ระบบบำบัดน้ำเสีย

ความรู้พื้นฐานและทฤษฎีเบื้องต้นของระบบบำบัดน้ำเสีย

น้ำเสีย (Wastewater) หมายถึง น้ำที่มีสิ่งเจือปนต่างๆ จนกลายเป็นน้ำที่น่ารังเกียจของคนทั่วไปไม่เหมาะสมสําหรับการใช้ประโยชน์อีกต่อไป เช่น น้ำเสียจากการชําระล้างร่างกายน้ำเสียจากห้องน้ำห้องส้วมน้ำเสียที่เกิดจากการทํากิจกรรมต่างๆภายในโรงพยาบาล เป็นต้น

การบําบัดน้ำเสีย (Wastewater Treatment) หมายถึง การปรับปรุงคุณภาพน้ำเสียให้ดีขึ้น ทําให้หมดอันตรายหรืออันตรายน้อยลง โดยใช้กระบวนการต่างๆ เช่น กระบวนการทางกายภาพ กระบวนการทางเคมีหรือกระบวนการทางชีวภาพ

ระบบบําบัดน้ำเสีย(Wastewater Treatment System)

ระบบบําบัดน้ำเสียสามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ

1. การบําบัดทางกายภาพ (Physical Treatment) เป็นวิธีการแยกขยะ หรือสิ่งเจือปนที่มีขนาดใหญ่ออกจากน้ำเสียด้วยอุปกรณ์ในกระบวนการบําบัดทางกายภาพ เช่น ตะแกรงดักขยะ ถังดักกรวดทราย ถังดักไขมันและน้ำมัน  เป็นต้น

2. การบําบัดทางเคมี (Chemical Treatment) ใช้กระบวนการทางเคมีเพื่อทําปฏิกิริยากับสิ่งเจือปนในน้ำเสีย เช่น ค่าพีเอชสูงหรือต่ำเกินไป มีสารพิษ มีของแข็งแขวนลอยที่ตกตะกอนยาก มีไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัสที่สูงเกินไป และมีเชื้อโรค เป็นต้น อุปกรณ์ที่ใช้ในการบําบัดน้ำเสียด้วยวิธีทางเคมีได้แก่ถังกวนเร็ว ถังกวนช้า ถังตกตะกอน ถังกรอง และถังฆ่าเชื้อโรค

3. การบําบัดทางชีวภาพ (Biological Treatment) เป็นกระบวนการที่อาศัยจุลินทรีย์ในการกําจัดสิ่งเจือปนในน้ำเสียโดยความสกปรกหรือสารอินทรีย์ในน้ำจะถูกใช้เป็นอาหารและเป็นแหล่งพลังงานของจุลินทรีย์ในถังเลี้ยงจุลินทรีย์เพื่อการเจริญเติบโต ทําให้น้ำเสียมีความสกปรกลดลง โดยจุลินทรีย์เหล่านี้อาจเป็นแบบใช้ออกซิเจน (Aerobic Organisms) หรือไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Organisms) ก็ได้ระบบบําบัดน้ำเสียที่อาศัยหลักการทางชีวภาพ ได้แก่ ระบบแอกทิเวเต็ดสลัดจ์ (Activate Sludge; AS) ระบบคลองวนเวียน(Oxidation Ditch; OD) ระบบเอสบีอาร์ (Sequencing batch reactor; SBR) ระบบบ่อเติมอากาศ (AeratedLagoon; AL) ระบบแผ่นจานหมุนชีวภาพ (Rotating Biological Contactor; RBC) ระบบโปรยกรอง (Trickling Filter) ระบบบ่อปรับเสถียร (Stabilization Ponds) ระบบยูเอเอสบี (Upflow Anaerobic Sludge Blanket; UASB) และระบบกรองไร้อากาศ (Anaerobic Filter; AF) เป็นต้น
 

การบําบัดน้ำเสีย สามารถแบ่งได้ตามขั้นตอนต่างๆ ดังนี้

1. การบําบัดขั้นต้น (Primary Treatment) เป็นการบําบัดเพื่อแยกเศษขยะหรือของแข็งขนาดใหญ่ออกจากน้ำเสีย โดยใช้ตะแกรงหยาบ (Coarse Screen) ตะแกรงละเอียด (Fine Screen) ถังดักกรวดทราย (Grit Chamber) ถังตกตะกอนเบื้องต้น (Primary Sedimentation Tank) เป็นต้นการบําบัดน้ำเสียขั้นนี้สามารถกําจัดของแข็งแขวนลอยได้ร้อยละ 50 - 70 และกําจัดสารอินทรีย์ซึ่งวัดในรูปของบีโอดีได้ร้อยละ 25 40

2. การบําบัดขั้นที่สอง (Secondary Treatment) โดยทั่วไปการบําบัดขั้นที่สองหรือเรียกอีกอย่างว่าการบําบัดทางชีวภาพ (Biological Treatment) การบําบัดน้ำเสียในขั้นนี้สามารถกําจัดของแข็งแขวนลอยและสารอินทรีย์ซึ่งวัดในรูปของบีโอดีได้มากกว่าร้อยละ 80

3. การบําบัดขั้นที่สาม (Tertiary Treatment) เป็นกระบวนการกําจัดสารอาหาร (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) โลหะหนัก สารแขวนลอยที่ตกตะกอนยาก และกระบวนการบําบัดขั้นที่สาม ได้แก่กระบวนการดูดซับด้วยคาร์บอน กระบวนการแลกเปลี่ยนประจุกระบวนการดีไนทริฟิเคชัน เป็นต้น

4. กระบวนการบําบัดขั้นสุดท้าย (Final Treatment Process) เป็นกระบวนการบําบัดขั้นสุดท้ายใช้สําหรับปรับคุณภาพน้ำขั้นสุดท้าย เช่น บ่อแอโรบิก การฆ่าเชื้อโรคด้วยคลอรีน เป็นต้น ซึ่งน้ำทิ้งที่บําบัดแล้วก่อนทิ้งลงแหล่งรับน้ำสาธารณะจะต้องทําการบําบัดให้ได้มาตรฐานน้ำทิ้งของกฎหมายของแหล่งระบายน้ำทิ้งก่อนที่จะระบายลงแหล่งรับน้ำสาธารณะได้

ระบบบําบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

ระบบบําบัดน้ำเสียทางชีวภาพ แบ่งเป็นใช้อากาศ (Aerobic Process) และไม่ใช้อากาศ (Anaerobic Process) ซึ่งแบบใช้อากาศอาศัยการทํางานของจุลินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจนในการย่อยสลายสารอินทรีย์ให้กลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)และ น้ำ (H2O) เช่น ระบบเอเอส ระบบเอสบีอาร์ระบบโปรยกรองเป็นต้น ส่วนการบําบัดแบบไม่ใช้อากาศใช้จุลินทรีย์ที่ไม่ใช้ออกซิเจนในการย่อยสลายสารอินทรีย์กลายเป็นก๊าซคาร์บอนได้ออกไซด์ (CO2) ก๊าซมีเทน (CH4) และ ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟล์ (H2S) เช่น ถังย่อยไร้อากาศ ถังกรองไร้อากาศ ระบบยูเอเอสบีเป็นต้น

ระบบเอเอส (Activated sludge system)

ระบบบําบัดน้ำเสีย (Waste Water Treatment) ชนิด ระบบตะกอนเร่ง (Activated sludge system) หรือ เรียกสั้นๆ ว่า ระบบ AS

ระบบ AS เป็นการบําบัดน้ำเสียทางชีวภาพแบบใช้อากาศแบบจุลินทรีย์แขวนลอย (Suspended Growth) โดยอาศัยสิ่งมีชีวิตพวกจุลินทรีย์ทั้งหลายในการย่อยสลาย ดูดซับ หรือเปลี่ยนรูปของมลสารต่างๆ ที่มีอยู่ในน้ำเสียให้มีความสกปรกลดลง สารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำเสียจะถูกจุลินทรีย์ย่อยสลายโดยใช้เป็นอาหารและเจริญเติบโตขยายพันธุ์ต่อไปจุลินทรีย์จะรวมตัวเป็นตะกอนจุลินทรีย์มีน้ำหนักมากกว่าน้ำและสามารถแยกออกได้ง่ายด้วยการตกตะกอนในถังตกตะกอน ส่วนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะลอยขึ้นไปในอากาศ (กรมโรงงานอุตสาหกรรม กระทรวงอุตสาหกรรม)

หลักการทำงานของระบบระบบเอเอส (Activated sludge system)

กล่าวว่า ระบบ AS ประกอบด้วยส่วนสําคัญ 2 ส่วน คือ ถังเติมอากาศ (Aeration Tank) และถังตกตะกอน (Sedimentation Tank) โดยน้ำเสียจะถูกส่งเข้าถังเติมอากาศ ซึ่งมีตะกอนจุลินทรีย์อยู่เป็นจํานวนมาก ภายในถังเติมอากาศจะมีสภาพที่เอื้ออํานวยต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์แบบใช้ออกซิเจน เช่น มีออกซิเจนละลาย ปริมาณสารอินทรีย์พีเอช และสารอาหารเสริมที่เหมาะสมจุลินทรีย์จะทําการย่อยสลายสารอินทรีย์ (Biodegradation) ในน้ำเสีย ให้อยู่ในรูปคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำน้ำเสียที่ผ่านการบําบัดแล้วจะไหลต่อไปยังถังตกตะกอนเพื่อแยกจุลินทรีย์ออกจากน้ำใส ตะกอนที่แยกตัวอยู่ที่ก้นถังตกตะกอนส่วนหนึ่งจะถูกสูบกลับเข้าไปในถังเติมอากาศ เพื่อทําหน้าที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียที่เข้ามาใหม่และอีกส่วนหนึ่งจะเป็นตะกอนส่วนเกิน (Excess Sludge) ที่ต้องนําไปกําจัดในขั้นต่อไป สําหรับน้ำใสส่วนบนจะเป็นน้ำที่ผ่านการบําบัดแล้วจะไปผ่านกระบวนการขั้นต่อไป เช่น การฆ่าเชื้อโรคแล้วจึงระบายออกสู่สิ่งแวดล้อม ดังแสดงในรูปที่ 2-1

รูปที่ 2-1 ส่วนประกอบการและการทำงานของระบบเอเอส (Activated Sludge)

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบ Membrane Bio Reactor (MBR)

ระบบ MBR (Membrane bioreactor) หรือระบบบำบัดน้ำเสียแบบมีตัวกรองเมมเบรน  เป็นเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียขั้นสูง เป็นระบบที่ผสมผสานระหว่างระบบบำบัดน้ำเสียแบบตะกอนเร่ง (AS) และระบบการกรองแบบ  เมมเบรน (MF) โดยการเลี้ยงเชื้อตะกอนจุลินทรีย์ในถังเติมอากาศ ร่วมกับ ระบบการกรองแบบแผ่นเมมเบรน (MF) ทำหน้าที่ในการกรองน้ำเสีย ทำให้น้ำที่ผ่านการกรองมีคุณภาพน้ำดีกว่าระบบบำบัดน้ำเสียทั่วไป และน้ำสามารถนำกลับไปใช้ใหม่ได้เลยในงานบางประเภท โดยการตัดขั้นตอนการตกตะกอนและการกรอง ทำให้ระบบบำบัดน้ำเสียแบบ MBR มีขนาดเล็กลง 50-70 % ดังแสดงในรูปที่ 2-2

รูปที่ 2-2 ส่วนประกอบการและการทำงานของระบบ MBR (Membrane Bio Reactor)

ข้อดีของระบบ Membrane Bio Reactor (MBR)

• รับค่าความเข้มข้นของตะกอน (MLSS) ได้สูง 10,000-15,000 mg/l
• ในระบบบำบัดน้ำเสียไม่ต้องมีถังตกตะกอน
• ประหยัดพื้นที่ในการติดตั้ง 50-70 % เมื่อเทียบกับระบบทั่วไป และสามารถขยายกำลังการบำบัดน้ำเสียได้โดยใช้พื้นที่เท่าเดิม
• คุณภาพน้ำทิ้งหลังผ่านการบำบัดมีคุณภาพสม่ำเสมอ
• สามารถนำน้ำทิ้งจากระบบฯกลับมาใช้ใหม่ได้เลย