Iron & Manganese Removal System

ระบบกำจัดเหล็กและแมงกานีสในน้ำบาดาล

วัตถุประสงค์ของระบบ

น้ำบาดาลในประเทศไทยมักมีปัญหาเหล็ก (Fe²⁺) และแมงกานีส (Mn²⁺) ที่ละลายในน้ำ ซึ่งเมื่อสัมผัสอากาศจะเกิดการออกซิเดชัน (Oxidation) เป็น Fe³⁺ / Mn⁴⁺ กลายเป็นตะกอนสนิม ทำให้น้ำ

มีสีเหลือง–น้ำตาล
มีกลิ่นโลหะหรือกลิ่นไข่เน่า
ก่อการอุดตันในท่อหรือเครื่องกรอง
เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์และระบบ RO/DI

ระบบกำจัดเหล็กและแมงกานีส (Iron & Manganese Removal) จึงเป็นหน่วยกรองสำคัญใน ขั้นตอน Pre-treatment ก่อนเข้าสู่กระบวนการผลิตน้ำบริสุทธิ์

หลักการทำงาน

กระบวนการหลักมี 2 ขั้นตอน

(1) การออกซิเดชัน (Oxidation)

เปลี่ยน Fe²⁺ / Mn²⁺ ซึ่งละลายน้ำได้ ให้กลายเป็น Fe³⁺ / Mn⁴⁺ ที่ตกตะกอนได้
วิธีออกซิไดซ์มีหลายแบบ เช่น

วิธีออกซิไดซ์	สารเคมี/อุปกรณ์	หมายเหตุ
การเติมอากาศ (Aeration)	ใช้ Blower หรือ Venturi	วิธีพื้นฐาน เหมาะกับน้ำที่ Fe < 5 mg/L
การเติมคลอรีน	NaOCl / Cl₂ gas	ออกซิไดซ์ Fe และ Mn ได้ดี ต้องควบคุม Residual Cl
โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต	KMnO₄	ใช้กับสารกรอง Manganese Greensand, Manganese Zeolite
โอโซน	O₃	ประสิทธิภาพสูง แต่ค่าใช้จ่ายสูง
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์	H₂O₂	ใช้ในบางกรณีที่ต้องการ Oxidation เร็ว

ตัวอย่างสมการเคมี:

ตะกอน Fe(OH)₃ จะตกและสามารถกรองออกได้ง่าย

(2) การกรอง (Filtration)

กรองตะกอนสนิมเหล็กและแมงกานีสที่เกิดขึ้น โดยใช้สารกรองชนิดเร่งปฏิกิริยา (Catalytic media)

สื่อกรอง	กลไกหลัก	ฟื้นสภาพด้วย	อายุการใช้งาน
Manganese Greensand	เร่ง Oxidation โดยผิว MnO₂	KMnO₄	3–5 ปี
Birm	ใช้ออกซิเจนละลายในน้ำ (DO) เร่งปฏิกิริยา	ไม่ต้องใช้สารเคมี	5–8 ปี
Manganese Zeolite	ดูดซับ Fe/Mn และเร่ง Oxidation	KMnO₄	3–5 ปี
Filox / Pyrolox	MnO₂ บริสุทธิ์ 80–90%	ไม่ต้องใช้สารเคมี	7–10 ปี
Catalytic Sand	ผิวเคลือบ MnO₂	KMnO₄ หรือ air oxidation	5–7 ปี

การออกแบบระบบ (Design Criteria)

รายการ	ค่ามาตรฐานทั่วไป
ความเข้มข้น Fe ใน Raw Water	< 10 mg/L (ถ้ามาก ต้องเพิ่มระยะเวลาออกซิเดชัน)
ความเข้มข้น Mn	< 3 mg/L
pH ที่เหมาะสม	6.8–8.5
DO (Dissolved Oxygen)	> 15% ของ Fe concentration
ความเร็วกรอง (Filtration Rate)	10–15 m/h (ขึ้นกับสื่อกรอง)
Backwash Rate	30–40 m/h (เพื่อให้ Bed ขยายตัว 40–50%)
เวลาออกซิเดชันในถังพัก	5–10 นาที
ความดันออกแบบถังกรอง	3–5 bar

ขั้นตอนกระบวนการ (Typical Process Flow)

การฟื้นสภาพสารกรอง (Regeneration)

สำหรับสารกรองที่ต้องการ KMnO₄ (เช่น Manganese Greensand, Manganese Zeolite)

สูตรทั่วไป:

ใช้สารละลาย KMnO₄ ความเข้มข้น 1–3%
ปริมาณ 2–4 g KMnO₄ ต่อ L ของสื่อกรอง
แช่หรือเดินสารละลายผ่านขึ้นทาง backwash 15–30 นาที
ล้างน้ำทิ้งจนสีชมพูจางหมดก่อนนำกลับใช้งาน

ข้อควรระวัง:

อย่าปล่อยสาร KMnO₄ เข้าสู่ระบบ RO หรือ Carbon Filter
ห้ามใช้คลอรีนร่วมกับ Birm เพราะจะทำให้สารกรองเสื่อมสภาพ

การบำรุงรักษาและ Troubleshooting

ปัญหา	สาเหตุ	วิธีแก้
น้ำหลังกรองยังมีสีเหลือง	Oxidation ไม่สมบูรณ์ / pH ต่ำ	เพิ่มเวลา Aeration / ปรับ pH 7–8
สื่อกรองอุดตันเร็ว	Backwash ไม่พอ หรือตะกอนมาก	เพิ่ม Backwash rate/time
สีชมพูในน้ำ	KMnO₄ ล้างไม่หมด	เพิ่มขั้นตอน Rinse และ Flush
ความดันตกคร่อมสูง	ตะกอนสะสมใน bed	Backwash หรือเปลี่ยนสื่อกรอง
น้ำมีกลิ่นคลอรีน	คลอรีนเกิน / carbon เสื่อม	ปรับโดสคลอรีน / เปลี่ยน Activated Carbon

การตรวจสอบและควบคุมคุณภาพ

ตรวจค่า Fe, Mn ที่ขาออกอย่างน้อยเดือนละครั้ง
ตรวจค่า pH, DO, และ Residual oxidant ก่อนเข้าสู่ถังกรอง
วัดความดันตกคร่อม (ΔP) เพื่อประเมินรอบ Backwash
ตรวจสอบการขยายตัวของสารกรองระหว่าง Backwash (ควรขยายตัว 40–50%)
บันทึกชั่วโมงการใช้งานและรอบฟื้นสภาพทุกเดือน

อายุการใช้งานและการเปลี่ยนสื่อกรอง

สื่อกรอง	อายุการใช้งานโดยเฉลี่ย	อายุเก็บในโกดัง (Shelf life)	หมายเหตุ
Manganese Greensand	3–5 ปี	2 ปี	ต้องฟื้นสภาพด้วย KMnO₄
Manganese Zeolite	3–5 ปี	2 ปี	คล้าย Greensand แต่เบากว่า
Birm	5–8 ปี	3 ปี	ไม่ใช้คลอรีนร่วม
Filox / Pyrolox	7–10 ปี	3 ปี	หนัก ต้อง Backwash rate สูง
Catalytic Sand	5–7 ปี	3 ปี	เหมาะกับระบบอัตโนมัติ