคทเรยทท างานในชวงนวา Mesophilic Bacteria

ชวงไซโครฟลก (Psychorophilic) จะมอณหภมประมาณ 5 – 15 องศาเซลเซยส โดยเรยกแบคทเรยทท างานในชวงนวา Psychrophilic Bacteria

ส าหรบกระบวนการผลตกาซชวภาพ ชวงการท างานของแบคทเรยจะอยในชวงมโซฟลกและเทอรโมฟลก โดยในชวงเทอรโมฟลกการบ าบดน าเสยแบบไมใชออกซเจนจะมอตราการยอยสลายสารอนทรยไดรวดเรวกวาชวงมโซฟลก ทงในแงของการสลายสารอนทรยและการผลตกาซชวภาพ โดยสามารถท าการยอยสลายสารอนทรยไดเรวกวาชวงมโซฟลกประมาณ 20 – 50 เปอรเซนต ดงนนส าหรบในตางประเทศทอยในเขตหนาวจงจ าเปนตองเพมอณหภมใหกบน าทง แตส าหรบประเทศไทยนนระบบบ าบดจะท างานอยในชวงมโซฟลกไดเองโดยไมตองใชความรอนชวย แมวาประสทธภาพของระบบในชวงมโซฟลกจะดอยกวาแตเมอเปรยบเทยบในเรองของคาใชจายจะพบวาคาใชจายในการท าความรอนจะแพงมาก ท าใหไมนยมทจะออกแบบระบบบ าบดใหอยในชวงเทอรโมฟลก

เนองจากแบคทเรยจะมความไวตอการเปลยนแปลงอณหภม การลดหรอเพมอณหภมเพยง 2 – 3 องศาเซลเซยส จะมผลตอการเปลยนแปลงของกาซมเทนอยางมาก ดงนนการรกษาอณหภมใหสม าเสมอ จงมความส าคญมากกวาจะใหมอณหภมทมอตราการยอยสลายสงสด ในการออกแบบระบบจงควรมการปองกนไมใหอณหภมของระบบมการเปลยนแปลงมาก

(4.) สารพษและสารยบยงปฏกรยา

น าเสยทจะบ าบดดวยกรรมวธทางชววทยาไมควรมสารทเปนพษอย ซงสารทเปนพษอาจอยไดท งในรปของสารอนทรยหรออนนทรย ทงนผลของสารพษอาจจะมตงแตพษโดยตรง (Toxic) ไปถงแคเพยงยบย ง (Inhibited) การท างานของแบคทเรย โดยเฉพาะอยางยงผลของสารพษทมตอแบคทเรยทสรางมเทน เนองจากแบคทเรยสรางกาซมเทนจะมความไวตอสงทมารบกวน ความรนแรงของพษหรอการยบย งจะเปนสดสวนโดยตรงกบความเขมขนของสารนนๆ อยางไรกตามในบางกรณสารเหลานนกอาจกระตนการท างานของแบคทเรยใหมประสทธภาพมากขนไดหากมความเขมขนทพอเหมาะ สารทเปนพษหรอยบย งการท างานของแบคทเรยในระบบบ าบดน าทงทางชววทยาแบบไมใชออกซเจนแบงออกไดเปนกลมๆ ดงตอไปน

- พษของอออนบวก อออนบวกทเปนพษตอแบคทเรยในระบบบ าบดแบบไมใชออกซเจนไดแก โซเดยม (Na+)

โพแทสเซยม (K+) แมกนเซยม (Mg2+) และแคลเซยม (Ca2+) ซงธาตเหลานโดยปกตในระดบความ

18

เขมขนทพอเหมาะจะเปนธาตทมประโยชนตอแบคทเรย แตถามมากเกนความจ าเปนจะเกดเปนพษตอแบคทเรยได ปกตอออนบวกทมวาเลนซสงจะมความเปนพษมากกวาอออนบวกทมวาเลนซต า ระดบความเปนพษของอออนบวกตางๆ แสดงไดดงตารางท จ.1(ภาคผนวก) โดยพษของอออนสามารถลดความเปนพษลงได (Antagonism) เมออยรวมกบธาตอนๆ ในปรมาณทเหมาะสม เชน พษของ Na+ มความเขมขน 3,500 มก./ล. สามารถท าใหลดลงได ถาม Mg2+ และ Ca2+ ทมความเขมขนเหมาะสมอยระหวาง 50 – 1,000 มก./ล. แตในทางตรงกนขาม อออนบางชนดจะไปเพมความเปนพษใหมากขนเมออยรวมกน (Synergism) โดยการลดหรอเพมความเปนพษของอออนแตละชนดแสดงไดตามตารางท จ.2 และ จ.3 (ภาคผนวก)

-พษของโลหะหนก ไดแก แมงกานส (Mn), สงกะส (Zn), แคดเมยม (Cd), นเกล (Ni), โคบอลท (Co),

ทองแดง (Cu) และโครเมยม (Cr) ซงจะอยในน าทงในรปของอออน ทงนโลหะหนกทมกพบแสดงไดดงตารางท จ.4(ภาคผนวก) โดยทองแดง (Cu2+) จะมผลตอระบบผลตกาซชวภาพมากทสด ทงนคาความเปนพษของสารประกอบโลหะหรออออนโลหะหนกจะขนอยกบระดบพลงศกยทางไฟฟา คาพเอชและ Ionic Strength ของระบบ เนองจากโลหะหนกแตละชนดสามารถทจะรวมตวเปนสารประกอบเชงซอนกบแอมโมเนย คารบอเนต ซลไฟด และฟอสเฟตได ดงนนจงเปนการยากในการประเมนความเปนพษของโลหะหนกแตละชนด ดงนนความเปนพษของโลหะหนกบางตวซงไดมาจากการทดลองแสดงไวในตารางท จ.5 (ภาคผนวก) และเมอวเคราะหถงต าแหนงตางๆ ทโลหะหนกสะสมอยสามารถแสดงไวดงจ.5 (ภาคผนวก) อยางไรกตามแมวาโลหะหนกจะเปนพษตอแบคทเรยในระบบไมใชออกซเจนแตโลหะหนกบางประเภทยงมความจ าเปนส าหรบแบคทเรย แมจะมปรมาณเพยงเลกนอยกตาม ยกตวอยางเชนนกเกล โดยความเปนพษของโลหะหนกสามารถลดลงได ถาน าเสยมปรมาณของซลไฟดพอเหมาะเพราะวาซลไฟดสามารถรวมกบโลหะหนกเปนเกลอของโลหะหนกซงไมละลายน า ยกเวนโครเมยมเนองจากโครเมยมทมประจบวกหก (Cr6+) จะถกรดวซใหเปนโครเมยมทมประจบวกสาม (Cr3+) ซงในพเอชทวไปของระบบถงหมกแบบไมใชออกซเจนโครเมยมจะไมละลายน าจงไมกอใหเกดความเปนพษ ในการใชซลไฟดในการลดความเปนพษของโลหะหนกโดยปกตจะใชซลไฟด 0.5 มลลกรม ในการตกตะกอนโลหะหนก 1.0 มลลกรม แตการเตมซลไฟดอาจกอใหเกดปญหาตอระบบเนองจากตวซลไฟดเอง ส าหรบการควบคมไมใหเกดพษเนองจากการเตมซลไฟดลงไปมากเกนไป อาจท าไดสองวธดวยกน โดยวธแรกใหท าการวเคราะหปรมาณไฮโดรเจนซลไฟดในกาซชวภาพอยางตอเนองและท าการหยดเตมซลไฟดทนทเมอตรวจพบกาซไฮโดรเจนซลไฟด หรอใชอเลคโทรดแบบ Silver – Silver Sulfide วดปรมาณของซลไฟดทละลายอยในน า โดยจะวดออกมาในรปของ pS

19

-พษของกรดไขมนระเหย กรดไขมนระเหยถาถกสรางขนมามากเกนไป เชน ในสภาวะทมสารอนทรย หรออาหาร

เขามามากแบคทเรยทผลตกรดไขมนระเหยออกมามาก หากวาระบบมก าลงของบฟเฟอรไมเพยงพอจะท าใหคาพเอชของระบบลดลงสงผลตอการท างานของแบคทเรยชนดผลตมเทนได แตถาระบบมก าลงบฟเฟอรทดทสามารถรกษาพเอชใหเปนกลางไดจะพบวาแมกรดไขมนระเหยงายมปรมาณมากกจะไมเกดความเปนพษตอแบคทเรย

Kotze et al. (1969) พบวา โมเลกลของกรดออน (Weak Acid) และดางออน (Weak Base) ทไมแตกตวเปนอออนนน สามารถผานเขาสเซลลแบคทเรยไดเรวมาก เชน กรดออนทพเอชต าจะไมแตกตวเปนอออน จะผานเขาสเซลลของแบคทเรยไดงาย ท าใหพเอชภายในเซลลแบคทเรยลดลง แบคทเรยจงตาย และดางออนทพเอชสงกใหผลเชนเดยวกน

-พษของแอมโมเนย แอมโมเนยทเกดขนในกระบวนการบ าบดน าเสยแบบไมใชออกซเจน เกดจากการยอย

สลาย สารอนทรยทมไนโตรเจนรวมอยเชน โปรตน หรอปยยเรย เปนตน ไดผลผลตในรปของแอมโมเนยมอออน (NH4

+) หรอแอมโมเนย (NH3) ทงนขนอยกบคาพเอชของระบบดงสมการ NH4

+ ↔ NH3 + H+ (2.17) ปรมาณของแอมโมเนยอออนจะมความสมพนธกบคาพเอช เมอพเอชมคาประมาณ 7.0

ความเขมขนของแอมโมเนยจะมประมาณ 1% ของแอมโมเนยทงหมด โดยจะมความเขมขนของแอมโมเนยมากขนเมอพเอชสงขน ส าหรบความเปนพษของแอมโมเนยนนพบวาแอมโมเนยจะเปนพษตอแบคทเรยมากกวาแอมโมเนยมอออน โดยพบวาแอมโมเนยจะเปนพษตอแบคทเรยเมอมความเขมขนมากกวา 150 มลลกรมตอลตร ในขณะทแบคทเรยสามารถทนตอความเขมขนของแอมโมเนยมอออนไดสงถง 3,000 มลลกรมตอลตร ดงนนการรกษาพเอชใหมคาประมาณ 7.0 หรอต ากวา ท าใหแอมโมเนยทงหมดอยในรปของแอมโมเนยมอออนซงเปนพษตอระบบนอยกวา ตารางท 2.8 แสดงระดบความเปนพษของแอมโมเนยมทความเขมขนตางๆ

ส าหรบการลดพษของแอมโมเนยไนโตรเจนท าไดโดยการเจอจางน าทงหรอท าการก าจด แอมโมเนยไนโตรเจนในน าทงกอนเขาสระบบบ าบด เชนใชกระบวนการ Ammonia Stripping เปนตน

(5.) การกวน (Mixing) การกวนเปนการท าใหสวนผสมทอยในระบบมการกระจายตวอยางทวถง ท าใหระบบม

การยอยสลายไดอยางตอเนอง นอกจากนการกวนยงชวยปองกนมใหมการแยกชนของของเสย ซงการแยกชนของของเสยจะสรางปญหาใหกบระบบ โดยสลดจลอยดานบนสดซงมการสะสมตวของ

20

ของเสยทมความหนาแนนต า การสะสมตวของชนสลดจลอยจะลดประสทธภาพในการสรางกาซและเปลยนรปสารอนทรยในระบบ ในทางปฏบตสามารถลดปญหาการเกดชนสลดจลอยไดโดยการเพมการกวนใหแกระบบ หากระบบมความเขมขนของแขงต า และมสดสวนของสารทมเสนใยอยไมมาก กสามารถใชการหมนเวยนของเหลว หรอกาซในถงหมกมากวนสวนผสมในระบบได ทงนหากระบบมแนวโนมการสะสมตวของสลดจลอยคอนขางสง กจ าเปนตองใชการกวนโดยใชเครองมอทางกล เชน ใบพด หรอการหมนถงหมกรอบแกนหมน เปนตน

(6.) เวลาเกบกก (Retention Time) เวลาเกบกกในระบบของการหมกแบบไมใชออกซเจนหมายถง เวลาเกบกกจลชพ (Solid

Retention Time, SRT) หรอเวลาเกบกกน า (Hydraulic Retention Time, HRT) อยในถงหมกจนกระทงออกมาจากระบบ ซงการควบคมระบบมกเลอกใชคาเวลาการเกบกกคาใดคาหนง การควบคมคาเวลาเกบกกในการเดนระบบมความส าคญคอ ถาเวลาเกบกกยาวนานเกนไป กจะท าใหสนเปลองเนองจากตองใชถงหมกขนาดใหญเกนความจ าเปน นอกจากนเวลาเกบกกขนอยกบความยากงายในการยอยสลายของสารอนทรย หากสารอนทรยยอยสลายยากเวลาเกบกกทนานขนจะชวยใหเกดการยอยสลายไดมากขน ในทางตรงกนขามหากใชเวลาเกบกกส นเกนไป แบคทเรยกจะเจรญเตบโตไมทน เกดการชะแบคทเรยออก ซงจะสงผลใหประสทธภาพในการท างานของระบบลดลง ดงนนการควบคมเวลาเกบกกทเหมาะสมจะท าใหแบคทเรยทอยในระบบมปรมาณคงท ระยะเวลาเกบกกเปนคาทขนอยกบปจจยสภาพแวดลอมภายในระบบและลกษณะของของเสยทปอนเขาสระบบ รวมไปถงชนดของแบคทเรยในระบบเปนส าคญ

(7.) อตราภาระบรรทกสารอนทรย (Organic Loading Rate, OLR) อตราภาระบรรทกสารอนทรย เปนปจจยในการด าเนนการอยางหนงทจะมผลตอ

ประสทธภาพการยอยสลายสารอนทรยภายในระบบ ทงนเนองจากการเปลยนสารอนทรยในระบบใหกลายเปนกาซมเทนน น ความเขมขนของแบคทเรยตองมอยอยางพอเหมาะกบปรมาณสารอนทรยในชวงเวลาหนง จงจะท าใหการยอยสลายสารอนทรยเปนไปอยางมประสทธภาพ หากมการปอนสารอนทรยเขาระบบมากเกนไปจะท าใหการยอยสลายสารอนทรยลดลง เนองจากแบคทเรยบางสวนถกท าลายไปเพราะสภาพทไมสมดล ในทางตรงกนขามหากปอนสารอนทรยเขาระบบนอยเกนไปจะท าใหมการใชถงหมกอยางไมเตมประสทธภาพทไดท าใหไมค มคาในการลงทน อยางไรกตามคาของอตราภาระบรรทกสารอนทรยจะแตกตางไปตามธรรมชาตและชนดของน าเสย

21

2.4) การพฒนาถงปฏกรณทใชในการบ าบดน าเสยแบบไมใชออกซเจน ม 2 แนวทางคอ ดานจลชววทยา (Microbiology approaches) เชน การหมกดวยอณหภม

สง (Thermophillic temperatures) หรอคดเลอกสายพนธจลนทรยทมความสามารถในการยอยสลายสารอนทรยทตองการ รวมไปถงการน าเอาเทคนคทางพนธวศวกรรมมาชวยในการเพมประสทธภาพของจลนทรยในการยอยสลาย และสามารถทนตอสภาวะแวดลอมไดด และอกแนวทางคอ ทางดานวศวกรรม (Engineering approaches) ซงเกยวของกบการออกแบบระบบบ าบดน าเสยและควบคมกระบวนการท างานของจลนทรย เพอใหถงปฏกรณมสภาวะทเหมาะสมตอการท างานของจลนทรยใหมากทสด

2.4.1) เทคโนโลยระบบผลตกาซชวภาพทท าการศกษา ประเทศไทยนบไดวามความหลากหลายของระบบผลตกาซชวภาพมาก ระบบทนยมใช

งาน ไดแกยเอเอสบ (Upflow anaerobic sludge blanket, UASB) โคเวอรลากน (Anaerobic covered lagoon, ACL) ตรงฟลม (Anaerobic fixed film, AFF) ถงกวนสมบรณ (Completely stirred tank reactor, CSTR) แผนกนแบบไมใชออกซเจน (Anaerobic baffle reactor, ABR) และระบบโดมคงท (Anaerobic fixed dome) จากการส ารวจขอมลของวารสารวจยและพฒนา มจธ. ฉบบพเศษปท 30 ฉบบท 4 ตลาคม-ธนวาคม 2550 พบวา ปจจบนประเทศไทยมระบบกาซชวภาพประมาณ 2,300 แหง ดงแสดงในรปท 2.4

รปท 2.2 จ านวนระบบผลตกาซชวภาพในประเทศไทยแยกตามชนดของเทคโนโลย

22

2.5) จลนศาสตรของถงปฏกรยาชวเคมแบบซเอสทอาร การสรางสมการเพอใชในทางวเคราะห และออกแบบถงบ าบดน าเสยจ าเปนตองทราบ

เกยวกบปฏกรยาชวเคมและความรทางจลศาสตรประกอบกน จดประสงคเพออธบายถงการพฒนาเพอรกษาสมดลของจลนทรยและสารอกาหารในระบบ และการท านายความเขมขนของจลนทรยกบสารอาหารทออกจากระบบ โดยใชสมการสมดลของมวลสาร (mass balance equation) แสดงความสมพนธระหวางการเจรญเตบโตของจลนทรยกบการยอยสลายสารอนทรยในน าเสยดงสมการ ภายใตปฏกรยาการยอยสลายสารอนทรยแบบ Monod Reaction ตามสมการท18 (Metcalf and Eddy, 1991) โดยทในถงปฏกรยาแบบซเอสทอารจะมน าเสย และตะกอนจลนทรยผสมกนดทวทงถงตลอดเวลา โดยน าทไหลออกจากถงปฏกรยาจะมลกษณะเหมอนกบน าทอยในถงปฏกรยามการไหลเขาออกแบบตอเนองสม าเสมอ และไมมการไหลวนกลบ ดงแสดงในรปท 2.3

'

m d

s

Sk

K S

( 2.18)

X, Vr, S

Q, S, XQ, So, Xo

รปท 2.3 ถงปฏกรยาแบบซเอสทอาร

mr o r d

s

XSdXV QX QX V k X

dt K S

(2.19 )

และสมการสมดลของสารอาหาร คอ

r o r

s

dS kXSV QS QS V

dt K S

(2.20 )

23

เมอ ' = อตราการเจรญเตบโตจ าเพาะ (ตอเวลา) m = อตราการเจรญเตบโตจ าเพาะสงสด (ตอเวลา)

S = ความเขมขนของสารอาหารในถงปฏกรยา (น าหนกตอปรมาตร) Ks = ความเขมขนของสารอาหาร ณ จดทอตราการเจรญเตบโตจ าเพาะเทากบ

ครงหนง ของอตราการเจรญเตบโตจ าเพาะสงสด (น าหนกตอปรมาตร)

Kd = สมประสทธการสลายตวของจลนทรย (ตอเวลา) dX/dt = อตราการเปลยนแปลงความเขมขนของจลนทรย (น าหนกตอปรมาตรตอ

เวลา) Vr = ปรมาตรของถงปฏกรยา (ปรมาตร) Q = อตราการไหลเขาของน าเสยทเขาสระบบ (ปรมาตรตอเวลา) Xo = ความเขมขนของจลนทรยในน าเสยทเขาสระบบ (น าหนกตอปรมาตร) X = ความเขมขนของจลนทรยในน าเสยในถงปฏกรยา (น าหนกตอปรมาตร) dS/dt= อตราการเปลยนแปลงความเขมขนของสารอาหาร (น าหนกตอปรมาตรตอ

เวลา) So = ความเขมขนของสารอาหารในน าเสยทเขาสระบบ (น าหนกตอ

ปรมาตร) k = อตราการใชสารอาหารสงสดตอหนงหนงจลนทรย (ตอเวลา)

ถาระบบบ าบดน าเสยอยในสภาวะคงทจะได dX/dt = o และ dS/dt = o และสมมตวาจลนทรยเขาระบบ (Xo) เปน 0 ดงนนสมการ 19 และ 20 จะเปลยนเปนสมการ21 และ 22 ตามล าดบ

1 m

d

r s

SQk

V K S

(2.21 )

0o

s

kXSS S

K S

(2.22 )

เมอ = Vr/Q = เวลาเกบกกน าเสย (เวลา) และถาระบบถกควบคมใหอยในชวงการเจรญเตบโตแบบ Log phase ท าใหการเกด

Endogenous Respiration มนอยมาก ซงท าใหสมการ 21 สามารถเปลยนเปนสมการ 23 เพราะ kd = 0

24

1 m

s

S

K S

(2.23 )

เมอพจารณาถงเวลาเกบกกของจลนทรยในถงปฏกรยา (c) สามารถค านวณหาไดโดย

อาศยขอจ ากดความวา เวลาเกบกกของจลนทรยในถงปฏกรยาคอ จ านวนจลนทรยในถงปฏกรยาหารดวยจ านวนจลนทรยทถกถายทงออกจากถงปฏกรยาตอหนวยเวลา ซงสามารถเขยนไดในรปสมการ 24 ดงน

r r

c

V X V

QX Q ( 2.24)

จาก k =m/Y เมอ Y = สมประสทธการเจรญเตบโตสงสดของจลนทรย (น าหนกตอน าหนก) และน าสมการ 23 และ 24 รวมกนเพอใชในการวเคราะห จะไดสมการ 25 และ 26

( ) ( )

(1 ) 1

m o o

d d

S S Y S SX

k k k

( 2.25)

(1 )

( ) 1

s d

d

K kS

Yk k

(2.26 )

2.6) เทคโนโลยระบบถงกวนสมบรณเเบบไมใชออกซเจน (Continuously Stirred Tank Reactor)

ถงกวนสมบรณถกพฒนาขนมาจากถงยอยสลดจ ซงเปน Conventional Anaerobic Digester ทมประสทธภาพต า เนองจากการกวนผสมไมด ท าใหระยะเวลายอยสลายยาวนาน จงไดมการพฒนาเพอเพมประสทธภาพการสมผสกนของสารอาหารในน าเสย เเละจากถงยอยสลดจ โดยมการตดตงใบกวน เชน เเบบ Paddle สกร (Screw) หรอ Gas Diffuser ในการกวนผสมของจลนทรยเเละสารอาหารในถงปฏกรณ ซงจะท าใหประสทธภาพในการยอยสลายสารอนทรยในน าเสยดขน ถงปฏกรณเเบบนระยะเวลากกเกบของเเขง (Solid Retention Time) เทากบระยะเวลากกเกบน าเสย (Hydraulic Retention Time ) ท าใหถงปฏกรณจะมขนาดใหญหากของเสยหรอน าเสยทเปนวตถดบยอยสลายไดยาก ใชเวลานาน ถง CSTR นจงเหมาะกบน าเสยทมความเขมขนสง (High Concentration) มสารเเขวนลอยสง หรอเเมกระทงมสารพษปนอย (Toxic Wastewater) ทงนเนองจากถงปฏกรณมการกวนอยตลอดเวลา ท าใหเมอสารพษถกปอนเขาระบบจะถกเจอจางทนท

25

จงไมกอใหเกดผลเสยตอจลนทรยเหมอนระบบอน กวนอยตลอดเวลา ท าใหเมอสารพษถกปอนเขาระบบจะถกเจอจางทนท จงไมกอใหเกดผลเสยตอจลนทรยเหมอนระบบอน 2.6.1)ปญหาทเกดขนในระหวางการเดนระบบเเบบถงกวนสมบรณ (CSTR)

2.6.1.1) ปญหาการสญเสยเซลลจลนทรย

เนองจากไมมความเเตกตางของความเขมขนทงในเเงของสารอาหารเเละเซลลจลนทรย

ดงนนความเขมขนของเซลลจลนทรยในน าเสยทออกจากระบบเทากบภายในถงปฏกรณ จงมกพบ

ปญหาเซลลจลนทรยในระบบลดลงอยางรวดเรว จงลมเหลวในทสด ดงนนถงปฏกรณเเบบนจง

เหมาะกบหรอของเสย เชน มลสตว เนองจากในมลสตวมจลนทรยชนดทไมใชอากาศอยเเลวนนเอง

นอกจากนยงตองรกษาระดบของ Hydraulic Load ไมสงมากนก เเตใหม HRT สงมากพอ (ควร

มากกวา 3 วน) เพอใหจลนทรยในกลมสรางมเทน ซงมอตราการเจรญเตบโตทชา สามารถ

เจรญเตบโตเเละเพมปรมาณไดมากพอกบทหลดออกจากระบบไปกบน าเสยขาออก (Washout)

ระบบจงจะรกษาปรมาณเซลลจลนทรยใหคงทได นอกจากนยงมการใชเทคนคหรออปกรณอนๆ

หรอรวมใชกบเมมเบรน (เรยกวา CSTR Combining with Membrane Separation) เปนตน

2.6.1.2) ปญหาคณภาพน าเสยทออกจากระบบ

จากทกลาวมาแลววา ไมมความแตกตางของความเขมขนของสารอาหารภายในถง ดงนน

น าเสยทออกจากถงปฏกรณแบบถงกวนสมบรณมกยงคงมคาความสกปรกสงอย ไมสามารถปลอย

ทงไดโดยตรง ท าใหยงคงตองท าการบ าบดดวยระบบบ าบดขนหลงตอไป

ตารางท 2.3 ขอดและขอเสยของระบบกาซชวภาพแบบ CSTR

ขอด ขอเสย 1.รบน าเสยทมสารแขวนลอยสงไดด 2.มประสทธภาพการยอยสลายน าเสยโดยเฉพาะน าเสยประเภททมของแขงแขวนลอยสงไดด เนองจากมการกวนผสมทด

1.ตองการพลงงานในการกวนผสม 2.ยงมความเขมขนของสารอนทรยในน า เสยขาออกอยในเกณฑสง 3.มการสญเสยจลนทรยในปรมาณทสง

26

2.7 สรปสาระส าคญของเอกสารทเกยวของ

อวสดา (2545) ไดศกษาอทธพลของ HRT ท 10, 15, 20 และ 25 วน และความถในการเตมของเหลวท 1 และ 3 วนตอครง ตอการสรางกาซมเทนและประสทธภาพการก าจดอนทรยสาร โดยใชความเขมขนเศษอาหาร 4% พบวาประสทธภาพการก าจด COD แปรผนตรงกบ HRT และความถในการเตมของเหลวทมากขน ท HRT 20 วนความถในการเตมของเหลว 1 ครงตอวน มปรมาณกาซชวภาพ 2.60 ลตรตอวน เปนกาซมเทน 60.56% สามารถก าจด COD, TS, TVS และ VFA เทากบ 56.48, 52.39, 70.38 และ 27.03% ตามล าดบ

ศลปชย มณขตย และคณะ (2552) ท าการทดลองก าจดแอมโมเนยไนโตรเจนจากน าเสยฟารมสกรและไกดวยแมงกานสซโอไลตในแบบจ าลองคลองวนเวยนขนาด 34,633 m3 ดวยการไหลแบบตอเนอง พบวาแมงกานสซโอไลตสามารถก าจดแอมโมเนยไนโตรเจนจากน าเสยฟารมสกรและไกไดเฉลยรอยละ 78 ดวยแมงกานสซโอไลตขนาด 1.5 mm ปรมาณทใช 25,225 ลกบาศกเซนตเมตรตอปรมาณน าเสย 12 ลตร ทอตราการไหล 20 l/hr และมระยะเวลาในการสมผสระหวางน าเสยกบซโอไลต 120 min โดยพเอชน าเสยเทากบ 8.6

Gelegenis et al. (2007) ท าการศกษากระบวนการยอยสลายรวมโดยใชมลไกซงมแอมโมเนย และคาความเปนดางสง ผสมกบน าเสยจากโรงงานผลตน ามนมะกอก ซงมแอมโมเนยและคาความเปนดางต า ท าการทดลองเปนสองชวงคอชวง Lab scale และ Pilot scale โดยชวงแรกเปนการหาอตราสวนของมลไกตอปรมาณน าเสยทดทสด โดยอตราสวนทดทสดคอประมาณ 65:35 %by Vol. ผลจากการทดลองชวงทสองโดยใชอตราสวนมลไกตอปรมาณน าเสยท 65:35 % V/V ใชถงปฏกรยาขนาด 100 ลตร ทอณหภม 35◦C เวลากกเกบน า 18 วน ใชอตราบรรทกสารอนทรย 4.85 kg/m3-d ไดอตราการกาซชวภาพ 1.53 L/(Ld-d) เมอเปรยบเทยบกบการใชเฉพาะมลไกทอตราบรรทกสารอนทรย 5 kg/m3-d จะไดอตราการกาซชวภาพ 1.4 L/(Ld-d) และอตราการเกดมเทน 0.34 m3CH4/kg COD

ศรนญา บญฤทธ (2546) ท าการหมกมลสกรรวมกบมลไกแบบไมใชอากาศอตราสวน 2:1 ในถงหมกแบบกะ ขนาด 3.5 ลตร ทอณหภม 55 C เปนเวลา 42 วน แบบเตมและไมเตมกากตะกอนจลนทรยเรมตนในระบบ กรณไมมการเตมกากตะกอนจลนทรยเรมตนในระบบ เจอจางสวนผสมดวยน าทออกจากระบบบ าบดน าเสยแบบ USAB ภายในโรงเลยงสกร เพอท าใหปรมาณของแขงทงหมดทเรมตนในระบบมคาเทากบ 5.11, 8.27 และ 13.65% พบวาระบบไมเกดการหมกยอย เนองจากไมมกาซชวภาพเกดขน กรณมการเตมกากตะกอนจลนทรยเรมตนในระบบ (ชดการทดลองท 1) ซงภายในถงหมกบรรจมลสกรและมลไกในอตราสวน 2:1 และกากตะกอนจลนทรย

27

จากระบบบ าบดน าเสยแบบ UASB ภายในโรงเลยงสกรในปรมาณเทากบปรมาณของมลสตวทงหมดทมอยในระบบ จากนนเจอจางสวนผสมดวยน าทออกจากระบบ บ าบดน าเสยแบบ UASB ภายในโรงเลยงสกร เพอท าใหปรมาณของแขงทงหมดเรมตนในระบบมคาเทากบ 5.41, 8.62 และ 10.86% พบวาปรมาณของแขง ทงหมดทเรมตนในระบบมผลตออตราการเกดกาซชวภาพ คอทปรมาณของแขง ทงหมดทเรมตนเทากบ 5.11% จะใหอตราการเกดกาซชวภาพไดดทสด คอ มคาปรมาณกาซชวภาพทเกดขนตอปรมาณของของระเหยทถกท าลายเทากบ 2,000 ml/g ของของแขงระเหยทถกท าลาย และมประสทธภาพการก าจด COD เทากบ 41.67% กรณมการเตมกากตะกอนจลนทรยเรมตนในระบบ (ชดการทดลองท 2) ภายในถงหมกทกถงมการควบคมใหมปรมาณของแขงทงหมดทเรมตนในระบบประมาณ 5% โดยบรรจมลสกร และมลไกในอตราสวน 2:1 และกากตะกอนจลนทรยทเกบจากระบบบ าบดน าเสย แบบ USAB ในปรมาณเทากบ 0.3, 0.5 และ 0.7 เทาของปรมาณของมลสตวทงหมดทมอยในระบบ จากนนเจอจางสวนผสมดวยน าทออกจากระบบบ าบดน าเสยแบบ UASB ภายในโรงเลยงสกร พบวาทปรมาณกากตะกอนจลนทรยเทากบ 0.7 เทาของปรมาณของมลสตวทงหมดทมอยในระบบจะใหอตราการเกดกาซชวภาพไดดทสด คอมคาปรมาณกาซชวภาพทเกดขนตอปรมาณของของแขงระเหยทถกท าลายเทากบ 2,792 ml/g ของของแขงระเหยทถกท าลาย และมประสทธภาพการก าจด COD เทากบ 50.30%

ศตวรรษ ทนารตน (2548) ท าการศกษาถงอตราสวนซโอดตอแอมโมเนยไนโตรเจนในน าเสยทสามารถรกษาสภาวะพเอชคงทและมประสทธภาพสงไวไดโดยระบบยเอเอสบระดบหองปฏบตการจ านวน 4 ถง ขนาดเสนผานศนยกลาง 7.5 cm สง 5 m มปรมาตรใชงานถงละ 25 ลตร ภายในเตมเชอจากถงยเอเอสบ ทดลองกบน าเสยสงเคราะหโดยมคาซโอดประมาณ 5,000 mg/l และมความเปนดางในชวง 159-307 mg/l เทยบกบแคลเซยมคารบอเนต โดยศกษาทอตราสวนซโอดตอแอมโมเนยไนโตรเจนน าเขาเทากบ 100:18.5 100:16 100:13 100:10 100:7 100:5 100:3.5 และ 100:1.5 เดนระบบทอตราภาระบรรทกสารอนทรยเทากบ 4 gCOD/m3-d พบวาทอตราสวนซโอดตอแอมโมเนยไนโตรเจนเทากบ 100:1.5 ระบบลมเหลว และทอตราสวน 100:5 ท าใหระบบสามารถรกษาสภาวะพเอชคงทไวไดและก าจดซโอดไดมากกวา 80%

พชรา ฟงเหยน และคณะ (2552) ท าการศกษาการก าจดแอมโมเนยออกจากหางน ายางโดยการไหลสวนทางของลมรอนในเพลทแชมเบอร เนองจากการก าจดแอมโมเนยออกจากหางน ายางเปนขนตอนส าคญในกระบวนการผลตยางสกมทตองการก าจดแอมโมเนยในหางน ายางใหเหลอนอยทสดกอนเขาสกระบวนการจบตวเนอยางดวยกรดเพอลดปรมาณการใชกรด การศกษาการก าจดแอมโมเนยโดยการไหลสวนทางของหางน ายางกบลมรอนในเพลทแชมเบอรโดยใหอณหภม อตราเรวลม และอตราการปอนหางน ายางคงท และศกษาหาสภาวะทเหมาะสมในการก าจด

28

แอมโมเนยไดแก จ านวนเพลท และลกษณะการด าเนนการเปนแบบครงเดยวผานและแบบหมนเวยน จากผลการทดลองสรปไดวา การเพมจ านวนเพลทท าใหประสทธภาพการก าจดแอมโมเนยเพมขนและส าหรบ ลกษณะการด าเนนการของระบบตอประสทธภาพการก าจดแอมโมเนย พบวาเมอท าการทดลองโดยใชระบบแบบการไหลครงเดยวผานจะใหประสทธภาพการก าจดแอมโมเนย ประมาณ 10 % แตระบบแบบหมนเวยนจะใหประสทธภาพการก าจดแอมโมเนยสงสดถง 50 % ภายในเวลา 1 ชวโมงดงนนวธการก าจดแอมโมเนยออกจากหางน ายางโดยการไหลสวนทางของลมรอนในเพลทแชมเบอรจงเปนแนวทางทมความเปนไปไดในการน าไปประยกตใช ส าหรบการก าจดแอมโมเนยออกจากหางน ายางในอตสาหกรรมผลตยางสกม

สถาบนวจยและพฒนาพลงงานนครพงค มหาวทยาลยเชยงใหม(2011) ท าการศกษาหาศกยภาพในการผลตกาซมเทนโดยการหมกยอยแบบไรออกซเจนของมลไกไข โดยปรบอตราสวนการเจอจางมลไกไขตอน า 4 คา คอ 1:2, 1:4, 1:8 และ 1:11 โดยน าหนกตอปรมาตร ในหองควบคมอณหภม 37±2 องศาเซลเซยส เมอวเคราะหศกยภาพในการผลตกาซมเทนของอารพเอมฟารมแอนดฟด จ ากด จงหวดเชยงใหม พบวาสามารถผลตกาซมเทนเฉลยเทากบ 0.310, 0.318, 0.320 และ 0.334 m3/ kgVS ทปอน เมอคดเทยบกบ จ านวนไก 1 ตวจะสามารถผลตกาซมเทนได 9.21, 9.26, 9.38 และ 10.19 ลตรตอตว สวนฟารมพเชษพงษ จงหวดอดรธาน พบวาสามารถผลตกาซมเทนเฉลยเทากบ 0.323, 0.325, 0.349 และ 0.346 m3/ kgVS ทปอน เมอคดเทยบกบจ านวนไก 1 ตวจะสามารถผลตกาซมเทนได7.85 , 7.73 , 7..8 และ 7.72 ลตรตอตว ในการทดลองระดบน ารองใชอตราสวนการหมกมลไกไขตอน า 1:10 โดยน าหนกตอปรมาตร จากอารพเอมฟารมแอนดฟด จ ากด มาท าการศกษาทดลองเพอหาระยะเวลากกเกบน าทเหมาะสม ดวยถงปฏกรณ CMU-CD ผลการทดลองแสดงใหเหนวาประสทธภาพในการบ าบดสารอนทรยรปของแขงระเหยทระยะเวลากกเกบ 10, 20, 30 วน เมอระบบเขาสสภาวะคงทมคาเฉลย 83..1, .1.99 และ 91.05 % ตามล าดบ เมอพจารณาอตราการผลตกาซมเทนของระบบพบวามคา 0.603, 0.466 และ 0.627 m3/ kgVS ทปอน โดยท าการวเคราะหขอมลทางสถต พบวาเมอด าเนนระบบทระยะเวลากกเกบ 10, 20 และ 30 วนมคาไมแตกตางกนอยางมนยส าคญทระดบความเชอมน 95%

สดาพร ตงศร (2543) ไดท าการศกษาการหมกยอยมลไกแบบครงคราวในสภาวะไรอากาศ พบวาการหมกยอยแบบไรอากาศของมลไกในถงหมกทมความเขมขนของสารอนทรยในรป COD แตกตางกน เมอยอยมลไกเปนระยะเวลา 85 วน ถามการเจอจางดวยน าในอตราสวน 0.5, 2, 3, 3.5, 5, และ 7 เทา ถงหมกมลไกทงหมดสามารถลดคา COD, BOD, ปรมาณของแขงทงหมด, ของแขงแขวนลอยทงหมด และ แอมโมเนย- ไนโตรเจน และยงพบวาถามการเจอจางมากขนอตราการผลตกาซชวภาพมเทนตอ 1 กรม COD จะมคาเพมมากขนดวย