ที่ปรึกษาระบบบำบัดน้ำเสีย: ระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจน


ที่ปรึกษาระบบบำบัดน้ำเสีย: ระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจน ระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Treatment System)
ระบบบำบัดน้ำเสียด้วยวิธี Anaerobic เป็น วิธีที่ไม่ต้องเติมออกซิเจนหรือนิยมเรียกว่า ระบบไร้ออกซิเจนหรือถังหมัก ระบบนี้เริ่มนิยมใช้กันแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ เพราะสามารถประหยัดพลังงานในการเติมอากาศและยังได้พลังงานที่เกิดจากระบบไร้ ออกซิเจนได้แก่ก๊าซมีเทน(Methane gas) เป็นต้น

ซึ่งทุกท่านทราบกันดีแล้วว่าเป็นก๊าซที่ใช้ในการหุงต้มทำอาหารได้ และใช้ในการหุงต้มน้ำในหม้อต้มน้ำของโรงงานอุตสาหกรรมได้ เมื่อสมัยก่อนเข้าใจกันว่าระบบบำบัดน้ำเสียด้วยวิธี Anaerobic จำเป็นต้องมีน้ำเสียที่สกปรกมาก (BOD มากๆ) แต่ปัจจุบันนี้ได้มีการพัฒนารูปแบบของถังปฎิกิริยาขึ้นมาเรื่อยๆ จนสามารถบำบัดน้ำเสียที่มี BOD ต่ำๆ เช่น น้ำเสียจากชุมชนเป็นต้น

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศมีอยู่ด้วยกันหลายกระบวนการจะได้อธิบายกระบวนการต่างๆดังต่อไปน้ำ

บ่อหมัก(Aaerobic) บ่อหมักแบบนี้อาจเป็นบ่อดินหรือบ่อคอนกรีต โดยอาจมีขนาดความลึกของบ่อตั้งแต่ 1- 9 เมตร ก็ยังมีใช้กัน บ่อประเภทนี้จะเป็นบ่อที่รับน้ำเสียที่มีปริมาณ BOD (กก.ต่อ วัน) มากๆ จนทำให้บ่อไม่สามารถผลิตออกซิเจนเนื่องจากกระบวนการสังเคราะห์แสงได้ ซึ่งกระบวนการสังเคราะห์แสงในบ่อสามารถไม่สามารถเกิดขึ้นได้โดยการลดพื้นที่ ผิวของบ่อเพิ่มความลึกของบ่อ และ เพิ่มปริมาณ BOD ขึ้น(กก.ต่อ วัน) โดยทั่วไปบ่อประเภทนี้จะมีบ่อสีดำเกิดขึ้นภายในบ่อหมัก ถ้าพบว่าบ่อมีน้ำสีเขียวแสดงว่าบริเวณผิวชั้นบนจะมีการเกิดกระบวนการ สังเคราะห์ แสง ขึ้นในบ่อ ส่วนบริเวณก้นบ่อโดยมากจะเกิดปฎิกิริยาชีว เคมีของกระบวนการ Aaerobic ขึ้น ซึ่งลักษณะนี้นิยมเรียกว่า Facultative Pond โดยทั่วไปบ่อหมักจะมีเวลาเก็บกัก ตั้งแต่ 1-200 วัน บ่อประเภทนี้จะเป็นระบบบำบัดน้ำเสียขั้นแรกที่ต้องการลดหรือกำจัด BOD ลงไปส่วนหนึ่งก่อน เพื่อการประหยัดพลังงานในการย่อยสลายสารอินทรีย์ ประสิทธิภาพในการกำจัด BOD ของบ่อหมักจะอยู่ในช่วงระหว่าง 20 -95% ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณและชนิดของน้ำเสียด้วย

บ่อเกรอะ(Septic Tank) บ่อเกรอะเป็นระบบบำบัดน้ำเสียประเภท Aaerobic เช่น เดียวกัน เป็นที่นิยมใช้กันมากที่สุดเหมาะสำหรับอาคารพักอาศัยส่วนบุคคล อาคารสำนักงาน ฯลฯ ที่มีปริมาณน้ำทิ้งไม่มากนัก ระบบนี้จะมีการก่อสร้างไม่ยุ่งยากนักสิ้นเปรืองค่าใช้จ่ายน้อยไม่จำเป็นต้อง มีผู้ชำนาญการดูแลรักษาระบบแต่มีข้อเสียที่สำคัญคือ น้ำทิ้งไหลผ่านบ่อเกรอะแล้วจะยังมีความสกปรกอยู่มาก จึงต้องมีการบำบัดขั้นต่อไปอีก

ถังปล่อยทิ้ง (Wash – out Reactor) ระบบนี้มีลักษณะการทำงานเป็นระบบที่มีการไหลเวียนกลับแต่ไม่มีการแยก ตะกอนออกจากน้ำเช่น ไม่มีถังตกตะกอน ระบบนี้จะเลือใช้ก็ต่อเมื่อไม่สามารถแยกน้ำสลัดจ์กับน้ำในระบบได้เช่น พวกสลัดจ์ ถ้าระบบนี้มีเวลาเก็บกักต่ำกว่าเวลาที่จุลชีพเพิ่มขึ้นผลก็คือระบบภายในถัง หมักจะไม่มีตะกอนจุลชีพหลงเหลืออยู่ ซึ่งทำให้กระบวนการของ Anaerobic หยุดลง

ระบบบำบัดน้ำเสียเอเอสแบบแอนแอโรบิก (Anaerobic Activated Sludge) ระบบนี้อาจเรียกอีกชื่อว่า กระบวนการสัมผัสแอนแอโรบิก (Anaerobic Contact Process) ระบบนี้จะมีถังปฎิกิริยา (ถังหมัก) และระบบแยกตะกอนซึ่งอาจใช้ถังตกตะกอน ถังทำให้ลอย (Flotation) หรือการหมุนเหวี่ยง (Centrifugation) ข้อดีของระบบนี้คือ มีก๊าซมีเทนผลิตขึ้นมาสามารถรับปริมาณ BOD สูงๆ ได้ดี และการเพิ่มขึ้นของน้ำสลัดจ์ไม่มากนักเทื่อเปรีบยเทียบกับระบบเอเอสแบบใช้ ออกซิเจน ระบบเอเอสแบบแอนแอโรบิกนี้จะมีเวลาเก็บกักของน้ำเสียประมาณ 0.5 – 10 วัน ระดับอุณหภูมิภายในถังควรมีประมาณ 35 องศาเซลเซียส และจะใช้อัตราไหลเวียนกลับประมาณ 2 – 4 เท่าของปริมาณน้ำเสียไหลเข้า

ถังแบบฟิล์มตรึง (Fixed – film Reactor) ระบบนี้เป็นระบบบำบัดน้ำเสียที่ใช้ตัวกลางบรรจุอยู่ภายในระบบถัง ทั้งนี้เพื่อให้มีอายุสลัดจ์หรือเวลาเก็บกักของน้ำสลัดจ์ยาวนาน แต่มรเวลาเก็กกักของน้ำเสียต่ำกว่า เพราะน้ำสลัดจ์จะไปเกาะบริเวณผิวตัวกลางยิ่งมีผิวขรุขระมาเท่าไหร่ก็จะยิ่ง สามารถมีจำนวนสลัดจ์(จำนวนต่อตารางเมตร)มากขึ้นด้วย ระบบนี้สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 รูปแบบ ดังนี้

1. ถังกรองไร้อากาศแบบไหลขึ้น (Upflow Anaerobic Filter)

2. ถังกรองไร้อากาศแบบไหลลง (Downflow Anaerobic Filter)

ถังกรองไร้อากาศแบบไหลขึ้น จุลชีพที่บรรจุอยู่ในระบบจะทำหน้าที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ต่างๆ ซึ่งตัวจุลชีพจะเกาะอยู่บริเวณผิวตัวกลาง และบางส่วนจะอาศัยอยู่ช่องว่างระหว่างตัวกลาง ทำให้ระบบนี้ไม่ต้องกวนน้ำเสียภายในถัง การย่อยสลายในถังการย่อยสลายสารอินทรีย์ในระบบนี้จะใช้เวลาเก็บกักของน้ำ เสียอาจมีตั้งแต่ 1 – 10 วัน โดยสามารถรับ COD ของน้ำเสียได้ตั้งแต่ 4-16 กก.COD/(ลบ.ม.วัน) ได้อย่างมีประสิทธิภาพตัวกลางที่สามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพคือพวกที่ ไม่สามารถย่อยสลายได้โดยธรราติได้แก่ ก้อนหิน พลาสติก อิฐ ยาง ดินเผา เป็นต้น พบว่า ตัวกลางที่ใช้ดินเผาจะมีประสิทธิภาพในการทำงานของระบบดีมาก เพราะว่า มีพื้นที่ผิวขรุขระมากสามารถมีจำนวนสลัดจ์มากในระบบบำบัดน้ำเสีย สำหรับขนาดของตัวกลางไม่ควรมีขนาดเล็กหรือใหญ่เกินไปถ้ามีขนาดเลกเกินไปอาจ จะทำให้เกิดปัญหาอุดตันขึ้นได้ง่ายทำให้เกิดการไหลลัดวงจรแต่ถ้าใช้ตัวกลาง ขนาดใหญ่เกินไปอาจทำให้มีพื้นที่ผิวตัวกลางน้อยลงซึ้งส่งผลให้ประสิทธิภาพ ของระบบบำบัดน้ำเสียลดลงในบาครังน้ำเสียที่ไหลเข้าระบบมีค่า BOD สูงกว่าปกติ ก็อาจแก้ไขได้โดยการสูบน้ำทิ้งที่ไหลผ่านระบบ Anaerobic Filter นี้แล้วกลับเข้าสูระบบอีกครังเพื่อทำให้ BOD ผสมมีปริมาณความเข้มข้นปกติ

สำหรับขนาดความลึกของตัวกลางที่ควรมีในระบบไม่จำเป็นต้องมีมากๆ เพราะถ้ามีขนาดความลึกของตัวกลางมากเกิน 1.50 ม.ก็อาจเริ่มเกิดปัญหาอุดตันหรือสูญเสียความดัน (head loss) ขึ้น ดังนั้นอาจใช้ความลึกของตัวกลางประมาณ 1.20 ม. ก็น่าจะเพียงพอสำหรับการบำบัดน้ำเสียทั่วไป เวลาเก็บกักของถังกรองไร้อากาศ มีประมาณ 1 วันขึ้นไปจึงจะได้ประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียดี และต้องมีเวลาเก็บกักอย่างน้อย 4 วันสำหรับการบำบัดน้ำเสียจากชุมชนเพื่อฆ่าเชื้อโรคในน้ำโสโครก

ถังกรองไร้อากาศแบบไหลลง จะมีตัวกลางบรรจุอยู่ในระบบสำหรับระบบนี้จะมีปริมาณสารแขวนลอยไม่มากเท่ากับของระบบถังกรองไร้อากาศแบบไหลขึ้น (Upflow Anaerobic Filter) น้ำเสียน้ำเสียที่ถูกบำบัดแล้วจะไหลทางส่วนก้นถัง และน้ำทิ้งบางส่วนน้ำทิ้งบางส่วนควรสูบกลับไปที่ระบบอีกครั้งเพื่อให้ ประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียดียิ่งขึ้นสำหรับข้อมูลอื่นๆก็จะเหมือนกับของ ระบบถังกรองไร้อากาศแบบไหลขึ้น

ถังกรองแบบฟลูอิดไดซ์ (Fluidise Bed Reactor) ระบบน้ำเป็นระบบที่ได้มีการพัฒนามาจากระบบถังกรองไร้อากาศ (Anaerobic Filter) ซึ่งมีปัญหาด้านการอุดตันการเกิดไหลลัดวงจรและมีความสูญเสียความดัน(Head loss)ทำให้ได้มีการดัดแปลงโดยใช้ตัวกลางที่มีพื้นที่ผิวมากๆ โดยใช้ทราย,Anthracite,Activated carbon หรือ วัสดุอื่นๆที่มีขนาดไกล้เคียงกับเม็ดทราย แต่จะให้ตัวกลางมีการเคลื่อนไหวตลอดเวลา ทำให้สามารถป้องกันปัญหาเกี่ยวกับการอุดตันได้ และจะทำให้ต้องการเวลาเก็บกักของน้ำเสียต่ำกว่ามาก

ถังแบบชั้นสลัดจ์ (Sludge Blanket Reactor) ระบบบำบัดน้ำเสียแบบนี้มีการไหลขึ้น ซึ่งนิยมเรียกระบบนี้ว่า Upflow Anaerobic Sludge Blanket Treatment (UASB) จะอาศัยตะกอนจุลชีพแบบแขวนลอยโดยที่หลังการดำเนินการได้ระยะเวลาหนึ่งจะเกิด ตะกอนจุลชีพที่มีลักษณะเป็นเม็ดๆ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1-2 มม.ขึ้นภายในถังปฎิกิริยาซึ่งมีคุณสมบัติในการตกตะกอนได้ดีมาก ระบบนี้มีประสิทธิภาพในการบำบัด BOD สูงที่สุด เมื่อเปรีบยเทียบกับระบบบำบัดแบบไร้อากาศแบบอื่นๆแม้กระทั้งระบบถังกรองแบบฟลูอิดไดซ์ (Fluidise Bed Reactor) ก็ตาม ภายในระบบจะมีการแบ่งออกเป็น 2 ชั้น คือ ชั้นน้ำและชั้นตะกอนจะมีระบบแยกน้ำใสภายในถังและมีระบบเก็บรวบรวมก๊าซที่ ผลิตขึ้นมา ระบบนี้ต้องพยายามควบคุมระบบให้ได้ตะกอนที่มีลักษณะเป็นเม็ดๆจึงจะบอกได้ว่า ระบบนี้ทำงานบางครั้งพบว่าจำเป็นต้องน้ำนำตะกอนที่เป็นเม็ดๆแล้วจากถังอื่น มาช่วยให้ระบบนี้ทำงานได้ดี

ถังแบบแผ่นกั้น(Baffled Reactor) ระบบบำบัดน้ำเสียแบบนี้มีลักษณะเป็นถังที่มีแผ่นกั้นขวางหลายแผ่นวางตั้งไว้ ในถังยาว การไหลของน้ำเข้าระบบจะเป็นในลักษณะไหลขึ้น ไหลลงสลับกันไปหลายๆครั้ง โดยอาจจะมีความเร็วในการไหลขึ้นประมาณ 0.2 – 0.4 ม./ชม. ลักษณะการทำงานของระบบจะมีหลักการเช่นเดียวกับของระบบ UASB