บทที่ 1

บทที่ 1 บทนำ1.1 ควำมสำคญั และทีม่ ำของปญั หำ ปัญหาขยะมูลฝอย นับเป็นปัญหาวิกฤตที่กาลังทวีความรุนแรงมากขึ้น ตามการเพิ่มข้ึนของจานวนประชากร และการเติบโตทางเศรษฐกิจ ขยะมูลฝอยชุมชนแบ่งออกเป็น ขยะอินทรีย์ 64%ขยะรีไซเคิล 30% ขยะทั่วไป 3% และ ขยะอันตราย 3% (กรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม, 2556)ดังน้ัน การจัดการขยะอินทรีย์จึงถือเป็นส่ิงที่สาคัญที่จะช่วยลดความรุนแรงของปัญหาขยะมูลฝอยดงั กล่าว จากการทปี่ ระเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมและเป็นผสู้ ง่ ออกผลผลิตทางการเกษตรรายใหญ่ พ้ืนทใ่ี นการทาการเกษตรส่วนใหญ่มากกว่าคร่ึงใช้ไปในการปลูกข้าว นอกเหนือจากการปลูกข้าวก็ยังมีการปลูกพืช ผัก และผลไม้ สาหรับผลไม้ท่ีให้ผลผลิตตลอดท้ังปี เช่น แตงโม (Citrullusvulgaris Schard) ซึ่งแตงโมเป็นพืชเศรษฐกิจที่มีความสาคัญชนิดหน่ึง ที่สามารถสร้างรายได้ให้เกษตรกรเป็นจานวนมาก ปัจจุบันความต้องการบริโภคแตงโมภายในประเทศมีปริมาณมากขึ้นโดยแตงโมสามารถเก็บเกีย่ วผลผลติ ได้ในระยะการปลกู ช่วง 65-85 วัน ซึ่งให้ผลผลิตเฉล่ียสูงถึง 5-6ตันต่อไร่ (เฉลิมเกียรติ และเกตุอร, 2551; ทวีศักดิ์, 2557) และเนื่องด้วยแตงโมเป็นพืชที่เพาะปลูกง่าย ปลูกได้ท่ัวภูมิภาคในประเทศไทย สามารถปลูกได้ทุกฤดูกาล ส่งผลให้แตงโมมีจาหน่ายตามท้องตลาดตลอดท้ังปี ผู้คนนิยมบริโภคเนื่องจากหารับประทานได้ง่าย และมีคุณค่าทางโภชนาการด้วยเหตุนี้จึงก่อให้เกิดเศษแตงโมซ่ึงเป็นขยะอินทรีย์จานวนมาก ขยะอินทรีย์เหล่าน้ีเกิดการเน่าเสียได้ง่ายก่อให้เกิดปัญหาต่อสภาพแวดล้อม ไม่ว่าจะเป็น กลิ่นเหม็น น้าเน่าเสีย แหล่งเพาะเช้ือโรคนอกจากน้ี ยังก่อให้เกิดเป็นก๊าซมีเทน ซ่ึงเป็นก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศท่ีเป็นสาเหตุของการเกดิ ภาวะโลกรอ้ น ผู้วิจัยเล็งเห็นว่าเศษแตงโมจานวนมากที่กลายเป็นขยะอินทรีย์ สามารถนามาใช้ประโยชน์ในการผลิตก๊าซชีวภาพและปุ๋ยหมักได้ ดังนั้นผู้วิจัยจึงมีแนวคิดที่จะนาเศษแตงโมหมักร่วมกับเศษอาหาร เพือ่ ศกึ ษาประสทิ ธภิ าพในการผลิตก๊าซชีวภาพและปุ๋ยหมัก การใช้เศษอาหาร ท้ังนี้เพื่อช่วยเพ่ิมธาตุอาหารและเพ่ิมประสิทธิภาพการย่อยสลายได้ดีขึ้น ด้วยระบบไม่ใช้ออกซิเจน ซ่ึงระบบน้ีจะอาศัยจุลินทรีย์ที่ไม่ใช้ออกซิเจนในการย่อยสลายสารอินทรีย์ ทาให้สารอินทรีย์จากของเสียดังกล่าวลดปริมาณลงโดยการย่อยสลายและเปล่ียนรูปไปเป็นก๊าซ โดย จะมีก๊าซมีเทนเป็น

2องค์ประกอบหลัก ก๊าซมีเทนที่เกิดขึ้นน้ีสามารถนาไปใช้เป็นพลังงานทดแทนได้ พลังงานทดแทนเปน็ ปัจจยั พ้นื ฐานที่สาคญั อกี ปัจจัยหนง่ึ ในการดารงชวี ิตเนื่องจากปัจจุบันมคี วามตอ้ งการใช้พลังงานเพิ่มสูงขึ้น อีกทั้งยังเป็นพลังงานท่ีชดเชยการใช้พลังงานจากฟอสซิลท่ีนับวันใกล้จะหมดไป ก๊าซชีวภาพ จึงเป็นทางเลือกหน่ึง ของการผลิตพลังงานจากการใช้ประโยชน์ของเศษขยะอินทรีย์ ซึ่งเป็นพลงั งานหมุนเวียน และเป็นการสนับสนุนการใช้พลังงานสะอาด เช่นนาไปใช้ในการหุงต้มในครัวเรือน นอกจากนี้ยังช่วยลดปัญหาการเกิดก๊าซเรือนกระจกอันเป็นสาเหตุที่ทาให้โลกร้อนขึ้นส่วนปุ๋ยหมักที่ไดจ้ ากกระบวนการนี้สามารถนาไปใชป้ ระโยชน์ในด้านการเพาะปลูก ช่วยลดการใช้สารเคมี และลดตน้ ทุนการผลิต ท้ังน้ีเพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับขยะอินทรีย์และลดปัญหาด้านส่ิงแวดล้อมอยา่ งมีประสิทธิภาพและยั่งยืน งานวิจัยน้ีมีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพและปุ๋ยหมักโดยวิธีหมักร่วมของเศษเปลือกแตงโมและเศษอาหาร โดยมีปัจจัยสาคัญท่ีต้องทาการศึกษา ได้แก่อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน (C/N ratio) ค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH) ค่าสภาพความเป็นด่าง(Alkalinity) ปริมาณกรดอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile fatty acids) ปริมาณก๊าซชีวภาพ และองค์ประกอบก๊าซชีวภาพ และนอกจากนี้จะได้ทาการศึกษาธาตุอาหารของปุ๋ยหมัก โดยมีปัจจัยสาคัญที่ต้องทาการศึกษา คือ ปริมาณไนโตรเจน, ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม ทั้งนี้เพ่ือใช้เป็นข้อมูลในการพัฒนาและปรับปรุงเศษวัสดุธรรมชาติอื่นๆ ท่ีจะนามาใช้ในกระบวนการผลิตก๊าซชวี ภาพและปุย๋ หมกั ให้มีประสิทธิภาพยิ่งๆ ขึ้นไป1.2 วตั ถุประสงคข์ องงำนวิจัย เพ่ือศึกษาศักยภาพการผลิตก๊าซชีวภาพและปุ๋ยหมักจากเศษแตงโมร่วมกับเศษอาหารโดยใช้เครื่องผลิตปยุ๋ หมักและก๊าซชีวภาพแบบไรอ้ อกซิเจน1.3 ขอบเขตงำนวิจัย 1.3.1 ศึกษาคุณลักษณะของตัวอย่างเศษแตงโม และเศษอาหาร ได้แก่ ความช้ืน(Moisture content), ค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH), ไนโตรเจนรวม (Total nitrogen, TN), อินทรีย์

3คารบ์ อน (Total Organic Carbon, TOC), อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน (C/N ratio), ค่าของแข็งท้งั หมด (Total Solids, TS) และคา่ ของแขง็ ระเหยงา่ ย (Volatile Solid, VS) 1.3.2 ศึกษาอัตราส่วนระหว่างเศษแตงโม และเศษอาหาร ก่อนเข้าสู่ระบบหมัก (Feed)ใหม้ ีค่า C/N ratio อยใู่ นช่วง 20-30 % 1.3.3 ศึกษาประสิทธิภาพการผลติ กา๊ ซชีวภาพภายใต้สภาวะไร้อากาศ โดยเคร่ืองผลิตปุ๋ยหมกั และกา๊ ซชวี ภาพ 1.3.3.1 ศกึ ษาคุณลกั ษณะของของผสมระหว่างเศษแตงโมและเศษอาหารก่อนเข้าสู่ระบบหมกั (Feed) ที่ไดใ้ นอัตราส่วนทเี่ หมาะสมจากข้อ 1.3.2 และคุณลักษณะของสเลอร่ี (Slurry)ที่ถ่ายออกจากระบบหมัก (Effluent) โดยพารามิเตอร์ท่ีศึกษา ได้แก่ ค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH), ค่าสภาพความเป็นด่าง (Alkalinity), ค่าของแข็งทั้งหมด (Total Solids, TS), ค่าของแข็งระเหยง่าย(Volatile Solids, VS), ปริมาณกรดอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile Fatty Acids, VFA) และอินทรีย์คารบ์ อน (Total Organic Carbon, TOC) ชว่ งเวลาการศกึ ษาคือ อาทิตยล์ ะ 3 ครงั้ 1.3.3.2 ศึกษาปริมาตรก๊าซชีวภาพท่ีเกิดขึ้นใน 24 ชั่วโมง พร้อมบันทึกการเปลย่ี นแปลงของอุณหภูมิในบรรยากาศ 1.3.3.3 ศึกษาองค์ประกอบก๊าซชวี ภาพโดยใช้เคร่ือง Gas data meter 1.3.3.4 ศึกษาประสิทธิภาพด้านการใช้งาน ได้แก่ การทดสอบสีเปลวไฟ และคานวณเปรยี บเทยี บการผลติ กระแสไฟฟ้า นา้ มันดเี ซล และก๊าซหงุ ตม้ 1.3.4 ศึกษาคุณลักษณะของปุ๋ยหมักท่ีได้จากเครื่องผลิตปุ๋ยหมักและก๊าซชีวภาพ โดยศึกษาธาตอุ าหารสาคญั ตอ่ พืช ไดแ้ ก่ ปริมาณไนโตรเจน, ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม เป็นต้น 1.3.5 ศึกษาคณุ ภาพนา้ ท้งิ หลังจากถ่ายสเลอรี่ออกจากระบบหมัก แล้วผ่านถังกรองทรายโดยพารามิเตอร์ท่ีศึกษา ได้แก่ พีเอช (pH), ปริมาณออกซิเจนท่ีใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ด้วยวิธีทางเคมี (Chemical Oxygen Demand , COD), ค่าของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (Total SuspendedSolids, TSS) และคา่ ของแข็งละลาย ( Total Dissolve Solid, TDS)

4 1.4 แผนงำนวจิ ัย กำรดำเนนิ งำน ระยะเวลำ 2557 2558 ก.ค. ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. ม.ี ค. เม.ย. พ.ค. ม.ิ ย.1. วเิ คราะห์คณุ ลกั ษณะเศษแตงโมและเศษอาหาร2. ศึ ก ษ า อั ต ร า ส่ ว นคาร์บอนต่อไนโตรเจน(C/N ratio)3. ศึ ก ษ า ส ภ า ว ะ ใ นระหว่างทาการหมกั4. วิเคราะห์คณุ ภาพน้าท้ิง5. วิเคราะห์คุณสมบัติปยุ๋ หมัก6. สรปุ ผลการวิจัย7. รายงานผล ทารปู เลม่ 1.5 ประโยชนท์ ี่คำดวำ่ จะไดร้ ับ 1.5.1 ได้กา๊ ซชีวภาพและปยุ๋ หมกั จากเศษแตงโมทีห่ มักรว่ มกบั เศษอาหาร 1.5.2 ชว่ ยลดปริมาณขยะอนิ ทรยี แ์ ละลดคา่ ใชจ้ ่ายในการกาจัดขยะอินทรีย์ 1.5.3 ช่วยลดปัญหาสง่ิ แวดล้อม