Activated Carbon Filtration System

ระบบกรองคาร์บอน (Activated Carbon Filter)

1) วัตถุประสงค์ของระบบกรองคาร์บอน

ระบบกรองคาร์บอน (Activated Carbon Filter) ใช้หลักการ การดูดซับทางกายภาพและเคมี (Adsorption process) เพื่อกำจัดสารอินทรีย์ (Organic compounds), คลอรีน, สี, กลิ่น, และสารตกค้างจากสารเคมีในน้ำ

โดยทั่วไป Activated Carbon Filter จะติดตั้ง ถัดจาก Sand Filter เพื่อขจัดสารที่ไม่ถูกกำจัดด้วยการกรองเชิงกล เช่น คลอรีน สารอินทรีย์ระเหย (VOC) และสารอินทรีย์ที่ก่อให้เกิดกลิ่นไม่พึงประสงค์

2) หลักการทำงาน

Activated Carbon มีโครงสร้างรูพรุน (microporous structure) ที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง (500–1200 m²/g)
กลไกการกำจัดสารปนเปื้อนในน้ำเกิดจาก

Physical adsorption – โมเลกุลอินทรีย์เกาะบนผิวคาร์บอนโดยแรง Van der Waals
Chemical adsorption – การเกิดพันธะทางเคมีกับ functional group บนผิวคาร์บอน
Catalytic reaction – คาร์บอนทำหน้าที่เป็นตัวเร่ง (Catalyst) สำหรับปฏิกิริยา เช่น

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO HClO + C → CO₂ + HCl

ทำให้คลอรีนถูกกำจัดเป็น Cl⁻ ที่ไม่เป็นอันตราย

3) ประเภทของ Activated Carbon

ประเภท	วัตถุดิบผลิต	ลักษณะ	การใช้งาน
Granular Activated Carbon (GAC)	ถ่านหิน, กะลามะพร้าว, กะลาปาล์ม	รูพรุนสูง, อัตราการไหลดี	ระบบกรองน้ำ, RO Pretreatment
Powdered Activated Carbon (PAC)	ถ่านหิน, กะลามะพร้าว, ถ่านไม้	ผงละเอียด, ใช้ชั่วคราว	เติมในบ่อบำบัดน้ำเสีย
Catalytic Carbon	GAC ที่ผ่านการกระตุ้นด้วยสารเร่งปฏิกิริยา	ดูดซับและออกซิไดซ์ได้เร็ว	กำจัดคลอรีน, คลอรามีน, H₂S

ในงานอุตสาหกรรมระบบน้ำ แนะนำให้ใช้ GAC ที่ได้มาตรฐาน International Food Grade เพราะมีระบบตรวจสอบคุณภาพระดับสากล

4) คุณสมบัติทางเทคนิคของสารกรองคาร์บอน

รายการ	ค่าทั่วไป
ขนาดเม็ด (Particle size)	8x16 mesh (1.18-2.36 mm) (วิศวกรแนะนำ สำหรับระบบน้ำทั่วไป)
ความหนาแน่น (Bulk density)	0.45–0.55 g/cm³
ความชื้น (Moisture content)	< 5%
พื้นที่ผิวจำเพาะ (Surface area)	900–1200 m²/g
ความลึกชั้นกรอง (Bed depth)	800–1000 mm
ความเร็วการกรอง (Filtration rate)	8–12 m/h
ความเร็วล้างย้อน (Backwash rate)	20–30 m/h
Expansion ระหว่าง Backwash	40–50%
อายุการใช้งาน	12–24 เดือน (เปลี่ยนตามโหลดคลอรีน/อินทรีย์)

5) การออกแบบระบบกรองคาร์บอน

5.1 การคำนวณขนาดถังกรอง

โดย

A = พื้นที่หน้าตัด (m²)
Q = อัตราการไหล (m³/h)
V = ความเร็วการกรอง (m/h)

5.2 ตัวอย่าง

Flow = 15 m³/h
V = 10 m/h

ความลึกคาร์บอน: 1.0 m
Backwash flow rate: 1.5 × 25 = 37.5 m³/h

6) การติดตั้งและลำดับการกรอง

ลำดับทั่วไปในระบบผลิตน้ำ

หน้าที่ของ Activated Carbon คือกำจัด คลอรีนและสารอินทรีย์ตกค้าง ก่อนเข้าสู่ RO หรือเรซินแลกเปลี่ยนไอออน (DI resin) เพื่อป้องกันการเสื่อมของเมมเบรนและเรซิน

7) การล้างย้อนและบำรุงรักษา

Backwash Operation:

ความเร็ว: 20–30 m/h
ระยะเวลา: 10–15 นาที
Expansion: 40–50%
ควรล้างทุก 24 ชม. หรือเมื่อ ΔP > 0.8 bar

การบำรุงรักษา:

ตรวจกลิ่นและสีของน้ำออกอย่างน้อยทุกสัปดาห์
เปลี่ยนคาร์บอนเมื่อ:
- ค่าคลอรีนตกค้าง (Residual Cl₂) หลังกรอง > 0.1 mg/L
- สี/กลิ่นน้ำออกไม่ลดลง
- อายุคาร์บอน > 12–24 เดือน
ห้ามปล่อยให้คาร์บอนแห้ง (จะเกิดการแตกร้าวและลดพื้นที่ผิว)

8) การทดสอบประสิทธิภาพ

พารามิเตอร์	ค่าเป้าหมาย	วิธีตรวจ
Residual Chlorine	< 0.1 mg/L	DPD Method
COD Removal	20–40%	Closed reflux / COD meter
TOC Removal	30–60%	TOC analyzer
สี	< 15 Pt–Co	Colorimeter
กลิ่น	ไม่มี	Visual / sensory

9) ปัญหาที่พบบ่อย

อาการ	สาเหตุ	แนวทางแก้ไข
น้ำมีกลิ่น / สีคล้ำ	คาร์บอนเสื่อม	เปลี่ยนคาร์บอนใหม่
คลอรีนรั่วผ่าน	คาร์บอนหมดอายุ / flow เร็วเกิน	ลด flow / เปลี่ยน media
ΔP สูง	ตะกอนอุดตัน	Backwash เพิ่ม, หากบ่อย พิจารณาปรับปรุง Unit ก่อนหน้า
จุลินทรีย์สะสม	ล้างไม่สม่ำเสมอ / น้ำขัง	Shock ด้วยน้ำร้อน 60°C หรือ NaOH 0.1%
คาร์บอนลอยขึ้น	Backwash เร็วเกิน	ลดอัตราล้างย้อน

10) ตัวอย่างการใช้งานในโรงงาน

ระบบผลิตน้ำสำหรับ RO / EDI / DI
ระบบน้ำดื่มและน้ำกระบวนการ (Process Water)
ระบบรีไซเคิลน้ำ Cooling tower / Boiler make-up
โรงงานอุตสาหกรรมอาหาร, เครื่องดื่ม, เคมี และอิเล็กทรอนิกส์

11) ข้อดีและข้อจำกัด

ด้าน	ข้อดี	ข้อจำกัด
การใช้งาน	ติดตั้งง่าย, ใช้แรงดันต่ำ	ต้องล้างบ่อยเมื่อใช้น้ำสกปรก
คุณภาพน้ำ	กำจัดสี กลิ่น คลอรีนได้ดี	ไม่สามารถกำจัดโลหะหรือเกลือได้
ต้นทุน	ราคาถูกกว่าเมมเบรน	ต้องเปลี่ยน media เป็นระยะ
การดูแล	ทำงานอัตโนมัติได้	ต้องตรวจสอบคลอรีนสม่ำเสมอ

12) สรุป

Activated Carbon Filter เป็นหน่วยกรองสำคัญที่ช่วยปรับคุณภาพน้ำให้เหมาะสมกับระบบกรองละเอียด (RO/DI)
ช่วยกำจัดคลอรีน, สี, กลิ่น, และสารอินทรีย์ก่อนเข้าสู่หน่วยกรองต่อไป
ต้องควบคุมอัตราการกรอง 8–12 m/h และ Backwash 25–30 m/h เพื่อยืดอายุสารกรอง
ควรเปลี่ยนคาร์บอนใหม่ทุก 1–2 ปี หรือเมื่อประสิทธิภาพลดลง