การบำบัดน้ำเสีย AS

   ระบบบำบัดน้ำเสียนั้น มีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับ โรงงานอุตสาหกรรม โรงพยาบาล เทศบาล และห้างสรรพสินค้า ซึ่งมีปริมาณน้ำเสียต่อวันเยอะมากๆ และระบบบำบัดน้ำเสียแบบ Activated Sludge Process เป็นระบบบำบัดน้ำเสียที่นิยมใช้ เป็นอย่างมาก

     กระบวนการเอเอสเป็นกระบวนการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพแบบใช้ออกซิเจน โดยอาศัยสิ่งมีชีวิตพวกจุลินทรีย์ ทั้งหลายในการย่อยสลาย ดูดซับ หรือเปลี่ยนรูปของมลสารต่างๆ ที่มีอยู่ในน้ำเสีย ให้มีค่าความสกปรกน้อยลง หลักการทำงานของระบบเอเอส เป็นวิธีที่เลียนแบบธรรมชาติ มลสารที่อยู่ในน้ำเสียจะถูกจุลินทรีย์ใช้เป็นอาหาร และเจริญเติบโตขยายพันธุ์ ต่อไป โดยสารอินทรีย์ต่างๆ ในน้ำเสีย เมื่อถูกเปลี่ยนมาเป็นจุลินทรีย์ จะมีน้ำหนักมากกว่าน้ำและสามารถแยกออกได้ง่าย ด้วยการตกตะกอนในถังตกตะกอน ส่วนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จะลอยขึ้นไปในอากาศ มีข้อดีคือ สามารถกำจัดน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ และ ซึ่งพื้นฐานของระบบบำบัดน้ำเสียนี้ จะมีโครงสร้างหลัก และการทำงานแต่ละบ่อคร่าวๆ ดังนี้

การบำบัดขั้นต้น เครื่องดักขยะขนาดหยาบ (Automatic Bar Screen) ทำหน้าที่ดักขยะชิ้นใหญ่ออกจากน้ำเสีย การทำงานเป็นลักษณะแบบ Automatic โดยใช้ Timer ควบคุมการทำงานทุก 15 นาที เครื่องดักขยะชนิดละเอียด (Fine Screen) ทำหน้าที่ดักขยะที่มีขนาดเล็กๆ บ่อรวบรวมน้ำเสีย (Equalization) ทำหน้าที่รวบรวมน้ำเสียภายในมี Mixer ทำหน้าที่กวนน้ำเสียให้มีคุณสมบัติเท่าเทียมกันหมด ก่อนจะสูบลำเลียงไปสู่ขบวนการบำบัดของแต่ละชั้นทิ้งไป บ่อดักกรวด-ทราย (Aerated Grit Chamber) ทำหน้าที่แยกกรวด-ทราย และคราบไขมันออกจากน้ำเสีย เป็นการป้องกันไม่ให้เครื่องจักรเกิดการชำรุด เสียหาย โดยใช้ Air Lift Pump แยกกรวด-ทรายออกทิ้งไป
การบำบัดทางชีวภาพ บ่อสัมผัส (Contact Tank) ทำหน้าที่เป็นถังเติมอากาศให้ตะกอนจุลินทรีย์ ในระบบบำบัด สัมผัสจับหรือดูดซับสารอินทรีย์ หรือสิ่งสกปรกในน้ำเสียที่ ผ่านขบวนการบำบัดทางกายภาพมาแล้ว บ่อตกตะกอน (Clarifier Tank) ทำหน้าที่เป็นถังตกตะกอน เมื่อตะกอน จุลินทรีย์จมลงสู่ก้นถัง ภายในจะมีเครื่องกวาดตะกอน (Scraper) ทำหน้าที่กวาดตะกอนให้มารวมอยู่ใน Hopper ก้นถัง ส่วนน้ำใสด้านบนจะไหลล้น Weir ออกมาเป็นน้ำผ่านการบำบัด บ่อสเปรย์น้ำ (Spray Water Tank) ทำหน้าที่รับน้ำที่ผ่านการบำบัด จากนั้น จะสูบน้ำบางส่วนไปสเปรย์ ลดฟองในถังเติมอากาศ และบางส่วนจะถูกส่งไป ผ่านถังกรองทราย (Sand Filter) แล้วจ่ายให้กับรถบรรทุกน้ำไปใช้ประโยชน์ ในการล้างพื้นถนน รดต้นไม้ตามเกาะกลางถนน น้ำส่วนใหญ่ที่เหลือจะถูกส่งไป ถังฆ่าเชื้อโรค บ่อย่อยสลาย (Stabilization Tank) ทำหน้าที่เป็นถังเติมอากาศ (Reaeration Tank) แก่จุลินทรีย์ที่ หมุนเวียนอยู่ในระบบ เพื่อให้มีตะกอนจุลินทรีย์มีระยะเวลา ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ หรือสิ่งสกปรกจนหมดก่อนกลับไปสู่บ่อสัมผัส (Contact Tank) อีกครั้ง         การเกิดสลัดจ์      สลัดจ์ (Sludge)  เกิดขึ้นต่อเนื่องกัน 3 ขั้นตอนในถังเติมอากาศ คือ  ขั้นส่งถ่าย (Transfer Step) ขั้นเปลี่ยนรูป (Conversion Step) ขั้นรวมตะกอน (Coag-Flocculation Step)
การกำจัดสลัดจ์ ถังทำให้ตะกอนเข้มข้น (Sludge Thickener Tank) ทำหน้าที่คล้ายถังตกตะกอน โดยสูบตะกอนส่วนเกินมาในถัง Sludge Thickener Tank แล้วปั๊ม Polymer จากเครื่องเตรียม Polymer มาช่วยในการ ตกตะกอนให้เข้มข้นขึ้น มีถัง Flocculation Tank ช่วยในการกวนผสม ถังกักเก็บและย่อยตะกอน (Sludge Storage Tank) ทำหน้าที่กักเก็บรวบรวมตะกอนส่วนเกิน และเกิดการย่อยสลาย ของตะกอนบางส่วน โดยภายในมีการ เติมอากาศอยู่ด้วย เครื่องรีดตะกอน (Dewatering Machine) เป็นเครื่องรีดน้ำออกจากตะกอน โดยใช้ Polymer ช่วย กล่าวคือ ทำหน้าที่เปลี่ยนสถานะของเหลวให้มีลักษณะเป็นของแข็งกึ่งเหลว ปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของระบบเอเอส   1. ความเข้มข้นของสานอินทรีย์ในน้ำเสีย สารอินทรีย์ในน้ำเสียเป็นอาหารของจุลินทรีย์ในระบบเอเอส ความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในน้ำเสียหรือความเข้มข้นของอาหารจึงมีผลต่อการ เจริญเติบโตของจุลินทรีย์ในระบบ ในกรณีที่อัตราส่วนของอาหารต่อจุลินทรีย์สูง จำนวนจุลินทรีย์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนมีลักษณะกระจายอยู่ทั่วไป (Dispersed Growth) ไม่รวมตัวเป็นกลุ่มก้อนที่ดีส่งผลต่อการตกตะกอนได้ไม่ดี น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วจะมีความขุ่นและค่าสารอินทรีย์(ค่าบีโอดี) เหลืออยู่สูง ถ้าอัตราส่วนของอาหารต่อจุลินทรีย์ต่ำ จุลินทรีย์จะเจริญเติบโตได้น้อยลง และจำนวนลดลง จุลินทรีย์จะตกตะกอนได้รวดเร็วแต่ไม่สามารถจับส่วนเล็กๆ ลงมาได้หมด ทำให้น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วยังมีความขุ่นอยู่สูง ดังนั้นการควบคุมการทำงานที่ดีจึงต้องควบคุมอัตราส่วนของอาหารต่อจุลินทรีย์ ในระบบให้มีค่าเหมาะสม ดังจะกล่าวต่อไป  2. ธาตุอาหาร จุลินทรีย์ต้องการธาตุอาหาร (Nutrient) นอกเหนือไปจากสารอินทรีย์ต่างๆ ที่นำมาใช้เป็นพลังงาน ได้แก่ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และ เหล็ก โดยปกติแร่ธาตุเหล่านี้มีอยู่ในน้ำเสียชุมชน (Domestic Wastewater) แต่ สำหรับน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมอาจมีแร่ธาตุเหล่านี้ไม่เพียงพอ การขาดธาตุอาหารที่สำคัญเหล่านี้จะทำให้จุลินทรีย์ที่สร้างฟล็อกเจริญเติบโต ได้ไม่ดี แต่กลับทำให้จุลินทรีย์ชนิดเส้นใย (Filamentous) เจริญเติบโตได้ดีกว่าและมีปริมาณมากกว่า ส่งผลให้สลัดจ์ไม่จมตัวและอาจไหลปนออกมากับน้ำทิ้ง โดย ปกติจะควบคุมให้บีโอดี 100 กก. ต้องมีไนโตรเจน 5 กก. ฟอสฟอรัส 1 กก. และ เหล็ก 0.5 กก. การเติมไนโตรเจนมักเติมในรูปของแอมโมเนียหรือยูเรีย ฟอสฟอรัสจะเติมในรูปของกรดฟอสฟอริก และเหล็กในรูปของเฟอร์ริคคลอไรด์ ในการเติมธาตุอาหารจะต้องสังเกตและวิเคราะห์ตัวอย่างน้ำออกให้มีค่าแร่ธาตุ ต่างๆ เหลืออยู่เพียงเล็กน้อย การเติมธาตุอาหารที่มากเกินความจำเป็น นอกจากเป็นการสิ้นเปลืองแล้ว ยังเป็นสารมลพิษทำลายสิ่งแวดล้อมอีกด้วย 3. ออกซิเจนละลาย ในถังเติมอากาศ จะต้องมีค่าออกซิเจนละลายไม่ต่ำกว่า 2 มก./ล. ซึ่งปริมาณของอากาศหรือออกซิเจนที่ใช้เพื่อรักษาความเข้มข้นของออกซิเจน ละลายนี้จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิของน้ำในถังเติมอากาศสูง จุลินทรีย์จะสามารถทำงานได้มากและออกซิเจนจะมีค่าการละลายอิ่มตัวต่ำจึงทำ ให้น้ำในถังเติมอากาศขณะอุณหภูมิสูงต้องการออกซิเจนมาก ในทางตรงกันข้ามถ้าอุณหภูมิของน้ำในถังเติมอากาศต่ำ ความต้องการออกซิเจนหรือปริมาณการเติมอากาศเพื่อที่จะรักษาระดับความเข้มข้น ของออกซิเจนละลายจะน้อยกว่าที่อุณหภูมิสูง 4. ระยะเวลาในการบำบัด ระยะเวลาที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียในถังเติมอากาศจะต้องมีมากเพียงพอที่ จุลินทรีย์จะใช้ในการย่อยสลายมลสารต่างๆ  หากระยะเวลาในการบำบัดไม่เพียงพอ มลสารบางส่วนโดยเฉพาะมลสารที่ย่อยสลายยากจะถูกย่อยสลายได้ไม่หมด ทำให้มีค่าบีโอดีเหลืออยู่ในน้ำเสียมาก สำหรับระยะเวลาที่ใช้ในถังตกตะกอนขั้นที่สองก็เช่นเดียวกัน หากมีน้อยเกินไปก็จะทำให้สลัดจ์ตกตะกอนได้ไม่ดี แต่ถ้านานเกินไปก็จะทำให้สลัดจ์ขาดออกซิเจนและเน่าได้ 5. พีเอช ค่าพีเอชมีผลต่อการทำงานของแบคทีเรีย โดยแบคทีเรียเจริญเติบโตได้ดีที่ค่าพีเอชระหว่าง 6.5-8.5  ถ้าค่าพีเอชต่ำกว่า 6.5 รา(Fungi) จะเจริญเติบโตได้ดีกว่าแบคทีเรีย ทำให้ประสิทธิภาพของระบบต่ำลง และสลัดจ์ตกตะกอนได้ไม่ดี ถ้าค่าพีเอชสูงจะทำให้ฟอสฟอรัสตกตะกอนผลึก (Precipitate) แยกออกจากน้ำ ทำให้จุลชีพไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ทำให้ระบบทำงานได้ไม่ดีเช่นกัน ส่วนในกรณีที่ค่าพีเอชต่ำมากหรือสูงมาก จุลชีพก็จะตายหมดไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ต่อไปได้ 6. สารพิษ สารพิษแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ แบบพิษเฉียบพลัน ซึ่งจุลินทรีย์จะตายหมดในระยะเวลาอันสั้น (Acute Toxicity) และพิษแบบอกฤทธิ์ช้า (Chronic Toxicity) ใช้ระยะเวลานานและค่อยๆ ตาย พิษเฉียบพลันสามารถสังเกตุดูได้ง่ายเนื่องจากมีผลเกิดขึ้นรวดเร็ว ตัวอย่างสารพิษประเภทนี้ เช่น ไซนาไนด์ สารหนู ส่วนสารพิษออกฤทธิ์ช้าเช่น ทองแดง และโลหะหนักต่างๆ สารพิษที่ออกฤทธิ์ช้านั้นจุลินทรีย์จะสะสมเอาไว้ภายในเซลล์จนเกิดเป็นพิษและ ตายในที่สุด นอกจากนี้ความเป็นพิษอาจเกิดจากสารอินทรีย์ก็ได้ เช่น แอมโมเนียที่มีค่าความเข้มข้นสูงเกิน 500 มก./ล. เป็นต้น 7. อุณหภูมิ อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญในการทำงานและการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ในกระบวนการเอเอส โดยทั่วไปการเพิ่มอุณหภูมิขึ้นทุก 10 ˚ซ จะทำให้จุลินทรีย์เจริญเติบโตเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัว จนกระทั่งถึงอุณหภูมิประมาณ 37 ˚ซ อุณหภูมิจะมีค่าสูงเกินไป จุลินทรีย์จะเจริญเติบโตได้น้อยลง เนื่อง จากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำในระบบทำได้ยาก ผู้ควบคุมระบบจึงต้องปรับค่าความเข้มข้นของสลัดจ์ในถังเติมอากาศ ให้มีค่าน้อยเมื่ออุณหภูมิของอากาศสูง และเพิ่มปริมาณให้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำ  อย่างไรก็ตามสำหรับประเทศไทย อุณหภูมิในฤดูร้อนและฤดูหนาวไม่แตกต่างกันมากนัก จึงไม่ค่อยมีความจำเป็นในการปรับค่าความเข้มข้นของสลัดจ์ตามฤดูกาล นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิยังมีผลต่อการตกตะกอนขั้นที่สอง โดยปกติอุณหภูมิต่ำจะตกตะกอนได้ดีกว่าอุณหภูมิสูง  และถ้าอุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลงแตกต่างกันเกิน 2 ˚ซ จะเกิดการไหลวนของน้ำเนื่องจากมีความหนาแน่นที่แตกต่างกันทำให้ประสิทธิภาพของถังตกตะกอนลดลง 8. การกวน ภายในถังเติมอากาศจะต้องมีการกวนอย่างทั่วถึง เพื่อป้องกันมิให้จุลินทรีย์ตกตะกอน เพื่อให้จุลินทรีย์ได้สัมผัสกับน้ำเสียที่ส่งเข้ามาบำบัด และเพื่อให้สลัดจ์จับตัวกันเป็นฟล็อกที่ดี การกวนที่ถูกต้องจะป้องกันมิให้น้ำเสียไหลลัดวงจร และทำให้ระบบมีประสิทธิภาพในการกำจัดมลสารสูง การกวนที่สมบูรณ์ในถังเติมอากาศ(Completely Mixed) จะต้องมีค่า MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid) และค่าความเข้มข้นของออกซิเจนละลายสม่ำเสมอทั่วทั้งถัง 9. อัตราการไหลของน้ำเสีย  การเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของน้ำเสียที่ส่งมาเข้าระบบบำบัด มีผลโดยตรงต่อการทำงานของกระบวนการทางชีววิทยาและถังตกตะกอน หากน้ำเสียมีอัตราการไหลเพิ่มขึ้นมาก ระยะเวลาในการบำบัดน้อยลง ค่าสารอินทรีย์จะเพิ่มมากขึ้น และระยะเวลาในการตกตะกอนในถังตกตะกอนขั้นที่สองลดลง ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของระบบลดลง ส่วนอัตราการไหลที่น้อยเกินไปก็มีผลเสียเช่นเดียวกัน ดังนั้นจึงควรมีการควบคุมให้มีการส่งน้ำเสียเข้ามาบำบัดอย่างสม่ำเสมอใน อัตราที่ใกล้เคียงกับที่ได้ออกแบบไว้ เช่น อาจสร้างเป็นถังปรับเสมอ (Equalizing Tank) เป็นต้น ที่มา : โรงควบคุมคุณภาพน้ำสี่พระยา และ bio-naroo.com