ศักยภาพการผลิตก๊าซมีเทนจากน้ำเสียในกระบวนการล้างหนอนแมลงวันลายที่เลี้ยงด้วยกากถั่วดาวอินคา
คำสำคัญ:
ศักยภาพการผลิตก๊าซมีเทน, น้ำเสีย, กากถั่วดาวอินคา, หนอนแมลงวันลายบทคัดย่อ
การแปรรูปหนอนแมลงวันลายเพื่อเป็นโปรตีนอาหารสัตว์คุณภาพสูงกำลังได้รับการสนับสนุนให้เป็นการแปรรูปในระดับอุตสาหกรรมของประเทศไทย แต่เนื่องจากกระบวนการล้างหนอนแมลงวันลายมีน้ำเสียที่ต้องได้รับการบำบัด ซึ่งเป็นน้ำเสียที่มีสารอินทรีย์เป็นองค์ประกอบสูง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงสนใจศึกษาศักยภาพการผลิตก๊าซมีเทนจากน้ำเสียในกระบวนการล้างหนอนแมลงวันลายที่เลี้ยงด้วยกากถั่วดาวอินคากับหัวเชื้อกากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพฟาร์มสุกรในอัตราส่วนวัตถุดิบต่อหัวเชื้อเท่ากับ 3:1, 1:1 และ 1:3 โดยกรัมของแข็งระเหย และควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงมีโซฟิลิกส์ 35 ± 2°C โดยผลการศึกษาพบว่าอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดคืออัตราส่วน 1:1 ระยะเวลาการหมัก 45 days มีศักยภาพการผลิตก๊าซมีเทนมากที่สุด โดยมีศักยภาพการผลิตก๊าซมีเทนสะสมเท่ากับ 401.51 ± 24.42 NmL/gVS add ที่สัดส่วนมีเทนสูงสุด 67.90% ประสิทธิภาพการย่อยสลายสารอินทรีย์ในรูปของแข็งระเหยง่ายสูงที่สุดเท่ากับ 23.76% และประสิทธิภาพการกำจัด COD 68.51% ซึ่งแสดงให้เห็นศักยภาพของน้ำเสียจากกระบวนการล้างหนอนแมลงวันลายที่สามารถเป็นวัตถุดิบในการเปลี่ยนให้อยู่ในรูปของพลังงานทดแทนด้วยการผลิตก๊าซชีวภาพและสามารถนำไปขยายผลในระดับอุตสาหกรรม
References
C. Castro-Lopez, L. Santiago-Lopez, B. Vallejo-Cordoba, A. F. Gonzalez-Cordova, A. M. Liceaga, H. S. Garcia and A. Hernandez-Mendoza, “An insight to fermented edible insects: A global perspective and prospective,” Food Research International, vol. 137, 2020, Art. no. 109750, doi:10.1016/j.foodres.2020.109750.
B. M. A. Dortmans, S. Diener, B. M. Verstappen and C. Zurbrügg, “Waste Treatment by BSF,” in Black Soldier Fly Biowaste Processing - A Step-by-Step Guide, Dübendorf, Switzerland: Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, 2017, ch. 2, pp. 6–20.
C. Sirima, Y. Vichamance and K. Nisanarth, “Value Added of Sacha Inchi by Using Nut Meal and Leaf to Produce Valuable Products,” Burapha University, ChonBuri, Thailand, Final Rep., 2017.
S. Nareerat, K. Anurak, T. Pattaraporn and K. Wannapom, “Sacha inchi meal as a novel plant protein source in common carp diet (Cyprinus carpio),” Khon Kaen Agriculture Journal, vol. 42, no. 2, pp. 442–451, 2021, doi: 10.14456/kaj.2021.38.
J. Teerapong, S. Prapaipun, M. Sonthaya, S. Aekkaphob and B. Phanupong, “A raise of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae feed by waste treatment for use as alternative protein source in animal feed,” Rajamangala University of Technology Suvarnabhumi, Phranakhon Si Ayutthaya, Thailand, Final Rep., 2020.
National Science and Technology Development Agency, “Animal technology,” in Knowledge Media Book ready-to-use Technology for Agriculture and Community. 2019, ch.3, pp. 77–81.
K. Preeya, S. Kittikorn, P. Pakamon, S. Chayanon, P. Wongphan and N. Rotjapun, “Biogas Production Potential from Black Soldier Fly Larvae Washing Process Wastewater,” in The 34th Annual Meeting of the Thai Society for Biotechnology and International Conference, Bangkok, Thailand, Nov. 24–25, 2022, pp. 12.
R. T. Gahukar, “Edible Insects Farming: Efficiency and Impact on Family Livelihood, Food Security, and Environment Compared With Livestock and Crops,” in Insects as Sustainable Food Ingredients, A. T. Dossey, J. A. Morales-Ramos and M. G. Rojas, Eds., Cambridge, MA, USA: Academic Press, 2016, ch. 4, pp. 85–111.
R. M. Jingura and R. Kamusoko, “Methods for determination of biomethane potential of feedstocks: a review,” Biofuel Research Journal, vol. 4, no. 2, pp. 573-586, 2017, doi: 10.18331/brj2017.4.2.3.
Y. Wang and L. Serventi, “Sustainability of dairy and soy processing: A review on wastewater recycling,” Journal of Cleaner Production, vol. 237, 2019, Art. no. 117821, doi: 10.1016/j.jclepro.2019.117821.
X. Chen, W. Zhou, G. Li, Q. Song, M. Ismail, Y. Wang, L. Ren and C. Cheng, “Anaerobic biodegradation of soybean-process wastewater: Operation strategy and sludge bed characteristics of a high-performance Spiral Symmetric Stream Anaerobic Bioreactor,” Water Research, vol. 197, 2021, Art. no. 117095, doi: 10.1016/j.watres.2021.117095.
V. K. Alves Araujo, S. de Almeida, S. B. de Oliveira, W. P. Calixto, G. P. Furriel and D. P. Barbosa, “Anaerobic digestion using residue of soybean processing: Biogas production and it is potential to generate energy,” presented at the 2017 18th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE), Kouty nad Desnou, Czech Republic, May 17–19, 2017, pp. 1–4.
M.-J. Kim and S.-H. Kim, “Conditions of lag-phase reduction during anaerobic digestion of protein for high-efficiency biogas production,” Biomass and Bioenergy, vol. 143, 2020, Art. no. 105813 doi: 10.1016/j.biombioe.2020.105813.
Y. Zhou, Z. Zhang, T. Nakamoto, Y. Li, Y. Yang, M. Utsumi and N. Sugiura, “Influence of substrate-to-inoculum ratio on the batch anaerobic digestion of bean curd refuse-okara under mesophilic conditions,” Biomass and Bioenergy, vol. 35, no. 7, pp. 3251–3256, 2011, doi: 10.1016/j.biombioe.2011.04.002.
P. Bulak, K. Proc, M. Pawłowska, A. Kasprzycka, W. Berus and A. Bieganowski, “Biogas generation from insects breeding post production wastes,” Journal of Cleaner Production, vol. 244, 2020, Art. no. 118777, doi: 10.1016/j.jclepro.2019.118777.
C. Lalander, Å. Nordberg, and B. Vinnerås, “A comparison in product-value potential in four treatment strategies for food waste and faeces - assessing composting, fly larvae composting and anaerobic digestion,” GCB Bioenergy, vol. 10, no. 2, pp. 84–91, 2018, doi: 10.1111/gcbb.12470.
Fermentation of organic materials-characterisation of the substrate, sampling, collection of material data, fermentation tests, VDI 4630, VDI Verein Deutscher Ingenieure e.V., Düsseldorf, Germany, 2006.
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, American Public Health Association, Washington, DC, USA:, 2005, pp. 2-33–5.21.
C. H. Pham, J. M. Triolo, T. T. T. Cu, L. Pedersen, and S. G. Sommer, “Validation and Recommendation of Methods to Measure Biogas Production Potential of Animal Manure,” Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, vol. 26, no. 6, pp. 864–873, 2013, doi: 10.5713/ajas.2012.12623.
A. Hussain and S. K. Dubey, “Specific methanogenic activity test for anaerobic degradation of influents,” Applied Water Science, vol. 7, pp. 535–542, 2017, doi: 10.1007/s13201-015-0305-z.
J. Filer, H. H. Ding and S. Chang, “Biochemical Methane Potential (BMP) Assay Method for Anaerobic Digestion Research,” Water, vol. 11, no. 5, 2019, Art. no. 921, doi: 10.3390/w11050921
P. Latifi, M. Karrabi and S. Danesh, “Anaerobic co-digestion of poultry slaughterhouse wastes with sewage sludge in batch-mode bioreactors (effect of inoculum-substrate ratio and total solids),” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 107, pp. 288–296, 2019, doi:10.1016/j.rser.2019.03.015.
R. Karki, W. Chuenchart, K. C. Surendra, S. Shrestha, L. Raskin, S. Sung, A. Hashimoto and S. Kumar Khanal, “Anaerobic co-digestion: Current status and perspectives,” Bioresource Technology, vol. 330, 2021, Art. no. 125001, doi: 10.1016/j.biortech.2021.125001.
M. Barret, N. Gagnon, E. Topp, L. Masse, D. I. Masse and G. Talbot, “Physico-chemical characteristics and methanogen communities in swine and dairy manure storage tanks: spatio-temporal variations and impact on methanogenic activity,” Water Research, vol. 47, no. 2, pp. 737–746, 2013, doi: 10.1016/j.watres.2012.10.047.
Y. Song, S. Meng, G. Chen, B. Yan, Y. Zhang, J. Tao, Y. Li and J. Li, “Co-digestion of garden waste, food waste, and tofu residue: Effects of mixing ratio on methane production and microbial community structure,” Journal of Environmental Chemical Engineering, vol. 9, no. 5, 2021, Art. no. 105901, doi: 10.1016/j.jece.2021.105901.
F. Liotta, G. d'Antonio, G. Esposito, M. Fabbricino, E. D. van Hullebusch, P. N. Lens, F. Pirozzi and L. Pontoni, “Effect of total solids content on methane and volatile fatty acid production in anaerobic digestion of food waste,” Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy, vol. 32, no. 10, pp. 947–953, 2014, doi: 10.1177/0734242X14550740.
A. A. Pilarska, K. Pilarski, A. Wolna-Maruwka, P. Boniecki and M. Zaborowicz, “Use of Confectionery Waste in Biogas Production by the Anaerobic Digestion Process,” Molecules, vol. 24, no. 1, 2018, Art. no. 37, doi: 10.3390/molecules24010037.
Y. M. Yoon, S. H. Kim, K. S. Shin, and C. H. Kim, “Effects of substrate to inoculum ratio on the biochemical methane potential of piggery slaughterhouse wastes,” Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, vol. 27, no. 4, pp. 600–607, 2014, doi: 10.5713/ajas.2013.13537.
F. Yunus and T. L. Simangunsong, “Anaerobic Digestion of Industrial Tempeh Wastewater with Sludge from Cow Manure Biogas Digester as Inoculum: Effect of F/M Ratio on the Methane Production,” International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, vol. 11, no. 3, 2021, pp. 1007–1013, doi: 10.5713/ajas.2013.13537
S. Pilli, A. K. Pandey, A. Katiyar, K. Pandey, and R. D. Tyagi, “Pre-treatment technologies to enhance anaerobic digestion,” in Sustainable Sewage Sludge Management and Resource Efficiency, London, UK: IntechOpen Ltd., 2020, ch. 2, pp. 23.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2023 คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหาร
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของคณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
ข้อความที่ปรากฏในบทความแต่ละเรื่องในวารสารวิชาการเล่มนี้เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่านไม่เกี่ยวข้องกับสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง และคณาจารย์ท่านอื่นๆในสถาบันฯ แต่อย่างใด ความรับผิดชอบองค์ประกอบทั้งหมดของบทความแต่ละเรื่องเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
