48

วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 22 ฉบบท 1 ม.ค. - เม.ย. 2555The Journal o f KMUTNB. , Vol . 22 , No. 1 , Jan. - Apr. 2012

1 ผชวยศาสตราจารย ภาควชาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลา

พระนครเหนอ2 นกศกษา ภาควชาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ* Corresponding Author, Tel.0-2913-2500 Ext.8231, E-mail: arp@kmutnb.ac.th

รบเมอ 30 พฤษภาคม 2554 ตอบรบเมอ 12 ตลาคม 2554

การบำาบดนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซลโดยใชถงหมกไรอากาศ

แบบตรงฟลมรวมกบถงหมกกรดแบบกวนผสมแบบตอเนอง

Wastewater Treatment for Washing Processes of Biodiesel Production by Anaerobic Fixed Film Reactors with a CSTR-acidification Tank

อนรกษ ปตรกษสกล1* และ ขนษฐา ปานชา2

Anurak Petiraksakul1* and Kanittha Pancha2

บทคดยอ

งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาการบำาบดนำาเสย ทเกดจากกระบวนการลางไบโอดเซลดวยถงหมกกรดและ ตามดวยถงหมกไรอากาศแบบตรงฟลม ซงนำาเสยทเกดขน จากการลางไบโอดเซลเปนนำาเสยทมนำามนและไขมนสง จงจำาเปนตองกำาจดนำามนและไขมนในเบองตนดวยกระบวนการทางเคมและฟสกส วธการใชสารรวมตะกอนเปนวธการทเลอกใชในงานวจยน โดยปรมาณสารรวมตะกอนและพเอชทเหมาะสมไดทำาการศกษาดวยเครองจารเทส ตะกอนทเกดขนจากนำาเสยและสารละลายสารสม (Aluminium Sulphate, Al2(SO4)3.14H2O) เปนตะกอนเบาและจะลอยตวขนสผวหนาของถงแยกตะกอนเมอ ตงทงไวประมาณ 1 hr ผลการทดลองในเครองจารเทสทพบวาระบบมประสทธภาพในการกำาจดไขมนและนำามน ประสทธภาพในการกำาจดความขน และประสทธภาพในการกำาจดซโอด 90.2%, 94.2% และ 45.3% ตามลำาดบ การศกษานไดนำาสภาวะทเหมาะสมทสดจากผลการทดลองดวยเครองจารเทสไปปรบใชในระบบบำาบดทจดสรางขนซงประกอบดวยถงรวมตะกอนขนาด 50 L ความเขมขนสารละลายสารสม 3.0 g/L พบวานำาทผานการ

แยกตะกอนออกมลกษณะใส แลวจงปอนนำาทผานระบบบำาบดขนตนนทอตราการไหล 10 L/day เขาสการบำาบดนำาเสยดวยวธทางชวภาพแบบ 2 ขนตอน ซงขนตอน ท 1 ประกอบดวยถงหมกกรดแบบถงกวนผสมสมบรณทมถงตกตะกอนจลนทรย 1 ใบ รบอตราภาระสารอนทรย 1.0 และ 2.0 kgCOD/m3-day และขนตอนท 2 ประกอบดวยถงหมกไรอากาศแบบตรงฟลม 2 ใบ รบอตราภาระสารอนทรย 0.67 และ 1.33 kgCOD/m3-day ผลการทดลองพบวาระบบนสามารถลดซโอดไดมากกวา 95%

คำ�สำ�คญ: นำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซล การรวมตะกอน ถงหมกไรอากาศ ถงหมกกรด

AbstractThis research aims to discuss the treatment

of wastewater drained from biodiesel washing processes by using a continuous stirred tank reactor (CSTR) as an acid tank and anaerobic fixed film reactors. Since biodiesel wastewater contains oily constituents, thus the pre-treatment with chemicals

49

The Journal o f KMUTNB. , Vol . 22 , No. 1 , Jan. - Apr. 2012วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 22 ฉบบท 1 ม.ค. - เม.ย. 2555

and physical treatment is required. The appropriate pre-treatment conditions i.e. a chemical dosage and the pH range were determined using a Jar test apparatus. Emulsified was tewater was coagulated via aluminium sulphate (Al2(SO4)3. 14H2 O) solution to form greasy flocs floating to the top of the separating tank after standing for 1 hr. The optimum results from the Jar test showed the percentage of removal of oil and grease to be 90.2%, turbidity at 94.2% and chemical oxygen demand (COD) at 45.3%. This optimum condition was also used in a 50 L pilot scale coagulation tank. After the wastewater was treated with the aluminium sulphate solution of 3.0 g/L, the treated water was clear. Two stages of anaerobic digestion were used, which were operated at wastewater flowrate of 10 L/day. The first stage is an acid tank followed by a sedimentation tank with an organic loading rate (OLR) of 1.0 and 2.0 kg-COD/m3

-day. The second stage was comprised of an anaerobic fixed film system containing two upflow fixed-film reactors in series with an OLR of 0.67 and 1.33 kg-COD/m3-day, respectively. Typical COD removal in this research was up to 95%.

Keyword: Biodiesel Wastewater, Coagulation, Anaerobic Fixed Film Reactor and Acid Tank

1. บทนำาไบโอดเซลเปนเชอเพลงทผลตจากปฏกรยาทรานส-

เอสเทอรฟเคชน (Transesterification) เปนสวนใหญ ซงทำาปฏกรยาระหวางนำามนพช/นำามนสตวหรอไตรกล- เซอไรด (Triglyceride) กบแอลกอฮอล เชน เมทานอล (Methanol) โดยมสารเรงปฏกรยา เชน โซเดยมไฮดรอกไซด หรอโปแตสเซยมไฮดรอกไซด [1] ในประเทศไทยมการสงเสรมใหชมชนทำาการผลตไบโอดเซลชมชน เพอ

ลดรายจายในครวเรอน สรางสขภาพทดในการลดการใชนำามนทอดซำา และยงเปนการชวยรกษาสงแวดลอม จากการทงนำามนไดอกทางหนง ทำาใหมโครงการสงเสรม ไบโอดเซลชมชนเกดขนเปนจำานวนมาก กระจายตวอยทกภาคสวนของประเทศ [2]

ในขนตอนการผลตไบโอดเซลหลงจากปฏกรยาเสรจสนและตงทงไว สารผสมจะแยกออกเปนสองชน ชนลางมสนำาตาลเขมเปนชนกลเซอรนและชนบนมสเหลอง ออนเปนชนไบโอดเซล เมอแยกกลเซอรนออกแลวจะลางไบโอดเซลดวยนำาสะอาด พบวานำาลางไบโอดเซล มลกษณะขาวขนอยในรปอมลชน

จากงานวจยของอรรตพล และนาวน [3] พบวานำาลางไบโอดเซลมความผนแปรเนองจากคณภาพของนำามน ใชแลวทเปนวตถดบในการผลตไบโอดเซลและปรมาณ สารเรงปฏกรยารวมทงปรมาณนำาลางไบโอดเซลในแตละ รอบ อยางไรกตามเมอนำานำาลางครงแรกมาวเคราะหพบวา มนำามนทความเขมขนเฉลย 15.1 g/L ใกลเคยงกบรายงาน ของ Chavalparit และ Ongwandee [4] มคานำามนและไขมน 6.02 g/L พเอช 8.9 ซโอด 30,980 mg/L ของแขงแขวนลอย 340 mg/L และเมทานอล 10.67 g/L จากสมบตของนำาเสยทเกดจากกระบวนการลางไบโอดเซลหากไมได รบการบำาบดจะสงผลตอสภาวะแวดลอมอยางมาก โดยไขมนจะเปนสาเหตของการอดตนในระบบระบายนำา และนำามนจะเปนตวไปลดการทำางานของจลนทรยททำาหนาทยอยสลายในกระบวนการบำาบดนำาเสยตามธรรมชาต

แนวคดในการบำาบดนำาเสยทเกดจากกระบวนการลางไบโอดเซล เรมจากการลดอตราภาระของสารอนทรยและไขมนในนำาลางไบโอดเซลเบองตน ซงเปนการบำาบดทางกายภาพดวยวธการเตมสารเคมและแยกไขมนและนำามนออกจากนำาเสย [5] วธนจะทำาใหเกดตะกอนลอยสผวนำาแลวทำาการกวาดกำาจดทงกอนทจะสงผานนำาเสยเขาระบบบำาบดทางชวภาพตอไป

ขนษฐา [6] รายงานวาประสทธภาพในการบำาบดขนตนดวยสารสมใหรอยละกำาจดซโอดระหวาง 40-60% ซงใหผลใกลเคยงกบงานวจยของ Chavalparit และ Ongwandee [4] ซงใชเทคนค Electrocoagulation ทม

50

วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 22 ฉบบท 1 ม.ค. - เม.ย. 2555The Journal o f KMUTNB. , Vol . 22 , No. 1 , Jan. - Apr. 2012

อลมเนยมเปนขวแอโนดใหคารอยละกำาจดซโอดทดทสดท 55% พเอชของนำาทผานการบำาบดประมาณ 4 และรายงานของอนรกษและคณะ [7] พบวานำาลางทผานการบำาบดยงใหคาซโอดคอนขางสงมคาในชวง 15,000-60,000 mg/l ดงนนในขนตอนของการบำาบดทางชวภาพจงเลอกระบบบำาบดแบบไมใชอากาศ เนองจากเปนระบบ ทเหมาะกบนำาเสยความเขมขนสง ซงชวยประหยดพลงงานจากการเตมอากาศ ตลอดจนไดกาซชวภาพเปนผลพลอยได ในงานวจยนมวตถประสงคเพอบำาบดนำาลางไบโอดเซลจากการผลตไบโอดเซลขนาดเลก โดยใชระบบบำาบดขนตนดวยการเตมสารรวมตะกอนและ แยกตะกอนลอยออกกอน ตามดวยการบำาบดแบบ แอนาโรบก (Anaerobic Treatment) 2 ขนตอน

2. วธการดำาเนนงาน2.1 ส�รเคม

การทดลองนไดรบความอนเคราะหนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซล ณ ชมชนปอมเพชร จงหวดพระนครศรอยธยา กระบวนการผลตไบโอดเซลของชมชน แหงนเปนระบบกะ (Batch) ขนาด 100 L/batch ใชนำามนพชใชแลวเปนวตถดบทำาปฏกรยากบเมทานอล โดยใชโปแตสเซยมไฮดรอกไซดเปนสารเรงปฏกรยาท 1% ทำาปฏกรยา 1-2 hr ทงใหแยกชน 1-2 hr และลางไบโอดเซล ดวยนำาสะอาด 4 ครง แตละครงใชนำาประมาณ 25 L นำาลางทงหมดจะผสมเขาดวยกนและนำามาใชในงานวจยน

จลนทรยไดรบความอนเคราะหจากบรษท ปทมบรวเวอรร จำากด มของแขงแขวนลอยระเหยงาย (MLVSS) เฉลย 5,520 mg/L

สารเคมทใชในการวเคราะห และสารรวมตะกอนทใชกบจารเทสท (สารสม และเฟอรรกคลอไรด) เปนสารเคมเกรดวเคราะห (Analytical Grade) สวนสารเคมทใชปรบพเอช และสารสมทใชในระบบบำาบดนำาเสยเปนเกรดการคา (Commercial Grade)

2.2 ก�รวเคร�ะหการวเคราะหพารามเตอรของนำาเสยกอนเขาระบบ

บำาบดและนำาเสยทผานระบบบำาบดแลว ไดแก ปรมาณของแขงแขวนลอย (Suspended Solids, SS) ปรมาณของแขงแขวนลอยระเหยงาย (Volatile Suspended Solids, VSS) สภาพความเปนดางทงหมด ปรมาณไนโตรเจน (Total Kjeldahl Nitrogen) บโอด5 (Biochemical Oxygen Demand, BOD5) และโปแตสเซยมไอออน ใชวธการวเคราะหตามมาตรฐาน APHA [8] สวนพเอช (pH) วดโดยเครอง pH-meter รน 1120 บรษท Metler Toledo สวตเซอรแลนด คาซโอด (Chemical Oxygen Demand, COD) ใชวธวเคราะหแบบรฟลกซปด (Closed Reflux) โดยใช COD Reagent ชวง 0-1500 ppm ดวยเครองตรวจวดซโอด รน DR/2010 บรษท Hach ผลตจากประเทศสหรฐอเมรกา ปรมาณกรดไขมนระเหยงาย (Volatile Fatty Acid, VFA) ใชวธการไตเตรท [9] และคาความขน ตรวจวดโดยใชเครองวดคาความขน (Turbidimeter) รน 6035 บรษท Jenway ประเทศองกฤษ

การวเคราะหองคประกอบของกรดไขมนในนำาเสยและนำาทผานบำาบดขนตนใชเครองแกสโครมาโทรกราฟ-แมสสเปคโทรมทร (GC 7890A-MS 5975C) ของบรษท Agilent ประเทศสหรฐอเมรกา โดย GC ใชอตราการเพมอณหภม 10oC/min จนถง 250oC คอลมน DB-wax และใช MS เปนอปกรณตรวจวด วเคราะหขอมลโดยใช MSD-Chemstation เตรยมตวอยางโดยเกบนำาตวอยาง 250 mL เทลงในกรวยแยก เตมเฮกเซนจำานวน 250 mL ลงในขวดเกบตวอยาง (แบงเปน 2 ครงๆ ละประมาณ 125 mL) เพอชะนำามนทตดบรเวณขางขวดเกบตวอยางใหหมด แลวเทรวมกนในกรวยแยก ทำาการสกดโดยการเขยากรวยแยกแรงๆ เปนเวลา 2 นาท ปลอยใหชนเฮกเซน แยกออกจากชนนำา เกบชนเฮกเซนทอยทางดานบน นำาไประเหยเฮกเซนทอณหภม 70oC จนเหลอนำามนจงนำาไปวเคราะหดวยเครอง GC-MS

2.3 อปกรณ

ระบบบำาบดนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซล แสดงตามรปท 1 ประกอบดวย ถงกวนผสม (Mixing Tank) ขนาด 50 L ทำาจากสแตนเลส ตดตงใบกวนแบบ

51

The Journal o f KMUTNB. , Vol . 22 , No. 1 , Jan. - Apr. 2012วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 22 ฉบบท 1 ม.ค. - เม.ย. 2555

ใบพายขนาดเสนผานศนยกลาง 40 cm ใชในการกวนผสม ระหวางนำาลางไบโอดเซลกบสารละลายสารสม (ใหไดความเขมขน 3 g/L) ถงใบทสองเปนถงรวมตะกอน (Coagulation Tank) ทำาจากอะคลคใสขนาด 30 x 40 x 40 cm (ปรมาตรรวม 48 L) เพอใหสามารถมองเหนการแยก ชนของตะกอน แตเนองจากตะกอนสวนใหญเปนตะกอน เบาจงลอยตวขน ถงนมวาลวระบายนำาทผานการลอย ตะกอนแลวไปสถงปอน (Feed Tank) ซงมการปรบสภาพพเอชของนำาดวยโซเดยมไบคารบอเนตจนไดพเอช ประมาณ 6 และความเขมขนในรปซโอดใหไดตามท ตองการดวยนำาสะอาดกอนปอนดวยปมสายรด (Peristaltic Pump) ทอตราการไหล 10 L/day เขาสถงหมกกรด (Pre-acidification Tank) ขนาด 60 L ทมการตดตงใบกวนแบบใบพด (Propeller) สำาหรบกวนผสมนำาเสยกบจลนทรยโดยมระยะเวลาในการกกเกบ (Hydraulic Retention Time, HRT) 4 วน

หลงจากนนนำาเสยทผานการหมกกรดจะไหลลนออกทางดานบนของถงเขาสถงตกตะกอน (Sedimentation Tank) ขนาด 60 L เพอใหเกดการแยกตะกอนกบนำาเสย

ตะกอนมการสบกลบเขาสถงหมกกรดสปดาหละหนงครง สวนนำาทผานการหมกกรดจะถกปอนเขาสถงหมกไรอากาศถง 1 (1st Anaerobic Fixed Film) แบบไหลขน (Upflow) ซงมระยะเวลาในการกกเกบ 9 วน และลนออกเขาสถงหมกไรอากาศถง 2 (2nd Anaerobic Fixed Film) กอนไหลเขาสถงเกบนำาทผานการบำาบด (Effluent Tank)

2.4 การทดลองการทดลองดวยเครองจารเทสท เรมตนวเคราะห

นำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซลกอนเตมสารรวมตะกอน จากนนเตรยมนำาเสยปรมาตร 1,000 mL ในบกเกอร และเตมสารละลายสารสมและสารละลายเฟอรรกคลอไรด (เตรยมทความเขมขน 50 g/L) เตมสารรวมตะกอนใหไดปรมาณทตองการ (0.5-3.5 g/L) โดยกวนเรวท 500 rpm เปนเวลา 1 min และกวนชาท 100 rpm เปนเวลา 15 min จากนนคอยๆ เทใสกรวยแยกตงทงไวเปนเวลา 1 hr ตะกอนจะลอยขนดานบน จงเปดวาลวเพอแยกเอาสวนนำาใสมาวเคราะห

เรมตนเดนระบบ โดยถงหมกกรดเตมตะกอน

รปท 1 แผนภาพระบบบำาบดนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซลในงานวจยน

52

วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 22 ฉบบท 1 ม.ค. - เม.ย. 2555The Journal o f KMUTNB. , Vol . 22 , No. 1 , Jan. - Apr. 2012

จลนทรย 20 L และนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซล 20 L สวนถงหมกไรอากาศถง 1 และ 2 เตรยมโดยใสตวกลางพลาสตก 80% โดยปรมาตร (คณสมบต ของตวกรองแสดงตามตารางท 1) เพอใหจลนทรยยดเกาะ เตมตะกอนจลนทรย 40 L และนำาลางไบโอดเซล 40 L

ต�ร�งท 1 คณสมบตของตวกลางทใชในการทดลองพ�ร�มเตอร สมบตของตวกลาง

วตถดบทใชผลต พลาสตก

จำานวนตวกลาง (piece) 2,598

ปรมาตรตวกลาง (m3/piece) 3.85 x 10-6

พนทผวตวกลาง (m2/piece) 1.25 x 10-2

ในชวงแรกของการเดนระบบแบบตอเนอง จะผสมนำาเสยทเปนแหลงอาหารเดมกบนำาลางไบโอดเซลทผานการลอยตะกอน ในอตราสวน (1:1) เปนระยะเวลา 2 สปดาห เพอใหจลนทรยปรบสภาพการดำารงชพกบแหลงอาหารใหม จากนนเดนระบบแบบตอเนองดวยนำาลางไบโอดเซลทผานการลอยตะกอนดวยสารสมทอตราการไหล 10 L/day และทำาการเกบนำาตวอยาง 5 จด คอ จด 1 นำาลางไบโอดเซล ทผานการลอยตะกอน จด 2 นำาลนจากถงหมกกรด จด 3 นำาลนจากถงตกตะกอน จด 4 นำาลนจากถงหมก ไรอากาศถง 1 และ จด 5 นำาลนจากถงทผานการบำาบด นำามาวเคราะหคาพารามเตอรสปดาหละครง (ทกวนจนทร)

3. ผลก�รดำ�เนนง�น3.1 ผลก�รบำ�บดขนตน

ลกษณะของนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซล มสขาวขน มไขมน และมกลนเหมนของนำามน โดยไดทำาการตรวจวดพารามเตอร 4 ชนด ไดแก ซโอด ไขมนและนำามน พเอช และความขน แสดงคาตามตารางท 2

เมอวเคราะหชนดและปรมาณกรดไขมนทมอยในนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซลทผานการสกดแยกดวยเฮกเซนและวเคราะหดวยวธ GC-MS พบวามกรดอย 15 ชนด ตามตารางท 3

เมอทดลองดวยวธจารเทสท พบวาปรมาณสารสมท 3.0 g/L ใหรอยละการกำาจดไขมนและนำามนสงสด ทรอยละ 90.2 จากคาไขมนและนำามนเฉลย 516 mg/L เมอเพมปรมาณสารสมขนอกทำาใหรอยละการกำาจดลดลง ตามรปท 2 โดยสารละลายสารสมใหผลทดกวาการใชสารละลายเฟอรรกคลอไรด [6] การเพมปรมาณสารสมนยงสงผลใหพเอชและ รอยละกำาจดความขนตำาลง เนองจากสารสมสามารถเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสทำาใหเกดอนมลไฮโดรเจนไอออนใน

ต�ร�งท 2 สมบตของนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซล

พ�ร�มเตอร ซโอด (mg/L)

ไขมนและนำามน

(mg/L)

พเอช คว�มขน(NTU)

คาเฉลย 33,910 516 8.24 901.50คาสงทสด 38,200 820 8.76 1,435คาตำาทสด 30,200 280 7.29 565

คา SD 2,486.6 180.1 0.6 276.2

ต�ร�งท 3 ผลการวเคราะหปรมาณกรดไขมนและนำามนดวย GC-MS ของนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซล

No. Retention time Compound name % wt.1 10.281 Methyl caprylate 0.202 13.269 Methyl caprate 0.713 15.915 Methyl laurate 6.894 16.611 Lauric acid 9.025 18.201 Methyl myristate 3.486 18.691 Myristic acid 2.367 20.043 Methyl palmtoleate 2.378 20.517 Hexadecenoic acid 1.629 20.873 Palmitic acid 11.2410 21.242 Methyl margarate 0.1911 21.877 Methyl linoleate 5.6312 22.063 Methyl oleate 23.8213 22.244 Methyl stearate 6.6314 22.533 Oleic acid 23.3815 22.701 Stearic acid 2.45

53

The Journal o f KMUTNB. , Vol . 22 , No. 1 , Jan. - Apr. 2012วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 22 ฉบบท 1 ม.ค. - เม.ย. 2555

สารละลาย เมอพเอชของสารละลายอยในชวง 6.0-8.0 อะลมเนยมไฮดรอกไซดทเกดถกดดซบบนผวอนภาค ขณะทเตมสารสมมากเกนไปสารแขวนลอยจะกลบมาอยในสภาวะเสถยรอกครง (Restabilization) [10] เนองจากเกดแรงผลกกนระหวางสารแขวนลอยทดดซบอลมเนยมไฮดรอกไซดทมประจบวก เสนกราฟการกำาจดนำามนและไชมนจงลดตำาลง

นำาหลงจากผานการลอยตะกอนดวยสารละลายสารสมพบวาเมอแยกตะกอนไขมนทลอยอยดานบนออกแลว นำามลกษณะใส มกลนเจอจาง เมอนำามาสกดดวยเฮกเซนและวเคราะหดวยวธ GC-MS พบวามกรดเหลออย 4 ชนด แสดงตามตารางท 4 และหลงจากนำาไดผานการบำาบดทางชวภาพแลว พบวานำาทออกจากระบบบำาบดแลวจะมสนำาตาลออน ใส และไมมกลน

ต�ร�งท 4 ปรมาณกรดไขมนและนำามนดวย GC-MS ของนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซลทผานการลอยตะกอนดวยสารละลายสารสม 3.0 g/L

No. Retention time Compound name % wt.

1 20.624 Palmitic acid 37.83

2 22.162 Linoleic acid 5.46

3 22.263 Oleic acid 51.36

4 22.458 Stearic acid 5.35

3.2 ผลก�รบำ�บดดวยแอน�โรบก 2 ขนตอน3.2.1 พเอชรปท 3 แสดงคาพเอชของถงปฏกรณทง 5 ถง

พบวาพเอชของนำาลางไบโอดเซลทเตมดวยสารละลายสารสมมคาตำากวา 5 เนองจากเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส ในกรณนมการเตมสารสมในปรมาณมากสงผลใหคา ความเปนดางมคาไมเพยงพอทจะสะเทนกรดทเกดจากการแตกตวของอลมเนยมซลเฟต [11] ดงนนกอนทจะปอนนำาเสยทผานการลอยตะกอนเขาสถงหมกกรดจงทำาการปรบพเอชดวยสารละลายโซเดยมไบคารบอเนตใหพเอชอยในชวง 5.8-6.2

ในชวงแรกของการเดนระบบ ซโอดมคาประมาณ 6,000 mg/L พเอชในถงหมกกรดอยในชวง 5.7-6.0 คาทวดระหวางวนท 1-115 ถงปอนนำาเสยเขาสระบบมพเอช 5.5 นำาขาออกจากถงหมกกรดมพเอชในชวง 5.7-6.0 นำาขาออกของถงตกตะกอนมพเอช 6.75-7.3 ซงใน ถงหมกไรอากาศถง 2 พเอชประมาณ 7.7-8. และหลงจากวนท 115 เพมปรมาณซโอดเปน 12,000 mg/L พบวาปรมาณนำาทใชเจอจางลดลงทำาใหพเอชมคาอยในชวง 5.75-6.7 นำาขาออกจากถงตกตะกอนในชวง 60 วนแรก คาพเอชนอยกวา 6.5 เมอระบบเรมคงทพเอช อยในชวง 6.5-7.4 ซงเหมาะสมตอการนำาไปผลตมเทน สวนนำาขาออกจากถงหมกไรอากาศถง 1 พเอชอยระหวาง 6.75 -7.5 นำาขาออกจากถงหมกไรอากาศถง 2 พเอชมคา 7.5-8.25 พเอชของนำาขาออกจากถงตกตะกอนมคาเพมขนเมอเทยบกบนำาขาออกจากถงหมกกรด

รปท 2 ปรมาณสารรวมตะกอนกบประสทธภาพในการกำาจดไขมนและนำามน

รปท 3 พเอชของตวอยางทตำาแหนงทง 5 จด

54

วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 22 ฉบบท 1 ม.ค. - เม.ย. 2555The Journal o f KMUTNB. , Vol . 22 , No. 1 , Jan. - Apr. 2012

3.2.2 การกำาจดซโอดคาซโอดทใชในการทดลองมสองคาไดแก 6,000

และ 12,000 mg/L ในถงหมกไรอากาศถง 1 ทคาซโอด 6,000 และ 12,000 mg/L เมอคำานวณเปนอตราภาระ ซโอดเทากบ 60 และ 120 g/day หลงผานการบำาบดคาซโอดลดลงเหลอ 88 และ 806 mg/L ตามลำาดบ สำาหรบถงหมกไรอากาศถง 2 ทคาซโอด 6,000 และ 12,000 mg/L หลงผานการบำาบดซโอดลดลงเหลอ 183 และ 586 mg/L ตามลำาดบ แสดงตามรปท 4 เมอคำานวณในรปรอยละการกำาจดซโอดแสดงตามรปท 5

ทความเขมขนของซโอดเทากบ 6,000 mg/L ถงหมก ไรอากาศถง 1 และ 2 ใหคาการกำาจดซโอดรอยละ มากกวา 95 หลงจากเพมความเขมขนซโอดเปน 12,000 mg/L การกำาจดซโอดยงคงมคาประมาณรอยละ 95

เมอเกบนำาตวอยางขาออกจากถงหมกไรอากาศถง 1 และถงหมกไรอากาศถง 2 ทวนสดทายกอนเปลยนความเขมขนซโอดจาก 6,000 เปน 12,000 mg/L (อตราภาระซโอด 60 เปน 120 g/day) และกอนหยดระบบ ตามลำาดบ เมอตรวจวเคราะหพบวาใหคาตามตารางท 5

ต�ร�งท 5 ผลตรวจวเคราะหคณภาพนำาขาออกทอตราปอน 6,000 และ 12,000 mg/L

พ�ร�มเตอร อตราภาระซโอด

60 (g/day)อตราภาระซโอด

120 (g/day)

ถงหมก 1 ถงหมก 2 ถงหมก 1 ถงหมก 2

pH 7.9 8.0 7.3 8.3

SS (mg/L) 8.6 7.0 8.4 6.6

TDS(mg/L) 1,415 1,258 1,155 852

BOD5(mg/L) 28.7 41.7 274.0 156.0

COD(mg/L) 87.9 183.2 806.1 586.2

TKN(mg/L) 11.2 21.3 19.0 11.2

K+(mg/L) 80.9 76.4 49.8 46.8

3.2.3 การเปลยนแปลงกรดไขมนระเหยงายพบวาเมอเพมความเขมขนของซโอด จาก 6,000 ไป

เปน 12,000 mg/L ปรมาณกรดไขมนระเหยงายทผลตได มคาเพมขน จากในชวง 200-500 เพมเปน 200-800 mg/L

รปท 4 ซโอดของตวอยางทตำาแหนงทง 5 จด

รปท 5 รอยละการกำาจดซโอดของถงหมกกรด ถงตก ตะกอน ถงหมกไรอากาศท 1 และถงหมกไรอากาศท 2

รปท 6 กรดไขมนระเหยงายไดของตำาแหนงทง 5 จด

เนองจากอตราภาระซโอดมคาเพมขนสงผลใหการผลตกรด ไขมนระเหยงายไดมคาเพมขน แสดงตามรปท 6

3.2.4 สภาพความเปนดางทงหมดพบวานำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซลทปอน

เขาสระบบบำาบดมคาสภาพดางตำาทสดประมาณ 200 mg/L ถงตกตะกอนมคาสงสดทประมาณ 500 mg/L ในถงหมกไรอากาศถง 1 และ 2 มคาอยในชวง 350-400 mg/L แสดงตามรปท 7

55

The Journal o f KMUTNB. , Vol . 22 , No. 1 , Jan. - Apr. 2012วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 22 ฉบบท 1 ม.ค. - เม.ย. 2555

4. อภปร�ยผลและสรปผลการทดลองพบวาอตราสวน BOD5:COD ของ

นำาขาออกมคาอยในชวง 0.25-0.33 ซงการตดตงถงหมกไรอากาศทงสองใบท HRT 9 วน นาจะเพยงพอในการลดคาซโอดใหไดคาตำาตามตองการ โดยผลการทดลองยงสนบสนนวาถงหมกไรอากาศถง 2 สงผลตอการกำาจดซโอดนอยมาก (เนองจากรอยละการกำาจดซโอดของถงหมกไรอากาศถง 1 และรอยละการกำาจดซโอดรวมของระบบมคาใกลเคยงกน) ดงนนการตดตงระบบเตมอากาศนาจะดำาเนนการไดหลงจากผานการบำาบดจากถงหมก ไรอากาศถง 1 เพอเพมการละลายของออกซเจนในนำา และลดอตราภาระบโอดในกรณทความเขมขนบโอดขาเขา เพมขน

ในการกำาจดนำามนและไขมนในนำาลางไบโอดเซลดวยการเตมสารละลายสารสม พบวาปรมาณกรดไขมนและเอสเทอรของกรดไขมนทอยในนำาถกกำาจดจนเกอบหมด จากผลการวเคราะหดวย GC-MS พบวาใหคาการกำาจดสงกวารอยละ 95 ซงใหคาใกลเคยงกบทตรวจวดในรปรอยละการกำาจดซโอด ผลจาก GC-MS หลงจากแยกตะกอนออกระบวาสารทเหลอเปนกรดไขมนอสระทงหมดไมพบเอสเทอรของกรดไขมน ซงการทตรวจไมพบ เอสเทอรของกรดไขมนหลงจากการรวมตะกอนนนยงไมมคำาอธบายทชดเจน ทงนอาจเนองมาจากในขนตอนการรวมตะกอนทมการการเตมสารละลายสารสมทำาใหเกด ไฮโดรไลซสผลตกรดซลฟวรก พเอชของนำาทผานการลอย ตะกอนลดตำาลงเหลอประมาณ 5 กอนทจะมการปรบดวยสารละลายโซเดยมไบคารบอเนต เอสเทอรของกรดไขมน

จงอาจเปลยนรปเปนกรดไขมน อกทงกรดไขมนทมมวลโมเลกลตำา เชน Lauric Acid และ Myristic Acid ยงถกกำาจดหมด ในขณะท Palmitic acid และ Oleic acid ถกกำาจดไมหมดและเหลอในปรมาณทมากกวา Linoleic Acid และ Stearic Acid อาจเนองมาจากปรมาณเรมตนของสารทง 2 ในนำาเสยกอนการเตมสารสมมปรมาณทสงกวา อกทงกรดไขมนทเหลอเปนกรดไขมนทมความยาวสายโซคารบอนสง ซงการละลายของกรดไขมนทมความยาวสายโซคารบอนสงจะมคาตำากวากรดไขมนทมความยาวสายโซคารบอนตำากวา

จากการทดลองการบำาบดนำาเสยจากกระบวนการลางไบโอดเซล พบวาระบบการกำาจดไขมนดวยสารสมและตามดวยถงหมกกรดท HRT 4 วน และถงหมก ไรอากาศแบบตรงฟลมท HRT 9 วน สามารถใชงานไดด และมความเหมาะสมตอการบำาบดนำาเสยทไดจะกระบวนการ ลางไบโอดเซล

5. กตตกรรมประกาศขอขอบคณ กรมพฒนาพลงงานทดแทนและ

อนรกษพลงงานทใหทนสนบสนน ชมชนปอมเพชร จงหวดพระนครศรอยธยา ทอนเคราะหนำาเสย บรษท ปทมบรวเวอรร จำากดใหความอนเคราะหจลนทรย และศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาต สวทช. ชวยตรวจวด GC-MS

เอกสารอางอง

[1] C. Phalakornkule, A. Petiraksakul, and W. Puthavithi, “Biodiesel Production in Small Community: Case Study in Thailand,” Resources Conservation and Recycling, vol. 53, pp.129-135, 2009.

[2] Department of Alternative Energy Development and Efficiency (DEDE), (2010, July 2,). [Online]. Available: http://www.dede.go.th

[3] Attapon Tavon and Navin Addsalee, “A Study on an acid catalysts for Transesterification of waste palm oil,” Bachelor degree, final year project in

รปท 7 สภาพความเปนดางทงหมดของตำาแหนงทง 5 จด

56

วารสารวชาการพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปท 22 ฉบบท 1 ม.ค. - เม.ย. 2555The Journal o f KMUTNB. , Vol . 22 , No. 1 , Jan. - Apr. 2012

Chemical Engineering, King Mongkut’s Institute of Technology North Bangkok, 2005 (in Thai).

[4] O. Chavalparit and M. Ongwandee, “Optimizing electrocoagulation process for the treatment of biodiesel wastewater using response surface methodology,” Journal of Environmental Sciences, vol.21, pp.1491–1496, 2009.

[5] A.L. Ahmad, S. Sumathi, and B.H. Hameed, “Coagulation of residue oil and suspended solid in palm oil mill effluent by chitosan, alum and PAC,” Chemical Engineering Journal, vol.118, pp.99–105, 2006.

[6] Kanittha Pancha, “Wastewater treatment for washing processes biodiesel production using anaerobic fixed film with CSTR acidification tank,” Master Thesis in Chemical Engineering, King Mongkut’s University of Technology North Bangkok, 2009 (in Thai).

[7] Anurak Petiraksakul et.al., Final Report “The pilot project for wastewater treatment and glycerol utilization at a community-scale biodiesel production,” Department of Alternative Energy Development and Efficiency (DEDE), Ministry of Energy, 2009 (in Thai).

[8] American Public Health Association (APHA), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed., American Water Works Association (AWWA), 1999.

[9] R. DiLallo and O.E. Albertson, “Volatile acids by direct titration” Journal WPCF, vol.33, pp.356–365, 1961.

[10] Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering: treatment and reuse, 4th ed., Singapore: McGraw-Hill, 2004, pp.488-493.

[11] M.L. Davis and S.J. Masten, Principles of Environmental Engineering and Science, 2nd.ed., New York: McGraw-Hill, 2009, pp.414.