3 ขั้นตอนการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสีย ที่เจ้าของกิจการห้ามมองข้าม!

3 ขั้นตอนการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสีย ที่เจ้าของกิจการห้ามมองข้าม !

ตามกฎหมายกำหนดให้กิจการบางประเภทที่เป็นแหล่งกำเนิดน้ำเสียต้องควบคุมค่าน้ำทิ้งไม่ให้มีคุณสมบัติเกินกว่าค่ามาตรฐานที่กำหนด ดังนั้นผู้ประกอบการควรมีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับระบบบำบัดน้ำเสียเบื้องต้น ในการบำบัดน้ำเสียไมให้มีคุณสมบัติเป็นไปตามมาตรฐานน้ำทิ้งก่อนปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม เช่น โรงงานอุตสาหกรรม อาคารบางประเภทบางขนาด การเลี้ยงสุกร เป็นต้น

กิจการที่เข้าข่ายเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษจะต้องบำบัดน้ำเสียให้เป็นไปตามที่กฎหมายกำหนด และบันทึกข้อมูลแสดงผลการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสียในแต่ละวัน ตามแบบ ทส. 1 และรายงานผลในแต่ละเดือนตามแบบ ทส. 2 ตามกฎกระทรวงกำหนดหลักเกณฑ์ วิธีการและแบบการเก็บสถิติและข้อมูล การจัดทำบันทึกรายละเอียดและรายงานสรุปผลการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสีย พ.ศ. 2555 หากน้ำทิ้งไม่ผ่านตามมาตรฐานที่กำหนด มีความผิดตาม พ.ร.บ. ส่งเสริมและรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ หรือกฎหมายควบคุมเฉพาะประเภทกิจการ อาจถูกสั่งระงับกิจการชั่วคราว ถูกปรับเป็นรายวัน หรือผู้บริหาร / เจ้าของโรงงานอาจเผชิญโทษจำคุก ดังนั้นเจ้าของหรือผู้ครอบครองแหล่งกำเนิดมลพิษมีหน้าต้องปรับปรุง แก้ไข ซ่อมแซม หรือเปลี่ยนแปลงระบบบำบัดน้ำเสียให้มีประสิทธิภาพเพียงพอและเป็นไปตามที่กฎหมายกำหนด โดยเบื้องต้นควรมีความรู้และเข้าใจในขั้นตอนการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสีย ดังนี้

1. การบำบัดขั้นต้น (Preliminary Treatment)

เป็นการบำบัดทางกายภาพ โดยใช้ตะแกรงดักสิ่งสกปรกขนาดใหญ่ และใช้ถังตกตะกอนเพื่อแยกตะกอนหนัก (Primary Sludge) รวมถึงอาจใช้ถังดักไขมันร่วมด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องสูบน้ำอุดตันหรือเสียหาย สามารถกำจัดของแข็งแขวน ลอยได้ 50–70% และลดค่า BOD ได้ 25–40% (ขึ้นอยู่กับลักษณะน้ำเสียและประสิทธิภาพของถังตกตะกอน) ระบบบำบัดขั้นต้นและขั้นที่สอง ถือเป็นระบบมาตรฐานที่นิยมใช้ทั่วไปในแหล่งกำเนิดมลพิษต่างๆ

อุปกรณ์สำคัญ

1.1 ตะแกรง

ตะแกรงมีไว้ใช้ในการดักเศษขยะต่างๆ จากน้ำเสีย เช่น เศษไม้ เศษกระดาษ เศษพลาสติก เป็นต้น

มีประโยชน์ในการช่วยเสริมประสิทธิภาพในการบําบัดน้ําเสียและป้องกันความเสียหายที่มีต่อเครื่องจักรกลต่างๆ เช่นเครื่องสูบน้ํา เครื่องเติมอากาศ เป็นต้น ตะแกรงมีอยู่ด้วยกัน 2 แบบ คือ

ตะแกรงหยาบ ซึ่งมีช่องว่างระหว่างแท่งเหล็กตั้งแต่ 25 มม.ขึ้นไป
ตะแกรงละเอียด มีช่องว่างระหว่าง 2 ถึง 6 มม.

1.2 บ่อดักไขมัน

เป็นอุปกรณ์สําหรับแยกไขมันไม่ให้ไหลปนไปกับน้ำทิ้ง เป็นการช่วยรักษาสภาพน้ำในขั้นต้น ก่อนปล่อยไปยังระบบบําบัดขั้นถัดไป ถังดักไขมันประกอบด้วยส่วนกักเก็บน้ำเพื่อให้น้ำมันและไขมันลอยตัวโดยเป็น แผงกั้นและมีพื้นที่สําหรับกักเก็บน้ำเสีย ในส่วนนี้ต้องออกแบบให้มีระยะเวลาพอเหมาะ เพื่อให้น้ำมันและไขมันลอยตัวขึ้นบนผิวน้ํา สามารถทําการดักน้ำมันและไขมันออกไปทําลายทิ้ง

หลักการทํางาน

ให้น้ำเสียไหลผ่านตะแกรงดักเศษอาหารซึ่งทําหน้าที่แยกเศษอาหาร แล้วน้ำเสียจะไหลต่อไปยังส่วนดักไขมัน
น้ำมันและไขมันที่แยกตัวออกจากน้ำเสียจะลอยขึ้นเป็นชั้นเหนือผิวน้ำ ซึ่งเราต้องช้อนตักน้ำมันและไขมันส่วนนี้ออกไปทิ้ง ส่วนน้ําที่อยู่ใต้ชั้นไขมันจะไหลสู่ท่อระบายน้ําทิ้ง
ระยะเวลาในการเก็บกักน้ำเสียไม่ต่ำกว่า 6 ชั่วโมง
อัตราส่วนความกว้างต่อความยาวของถังดักไขมันที่ 1:1.8

คำนวณหาปริมาตรถังดักไขมันได้ดังนี้

1.3 ถังควบคุมการไหล (Equalization Tank / EQ Tank)

หน้าที่หลัก

เป็นบ่อพักเพื่อปรับอัตราการไหลและความเข้มข้นของน้ำเสียให้คงที่ก่อนส่งไปบำบัดต่อ
ป้องกันระบบให้ช่วยรับมือกับภาวะ Shock Load (สภาวะที่ปริมาณสารอาหารหรือสารเคมีพุ่งสูงขึ้นอย่างกะทันหัน)
ช่วยปรับค่า pH ของน้ำเสียโรงงานให้มีค่าสม่ำเสมอ
ลดกลิ่นเหม็น ซึ่งมักใช้การเติมอากาศเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการหมักแบบไร้อากาศซึ่งเป็นสาเหตุของกลิ่นหลักการออกแบบ

โครงสร้าง ลักษณะของถัง EQ ด้านข้างถังต้องลาดเอียง (Sloping Sides) เพื่อรองรับแรงดันน้ำที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
การคำนวณปริมาตรถัง EQ คำนวณจากกราฟอัตราการไหลต่อเวลา โดยถังต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับน้ำเสียในส่วนที่ไหลเกินกว่าค่าเฉลี่ยได้
ข้อควรระวัง ไม่ควรนำน้ำฝนมารวม (ป้องกันไม่ให้ขนาดระบบใหญ่เกินไป) หากเลี่ยงไม่ได้ต้องออกแบบเผื่อไว้
บ่อ EQ Tank ต้องออกแบบให้รองรับกรณีน้ำท่วมหรือมีสารพิษปนเปื้อน เพื่อป้องกันระบบล่ม

2. ระบบบำบัดน้ำเสียขั้นที่สอง (Secondary Treatment)

2.1 ระบบบำบัดน้ำเสียทางเคมี

การเลือกวิธีเคมีต้องพิจารณาให้เหมาะสมกับชนิดของสารเคมีปนเปื้อนในน้ำเสียเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด โดยมีกระบวนการหลัก ดังนี้

2.1.1 การตกตะกอนโดยใช้สารเคมี (Coagulation & Flocculation)

หลักการ เติมสารเคมีประจุบวก (Coagulant) เพื่อทำลายเสถียรภาพของสารแขวนลอยประจุลบ (เช่น ดินเหนียว) ให้กลายเป็นกลาง จากนั้นกวนรวมขยายขนาดเป็นตะกอนใหญ่ขึ้น (Flocculation) และตกตะกอนลงก้นถัง

สารเคมีที่นิยมใช้

กระบวนการปรับ pH

สารเคมีจำพวกให้ผลเป็นด่าง สำหรับน้ำเสียที่มีค่า pH ต่ำ (มีลักษณะเป็นกรด)

โซดาไฟ (Sodium Hydroxide, NaOH) เป็นสารประกอบชนิดหนึ่งที่มีลักษณะเป็นของแข็งสีขาว มีคุณสมบัติเป็นเบสแก่ ฤทธิ์กัดกร่อนสูง ไม่มีกลิ่น นิยมใช้เป็นสารเคมีเพื่อปรับ pH ของน้ำเสียในระบบ เพราะมีประสิทธิภาพสูง ใช้งานและหาซื้อได้ง่าย

ปูนขาว (Calcium Hydroxide, Ca(OH)2) มีลักษณะเป็นผงหรือก้อนสีขาว มีคุณสมบัติเป็นเบส สามารถใช้เป็นสารเคมีเพื่อปรับ pH ของน้ำได้ เพราะมีราคาถูกหา ซื้อได้ง่าย

โซดาแอช (Soda Ash, Na2CO3) มีลักษณะเป็นผงสีขาว ไม่มีกลิ่น สามารถละลายได้ในน้ำ แต่ละลายได้น้อยกว่าในแอลกอฮอล์ โดยที่ไม่ก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนัง มีคุณสมบัติเป็นเบสอ่อน ปฏิกิริยาจึงไม่รุนแรงเท่าโซดาไฟ ใช้งานง่าย ปลอดภัย และประหยัดค่าใช้จ่ายได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับสารเคมีชนิดอื่น

สารเคมีจำพวกให้ผลเป็นกรด สำหรับน้ำเสียที่มีค่า pH สูง (มีลักษณะเป็นด่าง)

กรดซัลฟิวริก (Sulfuric Acid, H2SO4) หรือ กรดกำมะถัน ละลายได้ในน้ำ มีความเข้มข้นสูง ไม่มีสี แต่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง เนื่องจากคุณสมบัติเป็นกรดแก่ มีประสิทธิภาพสูง แม้ใช้ในปริมาณน้อย สามารถปรับสภาพน้ำเสียที่มีความเป็นด่างสูงให้เป็นกลางได้ทันที

กรดไฮโดรคลอริก หรือ กรดเกลือ (Hydrochloric Acid – HCl) เป็นสารเคมีประเภทกรด สามารถละลายในน้ำได้ และมีฤทธิ์กัดกร่อนสูงมาก นิยมใช้เป็นสารเคมีสำหรับปรับ pH ในน้ำเสียที่มีลักษณะเป็นด่าง ให้เป็น กลาง

กระบวนการรวมตะกอน

สารส้ม (Aluminium Sulphate, Alum) : ราคาถูก หาซื้อง่าย แต่ข้อเสียคือตะกอนเบา รีดน้ำออกยาก และบางกรณีต้องใช้ปริมาณมาก

เกลือเหล็ก (Iron Salts) คือ เฟอร์ริกคลอไรด์ (Ferric chloride, FeCl3) และ เฟอร์รัสซัลเฟต (Ferrous sulfate, FeSO4) ซึ่งรวมตะกอนแน่นกว่า รีดน้ำง่าย และใช้ปริมาณน้อยกว่าในบางงาน (เช่น การกำจัดสีน้ำเสียฟอกย้อม สารส้มต้องใช้ถึง 600 mg/L แต่เกลือเหล็กใช้เพียง 13 mg/L ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายได้เกือบ 10 เท่า)

การจัดการตะกอนโลหะหนักและการบำบัดเคมี

ข้อควรระวังเรื่องตะกอน ตะกอนที่เป็นโลหะหนักอันตรายต้องนำไปกำจัด/ฝังกลบอย่างถูกต้อง เพื่อป้องกันพิษตกค้างในระบบนิเวศ

ข้อดีของวิธีเคมี (เทียบกับระบบชีวภาพ) สารอินทรีย์บางชนิดบำบัดด้วยวิธีเคมีได้ถูกและเร็วกว่า เพราะใช้พลังงานน้อยกว่า ปฏิกิริยาเกิดไว และใช้พื้นที่ระบบน้อยกว่า

2.1.2 การทําให้เป็นกลาง (Neutralization)

เป็นการปรับสภาพความเป็นกรด – ด่าง หรือพีเอชให้อยูในสภาพที่เป็นกลาง เพื่อให้เกิดความเหมาะสมที่จะนําไปบําบัดน้ําเสียในขั้นอื่นต่อไป โดยเฉพาะกระบวนการบําบัดน้ําเสียด้วยวิธีทางชีวภาพซึ่งต้องการน้ํา เสียที่มีค่าพีเอชอยู่ในช่วง 6.5-8.5 แต่ก่อนที่จะปล่อยน้ําเสียที่ผ่าน กระบวนการบําบัดดีแล้วลงสู่ธรรมชาติ ต้องปรับสภาพ PH อยู่ในช่วง 5-9 ถ้าพีเอชต่ําจะต้องปรับสภาพด้วยด่าง ด่างที่นิยมนํามาใช้คือ โซดาไฟ ปูนขาว หรือแอมโมเนีย เป็นต้น และถ้าน้ําเสียมีค่า PH สูงต้องทําการปรับสภาพ PH ให้เป็นกลางโดยใช้กรด โดยกรดที่นิยมนํามาใช้ ได้แก่ กรดกํามะถัน กรดเกลือ หรือก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์

2.1.3 การแลกประจุ (Ion Exchange)

การค้นพบเรซินสังเคราะห์ (Synthetic Resin) ที่สามารถแลกเปลี่ยนประจุได้ดี ถือเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการทำน้ำสะอาดและการบำบัดน้ำเสีย โดยสามารถกำจัดโลหะหนักอย่างเหล็กและโครเมียม รวมถึงสารอาหารประเภทไนโตรเจน แอมโมเนีย และฟอสเฟต ออกจากน้ำทิ้งเพื่อป้องกันการเกิดบลูมของสาหร่าย ซึ่งสารอาหารที่ถูกดักจับเหล่านี้ยังสามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ได้อีกด้วย

สำหรับตัวเรซินเองเมื่อหมดประสิทธิภาพก็สามารถนำมาฟื้นฟูสภาพเพื่อใช้ซ้ำได้หลายครั้งและมีอายุการใช้งานยาวนานถึง 3-4 ปีหรือมากกว่านั้น

เรซินกลุ่มกรด (แก่/อ่อน) จะใช้แลกเปลี่ยนประจุบวกและฟื้นฟูด้วยกรดเกลือหรือเกลือแกง
ส่วนเรซินกลุ่มด่าง (แก่/อ่อน) จะใช้แลกเปลี่ยนประจุลบและฟื้นฟูด้วยโซดาไฟหรือสารละลายแอมโมเนีย

ซึ่งเรซินแต่ละชนิดจะมีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่ระบุความสามารถในการแลกประจุ สารที่ดักจับได้ วิธีการฟื้นฟู ไปจนถึงอุณหภูมิที่ต้องใช้เผาทำลายอย่างเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ทั้งนี้ การบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีแลกประจุมีข้อดีคือได้ผลรวดเร็ว ใช้พื้นที่น้อย มีประสิทธิภาพสูงช่วยให้สามารถนำผลพลอยได้กลับมาใช้ใหม่ได้ เช่น การเปลี่ยนน้ำเสียที่เป็นกรดโครมิคไม่บริสุทธิ์จากกระบวนการเคลือบผิวให้กลายเป็นกรดโครมิคที่บริสุทธิ์ผ่านการใช้เรซินแลกเปลี่ยนประจุบวก

2.1.4 การดูดซับด้วยผงถ่าน (Carbon Adsorption)

การดูดซับด้วยผงถ่าน (Carbon Adsorption) เป็นกระบวนการกำจัดสารเคมีทั้งสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำเสีย เพื่อให้ได้น้ำทิ้งที่ได้มาตรฐานก่อนปล่อยออกจากโรงงาน โดยใช้ผงถ่านขนาดเล็กประมาณ 0.1 มิลลิเมตร ที่ผ่านกระบวนการเผาไล่ไฮโดรคาร์บอนและกระตุ้น (Activate) ด้วยก๊าซออกซิไดซ์จนเกิดโครงสร้างรูพรุนทั่วทั้งชิ้น นำมาบรรจุในถังกรองแล้วปล่อยให้น้ำเสียไหลผ่านช้าๆ เพื่อให้เกิดการดูดซับอย่างเต็มที่ ซึ่งน้ำที่ผ่านกระบวนการนี้สามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ได้ ส่วนผงถ่านที่หมดประสิทธิภาพในการดูดซับ สามารถนำมาล้างด้วยสารเคมีเพื่อฟื้นฟูสภาพและนำกลับมาใช้ซ้ำได้จนกว่าจะหมดสภาพจริง แต่หากเกิดปฏิกิริยาเคมีเกาะติดแน่นจะไม่สามารถฟื้นฟูได้และต้องนำไปเผากำจัดทิ้ง ทั้งนี้ ปัญหาที่พบบ่อยคือการอุดตันของพื้นผิวด้านนอกจนปิดช่องว่างระหว่างเม็ดถ่าน ทำให้น้ำไหลผ่านไม่ได้ ซึ่งแก้ไขได้ด้วยการล้างย้อนออกเช่นเดียวกับการล้างทรายกรอง สำหรับหาปริมาณผงถ่านที่เหมาะสมรวมถึงจำนวนครั้งในการนำกลับมาใช้ซ้ำ สามารถตรวจสอบได้ในห้องปฏิบัติการโดยใช้หลักการทดสอบไอโซเทอม (Isotherm) ซึ่งจะช่วยให้ทราบความสามารถในการดูดซับสารต่อหนึ่งหน่วยน้ำหนักของผงถ่านอย่างแม่นยำ

2.1.5 การทําลายเชื้อโรค (Disinfection)

การทําลายเชื้อโรคในน้ําเสียเป็นการทําลายจุลินทรีย์ที่ทําให้เกิด โรคโดยใช้เคมีหรือสารอื่นๆ โดยมีวัตถุประสงค์คือ เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของเชื้อโรคมาสู่คนและเพื่อทําลายห่วงโซ่ของเชื้อโรคและการ ติดเชื้อก่อนที่จะถูกปล่อยลงแหล่งน้ําธรรมชาติ ซึ่งสารเคมีที่ใช้ในการกําจัด เชื้อโรค ได้แก่ คลอรีน และสารประกอบคลอรีน โบรมีน ไอโอดีน โอโซน ฟีนอลและสารประกอบของฟีนอล แอลกอฮอล์ เป็นต้น ซึ่งคลอรีนเป็นสารเคมีที่นิยมใช้มาก

2.2 ระบบบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

ระบบบําบัดน้ําเสียทางชีวภาพเหมาะกับน้ําเสียชุมชนหรือน้ําเสีย จากการเกษตร และน้ําเสียจากโรงงานที่มีสารอินทรีย์สูง ในกรณีนี้ จะกล่าวถึงการบําบัดน้ําเสียขั้นที่สอง แบบชีวภาพ โดยแบ่งเป็น 2 ประเภท ตามชนิดแบคทีเรีย ดังนี้

2.2.1 ระบบบําบัดน้ำเสียแบบใช้อากาศ (Aerobic Process) จะทําการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยแบคทีเรียที่ใช้อากาศ ดังนั้นต้อง มีการเติมอากาศตลอดเวลา ระบบที่นิยมใช้ ได้แก่ ระบบแอคติดเวเต็ด สลัดจ์ บ่อเติมอากาศ และระบบบึงประดิษฐ์ เป็นต้น

หลักการทํางานของระบบบําบัดน้ำเสียแบบใช้อากาศ

เป็นกระบวนการบําบัดน้ําเสียโดยจุลินทรีย์กลุ่มที่ต้องอาศัย ออกซิเจนละลายน้ำ หรือ ออกซิเจนอิสระ ในการ ย่อยสลายสารอินทรีย์ ปฏิกิริยาการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยแบคทีเรีย กลุ่มที่ใช้อากาศ

สามารถจําแนกได้เป็น 2 ขั้นตอน ตามลําดับดังนี้ คือ

ขั้นตอนที่ 1 : เป็นกระบวนการนําสารอินทรีย์หรือสารอาหารเข้า ไปในเซลล์ โดยจุลินทรีย์จะส่งเอนไซม์ (Enzyme) ออกมาย่อย สลายสารอินทรีย์ที่มาเกาะติดที่ผนังเซลล์เพื่อเปลี่ยนให้อยู่ในรูป ของสารโมเลกุลเล็กที่จะสามารถซึมผ่านเข้าไปในเซลล์ของ จุลินทรีย์ได้

ขั้นตอนที่ 2 : เป็นกระบวนการทางชีวเคมีภายในเซลล์จุลินทรีย์ เพื่อที่จะผลิตพลังงานไปใช้ในกิจกรรมต่าง ๆ และการสร้างเซลล์ใหม่โดยเขียนอยู่ในรูปของสมการโดยรวมได้ ดังนี้

สารอินทรีย์ + N + P ———-> เซลล์ใหม่ + CO2 + H2O + พลังงาน

เมื่อสารอินทรีย์ในน้ำเสียถูกเปลี่ยนรูปมาเป็นจุลินทรีย์เซลล์ใหม่ จะรวมตัวกันเป็นฟล็อก (Biological Flocculation) ก็จะมีน้ำหนักมากขึ้น และแยกออกจากน้ําเสียได้ง่ายด้วยการตกตะกอน

ชนิดของระบบบําบัดน้ําเสียแบบใช้อากาศมีดังนี้

ระบบบําบัดน้ําเสียแบบแอกทิเวเต็ดสลัดจ์หรือ AS สามารถแบ่งได้เป็น 4 แบบ ได้แก่

1. ระบบแอกทิเวเต็ดสลัดจ์แบบกวนสมบูรณ์ (Completely Mixed Activated Sludge: CMAS) มีลักษณะสําคัญคือ จะต้องมีถังเติมอากาศ ที่สามารถกวนให้น้ําและสลัดจ์ที่อยู่ในถังผสมเป็นเนื้อเดียวกันตลอดทั่วทั้งถัง และมีการเวียนตะกอนจากถังตกตะกอน ย้อนกลับมาที่ถังเติมอากาศ เพื่อเพิ่มจํานวนจุลินทรีย์ในการย่อย สลายสารอินทรีย์

2. ระบบแอกทิเวเต็ดสลัดจ์แบบปรับเสถียรสัมผัส (Contact Stabilization Activated Sludge, CSAS) ลักษณะสําคัญคือ จะแบ่งถังเติมอากาศออกเป็น 2 ถังอิสระจากกัน ถังสัมผัส (Contact Tank) และถังย่อยสลาย (Stabilization Tank) โดยตะกอนที่สูบมาจากก้นถังตกตะกอนขั้นที่ 2 จะถูกส่งมาเติม อากาศอีกครั้งในถังย่อยสลาย จากนั้นตะกอนจะถูกส่งมาสัมผัสกับน้ำเสียในถังสัมผัส (Contact Tank) เพื่อย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสีย ในถังสัมผัสนี้ความเข้มข้นของสลัดจ์จะลดลงตามปริมาณน้ำเสียที่ผสมเข้ามาใหม่ น้ำเสียที่ถูกบําบัดแล้วจะไหลไปยังถังตกตะกอนขั้นที่ 2 เพื่อแยกส่วนตะกอนกับส่วนน้ําในถังต่อไป

3. ระบบคลองวนเวียน (Oxidation Ditch, OD) ลักษณะสําคัญ คือ รูปแบบของถังเติมอากาศจะมีลักษณะเป็นวงรีหรือวงกลม ทําให้น้ำไหลวนเวียนตามแนวยาว (Plug Flow) และรูปแบบการกวนที่ใช้เครื่องกลเติมอากาศตีน้ำในแนวนอน (Horizontal0Surface Aerator) รูปแบบของถังเติมอากาศลักษณะนี้จะทําให้เกิดสภาวะที่เรียกว่าแอน็อกซิก (Anoxic0Zone) ซึ่งเป็นสภาวะที่ไม่มีออกซิเจนละลายในน้ำ ทําให้ไนไตรทไนโตรเจนถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซไนโตรเจนโดยแบคทีเรียจําพวกไนตริฟายอิง แบคทีเรีย ทําให้ระบบสามารถบําบัดไนโตรเจนได้

4. ระบบเอสบีอาร์ (Sequencing Batch Reactor, SBR) ลักษณะสําคัญ คือ เป็นระบบประเภทเติมเข้า-ถ่ายออก (Fill-and-Draw Activated Sludge) โดยมีขั้นตอนในการบําบัดน้ำเสียแตกต่าง จากระบบตะกอนเร่งแบบอื่นๆ คือ การเติมอากาศ (Aeration) และการตกตะกอน (Sedimentation) จะดําเนินการเป็นไปตามลําดับภายในถังปฏิกิริยาเดียวกัน โดยการเดินระบบบําบัดน้ำเสียแบบเอสบีอาร์ 1 รอบการทํางาน จะมี 5 ช่วง ตามลําดับ ดังนี้

ช่วงเติมน้ำเสีย (Fill) นําน้ําเสียเข้าระบบ
ช่วงทําปฏิกิริยา (React) เป็นการลดสารอินทรีย์ในน้ําเสีย (BOD)
ช่วงตกตะกอน (Settle) ทําให้ตะกอนจุลินทรีย์ตกลงก้นถัง ปฏิกิริยา
ช่วงระบายน้ําทิ้ง (Draw) ระบายน้ําที่ผ่านการบําบัด
ช่วงพักระบบ (Idle) เพื่อซ่อมแซมหรือรอรับน้ําเสียใหม่

5. ระบบบําบัดน้ำเสียแบบบ่อปรับเสถียร (Stabilization Pond) เป็นระบบบําบัดน้ําเสียที่อาศัยธรรมชาติ ในการบําบัดสารอินทรีย์ในน้ําเสีย ซึ่งแบ่งตามลักษณะการทํางานได้ 3 รูปแบบ คือ บ่อแอนแอโรบิค (Anaerobic Pond) บ่อแฟคคัลเททีฟ (Facultative Pond) บ่อแอโรบิค (Aerobic Pond) และหากมีบ่อหลายบ่อต่อเนื่องกัน บ่อสุดท้ายจะทําหน้าที่เป็นบ่อบ่ม (Maturation Pond) เพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ําทิ้งก่อน ระบายออกสู่สิ่งแวดล้อม

2.2.2 ระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศ (Anaerobicprocess) เป็นระบบบำบัดน้ำเสียที่ใช้แบคทีเรียแบบไม่ใช้อากาศในการย่อยสลายสารอินทรีย์ ระบบที่นิยมใช้ ได้แก่ ถังกรองไร้อากาศ (Anaerobic Filter, AF) ระบบคัฟเวอร์ลากูน (Covered Lagoon) ระบบฟิกซ์โดม(Fixed Dome) ระบบยูเอเอสบี (UASB: Upflow Anaerobic SludgeBlanket) เป็นต้น

หลักการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศ

เป็นระบบที่ใช้แบคทีเรียแบบไม่ใช้อากาศในการบำบัดน้ำเสีย โดยจุลินทรีย์จะอาศัยสารประกอบอื่นเป็นตัวรับอิเล็กตรอนแทนออกซิเจนละลายน้ำ (Dissolved Oxygen) หรือออกซิเจนอิสระ กลไกการย่อยสลายสารอินทรีย์แบบไม่ใช้อากาศหรือออกซิเจน สามารถแบ่งได้เป็น 4 ขั้นตอน ตามลำดับดังนี้

ขั้นตอนที่ 1 เป็นกระบวนการไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) โดยอาศัยเอนไซม์ (Enzyme) ที่ถูกส่งออกมานอกเซลล์ เพื่อเปลี่ยนสารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ให้เป็นสารโมเลกุลเล็ก

ขั้นตอนที่ 2 เป็นกระบวนการสร้างกรด (Acidogenesis) โดยแบคทีเรียสร้างกรด ซึ่งจะเปลี่ยนผลผลิตที่ได้จากปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในขั้นตอนที่ 1 ไปเป็นกรดไขมันระเหย (Volatile Fatty Acid; VFA)

ขั้นตอนที่ 3 เป็นกระบวนการสร้างกรดอะเซติกจากกรดไขมันระเหย (Acetogenesis) โดยแบคทีเรียกลุ่มอะซีโตเจนิก (AcetogenicBacteria) จะเปลี่ยนกรดไขมันระเหยไปเป็นผลผลิตสำคัญในการสร้างก๊าซมีเทน ได้แก่ กรดอะเซติก กรดฟอร์มิก ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซไฮโดรเจน

ขั้นตอนที่ 4 เป็นกระบวนการสร้างมีเทน (Methanogenesis) โดยผลผลิตที่ได้จากแบคทีเรียสร้างกรดในขั้นตอนที่ 3 จะถูกเปลี่ยนไปเป็นก๊าซมีเทนโดยแบคทีเรียกลุ่มสร้างมีเทน (Methanogenic0Bacteria) แบคทีเรียกลุ่มที่สร้างมีเทนนี้ แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด ชนิดแรก คือแบคทีเรียที่สร้างมีเทนจากคาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจน

(Hydrogenotrophic0Bacteria)0โดยได้คาร์บอนมาจากคาร์บอนได-ออกไซด์และได้พลังงานจากไฮโดรเจน ชนิดที่สอง คือ แบคทีเรียที่สร้างมีเทนจากกรดอะเซติก (Acetotrophic Bacteria) ซึ่งใช้อะเซเตดเป็นตัวรับอิเล็กตรอน และใช้ไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงาน ซึ่งสามารถเขียนให้อยู่ในรูปของสมการโดยรวมได้ ดังนี้

ชนิดของระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศมีดังนี้

บ่อหมัก (Anaerobic Pond) ทำงานโดยอาศัยแบคทีเรียที่ลอยกระจายอยู่ในบ่อ แบคทีเรียใน

ระบบมักจะมีความเข้มข้นต่ำทำให้ต้องใช้ระยะเวลาในการย่อยสลายสารอินทรีย์นาน อยู่ระหว่าง 5-45 วัน ทำให้ต้องใช้พื้นที่บ่อขนาดใหญ่และยากที่จะควบคุมแบคทีเรียให้มีปริมาณที่เหมาะสมได้ หากต้องการรวบรวมก๊าซชีวภาพมาใช้ต้องคลุมด้วยพลาสติก เช่น PVC หรือ HDPE หรือเรียกว่าระบบคัฟเวอร์ลากูน (Covered Lagoon) ซึ่งเป็นระบบที่นิยมใช้ในฟาร์มสุกร

ถังหมัก (High Rate Anaerobic Contact) ประกอบด้วยถังกวนสมบูรณ์ และถังตกตะกอนขนาดใหญ่ ทำหน้าที่แยกแบคทีเรียออกจากน้ำเสีย เพื่อนำตะกอนจุลินทรีย์มาหมุนเวียนกลับเข้าถังกวนสมบูรณ์ใหม่ เพื่อรักษาปริมาณจุลินทรีย์ในระบบ

ระบบถังกรองไร้อากาศ (Anaerobic Filter, AF) เป็นระบบบำบัดน้ำเสียที่ใช้จุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนในการย่อยสลายสารอินทรีย์ ได้ถูกพัฒนาให้มีความสามารถในการเก็บกักตะกอนจุลินทรีย์ได้ดีขึ้นกว่าถังหมัก โดยอาศัยการทำงานของจุลินทรีย์ที่ยึดเกาะกับตัวกลาง ระบบประกอบด้วย ตัวกลางที่มีพื้นที่ผิวและช่องว่างสูงเพื่อให้จุลินทรีย์ยึดเกาะ ทำให้จุลินทรีย์ไม่หลุดออกจากระบบ น้ำเสียจะไหลจากด้านล่างของถังกรองแล้วไหลขึ้นผ่านชั้นตะกอนแบคทีเรียแล้วระบายออกทางด้านบน แบคทีเรียที่ลอยตัวอยู่ในช่องว่างของตัวกลางจะรวมตัวกันเป็นกลุ่มมีความเข้มข้นประมาณ 5,000 – 20,000 มก./ล. เรียกว่า FlocSludge ส่วนแบคทีเรียที่เกาะบนผิวตัวกลางจะหนาประมาณ 1-3 มม.เรียกว่า Fixed Film แต่ Fixed Film เกิดยากจะต้องมีเทคนิคการควบคุมที่พิเศษมากขึ้นจึงจะเกิดได้ และเมื่อเกิดแล้วก็สามารถหลุดออกไปได้ ระบบถังกรองไร้อากาศเป็นระบบที่สามารถรองรับความสกปรกของสารอินทรีย์ได้สูง ทนต่อความแปรปรวนของสารอินทรีย์ที่เข้ามาในระบบที่เพิ่มขึ้นได้ดี

ข้อดี

ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการเติมอากาศ ใช้พลังงานในการเดินระบบน้อยเป็นระบบที่ดูแลรักษาง่าย ทนต่อการเปลี่ยนแปลงภาระบรรทุกน้ำเสีย (BOD loading) ที่มีความเข้มข้นสูงได้ดี

ข้อเสีย

หากไม่มีการแยกเศษขยะที่ปะปนไปกับน้ำเสีย อาจก่อให้เกิดการอุดตันของตัวกลางกรองและจะทำให้ประสิทธิภาพในการบำบัดลดลง
ก๊าซชีวภาพที่ได้น้อยไม่เพียงพอที่จะนำไปใช้งาน

ระบบ Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) เป็นเทคโนโลยีชีวภาพแบบไร้ออกซิเจนที่ได้ถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงและมีค่าใช้จ่ายในการเดินระบบต่ำ จึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ทั้งการผลิตก๊าซชีวภาพและบำบัดน้ำเสียพร้อมกัน เหมาะกับน้ำเสียที่มีความสกปรกสูง

ข้อดี

ประสิทธิภาพในการบำบัด BOD สูงกว่าร้อยละ ๙๐
น้ำเสียที่บำบัดแล้วสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
ประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพสูง
ไม่ต้องอาศัยตัวกลางสำหรับให้จุลินทรีย์ยึดเกาะและการกวนผสมทำ
ให้ลดค่าใช้จ่ายลงได้
ช่วยลดผลกระทบสิ่งแวดล้อมในเรื่องก๊าซเรือนกระจก และลดระดับ
กลิ่นรบกวนลงได้มาก

ข้อเสีย

ความยุ่งยากเเละความซับซ้อนของการเริ่มต้นดำเนินระบบเเละการสร้างเม็ดตะกอนจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพสูง
น้ำเสียที่ป้อนเข้าระบบควรมีสารแขวนลอยต่ำ
การสร้างเม็ดตะกอนทำได้ยาก เนื่องจากต้องเลี้ยงแบคทีเรียให้จับตัวเป็นเม็ด มิฉะนั้นจะด้อยประสิทธิภาพ
ต้องการระบบป้อนน้ำเสีย และ GSS ที่มีประสิทธิภาพสูง
ควบคุมดูแลยาก เนื่องจากต้องรักษาตะกอนแบคทีเรียในระบบให้เหมาะสม และควบคุมการล้างออก (Wash Out) คือ เป็นสภาวะที่ตะกอนเบาหลุดออกจากระบบอย่างมาก
ต้องการอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพที่เหมาะสม เพื่อช่วยในการกวนผสม
ต้องใช้เวลาในการเดินระบบ (Start Up) ค่อนข้างนาน

3. การบำบัดขั้นสูง (Advance Treatment)

ขั้นตอนสุดท้าย เป็นกระบวนการกำจัดสารตกค้างที่ตกตะกอนได้ยาก ทั้งสารอาหาร สี สารแขวนลอย และสารเคมีอื่น ๆ เพื่อให้น้ำสามารถนำกลับมาใช้งานใหม่ได้ พร้อมปล่อยน้ำลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ และป้องกันการเกิดปัญหาน้ำเน่าเสีย

การกรองด้วยเยื่อเมมเบรน (Membrane filtration)

ออสโมซิสผันกลับ (Reverse Osmosis : RO) คือกระบวนการกรองน้ำผ่านเยื่อกึ่งซึมผ่านได้ (Semi-permeable Membrane) ที่มีความละเอียดสูงถึง 0.0001 ไมครอน การทำงานโดยใช้ความดันสูงดันให้น้ำเคลื่อนที่ย้อนศรธรรมชาติ โดยเปลี่ยนจากฝั่งที่มีความเข้มข้นสูงไปสู่ฝั่งที่เจือจางกว่า เพื่อแยกสารละลาย ไอออน และสารประกอบออกจากน้ำ ทำให้ได้น้ำที่สะอาดบริสุทธิ์
นาโนฟิวเตรชั่น (Nanofiltration : NF) คือกระบวนการกรองที่คล้ายกับ RO แต่ใช้แยกสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (ประมาณ 200–1,000 ดาลตัน) เช่น น้ำตาล หรือสารอินทรีย์ในน้ำทิ้ง ขนาดรูพรุนประมาณ 1.5 – 2.5 นาโนเมตร (nm) แรงดันที่ใช้: อยู่ในช่วง 10 – 34 บาร์ ซึ่งต่ำกว่าระบบ RO
ไมโครฟิวเตรชั่น (MF) เป็นกระบวนการที่ใช้ในการแยกสารละลาย และสารแขวนลอยผ่านรูพรุนที่มีขนาดอยู่ในช่วง 0.05 – 20.00 ไมโครเมตร (µm) โดยอาศัยความดันในช่วงดำเนินการประมาณ 1 – 5 บาร์ ไมโครฟิวเตรชั่นจะใช้เพื่อทำให้ใส (clarification) โมเลกุลของน้ำสามารถผ่านการกรองเยื่อไมโครฟิวเตรชันได้ ส่วนที่แยกออกมาคือ โมเลกุลที่มีขนาดใหญ่
อัลตร้าฟิวเตรชั่น (UF) เป็นกระบวนการการกรองโดยใช้เยื่อบางและใช้แรงดันในช่วงดำเนินการประมาณ 2 – 10 บาร์ ให้ของเหลวเคลื่อนที่ผ่านเยื่อบางที่มีขนาดของรูเปิด ( pore size ) ระหว่าง 1 ถึง100 นาโนเมตร (nm) ใช้สำหรับกรองอนุภาคที่มีน้ำหนักโมเลกุลระหว่าง 300 ถึง 500,000 ดาลตัน

กระบวนการออกซิเดชันขั้นสูง (Advanced Oxidation Processes)

คือกระบวนการบำบัดน้ำเสียเชิงลึกที่ใช้ไฟฟ้า แสง ตัวเร่งปฏิกิริยา หรือสารออกซิแดนท์ ร่วมกันเพื่อสร้างอนุมูลอิสระที่มีฤทธิ์สูง มาย่อยสลายสารมลพิษ

กลไกการทำงาน อนุมูลอิสระจะเข้าทำปฏิกิริยา (เช่น แตกพันธะ, ถ่ายโอนอิเล็กตรอน) กับสารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ที่บำบัดยาก ให้สลายตัวกลายเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่มีพิษต่ำ หรือกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำไปเลย

เทคโนโลยีหลักในปัจจุบัน ประกอบด้วย 5 วิธีหลัก ได้แก่

ออกซิเดชันทางเคมี
ออกซิเดชันเคมีไฟฟ้า
ออกซิเดชันแบบเปียก
ออกซิเดชันของน้ำที่วิกฤตยิ่งยวด (Supercritical Water Oxidation)
ออกซิเดชันด้วยแสง

กระบวนการฆ่าเชื้อ (Disinfection)

เป็นขั้นตอนสำคัญในการทำลายจุลินทรีย์ก่อโรค โดยวิธีหลักทั้ง 3 รูปแบบ ดังนี้

คลอรีน (Chlorine) มีกลไก ทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และรบกวนเอนไซม์จนจุลินทรีย์ตาย มีฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อ ช่วยป้องกันการปนเปื้อนซ้ำ แต่มีข้อเสียที่อาจทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์จนเกิดสารก่อมะเร็ง (THMs) และต้องคุมค่า pH ของน้ำอย่างเข้มงวด

โอโซน (Ozone) ใช้พลังออกซิเดชันที่รุนแรงทำลายผนังเซลล์ของจุลินทรีย์โดยตรง สามารถฆ่าเชื้อได้เร็วและมีประสิทธิภาพสูงกว่าคลอรีนมาก โดยไม่ทิ้งสารเคมีตกค้างที่เป็นอันตราย มีข้อเสียคือสลายตัวเร็วมาก (ไม่มีฤทธิ์คงเหลือ) จำเป็นต้องผลิตหน้างาน และมีต้นทุนระบบสูง

รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ใช้แสง UV-C ทำลายสารพันธุกรรม (DNA/RNA) ทำให้จุลินทรีย์หยุดเติบโตและไม่สามารถแพร่เชื้อได้ ฆ่าเชื้อได้เกือบทุกชนิด (รวมถึงเชื้อดื้อคลอรีนอย่าง Cryptosporidium) ไม่เปลี่ยนกลิ่น-รสชาติของน้ำ และไร้สารพิษตกค้าง ข้อเสียคือไม่มีฤทธิ์ฆ่าเชื้อคงเหลือในระบบ และประสิทธิภาพจะลดลงทันทีหากน้ำมีความขุ่น (แสงส่องผ่านไม่ได้)

สนใจติดต่อสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่

mkt@siamentech.com
LINE : @sen_official
โทร. 061 494 2697 หรือ 061 059 5995

สำนักงานใหญ่ : 02 385 1151

สำนักงานระยอง : 038 015 095

อีเมลล์ : mkt@siamentech.com