P a g e | 2-39 สู่ระบบ/วนั และองค์ประกอบของก๊าซชีวภาพในการทดลองน้ี ประกอบด้วย ก๊าซมีเทนอยู่ในช่วงร้อย ละ 48.64 - 53.26 และก๊าซคาร์บอนไดออกไซค์อยู่ในช่วงร้อยละ 29.84 - 41.28 โดยปริมาตรของ ก๊าซมเี ทนทผ่ี ลิตไดอ้ ยู่ในชว่ ง 0.16 - 0.37 ลูกบาศก์เมตร/ลูกบาศกเ์ มตรของปริมาตรถงั /วัน วรรณนา ภานุวัฒน์สุข (2548) งานวิจัยน้ีเป็นการศึกษาผลของการสร้างระบบเก็บก๊าซ ชีวภาพสาหรับชุมชน งานวิจัยน้ีจึงได้สนใจทาการสร้างระบบเก็บก๊าซชีวภาพต้นแบบซึ่งเป็นการอัด ก๊าซชีวภาพเข้าสู่ถังบรรจุก๊าซท่ีได้มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม การออกแบบสร้างระบบเก็บก๊าซ ชีวภาพ ได้ใช้ระบบบาบัดน้าเสียแบบไม่ใช้อากาศ หลังจากนาระบบต่อเข้ากับถังปฏิกรณ์ขนาด 9.4 ลิตร ผลิตก๊าซชีวภาพได้ 0.92 ลิตรต่อวันต่อน้าเสีย 1 ถัง เป็นแหล่งกาเนิดก๊าซหลังจากนาระบบต่อ เข้ากับถังปฏิกรณ์ดังกล่าว ระบบไม่สามารถดาเนินการได้ตามที่กาหนด เน่ืองจากอัตราการผลิตก๊าซ ค่อนข้างต่า เม่ือนาระบบต่อเข้ากับแหล่งกาเนิดก๊าซขนาดใหญ่จากฟาร์มศิริปุณย์ ซ่ึงมีอัตราการผลิต กา๊ ซชีวภาพ 200 - 250 ลูกบาศกเ์ มตรต่อวัน ระบบสามารถดาเนินการได้ตามการควบคุมท่ีกาหนดไว้ ปริมาณก๊าซชีวภาพท่ีบรรจุในถัง 9.5 ลิตร ณ ความดัน 2 บาร์ ในปริมาณความร้อนเหลือใช้ 111.8 กิโลแคลอรี่ ซ่งึ สามารถเปลยี่ นเป็นกระแสไฟฟ้าได้ 0.13 ยูนติ หรือคา่ ไฟฟ้า 38.7 สตางค์ สมจินตนา ลิ้มสุข, ปุณยวี เพียรธรรม และ อนุรักษ์ ปีติรักษ์สกุล การผลิตก๊าซชีวภาพจาก เศษอาหารร่วมกับกลีเซอรีนดิบที่ได้จากกระบวนการผลิตไบโอดีเซล การศึกษาการผลิตก๊าซชีวภาพ จากเศษอาหารและการเพ่ิมอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพโดยการเติมกลีเซอรีนดิบท่ีได้จากการผลิตไบโอ ดีเซล โดยกระบวนการหมักแบบไรอ้ ากาศในถงั หมกั ขนาด 200 L แบบกึ่งกะ ในตอนเร่ิมต้นเดินระบบ ใช้เศษอาหารอย่างเดียวป้อนที่อัตราภาระสารอินทรีย์เฉลี่ยในช่วง 0.306-1.245 g/Lreactor-day (56.6-230.2 g/day) ให้ผลผลิตของมีเทนเฉล่ีย 0.465 m3CH4/kg COD ท่ีอุณภูมิห้อง และให้ค่า ผลผลิตของกา๊ ซชีวภาพเฉลี่ย 0.789 m3biogas/kgCOD ในการปอ้ นกลเี ซอรนี ดิบรว่ มกับเศษอาหารท่ี อัตราป้อนเศษอาหาร 1.245 g/Lreactor-day ปริมาตรก๊าซชีวภาพเฉลี่ยเพ่ิมขึ้นจาก 36.8 L/day เปน็ 72.2 L/day และ 90.4 L/day หลงั จากเพ่มิ กลเี ซอรนี 30.8 และ 46.3 mL/day ตามลาดบั
บทท่ี 3 วิธีดำเนินกำรวิจัย งานวิจัยคร้ังน้ีมีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบพัฒนาถังหมักเร็วเร่งปฏิกิริยาการเกิดแก๊สชีวภาพ เพ่ือประเมินประสิทธิภาพเครื่องผลิตแก๊สชีวภาพ รวมท้ังวิเคราะห์เปรียบเทียบข้อมูลทางด้าน เศรษฐศาสตร์ เพ่ือความเหมาะสมในการนาถังหมักไปใช้ในเชิงพาณิชย์ โดยได้ทาการทดลอง ณ. บ้านเลขที่ 146 หมู่ 11 ตาบลทรายขาว อาเภอพาน จังหวัดเชียงราย ช่วงเวลาการทดลองต้ังแต่ วันท่ี 21 เดือน มีนาคม พ.ศ. 2560 ถงึ วันท่ี 14 สิงหาคม พ.ศ. 2561 โดยมีรายละเอยี ดการวิจยั ดงั ตอ่ ไปน้ี 3.1 วธิ ีกำรดำเนนิ กำรวจิ ัย และสถำนที่ทำกำรทดลอง/เก็บข้อมลู 1. ทาการศกึ ษาทฤษฏีและงานวจิ ัยที่เก่ยี วข้อง 2. ทาการออกแบบเครอ่ื งเครอ่ื งผลติ แกส๊ ชีวภาพ - แบบถงั หมกั เรยี งตัวขนาดความจุ 200 ลติ ร จานวน 3 ถงั 3. ทาการสรา้ งอปุ กรณ์ทดสอบการและปรบั ปรงุ แก้ไข เพือ่ ทดสอบ 4. ทาการทดสอบอัตราสว่ นของวัตถดุ บิ และอุณหภมู ิต่างๆ - ควบคุมอุณหภมู ิ อณุ หภมู ทิ ่ี 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซยี ส - ระยะเวลาการเกิดแก๊สชวี ภาพ - วัตถุดบิ ทงั้ หมด 2 ชนิด คือ1.มูลสกุ ร 2. มลู โคนม 5. ปรับปรุงระบบและทาการเกบ็ ข้อมูลสมรรถนะเชิงความรอ้ น - ทดสอบพลังงานความร้อน (Energy calorific value) 6. วิเคราะหค์ วามเหมาะสมของระบบ รวมถึงประสทิ ธิภาพของระบบผลิตแกส๊ ชวี ภาพ 7. วิเคราะห์ความเป็นไปได้ทางด้านเศรษฐศาสตร์ วิเคราะห์ต้นทุนเปรียบเทียบกับระบบการ ผลิตแกส๊ ชีวภาพแบบเดิม 8. สรปุ ผลการทดสอบ 9. เผยแพรเ่ ทคโนโลยีและร่วมประชุมสัมนาทางวิชาการ 10.รายงานฉบบั สมบรู ณ์
P a g e | 3-2 ตำรำงท่ี 3.1 ระยะเวลาทาการวิจัย และแผนการดาเนินงานตลอดโครงการวิจยั ข้ันตอน (1 ต.ค. พ.ศ. 2560 – 30 ก.ย. พ.ศ.2561) 12 เดอื น 1.ทาการศกึ ษาทฤษฏีและงานวิจยั ทเ่ี กี่ยวขอ้ ง x x 2. ทาการออกแบบเครอ่ื งเครื่องผลติ ไบโอก๊าซ xx 3. ทาการสร้างอุปกรณ์ทดสอบการและปรับปรุง x xx แก้ไข 4. ทาการทดสอบอัตราส่วนของวัตถุดิบและ xxx อณุ หภมู ิต่างๆ 5. ปรับปรงุ ระบบและทาการเก็บข้อมูลสมรรถนะ xxxxx เชิงความรอ้ น 6. วเิ คราะหค์ วามเหมาะสมของระบบอบ xxxx 7. วเิ คราะหค์ วามเปน็ ไปได้ทางด้านเศรษฐศาสตร์ xxxx 8. สรุปผลการทดสอบ x xx 9. เผยแพร่เทคโนโลยีและร่วมประชุมสัมนาทาง xx x วิชาการ 10.รายงานฉบบั สมบรู ณ์ xx x 3.2 อุปกรณก์ ำรพัฒนำถงั ผลิตกำ๊ ซชวี ภำพจำกเครือ่ งตน้ แบบ 3.2.1 วสั ดุและอปุ กรณ์ 1) ถงั ขนาด 200 ลติ ร 2) ถังขนาด 150 ลิตร 3) ทอ่ พวี ีซี ขนาด 3 น้ิว ความยาว 4 เมตร/เส้น 4) ท่อพีวซี ี ขนาด 1 นิว้ ความยาว 4 เมตร/เสน้ 5) ข้อต่อตรงเกลยี วนอก 3 นวิ้ 6) ข้อต่อตรงเกลียวใน 3 น้วิ 7) ข้อตอ่ เกลยี วนอก 4 หนุ (1/2 น้ิว) 8) ขอ้ ต่อเกลยี วใน 4 หนุ (1/2 นิว้ ) 9) ข้อตอ่ สามทาง 4 หุน (1/2 นิ้ว) เกลียวนอกและเกลียวใน 10) ขอ้ ต่ออดุ เกลียว ขนาด 1 นิว้ +ปะเก็น 11) หวั เตาก๊าซ พรอ้ มขาต้ัง
P a g e | 3-3 12) ฮตี เตอร์ (Heater) 13) เกจวดั แรงดนั 14) เครอื่ งวัดอุณหภูมิ (Digital Thermometer) 15) เซนเซอร์วดั อุณหภูมิ 16) ระบบกรองแก๊ชก่อนเข้าเตา 17) สายยางทอ่ กา๊ ซ 3.2.2 กำรออกแบบและพัฒนำระบบถงั หมกั เรว็ เร่งปฏกิ ิริยำแก๊สชีวภำพ เป็นการทดลองออกแบบถังหมักเร็วเร่งปฏิกิริยาแก๊สชีวภาพชนิด 3 ถัง ให้เหมาะสมกับ การศึกษาและติดตามระบบ โดยง่ายต่อการเก็บตัวอย่างมาทาการศึกษาสามารถทราบปริมาณก๊าซท่ี เกิดขน้ึ เพอ่ื เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตแก๊สชีวภาพ ซึ่งจะพิจารณาถึงความปลอดภัยของผู้ใช้ควบคู่กัน ไปด้วย โดยมขี ้นั ตอน ดงั น้ี 1. นาถงั พลาสติกขนาด 200 ลิตร ใบท่ี 1 เจาะรูด้านบนขนาดความกว้างเท่ากับท่อขนาด 4 น้ิว จากน้ันนาท่อพีวีซี ขนาด 4 นิ้วสอดลงไปให้มีความยาวให้สนิทมีความยาว 80 เซนติเมตร เพ่ือ เป็นท่อสาหรับป้อนวัตถุดิบ ภายในช่องป้อนวัตถุดิบมีการติดตั้งใบพัด (Agitator) สาหรับกวน โดยท่ี เพลาของชดุ กวนน้ตี ิดอย่กู ับฝาของถงั หมักและมีชดุ ประกอบเพลาลักษณะเป็นปลอกสวมเพลาอยู่ เพื่อ ปอ้ งกันไม้ให้เพลาแกว่งขณะหมุนใบพัด ซึ่งอาจทาให้ถังหมักชารุด ได้ มีใบพัดติดอยู่ท่ีปลายเพลา ดัง แสดงในรูปท่ี 3.1 รูปท่ี 3.1 การเตรียมถังเติมหมักสาหรับปอ้ นวตั ถุดิบ
P a g e | 3-4 2. นาถังขนาด 200 ลติ ร ใบที่ 1และ 2 มาเจาะรดู า้ นล่างเพอ่ื ให้วัตถุดบิ ผลติ แก๊สชีวภาพ สามารถเชือ่ มต่อถึงกัน โดยเจาะรแู ละเชื่อมต่อดว้ ยท่อพวี ซี ีขนาด 2 น้วิ ทาการซีลให้สนิทเพ่ือป้องกนั การรั่วไหลของวตั ถุดิบ ดงั แสดงในรูปท่ี 3.2 รูปท่ี 3.2 การเตรยี มถังเติมหมกั สาหรับป้อนวัตถุดบิ 3. การจัดสร้างถังพักแก๊สโดยให้ถังพลาสติก 150 ลิตร อยู่ด้านในถังพลาสติก 200 ลิตร ใน ลักษณะคว่าถังและเติมน้าลงในถัง 200 ลิตร เพ่ือให้น้าทาหน้าท่ีป้องกันไม่ให้แก๊สร่ัว ใช้วัสดุเชื่อมยึด ในลักษณะเข็มขัดรัดตัวถังเพื่อประคองไม่ให้ถังล้ม หรือหลุด และเป็นตัวถ่วงน้าหนักช่วยกดถังทาให้ แกส๊ ท่ีนาไปใชอ้ อกมาอย่างสมา่ เสมอ แสดงขัน้ ตอนการจดั สรา้ ง ดงั แสดงในรูปที่ 3.3 รปู ท่ี 3.3 ขัน้ ตอนการสร้างถังพกั แกส๊
P a g e | 3-5 4. ขั้นตอนการเช่ือมต่อถังหมักแบบ 3 ถัง โดยนาถังใบท่ี 1 และ 2 ที่มีการเชื่อมต่อท่อเชื่อม วตั ถดุ ิบก่อนหน้า นามาเชื่อต่อสายนาแก๊สโดยต่อจากด้านบนของถัง จากนั้นเชื่อมต่อให้เข้ากับถังเก็บ แก๊สในข้ันตอนท่ี 3 ดังที่กล่าวมาข้างต้น ทาการต่อท่อนาแก๊สให้สนิทป้องการกันร่ัวไหลของแก๊ส ดัง แสดงในรปู ที่ 3.4 รูปที่ 3.4 การเช่อื มต่อท่อนาแก๊ส 5. ข้ันตอนการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดค่าต่าง ๆ โดยทาการต่ออุปกรณ์ได้แก่ 1. ฮีตเตอร์ (Heater) 2. เกจวัดแรงดัน 3. เคร่ืองวัดอุณหภูมิ (Digital Thermometer) 4. เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ 5. ระบบกรองแกส๊ ก่อนเขา้ เตา ดังแสดงในรูปท่ี 3.5 รปู ที่ 3.5 การติดตง้ั อุปกรณต์ รวจวดั ค่าต่างๆ
P a g e | 3-6 6. ชุดเตาหงุ ตม้ ไดเ้ ปลี่ยนรปู แบบระบบทอ่ ส่งก๊าซโดยเชอ่ื มหัวปรับแรงดนั ก๊าซตอ่ กับ สายท่อก๊าซท่มี ีเสน้ ผา่ นศูนยก์ ลางขนาด 0.5 นว้ิ ดดั แปลงหวั เตาโดยการขยายรูรงั ผงึ้ ใหม้ ขี นาด เส้นผา่ ศูนยก์ ลาง 4 มิลลิเมตร เพม่ิ ประสทิ ธภิ าพแรงดนั ก๊าซชวี ภาพ ดังแสดงในรปู ท่ี 3.6 รูปที่ 3.6 การตดิ ตั้งชดุ เตาหงุ ตม้ 7. ชุดให้ความร้อน ฮีตเตอร์สาหรับการป้อนอุณหภูมิ เพือทดสอบการอัตราการเกิดก๊าซ ชวี ภาพทอี่ ณุ หภูมิตา่ ง โดยการใชฮ้ ีตเตอร์ตม้ นา้ เพอ่ื เรง่ ปฎกิ ิริยาการเกิดก๊าซชวี ภาพ รปู ที่ 3.7 ชุดให้ความร้อนฮีตเตอร์
P a g e | 3-7 7. ชุดวดั ความดนั แก๊ส เพ่ือทดสอบความดันที่เกิดข้นึ ภายใตถ้ งั หมกั แก๊ส รูปท่ี 3.8 ชดุ วดั ความดนั 3.3 ศกึ ษำประสทิ ธภิ ำพกำรใช้วัตถุดิบ 3.3.1 แหลง่ วตั ถดุ ิบ แหล่งวัตถุดิบการทดลองมาจาก 2 แหล่ง แหล่งท่ี 1 มูลสุกร ได้จากบ้านเลขท่ี 146 หมู่ 11 ตาบลทรายขาว อาเภอพาน จังหวัดเชียงราย ซึ่งเปน็ แหล่งชาแหละเน้ือสุกรโดยมีมูลสุกรไม่ต่ากว่า 20 กิโลกรัม/วัน แหล่งวัตถุดิบท่ี 2 จากฟาร์มโคนมขนาดเล็ก มีโคนมประมาณ 15 ตัว ผลิตมูลโค ประมาณ 60 – 80 กิโลกรมั ต่อวัน 3.3.2 ศึกษำประสิทธิภำพกำรใช้มูลสัตว์ในระบบก่ึงต่อเน่ือง (Semi Continuous Operation) เตรียมมูลสัตว์ในแต่ละชุดการทดลองโดยป้อนเข้าสู่ถังหมักเป็นแบบกึ่งต่อเนื่อง คือมีการเติม สารละลายวตั ถดุ ิบเขา้ สถู่ งั หมกั และมีการเก็บตัวอย่างออกจากถังหมักในปริมาตรท่ีเท่ากัน ซึ่งเป็นการ รักษาระดับปริมาตรของเหลวในถังหมักให้คงตลอดการทดลอง โดยมีความถ่ีในการเติมสารละลาย
P a g e | 3-8 วัตถดุ บิ 1 วันต่อครั้งในปริมาตร 1 ลิตร ทั้ง 2 ชุดการทดลอง กวนผสมโดยใช้ใบพัดหมุนกวนวันละ 2 ครัง้ เช้าและเยน็ คร้งั ละ 5 นาที โดยในการทดลองนี้ใช้ระยะเวลาในการกักเก็บ 16 วัน ควบคุมอัตรา การปอ้ นสารอนิ ทรยี ์ใหม้ คี า่ อยใู่ นช่วงประมาณ 1000 กรัม/วัน บันทึกปริมาณแก๊สชีวภาพท่ีเกิดข้ึนทุก วันในรูปปริมาณก๊าซท้ังหมด ซึ่งดูได้จากระดับความสูงของภาชนะเก็บก๊าซ บันทึกพร้อมวิเคราะห์ผล การทดลอง 3.3 กำรหำประสทิ ธภิ ำพของแกส๊ ชีวภำพ ทาการศกึ ษาประสิทธิภาพของแก๊สชีวภาพ ได้แก่ ปรมิ าณกา๊ ซชีวรูปที่ผลิตได้เฉลี่ยต่อวัน อตั รา การผลติ ก๊าซชวี ภาพ ประสิทธภิ าพความร้อนของแก๊สชวี ภาพ โดยมสี ูตรคานวณ ดังน้ี 3.3.1 อตั รำกำรผลติ กำ๊ ซชีวภำพ (Biogas production rate; l/l*d) เป็นค่าท่ีอธิบายอัตราส่วนระหว่างปริมาณก๊าซเฉลี่ยท่ีผลิตได้ในแต่ละวันต่อปริมาตร ความจุของเหลวของถังหมัก มีหน่วยเป็น ลิตร/ลิตร * วัน หรือ ลูกบาศก์เมตร/ลูกบาศก์เมตร * วัน (m3/m3*d) เป็นค่าท่ีนิยมใช้ในการเปรียบเทียบศักยภาพการผลิตก๊าซชีวภาพระหว่างถังหมักท่ี แตกต่างกันไดส้ ามารถคานวณไดด้ งั นี้ อตั ราการผลติ กา๊ ซชวี ภาพ (ลิตร/ลิตร*วัน) = ปริมาณก๊าซชวี ภาพท้ังหมดทีผ่ ลติ ไดต้ อ่ วัน (ลิตร/วนั ) ปรมิ าตรความจุของเหลวของถงั หมัก(ลิตร) 3.3.2 ปรมิ ำณกำ๊ ซชีวรปู ทผ่ี ลติ ได้เฉลี่ยตอ่ วัน (Total gas production; l/d) อัตราการผลติ กา๊ ซชวี ภาพ (ลติ ร/ลติ ร*วัน) = ปรมิ าณกา๊ ซชีวภาพทั้งหมดทผี่ ลติ ได้ทั้งหมด (ลิตร) จานวนวนั ทผ่ี ลติ กา๊ ซชีวภาพ (วนั )
P a g e | 3-9 3.3.3 ทดลองหำประสิทธภิ ำพควำมรอ้ นของแกส๊ ชีวภำพ การทดสอบประสิทธภิ าพความรอ้ นของแกส๊ ชวี ภาพจะแสดงผลทดสอบประสิทธิภาพความร้อน ของแก๊สชีวภาพ โดยการเปรียบเทียบระหว่างแก๊สชีวภาพและแก๊สหุงต้ม โดยทดสอบการต้มน้า 1 ลิตรเป็นเวลา 10 นาที ซ่ึงการต้มน้าน้ันมีการวัดอุณหภูมิก่อนและหลังการต้ม สมการการหา ประสทิ ธิภาพความร้อน คานวณดงั นี้ Q mcpT โดยท่ี Q คอื พลังงานความร้อน (J) m คอื มวล (kg) C คอื ความจคุ วามร้อนจาเพราะของสาร (J/kg C) T คอื อณุ หภมู ิทเ่ี ปล่ียนไป (K , C)
บทที่ 4 ผลการทดลองและการวิเคราะหผ์ ล งานวจิ ยั นี้จงึ ทาการศกึ ษาการพฒั นาถังหมักเร็วเพ่ือเพ่ิมประสิทธิภาพการหมักให้ได้ก๊าซชีวภาพ ที่เพ่ิมข้ึน ภายในระยะท่ีรวดเร็ว และสามารถนาก๊าซชีวภาพมาใช้ในครัวเรือน โดยทางผู้วิจัยจะสร้าง เคร่ืองผลติ ใบโอแกส๊ ทม่ี ขี นาด 200 ลิตร จานวน 3 ถงั โดยทาการทดสอบที่อุณหภูมิ 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซียส เพื่อหาอุณหภูมิท่ีเหมาะสมสาหรับการผลิตก๊าซชีวภาพ โดยจะใช้วัตถุดิบ เปรียบเทียบทั้งหมด 2 ชนิดด้วยกันคือ 1. จากมูลสุกร 2. มูลโคนม เพ่ือทดสอบหาอัตราการเกิดก๊าซ ชวี ภาพ หาอัตราส่วนรอ้ ยละการเกิดปฏกิ ิริยาของแก๊สมีเทนและเปรียบเทียบชนิดของวัตถุดิบ รวมถึง ระยะเวลากระบวนการเกดิ แกส๊ มีเทนที่ส้ันลงอย่างน้อยรอ้ ยละ 10 จากระบบเดิม รายละเอยี ดดงั น้ี 4.1 การทดสอบระบบควบคมุ อุณหภูมภิ ายในถังหมัก 4.1.1 การเปรยี บเทียบอุณหภูมภิ ายในถงั หมักของมลู สุกร ทาการทดสอบระบบควบคุมอุณหภูมิภายในถังหมัก โดยทาการควบคุมอุณหภูมิถังหมัก ของมูลสุกรให้อยู่ในช่วง 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซียส ผลการเปรียบเทียบอุณหภูมิระหว่างใน ถังหมักของมูลสุกรเทียบกับอุณหภูมิภายนอกหรืออุณหภูมิของส่ิงแวดล้อม จะพบว่าการควบคุม อุณหภมู ิในถังหมักของมูลสุกรใหอ้ ยูใ่ นชว่ งอุณหภูมิ 30 และ 40 องศาเซลเซียส มีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 30.9 และ 40.9 องศาเซลเซียส มีค่าใกล้เคียงกันกับอุณหภูมิควบคุมของการทดลอง เน่ืองมาจากว่า อุณหภมู ิภายนอกมีค่าไม่ห่างจากอณุ หภมู ภิ ายในมากเกนิ ไปทาให้ตัวควบคุมอุณหภูมิสามารถทางานได้ ดีและไม่ต้องทางานหนักเกินไป แต่เม่ือทาการควบคุมอุณหภูมิภายในให้สูงข้ึนโดยให้อยู่ในช่วงที่ 50 และ 60 องศาเซลเซยี ส พบว่ามีค่าเฉลี่ยเท่ากบั 48.8 และ 58.2 องศาเซลเซียส อณุ หภมู ิท่ีได้จะต่ากว่า อุณหภูมคิ วบคุมประมาณ 1-2 องศาเซลเซยี ส เนื่องมาจากตัวควบคุมอุณหภูมิต้องทางานหนักขึ้น จาก ปัจจัยของอุณหภูมิภายนอกท่ีมีความแตกต่างกับอุณหภูมิภายใน ถึงแม้ในกระบวนการหมักอุณหภูมิ ภายในถงั หมักจะคอ่ นข้างสูงอยู่แลว้ ก็ตาม ดงั แสดงในรปู ที่ 4.1-4.4 ดังนี้
P a g e | 4-2 รูปท่ี 4.1 อุณหภมู ภิ ายในถงั หมักและอณุ หภมู ิสิง่ แวดลอ้ ม ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส รูปที่ 4.2 อณุ หภูมิภายในถงั หมกั และอุณหภมู ิสง่ิ แวดล้อม ท่ีอณุ หภูมิ 40 องศาเซลเซยี ส
P a g e | 4-3 รปู ที่ 4.3 อณุ หภมู ภิ ายในถงั หมักและอณุ หภมู สิ ง่ิ แวดล้อม ท่ีอณุ หภูมิ 50 องศาเซลเซยี ส รูปที่ 4.4 อุณหภูมิภายในถังหมักและอณุ หภูมิสง่ิ แวดลอ้ ม ที่อณุ หภูมิ 60 องศาเซลเซียส 4.1.2 การเปรียบเทียบอุณหภูมิภายในถงั หมักของโคนม ทาการทดสอบระบบควบคุมอุณหภูมิภายในถังหมัก โดยทาการควบคุมอุณหภูมิถังหมักของ มูลโคนมให้อยู่ในช่วง 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซียส จากนั้นทาการเปรียบเทียบกับอุณหภูมิ
P a g e | 4-4 ภายนอกซ่ึงเป็นอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม ผลการเปรียบเทียบอุณหภูมิระหว่างในถังหมักของมูลโคนม เทียบกับอุณหภูมิภายนอกหรืออุณหภูมิของส่ิงแวดล้อม จะพบว่าการควบคุมอุณหภูมิในถังหมักของ มูลโคนมให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิ 30 และ 40 องศาเซลเซียส มีค่าเฉล่ียเท่ากับ 30.4 และ 40.0 องศา เซลเซียส มีค่าใกล้เคียงกันกับอุณหภูมิควบคุมของการทดลอง เน่ืองมาจากว่าอุณหภูมิภายนอกมีค่า ไม่ห่างจากอุณหภูมิภายในมากเกินไปทาให้ตัวควบคุมอุณหภูมิสามารถทางานได้ดีและไม่ต้องทางาน หนักเกินไป แต่เมื่อทาการควบคุมอุณหภูมิภายในให้สูงขึ้นโดยให้อยู่ในช่วงท่ี 50 และ 60 องศา เซลเซียส พบว่ามีค่าเฉล่ียเท่ากับ 48.6 และ 57.8 องศาเซลเซียส อุณหภูมิที่ได้จะต่ากว่าอุณหภูมิ ควบคุมประมาณ 2 องศาเซลเซียส เนื่องมาจากเหตุผลเดียวกันกับถังหมักในมูลสุกร ดังท่ีกล่าวมา ข้างต้น ดงั แสดงในรปู ท่ี 4.5-4.8 ดงั นี้ รูปที่ 4.5 อณุ หภูมภิ ายในถังหมกั และอณุ หภูมสิ ง่ิ แวดลอ้ ม ที่อณุ หภูมิ 30 องศาเซลเซียส
P a g e | 4-5 รูปท่ี 4.6 อุณหภมู ภิ ายในถงั หมักและอณุ หภมู ิสิง่ แวดลอ้ ม ที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส รูปที่ 4.7 อณุ หภูมิภายในถงั หมกั และอุณหภมู ิสง่ิ แวดล้อม ท่ีอณุ หภูมิ 50 องศาเซลเซยี ส
P a g e | 4-6 รปู ท่ี 4.8 อณุ หภมู ภิ ายในถังหมกั และอุณหภูมิสิง่ แวดลอ้ ม ที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซยี ส 4.2 ปริมาณแก๊สชีวภาพทั้งหมด เตรียมมูลสุกรและมูลโคนมในแต่ละชุดการทดลองโดยป้อนเข้าสู่ถังหมัก เป็นแบบกึ่งต่อเน่ือง คือมีการเติมสารละลายวัตถุดิบเข้าสู่ถังหมักและมีการเก็บตัวอย่างออกจากถังหมัก ในปริมาตรท่ี เท่ากัน ซึ่งเป็นการรักษาระดับปริมาตรของเหลวในถังหมักให้คงที่ตลอดการทดลอง โดยมีความถี่ใน การเติมสารละลายวัตถุดิบ 1 วันต่อคร้ังในปริมาตร 1 ลิตร กวนผสมโดยใช้ใบพัดหมุนกวนวันละ 2 ครัง้ เช้าและเย็น คร้ังละ 5 นาที โดยในการทดลองน้ีใช้ระยะเวลาในการกักเก็บ 18 วัน ควบคุมอัตรา การปอ้ นสารอินทรีย์ให้มีค่าอยู่ในช่วงประมาณ 1.00 กิโลกรัม/วัน โดยทาการทดสอบอุณหภูมิถังหมัก ที่ 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซียส และบันทึกปริมาณก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นทุกวันในรูปปริมาณ ก๊าซท้งั หมด ซงึ่ ดูไดจ้ ากระดบั ความสูงของภาชนะเก็บก๊าซ บันทกึ พรอ้ มวเิ คราะห์ผลการทดลอง 4.2.1 ปริมาณแก๊สชีวภาพของมูลสุกรและมูลโคนม ที่อุณหภูมิการทดสอบที่ 30 องศา เซลเซียส ผลการทดสอบท่ีอณุ หภมู ิ 30 องศาเซลเซียส พบวา่ การเกิดปรมิ าณแกส๊ ชวี ภาพจากถังหมักมูล สุกรจะเกิดข้ึนได้รวดเร็วกว่าถังหมักมูลโคนม โดยถังหมักมูลสุกรเร่ิมเกิดแก๊สชีวภาพ ในวันท่ี 9 ของ การทดลองมีปริมาตรเท่ากับ 8.7 ลิตร ในส่วนของถังหมักมูลโคนมเร่ิมเกิดแก๊สชีวภาพ วันที่ 11 เป็น ต้นไป มีปริมาตรเท่ากับ 3.2 ลิตร เม่ือทาการเปรียบเทียบกันจะเห็นว่าวัตถุดิบเร่ิมต้นท่ีเป็นมูลสุกรจะ
P a g e | 4-7 ผลิตแก๊สชีวภาพได้มากกว่ามูลโคนม แต่เม่ือเวลาผ่านไปจนถึงช่วงวันที่ 17 ของการทดลองปริมาณ แก๊สชีวภาพของมูลโคนมมีปริมาณเพ่ิมข้ึนอย่างรวดเร็ว และพบปริมาณแก๊สชีวภาพสะสมสูงสุด 79.5 ลิตร รปู ที่ 4.9 เปรียบเทียบปรมิ าณการเกิดแก๊สชีวภาพที่อณุ หภมู ิ 30 องศาเซลเซยี ส 4.2.2 ปริมาณแก๊สชีวภาพของมูลสุกรและมูลโคนม ท่ีอุณหภูมิการทดสอบที่ 40 องศา เซลเซยี ส ผลการทดสอบทีอ่ ณุ หภมู ิ 40 องศาเซลเซียส พบว่าการเกิดปรมิ าณแก๊สชีวภาพจากถังหมักมูล สุกรจะเกิดข้ึนได้รวดเร็วกว่าถังหมักมูลโคนม โดยถังหมักมูลสุกรเริ่มเกิดแก๊สชีวภาพ ในวันที่ 8 ของ การทดลองมีปรมิ าตรเท่ากบั 7.9 ลิตร ในสว่ นของถังหมักมูลโคนมเร่ิมเกิดแก๊สชีวภาพ วันท่ี 9 เป็นต้น ไป มปี รมิ าตรเท่ากบั 4.8 ลิตร เม่ือทาการเปรียบเทยี บกันจะเห็นว่าวัตถุดิบเร่ิมต้นที่เป็นมูลสุกรจะผลิต แก๊สชีวภาพไดม้ ากกวา่ มลู โคนม พบวา่ วันสุดทา้ ยของการทดลองมปี รมิ าตรสะสมของแก๊สชีวภาพในถัง หมกั มลู สกุ รเทา่ กบั 104.9 ลติ ร และในถงั หมกั มลู โคนมเทา่ กับ 82.7 ลิตร
P a g e | 4-8 รูปที่ 4.10 เปรียบเทียบปรมิ าณการเกิดแก๊สชีวภาพที่อุณหภมู ิ 40 องศาเซลเซียส 4.2.3 ปริมาณแก๊สชีวภาพของมูลสุกรและมูลโคนม ที่อุณหภูมิการทดสอบท่ี 50 องศา เซลเซยี ส ผลการทดสอบท่ีอุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส พบว่าการเกิดปริมาณแก๊สชีวภาพจากถังหมักมูล สุกรจะเกิดข้ึนได้รวดเร็วกว่าถังหมักมูลโคนม โดยถังหมักมูลสุกรเริ่มเกิดแก๊สชีวภาพ ในวันที่ 6 ของ การทดลองมปี ริมาตรเทา่ กบั 3.2 ลติ ร ในส่วนของถังหมักมูลโคนมเริ่มเกิดแก๊สชีวภาพ วันท่ี 7 เป็นต้น ไป มปี ริมาตรเทา่ กับ 2.3 ลติ ร เมอ่ื ทาการเปรยี บเทียบกันจะเห็นว่าวัตถุดิบเร่ิมต้นที่เป็นมูลสุกรจะผลิต แกส๊ ชีวภาพได้มากกว่ามูลโคนม พบวา่ วนั สุดท้ายของการทดลองมปี รมิ าตรสะสมของแก๊สชีวภาพในถัง หมกั มูลสกุ รเท่ากับ 108.1 ลิตร และในถงั หมกั มลู โคนมเทา่ กบั 83.5 ลติ ร
P a g e | 4-9 รปู ที่ 4.11 เปรียบเทียบปรมิ าณการเกิดแก๊สชีวภาพที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส 4.2.4 ปริมาณแก๊สชีวภาพของมูลสุกรและมูลโคนม ท่ีอุณหภูมิการทดสอบที่ 60 องศา เซลเซยี ส ผลการทดสอบท่ีอณุ หภูมิ 60 องศาเซลเซยี ส พบวา่ การเกิดปริมาณแก๊สชีวภาพจากถังหมักมูล สุกรจะเกิดขึ้นได้รวดเร็วกว่าถังหมักมูลโคนม โดยถังหมักมูลสุกรเริ่มเกิดแก๊สชีวภาพ ในวันที่ 6 ของ การทดลองมีปริมาตรเทา่ กบั 2.7 ลติ ร ในส่วนของถงั หมักมูลโคนมเริ่มเกิดแก๊สชีวภาพ วันท่ี 7 เป็นต้น ไป มีปรมิ าตรเท่ากับ 1.8 ลิตร เม่ือทาการเปรียบเทยี บกันจะเหน็ ว่าวัตถุดิบเร่ิมต้นท่ีเป็นมูลสุกรจะผลิต แก๊สชีวภาพไดม้ ากกวา่ มูลโคนม พบวา่ วันสดุ ท้ายของการทดลองมีปริมาตรสะสมของแก๊สชีวภาพในถัง หมักมลู สกุ รเทา่ กบั 54.4 ลติ ร และในถังหมักมลู โคนมเทา่ กับ 38.2 ลิตร
P a g e | 4-10 รปู ท่ี 4.12 เปรยี บเทยี บปรมิ าณการเกิดแก๊สชวี ภาพท่ีอณุ หภูมิ 60 องศาเซลเซียส จากการทดลองโดยการเปรียบปริมาณแก๊สชีวภาพที่ได้จากการหมักมูลสุกรและการหมักมูล โคนมที่อุณหภูมิ 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซียส จะพบว่าอุณหภูมิในถังหมัก มีผลโดยตรงกับ ปริมาณแก๊สชีวภาพท่ีเกิดขึ้น โดยท่ีอุณหภูมิที่เหมาะสม โดยท่ัวไปช่วงอุณหภูมิท่ีเหมาะสมสาหรับ แบคทีเรียมีอยู่ 3 ช่วง คือ กลุ่มแบคทีเรีย Phychrophillic จะย่อยสลายสารอินทรีย์ได้ดีในช่วง อณุ หภูมิตา่ (5-15 องศาเซลเซียส) กลุ่มแบคทีเรยี Mesophillic จะยอ่ ยสลายสารอินทรียไ์ ด้ดีในช่วง อุณหภูมิปานกลาง (35-37องศาเซลเซียส) และกลุ่มแบคทีเรีย Thermophillic จะย่อยสลาย สารอินทรีย์ได้ดีในช่วงอุณหภูมิสูง (50-55 องศาเซลเซียส) การย่อยสลายสารอินทรีย์และการผลิตก แก๊สชีวภาพจะเกิดขึ้นในอัตราสูงมากในช่วงอุณหภูมิปานกลางและอุณหภูมิสูง ดังนั้นจะพบว่าท่ี อุณหภูมิ 40 และ 50 องศาเซลเซียส จะมีปริมาตรสะสมของแก๊สชีวภาพในถังหมักมูลสุกรเท่ากับ 104.9 และ 108.1 ลิตร มีปริมาตรสะสมของแก๊สชีวภาพในถังหมักมูลโคนมเท่ากับ 82.7 และ 83.5 ลิตร ตามลาดับ เป็นช่วงท่ีผลิตแก๊สได้มากท่ีสุดและจะค่อย ๆ ส่วนในช่วงอุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส จะทาให้ผลิตแก๊สชีวภาพได้รวดเร็วมากขึ้น พบว่ามูลสุกรเริ่มเกิดแก๊สในวันที่ 6 และมูลโคนมเริ่มเกิด แก๊สวันท่ี 7 ซ่ึงในอุณหภูมิในช่วงน้ีเป็นช่วงท่ีแบคทีเรีย Thermophillic จะอาศัยอยู่ได้และเกิด กระบวนการหมักอย่างรวดเร็วในช่วงแรกของการทดลอง แต่จะพบว่าปริมาณแก๊สชีวภาพสะสมท่ี เกิดข้นึ ในวนั สุดทา้ ยของการทดลองค่อนข้างต่าเม่ือเทียบกับอุณหภูมิ 40 และ 50 องศาเซลเซียส อาจ เป็นไปได้วา่ อุณหภมู ใิ นช่วงน้ีอาจจะไมเ่ หมาะสมกับแบคทเี รยี ท่ีอาศัยอยู่ในถังหมกั
P a g e | 4-11 อณุ หภูมิมผี ลทาให้เกิดกระบวนการหมกั และทาใหเ้ กิดแก๊สได้รวดเร็วมากข้ึน จะพบว่าถังหมัก จากมูลสกุ รทอี่ ณุ หภูมิ 30 องศาเซลเซยี สเร่มิ เกิดแก๊สในวันที่ 9 ของการทดลอง แต่เม่ือเพ่ิมอุณหภูมิใน ถงั หมักตัง้ แต่ 40 องศาเซลเซยี สเป็นต้นไป จะเร่ิมต้นเกิดแก๊สในวันท่ี 8 ของการทดลองและท่ีอุณหภูมิ 50 และ 60 องศาเซลเซียส เริ่มเกิดแก๊สในวันท่ี 6 ของการทดลอง ซึ่งสอดคล้องกับการทดลองในมูล โคนมท่ีอุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียสเร่ิมเกิดแก๊สในวันท่ี 11 ของการทดลอง แต่เม่ือเพ่ิมอุณหภูมิในถัง หมักเป็น 40 องศาเซลเซียส จะเริ่มต้นเกิดแก๊สในวันท่ี 9 ของการทดลอง ส่วนอุณหภูมิ 50 และ 60 องศาเซลเซียส จะเร่ิมเกิดแก๊สในวันท่ี 7 เป็นต้นไป การท่ีแบคทีเรียผลิตแก๊สชีวภาพได้ดีนั้น จะต้อง สร้างสภาพแวดลอ้ มในระบบใหเ้ หมาะสมกับการเจริญเติบโตของแบคทีเรียเนื่องจากกระบวนการผลิต แก๊สชีวภาพ เป็นผลจากการทางานของแบคทีเรียหลายชนิดท่ีเก่ียวข้องกันอีกท้ังแบคทีเรียที่ผลิตก๊าซ มเี ทนมกี ารเจรญิ เติบโตชา้ และมีความออ่ นไหวต่อการเปล่ียนแปลงสภาพทั้งทางกายภาพและทางเคมี ภายในระบบเป็นอย่างมาก เพราะถ้าหากสภาวะแวดล้อมไม่เหมาะสมจะทาให้แบคทีเรียผลิตก๊าซ ลดลง 4.3 ปรมิ าณแก๊สมีเทน (CH4) ปริมาณก๊าซมีเทนหาได้จากการวัดปริมาณก๊าซมีเทนที่เกิดข้ึนในแต่ละวัน แล้วนามาแสดงใน รูปแบบของปริมาณก๊าซมีเทนสะสมตามระยะเวลาที่ทาการทดลอง หลังจากน้ันหาค่าเฉลี่ยปริมาณ แก๊สมีเทนให้ออกในรูปของปริมาณร้อยละของแก๊สชีวภาพทั้งหมด (%) โดยทาการเปรียบเทียบกัน ระหว่างปริมาณแก๊สมีเทนที่เกิดข้ึนจากถังหมักมูลสุกรและถังหมักมูลโคนม พบว่าท่ีอุณหภูมิ 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซยี ส ถังหมกั มูลสุกรมีปรมิ าณแก๊สมเี ทน เท่ากับ 61.5, 65.3, 66.6 และ 60.2% ตามลาดับ และท่ีอุณหภูมิ 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซียส ถังหมักมูลโคนมมีปริมาณแก๊สมีเทน เทา่ กับ 58.8, 64.1, 64.6 และ 59% ตามลาดบั ดังแสดงในรูปที่ 4.13 รูปที่ 4.13 เปรียบเทียบปรมิ าณการเกิดแก๊สมีเทนที่อณุ หภูมิ 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซยี ส
P a g e | 4-12 แก๊สชีวภาพโดยทั่วไปเป็นแก๊สผสม ท่ีประกอบไปด้วยก๊าซมีเทน (CH4) 55-70 % ก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) 30-35 % และแก๊สอ่ืนๆ ได้แก่ ก๊าซไฮโดรเจน (H2) ก๊าซไนโตรเจน (N2) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟต์ (H2S) พบว่าถังหมักมูลสุกรมีปริมาณแก๊สมีเทน อยู่ในช่วง 60.2-66.6 % ในถังหมักมูลโคนมมีปริมาณแก๊สมีเทนอยู่ในช่วง 59.0-64.6% ซึ่งถือว่าปริมาณแก๊สมีเทนที่เกิดข้ึนอยู่ ในชว่ งที่คอ่ นข้างมากสามารถก่อใหเ้ กดิ การติดไฟ (H2S) และใหค้ วามรอ้ นที่สูงได้ แก๊สชีวภาพที่ได้จาก การทดลองในคร้ังนี้มีการกาจัด ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ให้ไหลผ่านสารดูดซับใช้ฝอยเหล็กที่เป็นสนิมทา เป็นท่อกรองอากาศ จะมีการจับก๊าซ H2S ทาให้แก๊สท่ีได้มีความบริสุทธ์ิมากขึ้น ซึ่งแก๊สมีเทนที่ได้จาก การทดลองสอดคล้องกับคุณสมบัติของแก๊สชีวภาพจะขึ้นอยู่กับ ปริมาณของแก๊สมีเทนซ่ึงโดยทั่วไป แลว้ แกส๊ ชวี ภาพ 1 ลูกบาศก์เมตรประกอบด้วยมีเทนร้อยละ 60 จะมีค่าความร้อนประมาณ 5000 ถึง 5550 กิโลแคลอรี่ ซ่ึงเทียบเท่ากับน้ามันดีเซล 0.6 ลิตร หรือ น้ามันเบนซิน 0.67 ลิตรหรือน้ามันเตา 0.8 1 ลิตร หรือ พลังงานไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง หรือ ก๊าซหุงต้ม (LPG) 0.46 กิโลกรัม หรือไม้ ฟนื 1.5 กโิ ลกรมั กระบวนการเกดิ แกส๊ มีเทน ในขน้ั ตอนแรกจะมกี ารย่อยสลายสารอนิ ทรยี ์โมเลกุลใหญ่ให้อยู่ใน รูปสารละลายจนเปน็ กรดอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile acids) โดยสารอินทรีย์เชิงซ้อน เช่น เซลลูโลส (เศษพืช กระดาษ) ไขมัน โปรตนี และคาร์โบไฮเดรตจะถูกเปล่ียนให้เป็นสารอินทรีย์ท่ีมีโครงสร้างง่ายๆ ซึ่งเป็นพวกสารอินทรีย์ประเภทกรดไขมันโดยแบคทีเรียประเภท Acid-forming ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ กลุ่มสร้างกรดจากนั้นแบคทีเรียกลุ่มใหม่ คือ มีเทนฟอร์มม่ิงแบคทีเรีย ซึ่งเป็นแบคทีเรียกลุ่มสร้าง มีเทนจะเจริญเติบโต และเปล่ียนกรดอินทรีย์ท่ีเกิดในขั้นแรกให้กลายเป็นแก๊สมีเทนและ คาร์บอนไดออกไซด์ จากการทดลองพบว่ามูลสุกรสามารถผลิตแก๊สมีเทนได้มากกว่ามูลโคนมเพียง เล็กน้อย แต่ด้วยองค์ประกอบของวัตถุดิบทั้ง 2 ชนิด มีความเหมาะสมท่ีสามารถนามาทาเป็นแก๊ส ชีวภาพโดยพิจารณาจากปริมาณ C/N Ratio หรือ อัตราส่วนระหว่างคาร์บอนกับไนโตรเจน ควรอยู่ ระหว่าง 20 ต่อ 1 ถึง 30 ต่อ 1 เน่ืองจากแบคทีเรียต้องใช้คาร์บอนและไนโตรเจนในการเจริญเติบโต ถ้ามปี ริมาณไนโตรเจนมากเกินไปจะเกิดการสรา้ งแอมโมเนียมากขึ้นเป็นผลทาให้ค่า pH เพ่ิมข้ึนสภาพ ในบ่อหมักมีความเป็นด่างและถ้าค่า pH มากกว่า 8.5 ระบบจะมีสภาพท่ีเป็นพิษ ซึ่งจะไปหยุดยั้งการ ทางานและการเจริญเติบโตของแบคทีเรียถ้าปริมาณไนโตรเจนน้อยเกินไปไนโตรเจนจะถูกใช้ไปอย่าง รวดเร็วในการเจริญเติบโตของแบคทีเรียท่ีสร้างมีเทนทาให้ไม่มีไนโตรเจนเหลือพอในการทา ปฎิกิริยา กับคาร์บอนที่ทาให้ปริมาณแก๊สมีเทนท่ีได้มีปริมาณต่า ซ่ึงพบว่า C/N Ratio ของมูลสุกรเท่ากับ 18 และมูลโคมีค่าเท่ากับ 24 ซึ่งมีปัจจัยอื่นร่วมด้วยที่ทาให้เกิดแก๊สชีวภาพ เช่น pH ปริมาณสารอาหาร จานวนการกวนถังหมกั เปน็ ต้น
P a g e | 4-13 4.4 วิเคราะห์ทางด้านเศรษฐศาสตร์ การศึกษาความเหมาะสมทางเศรษฐศาสตร์ของถังหมักก๊าซชีวภาพที่พัฒนาโดยใช้ในการ ผลิต รวมถึงค่าใชจ้ ่ายวัสดุส้ินเปลืองในกระบวนการผลิตเปรียบเทียบผลตอบแทนด้านพลังงานก๊าซหุง ต้มสาหรับใช้ในครัวเรือน เพื่อดูความเป็นไปได้ในการลดต้นทุนการผลิตและต้นทุนทางกด้านพลังงาน ผลการประหยัดคา่ ใชจ้ ่าย ดงั ทฤษฏที างเศรษฐศาสตรด์ ังต่อไปนี้ 4.4.1 วเิ คราะห์ระยะเวลาคืนทนุ (Simple Payback Period) ระยะเวลาคืนทุน คือ ระยะเวลาท่ีผลตอบแทนสุทธิสะสมจากการดาเนินงานมีค่า เท่ากับค่าเงินลงทุน ผลท่ีได้รับจากการประเมินการลงทุนโดยวิธีน้ีจะทาให้ทราบว่าจะได้รับเงินทุนช้า หรือเรว็ เท่าใดถ้าคนื ทุนไดเ้ รว็ เท่าใดก็จะดีมากข้ึน เพราะโอกาสเสี่ยงต่อการขาดทุนในอนาคตมีน้อยลง สามารถคานวณได้จาก ระยะเวลาคืนทุน (ป)ี = มูลค่ารวมของเงินลงทุนรายปี (4.1) ผลตอบแทนสุทธิต่อปี PBP = C (4.2) Bt โดยที่ PBP = ระยะเวลาคนื ทนุ (ป)ี C = เงินลงทุนรายปีของระบบ (บาท) Bt = ผลตอบแทนสุทธิรายปี (บาท) 4.4.2 วเิ คราะห์มูลคา่ ปัจจบุ ันสทุ ธิ ( net present value , NPV ) สามารถคานวณได้จากสมการตอ่ ไปน้ี n (4.3) NPV CF0 CFj P /F,i%, j j0 เมื่อ NPV = มูลค่าปัจจบุ ันสุทธิ (บาท) CF0 = กระแสเงินสดตั้งตน้ มีค่าเปน็ ลบ (เป็นค่าใช้จา่ ยในการ ลงทุน(บาท) CFj = ผลตอบแทนสทุ ธิ มักจะมีคา่ เป็นบวก (บาท)
P a g e | 4-14 P/F = ตวั ประกอบลดค่า I= อตั ราดอกเบย้ี J= อายกุ ารใช้งานเร่ิมตน้ (ปี) N= อายกุ ารใช้งาน (ปี) จากสมการจะเห็นว่า NPV มีค่าเป็นบวกเม่ือมูลค่ารวมของผลตอบแทน CFj มากกว่าจานวนเงินท่ีลงทุน CF0 กล่าวคือ การท่ีจะยอมรับว่าการลงทุนใดๆ มีความคุ้มทุนทาง เศรษฐศาสตร์ คา่ NPV จะต้องมีคา่ เปน็ บวกหรอื ศนู ย์ 4.4.3 วเิ คราะห์คา่ อัตราผลตอบแทนทางเศรษฐศาสตร์ (internal rate of return, IRR(i*) ) สามารถคานวณได้จากสมการต่อไปน้ี IRRi* NPV 0 CF0 n CFj P /F,i%, j (4.4) j0 เม่อื IRR (I*) = อัตราผลตอบแทนทางเศรษฐศาสตร์ (อตั ราดอกเบ้ยี เฉพาะ) (%) NPV = มลู คา่ ปัจจุบันสุทธิ (บาท) CF0 = กระแสเงนิ สดต้ังต้นมีค่าเป็นลบ (เปน็ คา่ ใชจ้ า่ ยในการ ลงทุน) (บาท) CFj = ผลตอบแทนสุทธิ มักจะมีค่าเป็นบวก (บาท) P/F = ตัวประกอบลดค่า i = อตั ราดอกเบย้ี j = อายุการใชง้ านเร่มิ ต้น (ปี) N = อายกุ ารใชง้ าน (ป)ี จากสมการจะเห็นว่า อัตราผลตอบแทน (IRR) คืออัตราดอกเบ้ียเฉพาะ, i* เป็น อัตราดอกเบ้ียซ่ึงทาให้ NPV มีค่าเป็นศูนย์ การหาจะต้องใช้วิธีแบบลองผิดลองถูก (trial and error) โดยสุ่มอัตรากอดเบี้ยที่ทาให้ NPV มีค่าเป็นบวกเล็กน้อยและเป็นลบเล็กน้อย แล้วใช้วิธีประมาณค่า ระหวา่ งคา่ ทงั้ สองเพ่ือหา i*
P a g e | 4-15 4.4.4 ผลวิเคราะหเ์ งินลงทุนกา๊ ซชีวภาพ จากการทดสอบได้มคี า่ ลงทนุ ในตัวอุปกรณ์ท้ังหมด 16,510 บาท โดยแบ่งออกได้ในตารางที่ 4.1 ซ่ึงการลงทุนพบว่ามีค่าใช้จ่ายในอุปกรณ์เป็นหลัก แต่เม่ือดูผลการทดสอบการเกิดก๊าซชีวภาพ พบว่าปริมาณก๊าซชีวภาพจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิท่ีเพิมข้ึนในช่วงที่เหมาะสม 40-50 องศาเซลเซียส เม่อื เทยี บกบั การหมักก๊าซชวี ภาพแบบปกติ และใชร้ ะยะเวลาการเกดิ แค่สน้ั กว่า โดยมีเงินลงทุนและค่า บารุงรักษาท้ังปีประมาณ 17,710 บาท โดยมีผลตอบแทนรายปีจากปริมาณการเกิดก๊าซชีวภาพ ประมาณ 26,603.52 บาท อ้างอิงท่ีราคา LPG ราคา 24.20 บาท/กิโลกรัม (เดือนตุลาคม 2561) PBP จะมีระยะคืนทุนเท่ากับ 0.67 ปี คิดผลตอบแทนรายปี และถ้าท่ีดอกเบ้ีย 5% ของเงินลงทุน คา่ ตอบแทน NPV มีคา่ เท่ากับ 7,626.69 บาท/ปี ตารางที่ 4.1 แสดงราคาอปุ กรณ์หลัก จานวน ราคา รวม ลาดบั อุปกรณ์ 3 ถงั 2,000 6,000 2 ถงั 1,000 2,000 1 ถงั พลาสติก ขนาด 200 ลติ ร 3 ตวั 1,490 4,470 2 ถงั พลาสติก ขนาด 100 ลติ ร 2 ม่วน 960 960 3 วาล์ววัดความดัน 1 มว้ น 500 500 4 ฮีตเตอร์ 200 วัตต์ 1 ตวั 500 500 5 สายยางแก๊ส 4 นว้ิ 500 500 6 หัวแกส๊ แบบปรับระดบั ได้ 6 ตวั 20 180 7 ทอ่ PVC 4 ตวั 250 1,000 8 ข้อต่อ PVC 1 ตวั 400 400 9 กาวและซิลโิ คลน 10 ระบบกรองอากาศกา๊ ซชีวภาพ 16,510 รวมทั้งหมด
บทที่ 5 สรุปผลการวจิ ยั และขอ้ เสนอแนะ งานวิจัยนี้ทาการศึกษาการพัฒนาถังหมักเร็วเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการหมักให้ได้แก๊สชีวภาพที่ เพิ่มขึ้นภายในระยะท่ีรวดเร็ว ทาการทดสอบที่อุณหภูมิ 30, 40, 50 และ 60 องศาเซลเซียส เพื่อหา อุณหภูมิที่เหมาะสมสาหรับการผลิตแก๊สชีวภาพโดยจะใช้วัตถุดิบเปรียบเทียบท้ังหมด 2 ชนิดด้วยกัน คือ 1. จากมูลสุกร 2. มูลโคนม เพื่อทดสอบหาอัตราการเกิดแก๊สชีวภาพ หาอัตราส่วนร้อยละการ เกิดปฏิกิริยาของแก๊สมีเทนและเปรียบเทียบชนิดของวัตถุดิบ จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าผลการ ทดสอบท่ีอุณหภูมิ 50 และ 60 องศาเซลเซียส ทาให้เกิดแก๊สชีวภาพได้รวดเร็วที่สุด โดยมูลสุกรจะ เกิดขึ้นในวันที่ 6 ของการทดลอง และมูลโคนมจะเกิดข้ึนในวันที่ 7 ของการทดลอง เม่ือทาการ เปรียบเทียบปริมาณแก๊สชีวภาพสะสมของท้ัง 2 วัตถุดิบ พบว่าปริมาณแก๊สชีวภาพสะสมพบสูงสุดท่ี อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซยี ส ในถังหมักมูลสกุ รเทา่ กับ 108.1 ลิตร และในถังหมักมูลโคนมเท่ากับ 83.5 ลิตร และทาการหาปริมาณแก๊สมีเทนที่เกิดข้ึน พบว่าถังหมักมูลสุกรมีปริมาณแก๊สมีเทนอยู่ในช่วง 60.2-66.6 % ในถังหมักมูลโคนมมีปริมาณแก๊สมีเทนอยู่ในช่วง 59.0-64.6% โดยอุณหภูมิ 50 องศา เซลเซียส เป็นชว่ งทีส่ ามารถผลิตแก๊สมเี ทนได้สูงสุด เมอ่ื ทาการวเิ คราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ พบว่าจากการทดสอบได้มีค่าลงทุนในตัว อุปกรณ์ท้ังหมด 16,510 บาท ซ่งึ การลงทนุ พบว่ามคี า่ ใช้จ่ายในอปุ กรณเ์ ปน็ หลัก เมื่อเทียบกับการหมัก ก๊าซชีวภาพแบบปกติ พบว่าปริมาณก๊าซชีวภาพจะเพ่ิมขึ้นตามอุณหภูมิท่ีเพิ่มข้ึนในช่วงที่เหมาะสม และใชร้ ะยะเวลาการเกิดที่ส้ันกว่า โดยมีเงินลงทุนและค่าบารุงรักษาท้ังปีประมาณ 17,710 บาท โดย มีผลตอบแทนรายปีจากปริมาณการเกิดก๊าซชีวภาพประมาณ 26,603.52 บาท อ้างอิงท่ีราคา LPG ราคา 24.20 บาท (เดือนตลุ าคม 2561) PBP จะมีระยะคืนทนุ เท่ากบั 0.67 ปี คดิ ผลตอบแทนรายปี ท่ี ดอกเบย้ี 5% ของเงินลงทนุ คา่ ตอบแทน NPV มคี ่าเทา่ กบั 7,626.69 บาท/ปี ขอ้ เสนอแนะงานวิจัย 1. ในการศึกษาคร้ังต่อไปควรเลือกศึกษากบั วตั ถดุ บิ ชนิดอ่นื ๆ ตามความเหมาะสมของพนื้ ท่ี 2. ควรเลือกศึกษาเฉพาะช่วงอุณหภูมิ 40 และ 50 องศาเซลเซียส เท่าน้ัน เน่ืองจากในช่วง อุณหภูมิท่ีสูงกว่าน้ีไม่มีความเหมาะสมเน่ืองจาก การควบคุมระบบการหมักที่ค่อนข้างยุ่งยาก และเปลืองหลังงานโดยใชเ่ หตุ
บรรณานุกรม กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (2558). แผนพัฒนาพลังงานทดแทนและพลังงาน ทางเลือก พ.ศ. 2558-2579, (Alternative Energy Development Plan: AEDP2015) [ออนไลน์] www.dede.go.th/download/files/AEDP2015_Final_version.pdf กรมโรงงานอุตสาหกรรม (2553). คู่มือการปฏิบัติงานเกี่ยวกับการออกแบบการผลิตการควบคุม คณุ ภาพและการใช้ก๊าซชวี ภาพ (Biogas) สาหรบั โรงงานอุตสาหกรรม, พิมพ์ครั้งที่ 1: พฤศจิกายน 2553, ISBN 978-616-7148-83-0 กฤตภาส สิงคิบตุ ร,วชิ ชากร จารศุ ิริ และปฐมทัศน์ จิระเดชะ ,(2554). การศึกษาเทคโนโลยีท่ีเหมาะสม ในการผลติ กา๊ ซชีวภาพจากขยะเศษอาหารในมหาวิทยาลัย, วารสารวิจัย พลังงาน ปีที่ 8 ฉบับ ท่ี 2554/3 หน้า 26-32 เทคโนโลยีพลังงานชีวมวลและก๊าซชีวภาพ, (2554) ทิศทางพลังงานไทย กระทรวงพลังงาน (http://www.energy.go.th) เทคโนโลยีก๊าซชีวภาพ, วีระพันธ์ เกียรติภักดี, (2553) การสัมมนาการส่งเสริมการผลิตก๊าซชีวภาพน้า เสยี เพอื่ เป็นพลงั งานทดแทนและปรับปรงุ ส่ิงแวดล้อม กระทรวงพลังงาน นิธิ สุวรรณเบญจกุล (2544) การออกแบบและก่อสร้างบ่อก๊าซชีวภาพ,โครงการวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยีเพื่อชนบทและการพัฒนาที่ยั่งยืน ส้านักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แห่งชาติ, TP359.ก6 น63 สมจินตนา ลิ้มสุข, ปุณยวี เพยี รธรรม และอนรุ กั ษ์ ปีตริ กั ษ์สกุล, (2554). การผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษ อาหารร่วมกับกลเี ซอรอลดบิ ทไ่ี ดจ้ ากกระบวนการผลิตไบโอดีเซล.วิศวกรรมสาร มข ปีท่ี 38 ฉบับ ที่ 2 (เมษายน-มถิ ุนายน): 101-110. สาโรช บุญยกิจสมบัติ, (2558). พลังงานทดแทนก๊าซชีวภาพ (Biogas) ผลิตกันอย่างไร, ภาควิชา วิศวกรรมส่ิงแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี[ออนไลน์] ได้จาก http://digital.lib.kmutt. ac.th/magazine/issue8/articles/article1.html ส้านกั วิจัยค้นควา้ พลงั งาน (สวค.), (2010) ระบบผลติ ก๊าซชวี ภาพจากมลู สตั วแ์ ละโรงงานอุตสาหกรรม, กรมพฒั นาพลังงานทดแทนและอนรุ กั ษ์พลังงาน, [ออนไลน์] ได้จาก http://www2.dede.go.th/ km_ber/Attach/Biogas-present.pdf สมจินตนา ล้ิมสุข, ปุณยวี เพียรธรรม และอนุรักษ์ ปีติรักษ์สกุล. การผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษอาหาร ร่วมกับกลีเซอรอลดิบท่ีได้จากกระบวนการผลิตไบโอดีเซล.วิศวกรรมสาร มข ปีที่ 38 ฉบับท่ี 2 (เมษายน-มถิ นุ ายน 2554): 101-110.
สุรพงศ์ นนทประเสริฐ. 2553. การบ้าบัดเบ้ืองต้นโดยใช้วิธีทางความร้อนและทางชีวภาพต่อ ความสามารถในการย่อยสลายของใบอ้อยในระบบไร้อากาศ. วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต, สาขาวิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมภาควิชาวิศวกรรมส่ิงแวดล้อมคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์ มหาวิทยาลัย. Jiying Zhu, Caixia Wan, and Yebo Li. (2010). Enhanced solid-state anaerobic digestion of corn stover by alkaline pretreatment. Bioresource Technology.101: 7523-7528. M.S. Fountoulakis,I. Petousi, T. Manios. (2010). Co-digestion of sewage sludge with glycerol to boost biogas production. Waste Management 30: 1849–1853.
ภาคผนวก ก ตารางบนั ทึกข้อมูล
ตารางบันทกึ ผลการเกบ็ ข้อมูลแก๊สจากมลู สุกร เรมิ่ เติมขห้ี มู 22 มี.ค 61 อุณหภูมิในการทดลอง............30............................ วนั ท่เี รม่ิ ทดลอง ความสูงของแกส๊ (cm) อุณหภมู ิ ภายใน อุณหภมู ิ ภายนอก 1 0 30.0 27 2 0 31.5 27 3 0 30.3 28 4 0 30.8 28 5 0 29.7 29 6 0 30.4 28 7 0 32.0 28 8 0 31.4 26 9 5.5 31.8 26 10 8.0 31.5 26 11 15.0 30.0 26 12 21.0 30.8 26 13 29.0 31.2 27 14 36.0 31.6 28 15 48.0 30.6 30 16 50.0 32.1 32 17 50.0 -- 18 53.0 --
เริม่ เตมิ ข้หี มู 2 ม.ิ ย 61 อณุ หภมู ิในการทดลอง............40............................ วนั ท่เี ริ่มทดลอง ความสูงของแกส๊ (cm) อุณหภูมิ ภายใน อุณหภมู ิ ภายนอก 1 0 40.6 28 2 0 40.8 27 3 0 40.2 28 4 0 40.7 28 5 0 41.4 29 6 0 40.8 27 7 0 40.9 27 8 5 40.0 26 9 9 40.5 26 10 13 41.2 28 11 22 40.8 28 12 28 40.4 26 13 34 41.7 27 14 45 41.0 26 15 50 42.2 28 16 54 42.1 29 17 59 -- 18 66 --
เรมิ่ เตมิ ขีห้ มู 2 ก.ค 61 อุณหภมู ิในการทดลอง............50............................ วันที่เร่มิ ทดลอง ความสงู ของแก๊ส (cm) อณุ หภูมิ ภายใน อณุ หภูมิ ภายนอก 1 0 49.0 29.0 2 0 50.4 29.1 3 0 48.7 29.4 4 0 48.3 30.3 5 0 49.7 29.0 6 2.0 48.8 28.4 7 4.8 47.8 27.8 8 5.0 49.0 28.6 9 9.0 50.6 27.5 10 13.0 49.1 28.8 11 22.0 48.4 30.1 12 28.0 49.3 29.0 13 34.0 48.6 29.4 14 45.0 48.0 28.6 15 50.0 47.2 28.3 16 54.0 48.2 29.8 17 62.0 -- 18 68.0 --
เรม่ิ เติมข้ีหมู 2 ส.ค 61 อุณหภมู ใิ นการทดลอง............60............................ วันท่เี ริ่มทดลอง ความสูงของแกส๊ (cm) อณุ หภมู ิ ภายใน อุณหภูมิ ภายนอก 1 0 58.3 26.6 2 0 58.4 28.8 3 0 58.8 31.3 4 0 57.7 33.1 5 0 57.0 30.7 6 1.7 58.5 28.4 7 2.0 59.1 27.8 8 3.1 59.0 28.6 9 5.0 58.3 33.2 10 11.0 58.6 28.8 11 17.0 57.6 30.4 12 20.0 59.2 29.0 13 22.0 58.8 29.7 14 26.0 57.5 34.0 15 30.0 57.0 31.2 16 31.0 58.7 32.8 17 34.0 -- 18 34.2 --
เร่ิมเตมิ ข้วี ัว 22 ม.ี ค 61 อณุ หภมู ิในการทดลอง............30............................ วนั ที่เร่มิ ทดลอง ความสูงของแกส๊ (cm) อณุ หภมู ิ ภายใน อุณหภมู ิ ภายนอก 1 0 30.3 27 2 0 30.5 27 3 0 30.0 28 4 0 29.8 28 5 0 29.4 29 6 0 30.7 28 7 0 30.1 28 8 0 30.4 26 9 0 29.2 25 10 0 29.6 25 11 2.0 30.4 26 12 5.0 30.0 26 13 10.0 30.3 27 14 18.0 32.1 27 15 25.0 31.6 28 16 30.0 31.8 28 17 48.0 31.4 29 18 50.0 30.2 30
เรม่ิ เตมิ ข้วี ัว 2 ม.ิ ย 61 อณุ หภมู ใิ นการทดลอง............40............................ วันที่เรมิ่ ทดลอง ความสูงของแก๊ส (cm) อุณหภูมิ ภายใน อณุ หภูมิ ภายนอก 1 0 41.3 33 2 0 42.0 34 3 0 42.1 32 4 0 39.6 33 5 0 38.9 31 6 0 39.3 34 7 0 40.4 30 8 0 41.6 31 9 3.0 40.0 30 10 5.0 38.8 29 11 10.0 38.5 33 12 14.0 39.7 32 13 20.0 38.4 32 14 18.0 40.2 33 15 25.0 38.6 32 16 32.0 38.9 31 17 48.0 39.9 31 18 52.0 41.7 30
เร่ิมเตมิ ข้ีวัว 2 ก.ค 61 อณุ หภูมใิ นการทดลอง............50............................ วนั ที่เริม่ ทดลอง ความสูงของแก๊ส (cm) อุณหภมู ิ ภายใน อุณหภูมิ ภายนอก 1 1.5 48.5 29 2 3.1 47.2 30 3 3.3 49.6 29 4 5.8 47.7 31 5 11.0 48.3 30 6 14.5 49.4 29 7 21.2 50.1 28 8 22.4 48.3 30 9 27.0 48.9 28 10 32.0 47.8 29 11 36.0 47.6 31 12 52.5 49.2 30 13 1.5 49.6 31 14 3.1 48.3 31 15 3.3 48.6 32 16 5.8 49.1 30 17 11.0 47.4 32 18 14.5 48.8 30
เริม่ เตมิ ขวี้ ัว 2 ส.ค 61 อณุ หภมู ิในการทดลอง............60............................ วนั ท่เี ร่มิ ทดลอง ความสงู ของแกส๊ (cm) อุณหภูมิ ภายใน อุณหภมู ิ ภายนอก 1 0 56.8 27 2 0 58.3 29 3 0 58.5 32 4 0 57.7 34 5 0 59.0 31 6 0 57.0 28 7 1.1 58.0 28 8 1.2 59.8 29 9 1.3 58.5 33 10 1.6 57.3 29 11 3 57.5 31 12 6 58.8 33 13 7.9 58.4 30 14 13.4 60..0 34 15 16 59.4 32 16 19.5 57.3 34 17 23.4 58.5 31 18 24 48.7 30
Search
