ผังการจัดแสดงองค์ความรู้ อาคารพลังงานชีวมวล
1
เ ท ค โ น โ ล ยี ก า ร ผ ลิ ต พลังงานจากเชื้อเพลิง ชีวมวล
ความรู้ ทั่ ว ไปเกี่ ย วกั บ พลังงานชีวมวล
2
ระบบฟิกซ์เบด ( Fixed – Bed )
กระบวนการแปรรูปชีวมวล ไปเป็นพลังงานรูปแบบต่างๆ
3
ก๊ า ซชี ว ภาพขยะอิ น ทรี ย์ ผลิตเป็นก๊าซชีวภาพ ได้อย่างไร
สารบัญ 4
้ ตอนการเกิดก๊าซชีวภาพ ขัน
5-6
ขั้นตอนการท�ำงานของ ถังหมักก๊าซชีวภาพ จากขยะอินทรีย์
7-8
9-10 11-13
อาคารพลังงานชีวมวล อาคารที่แสดงองค์ความรู้ด้านพลังงานชีวมวล ( Biomass )เป็นพลังงานทดแทนโดยใช้
สารอินทรีย์ที่เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานจากธรรมชาติและสามารถน�ำมาใช้ผลิตพลังงานได้สาร อินทรีย์เหล่านี้ได้มาจากพืชและสัตว์ต่างๆ เช่น เศษไม้ ขยะ วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร การ ใช้งานชีวมวลเพื่อท�ำให้ได้พลังงานอาจจะท�ำโดย น�ำมาเผาไหม้เพื่อน�ำพลังงานความร้อนที่ได้ไปใช้ ในกระบวนการผลิตไฟฟ้าทดแทนพลังงานจากฟอสซิล (เช่น น�้ำมัน) ซึ่งมีอยู่อย่างจ�ำกัดและอาจ หมดลงได้ ชีวมวลเล่านี้มีแหล่งที่มาต่างๆ กัน อาทิ พืชผลทางการเกษตร (agricultural crops) เศษวัสดุเหลือทิ้งการเกษตร (agricultural residues) ไม้และเศษไม้ (wood and wood residues) หรือของเหลือจากจากอุตสาหกรรมและชุมชน
ผังการจัดแสดงองค์ความรู้ อาคารพลังงานชีวมวล
1. 2. 3. 4. 5. 6.
จัดแสดงเครื่องแปรรูปพลังานชีวมวล จัดแสดงหุ่นจ�ำลองเครื่องผลิตเชื้อเพลิงจากพลังงาชีวมวล จัดแสดงหุ่นจ�ำลองการใช้ก๊าซชีภาพ บอร์ดนิทรรศการแสดงความรู้พลังงานชีวมวล บอร์ดนิทรรศการแสดงความรู้พลังงานชีวมวล จัดแสดงผลงานวิจัยและการทดลอง
1
ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับ พลังงานชีวมวล
ชีวมวล ( Biomass )
หมายถึงวัตถุดิบหรือสสารที่ได้จากธรรมชาติหรือสิ่ง มี ชี วิ ต โดยไม่ นั บ การกลายเป็ น เชื้ อ เพลิ ง ฟอสซิ ล ซึ่ ง ประเทศไทยเป็ น ประเทศเกษตรกรรมมี ผ ลผลิ ต ทางการเกษตรหลากหลายชนิดเช่น ข้าว น�้ำตาล มัน ส�ำปะหลัง ยางพาราและน�้ำมันปาล์ม เป็นต้น จากรู ป สั ด ส่ ว นเชื้ อ เพลิ ง ชี ว มวลเพื่ อ ผลิ ต ไฟฟ้า 1จะแสดงให้เห็นถึงสัดส่วนของเชื้อเพลิงชีวมวล แต่ละประเภทเพื่อการผลิตไฟฟ้าซึ่งจะพบว่า แกลบจะมี สั ด ส ่ ว น ก า ร ใ ช ้ สู ง สุ ด เ นื่ อ ง จ า ก ร า ค า เ ชื้ อ เ พ ลิ ง ปิโตรเลียมปรับตัวสูงขึ้น ส่งผลให้ภาคเอกชนหันมาใช้ ชีวมวลซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้ง เช่น แกลบและชานอ้อย มา ผลิตเป็นไฟฟ้าและความร้อนที่ใช้ในกระบวนการผลิต อุตสาหกรรมจนเกือบไม่เหลือศักยภาพที่จะมาผลิต
2
น�้ำมัน ยางด�ำ 9%
เศษไม้ ยง พารา
ทะลาย ปาล์ม เปล่า
ชานอ้อย 32 แกลบ
เปลือกไม้ยูคา ลิปตัสและแกลบ
กระบวนการแปรรูปชีวมวล ไปเป็นพลังงานรูปแบบต่างๆ 1.การเผาไหม้โดยตรง (combustion)
เมื่อน�ำชีวมวลมาเผาจะได้ความร้อนออกมาตาม ค่าความร้อนของชนิดชีวมวลความร้อนที่ได้จาก การเผาสามารถน� ำ ไปใช้ ใ นการผลิ ต ไอน�้ ำ ที่ มี อุณหภูมิและความดันสูง ไอน�้ำนี้จะถูกน�ำไปขับ กังหันไอน�้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าต่อไปตัวอย่างชีวมวล ประเภทนี้คือเศษวัสดุทางการเกษตร และเศษไม้
2.การผลิตก๊าซ (gasification)
เป็นกระบวนการเปลี่ยนเชื้อเพลิงแข็งหรือชีวมวล ให้เป็น แก๊สเชื้อเพลิงเรีย กว่า แก๊ ส ชี ว ภาพ(biogas)มีองค์ประกอบของแก๊สมีเทนไฮโดรเจนและ คาร์บอนมอนอกไซด์สามารถน�ำไปใช้กับกังหัน แก๊ส(gas turbine)
4.การผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากพืช
มีกระบวนการที่ใช้ผลิตดังนี้ 4.1 กระบวนการทางชีวภาพ ท�ำการย่อยสลายแป้ง น�้ำตาล และเซลลูโลส จากพืชทางการเกษตร เช่น อ้อย มันส�ำปะหลัง ให้ เป็นเอทานอล เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลวในเครื่องยนต์ เบนซิน 4.2 กระบวนการทางฟิสิกส์และเคมี โดยสกัดน�้ำมันออกจากพืชน�้ำมัน จากนั้น น�ำน�้ำมันที่ได้ไปผ่านกระบวนการ transesterification เพื่อผลิตเป็นไบโอดีเซล 4.3 กระบวนการใช้ความร้อนสูง เช่นกระบวนการไพโรไลซิสเมื่อวัสดุทางการ เกษตรได้ความร้อนสูงในสภาพไร้ออกซิเจน จะเกิด การสลายตัว เกิดเป็นเชื้อเพลิงในรูปของเหลวและแก๊ส ผสมกัน
3.การหมัก (fermentation)
เป็ น การน� ำ ชี ว มวลมาหมั ก ด้ ว ยแบคที เ รี ย ใน สภาวะไร้อากาศ ชีวมวลจะถูกย่อยสลายและแตก ตัว เกิดแก๊สชีวภาพ (biogas) ที่มีองค์ประกอบ ของแก๊สมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สมีเทน ใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ส�ำหรับผลิตไฟฟ้า
ภาพแสดงอุปกรณ์การแปรรูปพลังงานชีวมวล
3
เทคโนโลยีการผลิต พลังงานจากเชื้อเพลิง ชีวมวล ปั จ จุ บั น ประเทศไทยมี ก ารผลิ ต พลังงานความร้อนและไฟฟ้าโดยใช้ชีวมวลเป็น เชื้อเพลิงกันอย่างแพร่หลายซึ่งระบบจะมีตั้งแต่ ขนาดเล็กจนถึงระดับโรงไฟฟ้าโดยการเปลี่ยน ชีวมวลเป็นพลังงานด้วยกระบวนการทางเคมีความร้อนมีระบบหลักอยู่ 4 ระบบ คือ
1 การเผาไหม้โดยตรง (Direct-Fired)
2 การเผาไหม้โดยใช้เชื้อเพลิง 2 ชนิดขึ้นไป
(Co-Firing)
3 การผลิตก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification) 4 ไพโรไลซิส (Pyrolysis)
เทคโนโลยีการเผาไหม้ชีวมวล ในปัจจุบันเชื้อเพลิงชีวมวลได้ถูกน�ำมา ใช้เป็นพลังงานทดแทนเชื้อเพลิงพาณิชย์ในภาค อุตสาหกรรม ซึ่งชีวมวลที่น�ำมาใช้ได้มาจากเศษ วัสดุเหลือใช้ที่เป็นของเสียจากกระบวนการผลิต เชื้ อ เพลิ ง ชี ว มวลสามารถน� ำ มาเปลี่ ย นเป็ น พลังงานได้หลายวิธี ได้แก่ 1.การเผาไหม้โดยตรง ( Direct Combustion ) 2.การใช้ความร้อนสลายโมเลกุล (Thermochemicalconversion)ประกอบด้วย 3.กระบวนการไพโรไลซิส ( Pyrolysis ) 4.กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น( Gasification ) 5.กระบวนการลิขวิดแฟคชั่น ( Liquefaction ) 6.การใช้ชีวเคมีสลายโมเลกุล (Biochemical conversion ) ประกอบด้วย 7.กระบวนการย่อยสลายโดยไม่ใช้ออกซิเจน ( Anaerobic digestion ) 8.กระบวนการหมัก ( Yeast fermentation )
เทคโนโลยีแก๊สเชื้อเพลิง เทคโนโลยี แ ก๊ ส เชื้ อ เพลิ ง (Gasification Technology)เป็นการแตกตัวของสารประกอบไฮโด คาร์บอนในสภาวะที่มีการควบคุมปริมาณออกซิเจน ในสัดส่วนที่ต�่ำกว่าค่าที่ก�ำหนดให้เกิดการเผาไหม้ที่ สมบูรณ์(Stoichiometric Fuel Air Ratio) ได้ก๊าซ ซึ่งมีองค์ประกอบหลักได้แก่คาร์บอนมอนนอกไซด์ ไฮ โดเจนและมีเทน เรียกว่า ก๊าซสังเคราะห์ (SynthesisGas) ในกรณีที่ใช้อากาศเป็นตัวน�ำปฏิกิริยาก๊าซที่ได้ จะมีค่าความร้อนสูงกว่าก๊าซที่ได้นี้สามารถน�ำไปใช้ใน รู ป ของเชื้ อ เพลิ ง เพื่ อ ผลิ ต พลั ง งานหรื อ น� ำ ไปใช้ ผ ลิ ต เชื้ อ เพลิ ง ในรู ป แบบอื่ น ต่ อ ไปเทคโนโลยี นี้ ส ามารถ รองรับวัตถุดิบได้หลากหลายชนิดบางกระบวนการได้ รั บ การพั ฒ นาและปรั บ ปรุ ง ให้ ส ามารถใช้ กั บ กาไก ตะกอนน�้ ำ เสี ย (SewageSludge)เครื่ อ งปฏิ ก รณ์ แก๊สซิฟิเคชั่นสามารถแล่งออกได้เป็น 2 ระบบ คือ ระบบฟิกซ์เบด (Fixed – Bed)และระบบฟลูอิไดช์เบด (Fluidized – Bed )
4
ระบบฟิกซ์เบด ( Fixed – Bed )
1.Updraft Gasifier
เป็นเตาผลิตก๊าซแบบอากาศไหลขึ้นด้านบนใน ขณะที่เชื้อเพลิงจะเคลื่อนที่ลงด้านล่างลักษณะสวนทาง กันสามารถเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า Counter Current Gasifier เตาประเภทนี้มีประสิทธิภาพทางความร้อนสูง เนื่องจากก๊าซร้อนที่เกิดจาก Combustion Zone ไหล ผ่านเชือเพลิงความร้อนสัมผัสจะถูกถ่ายเทให้เชื้อเพลิง ผ่านสู่ Pyrolysis Zone และ Reduction Zone ต่อไป ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจาก Pyrolysis และ Drying จะประปน อยู ่ ใ นก๊ า ซเชื้ อ เพลิ ง และเมื่ อ ออกจากเตาผลิ ต ก๊ า ซ อุณหภูมิ ก๊าซเชื้อเพลิงจะลดลง ทาร์และน�้ำมันดินจะ กลั่นตัวปนเปื้อนในก๊าซเชื้อเพลิงสูง
2.Downdraft Gasifier
เป็นเตาผลิตก๊าซเชื้อเพลิงแบบอากาศไหนลง โดยอากาศจะไหนทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของเชื้อ เพลิง หรืออาจเรียกว่า Co-Current Gasifier เตา ชนิดนี้ผลิตภัณฑ์จาก Pyrorlysis Zone ไหลผ่าน Combustion Zone ซึ่งมีอุณภูมิสูงจะท�ำให้เกิดการ แตกตัวเป็นก๊าซก่อนที่จะไหลออกจากเตา ก๊าซเชื้อ เพลิงที่ได้จึงมีทาร์ต�่ำแต่มีอุณหภูมิสูง 300 – 500 องศาเซลเซียส
5
3.Crossdraft Gasifier
เป็นเตาผลิตก๊าซแบบอากาศไหลขวางกับ การเคลื่อนที่ของเชื้อเพลิงลักษณะชั้นปฏิกิริยาโดย เฉพาะ Combustion Zone และ Reduction Zone จะอยู่ชิดกันมาก ดังนั้นจะสมารถผลิตก๊าซ ได้อย่างรวดเร็วและแปรผันได้ง่ายปกติบริเวณเผา ไหม้จะอยู่กึ่งกลางของเตาผลิตก๊าซแต่ขอบเขตการ เผาไหม้อาจจะขยายกว้างขึ้นหากความเร็วอากาศสูง ขึ้น
Fluidzed Bed Gasifier เป็นเตาผลิตก๊าซเชื้อเพลิงแบบพ่นฝอยที่ มี รู ป แบบเหมาะสมกั บ ชนิ ด ของเชื้ อ เพลิ ง บางชนิ ด เช่น เชื้อเพลิงที่มีขนาดเล็กมีความหนาแน่นต�่ำ ปริมาณเถ้าสูงและอุณหภูมิการหลอมเหลวของเถ้า ต�่ำ ในระบบชนิดนี้การสัมผัสระหว่างอากาศและสาร ตั ว กลางกั บ เชื้ อ เพลิ ง มี ป ระสิ ท ธิ ภ าพสู ง ดั ง นั้ น สามารถท�ำงานที่อุณหภูมิต�่ำประมาณ 800-900 องศาเซลเซียส ซึ่งต�่ำกว่าจุดหลอมเหลวของเถ้า Fluidzed Bed Gasifierแบ่งเป็น 2 รูปแบบ คือ การเผาไหม้ เ ชื้ อ เพลิ ง โดยตรงและการเผาไหมเชื้ อ เพลิ ง ในห้ อ งเผาไหม้ ส� ำ รองอุ ณ หภู มิ ข องสาร ตัวกลางจะมีการกระจายอย่างสม�่ำเสมออย่างทั่วถึง การเผาไหม้และการเกิดก๊าซจะเกิดขึ้นพร้อมๆกัน เนื่องจากระบบนี้ต้องการความเร็วอากาศสูงดังนั้น จึงเกิดการสูญเสียเชื้อเพลิงไปบางส่วนและก๊าซเชื้อ เพลิงจะมีฝุ่นปะปนสูง
Entrained Bed Gasifier หรืออาจเรียกว่า เตาผลิตก๊าซแบบหมุนวน หรือ Moving Bed Gasifier เป็นระบบที่มีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน สูง การท�ำงานในการถ่ายเทความร้อนคล้ายกับ Fluidzed Bed Gasifier โดยปกติอุณหภูมิอยู่ ที่ 482 – 593 องศาเซลเซียส เตาระบบนี้มี ประสิ ท ธิ ภ าพสู ง ในการท� ำ ปฏิ กิ ริ ย าระหว่ า ง ของแข็งกับก๊าซ ลักษณะเชื้อเพลิงที่เหมาะสมเช่น ผงถ่านหิน หรือ เชื้อเพลิงชีวมวลที่มีขนาดเล็กๆ การท�ำปฏิกิริยาระหว่างอากาศกับเชื้อเพลิงเกิดใน ช่องปฏิกิริยาแบบหมุนวน
6
ข้อดีของระบบแก๊สซิฟิเคชั่น
คือ เหมาะกับการผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก ไม่เกิน 1 เมกกะวัตต์
ข้อเสียของระบบแก๊สซิฟิเคชั่น
คือ มีน�้ำมันดิน ( TAR )ดังนั้นหากจะน�ำไปใช้ต้องหาทางก�ำจัด หรือท�ำให้น้อยลงเพื่อไม่ให้เกิดปัญหากับเครื่องยนต์ชีวมวลที่ เหมาะสม จะน�ำเป็นเชื้อเพลิง อาทิ แกลบ เศษไม้ที่ย่อยแล้ว กะลา ปาล์ม และชานอ้อย ต้องมีขนาดที่พอเหมาะ ความชื้นควรไม่เกิน 20 %หากเล็กเกินไป จะท�ำให้อากาศไหนผ่านไม่ได้หรือหากใหญ่ เกินไปจะเกิดการเผาไหม้เชื้อเพลิงไม่หมด
ก๊าซชีวภาพขยะอินทรีย์ ผลิตเป็นก๊าซชีวภาพ ได้อย่างไร
7
ขยะอินทรีย์หรือขยะที่ย่อยสลายได้ ง่าย เช่น เศษผัก ผลไม้ สามารถน�ำมาผลิต ก๊าซชีวภาพได้โดยน�ำมาหมักในถังแบบปิดที่ ใช้หลักการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่ง มีแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Bacteria) ท�ำหน้าที่เปลี่ยนขยะอินทรีย์ให้ กลายเป็นก๊าซชีวภาพและปุ๋ยอินทรีย์ในที่สุด การท�ำเช่นนี้นอกจากจะช่วยลดปัญหาการ ฝั ง กลบขยะลดค่ า ใช้ จ ่ า ยในการด� ำ เนิ น การ จัดการขยะมูลฝอย ลดปัญหาสิ่งแวดล้อม แล้วยังได้ก๊าซชีวภาพที่มีก๊าซมีเทนเป็นองค์ ป ร ะ ก อ บ ห ลั ก ป ร ะ ม า ณ 6 0 - 7 0 % ก ๊ า ซ คาร์บอนใดออกไซด์ประมาณ 28-38% และ
ก๊าซอื่นๆ ประมาณ 2%ซึ่งก๊าซชีวภาพนี้ สามารถน� ำ ไปใช้ ป ระโยชน์ ไ ด้ ห ากเป็ น ขนาด เล็ก เช่น ในระดับบ้านเรือน ชุมชน สามารถ น�ำไปใช้แทนก๊าซหุงต้ม (LPG) หากเป็นระบบ ขนาดใหญ่ ส ามารถน� ำ ไปใช้ แ ทนเชื้ อ เพลิ ง ฟอสซิลในอุตสาหกรรมหรือใช้ผลิตไฟฟ้าได้ ส่วนกากตะกอนที่เหลือจากการย่อยสลาย สามารถน�ำไปใช้เป็นปุ๋ยอินทรีย์ในรูปของปุ๋ย น�้ำหรือน�ำมาตากแห้งก่อนน�ำไปใช้
จากการที่ ข ยะชุ ม ชนในประเทศไทย ส่ ว นใหญ่ จ ะเป็ น ขยะอิ น ทรี ย ์ ม ราเน่ า เสี ย ง่ า ย และมีความชื้นสูง เช่น เศษอาหาร ผัก ผลไม้ ใบไม้ เป็นองค์ประกอบอยู่ประมาณ 40-60 เปอร์เซ็นต์ขยะเหล่านี้ถ้าปล่อยทิ้งไว้ก็จะก่อให้ เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อม เช่น เกิดกลิ่นเหม็น เกิด น�้ำเน่าเสีย หรือมีการแพร่กระจายของเชื้อโรค รวมทั้งการปลดปล่อยก๊าซมีเทน ซึ่งเป็นสาเหตุ ส�ำคัญของปัญหาโรคร้อน
(Global Warming) ดังนั้นหากเราสามารถ คัดแยกขยะอินทรีย์ที่มีอยู่ในโรงเรียน / ครัว เรือน / ชุมชน แล้วน�ำมาหมักในถังหมักขยะ อินทรีย์ที่ใช้เทคโนโลยีการย่อยสลายแบบไม่ใช้ ออกซิเจน (Anaerobic Digestion) ก็จะช่วย ลดปั ญ หาการจั ด การขยะและมี ผ ลพลอยได้ เป็นก๊าซชีวภาพและปุ๋ยอินทรีย์ที่สามารถน�ำไป ใช้ให้เป็นประโยชน์ที่งต่อโรงเรียน ชุมชน และ สังคมต่อไป
?
เหตุใดต้องผลิต ก๊าซชีวภาพจาขยะอินทรีย์
8
้ ตอนการเกิดก๊าซชีวภาพ ขัน
ขั้นตอนที่ 1 Hydrolysis สารอินทรีย์จากขยะที่มี โมเลกุลใหญ่ เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน และขันจะ ถู ก ย่ อ ยสลายกลายเป็ น สารอิ น ทรี ย ์ โ มเลกุ ล เล็ ก เช่น แป้งถูกย่อยให้อยู่ในรูปของน�้ำตาลกลูโคส ไข มันถูกย่อยสลายเป็นกรดไขมันและโปรตีนถูกย่อย สลายกลายเป็นกรดอะมิโน ขั้นตอนที่ 2 Acldoganesis สารอินทรีย์เชิงเดี่ยว ถู ก ย่ อ ยสลายให้ ก ลายเป็ น กรดระเหยง่ า ย คาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจน
กระบวนการเกิดก๊าซชีวภาพจากการ หมักขยะอินทรีย์ ใช้หักการของระบบย่อยสลาย สารอิ น ทรี ย ์ โ ดยแบคที เ รี ย ในสภาวะไร้ อ ากาศ (แบบไม่ ใ ช้ อ อกซิ เ จน)โดยมี ขั้ น ตอนการย่ อ ย สลายดังนี้
9
ขั้นตอนที่ 4 Methanogenesis เปลี่ยนกรด อะซิ ติ ก หรื อ เกลื อ อะซิ เ ทดให้ ก ลายเป็ น ก๊ า ซ มี เ ท น ร ว ม ทั้ ง ค า ร ์ บ อ น ไ ด อ อ ก ไ ซ ด ์ แ ล ะ ไฮโดรเจนบางส่วนก็จะถูกเปลี่ยนไปเป็นก๊าซ มีเทนด้วย
ขั้นตอนที่ 3 Acetogenesis กรดระเหยง่ายถูก เปลี่ยนให้เป็นกรดอะซิติกหรือกลืออะซิเทดซึ่ง เป็นสารตั้งต้นหลักในการผลิตก๊าซมีเทน
สารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน
กรดอินทรีย์ระเหยง่าย
สารอินทรีย์ที่ละลายในน�้ำได้ เช่น กรดอมิโน น�้ำตาล กรดไขมัน
กรดอะซิติก
H2 CO2
CH4 CO2
คุณสมบัติของก๊าซชีวภาพ
ก๊าซชีวภาพที่ได้จากการหมักขยะอินทรีย์ในสภาวะไร้ อากาศนี้ จ ะมี อ รงค์ ป ระกอบหลั ก คื อ ก๊ า ซมี เ ทน (CH2) ประมาณ 60-70% ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ประมาณ 28-38% ก๊าซอื่นๆเช่น ไฮโดรเจน ซลไฟด์ (H2S) และไนโตรเจน (N2) ประมาณ 2% และเนื่ อ งจากก๊ า ซชี ว ภาพมี ก ๊ า ซมี เ ทนเป็ น ส่ ว น ประกอบหลัก จึงมีคุณสมบัติจุดติดไฟ
ลักษณะของถังหมักก๊าซชีวภาพจากขยะ ถังหมักก๊าซชีวภาพมีขนาด2.5 อินทรีย์
ลูกบาศก์เซนติเมตร สามารถรับขยะอินทรีย์ที่ ป้อนเข้าสู่ถังหมักได้ประมาณ 40 กิโลกรัมต่อวัน (ปริมาณของแข็ง 20%) และสามารถผลิตก๊าซ ชีวภาพได้ประมาณ 2.5 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน โดยจะใช้พื้นที่โล่งแจ้งส�ำหรับการติดตั้งไม่น้อยกว่า 3x4 เมตร สามารถรับน�้ำหนักได้มากกว่า 2.5 ตัน
10
ถั ง หมั ก ก๊ า ซชี ว ภาพจากขยะ อินทรีย์ ถังหมักก๊าซชีวภาพจากขยะ อินทรีย์ ของกรมพลังงานทดแทนและ อนุรักษ์พลังงาน(พพ.) ได้ออกแบบ และพั ฒ นาขึ้ น เพื่ อ น� ำ ขยะอิ น ทรี ย ์ ที่ ย่อยสลายง่ายมาหมักในถังหมักแบบ ปิดเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ โดยใช้ กระบวนการย่ อ ยสลายแบบไม่ ใ ช้ ออกซิเจนใช้ถังหมักก๊าซชีวภาพจาก ขยะอินทรีย์ในโรงเรียน กทม. โดย
ขั้นตอนการท�ำงานของ ถังหมักก๊าซชีวภาพ จากขยะอินทรีย์
1. การเตรียมขยะอินทรีย์
การป้ อ นขยะอิ น ทรี ย ์ เ ข้ า ถั ง หมั ก ต้องคัดแยกสิ่งปะปน เช่น กระดูก เศษ กระดาษ พลาสติก และไม้ออกไป จากนั้นยัง น�ำมาบดย่อยด้วยเครื่องย่อยขยะ หลังจาก นั้นน�ำขยะที่บดย่อยแล้วมาเติมน�้ำเพื่อปรับ อั ต ราส่ ว นปริ ม าณของแข็ ง ให้ ไ ด้ ป ระมาณ 10% (สังเกตให้เนื้อขยะกับน�ำมีสัดส่วน
2. การหมุนเวียนคลุกเคล้าตะกอน
ปิดวาล์วก๊าซที่เข้าถังเก็บก๊าซ (1) เพื่อเก็บก๊าซ ไว้ในถังเก็บก๊าซและเปิดวาล์วระบายก๊าซ (2) เพื่อ ป้องกันการเกิดสุญญากาศในถังหมักเปิดวาล์วระบาย ตะกอนออกจากถังหมัก (3) วาล์วท่อป้อนขยะ (6) และ วาล์วท่อสูบตะกอนเข้าถังหมัก (5) ค่อยๆ เปิดวาล์ว ควบคุมตะกอนเข้าถังสูบ (4) ปล่อยให้ตะกอนไหลเข้า ถังสูบจนท่วมเครื่องสูบแล้วเสียบปลั๊กค่อยๆ ปรับวาล์ว ควบคุมตะกอนเข้าถังสูบให้ตะกอนอยู่ในระดับ (2) ใน (3) ของถังสูบ ปล่อยให้เครื่องสูบท�ำงานประมาณ 5-10 นาที ปิดวาล์วควบคุมตะกอนเข้าถังสูบ (4) ถอดปลั๊ก เครื่องสูบและปิดวาล์วท่อสูบตะกอนเข้าถังหมัก (5) 11
3. การวัดค่า pH
6. การแก้ปัญหาเมื่อตะกอนอุดตัน
น�ำ pH มิเตอร์ที่ปรับตั้งเครื่องแล้ว มาวัดค่า pH ของตะกอนในถังสูบ ถ้าอ่านค่าได้ 6.8 ขึ้นไปให้ ป้อนขยะได้ แต่ถ้าพบว่าค่า pH ต�่ำกว่า 6.8 ให้ หยุดป้อนขยะ หรือปรับ pH ด้วยสารละลายต่าง จนกว่าค่า pH จะเท่ากับ 6.8 ขึ้นไป
4.การระบายตะกอน
- ถ้ามีตะกอนในถังสูบ ให้ระบายออกทางวาล์ว ท่อน�้ำทิ้ง (11) ถ้าต้องการระบายออกไปใช้เป็นปุ๋ย เหลว ให้ปิดวาล์วท่อสูบตะกอนเข้าถังหมัก (5) แล้วต่อปลายสายยางเข้ากับวาล์วระบายตะกอน ลงกระบะ (9)เปิดวาล์วจากนั้นเสียบปลั๊กเครื่อง สูบเพื่อระบายตะกอนออกไปถ้าต้องการระบาย ตะกอนออกจากถังหมักโดยตรง ให้ต่อสายยาง เข้ากับวาล์วล้างท่อระบายตะกอน (10) แล้วเปิด วาล์วให้ตะกอนไหลออกไป
5.การป้อนขยะอินทรีย์
- น�ำขยะอินทรีย์ที่บดย่อยและเติมน�้ำแล้ว ผสม ให้เข้ากันท�ำการหมุนเวียนคลุกเคล้าตะกอนเช่น เดียวกับข้อ 2 แต่ใช้เวลาเพียง 2-3 นาทีค่อยๆ เทหรือตักขยะอินทรีย์ลงในถังสูบปล่อยเครื่องสูบ ให้ท�ำงานต่อไปอีก 15 นาที เพื่อให้ขยะที่ป้อน เข้าไปใหม่ผสมกับตะกอนในถังหมักอย่างทั่วถึง ปิดวาล์วท่อระบายตะกอนออกจากถังหมัก (3) แล้วสูบตะกอนเข้าถังหมักจนไม่สามารถสูบขึ้นไป ได้ถอดปล้๊กเครื่องสูบ แล้วปิดวาล์วท่อสูบตะกอน เข้าถังหมัก (5) และวาล์วท่อป้อนขยะ (6) จาก นั้นปิดวาล์วระบายก๊าซ (2) และเปิดวาล์วก๊าซที่ เข้าถังเก็บก๊าซ (1)
12
- เติมน�้ำในถังสูบจนท่วมเครื่องสูบต่อสาย ยางที่วาล์วระบายตะกอนลงกระบะ (9) วาล์วล้างท่อระบายตะกอน (10) เปิดวาล์ว ทั้ง 2 ตัว - เปิดวาล์วท่อระบายตะกอนออกจากถัง หมัก (3) เสียบปลั๊กเครื่องสูบเพื่อใช้น�้ำดัน ตะกอนจนหายอุดตัน ถอดปลั๊กเครื่องสูบ วาล์วล้างท่อระบายตะกอน (10) และวาล์ว ระบายตะกอนลงกระบะ (9) -เปิดวาล์วควบคุมตะกอนเข้าถังสูบ (4) ให้ ตะกอนไหลเข้าถังสูบแล้วปฏิบัติงานต่อตาม ปกติ
7.การใช้ก๊าซชีวภาพ
- เปิดวาล์วควบคุมการใช้ก๊าซ (13)จนสุด - จุดไฟจ่อที่หัวเตาก่อนเปิดวาล์วก๊าซที่หัว เตา ทั้งนี้ห้ามใช้ปืนยิงประกายในการจุดไฟที่ หัวเตา - ปรับวาล์วควบคุมปริมาณออกซิเจนที่หัว เตาให้เหมาะสม จากนั้นใช้งานตามปกติเมื่อ เสร็จสิ้นการใช้ก๊าซ อย่าลืมปิดวาล์วควบคุม ก๊าซ (13) และวาล์วที่หัวเตา
ภาพแสดงโมเดลจ�ำลองการใช้พลังงานก๊าซชีวภาพ
13
อาจารย์ผู้ควบคุมวิทยานิพนธ์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์วินัย หมั่นคติธรรม อาจารย์ท่ีปรึกษาวิทยานิพนธ์ อาจารย์นราทัศน์ ประมวลสุ ข คณะกรรมการ อาจารย์กันยพั ชร์ ธนกุลวุฒิโรจน์ อาจารย์วิสุทธิ์ ศิริพรนพคุณ อาจารย์ดวงใจ ลิม ์ รี ้ ศักดิศ ออกแบบหนังสื อโดย นางสาว ภารดี พึ่ งเกษม
อ้างอิงข้อมูลโดย หัวหน้าศูนย์การเรียนรู้พลังงานทดแทนกองทัพอากาศ น.ท. สั ญญา แสนทวี เจ้ า หน้ า ที่ ศู น ย์ ก ารเรี ย นรู้ พ ลั ง งานทดแทนกองทั พ อากาศ
