กระบวนการบําบัดน้ำเสีย (Wastewater Treatment Process)

เนื้อหา

มลพิษทางน้ำ

 เป็นน้ำที่มีสารหรือสิ่งปฏิกูลที่ไม่พึงปรารถนาปนอยู่ การปนเปื้อนของสิ่งสกปรกเหล่านี้ทําให้ อยู่ในสภาพที่ไม่สามารถนํากลับมาใช้ประโยชน์ได้ ได้แก่ น้ำมัน ไขมัน ผงซักฟอก เน่าเหม็นและเชื้อโรคต่างๆ จากน้ำเสียของแหล่งชุมชน เช่น อาคารบ้านเรือน หมู่บ้านจัดสรร โรงพยาบาล เป็นต้น

ปัญหาของน้ำเสียเกิดขึ้นพร้อมๆกับการเจริญเติบโตของชุมชนและการเพิ่มขึ้นของการผลิตภาคอุตสาหกรรม น้ำเสียเกิดขึ้นจากการใช้น้ำเพื่อใช้ประโยชน์ต่างๆในการอุปโภคบริโภคและ จากกระบวนการผลิต น้ำเสียก่อให้เกิดปัญหาแก่แหล่งรองรับน้ำ ทำให้เกิดการเน่าเหม็นหรือเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำซึ่งเป็นห่วงโซ่อาหารของคน และสัตว์ สิ่งเจือปนที่มีอยู่ในน้ำเสีย ได้แก่ สารอินทรีย์ กรด ด่าง ของแข็ง สารแขวนลอย น้ำมัน ไขมัน เกลือและแร่ธาตุที่เป็นพิษ สารกัมมันตภาพรังสี สารที่ทําให้เกิดความร้อน สี และกลิ่น เป็นต้น ในอดีตปริมาณน้ำเสียที่ เกิดขึ้นมีปริมาณไม่มากนัก เมื่อระบายลงสู่แหล่งน้ำสาธารณะธรรมชาติจะ สามารถทําความสะอาดน้ำเสียได้อย่างทันท่วงที อย่างไรก็ตามเมื่อมีการขยายตัวของชุมชนและมีการพัฒนาประเทศในด้านต่างๆ เพิ่มขึ้น น้ำเสียมี ปริมาณเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่ธรรมชาติไม่สามารถบําบัดได้ แหล่งน้ำจึงเกิดการ เน่าเสียและเสื่อมคุณภาพลง ดังนั้น ภาครัฐจึงออกกฎหมายในการควบคุม มาตรฐานน้ำทิ้งจากแหล่งกําเนิดต่างๆ เพื่อให้แหล่งกําเนิดต้องบําบัดน้ำเสีย ให้ได้ตามมาตรฐานน้ำทิ้งกําหนดก่อนระบายออกสู่แหล่งน้ำสาธารณะต่อไป กระบวนการบําบัดน้ำเสียสามารถแบ่งเป็นขั้นตอน ได้ดังนี้

การบําบัดขั้นเตรียมการและขั้นต้น (Preliminary Treatment / Primary Treatment)

สวนใหญ่เป็นการบําบัดเพื่อแยกทราย กรวด และของแข็งหรือเศษวัตถุ ที่ไม่ละลายน้ำออกจากน้ำเสีย เป็นการลดปริมาณของแข็งและน้ำมันหรือ ไขมันที่ปะปนอยู่ในน้ำเสีย การบําบัดน้ำเสียขั้นนี้สามารถกำจัดของแข็ง แขวนลอยได้ร้อยละ 50-70 และกำจัดสารอินทรีย์ซึ่งวัดในรูปของบีโอดีได้ร้อยละ 25-40 ประกอบด้วย

การกำจัดด้วยตะแกรงหยาบ (Screening)

เป็นการกำจัดเศษวัตถุ ของแข็งขนาดใหญ่โดยใช้ ตะแกรง โดยทั่วไปตะแกรงที่ใช้มี 2 ประเภท คือ ตะแกรงหยาบและตะแกรงละเอียด การใช้ตะแกรงชนิดใดขึ้นกับขนาดวัตถุ ที่ต้องการกรองออกจากน้ำเสีย แต่ต้องพิจารณาการทําความสะอาด ตะแกรงบ่อยครั้ง หากมีการอุดตันของตะแกรงเนื่องจากเลือกตะแกรงที่มีร่องละเอียดเกินไป โดยต้องคํานึงถึงวัสดุที่ใช้ทําตะแกรง ถ้าน้ำเสียมีความ เป็นกรด-ด่างค่อนข้างสูง ควรเลือกใช้วัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน เช่น โลหะ แสตนเลส เป็นต้น

บ่อดักกรวดทราย (Grit Chamber)

เป็นการกําจัดพวกกรวดทราย โดยการแยกให้ตกตะกอนในรางดักกรวดทราย ในระบบบําบัดน้ำเสียบาง แห่งอาจเพิ่มการหมุนเวียนของน้ำเสียในบ่อนี้เพื่อให้เศษวัสดุที่เป็นของแข็ง ตกตะกอนแยกจากเศษวัสดุที่มีขนาดเบากว่า

ถังตกตะกอนเบื้องต้น (Primary Sedimentation tank)

คือถัง ตกตะกอนที่ทำหน้าที่แยกตะกอนต่างๆ ออกจากน้ำเสียก่อนที่จะไหลไปลง ถังบําบัดน้ำเสียด้วยวิธีชีววิทยา กระบวนการนี้จะเป็นการเพิ่มเวลาให้เศษ วัสดุขนาดเล็กตกตะกอนลงก้นบ่อมากขึ้น แต่มีข้อเสีย คือ ต้องใช้ พื้นที่เพิ่มมากขึ้นสำหรับก่อสร้างบ่อตกตะกอนเบื้องต้น

บ่อดักไขมันและน้ำมัน (Oil and Grease Removal)

น้ำมันและ ไขมันจะพบมากในน้ำทิ้งจากบ้านเรือน ร้านอาหาร สถานีจําหน่ายน้ำมัน และ โรงงานอุตสาหกรรมประเภทที่มีไขมัน การกําจัดน้ำมันและไขมันมีอยู่ด้วยกัน หลายวิธี เช่น การเติมคลอรีนร่วมกับการเป่าอากาศ การทําให้ลอย (Flotation) แล้วเก็บกวาดออกจากผิวน้ำการเพิ่มอุณหภูมิ เพื่อช่วยลดค่า ความถ่วงจําเพาะของน้ำมันหรือไขมันทําให้ลอยขึ้นมาได้มาก เป็นต้น ขั้นตอนนี้จะช่วยลดปริมาณความสกปรกที่เกิดจากน้ำมันและไขมันลงได้มาก ทั้งยังช่วยเพิ่มการละลายของออกซิเจนลงในน้ำเสียในขั้นตอนการเติม อากาศซึ่งเป็นขั้นตอนต่อไปด้วย

การบําบัดขั้นที่สอง (Secondary Treatment)

เป็นการบำบัดน้ำเสียโดยการกำจัดสารอินทรีย์และสารแขวนลอยออก จากน้ำเสียโดยกระบวนการทางชีวภาพและ/หรือกระบวนการทางเคมี ซึ่งการบำบัดน้ำเสียในขั้นนี้เป็นกระบวนการทางชีวภาพสามารถกำจัด สารแขวนลอยและสารอินทรีย์ซึ่งวัดในรูปของบีโอดีลงได้ประมาณร้อยละ 75 – 95 ขึ้นอยู่กับระบบที่ใช้ หากเป็นระบบบําบัดน้ำเสียชุมชนขนาดใหญ่ นิยมใช้ระบบบําบัดน้ำเสียที่ใช้กระบวนการทางชีวภาพที่ใช้จุลินทรีย์แบบใช้ ออกซิเจนในการบำบัด เนื่องจากใช้เวลาและค่าใช้จ่ายบำบัดน้อยกว่า กระบวนการบำบัดโดยใช้สารเคมี น้ำทิ้งที่บำบัดแล้วมีความสกปรกน้อย และประสิทธิภาพการบำบัดสูงกว่าระบบที่ไม่ใช้ออกซิเจน แต่มีข้อเสีย คือ มีค่าใช้จ่ายในการเติมออกซิเจนลงในน้ำเสีย และเกิดตะกอนจุลินทรีย์มากใน ระบบบำบัดที่ต้องเพิ่มขั้นตอนการกำจัด อย่างไรก็ตาม ในบางชนิดของ ระบบบำบัดแบบใช้จุลินทรีย์ประเภทใช้ออกซิเจน เช่น ระบบบ่อผึ่ง (Stabilization Pond หรือ SP) ซึ่งใช้พื้นที่ก่อสร้างมาก บ่อจะปล่อยให้ ออกซิเจนในอากาศละลายในน้ำเสียได้โดยธรรมชาติจึงไม่จําเป็นที่ต้องติดตั้ง เครื่องจักรกลในการเติมอากาศให้แก่น้ำเสีย แต่สำหรับการบำบัดน้ำเสียที่ ใช้กับบ้านเรือนที่อยู่อาศัยเฉพาะแต่ละหลังนิยมใช้กระบวนการบำบัดโดยใช้จุลินทรีย์ทั้งแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Microorganism) และแบบกึ่ง ใช้ออกซิเจน (Facultative Microorganism) ซึ่งมีอยู่ในน้ำเสียอยู่แล้ว ดังนั้น ระบบบำบัดน้ำเสียของบ้านเรือนทั่วไปจึงมีค่าใช้จ่ายไม่สูงมากนัก

การบําบัดขั้นที่สาม (Tertiary Treatment)

เป็นการบำบัดเพื่อนำสารเคมี สาหร่าย ไข้พยาธิ ตัวอ่อนสัตว์พาหะ นําโรคออกจากน้ำเสียก่อนระบายสู่สิ่งแวดล้อม การบำบัดขั้นที่ 3 นี้มีหลาย กระบวนการให้เลือกซึ่งขึ้นอยู่ว่าต้องการกำจัดสิ่งสกปรกชนิดใดออกจากน้ำ ก่อนระบายทิ้ง ซึ่งกระบวนการที่นิยมใช้เหล่านี้ เช่น การฆ่าเชื้อโรค (Disinfection) ด้วยการเติมคลอรีนหรือใช้แสงอัลตร้าไวโอเล็ท หรือ การ ใช้โอโซนเพื่อฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ ไข้พยาธิ ตัวอ่อนของสัตว์พาหะ และการใช้สารเคมีตกตะกอนเพื่อกำจัดฟอสฟอรัสที่จะทำให้เกิดยูโทรฟิเคชั่น หรือ ภาวะสาหร่ายบานสะพรั่งในแหล่งน้ำ เป็นต้น

การบำบัดขั้นสูง (Advance Treatment)

ระบบบำบัดน้ำเสียส่วนใหญ่มักไม่พบกระบวนการบำบัดนี้ เนื่องจากการ บำบัดขั้นสูงเป็นกระบวนการกำจัดสารอาหาร ที่ยังคงเหลือค้างอยู่ในน้ำทิ้ง เช่น ไนโตรท ไนไตรท ฟอสเฟต สี สารแขวนลอยที่ตกตะกอนยากและอื่นๆ นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันการเติบโตผิดปกติของสาหร่ายที่เป็นสาเหตุทำให้ เกิดน้ำเน่า แก้ไขปัญหาความน่ารังเกียจของแหล่งน้ำอันเนื่องจากสี และ แก้ไขปัญหาอื่นๆ ซึ่งยังไม่ได้  ถูกกำจัดโดยกระบวนการบำบัดขั้นที่สอง ทั้งนี้ กระบวนการนี้จะใช้เมื่อต้องการน้ำทิ้งที่มีคุณภาพสูง โดยส่วนใหญ่จะใช้เมื่อต้องระบายน้ำทิ้งลงแหล่งน้ำที่มีความสําคัญ หรือต้องการนำน้ำทิ้งกลับมา ใช้ประโยชน์ซ้ำอีก (reuse and reclamation) ในปัจจุบันขั้นตอนนี้ได้มีการ พัฒนานำมาใช้อย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ขาดแคลนน้ำ ซึ่ง กระบวนการเหล่านี้ไม่เพียงเฉพาะใช้บำบัดน้ำเสียเท่านั้น แต่เป็น กระบวนการที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ปรับปรุงคุณภาพน้ำดิบเพื่อนำไปอุปโภค บริโภคก่อน แล้วจึงถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการจัดการน้ำเสียขั้นสูงในที่สุด กระบวนการที่นิยมใช้ในการบำบัดขั้นนี้ เช่น การกรองด้วยวิธีการต่างๆ (ระบบกรองย้อนกลับ หรือ reverse osmosis การใช้เยื่อกรอง หรือ membrane filtration) และการกรองสารละลายน้ำ (Demineralization) เป็นต้น โดยกระบวนการเหล่านี้จัดให้มีเพิ่มเติมเพื่อ

  • การกําจัดสารประกอบพื้นฐานของฟอสฟอรัส เช่น ออโธฟอสเฟต ซึ่งมีทั้งแบบใช้กระบวนการทางเคมีและกระบวนการทางชีวภาพ
  • การกําจัดสารประกอบพื้นฐานของไนโตรเจน เช่น ไนเตรท ไนไตรท ซึ่งมีทั้งแบบใช้กระบวนการทางเคมีและแบบใช้กระบวนการทางชีวภาพ โดย
  • วิธีการทางชีวภาพมี 2 ขั้นตอน คือ ขั้นตอนการเปลี่ยนแอมโมเนียไนโตรเจน ให้เป็นไนเตรทที่เกิดขึ้นในสภาวะแบบใช้ออกซิเจน หรือที่เรียกว่า “กระบวนการไนทริฟิเคชั่น (Nitrification)” และขั้นตอนการเปลี่ยนไนเทรต ให้เป็นก๊าซไนโตรเจนซึ่งเกิดขึ้นในสภาวะไร้ออกซิเจน หรือที่เรียกว่า “กระบวนการดีไนทริฟิเคชั่น (Denitrification)”
  • การกรอง (Filtration) เป็นการกําจัดสารที่ไม่ต้องการโดยวิธีการ ทางกายภาพ ได้แก่ สารแขวนลอยที่ตกตะกอนได้ยาก เป็นต้น
  • การดูดติดผิว (Adsorption) เป็นการกําจัดสารอินทรีย์ที่มีในน้ำเสีย โดยการดูดติดบนพื้นผิวของของแข็ง รวมถึงการกำจัดกลิ่นหรือก๊าซที่เกิดขึ้นด้วย
  • การฆ่าเชื้อโรค น้ำทิ้งที่ผ่านระบบบำบัดน้ำเสียต้องได้รับการบำบัด ขั้นสุดท้ายโดยการฆ่าเชื้อโรคก่อนปล่อยทิ้งลงสู่แหล่งน้ำ เพื่อฆ่าเชื้อโรค บางตัวที่เป็นสาเหตุให้เกิดโรคกับสิ่งมีชีวิตในน้ำและต่อมนุษย์โดยใช้สารเคมี เช่น ปูนคลอรีน ก๊าซโอโซน และสาร H2O2 เป็นต้น กระบวนการฆ่าเชื้อที่ นิยมใช้คือ บ่อบ่มและถังสัมผัสคลอรีน

การบําบัดกากตะกอนหรือสลัดจ์ (Sludge Treatment)

ระบบบําบัดน้ำเสียที่ใช้หลักการทางชีวภาพจะมีกากตะกอนจุลินทรีย์ หรือสลัดจ์เป็นผลผลิตตามมาด้วยเสมอ ซึ่งเป็นผลจากการเจริญเติบโตของ จุลินทรีย์ในการกินหรือย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสีย จึงจําเป็นต้องกําจัด สลัดจ์เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาการเน่าเหม็น การเพิ่มภาวะมลพิษและเป็นการ ทําลายเชื้อโรคด้วย นอกจากนี้การลดปริมาตรของสลัดจ์โดยการกําจัดน้ำ ออกจากสลัดจ์ ช่วยให้เกิดความสะดวกในการเก็บขนไปกำจัดทิ้งหรือนำไปใช้ ประโยชน์อื่นๆ การกำจัดสลัดประกอบด้วยกระบวนการหลักๆ ดังนี้

การทําข้น (Thickener)

โดยใช้ถังทําข้นซึ่งมีทั้งที่ใช้กลไกการตกตะกอน (Sedimentation) และใช้กลไกการลอยตัว (Flotation) ทำหน้าที่ในการลด ปริมาณสลัดจ์ก่อนส่งไปบําบัดโดยวิธีการอื่นต่อไป

การทําให้สลัดจ์คงตัวหรือการลดปริมาณเนื้อสลัดจ์ (Stabilization หรือ Digestion)

โดยการย่อยสลัดจ์ด้วยกระบวนการใช้อากาศ หรือใช้ กระบวนการไร้อากาศเพื่อให้จุลินทรีย์ในสลัดจ์ย่อยสลายกันเอง ทําให้ ปริมาณสลัดจ์คงตัวไม่เพิ่มปริมาณมากขึ้นและสามารถนำไปทิ้งได้โดยไม่เกิด การเน่าเหม็นรุนแรง

การปรับสภาพสลัดจ์ (Conditioning)

ทําให้สลัดจ์มีความเหมาะสม กับการนําไปใช้ประโยชน์ต่อไป เช่น ทําปุ๋ย การใช้ปรับสภาพดินสำหรับใช้ ทางการเกษตร เป็นต้น

การรีดน้ำ (Dewatering)

เพื่อลดปริมาณสลัดจ์ที่จะนำไปทิ้งโดยการ ฝังกลบ การเผา หรือนำไปใช้ประโยชน์อื่น โดยสลัดจ์ที่ได้จากกระบวนการนี้ จะมีลักษณะเป็นก้อน (Cake) คล้ายก้อนตะกอนดินทั่วไป ทําให้เกิดความ สะดวกในการขนส่ง โดยอุปกรณ์ที่ใช้ในการรีดน้ำ ได้แก่ เครื่องกรอง สูญญากาศ (Vacuum filter) เครื่องอัดกรอง (Filter press) หรือเครื่อง กรองหมุนเหวี่ยง (Centrifuge) และลานตากสลัดจ์ (Sludge drying bed)

การกําจัดตะกอน

สลัดจ์ที่ได้จากการบำบัดน้ำเสียจะได้รับการบำบัดให้มีความคงตัว ไม่มีกลิ่นเหม็น และมีปริมาตรลดลง เพื่อความสะดวกในการขนส่ง ในขั้น ต่อมาก็คือ การนําสลัดจ์เหล่านั้นไปกำจัดทิ้งโดยวิธีการที่เหมาะสม ดังนี้

การฝังกลบ (Landfill)

เป็นการนำสลัดจ์มาฝังในที่ที่เตรียมไว้ และกลบด้วยชั้นดินทับหน้าอีกชั้นหนึ่ง

การหมักทําปุ๋ย (Composting)

เป็นการนําสลัดจ์มาหมักต่อ เพื่อนำไปใช้เป็นปุ๋ย ซึ่งเป็นการนำสลัดจ์กลับมาใช้ประโยชน์ในการเป็นปุ๋ย สําหรับปลูกพืช เนื่องจากในสลัดจ์ประกอบด้วยธาตุอาหารที่จําเป็นในการ เจริญเติบโตของพืช ได้แก่ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และแร่ธาตุต่างๆ

การเผา (Incineration)

เป็นการนำสลัดจ์ที่จวนแห้ง (ความชื้น ประมาณร้อยละ 40) มาเผา เพราะไม่สามารถนำไปใช้ทำปุ๋ยหรือฝังกลบได้ การเผานี้เหมาะที่จะใช้กับสลัดจ์ที่มาจากตะกอนจุลินทรีย์ของระบบบำบัด น้ำเสียจากสถานพยาบาลหรือโรงพยาบาลที่ต้องการทำลายเชื้อจุลินทรีย์ที่ ยังคงเหลืออยู่

เอกสารอ้างอิง

ภาพประกอบ freepik.com (@vladyslavhoroshevych)

เรียบเรียงข้อมูลโดยเว็บไซต์ พิโก อไลฟ์ (Pico Alive)

ใส่ความเห็น