ระบบบำบัดน้ำเสีย WASTE WAER TREATMENT SYSTEM

โดยที่ทราบกันดีอยู่ ว่าโลกมีทรัพยากรน้ำจืดที่ค่อนข้างจำกัด การปล่อยของเสียลงในแหล่งน้ำ ดันแต่จะทำให้ทรัพยากรน้ำที่มีเพียงน้อยนิดต่อจำนวนประชากรบนโลกใบนี้ ได้รับความเสียหายเป็นอย่างมาก ซึ่งโดยประมาณ 70% ของพื้นผิวโลกปกคลุมด้วยน้ำ และส่วนใหญ่เป็นน้ำทะเล จะมีน้ำจืดเพียง 2.5% ที่สามารถใช้ได้นั้นประมาณ 1% จากปริมาณน้ำจืดทั้งหมด จะเห็นได้ว่าเป็นอัตราส่วนที่น้อยมาก เป็นปริมาณซึ่งน้อยมาก เมื่อเทียบกับการเพิ่มขึ้นของประชากรในโลก และปัญหาซึ่งเกิดจากภัยธรรมชาติ ภาวะโลกร้อน เหล่านี้ยังเป็นปัญหาหลักของการใช้ทรัพยากรน้ำ ที่นับวันจะทวีความรุนแรงเพิ่มขึ้น

เราจึงควรมาทำความรู้จักกับระบบน้ำเสียกันว่าคืออะไร?

ทำไมน้ำจึงเน่าเสีย?

-เกิดจากการกระทำของมนุษย์และสัตว์ในการปล่อยของเสียลงในแหล่งน้ำ

-เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่นการหมักของเศษใบไม้ในแหล่งน้ำซึ่งไม่มีน้ำหมุนเวียน เป็นต้น

น้ำเน่าเสียเกิดได้จากสาเหตุอะไรได้บ้าง?

1.เกิดจากการทิ้งเศษอาหารที่ใช้บริโภคลงในแหล่งน้ำ หรือจากกระบวนการผลิตในอุสาหกรรมที่เกี่ยวกับประเภทอาหาร โดยนำวัสดุที่เป็นพืชและสัตว์มาใช้ในกระบวนการผลิต

2.จากการเน่าเสียของซากพืชซากสัตว์ในธรรมชาติ

3.เกิดจากการใช้สารเคมีของภาคครัวเรือนและภาคอุตสาหกรรม และปล่อยลงแหล่งน้ำ

เพราะเหตุใดอาหารจึงเกิดการเน่าเสีย?

การเน่าเสียของอาหารเนื่องจากจุลินทรีย์เกิดจากการเจริญ (growth) ของ จุลินทรีย์ในอาหารหรือการปลดปล่อยเอนไซม์ของจุลินทรีย์ออกมาในอาหาร ลักษณะ บางอย่างที่สามารถสังเกตเห็นได้เมื่ออาหารชนิดต่าง ๆ เกิดการเน่าเสียขึ้น ก็คือ มี การเปลี่ยนแปลงสี กลิ่น รสชาติและเนื้อสัมผัส การสร้างเมือก การสะสมของก๊าซหรือฟองอากาศ และการปลดปล่อยของเหลวบางชนิดออกมา

เราสามารถสรุปได้ว่า น้ำเสีย คือ?

น้ำสียคือน้ำ หรือของเหลว ที่เกิดจากการใช้งานแล้ว ทำให้มีสิ่งปนเปื้อน และปฏิกูลอันไม่พึงประสงค์ เป็นที่น่ารังเกียจในการนำมาใช้งานต่อ โดยแบ่งสิ่งที่เจือปนในน้ำเสีย ออกเป็น น้ำเสียที่เกิดจากอินทรีย์สาร เช่น ซากพืช ซากสัตว์ และน้ำเสียที่เกิดจากอนินทรีย์สาร เช่น สารเคมี โลหะหนักต่างๆ เป็นต้น

 ระบบบำบัดน้ำเสียคือ(Waste Water Treatment)?

การบำบัดน้ำเสีย หมายถึง การที่จะทำให้น้ำเน่าเสีย จากสิ่งปนเปื้อนในน้ำที่ทำให้น้ำเน่าเสียสกปรก หรือมีอันตราย จากสิ่งเจือปนประเภทอินทรีย์สารเช่นซากพืช ซากสัตว์ และอนินทรีย์สาร เช่น ยาฆ่าแมลง โลหะหนัก สารเคมีต่างๆ ลดความสกปรก และความอันตรายน้อยลง หรือหมดไปโดยใช้กระบวนการ ทางกายภาพ ทางเคมี หรือกระบวนการทางชีวภาพ

กระบวนการบำบัดน้ำเสียหรือประเภทของการบำบัดน้ำเสียมีกี่แบบอะไรบ้าง?

โดยประเภทของการบำบัดน้ำเสีย จะแบ่งตามลักษณะของการกำจัดสิ่งปนเปื้อนในน้ำ มีดังต่อไปนี้

1.การบำบัดทางกายภาพ(Phisical Treatment)

เป็นขั้นตอนแรก ในการแยกสิ่งปนเปื้อน ในน้ำเสียที่เป็นของแข็งขนาดใหญ่ เช่น กรวด ทราย ใบไม้ กิ่งไม้ เศษวัสดุต่างๆเช่นพลาสติก เศษอาหาร ซากพืช ซากสัตว์รวมถึงน้ำมัน และไขมันในน้ำ โดยใช้อุปกรณ์ เช่นตะแกรงดักขยะ ถังดักกรวดทราย ถังดักไขมัน และน้ำมัน ถังตกตะกอน โดยเป็นการลดปริมาณของแข็งทั้งหมดที่มีอยู่ในน้ำเสีย ก่อนที่เข้าสู่กระบวนการบำบัดต่อไป  

2.การบำบัดน้ำเสียทางเคมี(Chemical Treatment)

เป็นกระบวนการบำบัดน้ำเสีย โดยการใช้เคมีในการเร่งตกตะกอนในบ่อตกตะกอน เป็นการกำจัดน้ำเสียที่มีพวกแร่ธาตุ โลหะหนัก สารพิษประเภทเคมี รวมถึงอนุภาคของแข็งแขวนลอยที่ตกตะกอนยาก ไขมัน น้ำมันที่ละลายน้ำ มีไนโตรเจน ฟอสฟอรัสที่สูงเกินไป และเชื้อโรค โดยใช้ถังกวนเร็ว กวนช้า Static Mixer ปั๊มฟีดเคมี มอเตอร์กวน ถังตกตะกอน ถังกรองตะกอน และถังฆ่าเชื้อโรค

3.การบำบัดทางชีวภาพ(Biological Treatment)

เป็นการบำบัดน้ำเสียโดยใช้จุลินทรีย์ ทำลายสารคาร์บอนอินทรีย์ ไนโตรเจน และฟอสฟอรัส เช่นซากพืช ซากสัตว์ โดยที่กล่าวมานี้จะถูกจุลินทรีย์ย่อยสลาย ในขณะเดียวกันก็เป็นแหล่งอาหาร และพลังงานของจุลินทรีย์ ในถังเลี้ยงเชื้อทำให้จุลินทรีย์เจริญเติบโต เราแบ่งประเภทของจุลินทรีย์ออกเป็น แบบใช้ออกซิเจน(Aerobic Organisms)และแบบไม่ใช้ออกซิเจน(Anaerobic Organisms)

 ระบบบำบัดน้ำเสียที่อาศัยหลักการทางชีวภาพ ได้แก่

1.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบแอกทิเวเต็ดสลัดจ์ (Activate Sludge, AS) 

-หลักการคือ อาศัยจุลินทรีย์ในบ่อเติมอากาศ ย่อยสลายของเสียในน้ำให้หมดไป ส่วนใหญ่จะเป็นพวกสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ เมื่อย่อยสลายแล้วจะได้คอลลอยด์ เพื่อเข้าสู่ถังตกตะกอนเพื่อกำจัดตะกอนต่อไป

แบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบ Activated Sludge

2.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบแผ่นจานหมุนชีวภาพ (Rotating Biological Contactor, RBC)

-การทำงานซึ่งอาศัยตัวกลางเป็นแผ่นฟิลม์ลักษณะเป็นล้อวงกลม มีส่วนหมุนผ่านน้ำและสัมผัสกับอากาศ เพื่อให้จุลินทรีย์ยึดเกาะ ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ซึ่งเป็นของเสีย 

แบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบ จานหมุนชีวภาพ

3.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบคลองวนเวียน (Oxidation Ditch, OD)

-การทำงานจะเหมือนกับระบบ AS คือใช้จุลินทรีย์ย่อยสลายสารอินทรีย์ที่เป็นของเสีย โดยใช้การออกแบบบ่อเติมอากาศลักษณะเป็นวงกลมหรือวงรี ใช้หลักการเติมอากาศในแนวนอนตามความยาวของบ่อซึ่งเป็นการกวนแบบสมบูรณ์ และระบบนี้ยังสามารถกำจัดไนโตรเจนในระบบได้ด้วย เนื่องจากการเกิด Nitrification / Denitrification จากการลดลงของออกซิเจนจนมีค่าเป็นศูนย์ในโซน Anoxic Zone 

แบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบคลองวนเวียน

4.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบบ่อเติมอากาศ (Aerated Lagoon, AL)

-เป็นบ่อบำบัดน้ำเสียที่ใช้ทุ่นลอยหรือยึดติดกับแท่นเพื่อเติมอากาศใช้จุลินทรีย์ ในการย่อยสลายสิ่งสกปรกแบบชนิดนี้การลงทุนค่อนข้างต่ำ

แบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบเติมอากาศ

5.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบโปรยกรอง(Trickling Filter)

-ระบบนี้น้ำเสียจะถูกฉีดเป็นฝอย ลงหินหรือ media ซึ่งเป็นที่เกาะของจุลินทรีย์ และจะย่อยสลายสารอินทรีย์วัตถุในน้ำต่อไป

แบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบโปรยกรอง

6.ระบบบ่อบำบัดน้ำเสียแบบบ่อปรับเสถียร(Stabilization Pond) 

-การบำบัดน้ำเสีย จะแบ่งเป็นบ่อบำบัดเรียงกันได้แก่

6.1บ่อแอนแอโรบิค(Anerobic Pond) ลึก2-4 เมตร เป็นบ่อแรกซึ่งแยกตะกอนออกจากน้ำก่อน

6.2บ่อแฟคคัลเททีฟ(Facultative Pond) บ่อนี้รับน้ำมาจากบ่อที่แรก เป็นบ่อที่ใช้จุลินทรีย์ที่ใช้อากาศ และก้นบ่อจะใช้จุลินทรีย์ที่ไม่ใช้อากาศ ทั้งสองชนิดนี้จะย่อยสลายสารอินทรีย์สาร มีความลึกของบ่อประมาณ 1-2 เมตร

6.3บ่อแอโรบิค(Aerobic Pond) มีความลึก 1-1.5 เมตร เป็นบ่อที่มีออกซิเจนสูง มีการเติมอากาศให้บริเวณผิวบ่อ บ่อนี้มีความลึกไม่มากแสงแดดสามารถฆ่าเชื้อโรคในบ่อได้ดี

6.4บ่อบ่ม ลึกประมาณ 1-1.5 เมตร มีความเป็นแอโรบิคสูง เป็นบ่อสุดท้ายก่อนปล่อยลงสู่สาธารณะ

แบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบบ่อปรับเสถียร

7.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบยูเอเอสบี (Upflow Anaerobic Sludge Blanket, UASB) 

-เป็นระบบที่ดันน้ำเสียจากด้านล่าง เข้าสู่ด้านบนถัง โดยน้ำจะผ่านชั้นจุลินทรีย์ ในภาวะแอนแอโรบิค ทำให้เกิดมีก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ ด้านบน การไหลของน้ำจะทำให้เม็ดจุลินทรีย์ลอยขึ้นด้านบนเป็นชั้นสลัดจ์(Sludge Blanket) จะโดนชุดดักไล่ก๊าซด้านบนที่มีลักษณะเป็นแผ่นกั้น(Degassing Buffles)ทำให้เม็ดจุลินทรีย์จมลงสู่ก้นถังอีกครั้ง

แบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบยูเอเอสบี

8.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบบ่อกรองไร้อากาศ (Anaerobic Filter, AF)

-น้ำเสียจะไหลจากด้านล่างขึ้นด้านบน ผ่านตัวกลาง(Media) เช่น หิน หลอดพลาสติก ลูกบอลพลาสติก วัสดุโปร่งอื่นๆ ซี่งให้จุลินทรีย์เกาะ ขณะที่น้ำไหลขึ้นด้านบน จะผ่านชั้นตัวกลางซี่งมีจุลินทรีย์แบบไม่ใช้อากาศ จะย่อยสลายสารอินทรีย์ เปลี่ยนสภาพไปเป็นก๊าซกับน้ำ โดยน้ำที่ไหลล้นออกจากระบบจะมีค่า BOD ลดลง

แบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบบ่อกรองไร้อากาศ

9.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบเอ็มบีอาร์(Membrane Bio Reactor)

-การผสมสานในการบำบัดน้ำเสีย และสามารถนำน้ำที่บำบัดนำกลับไปใช้งานได้เลย คือการบำบัดน้ำเสียแแบบ Biological Treatment เป็นการย่อยสลายสารอินทรีย์ด้วยจุลชีพ และ การกรองตะกอนน้ำเสียด้วย Membrane ในบ่อเติมอากาศของระบบ AS(Acivated Sludge)ทำให้สามารถลดพื้นที่ประหยัดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งระบบเนื่องจากสามารถลดการใช้ถังตกตะกอนออกไปได้ และน้ำเสียที่นำมากรองผ่านระบบ Membrane สามารถนำกลับไป Reuse ใช้งานใหม่ได้เลย เนื่องจากไส้กรองมีความละเอียดถึง 0.01 ไมครอน

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบ MBR มีข้อดีดังต่อไปนี้

1.ลดพื้นที่ของระบบบำบัด ทำให้ประหยัดต้นทุน

2.น้ำที่ผ่านการบำบัด มีค่าความใสเทียบเท่ากับน้ำประปา ความขุ่นไม่เกิน 1 NTU สามารถนำกลับไปใช้ใหม่ได้

3.ค่า BOD ของน้ำเสียต่ำกว่า 5 มก./ลิตร

4.เพิ่มความสามารถในการบำบัดได้ง่าย

5.ตะกอนส่วนเกินน้อย

6.การดูแลไม่ยุ่งยาก

กระบวนการทำงานของระบบ MBR

1.น้ำเสียเข้าบ่อ Reculation Pond เพื่อปรับสมดุลของน้ำ

2.บ่อ Anoxic Pond เป็นสภาพไร้ออกซิเจนละลายน้ำทำให้ไนเตรท ไนโตรเจน(NO32-)ถูกเปลี่ยนไปเป็นก๊าซไนโตรเจน(N2)โดยแบคทีเรียจำพวกไนตริฟายอิงแบคทีเรีย(Nitrosomonas Spp. และ Nitrobactor Spp.)ทำให้ระบบสามารถบำบัดไนโตรเจนได้

3.บ่อ MBR Pool เป็นการกำจัดของเสียในน้ำจำพวกสารอินทรีย์วัตถุ โดยการเติมอากาศเลี้ยงเชื้อให้แก่จุลินทรีย์แบบใช้อากาศ ย่อยสลายของเสียไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ โดยตัว Air Blower จะเป็นตัวเติมอากาศและกวนน้ำตลอดเวลาเพื่อไม่ให้ตะกอนจุลินทรีย์ เข้าไปเกาะติดที่ผิวเมมเบรน ในขณะเดียวกัน Permiate Pump ก็จะดึงน้ำใสออกจากระบบ และระบบ MBR สามารถเลี้ยงตะกอนจุลชีพได้ความเข้มข้นถึง 12000 มก./ลิตร ส่งผลให้ขนาดของ Aerobic Tank มีขนาดเล็กกว่าConvetional Activated Sludge ถึง 2-3 เท่า

10.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบเอสบีอาร์(Sequence Batch Reactor)

-ระบบ Biology Treatment แบบตะกอนเร่ง คือจะมีถังเติมอากาศกับถังตกตะกอนอยู่ในถังเดียวกัน มีการปล่อยน้ำเข้าถังแล้วเติมอากาศ จากนั้นจึงหยุดให้ตะกอนจุลชีพตกตะกอน แล้วระบายน้ำปล่อยออกพื่อไปเติมคลอรีนฆ่าเชื้อต่อไป ทำเป็นลักษณะหมุนเวียนเช่นนี้

แบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบเอสบีอาร์

11.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบไอซี(IC Reactor)