ABSTRACTMost oil palm mill effluent

ABSTRACT
Most oil palm mill effluent in Southern Thailand is currently used in biogas production for electricity.
However, design and operation of the biogas plants are, in general, still suboptimal and need more insightful
kinetic understanding in order to design the process and control system to achieve the best result. Though the
industrial-scaled processes are running in continuous mode, some batch experiments are required to quickly
understand the insight mechanisms of the industrial processes. This work is an attempt to understand the effect of
wastewater-sludge ratio on the biogas production efficiency in batch digesters which mimic a similar industrial
practice.
The experiments were carried out at a controlled temperature of 35+-0.5 °C. Two series of the experiment
were conducted and all treatments were replicated to ensure their consistency. In the first series, the wastewatersludge
ratios covered 1:1 (with sodium bi-carbonate addition), 1:1, 1:2 and 2:1. It was found that the ratios have a
strong effect on the biogas production and the ratio of 1:2 gave the highest biogas producing efficiency followed
by the ratio 1:1 (with sodium bi-carbonate addition). At 1:1 ratio, sodium bi-carbonate addition was required to
start anaerobic digestion at a workable pH range whereas at 1:2 ratio the initial pH is in the workable range
without the need of its addition. However, at the ratio of 2:1 the starting pH was too low to adjust pH
economically by adding sodium bi-carbonate. The second series was to confine experiments to a narrower ratio
range, namely: 1:1 (with sodium bi-carbonate addition), 1:1.5, 1:2, 1:2.5. In both sets of experiment, the ratio 1:2
gave the best biogas production potential of 76.62 and 78.52 ml of biogas/g COD removed respectively. In all
treatments, the process was able to remove more than 80% of wastewater initial COD.
The modified Gompertz equation was used to estimate the maximum specific biogas production rate (MBPR
or Rm/S0). It was also found that the ratio of 1:2 gave the best MBPR in both experimental series (26.87 ml
biogas/g COD-day). A modified Monod-type Model was also developed to describe the microbial growth,
substrate consumption and biogas production satisfactorily. In general, sludge recycle provided active biomass
which can use the substrate in the wastewater instantly without significant lag phase or delay. Suitable
wastewater-sludge ratio also eliminated the need of any chemical addition to adjust the initial pH.
Key words: POME, Biogas Production, Biogas Modeling, Wastewater-sludge ratio
INTRODUCTION
Palm oil industry is a major industry in Thailand, particularly in the southern region. It is estimated that the wastewater
discharged from each oil palm mill 300-700 m
3
/day on average (50,000-150,000 mg COD/l). Currently there are more than
80 plants around the country, thus the total amount of wastewater to be treated is more than 40,000m3
/day or 14,600,000 m
3
annually.
Currently, most of medium to large oil-palm mills are on the move to build plants which produce electricity from
wastewater through biogas generated in anaerobic digestion process. Various designs exist which are operated with
satisfactory efficiency in term of COD reduction but most of them are not yet well-optimized for biogas production. To study
the dynamics of biogas generation in an actual commercial-scale plant is not practical and risky. Thus a more practical
approach to study its dynamics for optimizing the biogas output is to scale down the commercial plants to much smaller
scales while retaining equivalent operating states.
In start-up mode of biogas plants we need to build-up biomass (microbial cells) such that enough cells to consume
organic matters in palm oil mill effluent (POME) to prevent pH reduction down to the lower limit for methanogens to grow
normally.
This work focuses on the start-up period of the plant. However, instead of using the scaled-down plant in this step, we
will use a series of batch experiments to understand how the wastewater-to-sludge ratio in the start-up step affects the
performance of biogas plant. In addition, we attempt to obtain more insight regarding the mechanisms behind the
experimental result using both semi-empirical model (Gompertz model) [1, 2] and mechanistic model (Monod-type kinetics).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อในปัจจุบันได้ใช้ในการผลิตก๊าซชีวภาพน้ำทิ้งโรงงานน้ำมันปาล์มส่วนใหญ่ในภาคไฟฟ้าอย่างไรก็ตาม ออกแบบ และการทำงานของก๊าซชีวภาพพืชมี ทั่วไป ยังคงสภาพและจำเป็นต้องลึกซึ้งมากขึ้นการทำความเข้าใจเดิม ๆ เพื่อออกแบบระบบกระบวนการและการควบคุมเพื่อให้บรรลุผลลัพธ์ดีที่สุด แม้ว่าการอุตสาหกรรมปรับกระบวนกำลังทำงานในโหมดต่อเนื่อง ชุดทดลองบางอย่างต้องรวดเร็วเข้าใจเข้าใจกลไกของกระบวนการอุตสาหกรรม งานนี้เป็นความพยายามที่จะเข้าใจผลของการตะกอนน้ำเสียอัตราส่วนประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพในชุด digesters ที่เลียนแบบอุตสาหกรรมที่คล้ายคลึงกันปฏิบัติการการทดลองได้ดำเนินการในการควบคุมอุณหภูมิ 35 + -0.5 องศาเซลเซียส ชุดที่สองของการทดลองได้ดำเนินการ และรักษาทั้งหมดถูกจำลองแบบให้สอดคล้องกันของพวกเขา ในชุดแรก wastewatersludgeอัตราส่วนครอบคลุม 1:1 (มีโซเดียมคาร์บอเนต bi เพิ่ม), 1:1, 1:2 และ 2:1 พบว่า มีอัตราการแข็งแรงมีผลต่อการผลิตก๊าซชีวภาพและอัตราส่วน 1:2 ให้ผลิตก๊าซสูงสุดที่ผลิตตามประสิทธิภาพโดยอัตราส่วน 1:1 (มีโซเดียมคาร์บอเนต bi เพิ่ม) ในอัตราส่วน 1:1 โซเดียมคาร์บอเนต bi นี้ถูกต้องเริ่มต้นไม่ใช้ย่อยอาหารในช่วง pH ที่สามารถทำงานได้ในขณะที่อัตราส่วน 1:2 pH เริ่มต้นเป็นช่วงสามารถทำงานได้โดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มความ อย่างไรก็ตาม ที่อัตราส่วน 2:1 pH เริ่มต้นต่ำเกินไปเพื่อปรับ pHประสิทธิภาพ โดยการเพิ่มโซเดียมคาร์บอเนต bi ชุดที่สองถูกขังทดลองอัตราส่วนให้แคบลงช่วง ได้แก่: 1:1 (มีโซเดียมคาร์บอเนต bi เพิ่ม), 1:1. 5, 1:2, 1:2. 5 ในทั้งสองชุดทดลอง อัตราส่วน 1:2ให้มีศักยภาพการผลิตก๊าซชีวภาพสุดของ 76.62 และมล 78.52 ของก๊าซ ชีวภาพ/g COD ออกตามลำดับ ในทั้งหมดรักษา การได้เอากว่า 80% ของน้ำเสีย COD เริ่มต้นสมการ Gompertz ปรับใช้ในการประเมินอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพเฉพาะสูงสุด (MBPRหรือ Rm/S0) นอกจากนี้ยังพบว่า อัตราส่วน 1:2 ให้ MBPR สุดในทั้งชุดทดลอง (26.87 มลก๊าซชีวภาพ/กรัมวัน COD-) รูปแบบชนิดของ Monod แก้ไขถูกพัฒนาเพื่ออธิบายการเจริญเติบโตจุลินทรีย์ผลิตก๊าซชีวภาพและการใช้พื้นผิวผ่านการ ทั่วไป รีไซเคิลตะกอนให้ชีวมวลที่ใช้งานอยู่ซึ่งสามารถใช้กับพื้นผิวในน้ำเสียได้ทันทีโดยไม่ล่าช้าหรือความล่าช้าที่สำคัญระยะ เหมาะสมอัตราส่วนน้ำเสียตะกอนยังตัดจำเป็นต้องเพิ่มสารเคมีใด ๆ เพื่อปรับ pH เริ่มต้นคำสำคัญ: POME การผลิตก๊าซชีวภาพ ก๊าซชีวภาพสร้างโมเดล ตะกอนน้ำเสียอัตราส่วนแนะนำอุตสาหกรรมน้ำมันปาล์มเป็นอุตสาหกรรมหลักในประเทศไทย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาค มีประเมินที่การบำบัดน้ำเสียออกจากโรงงานผลิตน้ำมันปาล์มแต่ละ 300-700 เมตร3/ วัน โดยเฉลี่ย (50000 150, 000 มิลลิกรัม COD/l) ขณะนี้มีมากกว่าพืช 80 ทั่วประเทศ ดังนั้นยอดรวมของน้ำเสียได้รับมีมากกว่า 40000 m 3/วันหรือ 14,600,000 m3ปีขณะนี้ ส่วนใหญ่ของกลางกับโรงงานผลิตปาล์มน้ำมันขนาดใหญ่อยู่ย้ายไปสร้างโรงงานที่ผลิตไฟฟ้าจากน้ำเสียโดยใช้ก๊าซชีวภาพที่สร้างขึ้นในกระบวนการย่อยอาหารที่ไม่ใช้ออกซิเจน งานออกแบบต่าง ๆ อยู่ซึ่งจะดำเนินการด้วยพึงพอใจประสิทธิภาพในการลด COD แต่ส่วนใหญ่จะยังไม่ดีให้เหมาะสำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพ เพื่อศึกษาของการสร้างก๊าซชีวภาพในโรงงานในเชิงพาณิชย์มีจริงไม่จริง และมีความเสี่ยง ทางปฏิบัติเพิ่มเติมดังนั้นวิธีการศึกษาของ dynamics สำหรับเพิ่มประสิทธิภาพผลผลิตก๊าซชีวภาพจะลงพืชพาณิชย์จะขนาดเล็กขนาดปรับขนาดขณะรักษาปฏิบัติรัฐเทียบเท่าในโหมดการเริ่มต้นของโรงงานก๊าซชีวภาพ เราจำเป็นต้องสร้างชีวมวล (จุลินทรีย์เซลล์) ให้เพียงพอเซลล์ไปใช้เรื่องเกษตรอินทรีย์ในปาล์มน้ำมันโรงงานผลิตน้ำ (POME) เพื่อป้องกันไม่ให้ pH ลดลงไปขีดจำกัดล่างสำหรับ methanogens เติบโตโดยปกติงานนี้เน้นระยะเวลาเริ่มต้นของโรงงาน อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้โรงงานยาในขั้นตอนนี้ เราจะใช้ชุดทดลองชุดเข้าใจว่าอัตราส่วนของน้ำเสียตะกอนในขั้นตอนเริ่มต้นมีผลต่อการประสิทธิภาพการทำงานของโรงงานผลิตก๊าซ นอกจากนี้ เราพยายามเพื่อให้ได้ความเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับกลไกหลังการผลการทดลองใช้ทั้งสองแบบจำลองกึ่งประจักษ์ (รุ่น Gompertz) [1, 2] และกลไกการทำรุ่น (จลนพลศาสตร์ชนิด Monod)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ
น้ำมันปาล์มน้ำทิ้งจากโรงงานส่วนใหญ่ในภาคใต้ของประเทศไทยในขณะนี้ถูกนำมาใช้ในการผลิตก๊าซชีวภาพสำหรับการผลิตไฟฟ้า.
อย่างไรก็ตามการออกแบบและการทำงานของก๊าซชีวภาพพืชโดยทั่วไปยังคงก่อให้เกิดผลลัพธ์และความจำเป็นที่ชาญฉลาดมากขึ้น
ความเข้าใจเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวในการออกแบบกระบวนการและระบบการควบคุมการ บรรลุผลลัพธ์ที่ดีที่สุด แม้ว่า
กระบวนการทางอุตสาหกรรมปรับกำลังทำงานในโหมดต่อเนื่องบางการทดลองชุดที่จะต้องได้อย่างรวดเร็ว
เข้าใจกลไกของความเข้าใจในกระบวนการทางอุตสาหกรรม งานนี้เป็นความพยายามที่จะเข้าใจผลกระทบของ
อัตราส่วนน้ำเสีย-ตะกอนในประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพในบ่อชุดที่เลียนแบบอุตสาหกรรมที่คล้ายกัน
ปฏิบัติ.
ทดลองดำเนินการในการควบคุมอุณหภูมิ 35 + -0.5 องศาเซลเซียส สองชุดของการทดลอง
ได้ดำเนินการและการรักษาที่ถูกจำลองแบบเพื่อให้สอดคล้องของพวกเขา ในชุดแรก wastewatersludge
ปกคลุมอัตราส่วน 1: 1 (มีการเพิ่มโซเดียมไบคาร์บอเนต) 1: 1, 1: 2 และ 2: 1 พบว่ามีอัตราส่วน
ผลกระทบอย่างมากต่อการผลิตก๊าซชีวภาพและอัตราส่วน 1: 2 ให้ก๊าซชีวภาพการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงสุดตาม
อัตราส่วน 1: 1 (มีโซเดียมนอกจากสองคาร์บอเนต) ในอัตราส่วน 1: 1, โซเดียมนอกจากสองคาร์บอเนตจะต้อง
เริ่มต้นการเติมออกซิเจนในช่วงพีเอชที่สามารถทำงานได้ในขณะที่อัตราส่วน 1: 2 pH เริ่มต้นอยู่ในช่วงที่สามารถทำงานได้
โดยไม่จำเป็นต้องของการเติมของ อย่างไรก็ตามในอัตราส่วน 2: 1 เริ่มต้นค่า pH ต่ำเกินไปที่จะปรับค่า pH
ทางเศรษฐกิจโดยการเพิ่มโซเดียมไบคาร์บอเนต ชุดที่สองก็คือการ จำกัด การทดลองเพื่ออัตราส่วนแคบ
ช่วงคือ: 1: 1 (มีโซเดียมนอกจากสองคาร์บอเนต) 1: 1.5, 1: 2, 1: 2.5 ทั้งในชุดของการทดสอบอัตราส่วน 1: 2
ให้ผลิตก๊าซชีวภาพที่ดีที่สุดที่มีศักยภาพของ 76.62 และ 78.52 มลก๊าซชีวภาพ / g COD ลบออกตามลำดับ ในทุก
การรักษากระบวนการก็สามารถที่จะลบกว่า 80% ของน้ำเสียเริ่มต้นซีโอดี.
สม Gompertz การแก้ไขถูกใช้ในการประเมินเฉพาะก๊าซชีวภาพอัตราการผลิตสูงสุด (MBPR
หรือ Rm / S0) นอกจากนี้ยังพบว่าอัตราส่วน 1: 2 ให้ MBPR ที่ดีที่สุดในซีรีส์ทั้งสองการทดลอง (26.87 มล
ก๊าซชีวภาพ / g COD วัน) การปรับเปลี่ยนรุ่น Monod ชนิดนอกจากนี้ยังได้รับการพัฒนาเพื่ออธิบายการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์
และการบริโภคสารตั้งต้นผลิตก๊าซชีวภาพที่น่าพอใจ โดยทั่วไปรีไซเคิลกากตะกอนให้ชีวมวลที่ใช้งาน
ซึ่งสามารถใช้พื้นผิวในทันทีโดยไม่ต้องบำบัดน้ำเสียระยะที่ล่าช้าอย่างมีนัยสำคัญหรือความล่าช้า เหมาะ
อัตราส่วนน้ำเสียกากตะกอน-ยังตัดความจำเป็นของการเติมสารเคมีใด ๆ ในการปรับ pH เริ่มต้น.
คำสำคัญ: POME การผลิตก๊าซชีวภาพ, การสร้างแบบจำลองการผลิตก๊าซชีวภาพอัตราส่วนน้ำเสียกากตะกอน-
บทนำ
อุตสาหกรรมน้ำมันปาล์มเป็นอุตสาหกรรมที่สำคัญในประเทศไทยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคใต้ . มันเป็นที่คาดว่าน้ำเสีย
ที่ปล่อยออกมาจากแต่ละโรงงานน้ำมันปาล์ม 300-700 ม.
​​3
/ วันโดยเฉลี่ย (COD 50,000-150,000 มิลลิกรัม / ลิตร) ขณะนี้มีกว่า
80 โรงงานทั่วประเทศดังนั้นจำนวนของน้ำเสียได้รับการรักษามากกว่า 40,000m3
/ วันหรือ 14,600,000 เมตร
3
เป็นประจำทุกปี.
ปัจจุบันส่วนใหญ่ของกลางโรงงานน้ำมันปาล์มที่มีขนาดใหญ่มีการเคลื่อนไหวที่จะสร้าง พืชที่ผลิตไฟฟ้าจาก
น้ำเสียที่ผ่านการผลิตก๊าซชีวภาพเกิดขึ้นในกระบวนการย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจน การออกแบบต่างๆที่มีอยู่ซึ่งมีการดำเนินการกับ
ประสิทธิภาพที่น่าพอใจในระยะของการลดซีโอดี แต่ส่วนใหญ่ของพวกเขาจะยังไม่ดีเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพ เพื่อศึกษา
การเปลี่ยนแปลงของรุ่นที่ผลิตก๊าซชีวภาพในโรงงานเชิงพาณิชย์ที่เกิดขึ้นจริงไม่ได้ในทางปฏิบัติและมีความเสี่ยง ดังนั้นการปฏิบัติมากขึ้น
แนวทางการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของการเพิ่มประสิทธิภาพการส่งออกก๊าซชีวภาพคือการลดขนาดพืชในเชิงพาณิชย์ที่จะมีขนาดเล็กมาก
เครื่องชั่งน้ำหนักขณะที่การรักษาสถานะการทำงานเทียบเท่า.
ในโหมดเริ่มต้นขึ้นจากโรงงานก๊าซชีวภาพเราจำเป็นต้องสร้างขึ้นชีวมวล (เซลล์ของจุลินทรีย์) เช่นว่าเซลล์พอที่จะใช้
สารอินทรีย์ในน้ำทิ้งโรงงานสกัดน้ำมันปาล์ม (POME) เพื่อป้องกันการลดค่าความเป็นกรดลงไปวงเงินที่ต่ำกว่าสำหรับ methanogens ที่จะเติบโต
ได้ตามปกติ.
งานนี้มุ่งเน้นไปที่ระยะเวลาที่เริ่มต้นขึ้นของพืช แต่แทนการใช้พืชลดขนาดลงในขั้นตอนนี้เรา
จะใช้ชุดการทดลองชุดที่จะเข้าใจว่าน้ำเสียเพื่อตะกอนอัตราส่วนในขั้นตอนเริ่มต้นขึ้นส่งผลกระทบต่อ
ประสิทธิภาพการทำงานของโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพ นอกจากนี้เราพยายามที่จะได้รับความเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับกลไกที่อยู่เบื้องหลัง
ผลการทดลองใช้ทั้งรูปแบบกึ่งเชิงประจักษ์ (รูปแบบ Gompertz) [1, 2] และรูปแบบกลไก (จลนศาสตร์ Monod ชนิด)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม
ที่สุดน้ำเสียโรงงานปาล์มน้ำมันในภาคใต้ของประเทศไทย ปัจจุบันใช้ในการผลิตก๊าซชีวภาพเพื่อผลิตไฟฟ้า
อย่างไรก็ตาม การออกแบบและการดำเนินการของก๊าซชีวภาพพืชโดยทั่วไปต้องการความเข้าใจที่ลึกซึ้ง และยังคง suboptimal
มากกว่าการเคลื่อนไหว เพื่อออกแบบกระบวนการและระบบการควบคุมเพื่อให้บรรลุผลที่ดีที่สุด แม้ว่า
อุตสาหกรรมปรับกระบวนการทำงานในโหมดต่อเนื่องบางชุดการทดลองจะต้องรวดเร็ว
เข้าใจความเข้าใจกลไกของกระบวนการอุตสาหกรรม งานนี้ คือ ความพยายามที่จะเข้าใจผลกระทบของกากตะกอนน้ำเสีย
อัตราส่วนต่อประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพในเครื่องยนต์รุ่นที่เลียนแบบการปฏิบัติอุตสาหกรรม

คล้ายๆ การทดลองที่ควบคุมอุณหภูมิ 35 - 0.5 องศา สองชุดของการทดลอง
การทดลองและการทดลองซ้ำเพื่อตรวจสอบความสอดคล้องของพวกเขา ในชุดแรก wastewatersludge
อัตราส่วน 1 : 1 ( โซเดียมไบ คาร์บอเนตครอบคลุม 1 ) , 1 : 1 , 1 : 2 และ 2 : 1 . พบว่า อัตราส่วนที่ได้ผลอย่างมากต่อการผลิตก๊าซชีวภาพและอัตราส่วน 1 : 2 ให้ก๊าซชีวภาพผลิตประสิทธิภาพสูงสุดตาม
โดยอัตราส่วน 1 : 1 ( โซเดียมไบ คาร์บอเนต นอกจากนี้ด้วย )ที่อัตราส่วนโซเดียมไบ คาร์บอเนต นอกจากนี้ต้อง
เริ่มต้นการหมักที่พีเอชช่วงที่อัตรา 1 : 2 สามารถใช้งานได้ในขณะที่ pH เริ่มต้นอยู่ในช่วงงาน
โดยไม่ต้องของการเพิ่ม อย่างไรก็ตาม ในอัตราส่วน 2 : 1 โดยการปรับพีเอช pH ต่ำเกินไป โดยการเพิ่มโซเดียมไบคาร์บอเนต
ทางเศรษฐกิจ . ชุดที่สองถูกขังการทดลองอัตราส่วน
ช่วงแคบๆ คือ1 : 1 ( โซเดียมคาร์บอเนต นอกจากนี้ BI ) 1 : 1.5 2 1:2.5 . ทั้ง 2 ชุดการทดลอง อัตราส่วน 1 : 2
ทำให้ศักยภาพการผลิตก๊าซชีวภาพของ 76.62 78.52 มิลลิลิตรและก๊าซชีวภาพ / กรัมซีโอดีออกตามลำดับ ใน
รักษากระบวนการสามารถลบมากกว่า 80% ของน้ำเสียซีโอดีเริ่มต้น .
แก้ไขๆสมการใช้ประมาณค่าอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพ mbpr
( เฉพาะหรือ RM / Name ) นอกจากนี้ยังพบว่าอัตราส่วน 1 : 2 ให้ mbpr ที่ดีที่สุดในทดลองทั้งชุด ( 26.87 ml
ก๊าซชีวภาพ / กรัม ซีโอดีวัน ) แก้ไขรูปแบบ Monod ประเภทถูกพัฒนาเพื่ออธิบายการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์
( การบริโภคและการผลิตก๊าซชีวภาพในเกณฑ์ดี โดยทั่วไป ให้ใช้งานระบบตะกอนเวียน
ซึ่งสามารถใช้สารอาหารในน้ำเสียได้ทันที โดยไม่มีความล่าช้าทางเฟสหรือล่าช้า เหมาะ
กากตะกรันอัตราส่วนตัดออกยังต้องเพิ่มสารเคมีใด ๆเพื่อปรับพีเอชเริ่มต้น
คำสำคัญ : pome การผลิตก๊าซชีวภาพ , ก๊าซชีวภาพ , น้ำเสียกากตะกอนแบบอัตราส่วน

แนะนำอุตสาหกรรมน้ำมันปาล์มเป็นอุตสาหกรรมหลักของประเทศไทย โดยเฉพาะในภาคใต้