1) บทนำ
อุตสาหกรรมฟอกย้อมในประเทศไทยใช้น้ำเฉลี่ย 60–200 ลิตรต่อกิโลกรัมผ้า โดยน้ำทิ้งประกอบด้วย สีย้อม (dyes), เกลือ (NaCl, Na₂SO₄), สารอินทรีย์, และ โลหะหนัก ที่ให้ค่า COD สูงกว่า 500–1500 mg/L และมีสีเข้มมากกว่า 1000 Pt–Co units [1],[2].
การบำบัดน้ำทิ้งจากโรงงานฟอกย้อมจึงต้องใช้เทคโนโลยีระดับสูงเพื่อกำจัด “สี” และ “สารอินทรีย์” ที่ย่อยสลายได้ยาก โดยเฉพาะ Reactive dyes และ Azo dyes ซึ่งไม่สามารถกำจัดได้ด้วยกระบวนการชีวภาพเพียงอย่างเดียว [3].
เทคโนโลยีที่นิยมคือ
-
Ozone / Advanced Oxidation Processes (AOPs) – ใช้ปฏิกิริยาออกซิเดชันขั้นสูง
-
Nanofiltration (NF) – ใช้เมมเบรนคัดแยกสารอินทรีย์และไอออนคู่
2) กลไกของการกำจัดสี
| เทคโนโลยี | กลไกหลัก | ผลลัพธ์ |
|---|---|---|
| Ozone (O₃) | ออกซิเดชันโดย O₃ หรือ •OH จาก O₃/UV/H₂O₂ | ทำลายพันธะ azo (-N=N-) และ aromatic rings |
| Nanofiltration (NF) | การกรองทางกายภาพและอิเล็กโทรสแตติก (sieving + Donnan effect) | แยกโมเลกุลสีและไอออนคู่ (SO₄²⁻, Ca²⁺) ออกจากน้ำ |
Ozone จะ “ตัด” โครงสร้างของสีย้อมให้เป็นโมเลกุลเล็กลง ส่วน NF จะ “กั้น” โมเลกุลสีไม่ให้ผ่านเยื่อกรองออกมา [4],[5].
3) ประสิทธิภาพของ Ozone และ AOPs
3.1 Ozone เดี่ยว
-
กำจัดสี Reactive และ Acid dyes ได้ 90–99% ภายใน 30–60 นาที ที่ความเข้มข้น O₃ = 30–50 mg/L [6],[7].
-
COD ลดลง 40–70% ขึ้นกับชนิดสีย้อมและ pH ของน้ำ [8].
-
pH ที่เหมาะสมคือ 8–10 เพราะจะช่วยให้ O₃ แตกตัวให้ •OH ได้มากขึ้น [9].
3.2 Ozone ร่วมกับกระบวนการ AOPs
-
O₃/H₂O₂ (Peroxone) → กำจัดสีได้ 98–100% และ COD ลด 70–85% [10].
-
O₃/UV หรือ O₃/Fe²⁺ (Fenton) → เพิ่มอัตราการเกิดอนุมูล •OH และลดเวลาในการบำบัดลงเหลือ <30 นาที [11].
-
เมื่อรวมกับ Biofilter หรือ MBR สามารถเพิ่มการย่อยสลาย COD จาก 16% เป็น >65% [12].
กลไกหลัก:
4) ประสิทธิภาพของ Nanofiltration (NF)
4.1 การแยกสีย้อมและสารอินทรีย์
-
เมมเบรนชนิด NF90 (Dow FilmTec) และ NF45 / DK / SR90 ให้การกำจัดสี >97–99% และ COD 80–95% [13],[14].
-
การใช้ UF → NF ลดการอุดตันและเพิ่ม flux ได้ 10–15% [15].
-
เมมเบรน NF90 ให้ permeate COD 20 mg/L, Conductivity 76 µS/cm เหมาะสำหรับนำกลับมาใช้ใน bath ย้อมสีใหม่โดยไม่กระทบเฉดสี [16].
4.2 สมรรถนะการกรอง
| เมมเบรน | แรงดัน (bar) | % สีที่กำจัด | % COD ที่กำจัด | ค่าการนำไฟฟ้า (µS/cm) | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|---|---|
| NF90 | 10 | 99 | 85–95 | 76 | น้ำใส, เหมาะ Reuse [14] |
| NF45 | 15 | 97 | 80 | 320 | Flux สูงกว่า [13] |
| SR90 | 10 | 95 | 70 | 8300 | Reuse พร้อมเกลือ [16] |
5) การเปรียบเทียบเชิงเทคนิค
| ประเด็น | Ozone / AOPs | Nanofiltration (NF) |
|---|---|---|
| กลไก | ออกซิเดชัน (เคมี) | การกรองทางกายภาพ |
| สี | 90–99% | 95–99% |
| COD | 40–70% (O₃), 70–85% (AOPs) | 80–95% |
| TDS / เกลือ | ไม่ลด | ลดบางส่วน (SO₄²⁻, Ca²⁺), NaCl ผ่านบางส่วน |
| การรีไซเคิลน้ำ | ทำได้บางส่วน (หลังบำบัดชีวภาพ) | ทำได้เต็มรูปแบบ (Reuse น้ำ + เกลือ) |
| ผลพลอยได้ | ออกซิเดชันอาจเกิด intermediate organic acids | ไม่มีผลพลอยได้ แต่มี concentrate |
| การใช้พลังงาน | 8–15 kWh/kg O₃ | 0.5–1.5 kWh/m³ |
| ต้นทุนรวม | 1.2–2.5 USD/m³ | 0.55–1.8 USD/m³ |
| ระบบที่แนะนำ | Polishing / Pretreat COD | Reuse / Recovery |
6) การใช้งานจริงในโรงงาน
-
ระบบ Ozone: ใช้บำบัดน้ำทิ้งที่มีสีเข้มก่อนปล่อยหรือก่อนเข้าสู่บ่อบำบัดทางชีวภาพ โดยออกแบบ contact time 30–60 นาที และมี off-gas destructor [9],[10].
-
ระบบ NF: ใช้กรองน้ำทิ้งจากกระบวนการย้อม (Reactive / Direct / Disperse) เพื่อรีไซเคิลน้ำและเกลือกลับไปใช้ใหม่ [13],[16].
-
ระบบผสม (Hybrid): UF → NF → Ozone Polishing สามารถลดการใช้โอโซนลง 30–40% และได้ COD removal รวม >85% [12],[19].
7) การพัฒนาเทคโนโลยีล่าสุด (2020–2025)
-
งานของ Lau & Ismail (2009) และ Chollom et al. (2015) ยืนยันว่า NF90 และ SR90 ยังเป็นเมมเบรนหลักในโรงงานจริง เพราะให้ salt permeability ที่ควบคุมได้ และสามารถทำ CIP ฟื้น flux ได้ 80% [13],[14].
-
งาน Ledakowicz et al. (2020) แสดงว่า O₃-H₂O₂ และ O₃-UV สามารถกำจัด Reactive Red 2 และ Acid Red 18 ได้เกือบ 100% เมื่อ pH 9–10 [18].
-
งาน Collivignarelli et al. (2019) รายงานว่าการใช้ AOPs แบบผสม (O₃+UV+H₂O₂) ให้ค่า color removal 98–100%, COD reduction 70–94% [18].
8) แนวทางเลือกใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมไทย
| เป้าหมายหลัก | สภาพน้ำทิ้ง | เทคโนโลยีที่เหมาะสม |
|---|---|---|
| ต้องการ “กำจัดสี” อย่างรวดเร็ว | สีเข้ม, COD ปานกลาง | Ozone / O₃–H₂O₂ (AOP) |
| ต้องการรีไซเคิลน้ำและเกลือ | เกลือสูง, สีสูง | NF90 / SR90 |
| ต้องการลด COD และสีพร้อมกัน | COD > 1000 mg/L | O₃–Fenton หรือ Hybrid UF+NF+O₃ |
| มีระบบชีวภาพเดิม | ต้องการ Polishing | O₃ polishing step หลัง MBR |
9) สรุป
-
Ozone / AOPs เหมาะสำหรับการ “ทำลายโครงสร้างสี” และ “เพิ่มความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ”
-
Nanofiltration เหมาะสำหรับ “รีไซเคิลน้ำและเกลือ”
-
การใช้ร่วมกัน (Hybrid UF → NF → O₃) ให้คุณภาพน้ำดีที่สุด (สี < 10 Pt–Co, COD < 50 mg/L, Conductivity ~100 µS/cm) และลดต้นทุนโดยรวมของ O₃ ได้ 30–40%.
References
[1] Processes (2025). Ozone for Industrial Wastewater Treatment: Recent Advances. MDPI.
[2] Springer (2025). COD and Color Removal from Real Textile Effluent Using Ozonation and Hybrid AOPs.
[3] Heliyon (2024). Optimization of Ozonation for Textile Wastewater.
[4] ScienceDirect (2025). Fenton-based Advanced Oxidation of Reactive Dyes.
[5] Chemical Engineering Journal (2025). Comprehensive Review of Nanofiltration Membranes for Textile Wastewater.
[6] Desalination (2024). Performance of NF Membranes for Dye/Salt Separation.
[7] Water SA (2015). Applicability of Nanofiltration for the Treatment and Reuse of Textile Reactive Dye Effluent.
[8] Heliyon (2024). Recovery of Dyes and Salts from Textile Wastewater Using NF Ceramic Membrane.
[9] Perkowski J. et al. (1996). Application of Ozone in Textile Wastewater Treatment. Ozone Sci. Eng.
[10] Sevimli M.F. & Sarikaya H.Z. (2002). Ozone Treatment of Textile Effluents and Dyes: Effect of Ozone Dose, pH and Dye Concentration. J. Chem. Technol. Biotechnol.
[11] Boczkaj G. & Fernandes A. (2020). Advanced Oxidation Processes for Industrial Wastewater Treatment. Chem. Eng. J.
[12] Access Water (2025). Combined MBR-Ozonation System: Pilot Study on Textile Wastewater.
[13] Lau W.J. & Ismail A.F. (2009). Polymeric Nanofiltration Membranes for Textile Dye Wastewater Treatment. Desalination 245, 321–348.
[14] Chollom M.N. et al. (2015). Treatment and Reuse of Textile Reactive Dye Effluent by NF Membranes. Water SA 41(3): 398–407.
[15] Karisma D. et al. (2017). Removal of Dyes from Textile Wastewater by Using Polyetherimide NF Membrane. IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 109:012012.
[16] Ciardelli G. et al. (2001). Membrane Techniques for Textile Wastewater Reuse in Italy. Desalination.
[17] Ledakowicz S. et al. (2001). Ozone–H₂O₂ Processes in Textile Wastewater. Desalination.
[18] Collivignarelli M.C. et al. (2019). Treatments for Color Removal from Wastewater: State of the Art. J. Environ. Manage. 236:727–745.
[19] Malik R. et al. (2021). O₃/Catalyst Systems for Reactive Dye Removal. Water Research.
[20] Treatment of Textile Plant Effluent by UF and/or NF for Water Reuse. (Elsevier, 2020).
[21] Treatment of Textile Dye Effluent Using a Polyamide-based NF Membrane. (Elsevier, 2021).
