การเกิดเชื้อในถังกรอง (Germs in Filter Media Tanks)

ถังกรองถ่านถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon Tank) และถังกรองเรซิน(Resin Tank) โรงงานที่ใช้ถังกรองนี้เป็นหน่วยผลิตน้ำลำดับท้ายๆ เช่น ผลิตน้ำดื่ม (Drinking water) หรือ น้ำในกระบวนการผลิต (Process water) หลายแห่งพบปัญหาเกิดเชื้อโรคสะสมเนื่องจากการออกแบบที่ไม่เหมาะสม ยกตัวอย่างเช่น การใช้ชั้นกรวดและทรายรอง Support ในถังกรองที่ใช้ Bottom collecting pipes หรือ แบบใช้ Plate with strainer  ชั้นกรวดและทรายรองเหล่านี้อาจทำให้ท่านประหยัดงบประมาณ แต่สิ่งที่ได้มากลับเป็นแหล่งสะสมเชื้อโรค และในท้ายที่สุดโรงงานก็จะต้องมีการติดตั้งระบบกำจัดเชื้อโรค(Disinfection system)  เช่น UV, Ozone, Chlorine เป็นต้น งบประมาณที่ประหยัดอาจไม่ใช่อย่างที่วางแผนไว้

ขนาดของ Activated Carbon อาจไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการดูดซับ แต่จะส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฮดรอลิก (Pressure Drop) และอัตราการเกิดปฏิกิริยา(Kinetics-Rate of Reaction)

Pressure Drop จะสูงขึ้นเมื่อมี Activated Carbon ขนาดเม็ดเล็กๆมาก แต่ขนาดเม็ดที่เล็กจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงขึ้น การใช้ชั้นสารกรอง(Bed Depth)จึงไม่จำเป็นต้องสูงมาก

อัตราการเกิดปฏิกิริยาของ Activated Carbon ขนาด 12x40 mesh จะเป็นสองเท่าของ 8x30 mesh และ 20x50 mesh นั้นเร็วเป็นสองเท่าของ 12x40 ถังกรองคาร์บอนซึ่งมีชั้นสารกรองสูงอาจเลือกสารกรองคาร์บอนขนาด 8x30

สารกรองคาร์บอนชนิดเม็ดที่ขายในท้องตลาด มีขนาดดังนี้ 8x16, 8x20, 8x25, 8x30, 10x30, 12x40, 14x40, 20x40 และ 20x50 โดยทั่วไปแล้วอุตสาหกรรมน้ำดื่มจะใช้ขนาด 8x30 ซึ่งราคาถูกที่สุด แต่การเลือกขนาด 8x16 ซึ่งเม็ดมีขนาดที่เท่ากัน(Uniform)มากกว่า การเกิด Pressure Drop จะน้อยกว่าขนาด 8x30 จึงเป็นทางเลือกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำ

ถ่านกัมมันต์ ชนิดเม็ด (Granular Activated Carbon : GAC) 

ถูกใช้เป็นสารดูดซับให้บริสุทธิ์มาตั้งแต่ปี 2517 ซึ่งได้รับการรับรองจาก American Water Works Association (AWWA) 

GAC ปริมาณ 1 กรัม มีพื้นที่ผิวมากกว่า 1,000 ตารางเมตร ปัจจุบันถ่านกัมมันต์มีการผลิตออกมาในหลายรูปแบบ และถูกนำมาใช้งานทั้งในบ้านเรือน การค้า และอุตสาหกรรม เพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากน้ำ อากาศ ของเหลว และก๊าซ 

GAC กับ PAC 

GAC มีขนาดอนุภาคใหญ่กว่าแบบผงถ่านกัมมันต์ (Powdered activated carb : PAC) ซึ่งมีพื้นที่ผิวสัมผัสมากกว่า PAC เริ่มมีการนำมาใช้มากขึ้นเนื่องจากราคาถูกและมีความยืดหยุ่นในการใช้งาน โดยเฉพาะการนำมาใช้เป็นยารักษาโรคซึ่งจำเป็นจะต้องมีการปรับขนาดปริมาณ PAC ให้เหมาะกับการรักษา เช่น การรักษาอาการท้องเสีย เป็นต้น PAC ยังสามารถปรับปริมาณให้เหมาะสมเพื่อจัดการกับระดับสารปนเปื้อนในการใช้ในระบบบำบัดน้ำเสีย(Wastewater Treatment) อย่างไรก็ตาม PAC มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสูงหากใช้อย่างต่อเนื่อง ไม่สามารถ Regenerate ใหม่ได้ ก่อให้เกิดกากตะกอนจำนวนมาก และผงถ่านสามารถผ่านแผ่นกรองทำให้เกิดปัญหาน้ำออกที่สกปรก นอกจากนี้ฝุ่นที่เกิดจากอนุภาคขนาดเล็กของ PAC ยังทำให้เกิดปัญหาการจัดการที่ยากเช่นเดียวกับปัญหาการติดไฟ 

GAC จึงกลายเป็นตัวเลือกที่ประหยัดมากกว่าในระบบบำบัดน้ำซึ่งต้องควบคุมรสชาติและกลิ่นอย่างต่อเนื่อง 

ข้อเสียของ GAC : ราคาสูง, การใช้งานอาจมีเชื้อแบคทีเรียเจริญแต่สามารถควบคุมได้โดยการใช้คลอรีนอิสระที่เหลือ และการออกแบบถังกรองคาร์บอน ควรเลือกใช้ชนิด Perforated Plate ซึ่งมี strainer แทนแบบก้างปลา ซึ่งมักจะบรรจุกรวดทรายด้านล่าง ซึ่งจะยิ่งทำให้เกิดเชื้อแบคทีเรียเจริญมากยิ่งขึ้น

รูปแสดง GAC และ PAC

Multimedia filter: Sand & Anthracite

การเพิ่มชั้น Anthracite ในการกรองความขุ่น จะสามารถช่วยให้ชั้นกรองทรายมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น  

เนื่องจาก Anthracite มีความถ่วงจำเพาะต่ำกว่าเม็ดทราย ด้วยการเลือกใช้ขนาด Anthracite ที่ใหญ่กว่าชั้น Effective Sand (0.85-1mm.) (เดิม) ทำให้สามารถกรองความขุ่นที่มีขนาด particle ที่ใหญ่ ก่อนที่ particle ขนาดเล็กจะถูก Effective sand กรอง ประสิทธิภาพของถัง Multimedia-Sand & Anthracite จึงดีกว่าการใช้แต่เม็ดทรายเพียงอย่างเดียว

สำหรับถังกรองทรายใบเก่า แค่เพียงเติม Anthracite เข้าไปในปริมาณที่เหมาะสม ก็สามารถเพิ่มประสิทธิภาพถังกรอง ประหยัดงบประมาณในการติดตั้งถังใบใหม่ ทีมวิศวกรเรายินดีให้คำปรึกษาฟรี

ไขปัญหากับคำถามยอดฮิต ทำไมน้ำเสียหลังบำบัดมีค่า pH สูงขึ้น (ในเวลากลางวัน)

สาเหตุ

เนื่องจากหน่วยบำบัดของระบบบำบัดน้ำเสียบ่อสุดท้าย(Polishing pond) ส่วนใหญ่จะถูกออกแบบไว้ไม่มีระบบเติมอากาศ เพื่อให้น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วเกิดการปรับสภาพเองตามธรรมชาติก่อนปล่อยทิ้ง แต่หากน้ำเสียยังคงมีธาตุอาหารเหลืออยู่ในปริมาณมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบ ไนเตรต ไนไตรท์ แอมโมเนีย และฟอสเฟต และมีเวลากักพักที่นานเกินไป จะทำให้แบคทีเรียบำบัดน้ำเสียตัวดี(Effective bacteria)เจริญเติบโตไม่ทันเนื่องจากออกซิเจนในน้ำมีน้อย จนทำให้สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอื่น เช่น สาหร่ายเซลล์เดียว(Unicellular algae) สาหร่ายขนาดเล็ก(Microscopic algae) เป็นต้น ซึ่งสามารถดำรงชีพอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ออกซิเจนน้อยได้ดีกว่า เกิดขึ้นแทนที่แบคทีเรียอย่างรวดเร็ว ที่เรียกว่า ปรากฏการณ์สาหร่ายเบ่งบานหรือ Algae Boom นั่นเอง ปฏิกิริยาทางชีวเคมีดังกล่าว เกิดขึ้นได้ 2 สภาวะดังนี้

เวลากลางวัน : มีแสงแดด ค่า pH สูงขึ้น ดังสมการ

เวลากลางคืน : ค่า pH จะลดลง,  O₂ จะถูกใช้และลดลงอย่างรวดเร็ว ดังสมการ

แนวทางการแก้ไข

1. ควบคุมการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสียให้อยู่ในเกณฑ์ที่วิศวกรสิ่งแวดล้อมกำหนดตามที่ได้ออกแบบไว้
2. ตรวจสอบระยะเวลากักพักบ่อพักน้ำเสียก่อนปล่อยทิ้งไม่ควรนานเกิน 1 วัน และความลึกของบ่อไม่ควรเกิน 2 เมตร
3. ตรวจสอบระบบหมุนเวียนน้ำของบ่อสุดท้ายเพื่อให้เกิดการสัมผัสแบบธรรมชาติมากที่สุด ทำให้ออกซิเจนสามารถละลายสู่แหล่งน้ำได้มากขึ้น
4. ปลูกพืชน้ำที่เหมาะสม เช่น ผักตบชวา ซึ่งสามารถทนทานในสภาพของน้ำเสียและเจริญเติบโตได้ดี เพื่อให้รากพืชดูดธาตุอาหารที่เหลืออยู่ในน้ำเสียก่อนปล่อยทิ้ง แต่ต้องควบคุมปริมาณไม่ให้เกิน 1 ใน 3 ของคุ้งน้ำ เพื่อให้แสงแดดและออกซิเจนสามารถส่องและละลายสู่แหล่งน้ำได้ และเก็บเกี่ยวออกจากคุ้งน้ำเมื่อเติบโตซึ่งสามารถนำไปทำปุ๋ยหมักอินทรีย์ได้
5. แถมสุดท้ายยอดฮิตผู้ที่ชอบเลี้ยงปลา ในบ่อสุดท้าย คือ เลี้ยงได้แต่ในจำนวนน้อยนะคะ หมั่นสังเกตและจับออกหากพบมีจำนวนมากขึ้น เพราะปลาที่เจริญเติบโตออกลูกออกหลานอย่างรวดเร็วมาพร้อมกับขี้ปลาและเศษอาหารปลาซึ่งเป็นแหล่งธาตุอาหารจำนวนมากที่เป็นสาเหตุของน้ำเน่า และปลายังกัดกินรากพืชน้ำทำให้ไม่มีประสิทธิภาพในการบำบัด

รูปการกำจัดสารประกอบไนโตรเจนในน้ำเสียชุมชมโดยผักตบชวาสามารถทนทานและเจริญเติบโตได้ดีที่สุด

แหล่งที่มา : http://www.datacenter.deqp.go.th/service-portal/environmental-media-system/electronics-detail/?id=101031

รูปผักตบชวา (Water hyacinth) ช่วยดูดธาตุอาหารที่เหลืออยู่ในน้ำเสีย โดย คุณ Capture the World

การกำจัดมลพิษทางอากาศ และแก๊ส โดยถ่านกัมมันต์

ถ่านกัมมันต์ สามารถแบ่งออกตามรูปลักษณ์ภายนอกได้ 3 แบบ คือ GAC, EAC และ PAC

GAC: Granular Activated Carbon

ใช้สำหรับบำบัดมลพิษในของเหลว (liquid phase) และในอากาศ(gas phase) สามารถฟื้นคืนสภาพได้ มีความเหมาะสมทางด้านเศรษฐศาสตร์ในระบบการผลิตน้ำโดยเฉพาะน้ำเพื่อการบริโภค

EAC: Extruded Activated Carbon

ใช้สำหรับบำบัดมลพิษอากาศ (gas phase) สามารถนำมาฟื้นคืนสภาพได้ ข้อเสีย ไม่สามารถใช้กับอุปกรณ์สำหรับพ่น ประสิทธิภาพในการกำจัดมลพิษน้อยกว่า PAC

PAC: Powdered Activated Carbon

ใช้สำหรับบำบัดมลพิษอากาศ (gas phase) และในของเหลว(liquid phase) สามารถใช้กับอุปกรณ์สำหรับพ่น (spray) ได้ ประสิทธิภาพดีกว่า EAC แต่มีข้อเสียคือไม่สามารถนำกลับมาคืนสภาพเดิมได้ (Non-regenerate) โดยสามารถใช้ได้เพียงครั้งเดียว (Single use only)

รูป Granular Activated Carbon(GAC) และ Powdered Activated Carbon(PAC)

ถ่านกัมมันต์ถูกใช้อย่างกว้างขวางในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนต่าง ๆในอากาศและแก๊ส โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบอินทรีย์ระเหย (Volatile Organic Compounds : VOCs) สารประกอบอินทรีย์ระเหยได้ปานกลาง(Semi- Volatile Organic Compounds: Semi-VOCs) และโมเลกุลที่ทำให้เกิดกลิ่น

VOCs โดยทั่วไปถูกปล่อยมาจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การผลิตสารเคมี ยา การระบายจากถังบรรจุปิโตรเคมี บูธสเปรย์ และการฟื้นฟูดิน โดย VOCs ที่ปล่อยออกมายกตัวอย่างเช่น อะซิโตน(acetone) เบนซีน(benzene) ไซลีน(xylene) สไตรีน(styrene) และโทลูอีน(toluene) นอกจากนั้นในการเผาไหม้เชื้อเพลิงจากขยะ ยังอาจปล่อย สารประกอบ Semi-VOCs เช่น ไดออกซิน (Dioxins) และฟูแรน (Furans) ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งและมีความเป็นพิษอย่างมาก

ระบบควบคุมกลิ่นสามารถใช้ถ่านกัมมันต์ในกำจัดสารประกอบ เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S), Mercaptans, ไดเมททิลซัลไฟด์ (CH₃SCH₃ : Dimethyl Sulfide : DMS) และแอมโมเนีย (NH₃)

ในกรณีของแก๊สธรรมชาติจะมีการปล่อยโลหะหนัก เช่น ปรอทและแคดเมียม ซึ่งถ่านกัมมันต์ก็เป็นทางเลือกหนึ่งในการนำมาใช้ในการดูดซับ 

ในอุตสาหกรรมน้ำมันและปิโตรเคมีจะใช้ถ่านกัมมันต์แบบพิเศษเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา(Catalyst) ยกตัวอย่างเช่น การออกซิเดชั่นของ Mercaptan ในกระบวนการ Merox โดย Mercaptans จะถูกกำจัดออกจากไฮโดรคาร์บอนโดยถูกแปลงให้เป็นซัลไฟด์เหลว(liquid disulfides)

การนำมาใช้สำหรับป้องกันภัยส่วนบุคคล ถ่านกัมมันต์สามารถนำไปประกอบใช้ใน เครื่องช่วยหายใจ หน้ากากปิดจมูกและเครื่องดูดควันแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งสามารถกำจัดสารประกอบแก๊สที่เป็นอันตรายหรือเป็นพิษได้

มากไปกว่านั้นถ่านกัมมันต์ยังสามารถนำไปใช้ในก้นบุหรี่เพื่อกำจัดสารประกอบบางอย่างของควันเพื่อปรับปรุงรสชาติด้วย 

ตะกรันในท่อ เครื่องจักร และหม้อไอน้ำ

น้ำทิ้งที่ไม่ผ่านมาตฐานสี สามารถจัดการได้ด้วยการใช้ระบบกรองขั้นสุดท้าย