Page 27 - 046

13

2.1.5 กระบวนการย อยสลายแบบไร อากาศสองขั้นตอน
ึ่
ู
ึ้

กระบวนการย อยสลายแบบไรอากาศแบบสองขนตอนซงได ถกเสนอขนครั้งแรกโดย
ั้
Pohland and Ghosh (1971) โดยการแยกขนตอนการทํางานของกระบวนการย อยสลายแบบไร
ั้
8
ั้
อากาศออกเปน 2 กระบวนการย อย (Two phase anaerobic digestion) 1) ขนตอนการผลิตกรด
ิ
ี
ี
ั้
ิ
ั้
อนทรย' และ 2) ขนตอนการผลิตแกAสมเทน ทงสองขนตอนนี้สามารถที่แยกดําเนนการได ในแต ละ
ั้
ี
ื่
ิ
เครองปฏกรณ' โดยในแต ละเครื่องปฏกรณ'จะมสภาพแวดล อมทเหมาะสมต อเชื้อจุลินทรย'ในแต ละ
ี่
ี
ิ
ิ
ึ่
ื่
ิ
กลุ ม ซงเครองปฏกรณ'แรกเหมาะสําหรบการผลิตกรด และเครื่องปฏกรณที่สองเหมาะสําหรับการ
ั
'
ิ
ั้
ผลิตแกAสมีเทน เนื่องจากขั้นตอนการผลิตกรดอนทรีย'และขนตอนการผลิตแกสมเทนจะถกดําเนินการ
A
ู
ี
โดยกลุ มเชื้อจุลินทรย'ต างชนิดกน โดยกลุ มจุลินทรีย'ทงสองกลุ มจะมคาการเจริญเติบโตจําเพาะ

ี
ั้
ั
ี
ี
ั

ั้
(Specific growth rate) ต างกน โดยที่กลุ มจุลินทรย'ในขนตอนการสรางกรดจะเจริญเติบโตเร็วกว า
ี

ั
ี
ั
ั้
กลุ มจุลินทรีย'ในขนตอนการสร างมเทนอย างมนยสําคญ ทําใหเชื้อจุลินทรีย'แต ละชนดทํางานได เต็ม
ิ
ํ
กําลังและใช ประโยชน'อย างเต็มที่ โดยใช คาความเปนกรดด างเปนตัวกาหนดและควบคมเชื้อจุลินทรีย'
8
8

ุ
ี

ี่
ในเครื่องปฏิกรณ' เนื่องจากกลุ มจุลินทรีย'สรางกรดจะดํารงชีวิตอยู ในสภาวะแวดล อมทมคาความเป8น
ี

กรดในช วงความเป8นกรดด าง 5-6 ในขณะที่กลุ มจุลินทรีย'สรางมเทนจะดํารงชีวิตอยู ในสภาวะแวดล อม
8
8
ี่

ี
ทมคาเปนด างในช วงความเปนกรดด าง 7-8 (Kongjan et al., 2011) ดังนั้นจึงสามารถปรับสภาวะ
การปฏิบัติให อยู ในสภาวะที่เหมาะสมที่สุดในแต ละเครื่องปฏิกรณ'ได อย างเป8นอิสระต อกัน

2.1.5.1 ขั้นตอนการผลิตกรด (Acidogenesis)
ุ
ี่
ี
ิ
ขั้นตอนการผลิตซึ่งครอบคลุมขั้นตอนการไฮโดรไลซสสารประกอบทมโมเลกลขนาดใหญ ของ
'
A
ู
ั
A
คารโบไฮเดรต ไขมน และโปรตีน เป8นต น โดยแกสไฮโดรเจนและแกสคาร'บอนไดออกไซด'จะถกผลิต
ื่
ิ
ั
ี
ออกมาพร อมกบกรดอนทรย' เมอจุลินทรีย'กลุ ม Enterobacter Bacillus และ Clostridium ผลิตแกAส
ั
ี
ิ
ี
'
ไฮโดรเจนโดยการย อยสลายสารอนทรย'ประเภทคารโบไฮเดรตในกระบวนการหมก โดยมผลได การ
ี
A
ผลิตแกสไฮโดรเจนสูงสุดทางทฤษฏ 498 mL-H 2/g-glucose ซึ่งจะถูกผลิตออกมาพร อมกับกรดอะซิติก
ี
ี่
A
ื่
8
(สมการ (2.1)) ในขณะทจะมผลได ของการผลิตแกสไฮโดรเจนเปน 249 mL-H 2/g-glucose เมอ
จุลินทรีย'ย อยสลายคาร'โบไฮเดรตไปเป8นกรดบิวทิริก (สมการ (2.2))

C 6H 12O 6 + 2H 2O 2CH 3COOH + 4H 2 + 2CO 2 ∆Gº = -251.7 kJ/mol (2.1)
C 6H 12O 6 C 3H 7COOH + 2H 2 + 2CO 2 ∆Gº = -264.0 kJ/mol (2.2)

ี
อย างไรก็ตามคาผลได ของการผลิตแกสไฮโดรเจนในทางปฏบติการหมกจรงจะมคาน อยกว า
ิ
ั

ั
ิ
A
ั
คาผลได การผลิตแกสไฮโดรเจนสูงสุด เนื่องจากในระหว างการหมกจุลินทรีย'จะย อยสลายไปเป8นสาร
A

'
ิ
อื่นๆ นอกเหนือจากกรดอะซิติก และกรดบิวทริก เช น กรดโพรพิโอนิก กรดแลคติก กรดฟอรมก และ
ิ
ี
ี
ี
แอลกอฮอล' เป8นต น โดยมปจจัยสิ่งแวดล อมหลายประการทมผลต อการเจริญของจุลินทรย'ในกลุ ม
ี่
~
สร างกรด มผลต อการผลิตแกสไฮโดรเจนด วย เช น สารอาหาร (Nutrient) ระบบบัพเฟอร (Buffers)
ี
'
A
ความเป8นกรดด าง (pH) ระยะเวลาการกักเก็บของเหลวในระบบ (Hydraulic retention time, HRT)
และความดันย อยของแกAสไฮโดรเจน (Partial pressure) (O-Thong et al., 2008)