การกำจัดไขมันและน้ำมันในน้ำเสียจากการผลิตไบโอดีเซล

 

ผู้วิจัย นายชัยศรี  สุขสาโรจน์

งานวิจัยนี้ได้รับทุนอุดหนุนการวิจัย จากเงินรายได้
คณะวิศวกรรมศาสตร์  ประจำปีงบประมาณ 2551

 

บทคัดย่อ

 งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการบำบัดขั้นต้นในการกำจัดไขมันและน้ำมันออกจากน้ำเสียจากการผลิตไบโอดีเซลให้ได้มากที่สุด โดยใช้วิธีการทางกายภาพ คือ กระบวนการตะกอนลอยแบบอัดอากาศ และวิธีการทางเคมี คือ วิธีการปรับค่าพีเอชด้วยกรดและกระบวนการ   โคแอกกูเลชันด้วยการเติมสารช่วยรวมตะกอน เนื่องจากน้ำเสียจากการผลิตไบโอดีเซลมีไขมันและน้ำมันปริมาณมากกว่า 7,000 mg/L จึงเป็นสาเหตุหลักทำให้น้ำเสียมีความสกปรกในรูปค่าซีโอดีและบีโอดีสูง อย่างไรก็ตามผลการศึกษาการใช้กระบวนการตะกอนลอยบำบัดน้ำเสียโดยตรง พบว่ามีประสิทธิภาพต่ำมากและไม่สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพอิมัลชันของน้ำเสียได้

สำหรับการบำบัดน้ำเสียจากการผลิตไบโอดีเซลโดยวิธีการปรับค่าพีเอชด้วยกรด คือ กรดไฮโดรคลอริก (1 N HCl) และกรดซัลฟิวริก (1 N H2SO4) เพื่อปรับค่าพีเอชให้ต่ำกว่าหรือเท่ากับ 3 มีผลทำให้ไขมันและน้ำมันเกิดการรวมตัวและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำได้มาก และระยะเวลากักพักนานขึ้นมีผลให้ไขมันและน้ำมันเกิดการรวมตัวและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำได้มากขึ้น โดยที่ระยะเวลา      กักพักเท่ากับ 3 วัน สามารถกำจัดไขมันและน้ำมันออกจากน้ำเสียได้มากกว่าร้อยละ 80

นอกจากนี้การศึกษาการใช้กระบวนการโคแอกกูเลชันบำบัดน้ำเสียจากการผลิต ไบโอดีเซล เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพและเพิ่มทางเลือกสำหรับการบำบัดน้ำเสีย ผลจากการทดสอบพบว่าการควบคุมค่าพีเอชระหว่างการทำโคแอกกูเลชันของสารช่วยรวมตะกอนมีผลต่อการรวมตะกอนไขมันและน้ำมันอย่างมาก โดยช่วงค่าพีเอชที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับชนิดของสารช่วยรวมตะกอน คือ การเติมสารส้ม และเฟอร์ริกคลอไรด์ มีค่าพีเอชที่เหมาะสมอยู่ในช่วง 5 – 7 โพลี-อะลูมิเนียมคลอไรด์มีค่าพีเอชที่เหมาะสมอยู่ในช่วง 6 – 7 โดยค่าความเข้มข้นที่เหมาะสมสำหรับการเติมสารส้ม เฟอร์ริกคลอไรด์ และ โพลีอะลูมิเนียม-คลอไรด์มีค่าความเข้มข้นมากกว่าและเท่ากับ 1.0 g/L โดยประสิทธิภาพการกำจัดไขมันและน้ำมันของทุกสารช่วยรวมตะกอนที่สภาวะดังกล่าวมากกว่าร้อยละ 95

จากผลการทดลองใช้วิธีการปรับค่าพีเอชด้วยกรด พบปัญหาของน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดมีค่าพีเอชต่ำและยังคงมีปริมาณไขมันและน้ำมันเหลืออยู่มาก ส่วนการใช้กระบวนการ        โคแอกกูเลชันต้องใช้สารช่วยรวมตะกอนปริมาณมาก งานวิจัยนี้จึงศึกษาใช้วิธีการและกระบวนการบำบัดน้ำเสียทั้งสองร่วมกับกระบวนการตะกอนลอยแบบอัดอากาศ ผลการทดสอบใช้กระบวนการตะกอนลอยแบบอัดอากาศร่วมกับวิธีการปรับค่าพีเอชด้วยกรด พบว่ามีประสิทธิภาพการกำจัดไขมันและน้ำมันต่ำและอาจมีผลทำให้เกิดปัญหากัดกร่อนเครื่องมืออุปกรณ์ที่เป็นโลหะได้ ดังนั้นจึงศึกษาการบำบัดน้ำเสียโดยกระบวนการตะกอนลอยร่วมกับวิธีการปรับค่าพีเอชด้วยกรดและกระบวนการโคแอกกูเลชัน เนื่องจากการใช้วิธีการปรับค่าพีเอชด้วยกรดช่วยลดปริมาณไขมันและน้ำมันในน้ำเสีย ทำให้ปริมาณการใช้สารส้มลดลงต่ำกว่า 250 mg/L แต่พบว่ามีตะกอนไขมันและน้ำมันในน้ำมากกว่า 150 mg/L หลังจากกระบวนการโคแอกกูเลชันซึ่งไม่สามารถลอยหรือตกจมได้ จึงต้องใช้กระบวนการตะกอนลอยแบบอัดอากาศกำจัดตะกอนไขมันและน้ำมันที่เกิดขึ้นดังกล่าว และพบว่าระบบ Full-stream Pressurization ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเนื่องจากตะกอนไขมันและน้ำมันเปราะและแตกง่าย ส่วนระบบ Recycle-stream Pressurization พบว่ามีความเหมาะสมสำหรับการใช้งานเมื่อใช้ค่าความดันในถังอัดความดันเท่ากับ 4 bar gauge ระยะเวลากักพักในถังอัดความดันเท่ากับ 4 นาที และที่ค่าอัตราส่วนการ Recycle (R) เท่ากับร้อยละ 20 และ 40 ของน้ำเข้า สามารถกำจัดไขมันและน้ำมันออกจากน้ำเสียได้สูงถึงร้อยละ 98 – 99.6 แต่ปริมาณตะกอนที่เกิดขึ้นจากกระบวนการโคแอกกูเลชันมีผลต่อค่าอัตราส่วนปริมาณอากาศต่อปริมาณตะกอน (A/S Ratio) และจะต้องควบคุมค่า A/S ให้อยู่ในช่วง 0.005 – 0.060 โดยค่าอัตราส่วนการ Recycle