Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/78420
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorSirichai Koonaphapdeelert-
dc.contributor.advisorAnnop Wongrueng-
dc.contributor.advisorSaoharit Nitayavardhana-
dc.contributor.authorKamoldara Reansuwanen_US
dc.date.accessioned2023-07-11T09:04:55Z-
dc.date.available2023-07-11T09:04:55Z-
dc.date.issued2021-02-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/78420-
dc.description.abstractThis research involves the in-situ methane enrichment for biogas upgrading process by desorption carbon dioxide from effluent and recirculating back to the system. Also, the investigation of microalgae growth as a mean to remove CO2 from biogas was conducted. This novel combined process can upgrade the biogas quality and simultaneously remove macro-nutrients from a biogas digester effluent. Laboratory-scale experiments were performed using 1,000 liters continuously channel digesters reactor operating with pre-mixed wastewater from chicken manure and tap water. The reactors were connected to a 30-liter external bubble column for selective desorption of CO2. This study consisted of two parts: the first part focused on the effects of gas bubble column parameters on the desorbed CO2 from the effluent and the impacts of effluent recirculation on the digester performance. The second part focused on the study of biological post treatment by microalgae for simultaneous CO2 and nutrient removal from effluent wastewater. In the first part, in-situ methane enrichment was studied. The biogas effluent was recirculated at the liquid to air flow (L/G ratio) from 0.20-0.70. The effluent flow rates through the column were varied from 1.75-3.30 liters/min and the air flow rates were in a range of 4.17-8.75 liters/min. It was found that the quantity of desorbed CO2 and the efficiency of CO2 desorption depended on the L/G Ratio in the desorber column, which observed a higher CO2 desorption at increasing L/G ratio. The desorbed CO2 amount was as high as 124.46±3.02 liters/day at L/G ratio of 0.70, indicating the efficiency of CO2 desorption of 72.68±4.07 %. The biogas effluent recirculation rate was varied from 230%- 430% of the digester volume at the L/G ratio of 0.40. Similarly, the CO2 desorption efficiency at the recirculation flow rate of 430% was found significantly higher than those of 230% and 330%, indicating more efficient CO2 removal. However, the high recirculation rate could cause higher methane loss. Under the investigated conditions, the organic removal efficiency and the CH4 yield of channel anaerobic digester were not significant affected by the gas desorption. In the second part, the biological post-treatment of digester effluent by microalgae was performed. It was found that Chlorella sp. was able to grow in high-COD wastewater as a growing medium. In the batch experiment, it was found that its nutrients uptake rate was high, especially in the condition with adequate lighting. Under mixotrophic cultivation, the growth rate of Chlorella sp. was higher than that in heterotrophic cultivation by approximately 2 times. While obtaining a moderate removal of COD, the culture could remove nutrients efficiently. In particular, NO2 and NO3 removal were exceptionally high. In a mixotrophic continuous experiment, the photobioreactors with the total volume of 98 liters each were used to perform the experiment. The combined system was operated at the L/G ratio of 0.60 and the algae growth was enhanced by feeding the off-gas which contained 1.91±0.12% of carbon dioxide. The effluent was diluted with distilled water to vary the COD loading of 1.89, 3.16, 4.93, and 6.30 kg COD/m3day, respectively. It was found that the growth curves of Chlorella sp. increased as the COD loading increased. At feed of 4.93 kg COD/m3day, the highest specific growth rate of Chlorella sp. (2.08±0.06 day-1) was observed. The CO2 uptake rate was high, especially in the condition with high feed livestock wastewater, resulted in 39% removal efficiency of CO2. The highest CO2 consumption rate was 1,664 mg/liter/day occurred at the feed of 4.96 kg COD/m3day. Also, Chlorella sp. showed high efficiencies in nutrient removal (44% COD, 30% TN and 54% TP). In addition, the amount of hydrogen sulfide was completely removed at all experiments. In conclusion, this study demonstrates that the novel biogas upgrading process by desorbing carbon from effluent and cultivating microalgae in the biogas digester effluent can be a potential technology for biogas upgrading. Not only the CO2 can be partially captured, but the wastewater can be simultaneously treated. The economic analysis showed that such technique is economically feasible, compared to conventional biogas upgrading processes.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.titleEfficiency improvement of biogas production from agricultural wasteen_US
dc.title.alternativeการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพจากวัสดุหลือทิ้งทางการเกษตรen_US
dc.typeThesis
thailis.controlvocab.lcshBiogas-
thailis.controlvocab.lcshAgricultural wastes-
thailis.controlvocab.lcshAgricultural wastes -- Recycling-
thailis.controlvocab.lcshAgricultural wastes as fuel-
thailis.controlvocab.lcshBiomass gasification-
thailis.controlvocab.lcshBiomass energy-
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractงานวิจัยนี้ทำการศึกษาเทคโนโลยีการปรับปรุงคุณภาพก๊าซชีวภาพจากแหล่งกำเนิดโดยใช้ คอลัมน์คายก๊าซเพื่อลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นในถังหมักย่อยแบบไม่ใช้อากาศ เป็นการ เพิ่มสัดส่วนของก๊าซมีเทนในก๊าซชีวภาพ และการใช้ประโยชน์จากคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกคาย ออกมาเลี้ยงสาหร่ายเพื่อลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์และสารอินทรีย์ในน้ำทิ้งจากกระบวนการ ผลิตก๊าซชีวภาพ โดยการศึกษานี้เลือกใช้คายก๊าซขนาด 30 ลิตร ต่อกับถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบราง ขนาด 1,000 ลิตร ที่มีการผลิตก๊าซชีวภาพแบบต่อเนื่องจากน้ำเสียมูลไก่ งานวิจัยนี้แบ่งการทดลอง ออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกจะทำการศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการคายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ได้แก่ ผล ของอัตราการไหลของน้ำเสียเข้าสู่ถังคายก๊าซและอัตราการเป่าอากาศต่อประสิทธิภาพของ กระบวนการไล่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากน้ำเสียในถังคายก๊าซ และศึกษาผลของอัตราการ หมุนเวียนน้ำเสียจากถังหมักก๊าซชีวภาพมายังคอลัมน์คายก๊าซต่อประสิทธิภาพการบำบัดสารอินทรีย์ และการผลิตก๊าซมีเทนของระบบผลิตก๊าซชีวภาพ สำหรับในส่วนที่สองจะทำการเลือกเงื่อนไขที่ เหมาะสมที่ได้จากการทดลองในส่วนแรก มาศึกษาการเพาะเลี้ยงสาหร่ายเพื่อลดปริมาณ คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกคายออกจากการปรับปรุงคุณภาพก๊าซชีวภาพและศึกษาการลดสารอินทรีย์ ในน้ำทิ้ง โดยการตรวจสอบ และประเมินประสิทธิภาพการลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และ สารอินทรีย์ในน้ำทิ้ง ผลการศึกษาส่วนแรกศึกษาอัตราการไหลของน้ำเสียต่ออัตราการเป่าอากาศ (L/G ratio) ซึ่ง ทำการศึกษาที่อัตราการไหลน้ำเสียจำนวน 3 ค่า คือ 1.75 2.50 และ 3.30 ลิตรต่อนาที อัตราการเป่า อากาศที่ 4.17-8.75 ลิตรต่อนาที โดยกำหนดค่า L/G ratio อยู่ในช่วง 0.20-0.70 พบว่า ที่อัตราการไหล ของน้ำเสียต่ออัตราการเป่าอากาศเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ค่าการคายก๊าซและประสิทธิภาพการคายก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น โดยที่ L/G ratio เท่ากับ 0.70 ให้ค่าสูงสุดที่การคายก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ 124.46±3.02a ลิตรต่อวัน และประสิทธิภาพการคายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 72.69±4.07% ตามลำดับ และเมื่อพิจารณาผลของอัตราการหมุนเวียนน้ำเสียจากถังหมักก๊าซชีวภาพ มายังถังคายก๊าซต่อการคายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพของถัง หมัก โดยกำหนดอัตราส่วน L/G เท่ากับ 0.40 ให้คงที่ตลอดระยะเวลาทำการทดลอง ที่อัตราการ หมุนเวียนน้ำเสียที่ 230 330 และ 430% ของถังหมักก๊าซชีวกาพ พบว่า ที่อัตราการหมุนเวียนน้ำเสีย เพิ่มขึ้นส่งผลให้ค่าการคายก๊าซและประสิทธิภาพของการคายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มสูงขึ้น แต่ อย่างไรก็ตามก็ส่งผลให้เกิดการสูญเสียมีเทนเพิ่มขึ้นด้วย และในงานวิจัยนี้พบว่า การหมุนเวียนน้ำเสีย มายังถังคายก๊าซไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการบำบัดสารอินทรีย์ และการผลิตก๊าซมีเทนของ ระบบผลิตก๊าซชีวภาพที่แบบรางทดสอบ ผลการศึกษาส่วนที่สองเลือกเงื่อนไขที่เหมาะสมจากผลของประสิทธิภาพการคายก๊าซคาร์บอน จากส่วนแรก คือที่ อัตราส่วน L/G เท่ากับ 0.60 มาทำการศึกษาการเพาะเลี้ยงสาหร่ายคลอเรลล่าโดย การใช้น้ำเสียจากน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดแล้วจากถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบราง และก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกคายออกมาที่ 1.91±0.12 ร้อยละ โดยปริมาตร เพื่อมาศึกษาประสิทธิภาพการ กำจัดด้วยสาหร่าย ผลการทดลองเลี้ยงสาหร่ายที่สภาวะแตกต่างกันในห้องปฏิบัติการในการทดลอง แบบแบทช์ พบว่าสาหร่ายมีการเจริญเติบโตได้ดีในน้ำทิ้งจากบ่อหมักก๊าซชีวภาพที่มีความเข้มขึ้นของ สารอินทรีย์สูง โดยมีอัตราการเจริญจำเพาะของการเลี้ยงแบบ mixotophic มีค่าสูงเป็น 2 เท่า ของการ เพาะเลี้ยงแบบ heterotrophic และสามารถลดปริมาณสารอาหารอินทรีย์ในน้ำเสียได้ โดยเฉพาะ สารอาหารในรูปของในไตรตและไนเตรต ซึ่งสามารถลดได้มากกว่าร้อยละ 95 จากนั้นได้ทำการศึกษา การเพาะเลี้ยงสาหร่ายคลอเรลล่าในถังเพาะเลี้ยงแบบมีแสงขนาด 98 ลิตร มีการป้อนก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกคายออกจากถังคายก๊าซเพื่อใช้เป็นแหล่งคาร์บอนอนินทรีย์ โดยทดสอบที่ การป้อนน้ำเสียอย่างต่อเนื่องที่ 1.89, 3.16, 4.93 และ 6.30 กิโลกรัมซีโอดีต่อลูกบาศก์เมตรต่อวัน ที่ สภาวะการเลี้ยงแบบ mixotrophic ผลการทคลองพบว่า สาหร่ายมีการเจริญเติบโตสูงสุดที่การป้อนน้ำ เสีย 4.93 กิโลกรัมซีโอดีต่อลูกบาศก์เมตร ต่อวัน ที่อัตราการเจริญจำเพาะต่อวัน 2.08±0.06 ด้วย ประสิทธิภาพการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 39, อัตราการใช้คาร์บอนไดออกไซด์ 1.664 มิลลิกรัมต่อลิตรต่อวัน, ประสิทธิภาพการกำจัดซีโอดี ไนโตรเจนทั้งหมด และปริมาณฟอสฟอรัส ทั้งหมด ที่ร้อยละ 44, 30 และ 54 ตามลำดับ นอกจากนี้ยังพบว่าสาหร่ายสามารถกำจัดก๊าซไฮโดรเจน ซัลไฟล์ที่ถูกคายออกจากคอลัมน์คายก๊าซได้ทั้งหมดอีกด้วย ดังนั้นงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าสามารถประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการปรับปรุงคุณภาพก๊าซ ชีวภาพจากแหล่งกำเนิด และการเพาะเลี้ยงสาหร่ายเพื่อลดปริมาณซคาร์บอนไดออกไซด์ และลด ปริมาณสารอินทรีย์ในน้ำเสียไปพร้อมกัน ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ดีen_US
Appears in Collections:ENG: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
580651002 กมลดารา เหรียญสุวรรณ.pdf8.27 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.