Analysis of Sulfide Content for the Enhancement of Biogas Production System
Keywords:
Biogas, hydrogen sulfide, metal sulfide, food waste, upflow anaerobic sludge blanket (UASB)Abstract
The research investigated the quantity of sulfide generated in the process of producing biogas as a guideline for developing a biogas production system from food waste using a single-stage upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor at mesophilic temperature (37 °C), without pH control. The study revealed that in the biogas production process, along with the identified gas components such as CH4, CO2, and H2, hydrogen sulfide (H2S) components were also found. These H2S components existed in two forms: hydrogen sulfide in the gas phase and in the liquid phase known as dissolved hydrogen sulfide, which resulted from the dissolution of hydrogen sulfide gas in water. The quantities of dissolved sulfide and hydrogen sulfide gas were observed in the ranges of 10-30 and 120-180 mg/L, respectively. It was evident that the quantity of hydrogen sulfide gas did not significantly affect the characteristics of the biogas in term of reducing a heating value of biogas if it were to be utilized for energy. On the other hand, the quantity of dissolved sulfide impacted the efficiency of biogas production due to the formation of metal sulfide complexes from the dissolved sulfide ions. These complexes gradually intensified in color as the rate of organic substrate feeding increased. This phenomenon caused a reduction in the levels of micronutrients in the anaerobic system, resulting in insufficient supply for the microbial enzymes responsible for biogas production. Consequently, the biogas production efficiency decreased, as evidenced by the reduced yield of biogas.
References
Andersson J, Helander-Claesson J, Olsson J. Study on reduced process temperature for energy optimisation in mesophilic digestion: A lab to full-scale study. Appl Energy 2020;271:115108.
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. คู่มือความปลอดภัยในการผลิตและการใช้พลังงานก๊าซชีวภาพ [อินเตอร์เน็ต]. 2557 [เข้าถึงเมื่อ 18 พ.ค. 2566]. เข้าถึงได้จาก: http://e-lib.dede.go.th/mm-data/Bib15372.pdf
Zhong C, Liu Y, Xu X, Yang B, Aamer M, Zhang P, Huang G. Paddy-upland rotation with Chinese milk vetch retention reduced the global warming potential and greenhouse gas emissions intensity of double rice cropping system. Environ Pollut 2021;276:116696.
Intanoo P, Chaimongkol P, Chavadej S. Hydrogen and methane production from cassava wastewater using two-stage upflow anaerobic sludge blanket reactors (UASB) with an emphasis on maximum hydrogen production. Int J Hydrog Energy 2016;41(14):6107-14.
Ratanatamskul C, Manpetch P. Comparative assessment of prototype digester configuration for biogas recovery from anaerobic co-digestion of food waste and rain tree leaf as feedstock. Int Biodeterior Biodegradation 2016;113:367-74.
Menon A, Wang J-Y, Giannis A. Optimization of micronutrient supplement for enhancing biogas production from food waste in two-phase thermophilic anaerobic digestion. Waste Manag 2017;59:465-75.
Ilangovan K, Noyola A. Availability of micronutrients during anaerobic digestion of molasses stellage using an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. Environ Technol 1993;14(8):795-9.
Thanh PM, Ketheesan B, Yan Z, Stuckey D. Trace metal speciation and bioavailability in anaerobic digestion: A review. Biotechnol Adv 2016;34(2):122-36.
Seneesrisakul K, Sutabutr T, Chavadej S. The effect of temperature on the methanogenic activity in relation to micronutrient availability. Energies 2018;11(5):1057.
Chandra R, Vijay VK, Subbarao PMV, Khura K. Production of methane from anaerobic digestion of jatropha and pongamia oil cakes. Appl Energy 2012;93:148-59.
Khan IU, Othman MHD, Hashim H, Matsuura T, Ismail AF, DashtArzhandi M, et al. Rezaei-DashtArzhandi M, Azelee IW. Biogas as a renewable energy fuel – A review of biogas upgrading, utilization and storage. Energy Convers Manag 2017;150:277-94.
Nhut HH, Thanh VLT, Le LT. Removal of H2S in biogas using biotrickling filter: Recent development. Process Saf Environ Prot 2020;144:297-309.
วรรณพร วัฒน์สุนธร, วิษณุ สีโหน, เฉลิมชัย เรืองชัยนิคม, ปัญญมี สัจจกมล, อรทัย ชวาลภาฤทธิ์, สุภางค์ จุฬาลักษณานุกูล, วรวุฒิ จุฬาลักษณานุกูล. การลดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ในระบบผลิตก๊าซด้วยกระบวนการทางชีวภาพ. วารสารวิทยาศาสตร์ มศว. 2557;30(2):187-202.
พัชรินทร์ ราโช, บุญชัย วิจิตรเสถียร. การเพิ่มประสิทธิภาพการย่อยสลายแบบไร้ออกซิเจนเพื่อบำบัดตะกอนส่วนเกินจากระบบตะกอนเร่งด้วยกระบวนการหมุนเวียนค่าความเป็นด่าง. รายงานการวิจัย สาขาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม, สำนักวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี; 2558 สัญญาเลขที่ SUT7-715-55-12-47.
Chen Q, Wu W, Qi D, Ding Y, Z Zhao. Review on microaeration-based anaerobic digestion: State of the art, challenges, and prospectives. Sci Total Environ 2020;710:136388.
Jiraprasertwong A, Seneesrisakul K, Pornmai K, Chavadej S. High methanogenic activity of a three-stage UASB in relation to the granular sludge formation. Sci Total Environ 2020;724:138145.
ยสุภนิจ เอี่ยมจินดา. การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตก๊าซมีเทนจากน้ำกากส่าที่มีปริมาณของโพแทสเซียมและซัลเฟตสูงโดยการเจือจางและควบคุมปริมาณของธาตุอาหารเสริม. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาเทคโนโลยีปิโตรเคมี, วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. กรุงเทพฯ; 2562.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Huachiew Chalermprakiet Science and Technology Journal
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความทุกบทความที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นลิขสิทธิ์ของ คณะวิทยาศาสตร์แฟละเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยหัวเฉียวเฉลิมพระเกียรติ
