วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2559

งานวิจัยนี้ศึกษาการใช้เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพแบบห้องเดี่ยวร่วมกับหอดูดซึมเพื่อการบำบัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์จากการบำบัดน้ำเสียปนเปื้อนสารอินทรีย์และซัลเฟต โดยถังปฏิกรณ์แบ่งเป็น 2 ห้องย่อย ห้องแรกทำหน้าที่เป็นห้องไร้อากาศ และห้องที่สองทำหน้าที่เป็นห้องเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ หอดูดซึมบรรจุชั้นตัวกลางแบบกลวงสูง 5 เซนติเมตร เวียนน้ำจากห้องเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ 36 ลิตรต่อวัน เดินระบบแบบต่อเนื่องโดยใช้น้ำเสียสังเคราะห์ที่ประกอบด้วยกลูโคสสำหรับเป็นแหล่งคาร์บอนความเข้มข้น 3,000 มิลลิกรัมซีโอดีต่อลิตร โซเดียมซัลเฟตความเข้มข้น 300 มิลลิกรัมซัลเฟตต่อลิตร ควบคุมอัตราการไหลของน้ำเสียเท่ากับ 2 ลิตรต่อวัน และระยะเวลากักเก็บน้ำเท่ากับ 1 วันในแต่ละห้อง ผลการเดินระบบห้องไร้อากาศพบว่าระบบมีความเสถียรตั้งแต่วันที่ 40 โดยมีประสิทธิภาพการบำบัดสารอินทรีย์ช่วงคงที่เฉลี่ยเท่ากับ 78.4±3.21% และ 85.3±5.69% ในเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ 1 และ 2 ตามลำดับ สำหรับประสิทธิภาพการบำบัดซัลเฟตช่วงคงที่มีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 97.7±3.03% และ 98.5±2.08% ตามลำดับ และผลิตก๊าซชีวภาพที่มีก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ความเข้มข้น 14,500±620 ส่วนในล้านส่วน และ 17,300±470 ส่วนในล้านส่วน ในเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ 1 และ 2 ตามลำดับ ในวันที่ 110 ติดตั้งอุปกรณ์ทางไฟฟ้าและผันน้ำขาออกห้องไร้อากาศเข้าสู่ห้องเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ ระบบสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 8.00 mW/m2 และ 6.88 mW/m2 ในเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ 1 และ 2 ตามลำดับ และการบำบัดซัลไฟด์ในห้องเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีเป็นหลัก โดยผลิตภัณฑ์หลักที่เกิดขึ้นคือซัลเฟอร์และซัลเฟต เมื่อเดินระบบต่อเนื่องพบว่าประสิทธิภาพการบำบัดซัลไฟด์และการผลิตกระแสไฟฟ้ามีค่าลดลงจากการเสื่อมของเยื่อเลือกผ่านโปรตอนและขั้วแคโทด การบำบัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์โดยหอดูดซึมพบว่ามีประสิทธิภาพคงที่เฉลี่ย 99.0±0.20% และ 98.7±0.17% ในเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ 1 และ 2 ตามลำดับ เมื่อวิเคราะห์กลุ่มประชากรจุลินทรีย์ในห้องไร้อากาศและบนขั้วแอโนดของเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพที่ 1 พบว่าแบคทีเรียในห้องไร้อากาศที่พบมากที่สุดคือ Streptococcus macedonicus (38%) และพบแบคทีเรียกลุ่มรีดิวซ์ซัลเฟต 2 ชนิดคือ Desulfovibrio vulgaris (9%) และ Thermodesulfovibrio yellowstonii (4%) สำหรับแบคทีเรียกลุ่มหลักที่พบบนขั้วแอโนดยังคงพบ S. macedonicus (48%) และพบแบคทีเรียกลุ่มออกซิไดซ์ซัลไฟด์คือ Halothiobacillus neapolitanus (12%) อีกทั้งยังพบ Klebsiella pneumoniae (20%) ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่สามารถส่งถ่ายอิเลคตรอนไปยังขั้วแอโนดได้ สำหรับสายพันธุ์อาเคียร์ที่พบมากที่สุดในห้องไร้อากาศและบนขั้วแอโนดคือ Methanosaeta concilii และจากการศึกษาลักษณะขั้วแอโนดหลังการใช้งานโดยวิธี SEM/EDS พบการสะสมของซัลเฟอร์ (ของแข็ง) เพียง 1% โดยน้ำหนัก อาจเป็นผลมาจากการกวนผสมจึงช่วยลดการสะสมของซัลเฟอร์บนขั้วแอโนดได้