ระบบบำบัดน้ำเสียแบบ Activated sludge ตอนที่ 2

Activated sludge ระบบตะกอนเร่ง หรือมักเรียกกันว่าระบบเอเอส เป็นระบบบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีทางชีวภาพ ที่นิยมใช้อย่างมาก

แล้วระบบนี้มีข้อเสียมั้ย  ก่อนไปดูข้อดีข้อเสีย เรามาทำความรู้จักระบบ Activated Sludge ให้มากขึ้นอีกหน่อย ถ้าแบ่งชนิดอาจแยกย่อยได้มากกว่า 10 แบบ พอจะยกตัวอย่างที่พอเห็นกัน เช่น

  1. Completely Mixed Activated Sludge: CMAS แบบกวนสมบูรณ์ จะมีถังเติมอากาศที่สามารถกวนให้น้ำและสลัดจ์ที่อยู่ในถังผสมเป็นเนื้อเดียวกันตลอดทั่วทั้งถัง จุลินทรีย์ต่างๆ ที่มีอยู่ จะมีลักษณะเดียวกันทั้งถัง เมื่อน้ำเสียเข้ามาจะถูกกระจายอย่างรวดเร็ว จึงมีข้อดีคือ สามารถรับ Shock Load ได้ดี
  2. Conventional Activated Sludge: CAS เป็นระบบแบบดั้งเดิม ถังเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า มีการเติมอากาศคงที่ตลอดถัง จุดที่เติมน้ำเสียและตะกอนหมุนเวียนจะอยู่หัวถัง ระบบนี้มีข้อเสีย คือ รองรับ Shock Load ไม่ดีเนื่องจากหัวถังจะเป็นจุดที่มีออกซิเจนละลายต่ำ
  3. Step-Feed Aeration Activated Sludge: SAAS จะคล้ายแบบ Conventional แต่จะมีการแบ่งน้ำเสียเข้าหลายๆจุด ทำให้ความต้องการออกซิเจนกระจายออกไปตามความยาวของถัง
  4. Tapered Aeration Activated Sludge: TAAS ก็คล้ายกับ Conventional แต่การเติมออกซิเจนจะแปรผันตามความต้องการใช้ คือ ช่วงต้นๆจะใช้มาก และค่อยๆลดลงไปเรื่อยๆ วิธีการนี้อาจใช้การติดตั้งหัวกระจายลม ในจำนวนที่ลดหลั่นไปตามความยาวของถัง ซึ่งมีข้อดีคือ ช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้า
  5. Contact Stabilization Activated Sludge: CSAS จะแบ่งถังเติมอากาศออกเป็น 2 ถังอิสระจากกัน ได้แก่ ถังสัมผัส (Contact Tank) และถังย่อยสลาย (Stabilization Tank) โดยตะกอนจะถูกส่งมาสัมผัสกับน้ำเสียในถังสัมผัส (Contact Tank) เพื่อย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสีย น้ำเสียที่ถูกบำบัดแล้วจะไหลไปยังถังตกตะกอนขเพื่อแยกตะกอนกับส่วนน้ำใส น้ำใสส่วนบนจะถูกระบายออกจากระบบ และตะกอนที่ก้นถังส่วนหนึ่งจะถูกสูบทิ้ง และอีกส่วนจะสูบกลับไปเข้าถังย่อยสลาย Stabilization Tank ข้อดีของระบบนี้คือ บ่อเติมอากาศมีขนาดเล็กกว่าระบบแอกติเวเต็ดสลัดจ์ทั่วไป
  6. Oxidation Ditch: OD คูวนเวียน ถังเติมอากาศจะมีลักษณะเป็นวงรีหรือวงกลม ทำให้น้ำไหลวนเวียนตามแนวยาวของถังเติมอากาศ การกวนใช้เครื่องกลเติมอากาศตีน้ำในแนวนอน ข้อดีของระบบนี้ คือ สามารถบำบัดไนโตรเจนได มักพบในโรงพยาบาลประจำจังหวัดต่างๆ
  7. Sequencing Batch Reactor: SBR เป็นระบบประเภทเติมเข้า-ถ่ายออก (Fill-and-Draw Activated Sludge) โดยมีขั้นตอนในการบำบัดน้ำเสียแตกต่างจากระบบตะกอนเร่งแบบอื่น ๆ คือ การเติมอากาศ (Aeration) และการตกตะกอน (Sedimentation) จะดำเนินการเป็นไปตามลำดับภายในถังเดียวกัน โดย 1 รอบการทำงาน (Cycle) จะมี 5 ช่วงตามลำดับ ดังนี้ ช่วงเติมน้ำเสีย (Fill) ช่วงทำปฏิกิริยา (React) ช่วงตกตะกอน (Settle) ช่วงระบายน้ำทิ้ง (Draw) ช่วงพักระบบ (Idle) ข้อดีของระบบนี้ คือ ความยืดหยุ่นเพราะสามารถเปลี่ยนแปลงระยะเวลาในแต่ละช่วงได้ เหมาะกับน้ำเสียที่มีปริมาณไม่มาก

 

ถ้าถามว่าระบบ Activated Sludge มีข้อเสียมั้ย คงต้องตอบว่าทุกระบบมีข้อดีข้อเสียครับ ขึ้นอยู่กับการออกแบบว่าเหมาะสมหรือเปล่า ซึ่งคำว่าเหมาะสมนั้นต้องพิจารณาหลายเรื่องเช่นกัน ทั้งค่าใช้จ่ายในการก่อสร้าง พื้นที่ที่ใช้ ปริมาณน้ำเสีย คุณภาพน้ำเสีย รวมถึงผู้ที่จะมาทำหน้าที่ดูแลควบคุมระบบบำบัดด้วย ดังนั้นจึงมีปัจจัยหลายด้านที่ใช้ในการออกแบบระบบ ซึ่งผู้ออกแบบทุกคนก็อยากออกให้ระบบบำบัดน้ำเสียมีประสิทธิภาพสูงสุดเช่นกัน

สำหรับระบบ Activated Sludge มีค่าก่อสร้างและค่าเดินระบบสูงครับ และต้องใช้บุคคลที่มีความรู้มาควบคุมระบบ เพราะมีปัญหาที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง เช่น การเกิดปัญหาตะกอนไม่จมตัวซึ่งแก้ไขยาก และปัญหาตะกอนลอย จากปฏิกิริยา Denitrification ที่ถังตกตะกอนซึ่งพบได้บ่อย ถ้าหากน้ำเสียมีปริมานไนโตรเจนค่อนข้างสูง สำหรับการป้องกันหรือแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นนั้น หากผู้ที่ดูแลระบบมีความรู้ไม่เพียงพอ ก็อาจทำให้การเฝ้าระวังค่าควบคุมต่างๆถูกละเลย หรือหละหลวม รวมถึงการแก้ไขปัญหาก็เช่นกัน อาจไม่ทันท่วงทีและอาจทำให้ระบบบำบัดล้มเหลวได้

หากเรามีโอกาสออกแบบระบบบำบัดน้ำเสีย ก็ควรพิจารณาหลักเกณฑ์ต่างๆให้รอบด้าน หากว่าเราได้ควบคุมระบบที่มีอยู่แล้ว ก็พยายามทำตามคู่มือ หรือ การออกแบบที่ผู้ออกแบบได้กำหนดไว้ แล้วก็พยายามหาทางปรับปรุง เพิ่มเติมอุปกรณ์เครื่องมือเครื่องวัดต่างๆ เพื่อให้เราทำงานได้ดีขึ้นครับ

 

ที่มา :    

http://www.pcd.go.th/info_serv/water_wt.html#s10

http://www.sri.cmu.ac.th/~srilocal/water/mainpage.htm

การควบคุมระบบแอ็คติเวตเต็ดสลัดจ์ โดย ดร.มั่นสิน ตัณฑุลเวศม์

ปัญหาตะกอนลอย ในระบบบำบัดน้ำเสีย Activated Sludge

ตะกอนลอย (Rising Sludge) มีลักษณะคือตะกอนที่จมลงไปในถังตกตะกอนแล้วแต่กลับลอยขึ้นมาใหม่ การบำบัดน้ำเสียที่มีไนโตรเจนสูงมักจะก่อปัญหาตะกอนลอย(Rising) ซึ่งมีสาเหตุมาจากการเกิดจากสภาวะดิไนตริฟิเคชั่น (De-nitrification) ซึ่งเป็นการเปลี่ยนไนไตรตที่ก้นถังตกตะกอนซึ่งจะเป็นโซนที่ไร้ออกซิเจน ให้กลายเป็นก๊าซไนโตรเจน โดยก๊าซไนโตรเจนจะสะสมตัวอยู่ใต้ชั้นของตะกอนจุลินทรีย์ เมื่อสะสมจนมากพอที่จะดันให้ตะกอนจุลินทรีย์เหล่านั้นลอยขึ้นมาเป็นก้อนใหญ่ ๆ เมื่อลอยขึ้นมาจนถึงผิวน้ำแล้วจะแตกกระจายออกเป็นแผ่นมองเห็นฟองก๊าซเล็กๆ ลอยขึ้นมากับตะกอน หรือเกิดฟองก๊าซผุดขึ้นมาอย่างเห็นได้ชัด ผลกระทบคือจะทำให้ตะกอนหลุดไปกับน้ำล้นมาก ถ้าไม่มีระบบตกตะกอนซ้ำอีกครั้ง จะทำให้คุณภาพน้ำเกิดค่ามาตรฐานตามกฎหมายได้

การแก้ปัญหาตะกอนลอย ได้แก่ การเพิ่มอัตราการสูบตะกอนกลับจากถังตกตะกอนเพื่อลดระยะเวลาเก็บกักตะกอนในถังตกตะกอน หรือลดอายุสลัดจ์ (Sludge Age) โดยการเพิ่มอัตราการระบายตะกอนส่วนเกิน (Excess Sludge) ทิ้ง ถ้าระบบบำบัดน้ำเสียที่มีการเติมไนโตรเจนก็ต้องลดปริมาณการเติมลง หรือเพิ่มปริมาณ DO ในถังเติมอากาศให้มีออกซิเจนเหลือมากขึ้น หรือทำการตรวจสอบใบกวาดตะกอนซึ่งอาจจะชำรุดได้ และวิธีที่ดีที่สุดก็คือกำจัดในโตรเจนในน้ำเสียออกให้เหลือแค่เพียงพอสำหรับจุลินทรีย์เท่านั้น แต่ถ้าทำไม่ได้ หรือน้ำเสียมีแหล่งในโตรเจนสูงมาก อาจจะจำเป็นต้องเปลี่ยนระบบบำบัดน้ำเสียเป็นชนิดอื่น หรือการปรับเปลี่ยนระบบ Activated sludge ให้สามารถบำบัดสารประกอบไนโตรเจนในน้ำเสียได้ด้วย โดยอาศัยปฏิกิริยาไนตริฟิเคชั่นและดีไนตริฟิเคชั่น(Nitrification-De nitrification)

นอกจากปัญหาตะกอนลอย(Rising Sludge) และตะกอนอืด(Bulking Sludge) แล้วยังมีปัญหาที่อาจเกิดในถังตกตะกอนอีกได้แก่

  • ตะกอนหัวเข็ม ตะกอนจะมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ลอยอยู่ด้านบนชั้นตะกอน จะทำให้น้ำทิ้งมีความขุ่น มักจะพบกรณีที่ F/M ต่ำๆ
  • ตะกอนกระจาย อาจเกิดจากการที่มี F/M ratio สูงมาก ทำให้จุลินทรีย์ไม่รวมตัวกันเป็นฟล็อค ทำให้น้ำขุ่นและมี BOD สูง
  • ตะกอนไม่รวมตัวเป็นฟล็อค อาจเกิดจากหลายสาเหตุ เช่น DO ต่ำ มี shock load  มีสารพิษเข้ามาในระบบ เป็นต้น

 

ในการควบคุมระบบบำบัดน้ำเสียแต่ละแห่งก็จะเจอปัญหาของระบบแตกต่างกันไป การแก้ไขปัญหานั้นคงต้องพิจารณากันตามสาเหตุครับ แต่ละปัญหาก็แก้ยาก-ง่ายต่างกัน แต่ถ้าเกิดแล้วพนักงานหรือผู้ควบคุมระบบบำบัดก็คงต้องทำงานกันหนักทีเดียว อาจถึงขั้นเครียดปวดหัวเลย(เจอมาแล้ว) โดยเฉพาะระบบบำบัดแบบชีวภาพ เกิดปัญหาแล้วใช้เวลาในการแก้ไขค่อนข้างนาน ทางที่ดีก็ต้องหาทางป้องกัน หรือวิธีการตรวจติดตามระบบอย่างใกล้ชิดครับ

สำหรับการตรวจสอบเรื่องการตกตะกอนเพื่อให้พบปัญหาก่อนที่จะเกิด หรือพบอาการก่อนที่จะเกิดปัญหารุนแรงนั้นก็ดีกว่าการแก้ไขจริงมั้ยครับ นอกจากการไปสังเกตที่ถังตกตะกอนเป็นประจำนั้น ก็มีวิธีง่ายๆ ที่นิยมทำกันก็คือการทดสอบการตกตะกอน SV30 และ SVI ครับ ไว้มาเขียนในบทความหน้านะครับ