|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
เทคโนโลยีและบริการ
อุตสาหกรรมผลิตแป้งมันสำปะหลังเป็นอุตสาหกรรมที่มีการน้ำในกระบวนการผลิตเป็นปริมาณมาก ส่งผลให้น้ำที่ใช้เกือบทั้งหมดจะกลายเป็นน้ำเสีย และน้ำส่วนหนึ่งจะสูญหายไปในกระบวนการสลัดแห้ง และอบแห้ง ส่วนลักษณะสมบัติของน้ำเสียก่อนเข้าสู่ระบบมีค่าความสกปรกในรูปบีโอดี ซีโอดีและปริมาณของแข็งค่อนข้างสูง ส่วนไนโตรเจนทั้งหมดมีปริมาณค่อนข้างต่ำ ทั้งนี้แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบในน้ำเสียดังกล่าวส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ ซึ่งลักษณะสมบัติของน้ำเสียที่ออกจากโรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลังแสดงในตาราง
ตารางค่าเฉลี่ยของลักษณะสมบัติของน้ำเสียที่ออกจากโรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลัง
การบำบัดน้ำเสียเป็นการกำจัดสารต่างที่ปนเปื้อนทำให้เกิดน้ำเสียประกอบด้วยวิธีการหลายวิธีการสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 วิธี คือ วิธีการบำบัดทางกายภาพ (Physical treatment) วิธีการบำบัดทางเคมี (Chemical treatment) และวิธีการบำบัดทางชีววิทยา (Biological treatment) สำหรับอุตสาหกรรมผลิตแป้งมันสำปะหลัง กระบวนการบำบัดน้ำเสียทางชีววิทยานับเป็นวิธีการที่เหมาะสม เนื่องจากของเสียอยู่ในรูปสารอินทรีย์ และสามารถเป็นอาหารให้จุลินทรีย์ได้ดี การบำบัดน้ำเสียสามารถแบ่งได้เป็น 2 ระบบ การบำบัดน้ำเสียแบบใช้อากาศ (Aerobic treatment) การบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศ (Anaerobic treatment)
การบำบัดน้ำเสียแบบใช้อากาศ (Aerobic treatment) การบำบัดน้ำเสียแบบใช้อากาศ หมายถึง การบำบัดโดยใช้ออกซิเจนอิสระเพื่อให้จุลินทรีย์ชนิดที่ใช้ออกซิเจนสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ โดยจุลินทรีย์ชนิดใช้ออกซิเจน (Aerobic bacteria) จะทำการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียให้กลายเป็น แอมโมเนีย ไนเตรท ซัลเฟต ฟอตเฟต ระบบนี้มีข้อดีคือสามารถบำบัดน้ำเสียให้มีคุณภาพอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานได้ ไม่มีกลิ่นเหม็น และระบบบำบัดบางชนิดสามารถกำจัดสารอาหารได้ แต่มีข้อเสียคือสำหรับในหน่วยงานที่มีพื้นที่จำกัด จำเป็นจะต้องทำการเติมอากาศให้กับจุลินทรีย์ซึ่งต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง และระบบนี้จะไม่ได้ผลิตภัณฑ์ที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ระบบบำบัดแบบใช้อากาศที่นิยม ได้แก่ ระบบบ่อปรับเสถียร (Stabilization pond) ระบบบ่อเติมอากาศ (Aerated lagoon) ระบบตะกอนเร่ง (Activated sludge, AS) ระบบโปรยกรอง (Trickling filter) ระบบแผ่นหมุนชีวภาพ (Rotating biological contactor, RBC) บึงประดิษฐ์ (Construction wetland)
การบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศ หมายถึง การบำบัดที่อาศัยการทำงานของจุลินทรีย์ที่ดำรงชีวิตอยู่ได้ โดยไม่ต้องการก๊าซออกซิเจน ระบบบำบัดชนิดนี้มีข้อดีคือใช้พลังงานน้อย ได้ผลิตภัณฑ์เป็นก๊าซมีเทนซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น ใช้เป็นก๊าซหุงต้ม ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า มีตะกอนส่วนเกินน้อย แต่ระบบการบำบัดดังกล่าวมีการเริ่มดำเนินงานเดินระบบซับซ้อนและใช้เวลานาน น้ำที่บำบัดนอกจากนั้นแล้วน้ำที่ผ่านจากการบำบัดยังมีค่าความสกปรกที่เกินมาตรฐานไม่สามารถปล่อยออกสู่แหล่งน้ำได้โดยตรง และอาจมีกลิ่นเหม็นเนื่องจากก๊าซที่เกิดจากการย่อยสลาย เช่น ก๊าซไข่เน่า (H2S) ระบบบำบัดแบบไม่ใช้อากาศที่นิยม ได้แก่ ระบบบ่อหมัก (Anaerobic pond) ถังเกรอะ (Septic tank) ถังกรองไร้อากาศ (Anaerobic Filter) UASB (Upflow anaerobic sludge blanket) และถังหมักไร้อากาศแบบตรึงฟิล์มจุลินทรีย์ (Anaerobic fixed film) เป็นต้น
โรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลังเป็นอุตสาหกรรมเกษตร น้ำเสียจากโรงงานจึงมีอินทรียสารอยู่สูง ระบบบัดน้ำเสียดั้งเดิมที่โรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลังส่วนใหญ่ใช้เป็นระบบเปิดที่เป็นบ่อขุด หลายๆ บ่อไหลอย่างต่อเนื่องกัน ซึ่งใช้พื้นที่ในการบำบัดสูง เนื่องจากมีประสิทธิภาพต่ำ บ่อบำบัดจึงมีขนาดใหญ่ ระบบบำบัดน้ำเสียระบบบ่อเปิดประกอบด้วย บ่อหมัก (Anaerobic ponds) ติดตามด้วยบ่อกึ่งหมัก (Facultative ponds) และบ่อผึ่ง (Aerobic ponds) ซึ่งเป็นการบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีการทางชีวภาพ (Biological wastewater treatment) เพื่อกำจัดสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำเสียอาศัยหลักการที่ใช้สิ่งมีชีวิตหรือจุลชีพต่างๆ มาทำการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเพื่อไม่ก่อให้เกิดปัญหาภาวะมลพิษต่อแหล่งน้ำธรรมชาติ
ระบบบำบัดน้ำเสียจากโรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลังที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ประกอบด้วยบ่อบำบัดแบบหมัก บ่อบำบัดแบบกึ่งหมัก และบ่อบำบัดแบบผึ่ง ตามลำดับ
เป็นบ่อดินขนาดใหญ่ มีความลึกประมาณ 3.0-4.0 เมตร สามารถรับน้ำเสียที่มีภาระอินทรีย์ (Organic loading rate) ได้มาก หรือมีค่าบีโอดีสูงๆ จนทำให้บ่อไม่สามารถผลิตออกซิเจนเนื่องจากกระบวนการสังเคราะห์แสงได้ ซึ่งกระบวนการสังเคราะห์แสงภายในบ่อสามารถทำให้ไม่เกิดขึ้นได้ โดยการลดพื้นที่ผิวของบ่อ เพิ่มความลึกของบ่อ และเพิ่มภาระการรับสารอินทรีย์ขึ้น ในระหว่างที่น้ำทิ้งอยู่ในบ่อ สารอินทรีย์ในน้ำทิ้งจะถูกแบคทีเรียทำลายด้วยปฎิกริยาเคมีแบบไม่ใช้ออกซิเจน ทำให้น้ำทิ้งมักมีกลิ่นเหม็นอันเนื่องมาจากก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์และสารประกอบซัลไฟด์อื่นๆ และบางส่วนจะเปลี่ยนรูปไปเป็นก๊าซหลายชนิด ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำเสียจะถูกปล่อยเข้ามาในบริเวณก้นบ่อ เพื่อให้มีโอกาสสัมผัสกับชั้นของตะกอน จุลินทรีย์ที่จมตัวอยู่ที่ก้นบ่อ และน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วจะถูกปล่อยออกไปตามท่อที่อยู่ตรงข้ามกับท่อน้ำเข้า และท่อน้ำออกนี้จะต้องอยู่ต่ำกว่าระดับไขข้นที่ปกคลุมบ่อ ไม่จำเป็นต้องมีการกวนตะกอนให้เกิดการหมุนเวียนภายในบ่อ เพราะก๊าซที่เกิดขึ้น เกิดจากกระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนนี้ มีปริมาณมากพอที่ทำให้เกิดการหมุนเวียนของตะกอนจุลินทรีย์ภายในบ่อได้อย่างพอเพียง
เป็นบ่อดินที่มีความลึกน้อยกว่าบ่อหมัก โดยมีความลึกประมาณ 1.0-2.5 เมตร การทำงานของจุลินทรีย์ในบ่อกึ่งหมักมี 3 เขต คือ เขตบนเป็นการทำงานของแบคทีเรียที่ต้องการออกซิเจน (Aerobic bacteria) และจะมีสาหร่ายเกิดขึ้นอยู่รวมกัน เขตก้นบ่อเป็นการทำงานของแบคทีเรียที่ไม่ต้องการออกซิเจน (Anaerobic bacteria) ที่จะทำการย่อยสลายสารอินทรีย์ที่ก้นบ่อ และเขตรอยต่อเป็นการทำงานของแบคทีเรียที่สามารถเจริญได้ในสภาพที่มีออกซิเจนน้อย คือสามารถอาศัยได้ทั้งในสภาพที่มีออกซิเจนและไม่มีออกซิเจน (Facultative bacteria) บ่อบำบัดแบบบ่อผึ่ง (Aerobic ponds) เป็นบ่อดินกว้าง มีความลึกน้อยที่สุดในทั้งสามบ่อบำบัด คือมีความลึกประมาณ 1.0-1.5 เมตร จุลินทรีย์ในระบบซึ่งประกอบด้วย แบคทีเรียและสาหร่าย ดำรงชีพอยู่ด้วยการพึ่งพาอาศัยซึ่งกันและกัน และสาหร่ายจะสังเคราะห์แสงโดยใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ที่ปล่อยออกมาจากการย่อยสลายสารอินทรีย์คาร์บอนของแบคทีเรีย ให้ก๊าซออกซิเจนออกมา ก๊าซออกซิเจนที่เกิดขึ้นก็จะถูกนำไปใช้โดยแบคทีเรียที่ใช้อากาศในการย่อยสลายสารอินทรีย์คาร์บอนในน้ำเสีย และให้ผลผลิตออกมาเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะถูกสาหร่ายนำไปใช้เป็นวัฎจักรต่อไป นอกจากนี้ การทำให้เกิดสภาวะมีออกซิเจนละลายอยู่ในบ่ออย่างทั่วถึงนั้น บ่อจึงไม่ควรลึก เพราะออกซิเจนจากบรรยากาศจะแทรกซึมลงไปได้มากขึ้น และสาหร่ายจะได้รับแสงแดดอย่างทั่วถึง และนำไปใช้ในการสังเคราะห์มากยิ่งขึ้น รอบๆบ่อไม่ควรปลูกต้นไม้ใหญ่หรือสิ่งกีดขวางที่จะบดบังกระแสลมและแสงแดด
ระบบบำบัดแบบปิด (Closed system) ถังปฏิกรณ์ไร้อากาศแบบผสมกวน (Completely stirred tank reactor; CSTR) เป็นถังปฏิกรณ์ (Closed anaerobic tank system) ซึ่งเป็นระบบำบัดไร้อากาศที่ใช้จุลินทรีย์ เป็นตัวย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียภายในถังปฏิกรณ์ ติดตั้งอุปกรณ์กวาดตะกอน (Scraper) ตรงด้านล่างของถังปฏิกรณ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในภาพในการบำบัด ถังปฏิกรณ์มีจุดเด่นคือการกวนผสมภายในถังตลอดเวลาทำให้จุลินทรีย์ได้สัมผัสกับสารอินทรีย์อย่างทั่วถึง ซึ่งจะเพิ่มความสามารถในการผลิตก๊าซชีวภาพได้อีกด้วยระบบนี้เมื่อจุลินทรีย์ย่อยสลายสารแขวนลอยในน้ำเสียจะได้ ก๊าซชีวภาพเป็นผลพลอยได้ลอยสู่ด้านบนเหมาะกับน้ำเสียที่มีสารแขวนลอยสูง (ธีรพล วัฒนโกศล, 2548)
ถังปฏิกรณ์ไร้อากาศแบบแผ่นกั้น (Anaerobic baffled reactor; ABR) ระบบบำบัดน้ำเสียแบบนี้มีลักษณะเป็นถังที่มีแผ่นกั้นขวางหลายแผ่นติดตั้งไว้ในถังยาว การไหลของน้ำเสียเข้าสู่ระบบจะเป็นลักษณะไหลขึ้นไหลลง (หรือซ้ายขวา) สลับกันไปหลายครั้ง เมื่อน้ำเสียไหลไปตามช่องทางที่ออกแบบไว้ภายในบ่อ สารอินทรีย์ในน้ำเสียจะสัมผัสจุลินทรีย์ระหว่างการเดินทาง ภายในบ่อจนกว่าความสกปรกลดลงตามลำดับก่อนจะออกจากระบบ
ถังปฏิกรณ์ไร้อากาศแบบชั้นสลัดจ์ (Upflow anaerobic sludge blanket; UASB) หลักการของระบบนี้จะให้น้ำเสียไหลขึ้น น้ำเสียที่ประกอบไปด้วยสารอินทรีย์ ซึ่งเป็นสารอาหารของจุลินทรีย์จะถูกป้อนเข้าจากทางด้านล่าง ระหว่างที่ไหลขึ้นสู่ด้านบนของถังปฏิกรณ์นั้นสารอินทรีย์จะสัมผัสกับเม็ดตะกอนจุลินทรีย์ที่ทำหน้าที่ย่อยสลายคือ จุลินทรีย์จะจับตัวเป็นเม็ดเล็กๆ (Granules) เส้นผ่านศูนย์กลางราว 1-2 มิลลิเมตร มีคุณสมบัติในการตกตะกอนได้ดีมาก ภายในระบบจะแบ่งออกเป็น 2 ชั้น คือ ชั้นนำและชั้นตะกอน โดยจะมีระบบแยกน้ำใสภายในถังปฏิกรณ์ และมีระบบเก็บรวบรวมก๊าซที่ผลิตขึ้นมาได้เพื่อนำออกจากถังปฏิกรณ์ วิธีการคือมีเม็ดตะกอนจุลินทรีย์สามารถกระจายอยู่ทั่วไปในระบบโดยไม่ต้องเกาะยึดกับวัสดุตัวกลาง (Inert media) จึงจะประหยัดค่าใช้จ่ายสำหรับวัสดุตัวกลางได้ ระบบนี้เหมาะกับน้ำเสียที่มีสารแขวนลอยต่ำ
ระบบบำบัดแบบตรึงฟิล์มจุลินทรีย์ชนิดไร้อากาศ (Anaerobic fixed film reactor; AFFR) เป็นระบบบำบัดน้ำเสียที่ใช้วัสดุตัวกลางบรรจุอยู่ภายในระบบถังปฏิกรณ์ ระบบบำบัดแบบนี้เป็นระบบที่มีประสิทธิภาพสูง เนื่องจากมีการกักเก็บเซลล์จุลินทรีย์ให้คงอยู่ในระบบบำบัด โดยการตรึงเซลล์จุลินทรีย์ไว้บนผิววัสดุตัวกลาง (Media หรือ Supporting materials) เช่น ตาข่ายไนล่อนหรือเชือกไนล่อน เป็นต้น ในรูปของฟิล์มชีวะ (Biofilm) ซึ่งสามารถลดการสูญเสียจุลินทรีย์ออกไปพร้อมกับน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดทำให้ระบบสามารถกำจัดสารอินทรีย์ได้อย่างคงที่และสามารถกลับสู่สภาวะทำงานปกติได้เร็ว หากเกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพของน้ำเสียที่ไหลเข้าระบบหรือเกิดภาระสารอินทรีย์สูงเกินไป (สถาบันพัฒนาและฝึกอบรมโรงงานต้นแบบ, 2542)
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||