บทที่ 3

บทที่ 3 วธิ ีการดาเนินงานวจิ ยั3.1 เครือ่ งมือและสารเคมี 3.1.1 สารเคมี 1. Potassium nitrate (KNO3), Carlo Erba, Italy 2. Potassium Hydrogen Phthalate (KHC8H4O4), Carlo Erba, Italy 3. Sodium hydrogencarbonate (NaHCO3), Fisher, U.S.A 4. Sodium carbornate (Na2CO3), Carlo Erba, Japan 5. Ferrous ammonium sulfate (FeSO4(NH4)2SO4.6H2O),Carlo Erba, Italy 6. Sulpuric acid (H2SO4), Carlo Erba, Italy 7. potassium dichlomate (K2Cr2O7), Carlo Erba, Italy 8. Silver sulfate (Ag2SO4), Carlo Erba, Italy 9. 1,10-phenanthroline (C12H8N2), Sigma-Aldrich, Germany 10. Ferrous SulphateHeptahydrate (Fe2SO4.7H2O), Carlo Erba, Italy 11. Mercuric sulfate (HgSO4), Carlo Erba ,Italy 12. Phosphoric acid (H3PO4), Carlo Erba, Italy 13. ferrous sulfate (Fe2SO4), Fisher, U.S.A 14. Calcium carbonate (CaCO3), Carlo Erba, Italy 15. Hydrochloric acid (HCl), Carlo Erba, Italy 16. Potassium chloride (KCl), Ajex, Australia 17. Ammonium molybdate ((NH4)6Mo7O24.4H2O), Carlo Erba, Italy 18. Ammonium metavanadate (NH4VO3), Merck, Germany 19. Potassium DihydrogenPhosphate (KH2PO4),Carlo Erba,Italy 20. Nitric acid (HNO3), Carlo Erba, Italy 21. Perchloric acid (HClO4), Carlo Erba, Italy

303.1.2 เคร่ืองมอื และอปุ กรณ์ 1. เครอ่ื งวิเคราะห์ปริมาณสารอนิ ทรีย์และไนโตรเจนทั้งหมด (TOC-TN Analyzer), รนุ่ TOC- VCPH,บริษัท Shimadzu, Japan 2. เครื่อง UV-vis Spectrophotometer, ร่นุ Genesys 10s,บริษทั Thermo Scientific, U.S.A 3. เครอ่ื ง Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS), ย่ีหอ้ Perkin Elmer,รนุ่ Spectr AA-200, บรษิ ัท CompaqHewlett Packrd, U.S.A 4. ตอู้ บ (Oven), รุ่น 725F, บรษิ ัท Fisher, U.S.A 5. เตาเผา (30-3,000 ◦C), รนุ่ L15/12/P320, บรษิ ทั Nabertherm, Germany 6. เครอ่ื งชั่ง 4 ตาแหน่ง, รุ่น ED2248, บรษิ ัท Scienctific Promotion, Thailand 7. Hot plate, รุ่น Fiserbrand, บรษิ ัท Fisher, U.S.A 8. pH meter, รุ่น 827, บริษทั Metrohm, Switzerland 9. เครอ่ื งกรองแบบลดความดัน(Aspirator),ย่ีหอ้ EYELA,รนุ่ A-3S, บรษิ ทั Tokyo Rikakikai, Japan 10. เครื่องป่นั บดละเอยี ด, รุ่น DEPOSE, บริษัท Moulinex, France 11. เครอ่ื งบด, ยีห่ ้อ SUPER LINE, บริษทั Mitsubishi Electric, Thailand 12. เคร่อื งผลิตปยุ๋ หมักและก๊าซชีวภาพ, ย่ีหอ้ Cowtecรุ่น CT-100, Thailand 13. เครอื่ งวัดองค์ประกอบก๊าซชีวภาพ (GAS DATA), รนุ่ GFM416, England 14. Thermometer, บรษิ ัท Barigo, Germany 15. กระดาษกรอง เบอร์ 42, บริษทั Whatman, UK 3.1.3 แหล่งทมี่ าของวัสดุปอ้ น ใชต้ ัวอย่างเศษแตงโม จากร้านขายผลไม้ เขตลาดกระบัง สว่ นเศษอาหาร จากโรงอาหารคณะวทิ ยาศาสตร์ สถาบนั เทคโนโลยีพระจอมเกลา้ เจ้าคุณทหารลาดกระบงั 3.1.4 เชอ้ื จุลินทรยี ต์ ั้งตน้ ท่ใี ช้ในการทดลอง เชอ้ื จลุ ินทรียต์ ั้งต้นได้จากการหมักเศษอาหารจาก โรงอาหารคณะวิทยาศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยพี ระจอมเกล้าเจา้ คณุ ทหารลาดกระบงั การเตรียมเช้ือต้ังต้น โดยนาเศษอาหารใส่ช่องป้อนของเคร่ืองผลิตปุ๋ยหมักและก๊าซชีวภาพทกุ ๆ วนั จนั ทร์–ศุกร์ และทาการผสมคลุกเคลา้ โดยใช้ใบพัดมอเตอร์วันละ 15 นาทีทาเช่นน้ีเป็นระยะเวลา 30 วนั

313.2 วธิ ีการทดลอง 3.2.1 ศึกษาคณุ ลักษณะของวสั ดปุ อ้ น ทาการสุ่มเศษอาหาร และเศษแตงโม มา 3 วัน นาเศษอาหาร และเศษแตงโม ในแต่ละวันนามาบดด้วยเคร่ืองป่ันละเอียด ชั่งตัวอย่างในแต่ละวันมาอย่างละ 100 กรัม เติมน้าอย่างละ 100มิลลิลิตร นามาวิเคราะห์ความช้ืน (Moisture content)ค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH)ค่าสภาพความเป็นด่าง (Alkalinity)ค่าของแข็งท้ังหมด (Total Solid, TS)ค่าของแข็งระเหยง่าย (Volatile Solid, VS)ไนโตรเจนรวม (Total nitrogen, TN)อินทรีย์คาร์บอน (Total Organic Carbon, TOC) อัตราส่วนคารบ์ อนตอ่ ไนโตรเจน (C/N ratio)วธิ ีวิเคราะห์ ดังตารางท่ี 3.1 (รายละเอยี ดแสดงดัง ภาคผนวก ก)ตรารางท3ี่ .1 พารามิเตอร์ และวิธีการที่ใช้วเิ คราะหศ์ ักยภาพการผลิตก๊าซชีวภาพพารามิเตอร์ วธิ ีวเิ คราะห์พเี อช (pH) pH-meterความชื้น (Moisture content) อบแห้งท่ีอุณหภูมิ 103-105 ◦C โดยใช้วิธีมาตรฐาน APHA (2012)คา่ สภาพความเป็นด่าง (Alkalinity) Titration โดยใชว้ ิธีมาตรฐานAPHA (2012)คา่ ของแข็งทงั้ หมด (Total Solid, TS) อบแห้งท่ีอณุ หภูมิ 103-105 ◦Cโดยใช้วธิ ีมาตรฐาน APHA (2012)คา่ ของแข็งระเหยง่าย (Volatile Solid, VS) เผาทอี่ ณุ หภูมิ 550 ◦C โดยใชว้ ิธีมาตรฐาน APHA (2012)ปริมาณกรดอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile Fatty Titration ย้อนกลับ โดยใช้วิธีมาตรฐาน APHAAcids, VFA) (2012)อินทรีย์คาร์บอน (Total organic carbon, สมการของ Mustin (1987)TOC)ไนโตรเจนรวม (Total nitrogen, TN) TOC-TN AnalyzerC/N ratio คานวณจาก %TOC / %TN

323.2.2 ศกึ ษาอตั ราส่วนคารบ์ อนตอ่ ไนโตรเจน (C/N ratio) ทาการปรับอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน (C/N ratio) ของเศษแตงโม และเศษอาหารท่ีได้จาก ข้อ 3.2.1 ให้มคี ่าเทา่ กบั 25 โดยการคานวณจากน้ันทาการผสมวัสดุป้อนท้ังสองเข้าด้วยกัน และทาการวเิ คราะหค์ ุณลักษณะของผสมอีกครั้งพารามเิ ตอร์ เช่นเดยี วกับ3.2.1 3.2.3 ศกึ ษาสภาวะระหวา่ งการหมกั 1. ทาการเติมวัสดปุ ้อนได้แก่ เศษแตงโมและเศษอาหารในเคร่อื งผลิตปุ๋ยหมักและกา๊ ซชวี ภาพขนาดความจุ 3,500 ลิตร (รูปที่ 3.1) ทอี่ ตั ราสว่ น 1 ตอ่ 1 ปริมาณรวม 20 กโิ ลกรัม และเติมทาอกี 20 ลติ รทาการผสมคลุกเคล้าโดยใช้ใบพดั มอเตอร์เป็นระยะเวลา 15 นาทีอา่ นปริมาตรกา๊ ซต่อวนัวนั ต่อมาให้ทาการถ่ายของผสม (Slurry) ออก โดยนาออกเทา่ กับจานวนท่ีเติมเข้า คอื 40 กิโลกรัมแล้วจึงเติมวัสดุป้อนใหม่ ทาเช่นนี้จนได้ปรมิ าตรกา๊ ซคงที่ 2. ผสมเศษแตงโม และเศษอาหารในอัตราส่วนที่เหมาะสม ที่ได้ จากข้อ 3.2.2ซึ่งมีปริมาณสารป้อนรวม40 กิโลกรัม และน้า 40 ลิตร นาตัวอย่างก่อนถ่ายเข้าระบบหมัก (Feed) และตัวอย่างของผสมที่ถ่ายออกจากระบบ (Effluent) ไปวิเคราะห์พารามิเตอร์ต่างๆ ดังน้ี ค่าความเป็นกรด-ด่าง(pH), ค่าสภาพความเป็นด่าง (Alkalinity),ค่าของแข็งท้ังหมด (Total Solid, TS), ค่าของแข็งระเหยง่าย(Volatile Solid, VS), ปริมาณกรดอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile Fatty Acids,VFA), อินทรีย์คาร์บอน (Total Organic Carbon, TOC) และไนโตรเจนรวม (Total nitrogen, TN)วธิ วี ิเคราะห์ ดงั ตารางที่ 3.1 (รายละเอยี ดแสดงดัง ภาคผนวก ก) ช่วงการศกึ ษาคอื อาทิตย์ละ 3 ครัง้ 3. ทาการจดบนั ทกึ ปริมาตรกา๊ ซชีวภาพ 24 ชว่ั โมง จากสเกลเครื่องผลิตปุ๋ยหมักและก๊าซชวี ภาพพรอ้ มบนั ทึกการเปลีย่ นแปลงอุณหภูมิบรรยากาศ 4. ศึกษาองค์ประกอบของก๊าซชีวภาพ โดยใช้เคร่ือง Gas datameter ซ่ึงสามารถวัดองค์ประกอบของก๊าซชีวภาพได้ท้ังหมด 4 ชนิด ได้แก่ ก๊าซมีเทน (CH4), ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์(CO2), ก๊าซออกซเิ จน (O2) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) 5. ทาการทดสอบสีเปลวไฟของก๊าซชีวภาพ เทียบกับสีของเปลวไฟจากก๊าซหุงต้ม(LPG) ทีใ่ ชใ้ นครัวเรอื น

33 6. นาปริมาตรก๊าซชีวภาพท่ีได้ไปคานวณเปรียบเทียบการผลิตกระแสไฟฟ้า น้ามันดีเซล และกา๊ ซหุงต้ม3.2.4 ศกึ ษาคณุ สมบัติของปุ๋ยหมักทีไ่ ด้จากเครอ่ื งผลติ ปุย๋ หมักและก๊าซชวี ภาพ ทาการศึกษาคุณสมบัติของปุ๋ยหมัก พารามิเตอร์ศึกษา ได้แก่ พีเอช (pH), อินทรียวัตถุ(Organic matters), ความชื้น (Moisture content) และธาตุอาหารหลักในปุ๋ยหมัก ได้แก่ ปริมาณไนโตรเจน (N), ฟอสฟอรัส (P) โปรแตสเซียม (K) วิธีวิเคราะห์ ดังตารางที่3.2 (รายละเอียดดังภาคผนวก ก)ตารางท3ี่ .2 พารามเิ ตอร์ และวธิ ีการทีใ่ ชว้ ิเคราะหศ์ กั ยภาพการผลติ ปุ๋ยหมักพารามเิ ตอร์ วธิ ีวเิ คราะห์พเี อช (pH)ความชืน้ (Moisture Content) pH-meter อบแห้งท่ีอุณหภูมิ 103-105 ◦C โดยใชว้ ธิ ีอนิ ทรียวตั ถุ (Organic matter) มาตรฐาน APHA (2012)ปริมาณไนโตรเจน (N) Titration ตามวิธี Walkleyและ Black (1947)ปริมาณฟอสฟอรสั (P) TOC-TN Analyzerปริมาณโปแตสเซียม (K) UV-vis Spectrophotometer ตามคู่มือวิเคราะห์ ปุ๋ยอินทรีย์ กรมวิชาการเกษตร กระทรวงเกษตร และสหกรณ์ (2550) Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) ตามค่มู ือวเิ คราะห์ป๋ยุ อนิ ทรยี ์ กรมวิชาการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ (2550)3.2.5 ศึกษาคณุ ภาพของน้าทิ้ง เก็บน้าตัวอย่างที่ผ่านทรายกรอง ปริมาตร 600 มิลลิลิตร มาศึกษาคุณภาพน้าทิ้ง พารามิเตอร์ศึกษา ได้แก่ พีเอช (pH), ปริมาณออกซิเจนท่ีใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ด้วยวิธีทางเคมี(Chemical Oxygen Demand,COD), ค่าของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (Total Suspended Solids, TSS),ค่าของแข็งละลาย (Total Dissolve Solid)โดยใช้วธิ มี าตรฐาน APHA (2012)

34 (ก) ถงั กกั เกบ็ กา๊ ซชีวภาพ 0.9 m มาตรวดั ปรมิ าตรก๊าซชีวภาพ 2.6 m ทางออกของเหลว (Outlet) (ข) ชดุ กรองกา๊ ซชีวภาพท่อน้าลน้ ท่อน้าออกกา๊ ซชีวภาพ 1.5 m

ชอ่ งป้อนอาหาร (inlet) 35 (ค) ระบบควบคมุ ปั่นกวนอตั โนมตั ิ ระบบควบคุมปั่นกวนมือหมุน (ง) ทอ่ น้ำท้งิ รูปท่ี 3.1เครอ่ื งผลติ ปยุ๋ หมักและกา๊ ซชวี ภาพ(ก) องค์ประกอบด้านข้าง (ข) องค์ประกอบดา้ นด้านหลัง(ค) องคป์ ระกอบดา้ นหน้า (ง) ลานทรายกรอง